(57)【要約】【課題】半導体パターンの広範囲の撮像領域（ＥＰ）を複数の撮像領域（ＳＥＰ）に分割し，ＳＥＰをＳＥＭを用いて撮像した画像群を画像処理により繋ぎ合せるパノラマ画像合成技術において，繋ぎ合せの手掛かりとなるパターンが少なくても全画像が繋がるＳＥＰを決定すること，およびそのようなＳＥＰを決定できなくてもユーザの要求項目をなるべく満たすＳＥＰを決定することである。【解決手段】一部のＳＥＰ間の重複領域に繋ぎ合せの手掛かりとなるパターンが含まれなくても全画像が繋がるケースがあることに着目し，ＳＥＰ配置の最適化により前記ケースを抽出することで全画像が繋がるＳＥＰを決定できるケースが増える。また，そのようなＳＥＰを決定できなくても，複数のＳＥＰ配置の候補とユーザの要求項目を可視化した情報を表示・ＳＥＰを選択させることでユーザの要求項目をなるべく満たすＳＥＰを容易に決定できる。【選択図】図１４
2011023273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型電子顕微鏡手段と、
該走査型電子顕微鏡手段で表面にパターンが形成された試料を撮像する撮像レシピを作成し、該作成した撮像レシピに基づいて前記走査型電子顕微鏡手段で前記試料を撮像して得た該試料の画像を処理する処理手段と、
該処理手段で処理した前記試料の画像から前記試料上に形成されたパターンの寸法情報を抽出する寸法情報抽出手段と、
前記処理手段と前記寸法情報抽出手段とで処理する情報及び処理した情報並びに前記試料の設計情報を入出力する入出力手段と、
前記顕微鏡手段と前記処理手段と前記寸法情報抽出手段と前記入出力手段とを制御する制御手段とを備えた走査型電子顕微鏡装置であって、
前記処理手段は、前記入出力手段で入力した設計情報に基づいて前記複数の画像のうち隣接する領域の画像間の繋ぎ合せの可否または繋ぎ合せ易さを示す指標値を算出する指標値算出部と、該指標値算出部で算出した繋ぎ合せ易さを示す指標値に基づいて前記複数の画像のそれぞれの撮像領域と撮像倍率とを含む局所撮像領域群の撮像レシピを作成する局所撮像領域群撮像レシピ作成部と、該局所撮像領域群撮像レシピ作成部で作成した撮像レシピに基づいて前記走査型電子顕微鏡を制御して前記試料上の隣接する複数の領域をそれぞれ一部重ねて順次撮像して得た複数の画像を繋ぎ合せて広域の画像を生成する局所画像群繋ぎ合せ部とを有し、
前記寸法情報抽出手段は前記処理手段で複数の画像を繋ぎ合せて生成した広域の画像から前記パターンの寸法情報を抽出する
ことを特徴とする走査型電子顕微鏡装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記入出力手段から入力された撮像領域の情報と前記パターンの設計情報とを用いて前記走査型電子顕微鏡手段で撮像する前記試料上の隣接する複数の領域の画像間の重なり幅を算出し、該算出した重なり幅の情報を用いて前記走査型電子顕微鏡手段を制御して前記走査型電子顕微鏡手段で前記試料を撮像することを特徴とする請求項１記載の走査型電子顕微鏡装置。
【請求項３】
走査型電子顕微鏡手段と、
該走査型電子顕微鏡手段で表面にパターンが形成された試料を撮像するための撮像レシピを作成する撮像レシピ作成手段と、
該撮像レシピ作成手段で作成した撮像レシピに基づいて前記走査型電子顕微鏡手段で前記試料を撮像して得た該試料の画像を処理する画像処理手段と、
該画像処理手段で処理した前記試料の画像から前記試料上に形成されたパターンの寸法情報を抽出する寸法情報抽出手段と、
表示画面を備えて前記画像処理手段と前記寸法情報抽出手段とで処理する情報及び処理した情報を入出力する入出力手段と、
前記顕微鏡手段と前記撮像レシピ作成手段と前記画像処理手段と前記寸法情報抽出手段と前記入出力手段とを制御する制御手段とを備えた走査型電子顕微鏡装置であって、
前記撮像レシピ作成手段は、前記走査型電子顕微鏡手段で撮像して得た前記試料の低倍率の画像が表示された前記入出力手段の画面上で指定された高倍率画像取得領域の設計情報を用いて該指定された高倍率画像取得領域を複数の局所撮像領域に分割したときに前記複数の局所撮像領域の画像のうち隣接する局所撮像領域の画像間の繋ぎ合せの可否または繋ぎ合せ易さを示す指標値として任意の隣接する二つの局所撮像領域間の重複領域に含まれるパターンを基に該任意の隣接する二つの局所撮像領域間の繋ぎ合わせ可否または繋ぎ合せ易さを示す指標値（隣接リンク情報）と，該繋ぎ合わせ可否または繋ぎ合せ易さを示す指標値を基に任意の二つの局所撮像領域間の繋ぎ合わせ可否または繋ぎ合せ易さを示す指標値（任意リンク情報）とを含む指標値を算出し、該算出したする指標値を用いて撮像レシピを作成する機能を有し、
前記制御手段は、前記撮像レシピ作成手段で作成した撮像レシピに基づいて前記走査型電子顕微鏡手段を制御して前記各局所撮像領域を高倍率で撮像させる機能を有し、
前記画像処理手段は、前記走査型電子顕微鏡手段で撮像して得た各局所撮像領域の高倍率の画像を繋ぎ合わせた高倍率の広域画像を作成する機能を有し、
前記寸法情報抽出手段は、前記画像処理手段で作成した高倍率の広域画像から前記パターンの寸法を抽出する機能を有する
ことを特徴とする走査型電子顕微鏡装置。
【請求項４】
前記撮像レシピ作成手段の複数の領域に分割する機能は前記高倍率画像取得領域を複数の領域に分割することを複数のケースについて求めることを含み、前記入出力手段は前記撮像レシピ作成手段で求めた複数の分割のケースを前記表示画面上に並べて表示し、前記制御手段は前記並べて表示した画面上で指定された分割のケースに基づいて前記走査型電子顕微鏡手段を制御して前記分割された各領域を撮像させることを特徴とする請求項３記載の走査型電子顕微鏡装置。
【請求項５】
前記撮像レシピ作成手段は、前記試料の低倍率の画像が表示された画面上で指定された高倍率画像取得領域の画像情報と該指定された高倍率画像取得領域の設計情報とを用いて該指定された高倍率画像取得領域を隣接する領域同士が互いに前記パターンのエッジの一部を含んで重なり合うようにして複数の領域に分割することを特徴とする請求項３記載の走査型電子顕微鏡装置。
【請求項６】
前記試料が露光用マスクであり、前記パターンが光近接効果補正がなされたパターンであることを、特徴とする請求項１または３に記載の走査型電子顕微鏡装置。
【請求項７】
表面にパターンが形成された試料を走査型電子顕微鏡を用いて低倍率で撮像し、
該撮像して得た前記試料の低倍率の画像を画面上に表示し、
該低倍率の画像が表示された画面上で指定された高倍率画像取得領域の設計情報を用いて該指定された高倍率画像取得領域を複数の局所撮像領域に分割したときに隣接する局所撮像領域の画像間の繋ぎ合せの可否または繋ぎ合せ易さを示す指標値を算出し、該算出した繋ぎ合せ易さを示す指標値に基づいて前記複数の画像のそれぞれの撮像領域と撮像倍率とを含む局所撮像領域群の撮像レシピを作成し、
該作成した撮像レシピに基づいて前記分割した各局所撮像領域を前記走査型電子顕微鏡で撮像して前記各局所撮像領域の高倍率の画像を取得し、
該撮像して得た各局所撮像領域のそれぞれの高倍率の画像を繋ぎ合わせて高倍率の広域画像を作成し、
該作成した高倍率の広域画像から前記パターンの寸法を抽出する
ことを特徴とする走査型電子顕微鏡装置を用いたパターン寸法計測方法。
【請求項８】
前記高倍率画像取得領域を複数の領域に分割することを複数のケースについて求め、該求めた複数の分割のケースを前記表示画面上に並べて表示し、該表示した画面上で指定された分割のケースに基づいて前記走査型電子顕微鏡手段で前記分割された各領域を高倍率で撮像することを特徴とする請求項７記載の走査型電子顕微鏡装置を用いたパターン寸法計測方法。
【請求項９】
前記撮像レシピを作成する工程において、前記試料の低倍率の画像が表示された画面上で指定された高倍率画像取得領域の画像情報と該指定された高倍率画像取得領域の設計情報とを用いて該指定された高倍率画像取得領域を隣接する領域同士が互いに前記パターンのエッジの一部を含んで重なり合うようにして複数の領域に分割することを特徴とする請求項７記載の走査型電子顕微鏡装置を用いたパターン寸法計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型電子顕微鏡を用いて広範囲・高分解能な画像を取得するため、撮像領域を複数の局所領域に分割して撮像し、前記局所領域の撮像画像を画像処理により繋ぎ合せることによってパノラマ画像を生成してパターンの寸法を計測する装置およびその方法に関するものであり、特に高い繋ぎ合せ精度となる前記局所領域の撮像位置および撮像倍率の決定が可能な走査荷電粒子顕微鏡及びそれを用いたパターン寸法の計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハに配線パターンを形成するに際しては，半導体ウェーハ上にレジストと呼ばれる塗布材を塗布し，レジストの上に配線パターンの露光用マスク（レチクル）を重ねてその上から可視光線，紫外線あるいは電子ビームを照射し，レジストを感光（露光）して現像することによって半導体ウェーハ上にレジストによる配線パターンを形成し，このレジストの配線パターンをマスクとして半導体ウェーハをエッチング加工することにより配線パターンを形成する方法が採用されている。
【０００３】
マスクやウェーハ上のパターン形状の検査には，走査荷電粒子顕微鏡の一つである測長走査電子顕微鏡（Critical Dimension Scanning Electron Microscope：ＣＤ−ＳＥＭ）が広く用いられている。パターン形状の評価のため，ＳＥＭ撮像を行う座標を評価ポイントと呼び，以降，ＥＰ（Evaluation Point）と略記する。ＥＰを少ない撮像ずれ量で，かつ高画質で撮像するため，アドレッシングポイント（以降，ＡＰと呼ぶ）あるいはオートフォーカスポイント（以降，ＡＦと呼ぶ）あるいはオートスティグマポイント（以降，ＡＳＴと呼ぶ）あるいはオートブライトネス・コントラストポイント（以降，ＡＢＣＣと呼ぶ）の一部又は全ての調整ポイントを必要に応じて設定し，それぞれの調整ポイントにおいて，アドレッシング，オートフォーカス調整，オートスティグマ調整，オートブライトネス・コントラスト調整を行った後，ＥＰを撮像する。
【０００４】
前記アドレッシングにおける撮像ずれ量は，事前に登録テンプレートとして登録された座標既知のＡＰにおけるＳＥＭ画像と，実際の撮像シーケンスにおいて観察されたＳＥＭ画像とをマッチングし，前記マッチングのずれ量を撮像位置のずれ量として補正している。前記評価ポイント（ＥＰ），調整ポイント（ＡＰ，ＡＦ，ＡＳＴ，ＡＢＣＣ）をまとめて撮像ポイントと呼ぶ。ＥＰのサイズ・座標，撮像条件，ならびに各調整ポイントの撮像条件，調整方法，ならびに各撮像ポイントの撮像順（あるいは調整順），ならびに前記登録テンプレートは撮像レシピとして管理され，ＳＥＭは前記撮像レシピに基づき，ＥＰの撮像を行う。
【０００５】
従来，レシピの生成はＳＥＭオペレータがマニュアルで行っており，労力と時間を要する作業であった。また，各調整ポイントの決定や登録テンプレートをレシピに登録するためには，実際にウェーハを低倍で撮像する必要があることから，レシピの生成がＳＥＭ装置の稼働率低下の一因となっていた。更に，パターンの微細化・複雑化に伴い，評価を要するＥＰの点数は爆発的に増加し，前記レシピのマニュアルによる生成は，労力，生成時間の観点から非現実的になりつつある。
【０００６】
そこで撮像レシピに関して，例えばＧＤＳII形式で記述された半導体の回路パターンの設計情報を基にＡＰを決定し，さらに設計情報からＡＰにおけるデータを切り出して前記登録テンプレートとして撮像レシピに登録する半導体検査システムが開示されている（特許文献１：特開２００２−３２８０１５号公報）。そこでは，ＡＰの決定ならびに登録テンプレートの登録の目的のみで実ウェーハを撮像する必要がなく，ＳＥＭの稼働率向上が実現する。また，実際の撮像シーケンスにおいてＡＰにおけるＳＥＭ画像（実撮像テンプレート）を取得した際，前記実撮像テンプレートと設計情報の登録テンプレートとのマッチングを行い，前記設計情報の登録テンプレートの位置に対応するＳＥＭ画像を登録テンプレートとして撮像レシピに再登録し，以降，前記再登録したSEM画像の登録テンプレートをアドレッシング処理に使用する機能を有する。さらに設計情報から特徴のあるパターン部分を自動的に検出し，ＡＰとして登録する機能を有する。
【０００７】
また、特許文献２には、アドレッシングパターンを数万倍程度の倍率で撮像して得た画像を予め記憶しておいたアドレッシングテンプレート画像と比較してアドレッシングパターンの位置を求め、この求めた位置情報に基づいて測長領域の中心座標を取得し、この中心座標情報に基づいて数十万倍程度の倍率で測長位置の拡大画像を取得することについて記載されている。
【０００８】
更に、特許文献３には、ＳＥＭを用いて試料を撮像するための撮像レシピを自動生成する方法として、ＥＰの座標、サイズ、形状、撮像条件、ＥＰ周辺のＣＡＤデータ等を入力して、ＥＰを観察するための撮像ポイントの点数、座標、サイズ、形状、撮像シーケンス、撮像条件などを含む撮像レシピをウェーハレスで作成することについて記載されている。
ＥＰとしては，ユーザからの指定点や，ＥＤＡ（Electronic Design Automation）ツール等から出力されるホットスポットと呼ばれるデバイス不良が発生しやすい危険箇所等が挙げられ，これらＥＰにおけるパターン寸法値を基にマスクパターンの形状補正や半導体製造プロセス条件の変更等のフィードバックを行い，高い歩留まりを実現する。近年の半導体デバイスの高速化・高集積化のニーズに対応して，配線パターンの微細化・高密度化が進んでおり，光近接効果補正（Optical Proximity Correction：ＯＰＣ）に代表される超解像度露光技術が導入されている。これに伴うマスクパターンの複雑化によりウェーハ上に転写されるパターン形状のシミュレーション予測や，実際に転写されたパターン形状の検査がより重要となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３２８０１５号公報
【特許文献２】特開２００５−２６５４２４号公報
【特許文献３】特開２００７−２５０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ウェーハ上に転写されるパターン形状のシミュレーション予測のためには，マスク上のパターン形状を入力する必要があるが，光近接効果を加味したシミュレーションを行うためにはある程度広範囲のパターン形状を入力する必要がある。前記パターン形状として設計情報を入力する方法が考えられるが，設計情報と実際にマスク上に生成されたパターン形状とは乖離があるため，この乖離がシミュレーション誤差となってしまう。そこで，マスク上に生成されたパターンをＳＥＭ撮像し，形状を抽出することが考えられるが，前記広範囲をカバーするように低倍率で撮像を行うと画像分解能が低下してしまう。逆に高倍率で撮像を行うと分解能は改善するが視野は狭くなってしまう。そこで，広範囲な撮像範囲（ＥＰ）を，複数の局所領域に分割して撮像し，前記局所領域の撮像画像を画像処理によって繋ぎ合せることによって広範囲・高分解能なパノラマ画像（隣接する複数の画像を繋ぎ合せて合成した画像）を生成することが考えられる。前記局所領域のことをＥＰを分割した領域ということで，以降，ＳＥＰ（Segmental Evaluation Point）と呼ぶ。
【００１１】
例えば、光近接効果を加味したシミュレーションを行うためには、ＳＥＭで得られる高倍率の画像１枚だけからの情報では不十分で、高倍率の比較的広い範囲の画像、すなわち高倍率の複数の視野に亘る画像を得ることが必要になる。しかい、上記した特許文献１乃至３の何れにも、比較的広い範囲に亘って高倍率の画像を得ることについては記載されていない。
【００１２】
一般に局所領域の画像を組合わせて広域画像であるパノラマ画像を合成することはよく知られた処理であるが，例えばＣＣＤカメラ等で撮像された画像のパノラマ合成に対し，ＳＥＭを用いた半導体パターンに対するパノラマ画像合成処理には以下のような特有の課題がある。
【００１３】
（１）画像の繋ぎ合せはＳＥＰ間の重複領域に含まれるパターンを基に行われるが，半導体パターンは密に存在せず，かつ繋ぎ合せの手掛かりとなるのは基本的にパターンのエッジのみである。そのため，ＳＥＰ間の全ての全重複領域に繋ぎ合せの手掛かりとなるパターンが十分に含まれない場合がありうる。パターンが十分に含まれない（あるいは全くパターンが含まれない）重複領域をもつＳＥＰは，繋ぎ合せ精度が低くなる（あるいは繋ぎ合せが不可能となる）危険性がある。例えば視野10μmのＥＰを視野1.5μmのＳＥＰで分割しようとした場合，ＳＥＰは５０枚程度となる。このように多数のＳＥＰに対して限られたパターンで全てのＳＥＰがうまく繋がらなければならない。
【００１４】
（２）原理的に全てのユーザ要求（例えば全ＳＥＰが画像処理により繋がる等）を満たすＳＥＰ配置が存在しない場合がある。そのような場合であっても，なるべくユーザの要求を満たすＳＥＰ配置を準最適解として決定することが望ましいが，例えば上記のように５０枚にも及ぶＳＥＰを眺めながら，ユーザ要求の満足度を評価する作業は容易でない。
光近接効果を加味してウェーハ上に転写されるパターン形状のシミュレーション予測を行うために必要な，マスク上のある程度広範囲な領域のパターン形状を比較的高い倍率で撮像して入力する方法、および  必要があるが，光近接効果を加味したシミュレーションを行うためにはある程度広範囲のパターン形状を入力する必要がある
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決して、複数の高倍率のＳＥＭ画像を繋ぎ合わせることにより比較的広い範囲に亘る高倍率のＳＥＭ画像を合成し、この比較的広い範囲の高倍率のＳＥＭ画像を処理してパターンの寸法を計測することが可能なＳＥＭ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明では、以下のような特徴を有する走査荷電粒子顕微鏡（ＳＥＭ）装置及びそれを用いて半導体のマスクパターンあるいは前記マスクパターンをウェーハに転写した回路パターンの広域な画像を取得して所望のパターンの寸法(パターンの線幅、パターンの長さ、パターン間のギャップ、パターンの角部の丸みなど)を計測する方法とした。
【００１６】
すなわち本発明では、走査型電子顕微鏡手段と、走査型電子顕微鏡手段で表面にパターンが形成された試料を撮像する撮像レシピを作成し、作成した撮像レシピに基づいて走査型電子顕微鏡手段で試料を撮像して得た試料の画像を処理する処理手段と、処理手段で処理した試料の画像から試料上に形成されたパターンの寸法情報を抽出する寸法情報抽出手段と、画像処理手段と寸法情報抽出手段とで処理する情報及び処理した情報を入出力する入出力手段と、顕微鏡手段と処理手段と寸法情報抽出手段と入出力手段とを制御する制御手段とを備えた走査型電子顕微鏡装置において、走査型電子顕微鏡手段は処理手段で作成した撮像レシピに基づいて試料上の隣接する複数の領域をそれぞれ一部重ねて順次撮像して複数の画像を取得し、処理手段は走査型電子顕微鏡手段で取得した複数の画像を各画像間の重なり領域に存在するパターンのエッジ情報を用いて複数の画像を繋ぎ合わせたパノラマ画像を作成し、寸法情報抽出手段は画像処理手段で作成したパノラマ画像からパターンの寸法情報を抽出するように構成した。
【００１７】
また、本発明では、走査型電子顕微鏡手段と、走査型電子顕微鏡手段で表面にパターンが形成された試料を撮像するための撮像レシピを作成する撮像レシピ作成手段と、撮像レシピ作成手段で作成した撮像レシピに基づいて走査型電子顕微鏡手段で試料を撮像して得た試料の画像を処理する画像処理手段と、画像処理手段で処理した試料の画像から試料上に形成されたパターンの寸法情報を抽出する寸法情報抽出手段と、表示画面を備えて画像処理手段と寸法情報抽出手段とで処理する情報及び処理した情報を入出力する入出力手段と、顕微鏡手段と撮像レシピ作成手段と画像処理手段と寸法情報抽出手段と入出力手段とを制御する制御手段とを備えた走査型電子顕微鏡装置において、撮像レシピ作成手段は、走査型電子顕微鏡手段で撮像して得た試料の低倍率の画像が表示された入出力手段の画面上で指定された高倍率画像取得領域の情報を用いて指定された高倍率画像取得領域を隣接する領域同士が互いにパターンのエッジの一部を含んで重なり合うようにして複数の領域に分割する機能を有し、制御手段は、撮像レシピ作成手段で作成した撮像レシピに基づいて走査型電子顕微鏡手段を制御して分割された各領域を高倍率で撮像させる機能を有し、
画像処理手段は、走査型電子顕微鏡手段で撮像して得た各領域の高倍率の画像を各画像間の重なり領域に存在するパターンのエッジ情報を用いて繋ぎ合わせた高倍率のパノラマ画像を作成する機能を有し、寸法情報抽出手段は、画像処理手段で作成した高倍率のパノラマ画像からパターンの寸法を抽出する機能を有するように構成した。
【００１８】
更に、本発明では、走査型電子顕微鏡装置を用いたパターン寸法計測方法において、表面にパターンが形成された試料を走査型電子顕微鏡を用いて低倍率で撮像し、撮像して得た試料の低倍率の画像を画面上に表示し、低倍率の画像が表示された画面上で指定された高倍率画像取得領域の情報を用いて指定された高倍率画像取得領域を隣接する領域同士が互いにパターンのエッジの一部を含んで重なり合うようにして複数の領域に分割して撮像するための撮像レシピを作成し、作成した撮像レシピに基づいて分割した各領域を走査型電子顕微鏡で撮像して各領域の高倍率の画像を取得し、撮像して得た各分割した領域のそれぞれの高倍率の画像を各画像間の重なり領域に存在するパターンのエッジ情報を用いて繋ぎ合わせて高倍率のパノラマ画像を作成し、作成した高倍率のパノラマ画像からパターンの寸法情報を抽出するようにした。
【００１９】
また、本発明では、高倍率のパノラマ画像を作製する上において、以下のような特徴を有する。
【００２０】
（１）  入力した広域の撮像領域（ＥＰ）を適切なＳＥＭの撮像倍率で撮像可能な局所撮像領域（ＳＥＰ）に分割する。ＳＥＰはＥＰを埋め尽くすように決定する必要がある。ここで適切な撮像倍率とは，ユーザが要求するパターン形状精度を満たす画像分解能が得られる倍率を指す。前記で決定したＳＥＰをＳＥＭで撮像し，これらのＳＥＰ画像群を画像処理により繋ぎ合せて広域のパノラマ画像を生成することができる。
【００２１】
高精度のパノラマ画像を生成するためには，全ＳＥＰが繋がるＳＥＰ配置を決定する必要がある。隣接する二つのＳＥＰ間の繋ぎ合せ可否あるいは繋ぎ合せ易さは前記二つのＳＥＰ間の重複領域に繋ぎ合せ可能あるいは繋ぎ合せ易いパターンが含まれるか否かによって判定できる。しかし，半導体パターンは密に存在しないため，全ての重複領域に繋ぎ合せの手掛かりとなるパターンを含ませるＳＥＰ配置が困難な場合がある。その一方で，一部の重複領域にしかパターンを含まなくてもその組合せによっては全ＳＥＰが繋がる場合があることに着目した。
【００２２】
そこで本発明は，二つのＳＥＰ間の重複領域に含まれるパターンを基に前記任意の隣接する（重複領域を共有する）二つのＳＥＰ間の繋ぎ合わせ可否または繋ぎ合せ易さを示す指標値（以後「隣接リンク情報」と呼ぶ）を算出し，前記隣接リンク情報を基に任意の二つのＳＥＰ間の繋ぎ合わせ可否または繋ぎ合せ易さを示す指標値（以後「任意リンク情報」と呼ぶ）を算出することを特徴とする。また，前記任意リンク情報を評価値としてＳＥＰ配置を決定することを特徴とする。任意リンク情報を評価値としてＳＥＰ配置を決定することにより，全ての重複領域にパターンを含まないが全ＳＥＰが繋がるＳＥＰ配置を決定できるケースが増える。これは全重複領域にパターンを含ませることが困難な粗なパターンに対して有効である。また，隣接リンク情報および任意リンク情報は，入力された回路パターンあるいはマスクパターンの設計情報を入力として計算機内で自動算出されることを特徴とし，自動算出された隣接リンク情報あるいは任意リンク情報を基にＳＥＰを自動決定することを特徴とする。設計情報を用いることで，ＳＥＰを決定のためだけにマスクあるいはウェーハをＳＥＭ撮像する必要がなくなる（ＳＥＰ決定のオフライン化）。
【００２３】
また，前述のＳＥＰ配置の決定に加え，ＳＥＰの撮像倍率（視野）も同時に決定可能なことを特徴とする。ＳＥＰの撮像倍率は任意の値を指定したり（この場合，撮像倍率は固定），あるいは撮像倍率の設定範囲を指定することもできる（例えば，Ｐmin〜Ｐmax。この場合，撮像倍率はＰmin〜Ｐmaxの範囲内で決定される）。
【００２４】
（２）上記項目（１）のＳＥＰ決定において全てのユーザ要求を満たすＳＥＰ配置が原理的に存在しない場合がある。例えば，ＳＥＰを指定した撮像倍率にするためには，どうしても全ＳＥＰの繋ぎ合せが困難となり，逆に全ＳＥＰが繋ぎ合せ可能とするためには，どうしてもＳＥＰの撮像倍率が指定した値よりも小さくせざるを得ない等である。
そこで本発明は，そのような場合であってもなるべくユーザの要求を満たすＳＥＰ配置を準最適解として決定するために，ＳＥＰの撮像位置あるいは撮像倍率の異なるＳＥＰ配置の候補（以後，ＳＥＰ候補と呼ぶ）を複数算出することを特徴とする。更にこれらの候補から適切な準最適解を決定するための手段として，これらの候補をＧＵＩ上に表示すると共に，判断基準として，隣接リンク情報あるいは任意リンク情報を表示させることを特徴とする。ＳＥＰ選択時にはＳＥＰ配置とＳＥＰ候補の選択の手掛かりとなる情報を併せてユーザに表示することで，ユーザは各ＳＥＰ候補がユーザの要求項目を満たすか否かを容易に判別することができ，適切なＳＥＰ候補を選択することが可能となる。
【００２５】
（３）前記任意リンク情報には，ＳＥＰ全体をお互いに繋ぎ合せ可能なＳＥＰの集合に分割した結果や，繋ぎ合せ易さが同程度のＳＥＰの集合に分割した結果を含むことを特徴とする。このような情報を任意リンク情報に含ませることによって，同情報を上記項目（１）（２）で述べたように，ＳＥＰの自動決定における評価値とし，ＧＵＩ表示することが可能となる。
【００２６】
（４）前記任意リンク情報あるいは隣接リンク情報は，実際にＳＥＰ間を繋ぎ合せた場合に想定される位置ずれ量を含む，あるいは前記位置ずれ量を基に算出した値を含むことを特徴とする。また，前記位置ずれ量は設計情報を用いて推定した各ＳＥＰの擬似的なＳＥＭ画像を実際に繋ぎ合せた場合の位置ずれ量を基に算出することを特徴とする。
【００２７】
（５）ユーザの指定するパターンを「（重複領域の）禁止領域」とし，前記禁止領域がＳＥＰ間の重複領域あるいはその近傍に含まれないようにＳＥＰ配置を決定することを特徴とする。前記ユーザの指定するパターンには，複雑なＯＰＣパターン等，形状の最適化のため特に検証したいパターンが含まれることを特徴とする。このようなパターンを重複領域（ＳＥＰ間の繋ぎ目）あるいはその近傍にしないことによって，ＳＥＰ間の繋ぎ合せ誤差によるパノラマ画像における形状誤差や，画像周辺に発生する場合がある像歪みの影響を避けることができる。また，前記禁止領域の指定は前述のようにユーザが指定することも可能であるし，設計情報を基にパターンの形状の複雑さを評価した指標値やＥＤＡツール等から出力されたデバイス不良の発生し易い危険箇所等を基に自動で指定することも可能である。
【００２８】
前記禁止領域を，前記隣接リンク情報あるいは任意リンク情報と同様，ＳＥＰ配置あるいは撮像倍率の決定の際の指標値として用いることを特徴とする。このことにより，禁止領域がなるべく重複領域に含まれないＳＥＰ配置あるいは撮像倍率の決定が実現する。また，前記禁止領域を，前記隣接リンク情報あるいは任意リンク情報と同様，ＳＥＰ配置と併せてＧＵＩ上に表示することを特徴とする。このことにより，ユーザは着目するパターン（例えばＯＰＣパターン）が禁止領域に含まれるか否かを容易に判別することができる。
【００２９】
（６）決定したＳＥＰの撮像画像を画像処理により繋ぎ合せるには，各ＳＥＰ間の重複領域に含まれるパターンの重なり度合い（相関値）が高くなるように位置合せする必要がある。しかしながら，重複領域は複数存在するため，重複領域における相関値を全て最大にすることはできない（ある重複領域の相関値を最大にすると，他の重複領域における相関値が下がることがある）。そのため，ＳＥＰの撮像画像を画像処理により繋ぎ合せる際，前記隣接リンク情報あるいは任意リンク情報におけるＳＥＰ間の繋ぎ合せ易さ可否あるいは繋ぎ合せ易さの情報を基に，重複領域毎に相関値を考慮する度合いを重みとして設定することを特徴とする。
【００３０】
傾向として大きな重みが設定された重複領域の相関値がなるべく高くなるように繋ぎ合せが行われる。例として，繋ぎ合せが困難な重複領域，例えば繋ぎ合せの手掛かりとなるパターンが全く含まれない重複領域における相関値は画像ノイズのみによって計算される。そのため，このような画像ノイズによって計算された相関値を高くするようなＳＥＰ繋ぎ合せは大きな位置ずれを発生させる危険性がある。前述の重複領域毎の重み設定により，このようなパターンが全く含まれない重複領域の重みは小さく設定され，ＳＥＰ繋ぎ合せずれを低減することができる。
【００３１】
（７）広範囲・高分解能なパターン輪郭線の抽出方法としては，以下の２通りあることを特徴とする。
・複数のＳＥＰをＳＥＭ撮像したＳＥＰ画群を画像処理により繋ぎ合せた広範囲のパノラマ画像を得て，前記パノラマ画像から広範囲のパターン輪郭線を抽出する。
・複数のＳＥＰをＳＥＭ撮像してＳＥＰ画像群を得，前記ＳＥＰ画像群の画像毎にパターン輪郭線を抽出してパターン輪郭線群を得，前記パターン輪郭線群を繋ぎ合せて広範囲のパターン輪郭線を得る。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、パターンが粗であってもＳＥＰが全て繋がるＳＥＰ配置やＳＥＰ撮像倍率を決定することができ、また，全ＳＥＰが繋がるＳＥＰ配置を決定できない場合においても，ユーザの要求項目をなるべく満たすＳＥＰを容易に決定することができ、得られたＳＥＰの撮像画像を繋ぎ合せることで広範囲・高分解能なパノラマ画像（あるいは広範囲・高分解能なパターン輪郭線）を取得できるので、従来の１枚の高倍率のＳＥＭ画像だけからでは取得できなかった複数枚の高倍率ＳＥＭ画像撮像領域を繋ぎ合わせて作成した広い視野の高倍率画像からのパターン情報を得ることができるようになった。
【００３３】
また、本発明によれば、マスクを観測して得られたパノラマ画像から光近接効果を加味したシミュレーションを行うのに必要なマスク上に生成されたパターンの比較的広い領域に亘る形状情報を得ることができ，前記パターン形状を入力としてウェーハ上に転写されるパターン形状の高精度なシミュレーション予測を実現することができる。また，前記マスク上に生成されたパターン形状とマスクの設計情報等との比較により，製造誤差の算出や，製造条件へのフィードバックを実現することができる。
【００３４】
また，ウェーハを観測して得られたパノラマ画像からウェーハ上に生成されたパターン形状を得ることができ，生成パターンの設計情報等との比較により，マスク転写誤差の算出や，露光条件等の製造パラメータへのフィードバックを実現することができる。更に製造パラメータの変更で修正しきれない形状誤差に対してはマスクパターンの変更等を実施し，高い歩留まりを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ＳＥＭ装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】半導体ウェーハ上への電子線のｘ及びｙ方向への走査を示す図である。
【図２Ｂ】半導体ウェーハ上から放出される電子の信号量を画像化する方法を示す図である。
【図３Ａ】入力されたＥＰを４つのＳＥＰに分割した状態を示す試料パターンの拡大図である。
【図３Ｂ】４つのＳＥＰのうち互いに隣接するＳＥＰ間の繋ぎ合せ可否を評価した結果を示す図である。
【図３Ｃ】４つのＳＥＰの互いに隣接するＳＥＰ間の繋ぎ合せ可否と重複領域間のパターンの線分長を基に繋ぎ合わせ易さとを評価した結果を示す図である。
【図４Ａ】全てのＳＥＰ間の重複領域に繋ぎ合せの手掛かりとなるパターんが含まれて全ＳＥＰが繋がる例を示す図である。
【図４Ｂ】一部のＳＥＰ間の重複領域に繋ぎ合せの手掛かりとなるパターんが含まれていないが、全ＳＥＰが繋がる例および繋がらない例を示す図である。
【図４Ｃ】一部のＳＥＰ間の重複領域に繋ぎ合せの手掛かりとなるパターんが含まれておらず、全ＳＥＰが繋がらない例を示す図である。
【図５Ａ】入力されたＥＰ及び設計情報に基づいて９のＳＥＰに分割した例を示す図である。
【図５Ｂ】ＳＥＰ間の隣接リンク情報を算出した例を示す図である。
【図５Ｃ】ｘ方向の隣接リンク情報を抜き出した例を示す図である。
【図５Ｄ】ｙ方向の隣接リンク情報を抜き出した例を示す図である。
【図５Ｅ】５０３−１と５０３−９の各ＳＥＰが繋ぎ合せ可能であることを示す図である。
【図６Ａ】入力されたＥＰ及び設計情報に基づいて９のＳＥＰに分割した例を示す図である。
【図６Ｂ】ＳＥＰ間の隣接リンク情報に基づいて全ＳＥＰが二つの繋ぎ合せ可能なＳＥＰ集合に分離された状態を示す図である。
【図６Ｃ】分離された繋ぎ合せ可能な集合同士をなるべく繋ぐように各ＳＥＰの撮像位置を更新した結果を示す図である。
【図６Ｄ】各ＳＥＰの撮像位置を更新して一つのＳＥＰ集合にまとまった結果の各ＳＥＰ間の隣接リンク情報を示す図である。
【図７Ａ】入力されたＥＰと設計情報とを重ねて示す図である。
【図７Ｂ】ＳＥＰ撮像倍率を設定可能範囲の上限に設定してＥＰを９つのＳＥＰに分割した例示す図である。
【図７Ｃ】撮像倍率を設定可能範囲の上限に設定してＥＰを分割した９つのＳＥＰについて隣接する各ＳＥＰ間の隣接リンク情報を算出した結果を示す図である。
【図７Ｄ】ＳＥＰ撮像倍率を設定可能範囲の下限に設定してＥＰを４つのＳＥＰに分割した例を示す図である。
【図７Ｅ】撮像倍率を設定可能範囲の下限に設定してＥＰ分割した４つのＳＥＰについて隣接する各ＳＥＰ間の隣接リンク情報を算出した結果を示す図である。
【図８】全ＳＥＰを繋ぎ合せ易さが同程度のＳＥＰ集合に分割した例を示す図である。
【図９Ａ】入力されたＥＰの情報と設計情報とに基づいてＥＰを４つのＳＥＰに分割した状態を示す図である。
【図９Ｂ】４つの各ＳＥＰに対応させて作成した擬似的なＳＥＭ画像である。
【図９Ｃ】４つの擬似的なＳＥＭ画像を繋ぎ合わせた結果を示す図である。
【図９Ｄ】繋ぎ合せた各擬似的なＳＥＭ画像間の位置ずれ量を求めた結果を示す図である。
【図１０Ａ】入力されたＥＰの情報と設計情報とユーザが指定した禁止領域とを示す図である。
【図１０Ｂ】指定された禁止領域がＳＥＰ間の重複領域近傍に含まれないように入力されたＥＰの情報と設計情報とに基づいて９つのＳＥＰを配置した例を示す図である。
【図１０Ｃ】禁止領域を設計情報において線分の集合として指定する例を示す図である。
【図１０Ｄ】設計情報において線分の集合として指定された禁止領域がＳＥＰ間の重複領域近傍に含まれないように入力されたＥＰの情報と設計情報とに基づいて５つのＳＥＰを配置した例を示す図である。
【図１１Ａ】入力されたＥＰの情報及び設計情報を基にＥＰを５つのＳＥＰで分割した例を示す図である。
【図１１Ｂ】分割した５つのＳＥＰの配置について隣接リンク情報を算出した結果を示す図である。
【図１１Ｃ】算出した隣接リンク情報を基に重複領域ごとに相関値を考慮する度合いの重みを設定した結果を示す図である。
【図１１Ｄ】分割した５つのＳＥＰの配置について隣接する２つのＳＥＰ間の繋ぎ合せ易さを算出した結果を示す図である。
【図１１Ｅ】算出した隣接する２つのＳＥＰ間の繋ぎ合せ易さを基に重複領域の重みを設定した結果を示す図である。
【図１２Ａ】複数のＳＥＰ画像を繋ぎ合せて作成した広範囲のパノラマ画像を示す図である。
【図１２Ｂ】パノラマ画像から広範囲のパターン輪郭線を抽出した例を示す図である。
【図１２Ｃ】複数のＳＥＰを撮像して得たＳＥＰ画像群を示す図である。
【図１２Ｄ】複数のＳＥＰ画像毎にそれぞれ輪郭線を抽出してパターン輪郭線群を得た状態を示す図である。
【図１２Ｅ】各ＳＥＰ画像から抽出したパターン輪郭線群を繋ぎ合せて広範囲のパターン輪郭線を生成した例を示す図である。
【図１３Ａ】ＥＰ領域情報や設計データを入力して試料を撮像して得た高倍率のＳＥＭ画像から高倍率のパノラマ画像を合成してパターン寸法を計測する間瀬の一連の処理全体のフローを示すフロー図である。
【図１３Ｂ】ＳＥＰ撮像の詳細なフローを示すフロー図である。
【図１３Ｃ】ＳＥＰ撮像の詳細なフローにおけるＥＰ，ＡＰ，ＡＦ，ＡＳＴ，ＡＢＣＣの各位置の例を示す試料パターンの平面図である。
【図１４】ユーザ選択によるＳＥＰ決定を含む処理全体フローを示すフロー図である。
【図１５Ａ】入力されたＥＰの情報及び設計情報を基にＥＰを９つのＳＥＰで分割した例を示す図である。
【図１５Ｂ】９つのＳＥＰ配置における接続リンク情報を算出した結果に基づいて二つの繋ぎ合せ可能ＳＥＰ集合に分割した例を示す図である。
【図１５Ｃ】入力されたＥＰの情報及び設計情報を基にＥＰを４つのＳＥＰで分割した例を示す図である。
【図１５Ｄ】４つのＳＥＰ配置における接続リンク情報を算出した結果に基づいて全てのＳＥＰが繋ぎ合せ可能な状態になっている例を示す図である。
【図１５Ｅ】入力されたＥＰの情報及び設計情報を基にＥＰを重複する領域の含まれる禁止領域の面積が図１５Ｃの場合よりも少なくなるように５つのＳＥＰで分割した例を示す図である。
【図１５Ｆ】５つのＳＥＰ配置における接続リンク情報を算出した結果に基づいて全てのＳＥＰが繋ぎ合せ可能な状態になっている例を示す図である。
【図１６】ＧＵＩ画面の一例を示す図である。
【図１７】ＧＵＩ画面の一例を示す図である。
【図１８】ＧＵＩ画面の一例を示す図である。
【図１９Ａ】本発明による走査型電子顕微鏡装置を半導体デバイスの製造ラインに適用した場合のシステムの概略の構成を示すブロック図である。
【図１９Ｂ】図１９ＡのシステムにおいてＥＤＡツールサーバ、データサーバ、ＳＥＭ制御装置（Ａ），ＳＥＭ制御装置(Ｂ），撮像レシピ作成装置、画像処理装置、形状計測・評価ツールサーバ等を一台の装置にまとめたシステムの概略の構成を示すブロック図である。
【図２０】半導体デバイスの設計・製造の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明は，走査荷電粒子顕微鏡を用いて試料上の隣り合った領域を撮像して得られた複数枚の比較的高い倍率のＳＥＭ画像を高い繋ぎ合せ精度の広域画像、すなわちパノラマ画像を生成し、この生成した合成画像を用いて試料上のパターンの寸法や形状情報を得る装置およびその方法に関する発明である。以下，本発明に係る実施の形態を，走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）に適用した場合について説明する。
【００３７】
1. ＳＥＭ 
図１に試料の二次電子像（Secondary Electron：ＳＥ像）あるいは反射電子像（Backscattered Electron：ＢＳＥ像）を取得するＳＥＭの構成概要のブロック図を示す。また，ＳＥ像とＢＳＥ像を総称してＳＥＭ画像と呼ぶ。また，ここで取得される画像は測定対象を垂直方向から電子ビームを照射して得られたトップダウン画像の一部または全てを含む。
電子光学系１０２は内部に電子銃１０３を備え，電子線１０４を発生する。電子銃１０３から発射された電子線はコンデンサレンズ１０５で細く絞られた後，ステージ１２１上におかれた試料である半導体ウェーハ１０１上の任意の位置において電子線が焦点を結んで照射されるように，偏向器１０６および対物レンズ１０８により電子線の照射位置と絞りとが制御される。電子線を照射された半導体ウェーハ１０１からは，２次電子と反射電子が放出され，ExB偏向器１０７によって照射電子線の軌道と分離された２次電子は２次電子検出器１０９により検出される。一方，反射電子は反射電子検出器１１０および１１１により検出される。反射電子検出器１１０と１１１とは互いに異なる方向に設置されている。２次電子検出器１０９および反射電子検出器１１０および１１１で検出された２次電子および反射電子はA/D変換機１１２，１１３，１１４でデジタル信号に変換され，処理・制御部１１５に入力されて，画像メモリ１１７に格納され，ＣＰＵ１１６で目的に応じた画像処理が行われる。
【００３８】
図２Ａに半導体ウェーハ上に電子線を走査して照射した際，半導体ウェーハ上から放出される電子の信号量を画像化する方法を示す。電子線は，例えば図２Ａに示すようにｘ，ｙ方向に２０１〜２０３又は２０４〜２０６のように走査して照射される。電子線の偏向方向を変更することによって走査方向を変化させることが可能である。ｘ方向に走査された電子線２０１〜２０３が照射された半導体ウェーハ上の場所をそれぞれＧ1〜Ｇ3で示す。同様にｙ方向に走査された電子線２０４〜２０６が照射された半導体ウェーハ上の場所をそれぞれＧ4〜Ｇ6で示す。前記Ｇ1〜Ｇ6において放出された電子の信号量は，それぞれ図２Ｂ内に示した画像２０９における画素Ｈ1〜Ｈ6の明度値になる（Ｇ，Ｈにおける添字1〜6は互いに対応する）。２０８は画像上のｘ，ｙ方向を示す座標系である。このように視野内を電子線で走査することにより，画像フレーム２０９を得ることができる。また実際には同じ要領で前記視野内を電子線で何回か走査し，得られる画像フレームを加算平均することにより，高S／Nな画像を得ることができる。加算フレーム数は任意に設定可能である。
【００３９】
図1中の処理・制御部１１５はＣＰＵ１１６と画像メモリ１１７を備えたコンピュータシステムであり，撮像レシピを基に撮像ポイントを撮像するため，ステージコントローラ１１９や偏向制御部１２０に対して制御信号を送る，あるいは半導体ウェーハ１０１上の任意の撮像ポイントにおける撮像画像に対し各種画像処理を行う等の処理・制御を行う。ここで撮像ポイントとはアドレッシングポイント（以降，ＡＰと呼ぶ），オートフォーカスポイント（以降，ＡＦと呼ぶ），オートスティグマポイント（以降，ＡＳＴと呼ぶ），オートブライトネス・コントラストポイント（以降，ＡＢＣＣと呼ぶ），評価ポイント（以降，ＥＰと呼ぶ）の一部または全てを含む。また，処理・制御部１１５は処理端末１１８（ディスプレイ，キーボード，マウス等の入出力手段を備える）と接続されており，ユーザに対して画像等を表示する，あるいはユーザからの入力を受け付けるＧＵＩ（Graphic User Interface）を備える。１２１はＸＹステージであり，半導体ウェーハ１０１を移動させ，前記半導体ウェーハの任意の位置の画像撮像を可能にしている。ＸＹステージ１２１により撮像位置を変更することをステージシフト，例えば偏向器１０６により電子線を偏向することにより観察位置を変更することをイメージシフトと呼ぶ。一般にステージシフトは可動範囲は広いが撮像位置の位置決め精度が低く，逆にイメージシフトは可動範囲は狭いが撮像位置の位置決め精度が高いという性質がある。
【００４０】
図１では反射電子像の検出器を２つ備えた実施例を示したが，前記反射電子像の検出器をなくすことも，数を減らすことも，数を増やすことも可能である。
撮像レシピ作成装置１２２においては，後述する方法によりＳＥＰの決定およびＳＥＰを撮像するための撮像レシピを生成し，前記レシピに基づきＳＥＭ装置を制御することにより画像撮像を行う。前記撮像レシピには，ＳＥＰのサイズ・座標，撮像条件，ならびにＳＥＰを撮像するための撮像シーケンス（撮像ポイントの座標や撮像順。広く，前記撮像ポイントのサイズ，撮像条件や調整方法も含む），ならびにＡＰ、ＡＦ，ＡＳＴ，ＡＢＣＣ等の登録テンプレートの情報が書き込まれている。
【００４１】
また，画像処理装置１２３においては，撮像された複数のＳＥＰ画像を用いたパノラマ画像合成処理や前記パノラマ画像からの回路パターンの輪郭線抽出処理等を行う。形状計測・評価ツールサーバ１２４では，前記パノラマ画像や輪郭線を用いた形状計測や形状評価等を行う。撮像レシピ作成装置１２２，画像処理装置１２３，形状計測・評価ツールサーバ１２４は処理端末１２５（ディスプレイ，キーボード，マウス等の入出力手段を備える）と接続されており，ユーザに対して処理結果等を表示する，あるいはユーザからの入力を受け付けるＧＵＩ（Graphic User Interface）を備える。また，１２６は半導体回路パターンの設計レイアウト情報（以降，設計情報）等のデータベースを格納したストレージであり，前記データベースには撮像したＳＥＰ画像，生成したパノラマ画像，輪郭線，形状計測・評価結果，撮像レシピ等の情報を保存・共有することが可能である。１１５，１２２，１２３，１２４で行われる処理は，任意の組合せで複数台の装置に分割，あるいは統合して処理させることが可能である。
【００４２】
２．パノラマ画像合成処理
画像処理装置１２３で行う広域画像であるパノラマ画像合成処理は，入力した広域の撮像領域（ＥＰ）をＳＥＭの比較的高い撮像倍率で撮像可能な局所撮像領域（ＳＥＰ）に分割し，前記ＳＥＰをＳＥＭの比較的高い倍率で撮像し，これらの高倍率ＳＥＰ画像群を画像処理により繋ぎ合せることで一枚の広範囲かつ高倍率（高分解能）なＳＥＭ画像（パノラマ画像）を生成する処理である。
【００４３】
高精度なパノラマ画像を取得するためには，全てのＳＥＭ画像が繋ぎ合せ可能となるＳＥＰの撮像位置（ＳＥＰ配置）およびＳＥＰの撮像倍率を決定する必要がある。本発明は全ＳＥＰが繋ぎ合せ可能となるＳＥＰの決定およびＳＥＰ画像の繋ぎ合せに関する。以下，本発明に関わるＳＥＰ決定に関する実施例について述べる。
【００４４】
パノラマ画像合成処理においては，入力した広域の撮像領域（ＥＰ）を適切なＳＥＭの撮像倍率で撮像可能な局所撮像領域（ＳＥＰ）に分割する。ＳＥＰはＥＰを埋め尽くすように決定する必要がある。ここで適切な撮像倍率とは，ユーザが要求するパターン形状精度を満たす画像分解能が得られる倍率を指す。前記で決定したＳＥＰをＳＥＭで撮像し，これらのＳＥＰ画像群を画像処理により繋ぎ合せて広域のパノラマ画像を生成することができる。
【００４５】
高精度のパノラマ画像を生成するためには，全ＳＥＰが繋がるＳＥＰ配置を決定する必要がある。次にＳＥＰ間の繋ぎ合せの可否・繋ぎ合せ易さの評価法について述べる。
【００４６】
２．１  隣接リンク情報
隣接する二つのＳＥＰ間の繋ぎ合せ可否あるいは繋ぎ合せ易さは前記二つのＳＥＰ間の重複領域に繋ぎ合せ可能あるいは繋ぎ合せ易いパターンが含まれるか否かによって判定できる。二つのＳＥＰ間の重複領域に含まれるパターンを基に前記任意の隣接する（重複領域を共有する）二つのＳＥＰ間の繋ぎ合わせ可否または繋ぎ合せ易さを示す指標値を以後「隣接リンク情報」と呼ぶ。具体的に前記隣接リンク情報は入力された回路パターンあるいはマスクパターンの設計情報を基に算出することができる。
【００４７】
隣接リンク情報の算出例を図３Ａ乃至図３Ｃで説明する。図３Ａの３０１は入力した設計パターンで，入力したＥＰ（３０２）を４つのＳＥＰ（３０３−１〜３０３−４）で分割した結果を示す。もし，ＳＥＰ間の重複領域にx方向に変化するパターンを十分含めばx方向のずれを検知できるため，x方向に位置合せが可能となる（例えば，３０３−２と３０３−４のＳＥＰ）。同様に，前記重複領域内にy方向に変化するパターンを十分含めばy方向に位置合せが可能となる（例えば，３０３−１と３０３−２のＳＥＰ）。したがって，重複領域内にx,y方向に変化するパターンを十分含めば，二つの隣接するＳＥＰは繋ぎ合せが可能となる（例えば，３０３−３と３０３−４のＳＥＰ）。
【００４８】
図３Ｂに図３ＡのＳＥＰ配置に対して，隣接するＳＥＰ間の繋ぎ合せ可否を評価した結果を示す。同図ではx方向のみに位置合せ可能なＳＥＰ間を黒線で結びxを丸で囲んだ記号で表記し（３０４−２，３０４−３），y方向のみに位置合せ可能なＳＥＰ間を黒線で結びyを丸で囲んだ記号で表記し（３０４−１），xy両方向に位置合せ可能なＳＥＰ間を黒線で結びxyを丸で囲んだ記号で表記し（３０４−４），重複領域にパターンを含まないＳＥＰ間は何も表記をしていない。更に，繋ぎ合せ易さとして重複領域内に含まれるx,y方向別のパターンの線分長を指標値とすることもできるし，その線分長を基に指標値を算出することもできる。
【００４９】
図３Ｃに重複領域間のパターンの線分長を基に繋ぎ合せ易さを算出した結果を示す（３０５−１〜３０５−４）。同図においては，x方向の繋ぎ合せ易さをx:数値，y方向の繋ぎ合せ易さをy:数値として表記し，この数値が高いほど繋ぎ合せが容易であることを示している。
【００５０】
次に，ＳＥＰ全体の繋ぎ合せ可否・繋ぎ合せ易さの評価法について述べる。まず，ＳＥＰ全体が繋ぎ合せ可能となる条件について図４を用いて説明する。同４Ａ乃至図４Ｃは入力されたＥＰ（４０１，４０２，４０３）および設計情報（４０４，４０５，４０６）に対してそれぞれＳＥＰ（４０７−１〜４０７−９，４０８−１〜４０８−９，４０９−１〜４０９−９）で分割した例を示す。
【００５１】
図４Ａは全てのＳＥＰ間の重複領域に繋ぎ合せの手掛かりとなるパターンが含むＳＥＰ配置である。この場合，全てのＳＥＰが繋ぎ合せ可能である。しかし，半導体パターンは密に存在しないため，全ての重複領域に繋ぎ合せの手掛かりとなるパターンを含ませるＳＥＰ配置が困難な場合がある。その一方で，一部の重複領域にしかパターンを含まなくてもその組合せによっては全ＳＥＰが繋がる場合があることに着目した。
【００５２】
例えば，図４ＢのＳＥＰ配置は全ての重複領域にパターンが含まれていないが，ＳＥＰの繋ぎ合せを４０８−１，４０８−２，４０８−３，４０８−６，４０８−５，４０８−４，４０８−７，４０８−８，４０８−９の順に行うと全てのＳＥＰが繋ぎ合せ可能である。その一方で，図４Ｃのように全ての重複領域にパターンが含まれていないため，全ＳＥＰが繋ぎ合せができない場合も当然ある。
【００５３】
すなわち，図４(c)においては４０９−１，４０９−２，４０９−３のＳＥＰは互いに繋ぎ合せが可能であるが，それ以外のＳＥＰ（４０９−４〜４０９−９）とは繋ぎ合せができない。このように，全ての重複領域にパターンを含まない場合においては，全ＳＥＰが繋がる場合と繋がらない場合が存在するため，この両者を正確に判別するために，全ＳＥＰの繋ぎ合せ可否判定が必要となる。全ＳＥＰが繋がるためには，任意の二つのＳＥＰ間が繋ぎ合せ可能であればよい。
【００５４】
２．２  隣接リンク情報
そこで本発明は，前記隣接リンク情報を基に任意の二つのＳＥＰ間の繋ぎ合わせ可否または繋ぎ合せ易さを示す指標値（以後「任意リンク情報」と呼ぶ）を算出することを特徴とする。具体的に，図５Ａ乃至図５Ｅに隣接リンク情報を用いて任意リンク情報を算出した例を示す。
【００５５】
図５Ａは入力されたＥＰ（５０１）および設計情報（５０２）に対して９つのＳＥＰ（５０３−１〜５０３−９）で分割した結果である。図５Ｂは図５ＡのＳＥＰ配置に対する隣接リンク情報を示す。同図の黒丸は図５ＡのＳＥＰの中心位置に対応しており，隣接するＳＥＰ間でx方向に位置合せ可能ならばその間を実線で結びxを丸で囲んだ記号で表記し（５０４−１，５０４−２），同様にy方向に位置合せ可能ならばyを丸で囲んだ記号で表記し（５０４−３，５０４−４），xy方向に位置合せ可能ならばxyを丸で囲んだ記号で表記している（５０４−５〜５０４−１０）。
【００５６】
図５Ｂに示す隣接リンク情報を基に任意の２つのＳＥＰ間のx,y方向別の繋ぎ合せ可否を判定できる。例えばＳＥＰ５０３−１とＳＥＰ５０３−９の繋ぎ合せ可否判定について図５Ｃ及び図５Ｄを用いて説明する。図５Ｃ及び図５Ｄは，図５ＢからＳＥＰ５０３−１とＳＥＰ５０３−９の間に存在する隣接リンク情報をそれぞれｘ，ｙ方向別に抜き出したものである。図５Ｃでは５０５−１〜５０５−６のリンクを経由して５０３−１と５０３−９のＳＥＰがx方向に位置合せ可能となり，図５Ｄでは５０６−１〜５０６−５のリンクを経由して５０３−１と５０３−９がy方向に位置合せ可能となることから，５０３−１と５０３−９のＳＥＰが繋ぎ合せ可能であることが分かる。同様の判定を二つのＳＥＰ間の全ての組合せについて行い，全てxy方向に位置合せ可能ならば全ＳＥＰが繋ぎ合せ可能であることが分かる。
【００５７】
また本発明は，前記任意リンク情報を評価値としてＳＥＰ配置を決定することを特徴とする。任意リンク情報を評価値としてＳＥＰ配置を決定することにより，全ての重複領域にパターンを含まないが全ＳＥＰが繋がるＳＥＰ配置を決定できるケースが増える。これは全重複領域にパターンを含ませることが困難な粗なパターンに対して有効である。
【００５８】
図６Ａ乃至図６Ｄは全てのＳＥＰ間の重複領域にパターンを含ませることが困難な例であるが，前述の任意リンク情報を用いることにより全てのＳＥＰが繋がるＳＥＰ配置を決定することができる。図６Ａに示すように入力されたＥＰ（６０１）および設計情報（６０２）に対して６０３−１〜６０３−９のＳＥＰで分割し，その隣接リンク情報を図６Ｂに示すように６０４−１〜６０４−８で示している。また，ｘｙ両方向に繋ぎ合せ可能なＳＥＰ集合を太黒枠で囲んでいる（６０５および６０６）。図６Ｂにおいては，全ＳＥＰが二つの繋ぎ合せ可能なＳＥＰ集合に分離され，全ＳＥＰの繋ぎ合せができない。そこで，この分離された繋ぎ合せ可能集合同士をなるべく繋ぐように各ＳＥＰの撮像位置を更新した結果を図６Ｃ及び図６Ｄに示す。図６Ｃの６０７−１〜６０７−９は更新されたＳＥＰ配置で，図６Ｄの６０８−１〜６０８−８はその隣接リンク情報である。この場合，分離していた６０５と６０６のＳＥＰ集合が６０８−３のリンクにより繋がることが判る。このように，任意リンク情報を指標値としてＳＥＰを決定することで，全ての重複領域にパターンが含まれなくても全てのＳＥＰが繋がるＳＥＰ配置が決定できる。また，隣接リンク情報および任意リンク情報は，入力された回路パターンあるいはマスクパターンの設計情報を入力として計算機内で自動算出されることを特徴とし，自動算出された隣接リンク情報あるいは任意リンク情報を基にＳＥＰを自動決定することを特徴とする。設計情報を用いることで，ＳＥＰを決定のためだけにマスクあるいはウェーハをＳＥＭ撮像する必要がなくなる（ＳＥＰ決定のオフライン化）。
【００５９】
２．３  ＳＥＰ撮像倍率の決定
前述のＳＥＰ配置の決定に加え，ＳＥＰの撮像倍率（視野）も同時に決定可能なことを特徴とする。ＳＥＰの撮像倍率は任意の値を指定したり（この場合，撮像倍率は固定），あるいは撮像倍率の設定範囲を指定することもできる（例えば，Ｐmin〜Ｐmax。この場合，撮像倍率はＰmin〜Ｐmaxの範囲内で決定される）。ＳＥＰの撮像倍率を決定する方法として例えば，入力したＳＥＰの撮像倍率の設定可能範囲で，全ＳＥＰが繋がるＳＥＰ配置が可能なＳＥＰ撮像倍率のうち，最大の撮像倍率をＳＥＰの撮像倍率として自動で設定することもできる。
【００６０】
本例を図７Ａ乃至図７Ｅを用いて説明する。入力したＥＰ（７０１）および設計情報（７０２）を図７Ａに示す。同図の７０３，７０４はＳＥＰ撮像倍率の設定可能範囲の下限Pminおよび上限Pmaxに相当する撮像倍率のＳＥＰである。図７Ｂは，ＳＥＰ撮像倍率を設定可能範囲の上限Pmaxに設定して，前記ＥＰを９つのＳＥＰ（７０５−１〜７０５−９）に分割した結果である。図７Ｃの７０６−１〜７０６−６は同ＳＥＰ配置（７０５−１〜７０５−９）の隣接リンク情報で，７０７〜７０９は全ＳＥＰを繋ぎ合せ可能なＳＥＰ集合に分割した結果である。ＳＥＰ撮像倍率Pmaxでは全てのＳＥＰを繋ぎ合せることができなかった。
【００６１】
一方，図７ＤはＳＥＰ撮像倍率を設定可能範囲の下限Pminに設定して，前記ＥＰを４つのＳＥＰ（７１０−１〜７１０−４）に分割した結果である。図７Ｅの７１１−１〜７１１−４は隣接リンク情報で，７１２は繋ぎ合せ可能なＳＥＰ集合を示す。ＳＥＰ撮像倍率Pminでは全てのＳＥＰを繋ぎ合せることができた。そのため，本例においては撮像倍率をＰminと自動決定することで，全てのＳＥＰを繋ぎ合せ可能なＳＥＰ配置を決定することができる。ここでは説明のため，二種類の撮像倍率Ｐmin ，Pmaxを比較して撮像倍率を決定したが，実際にはＰmin ，Pmax間の任意の撮像倍率で繋ぎ合せ可否，あるいは繋ぎ合せ易さを評価し，任意の撮像倍率を設定することができる。
【００６２】
２．４  隣接リンク情報・任意リンク情報のバリエーション
前記任意リンク情報には，図７の説明で述べたようなＳＥＰ全体をお互いに繋ぎ合せ可能なＳＥＰの集合（繋ぎ合せ可能ＳＥＰ集合）に分割した結果（図７の７０７，７０８，７０９に相当）や，繋ぎ合せ易さが同程度のＳＥＰの集合（繋ぎ合せ容易ＳＥＰ集合）に分割した結果を含むことを特徴とする。図８に全ＳＥＰを繋ぎ合せ容易ＳＥＰ集合に分割した例を示す。同図の８０１−１〜８０１−９はＳＥＰ配置を示し，８０２−１〜８０２−１０は隣接リンク情報（隣接ＳＥＰ間の繋ぎ合せ易さ）を示す。８０３〜８０７は分割された繋ぎ合せ容易集合を示す。繋ぎ合せ容易ＳＥＰ集合とは繋ぎ合せ易さが同程度のＳＥＰを集合としてまとめたものであり，８０３〜８０７の枠は太いもの程，繋ぎ合せが容易であることを示す。繋ぎ合せ容易ＳＥＰ集合８０４，８０７は繋ぎ合せ易さの指標値が0.2以下（小さい程繋ぎ合せ難い）の集合，繋ぎ合せ容易ＳＥＰ集合８０３は繋ぎ合せ易さの指標値が0.2より大きく0.5以下の集合であり，繋ぎ合せ容易ＳＥＰ集合８０５，８０６は繋ぎ合せ易さの指標値が0.5より大きく0.8以下の集合である。繋ぎ合せ容易ＳＥＰ集合の情報を任意リンク情報に含ませることによって，同情報をＳＥＰの自動決定における評価値とすることができる。繋ぎ合せ容易ＳＥＰ集合の情報はＧＵＩ表示することができる。ＧＵＩ表示の実施例については後述する。
【００６３】
また，前記任意リンク情報あるいは隣接リンク情報は，実際にＳＥＰ間を繋ぎ合せた場合に想定される位置ずれ量を含む，あるいは前記位置ずれ量を基に算出した値を含むことを特徴とする。また，前記位置ずれ量は設計情報を用いて推定した各ＳＥＰの擬似的なＳＥＭ画像を実際に繋ぎ合せた場合の位置ずれ量を基に算出することを特徴とする。ここで擬似的なＳＥＭ画像とは，実際に得られるＳＥＭ画像を模擬して，設計情報に対して実際に発生しうるパターンの変形やＳＥＭ撮像のずれや画像ノイズを加えて生成した画像のことである。この擬似的なＳＥＭ画像を全ＳＥＰについて作成し，擬似的なＳＥＭ画像群を実際に繋ぎ合せることによって，実際にＳＥＭ画像の撮像・繋ぎ合せを行わなくても，実際に発生しうる繋ぎ合せ誤差を推定することができる。
【００６４】
本方法により位置ずれ量を算出した例を図９Ａ乃至図９Ｄで説明する。図９Ａは入力した設計情報（９０１）およびＥＰ（９０２）に対して，４つのＳＥＰ（９０３−１〜９０３−４）で分割した結果である。同ＳＥＰ配置に対して，各ＳＥＰにおける擬似的なＳＥＭ画像を作成し（図９Ｂの９０４−１〜９０４−４），これらの画像群を繋ぎ合せた結果を図９Ｃの９０５に示す。擬似的なＳＥＭ画像９０４−1〜９０４−４の位置は設計情報の切り出し位置から明らかなので，繋ぎ合せた画像９０５における各ＳＥＰの位置ずれ量も求めることができる。図９Ｄに，推定した位置ずれ量を示す。同図の９０６−１〜９０６−４は，ＳＥＰ間のx,y方向別に推定した相対的な位置ずれ量を示している。また，ＳＥＰ間の相対的な位置ずれ量ではなく，ある基準に対する各ＳＥＰの絶対的な位置ずれ量を算出することもできる。同図の９０７−１〜９０７−４は各ＳＥＰの絶対的な位置ずれ量をベクトル表示したものであり，９０８−１〜９０８−４は前記ベクトルの大きさを示す。
【００６５】
２．５  禁止領域
ユーザの指定するパターンを「（重複領域の）禁止領域」とし，前記禁止領域がＳＥＰ間の重複領域あるいはその近傍に含まれないようにＳＥＰ配置を決定することを特徴とする。前記ユーザの指定するパターンには，複雑なＯＰＣパターン等，形状の最適化のため特に検証したいパターンが含まれることを特徴とする。このようなパターンを重複領域（ＳＥＰ間の繋ぎ目）あるいはその近傍にしないことによって，ＳＥＰ間の繋ぎ合せ誤差によるパノラマ画像における形状誤差や，画像周辺に発生する場合がある像歪みの影響を避けることができる。また，前記禁止領域の指定は前述のようにユーザが指定することも可能であるし，設計情報を基にパターンの形状の複雑さを評価した指標値やＥＤＡツール等から出力されたデバイス不良の発生し易い危険箇所等を基に自動で指定することも可能である。具体的に，禁止領域の指定および禁止領域を加味してＳＥＰを決定した例を図１０Ａ乃至図１０Ｄで説明する。図１０Ａは入力した設計情報（１００１）およびＥＰ（１００２）およびユーザが禁止領域を矩形領域（斜線でハッチング）で指定した領域（１００３）を示している。図１０Ｂは図１０Ａで指定した禁止領域がＳＥＰ間の重複領域近傍に含まれないようにＳＥＰ配置（１００４−１〜１００４―９）を決定した結果である。
【００６６】
禁止領域の指定方法にはバリエーションが考えられる。すなわち，図１０Ａのように矩形領域で指定することもできるし，図１０Ｃ１００７−１，１００７−２に示すように設計情報において線分の集合として指定することもできる。図１０Ｄは図１０Ｃで指定した禁止領域がＳＥＰ間の重複領域近傍に含まれないようにＳＥＰ配置（１００８−１〜１００８―５）を決定した結果である。また，これらの禁止領域の指定はユーザが行ってもよいし，ＥＰ（１００６）内の設計情報（１００５）から，パターン形状の複雑さ等を評価する指標値（単位面積辺りのパターンのx,y方向に変化する頻度等）を算出し，前記指標値を基に禁止領域を自動設定することもできる。
【００６７】
前記禁止領域を，前記隣接リンク情報あるいは任意リンク情報と同様，ＳＥＰ配置あるいは撮像倍率の決定の際の指標値として用いることを特徴とする。このことにより，禁止領域がなるべく重複領域に含まれないＳＥＰ配置あるいは撮像倍率の決定が実現する。また，前記禁止領域を，前記隣接リンク情報あるいは任意リンク情報と同様，ＳＥＰ配置と併せてＧＵＩ上に表示することを特徴とする。このことにより，ユーザは着目するパターン（例えばＯＰＣパターン）が禁止領域に含まれるか否かを容易に判別することができる。ＧＵＩ表示の実施例については後述する。
【００６８】
２．６  ＳＥＰ画像の繋ぎ合せ
決定したＳＥＰの撮像画像を画像処理により繋ぎ合せるには，各ＳＥＰ間の重複領域に含まれるパターンの重なり度合い（相関値）が高くなるように位置合せする必要がある。しかしながら，重複領域は複数存在するため，重複領域における相関値を全て最大にすることはできない（ある重複領域の相関値を最大にすると，他の重複領域における相関値が下がることがある）。そのため，ＳＥＰの撮像画像を画像処理により繋ぎ合せる際，前記隣接リンク情報あるいは任意リンク情報におけるＳＥＰ間の繋ぎ合せ易さ可否あるいは繋ぎ合せ易さの情報を基に，重複領域毎に相関値を考慮する度合いを重みとして設定することを特徴とする。傾向として大きな重みが設定された重複領域の相関値がなるべく高くなるように繋ぎ合せが行われる。
【００６９】
例として，繋ぎ合せが困難な重複領域，例えば繋ぎ合せの手掛かりとなるパターンが全く含まれない重複領域における相関値は画像ノイズのみによって計算される。そのため，このような画像ノイズによって計算された相関値を高くするようなＳＥＰ繋ぎ合せは大きな位置ずれを発生させる危険性がある。
【００７０】
具体例を図１１Ａ乃至図１１Ｅで説明する。図１１Ａは入力された設計情報（１１０１）およびＥＰ（１１０２）に対して，５つのＳＥＰ（１１０３−１〜１１０３―５）で分割した結果を示す。図１１Ｂは図１１ＡのＳＥＰ配置に対して，隣接リンク情報（隣接する２つのＳＥＰ間の繋ぎ合せ可否）を算出した結果である（１１０４−１〜１１０４―６）。図１１Ｃは図１１Ｂで算出した隣接リンク情報を基に，重複領域毎に相関値を考慮する度合いの重み（１１０５−１〜１１０５−７）を設定した結果を示す。本例ではxy両方向に繋ぎ合せ可能なＳＥＰ間の重みを１とし，x,yどちらか一方のみ繋ぎ合せ可能なＳＥＰ間の重みを0.5とし，重複領域にパターンが含まれないＳＥＰ間の重みを0としている。すなわち，各ＳＥＰはxy両方向に繋がるＳＥＰとの位置合せを優先し，重複領域にパターンが含まれないＳＥＰとの位置合せは優先度を下げる。また，図１１Ｄは図１１ＡのＳＥＰ配置に対して隣接する２つのＳＥＰ間の繋ぎ合せ易さを算出した結果（１１０６−１〜１１０６−６）を示す。図１１Ｅは図１１ＤのＳＥＰ間の繋ぎ合せ易さを基に前記の重複領域の重み（１１０７−１〜１１０７−６）を設定した結果を示す。
【００７１】
２．７  パターン輪郭線の生成
前述のように決定したＳＥＰを撮像したＳＥＭ画像群を繋ぎ合せることにより広範囲・高分解能のパノラマＳＥＭ画像が取得できる。
また，広範囲・高分解能なパターン輪郭線の抽出方法としては，図１２Ａ乃至図１２Ｅに示すように以下の２通りあることを特徴とする。
・図１２Ａに示すように、複数のＳＥＰをＳＥＭ撮像したＳＥＰ画群を画像処理により繋ぎ合せた広範囲のパノラマ画像を得て（１２０１），図１２Ｂに示した前記パノラマ画像から広範囲のパターン輪郭線を抽出する（１２０２）。
・複数のＳＥＰをＳＥＭ撮像して図１２Ｃに示すＳＥＰ画像群を得（１２０３−１〜１２０３−４），前記ＳＥＰ画像群の画像毎にパターン輪郭線を抽出して図１２Ｄのパターン輪郭線群を得（１２０４−１〜１２０４−４），前記パターン輪郭線群を繋ぎ合せて図１２Ｅの広範囲のパターン輪郭線を得る（１２０５）。
【００７２】
２．８  全体フロー
以上をまとめてパノラマ画像合成処理及び合成したパノラマ画像を用いたパターンの寸法計測の全体フローを図１３Ａを用いて説明する。まず，ＥＰの領域と半導体回路あるいはマスクパターンの設計情報を入力する（それぞれステップ１３０１，１３０２）。ＥＰは取得したいパノラマ画像の撮像範囲であり，ＥＰの座標は，例えばＥＤＡ（Electronic Design Automation）ツールで実行される露光シミュレーション等の結果を基に検出されたデバイス不良が発生しやすいホットスポット（危険ポイント）の座標が入力されたり，あるいはユーザが自身の判断により（必要に応じて前記ＥＤＡツールの情報も参考にしながら）入力される場合もある。
【００７３】
また，必要に応じてユーザの指定するパターンを含む領域を禁止領域として入力することができる（ステップ１３０３）。この禁止領域の入力方法としてはユーザが座標や範囲を直接入力してもよいし，ＧＵＩ上で設計情報を見ながら領域を指定して与えても良い。また，必要に応じて処理パラメータを入力することができる（ステップ１３０４）。
【００７４】
前記処理パラメータとして，ステージ／イメージシフト予想誤差，繋ぎ合せに最低限必要な重複領域内のパターン線分長，設計パターンのコーナーカット長（実パターンはコーナー部が丸まる等の設計情報と形状乖離が発生するためコーナーから一定範囲内の設計パターンデータをカットするためのパラメータ）等を指定することができる。また，必要に応じてＳＥＰの撮像倍率あるいはＳＥＰの撮像倍率の設定可能な範囲を入力することができる。また，必要に応じてＳＥＰ間の重複領域幅あるいはＳＥＰ間の重複領域幅の設定可能な範囲を入力することができる。禁止領域算出ステップ（１３０７）では，ステップ１３０３で入力した禁止領域に加えて，ユーザの指定するパターンを禁止領域として自動で抽出する。前記禁止領域は，設計情報を基にパターンの形状の複雑さを評価した指標値やＥＤＡツール等から出力されたデバイス不良の発生し易い危険箇所等を基に自動で指定することも可能である。
【００７５】
ＳＥＰ配置あるいはＳＥＰ撮像倍率は，前記禁止領域あるいは分割指標値算出ステップ（ステップ１３０８）で算出されるＳＥＰ間の繋ぎ合せ可否・繋ぎ合せ易さを評価した分割指標値を基に，ＳＥＰ決定ステップ（ステップ１３０９）で決定される。ＳＥＰの撮像倍率はステップ１３０５で入力することができる。ここで，ＳＥＰの撮像においてはイメージシフトあるいはステージシフトによる視野ずれが発生するため，ＳＥＰの決定時には重複領域に繋ぎ合せの手掛かりとなるパターンが含まれると評価していても，実際には前記視野ずれにより含まれるはずのパターンが重複領域外となる危険がある。
【００７６】
そこで，発生しうるイメージシフトおよびステージシフトそれぞれの予想される最大視野ずれ量を入力し（ステップ１３０４），これらの最大の視野ずれが発生しても繋ぎ合せが可能となるような範囲内でＳＥＰを決定することで視野ずれにロバストなＳＥＰを決定することができる。ここで，各ＳＥＰの視野移動がイメージシフト，あるいはステージシフトのどちらの方式で行われるかは，ＳＥＰの撮像シーケンスに依存する。そこで，ＳＥＰ決定ステップにおいては，このような視野移動方式の違いによる視野ずれの違いを加味して，ＳＥＰ配置，ＳＥＰ撮像倍率，ならびに各ＳＥＰの視野移動方式を決定することを特徴とする。
【００７７】
次に，ステップ１３０９で決定したＳＥＰ配置，ＳＥＰ撮像倍率，ＳＥＰへの視野移動方式を撮像レシピとして保存する（ステップ１３１０）。
【００７８】
次に，ＳＥＭを用いてステップ１３１０において作成した撮像レシピに基づき順次，複数のＳＥＰの撮像を行う（ステップ１３１１）。
【００７９】
次に，ステップ１３１２では，前記複数のＳＥＰにおいてそれぞれ撮像したＳＥＰ画像群を画像処理により繋ぎ合わせてパノラマ画像を生成する。また，前記パノラマ画像から広範囲のパターン輪郭線を抽出することもできる。また，前記広範囲のパターン輪郭線は，複数のＳＥＰをＳＥＭ撮像してＳＥＰ画像群を得，前記ＳＥＰ画像群の画像毎にパターン輪郭線を抽出してパターン輪郭線群を得，前記パターン輪郭線群を繋ぎ合せることで得ることもできる。
【００８０】
ステップ１３１３において、合成したパノラマＳＥＭ画像を処理して例えば図１２Ｅに示したようなパターン間のギャップＬｇ、パタンの幅寸法Ｌｗ、パターンの長さＬｌなどのパターンの寸法やパターンの丸みＬｒなどの形状情報を計測する。
【００８１】
次に、ステップ１３１１における複数のＳＥＰ撮像の詳細な手順を、図１に示したＳＥＭシステムを参照しながら図１３Ｂに基づいて詳細に説明する。
まず図１３Ｂのステップ１３１１-１において試料である半導体ウェーハまたはマスク（以降、これらを合わせて試料と記載する）をＳＥＭ装置のステージ１２１上に取り付ける。ステップ１３１１-２において光学顕微鏡等（図１のＳＥＭシステムにおいては記載を省略）でウェーハ上のグローバルアライメントマークを観察することにより，ウェーハの原点ずれやウェーハの回転を補正する。
【００８２】
ステップ１３１１-３において，処理・制御部１１５でステージコントローラ１１９を制御してステージ１１７を移動させ，ＳＥＭによる撮像位置がアドレッシングポイント（以降，ＡＰと呼ぶ）になるように試料の位置を調整して撮像し，アドレッシングのパラメータを求め，該求められたパラメータに基づいてアドレッシングを行う。
ここでＡＰについて説明する。ＳＥＰを観察する場合，直接ＳＥＰを観察しようとすると，ステージの位置決め誤差により，撮像ポイントが大きくずれてＳＥＭの視野から外れてしまう可能性がある。そこで，一旦位置決め用として予め座標値とテンプレート（撮像ポイントのパターン）とが与えられたＡＰを観察する。この撮像ポイントのテンプレートは撮像レシピに登録しておく。以降，これをＡＰ登録テンプレートと呼ぶ。ＡＰはＳＥＰの近傍（最大でもビームシフトにより移動可能な範囲）から選択する。また，ＡＰはＳＥＰに対して一般に低倍視野であるため，多少の撮像位置のずれに対しても，撮像したいパターンが完全のＳＥＭの視野から外れてしまう可能性は低い。そこで，予め登録されたＡＰ登録テンプレートと，実際に撮像されたＡＰのＳＥＭ像（実撮像テンプレート）とをマッチングすることにより，ＡＰにおける撮像ポイントの位置ずれ量を推定することができる。ＡＰ，ＳＥＰの座標値は既知なので，ＡＰ−ＳＥＰ間の相対変位量を求めることができ，かつＡＰにおける撮像ポイントの位置ずれ量も前述のマッチングにより推定できるため，前記相対変位量から前記位置ずれ量を差し引くことにより，実際に移動すべきＡＰ撮像位置からＳＥＰまでの相対変位量が分かる。前記相対変位量分だけ，位置決め精度の高いビームシフトによって移動（ステージ１２１は停止したまま）することにより，高い座標精度でＳＥＰを撮像することが可能となる。
【００８３】
そのため，登録されるＡＰは，（１）ＳＥＰからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり（かつＳＥＰにおけるコンタミネーションの発生を抑えるためＡＰ撮像時の範囲（Field of view：ＦＯＶ）にＳＥＰ撮像時のＦＯＶを含まないことを条件とする場合もある），（２）ＡＰの撮像倍率はステージの位置決め精度を加味してＳＥＰの撮像倍率よりも低く，（３）パターン形状あるいは明度パターンが特徴的であり，ＡＰ登録テンプレートと実撮像テンプレートとのマッチングがし易い、等の条件を満たしていることが望ましい。どの場所をＡＰとして選択するかに関しては，この条件をシステム内部で評価することで，良好なＡＰの選択および撮像シーケンスの決定を行うことができる。
【００８４】
予め登録するＡＰ登録テンプレートはＣＡＤ画像，あるいはＳＥＭ画像，あるいは一旦ＣＡＤデータテンプレートで登録しておいたものを実際の撮像時に得たＡＰのＳＥＭ画像をＳＥＭ画像テンプレートとして再登録する等のバリエーションが考えられる。
【００８５】
前述のＡＰ選択範囲について補足する。一般的に電子ビーム垂直入射座標は複数のＳＥＰの中心座標に設定されるので，ＡＰの選択範囲は最大でもＳＥＰを中心としたビームシフト可動範囲としたが，電子ビーム垂直入射座標が複数のＳＥＰの中心座標と異なる場合は，前記電子ビーム垂直入射座標からのビームシフト可動範囲が選択範囲となる。また撮像ポイントに要求される許容電子ビーム入射角によっては，電子ビーム垂直入射座標からの探索範囲もビームシフト可動範囲より小さくなることがある。これらは他のテンプレートについても同様である。以降の説明において，ＳＥＰの撮像の場合は特に断りのない限り電子ビーム垂直入射座標とＳＥＰの中心座標は同じとして説明するが，前述の通り本発明はこれに限られるものではない。
【００８６】
次にステップ１３１１-４において，処理・制御部１１５の制御及び処理に基づいて，ビームシフトにより撮像位置をオートフォーカスポイント（以降，ＡＦと呼ぶ）に移動して撮像し，オートフォーカス調整のパラメータを求め，該求められたパラメータに基づいてオートフォーカス調整を行う。
【００８７】
ここでＡＦについて説明する。撮像時には鮮明な画像を取得するためオートフォーカスを行うが，試料に電子線を長く照射すると汚染物質が試料に付着してしまう（コンタミネーション）。そこで，ＳＥＰにおけるコンタミネーションの付着を抑えるため，一旦ＳＥＰ周辺の座標をＡＦとして観察し，オートフォーカスのパラメータを求めてから前記パラメータを基にＥＰを観察するという手段がとられる。
【００８８】
そのため，登録されるＡＦは，（１）ＡＰ，ＳＥＰからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり，かつＡＦ撮像時のＦＯＶにＥＰ撮像時のＦＯＶは含まれない，（２）ＡＦの撮像倍率はＳＥＰの撮像倍率と同程度である（ただし，これはＳＥＰ用のＡＦの場合。ＡＰ用のＡＦの場合は前記ＡＰの撮像倍率と同程度の撮像倍率でＡＦを撮像する。後述するＡＳＴ，ＡＢＣＣに関しても同様），（３）オートフォーカスをかけ易いパターン形状をもつ（フォーカスずれに起因する像のぼけを検出し易い）等の条件を満たしていることが望ましい。本発明によれば，ＡＦ選択についても，ＡＰと同様，前述の条件をシステム内部で評価し，自動で良好なＡＦの選択を行うことが可能となる。
【００８９】
次にステップ１３１１-５において，処理・制御部１１５の制御及び処理に基づいて，ビームシフトにより撮像位置をオートスティグマポイント（以降，ＡＳＴと呼ぶ）に移動して撮像し，オートスティグマ調整のパラメータを求め，該求められたパラメータに基づいてオートスティグマ調整を行う。
【００９０】
ここでＡＳＴについて説明する。撮像時には歪みのない画像を取得するため非点収差補正を行うが，ＡＦと同様，試料に電子線を長く照射すると汚染物質が試料に付着してしまう。そこで，ＳＥＰにおけるコンタミネーションの付着を抑えるため，一旦ＳＥＰ近くの座標をＡＳＴとして観察し，非点収差補正のパラメータを求めてから前記パラメータを基にＳＥＰを観察するという手段がとられる。
【００９１】
そのため，登録されるＡＳＴは，（１）ＡＰ，ＳＥＰからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり，かつＡＳＴ撮像時のＦＯＶにＥＰ撮像時のＦＯＶは含まれない，（２）ＡＳＴの撮像倍率はＳＥＰの撮像倍率と同程度である，（３）非点収差補正をかけ易いパターン形状をもつ（非点収差に起因する像のぼけを検出し易い）等の条件を満たしていることが望ましい。
【００９２】
本実施例によれば，ＡＳＴ選択についても，ＡＰと同様，前述の条件をシステム内部で評価し，自動で良好なＡＳＴの選択を行うことが可能となる。
【００９３】
次にステップ１３１１-６において，処理・制御部１１５の制御及び処理に基づいて，ビームシフトにより撮像位置をオートブライトネス＆コントラストポイント（以降，ＡＢＣＣと呼ぶ）に移動して撮像し，ブライトネス・コントラスト調整のパラメータを求め，該求められたパラメータに基づいてオートブライトネス・コントラスト調整を行う。ここでＡＢＣＣについて説明を加えておく。撮像時には適切な明度値及びコントラストをもつ鮮明な画像を取得するため，例えば二次電子検出器１０９におけるフォトマル（光電子増倍管）の電圧値等のパラメータを調整することよって，例えば画像信号の最も高い部分と最も低い部分とがフルコントラストあるいはそれに近いコントラストになるように設定するが，ＡＦと同様，試料に電子線を長く照射すると汚染物質が試料に付着してしまう。そこで，ＥＰにおけるコンタミネーションの付着を抑えるため，一旦ＥＰ近くの座標をＡＢＣＣとして観察し，ブライトネス・コントラスト調整のパラメータを求めてから前記パラメータを基にＥＰを観察するという方法がとられる。
【００９４】
そのため，登録されるＡＢＣＣは，（１）ＡＰ，ＳＥＰからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり，かつＡＢＣＣ撮像時のＦＯＶにＳＥＰ撮像時のＦＯＶは含まれない，（２）ＡＢＣＣの撮像倍率はＳＥＰの撮像倍率と同程度である，（３）ＡＢＣＣにおいて調整したパラメータを用いて測長ポイントにおいて撮像した画像のブライトネスやコントラストが良好であるために，ＡＢＣＣは前記測長ポイントにおけるパターンに類似したパターンである等の条件を満たしていることが望ましい。本発明によれば，ＡＢＣＣ選択についても，ＡＰと同様，前述の条件をシステム内部で評価し，自動で良好なＡＢＣＣの選択を行うことが可能となる。
【００９５】
なお，前述したステップ１３１１-３，１３１１-４，１３１１-５，１３１１-６におけるＡＰ，ＡＦ，ＡＳＴ，ＡＢＣＣの撮像は場合によって，一部あるいは全てが省略される，あるいは１３１１-３，１３１１-４，１３１１-５，１３１１-６の順番が任意に入れ替わる，あるいはＡＰ，ＡＦ，ＡＳＴ，ＡＢＣＣの座標で重複するものがある（例えばオートフォーカス，オートスティグマを同一箇所で行う）等のバリエーションがある。
【００９６】
最後にステップ１３１１-７においてビームシフトにより撮像ポイントをＳＥＰに移動してステップ１３０９で決定された撮像枚数分だけ順次ＳＥＰを撮像する。
次に、先に説明したステップ１３１２において、複数枚撮像したＳＥＰのＳＥＭ画像を合成する。
【００９７】
ＳＥＰにおいても，撮像したＳＥＭ画像と事前に撮像レシピに登録された前記ＳＥＰ位置に対応する登録テンプレートとをマッチングし，計測位置のずれを検出することがある。撮像レシピ作成装置１２２で作成される撮像レシピには前述の撮像ポイント（ＳＥＰ，ＡＰ，ＡＦ，ＡＳＴ，ＡＢＣＣ）の座標や撮像シーケンス，撮像条件等の情報が書き込まれており，ＳＥＭは前記撮像レシピに基づきＳＥＰを観察する。図３Ｃに低倍像１３２０上におけるＳＥＰ１３２１，ＡＰ１３２２，ＡＦ１３２３，ＡＳＴ１３２４，ＡＢＣＣ１３２５のテンプレート位置の一例を点線枠で図示する。
【００９８】
本実施例によれば，１回の撮像では取得できない比較的広い領域の高倍率のＳＥＭ画像を用いてパターンの寸法の計測やパターン形状評価等を行うことができる。
【００９９】
３．ＳＥＰ候補の選択によるＳＥＰ決定
２．で述べたＳＥＰ決定ステップにおいて全てのユーザ要求を満たすＳＥＰ配置が原理的に存在しない場合がある。例えば，ＳＥＰを指定した撮像倍率にするためには，どうしても全ＳＥＰの繋ぎ合せが困難となり，逆に全ＳＥＰが繋ぎ合せ可能とするためには，どうしてもＳＥＰの撮像倍率が指定した値よりも小さくせざるを得ない等である。
そこで第二の実施例として，そのような場合であってもなるべくユーザの要求を満たすＳＥＰ配置を準最適解として決定する方式を提供する。本処理のフローを図１４を用いて説明する。
【０１００】
本処理はパノラマ画像合成処理の条件を入力し（ステップ１３０１〜１３０６），禁止領域（ステップ１３０７）を算出した後に，ステップ１３０８で算出した分割指標値を基にＳＥＰの撮像位置あるいは撮像倍率の異なるＳＥＰ配置の候補（以後，ＳＥＰ候補と呼ぶ）を複数算出することを特徴とする（ステップ１４０１）。これらの候補から適切な準最適解を決定するための手段として，これらの候補をＧＵＩ上に表示すると共に，判断基準として，隣接リンク情報あるいは任意リンク情報を表示させ（ステップ１４０２），ＳＥＰ候補群からＳＥＰを選択（ステップ１４０３）することを特徴とする。
【０１０１】
ＳＥＰ選択時にはＳＥＰ配置とＳＥＰ候補の選択の手掛かりとなる情報を併せてユーザに表示することで，ユーザは各ＳＥＰ候補がユーザの要求項目を満たすか否かを容易に判別することができ，適切なＳＥＰ候補を選択することが可能となる。
【０１０２】
ユーザの要求項目としては，例えばＳＥＰの配置，ＳＥＰ撮像倍率，ＳＥＰの繋ぎ合せ易さ，前記禁止領域とＳＥＰ間の重複領域との重複量，ＳＥＰ間の重複領域幅，ＳＥＰ数（少ない程，撮像時間が短い）などがある。これらの各項目をユーザに分かり易くＧＵＩ上に可視化することで，ユーザはＳＥＰ候補の選択が容易となる。
【０１０３】
図１５Ａ乃至図１５ＦにＳＥＰ候補の算出例を示す。図１５Ａ乃至図１５Ｆは入力した設計情報（１５０１）およびＥＰ（１５０２）に対する３つのＳＥＰ候補を示す。図１５Ａ及び図１５Ｂの１５０３−１〜１５０３−９，図１５Ｃ及び図１５Ｄの１５０６−１〜１５０６−４，および図１５Ｅ及び図１５Ｆの１５０９−１〜１５０９−５はそれぞれのＳＥＰ配置である。また，図１５Ｂの１５０４−１〜１５０４−７，図１５Ｄの１５０７−１〜１５０７−４，および図１５Ｆの１５１０−１〜１５１０−６はそれぞれのＳＥＰ配置に対する隣接リンク情報を示す。また，図１５Ｂにおいて全ＳＥＰは１５０１−１および１５０１−２の二つの繋ぎ合せ可能ＳＥＰ集合に分割され，図１５Ｄおよび図１５Ｆにおいては全ＳＥＰが繋ぎ合せ可能である（１５０８および１５１１）。
すなわち，図１５ＡのＳＥＰ配置はＳＥＰの撮像倍率が高いが，全ＳＥＰが繋がらない。一方，図１５Ｃ乃至図１５ＦはＳＥＰの撮像倍率が図１５Ａより低くなるが全ＳＥＰが繋ぎ合せ可能である。また，図１５Ｅ及び図１５Ｆは図１５Ｃ及び図１５Ｄの場合に比べてＳＥＰ間の重複領域幅が大きくＳＥＰの数も多いが重複領域に含まれる禁止領域（１５１２）の面積が少ない。
【０１０４】
このように，ＳＥＰの撮像倍率，繋ぎ合せ易さ，および禁止領域と重複領域との重複量の間にはトレードオフがあるためこの３つの要求を満たすＳＥＰ配置は困難である。しかし，これらのユーザの要求項目を全て満たすＳＥＰ配置が決定できなくても，本例のようにこれらのユーザの要求項目に関する情報を可視化することで，ユーザはユーザの要求項目をなるべく満たすＳＥＰ配置を準最適解として容易に決定することができる。また，ユーザに表示する情報のバリエーションとしては，ＳＥＰ全体をお互いに繋ぎ合せ可能なＳＥＰの集合に分割した結果や，繋ぎ合せ易さが同程度のＳＥＰの集合に分割した結果を表示することもできる。また，実際にＳＥＰ間を繋ぎ合せた場合に想定される位置ずれ量（推定位置ずれ量），あるいは前記位置ずれ量を基に算出した値を表示することもできる。
【０１０５】
ここで，前記推定位置ずれ量は設計情報を用いて推定した各ＳＥＰの擬似的なＳＥＭ画像を実際に繋ぎ合せた場合の位置ずれ量を基に算出することを特徴とする。推定位置ずれ量の算出には画像生成および繋ぎ合せが必要であるため多くの処理時間を要する。そこで，算出した全てのＳＥＰ候補あるいは指定したＳＥＰ候補に対してのみ，推定位置ずれ量を算出して表示することもできる。
【０１０６】
４．ＧＵＩ
本発明における入力・出力情報の設定あるいは表示を行うＧＵＩの実施例を図１６に示す。図１６中のウィンドウ１７０１内に一画面で描画された各種情報は任意の組合せでウィンドウに分割してディスプレイ等に表示することができる。また，図中の＊＊はシステムに入力された，あるいは出力された任意の数値（あるいは文字列）や数値の範囲であることを示す。
【０１０７】
ボックス１７０２はパノラマ画像合成処理を行う対象となるＥＰのリストを表示している。本リストからＥＰを選択してパノラマ画像合成処理を行うこともできるし，バッチ処理で全ＥＰに対してパノラマ画像合成処理を行うこともできる。バッチ処理を行う場合は，処理を行うＥＰにチェックをつけ（１７０３），そのＥＰのみ処理を行うこともできる。本例では，ＥＰのリストから３番目のＥＰを選択している。１７０４は選択したＥＰのＩＤを表示している。ボックス１７０５は選択したＥＰの撮像範囲を表示している。撮像範囲は矩形領域の左上と右下の座標で与えてもよいし，ＥＰの中心座標と視野で与えてもよい。ボックス１７０６においてはＳＥＰの撮像倍率範囲およびボックス１７０７においてはＳＥＰ間の重複領域幅の範囲を設定することができる。
【０１０８】
範囲の入力においては，範囲の下限と上限を指定することもできるし，下限と上限を同じ値で設定することでＳＥＰの撮像倍率やＳＥＰ間の重複幅を指定することができる。ボックス１７０８はＥＰとその周辺のパターンを表示する。ＥＰの範囲を点線の枠（１７０９）で示し，ＥＰ周辺の回路あるいはマスクパターンの設計情報を網状のハッチングを施した図形（１７１０）で表示している。また，手動あるいは設計情報を基に自動で設定した禁止領域を斜め線のハッチングを施した領域（１７１１）で表示している。ボックス１７１２〜１７１５では，ＳＥＰ決定における処理パラメータ（イメージ／ステージシフト予想誤差，ＳＥＰ間の繋ぎ合せに必要なパターン線分長の最小値，コーナーカット長等）を設定することができる。
【０１０９】
上記ＥＰ，ＳＥＰおよび処理パラメータの設定を行った後，ボタン１７１６を押すと，上記選択したＥＰに対してＳＥＰの候補を算出する。また，ボタン１７１７を押すとＥＰのリストでチェックのついた全てのＥＰに対してＳＥＰ候補の算出を行う。
【０１１０】
バッチ処理においては，対象となる各ＥＰに対してＳＥＰ候補を算出しておき，後からユーザが各ＥＰのＳＥＰ候補を選択することもできる。また，算出するＳＥＰ候補数はボックス１７１８で指定することもできる。
【０１１１】
ボックス１７１９〜１７２１は，選択したＥＰに対して算出された３つのＳＥＰ候補を示す。１７２３〜１７２４は各ＳＥＰ候補の詳細情報を示す。この場合，ＳＥＰ候補１は撮像倍率１００Ｋの９枚のＳＥＰ配置となっており，９枚のうち互いに繋ぎ合せ可能なＳＥＰ数は最大で４枚であることを示している。
【０１１２】
ボックス１７２５〜１７２７は各ＳＥＰ候補のＳＥＰ配置を表示している。図中の黒枠（１７２８）はＳＥＰで黒丸（１７２９）はその中心座標を示す。また，前記ＳＥＰ候補の表示の際はボックス１７０８と同様に設計情報，ＥＰおよび禁止領域を重ねて表示することもできる。また，重複領域に含まれる禁止領域内のパターンは太線で強調して表示することもできる（１７３０）。
ボックス１７２９〜１７３１は，それぞれボックス１７２５〜１７２７に示すＳＥＰ配置に対するリンク情報を表示している。隣接リンク情報をx,yあるいはxyを丸で囲んだ記号とＳＥＰ間を結ぶ黒線で表示することができ，それぞれx方向に位置合せ可能（１７３２），y方向に位置合せ可能（１７３３）あるいはxy方向に位置合せ可能（１７３４）であることを示す。また，ＳＥＰ全体をお互いに繋ぎ合せ可能なＳＥＰ集合（繋ぎ合せ可能ＳＥＰ集合）で分割し，各分割されたＳＥＰ集合のＳＥＰの中心位置を太い黒枠で囲んで表示することもできる。
【０１１３】
本例では，ＳＥＰ候補１は３つの繋ぎ合せ可能ＳＥＰ集合１７３５と１７３６に分断され，全ＳＥＰが繋ぎ合せができないことを示している。一方，ＳＥＰ候補２およびＳＥＰ候補３は，全ＳＥＰが太い黒枠で囲まれており全ＳＥＰが繋ぎ合せ可能であることを示している。
【０１１４】
また，表示する情報としては図３に示すようなＳＥＰ間の繋ぎ合せ易さを表示することもできるし，図８で示すような全ＳＥＰを互いに繋ぎ合せが同程度のＳＥＰ集合（繋ぎ合せ容易ＳＥＰ集合）に分割した結果を表示することも出来る。また，図５に示すように任意のＳＥＰ間のx,y方向別の繋ぎ合せ可否を表示することもできる。
【０１１５】
ユーザは各ＳＥＰ候補のＳＥＰ配置とＳＥＰ間の連結関係を示す情報を判断基準にして，ボタン１７３９〜１７４１を押してＳＥＰを選択する。本例では３つのＳＥＰ候補を表示しているが，それ以上のＳＥＰを候補を算出することもできる。その場合，スクロールバー１７４２を動かしてその他のＳＥＰ候補を見ることができる。
【０１１６】
また，ＳＥＰ候補の表示においては各ＳＥＰ候補に表示の優先度を付けて，表示の優先度の高い順にＳＥＰ候補を表示することもできる。表示の優先度としては，ＳＥＰ撮像倍率，繋ぎ合せ易さ，禁止領域と重複領域との重複量といったユーザの要求項目をどの程度満たすのかを評価して優先度を設定することもできる。
【０１１７】
また，ＳＥＰ候補の詳細情報のバリエーションとして，図１７に示すように実際の繋ぎ合せ処理を行った場合の推定位置ずれ量を表示することもできる。推定位置ずれ量は，決定したＳＥＰ配置（１８０１）および設計情報から生成した擬似的なＳＥＭ画像を繋ぎ合せ（１８０２），そのときの位置ずれ量を各ＳＥＰあるいはＳＥＰ間で表示することも出来る（１８０３）。ＳＥＰ間のx,y方向別に推定した相対的な位置ずれ量を表示することも出来るし，ＳＥＰ間の相対的な位置ずれ量ではなく，ある基準に対する各ＳＥＰの絶対的な位置ずれ量を表示することもできる。また，位置ずれの方向や大きさを矢印で表示することもできる。
【０１１８】
また，ＳＥＰ候補の表示法としては図１８に示すようにユーザの要求項目（例えば，ＳＥＰ撮像倍率，繋ぎ合せ易さ，禁止領域と重複領域との重複量，ＳＥＰ間の重複領域幅等）を軸にとり，その軸に従ってＳＥＰ候補を表示する位置を変更することもできる。図１８では重複領域幅およびＳＥＰ撮像倍率をそれぞれX軸（１９０１）およびY軸（１９０２）にとり，６つのＳＥＰ候補（１９０３−１〜１９０３−６）を表示している。ユーザは表示されたＳＥＰ候補の中から，ボタン１９０４−１〜１９０４−６を押してＳＥＰを選択する。本例は重複領域幅とＳＥＰ撮像倍率の２項目についてそれぞれ値を振った結果を二次元表示しているが，任意の３項目についてそれぞれ値を振った結果を三次元表示する等のバリエーションが可能である。
【０１１９】
５．半導体デバイスの設計・製造ラインおよびプロセスへの適用
本発明を半導体デバイスの設計・製造ラインおよびプロセスに適用した場合のシステム構成の実施例を図１９Ａ及び図１９Ｂ及び図２０を用いて説明する。
図１９Ａにおいて１６０１はマスクパターン設計装置，１６０２はマスク描画装置，１６０３はマスクパターンのウェーハ上への露光・現像装置，１６０４はウェーハのエッチング装置，１６０５および１６０７はＳＥＭ装置，１６０６および１６０８はそれぞれ前記ＳＥＭ装置を制御するＳＥＭ制御装置，１６０９はＥＤＡ（Electronic Design Automation）ツールサーバ，１１６０はデータベースサーバ，１６１１はデータベースを保存するストレージ，１６１２は撮像レシピ作成装置，１６１３は画像処理装置，１６１４は生成したパターン形状の計測・評価ツールサーバであり，これらはネットワーク１６１５を介して情報の送受信が可能である。
【０１２０】
データベースサーバ１１６０にはストレージ１６１１が取り付けられており，（ａ）ＥＰのサイズ・座標，（ｂ）設計情報（マスク設計情報（ＯＰＣなし／あり），ウェーハ転写パターン設計情報），（ｃ）撮像レシピ生成ルール，（ｄ）生成された撮像レシピ（ＳＥＰ，撮像シーケンス含む），（ｅ）撮像・生成した画像（ＳＥＰ画像，パノラマ画像），（ｆ）画像から抽出した輪郭線，（ｇ）シミュレーションパターン，（ｈ）計測・評価結果の一部または全てを，品種，製造工程，日時，データ取得装置等とリンクさせて保存し，また参照することが可能である。
【０１２１】
また，同図においては例として二台のＳＥＭ装置１６０５，１６０７がネットワークに接続されているが，本発明においては，任意の複数台のＳＥＭ装置において撮像レシピをデータベースサーバ１６１１により共有することが可能であり，一回の撮像レシピ作成によって前記複数台のＳＥＭ装置を稼動させることができる。また複数台のＳＥＭ装置でデータベースを共有することにより，過去の前記撮像あるいは計測の成否や失敗原因の蓄積も早く，これを参照することにより良好な撮像レシピ生成の一助とすることができる。
【０１２２】
図１９Ｂは一例として図１９ＡにおけるＳＥＭ制御装置（Ａ）１６０６，ＳＥＭ制御装置（Ｂ）１６０８，ＥＤＡツールサーバ１６０９，データベースサーバ１１６０，撮像レシピ作成装置１６１２、画像処理装置１６１３、形状計測・評価ツールサーバ１６１４を一つの装置１６１６に統合したものである。本例のように任意の機能を任意の複数台の装置に分割，あるいは統合して処理させることが可能である。
【０１２３】
また、図１９Ｂにおける装置１６１６からＥＤＡツールサーバ１６０９とデータベースサーバ１１６０とを分離して設置する構成も可能である。
【０１２４】
上記実施例で説明したようなパノラマ画像を用いることによって，半導体設計・製造の効率化を図ることができる。図２０に半導体デバイスの設計・製造フローを示す。まず，半導体の回路設計を行い（ステップ２００１），次にマスクパターンのレイアウトを設計する（ステップ２００２）。このとき，光近接効果補正（Optical Proximity Correction：ＯＰＣ）等をパターンに施すことができる。次に，前記レイアウトを基にマスクを製造し（ステップ２００３），このマスクパターンをウェーハ上に転写（露光）してウェーハを製造する（ステップ２００５）。
【０１２５】
本発明によれば，例えばマスク製造（ステップ２００３）の後，前記マスクをＳＥＭ撮像して生成した広視野かつ高分解のＳＥＭのパノラマ画像を用いてマスクの出来栄えを広範囲に渡って検査することができる（ステップ２００４）。例えば，前記パノラマ画像から抽出したマスクパターン形状とマスクの設計情報との比較により，マスクの製造誤差を算出することができるし，マスク上のパターンの欠陥を検出することもできる。
【０１２６】
また，前記広範囲かつ高分解能なマスクパターン形状を入力としてウェーハ上に転写されるパターン形状を高精度にシミュレーション予測することが可能となり（ステップ２００６），前記予測結果に基づきマスク上のパターンの修正（ステップ２００７），あるいはマスクのレイアウト設計の修正（ステップ２００８）を行うことができる。レイアウト設計の修正にはＯＰＣパターン形状の修正も含まれ，効率的なＯＰＣ検証・修正を実現することができる。
【０１２７】
また，前記予測結果に基づき露光条件等の製造パラメータを調整（ステップ２００９）することでウェーハ上の転写パターン形状とウェーハパターンの設計形状との乖離を低減することができ，高い歩留まりを実現することができる。更に，本発明によればウェーハのパノラマ画像も生成可能であり，前記ウェーハのパノラマ画像から広範囲かつ高分解能なウェーハパターン形状を得ることができる。前記ウェーハパターン形状とウェーハパターンの設計形状との比較により，マスク転写誤差の算出や，露光条件等の製造パラメータへのフィードバックが実現する。
【０１２８】
以上の実施例では，パノラマ画像を生成した後，前記パノラマ画像から回路パターンの輪郭線を抽出することによって広域な輪郭線情報を取得する方法について説明したが，本発明はこれに限定されるものではなく，複数のＳＥＰの撮像画像から輪郭線群を抽出し，その後に前記輪郭線群を繋ぎ合せることによって広域な輪郭線情報を取得してもよい。
また，以上の実施例は，走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）を用いたシステムについて説明したが，本発明はこれに限定されるものではなく，走査型イオン顕微鏡（Scanning Ion Microscope：ＳＩＭ）又は走査型透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope：ＳＴＥＭ）等の走査荷電粒子顕微鏡に応用することが可能である。
【符号の説明】
【０１２９】
101…半導体ウェーハ    102…電子光学系    103…電子銃    104…電子線（一次電子）105…コンデンサレンズ    106…偏向器    107…ＥｘＢ偏向器    108…対物レンズ  109…二次電子検出器    110，111…反射電子検出器    112〜114…A/D変換器    115…処理・制御部    116…ＣＰＵ    117…画像メモリ    118，126…処理端末    119…ステージコントローラ    120…偏向制御部    121…ステージ    122…撮像レシピ作成装置    123…画像処理装置    124…形状計測・評価ツールサーバ    126…データベース（ストレージ）    302…ＥＰ    303-1〜303-4…ＳＥＰ    401〜403…ＥＰ    407-1〜407-9，408-1〜408-9，409-1〜409-9…ＳＥＰ    501…ＥＰ    503-1〜503-9…ＳＥＰ    601…ＥＰ    603-1〜603-9…ＳＥＰ    701…ＥＰ    03，704，705-1〜705-9…ＳＥＰ    902…ＥＰ    903-1〜903-4…ＳＥＰ    904-1〜904-4…推定ＳＥＭ画像    1002…ＥＰ    1003…禁止領域    1004-1〜1004-4…ＳＥＰ    1006…ＥＰ    1008-1〜1008-5…ＳＥＰ，
1102…ＥＰ    1103-1〜1103-5…ＳＥＰ    1201…パノラマＳＥＭ画像    1203-1〜1203-4…各ＳＥＰのＳＥＭ画像    1501…ＥＰ    1503-1〜1503-9…ＳＥＰ    1506-1〜1506-4…ＳＥＰ    1509-1〜1509-4…ＳＥＰ     1601…マスクパターン設計装置    1602…マスク描画装置    1603…露光・現像装置    1604…エッチング装置    1605，1007…SEM装置    1606，1608…SEM制御装置    1609…EDAツールサーバ    1160…データベースサーバ    1611…データベース    1612…撮像レシピ作成装置    1613…画像処理装置    1614…形状計測・評価ツールサーバ    1615…ネットワーク    1615…EDAツール，データベース管理，撮像レシピ作成，画像処理，形状計測・評価ツール    SEM制御用統合サーバ＆演算装置    1701…ＧＵＩ画面   1717…ＳＥＰ候補算出ボタン    1718…ＳＥＰ候補数設定ボックス    1719〜1721…ＳＥＰ候補表示ボックス    1725〜1727…ＳＥＰ配置表示ボックス    1728…ＳＥＰ    1739〜1741…ＳＥＰ選択ボタン    1904-1〜1904-6…ＳＥＰ選択ボタン。
【図１】
2011023273.tif 000003
【図２Ａ】
2011023273.tif 000004
【図２Ｂ】
2011023273.tif 000005
【図３Ａ】
2011023273.tif 000006
【図３Ｂ】
2011023273.tif 000007
【図３Ｃ】
2011023273.tif 000008
【図４Ａ】
2011023273.tif 000009
【図４Ｂ】
2011023273.tif 000010
【図４Ｃ】
2011023273.tif 000011
【図５Ａ】
2011023273.tif 000012
【図５Ｂ】
2011023273.tif 000013
【図５Ｃ】
2011023273.tif 000014
【図５Ｄ】
2011023273.tif 000015
【図５Ｅ】
2011023273.tif 000016
【図６Ａ】
2011023273.tif 000017
【図６Ｂ】
2011023273.tif 000018
【図６Ｃ】
2011023273.tif 000019
【図６Ｄ】
2011023273.tif 000020
【図７Ａ】
2011023273.tif 000021
【図７Ｂ】
2011023273.tif 000022
【図７Ｃ】
2011023273.tif 000023
【図７Ｄ】
2011023273.tif 000024
【図７Ｅ】
2011023273.tif 000025
【図８】
2011023273.tif 000026
【図９Ａ】
2011023273.tif 000027
【図９Ｂ】
2011023273.tif 000028
【図９Ｃ】
2011023273.tif 000029
【図９Ｄ】
2011023273.tif 000030
【図１０Ａ】
2011023273.tif 000031
【図１０Ｂ】
2011023273.tif 000032
【図１０Ｃ】
2011023273.tif 000033
【図１０Ｄ】
2011023273.tif 000034
【図１１Ａ】
2011023273.tif 000035
【図１１Ｂ】
2011023273.tif 000036
【図１１Ｃ】
2011023273.tif 000037
【図１１Ｄ】
2011023273.tif 000038
【図１１Ｅ】
2011023273.tif 000039
【図１２Ａ】
2011023273.tif 000040
【図１２Ｂ】
2011023273.tif 000041
【図１２Ｃ】
2011023273.tif 000042
【図１２Ｄ】
2011023273.tif 000043
【図１２Ｅ】
2011023273.tif 000044
【図１３Ａ】
2011023273.tif 000045
【図１３Ｂ】
2011023273.tif 000046
【図１３Ｃ】
2011023273.tif 000047
【図１４】
2011023273.tif 000048
【図１５Ａ】
2011023273.tif 000049
【図１５Ｂ】
2011023273.tif 000050
【図１５Ｃ】
2011023273.tif 000051
【図１５Ｄ】
2011023273.tif 000052
【図１５Ｅ】
2011023273.tif 000053
【図１５Ｆ】
2011023273.tif 000054
【図１６】
2011023273.tif 000055
【図１７】
2011023273.tif 000056
【図１８】
2011023273.tif 000057
【図１９Ａ】
2011023273.tif 000058
【図１９Ｂ】
2011023273.tif 000059
【図２０】
2011023273.tif 000060