(57)【要約】【課題】フォトマスク又はウェハのホール及びドットパターン形状のラフネスを計測する際に、測定者が計測する箇所を指定する必要がなく、迅速かつ高精度なラフネス計測が可能となるパターン形状計測装置及びパターン形状計測方法を提供する。【解決手段】計測対象パターンを入力する計測対象パターン入力部１１と、計測対象パターンの輪郭線を抽出する輪郭線抽出部１２と、輪郭線の重心を算出する重心算出部１３を有する。また、輪郭線と重心との距離を算出する距離算出部１４と、計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線とそのリファレンスパターンの輪郭線の重心との距離を算出する距離算出部１５と、距離算出部１４が算出した距離と距離算出部１５が算出した距離との差分を算出する差分算出部１６と、差分からラフネス値を算出するラフネス値算出部１７とを有する。【選択図】図１
2007263899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象パターンを入力する計測対象パターン入力手段と、
前記計測対象パターンの輪郭線を抽出する輪郭線抽出手段と、
前記輪郭線の重心を算出する重心算出手段と、
前記輪郭線と前記重心との距離を算出する第１の距離算出手段と、
前記計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線とそのリファレンスパターンの輪郭線の重心との距離を算出する第２の距離算出手段と、
前記第１の距離算出手段が算出した距離と前記第２の距離算出手段が算出した距離との差分を算出する差分算出手段と、
前記差分からラフネス値を算出するラフネス値算出手段と、
を有することを特徴とするパターン形状計測装置。
【請求項２】
計測対象パターンを入力する計測対象パターン入力過程と、
前記計測対象パターンの輪郭線を抽出する第１の輪郭線抽出過程と、
前記輪郭線の重心を算出する重心算出過程と、
前記輪郭線と前記重心との距離を算出する第１の距離算出過程と、
前記計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線とそのリファレンスパターンの輪郭線の重心との距離を算出する第２の距離算出過程と、
前記第１の距離算出過程で算出した距離と前記第２の距離算出過程で算出した距離との差分を算出する差分算出過程と、
前記差分からラフネス値を算出するラフネス値算出過程と、
を有することを特徴とするパターン形状計測方法。
【請求項３】
前記第２の距離算出過程は、
前記計測対象パターンの輪郭線の内部を塗り潰すことにより塗り潰しパターンを生成する塗り潰しパターン生成過程と、
前記塗り潰しパターンに対して突起状の欠陥を除去するためのオープニング処理を行うオープニング処理過程と、
前記塗り潰しパターンに対して欠け状の欠陥を除去するためのクロージング処理を行うクロージング処理過程と、
前記オープニング処理及び前記クロージング処理を行った後の塗り潰しパターンから輪郭線を抽出する第２の輪郭線抽出過程と、
前記第２の輪郭線抽出過程で抽出した輪郭線の重心を算出する第２の重心算出過程と、
前記第２の輪郭線抽出過程で抽出した輪郭線と前記第２の重心算出過程で算出した重心との距離を算出する第３の距離算出過程と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のパターン形状計測方法。
【請求項４】
前記第２の距離算出過程は、
エッジラフネスのないリファレンスパターンを入力するリファレンスパターン入力過程と、
前記リファレンスパターン入力過程で入力したリファレンスパターンの輪郭線を抽出する第３の輪郭線抽出過程と、
前記第３の輪郭線抽出過程で抽出した輪郭線の重心を算出する第３の重心算出過程と、
前記第３の輪郭線抽出過程で抽出した輪郭線と前記第３の重心算出過程で算出した重心との距離を算出する第４の距離算出過程と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のパターン形状計測方法。
【請求項５】
前記リファレンスパターン入力過程で入力したリファレンスパターンの角に丸みを付ける丸み付加手段を更に有し、
前記第３の輪郭線抽出過程は、前記丸み付加手段が角に丸みを付けたリファレンスパターンの輪郭線を抽出することを特徴とする請求項４に記載のパターン形状計測方法。
【請求項６】
計測対象パターンを入力する計測対象パターン入力過程と、
前記計測対象パターンの輪郭線を抽出する輪郭線抽出過程と、
前記輪郭線の重心を算出する重心算出過程と、
前記重心と前記輪郭線との距離を２のｎ（ｎは正の整数）乗個算出する距離算出過程と、
前記距離算出過程で算出した２のｎ乗個の距離についてフーリエ変換を行うことにより距離を周波数に変換するフーリエ変換過程と、
前記周波数分析過程での分析結果に基づいて高周波成分を抽出する高周波成分抽出過程と、
前記高周波成分抽出過程で抽出した高周波成分について逆フーリエ変換を行うことにより周波数を距離に変換する逆フーリエ変換過程と、
前記逆フーリエ変換過程で変換した距離からラフネス値を算出するラフネス値算出過程と、
を有することを特徴とするパターン形状計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造のリソグラフィ工程に用いられるフォトマスクのマスクパターン及び、フォトマスクを露光転写しウェハ上に形成されるウェハパターンのパターン画像からその形状の特徴を定量的に計測するためのパターン形状計測装置及びパターン形状計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体ＬＳＩ（Large Scale Integration）パターンの微細化に伴い、パターン原版としてのフォトマスクも同様に微細化への対応を迫られており、同時に高精度化への要求は非常に厳しい。
従来、フォトマスク品質における重要項目として、欠陥・寸法精度・アライメントの３項目が特に重視されており、半導体の微細化が進む現在ではそれぞれの項目を計測するための高精度なフォトマスク専用検査装置が開発され使用されている。
しかし、フォトマスクパターンの微細化による高精度化への要求は、前記３項目以外のあらゆる品質項目（パターン形状、パターンデータ保証、耐久性、クリーン度等）においても同様になりつつあり、特にパターン形状の精度については直接ＬＳＩ回路の精度および性能に関わることから、かなり重視されるようになってきた。
【０００３】
フォトマスクのパターン形状は、半導体回路のマスクレイアウト設計において設計図面通りのパターンが精度良くマスク上に再現されていることが望ましい。しかし、実際にはリソグラフィ技術を用いてガラス上の金属薄膜に微細なパターンを加工しているため、マスクパターンと設計パターンとは完全に同一形状ではなく、寸法差やコーナー部分の丸みなど、微小な違いが存在する。
この違いはマスク上で数十〜数百ナノメートル程度の大きさであることがほとんどであるが、近年の超ＬＳＩの微細化の進展によって、これが半導体回路の特性に影響を与えることが懸念され始めている。すなわち、微細なパターンであるほど、パターン自体に対して前記のパターン形状の違いが相対的に大きくなり、特性値に影響するようになっている。
【０００４】
マスク品質上の点検項目としてパターン形状を表す場合、様々な項目がある。例えば、パターンコーナー部分の丸み（＝コーナーラウンド）、直線パターンエッジ部分のギザツキ（＝エッジラフネス）、描画時のパターンズレ（＝バッティングエラー）、形状歪み、テーパー形状など、パターンのそれぞれの部分ごとにチェックすべき項目がある。なお、コーナーラウンド、エッジラフネス、バッティングエラーは、それぞれフォトマスク検査工程で通常使われている用語である。
【０００５】
一方、リソグラフィ工程によりウェハ上に露光転写されたパターンにおいてもパターン形状の精度が非常に重要になってきている。特に、ＡｒＦリソグラフィにおいてはパターンエッジラフネスが電気特性に影響を与えるため、それを定量的に計測する手法が検討されている。
【０００６】
通常、フォトマスク及びウェハのパターンにおいてエッジラフネスとは、本来直線パターンでのエッジのギザツキのことを示している。しかしながら、近年の微細化によりホールパターンやドットパターンのように四角の閉図形においても、パターンの歪みやギザツキが目立つようになってきており、最終的な電気特性に影響を与える懸念があるため、その定量化が望まれている。
これまで、エッジラフネスといえば直線パターンに適用する概念だと考えられていたが、ホールパターンやドットパターンのような閉図形に対しても定量的に評価する必要性が高まってきている。
【０００７】
従来、フォトマスクやウェハのホール又はドットパターンのラフネス評価は、光学顕微鏡（高倍率での観察を目的とするレーザー顕微鏡や共焦点顕微鏡等のパターン観察装置も含む）や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）により画像を取得し、画像同士を目視で比較する方法で行っていた。
また別の方法としては、ホール又はドットのパターン画像から画像処理手法によって輪郭線を取得し、測定者がラフネスを測定することが可能なパターンの直線部分を指定して、指定部分の輪郭線のバラツキからエッジラフネスを算出していた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１０１４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記のようなホール又はドットパターンのラフネス確認方法において、光学顕微鏡（高倍率での観察を目的とするレーザー顕微鏡や共焦点顕微鏡等のパターン観察装置も含む）や走査型電子顕微鏡による目視観察では、定性的な判断を行うだけで定量的な評価はできなかった。
また、画像処理方法によって輪郭線を取得し、測定者がラフネスを測定することができるパターンの直線部分を指定する方法では次の３つの問題がある。
【０００９】
１つ目の問題は、ラフネスを測定する直線部分を指定する際にその位置が少しでも変わると、計測結果も変わってくる恐れがあるため、安定した計測を行うことが難しいことである。
２つ目の問題は、ホール又はドットパターンは直線部分とコーナー部分とから構成されるが、指定する範囲にコーナー部分がかかってしまうと、ラフネスの値は実際よりも大きな値となってしまうことである。直線部分とコーナー部分との切り分けは非常に難しく、直線部分だけを的確に指定するのは大変困難である。
３つ目の問題は、パターンの直線部分を指定する作業自体が煩雑である点である。計測するパターンが１つだけであれば問題ないが、通常は多くのパターンに対して計測を行う必要があるため、パターン毎に直線部分を指定する作業を行うと計測に多くの時間がかかってしまう。
このように、従来技術ではホール又はドットパターン形状のラフネスを正確かつ迅速に評価することは困難であった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フォトマスク又はウェハのホール及びドットパターン形状のラフネスを計測する際に、測定者が計測する箇所を指定する必要がなく、迅速かつ高精度なラフネス計測が可能となるパターン形状計測装置及びパターン形状計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、計測対象パターンを入力する計測対象パターン入力手段と、前記計測対象パターンの輪郭線を抽出する輪郭線抽出手段と、前記輪郭線の重心を算出する重心算出手段と、前記輪郭線と前記重心との距離を算出する第１の距離算出手段と、前記計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線とそのリファレンスパターンの輪郭線の重心との距離を算出する第２の距離算出手段と、前記第１の距離算出手段が算出した距離と前記第２の距離算出手段が算出した距離との差分を算出する差分算出手段と、前記差分からラフネス値を算出するラフネス値算出手段と、を有することを特徴とするパターン形状計測装置である。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、計測対象パターンを入力する計測対象パターン入力過程と、前記計測対象パターンの輪郭線を抽出する第１の輪郭線抽出過程と、前記輪郭線の重心を算出する重心算出過程と、前記輪郭線と前記重心との距離を算出する第１の距離算出過程と、前記計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線とそのリファレンスパターンの輪郭線の重心との距離を算出する第２の距離算出過程と、前記第１の距離算出過程で算出した距離と前記第２の距離算出過程で算出した距離との差分を算出する差分算出過程と、前記差分からラフネス値を算出するラフネス値算出過程と、を有することを特徴とするパターン形状計測方法である。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、前記第２の距離算出過程は、前記計測対象パターンの輪郭線の内部を塗り潰すことにより塗り潰しパターンを生成する塗り潰しパターン生成過程と、前記塗り潰しパターンに対して突起状の欠陥を除去するためのオープニング処理を行うオープニング処理過程と、前記塗り潰しパターンに対して欠け状の欠陥を除去するためのクロージング処理を行うクロージング処理過程と、前記オープニング処理及び前記クロージング処理を行った後の塗り潰しパターンから輪郭線を抽出する第２の輪郭線抽出過程と、前記第２の輪郭線抽出過程で抽出した輪郭線の重心を算出する第２の重心算出過程と、前記第２の輪郭線抽出過程で抽出した輪郭線と前記第２の重心算出過程で算出した重心との距離を算出する第３の距離算出過程と、を含むことを特徴とする請求項２に記載のパターン形状計測方法である。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、前記第２の距離算出過程は、エッジラフネスのないリファレンスパターンを入力するリファレンスパターン入力過程と、前記リファレンスパターン入力過程で入力したリファレンスパターンの輪郭線を抽出する第３の輪郭線抽出過程と、前記第３の輪郭線抽出過程で抽出した輪郭線の重心を算出する第３の重心算出過程と、前記第３の輪郭線抽出過程で抽出した輪郭線と前記第３の重心算出過程で算出した重心との距離を算出する第４の距離算出過程と、を含むことを特徴とする請求項２に記載のパターン形状計測方法である。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、前記リファレンスパターン入力過程で入力したリファレンスパターンの角に丸みを付ける丸み付加手段を更に有し、前記第３の輪郭線抽出過程は、前記丸み付加手段が角に丸みを付けたリファレンスパターンの輪郭線を抽出することを特徴とする請求項４に記載のパターン形状計測方法である。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、計測対象パターンを入力する計測対象パターン入力過程と、前記計測対象パターンの輪郭線を抽出する輪郭線抽出過程と、前記輪郭線の重心を算出する重心算出過程と、前記重心と前記輪郭線との距離を２のｎ（ｎは正の整数）乗個算出する距離算出過程と、前記距離算出過程で算出した２のｎ乗個の距離についてフーリエ変換を行うことにより距離を周波数に変換するフーリエ変換過程と、前記周波数分析過程での分析結果に基づいて高周波成分を抽出する高周波成分抽出過程と、前記高周波成分抽出過程で抽出した高周波成分について逆フーリエ変換を行うことにより周波数を距離に変換する逆フーリエ変換過程と、前記逆フーリエ変換過程で変換した距離からラフネス値を算出するラフネス値算出過程と、を有することを特徴とするパターン形状計測方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、計測対象パターンを入力し、計測対象パターンの輪郭線を抽出し、輪郭線の重心を算出し、輪郭線と重心との距離を算出し、リファレンスパターンの輪郭線とそのリファレンスパターンの輪郭線の重心との距離を算出し、それらの距離の差分を算出し、その差分からラフネス値を算出するようにした。
これにより、測定者が計測対象パターンの計測する箇所を指定しなくても、計測対象パターン入力手段に計測対象パターンを入力するだけで、計測対象パターンのラフネス値を数値として算出することができ、迅速かつ高精度なラフネス計測が可能となる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態によるパターン形状計測装置１０ａの構成の一例を示すブロック図である。このパターン形状計測装置１０ａは、計測対象パターン入力部１１（計測対象パターン入力手段）、輪郭線抽出部１２（輪郭線抽出手段）、重心算出部１３（重心算出手段）、距離算出部１４（第１の距離算出手段）、距離算出部１５（第２の距離算出手段）、差分算出部１６（差分算出手段）、ラフネス値算出部１７（ラフネス値算出手段）、表示部１８を有する。
【００１９】
計測対象パターン入力部１１は、ラフネスを計測する対象である計測対象パターンを取得し、その計測対象パターンを輪郭線抽出部１２へ出力する。図２は、計測対象パターン入力部１１が取得する計測対象パターンの一例を示す顕微鏡写真である。計測対象パターンとしては、走査型電子顕微鏡又は光学顕微鏡で観察することにより得られる２５６階調のビットマップ画像などが用いられる。
【００２０】
輪郭線抽出部１２は、計測対象パターン入力部１１から出力される計測対象パターンから、計測対象パターンの輪郭線を抽出し、その輪郭線を重心算出部１３と距離算出部１４とに出力する。輪郭線を抽出する方法としては、一般的な画像処理方法を用いることができる。なお、計測対象パターンが走査型電子顕微鏡から取得した画像などであって、ノイズや濃淡ムラなどの影響で一般的な画像処理方法で輪郭線の抽出が困難な場合には、特開２００３−２１６９５９号公報に記載されている方法などを用いて、計測対象パターンの輪郭線を抽出することができる。図３は、輪郭線抽出部１２が抽出する、計測対象パターンにおける輪郭線ａ１の一例を示す図である。
【００２１】
重心算出部１３は、輪郭線抽出部１２から出力される輪郭線の情報に基づいて、その輪郭線の重心を算出し、その重心の情報を距離算出部１４へ出力する。本実施形態では、輪郭線を構成する全点のＸ座標とＹ座標の平均値をそれぞれ求めることにより、重心の座標を算出している。図４は、重心算出部１３が算出する、計測対象パターンにおける重心ｂ１の一例を示す図である。
【００２２】
距離算出部１４は、輪郭線抽出部１２から出力される輪郭線の情報と、重心算出部１３から出力される重心の情報とに基づいて、重心距離情報を算出する。ここで、重心距離情報とは、計測対象パターンの輪郭と、その輪郭の重心との距離を放射状に測定したものである。このとき、隣り合う放射線のなす角度は常に一定とする。例えば、この角度を３度とすると計測対象パターン一周分で、３６０度／３度＝１２０個の重心距離情報が生成される。図５は、距離算出部１４が算出する、計測対象パターンにおける重心距離ｃ１１、ｃ１２、ｃ１３、・・・の一例を示す図である。図５では、隣り合う放射線のなす角度θ１１、θ１２、・・・が、４５度である場合を示している。
【００２３】
距離算出部１５は、計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線とそのリファレンスパターンの輪郭線の重心とに基づいて、リファレンスパターンにおける重心距離情報を算出し、その重心距離情報を差分算出部１６へ出力する。リファレンスパターンにおける重心距離情報を算出する方法としては、後述する図１０や図１４などの方法を使用することができる。
図６は、距離算出部１５が算出する、リファレンスパターンにおける輪郭線ａ２、重心ｂ２、重心距離ｃ２１、ｃ２２、・・・の一例を示す図である。図６では、隣り合う放射線のなす角度θ２１、θ２２、・・・が、４５度である場合を示している。
【００２４】
差分算出部１６は、距離算出部１４から出力される計測対象パターンにおける重心距離情報と、距離算出部１５から出力されるリファレンスパターンにおける重心距離情報との差分を算出し、その差分の情報をラフネス値算出部１７へ出力する。
図７は、差分算出部１６が、距離算出部１４から取得する計測対象パターンにおける重心距離（図７の実線の曲線ｇ１）と、距離算出部１５から取得するリファレンスパターンにおける重心距離（図７の点線の曲線ｇ２）とを示すグラフである。図７において、横軸はデータ番号を示しており、縦軸は重心距離（単位：ｎｍ）を示している。
ここでは、図５において、θ１１、θ１２、・・・を３度に設定することにより、計測対象パターンの重心ｂ１から１２０本の放射線を等間隔に設定し、それぞれの放射線に１から１２０までのデータ番号を付している。
図７に示すように、計測対象パターンにおける重心距離ｇ１と、リファレンスパターンにおける重心距離ｇ２とを比較すると、全体的にはほとんど同じであるが、計測対象パターンがラフネス成分を多く含んでいるため、所々に違いがある。
【００２５】
差分算出部１６は、図７において、各データ番号における曲線ｇ１と曲線ｇ２との重心距離の差分を求めることにより、図８に示すような差分情報を算出する。図８において、横軸はデータ番号を示しており、縦軸は差分（単位：ｎｍ）を示している。
ここでは、図６において、θ２１、θ２２、・・・を３度に設定することにより、計測対象パターンの重心ｂ２から１２０本の放射線を等間隔に設定し、それぞれの放射線に１から１２０までのデータ番号を付している。
【００２６】
ラフネス値算出部１７は、差分算出部１６から出力される差分の情報に基づいて、ラフネス値を算出し、そのラフネス値を表示部１８へ出力する。図８のグラフにおける差分情報のバラツキがパターンのラフネスを示しており、差分情報について標準偏差の3σを計算することによりラフネス値を算出することができる。図８のグラフに基づいてラフネス値を算出したところ、１３ｎｍという結果が得られた。
表示部１８は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示機器であり、ラフネス値算出部１７から出力されるラフネス値を表示機器の画面上に表示する。
【００２７】
図９は、本発明の第１の実施形態によるパターン形状計測装置１０ａの処理の一例を示すフローチャートである。始めに、パターン形状計測装置１０ａの使用者は、ラフネスを測定する対象である計測対象パターンを入力する（ステップＳ１）。これにより、計測対象パターン入力部１１は、計測対象パターン（図２参照）を取得する。
輪郭線抽出部１２は、ステップＳ１で取得した計測対象パターンから輪郭線（図３参照）を抽出する（ステップＳ２）。
重心算出部１３は、ステップＳ２で抽出した輪郭線の重心（図４参照）を算出する（ステップＳ３）。
距離算出部１４は、ステップＳ２で抽出した輪郭線と、ステップＳ３で算出した重心とに基づいて、計測対象パターンにおける重心距離（図５参照）を算出する（ステップＳ４）。
【００２８】
一方、距離算出部１５は、リファレンスパターンにおける重心距離（図６参照）を算出する（ステップＳ５）。図１０は、図９のステップＳ５における距離算出部１５の処理の一例を示すフローチャートである。この図１０のフローチャートは、画像処理を利用して、計測対象パターンからリファレンスパターンを生成する方法を示している。
始めに、パターン形状計測装置１０ａの使用者は、ラフネスを測定する対象であるリファレンスパターンを入力する（ステップＰ１）。これにより、距離算出部１５は、計測対象パターンを取得する。ここでは、リファレンスパターンとして、図９のステップＳ１における計測対象パターンを入力している。
【００２９】
そして、ステップＰ１で取得した計測対象パターンから輪郭線を抽出する（ステップＰ２）。このステップＰ２の処理は、図９のステップＳ２の処理と同じである。ここでは、ステップＰ２の処理により、図３と同じ輪郭線が得られる。
そして、ステップＰ２で抽出した輪郭線の内部を塗り潰す（ステップＰ３）。これにより、図１１に示すような塗り潰しパターンｄ１が生成される。
そして、図１２（ａ）に示すように、塗り潰しパターンｄ１の凸状の輪郭（突起状の欠陥）ｅ１を除去するためのオープニング処理を行う（ステップＰ４）。このオープニング処理としては、一般的に用いられている画像処理が使用される。これにより、塗り潰しパターンの凸状の輪郭ｅ１（図１２（ａ））は、直線状の輪郭ｅ２（図１２（ｂ））に修正される。
【００３０】
また、図１２（ｃ）に示すように、塗り潰しパターンｄ１の凹状の輪郭（欠け状の欠陥）ｅ３を除去するためのクロージング処理を行う（ステップＰ５）。このクロージング処理としては、一般的に用いられている画像処理が使用される。これにより、塗り潰しパターンの凹状の輪郭ｅ３（図１２（ｃ））は、直線状の輪郭ｅ４（図１２（ｄ））に修正される。塗り潰しパターンに対して、ステップＰ４のオープニング処理と、ステップＰ５のクロージング処理を行うことにより、図１１の塗り潰しパターンｄ１は、図１３（ａ）に示すような塗り潰しパターンｄ２に修正される。塗り潰しパターンｄ２は、塗り潰しパターンｄ１に比べて、塗り潰しパターンの輪郭部分の凹凸が少なく、より直線状の輪郭になっている。
なお、オープニング処理及びクロージング処理は２値画像の膨張・収縮処理の組み合わせによって実現され、膨張・収縮処理の繰り返し数により除去できる凹凸の大きさが変化する。本実施形態では、計測したいラフネスの凹凸がなくなるようにオープニング処理及びクロージング処理の回数を設定している。
【００３１】
図１０に戻り、ステップＰ５の処理後、オープニング処理及びクロージング処理を行なった塗り潰しパターンｄ２から、輪郭線ａ３（図１３（ｂ）参照）を抽出する（ステップＰ６）。このステップＰ６の処理は、図９のステップＳ２の処理と同じである。
そして、ステップＰ６で抽出した輪郭線に基づいて、その輪郭線の重心座標を算出する（ステップＰ７）。このステップＰ７の処理は、図９のステップＳ３の処理と同じである。次に、ステップＰ７で算出した重心座標に基づいて、重心距離情報を生成する（ステップＰ８）。このステップＰ８の処理は、図９のステップＳ４の処理と同じである。
【００３２】
図９に戻り、差分算出部１６は、ステップＳ４で生成した計測対象パターンにおける差分距離情報と、図１０のステップＰ８で生成したリファレンスパターンにおける差分距離情報との差分の情報を算出する（ステップＳ６）。
そして、ラフネス値算出部１７は、ステップＳ６で算出した差分の情報に基づいて、ラフネス値を算出する（ステップＳ７）。
【００３３】
上述した本発明の第１の実施形態によれば、フォトマスクやウェハのホール又はドットパターンのエッジラフネスの計測において、パターン形状計測装置１０ａの使用者は、計測範囲を指定することなく計測対象パターンを計測対象パターン入力部１１に入力するだけでエッジのラフネス値を算出することが可能となる。これにより、ホール又はドットパターンの迅速かつ高精度で安定したラフネス値の定量化が可能となる。
【００３４】
なお、上述した本発明の第１の実施形態では、図９のステップＳ５において、図１０の処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、以下に示す方法を使用することもできる。
【００３５】
図１４は、図９のステップＳ５における距離算出部１５の処理の他の一例を示すフローチャートである。この図１４のフローチャートは、ラフネスのないパターンを比較用のリファレンスパターンとして使用する場合を示している。
始めに、パターン形状計測装置１０ａの使用者は、計測対象パターンと比較するためのラフネスのないリファレンスパターンを入力する（ステップＴ１）。これにより、計測対象パターン入力部１１は、リファレンスパターンを取得する。
そして、ステップＴ１で取得したリファレンスパターンの輪郭線を抽出する（ステップＴ２）。このステップＴ２の処理は、図９のステップＳ２の処理と同じである。次に、ステップＴ２で抽出した輪郭線に基づいて、重心座標を算出する（ステップＴ３）。このステップＴ３の処理は、図９のステップＳ３の処理と同じである。
そして、ステップＴ２で抽出した輪郭線と、ステップＴ３で算出した重心座標とに基づいて、重心距離情報を算出する（ステップＴ４）。このステップＴ４の処理は、図９のステップＳ４の処理と同じである。
【００３６】
なお、図１４のステップＴ１の処理において、リファレンスパターンとして、測定対象パターンの設計パターンを用いてもよい。ホール又はドットの設計パターンは通常、角が９０度の矩形であるがフォトマスク又はウェハ上の実パターンは角が丸くなっているため、設計パターンの角に丸みをつけたものをリファレンスパターンとしてステップＴ１で入力する。
設計パターンの角の丸みは、ＣＡＤ（Computer Aided Design）ソフトを用いて付加する。ホール又はドットパターンは、大きさや縦横比によってその角の丸み具合が異なるため、エッジラフネスを計測するパターンの角を予め計測して丸み具合を確認する。パターンの角は単純な円の弧に近い形状の場合もあれば、楕円の弧の形状になっている場合もある。ＣＡＤソフトを用いて設計パターンの角に丸みを付加する際には、この角の丸み具合の情報を利用する。例えば、パターンの角が円弧に近い場合は、コーナーの半径の情報を入力し、パターンの角が楕円の弧に近い場合は、コーナーの縦・横の長さを入力することで、実際のパターンと同様な角の丸みを持つ設計パターンを生成する。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施形態によるパターン形状計測装置１０ｂについて説明する。第２の実施形態は、比較用のリファレンスパターンを使わずに、信号処理手法によりラフネス値を算出する。
図１５は、本発明の第２の実施形態によるパターン形状計測装置１０ｂの構成の一例を示すブロック図である。このパターン形状計測装置１０ｂは、計測対象パターン入力部１１、輪郭線抽出部１２、重心算出部１３、距離算出部２１、フーリエ変換部２２、高周波数成分抽出部２３、逆フーリエ変換部２４、ラフネス値算出部２５、表示部１５を有する。
計測対象パターン入力部１１、輪郭線抽出部１２、重心算出部１３、表示部１５については、本発明の第１の実施形態によるパターン形状計測装置１０ａ（図１）と同じであるので、それらの説明を省略する。
【００３８】
距離算出部２１は、輪郭線抽出部１２から出力される輪郭線の情報と、重心算出部１３から出力される重心の情報とに基づいて、２のn（ｎは正の整数）乗個の重心距離情報を算出する。ここで、重心距離データを２のｎ乗個とするのは、フーリエ変換の計算を行い易くするためである。例えば、隣り合う放射線のなす角度を２度として、計測対象パターン一周分で３６０度／２度＝１８０個の重心距離情報を生成し、それに１５２度（約１／２．４周分）／２度＝７６個のデータを追加して２５６個とする。
【００３９】
フーリエ変換部２２は、距離算出部２２から出力される重心距離についてフーリエ変換を行うことにより距離を周波数に変換し、その情報を高周波数成分抽出部２３へ出力する。
高周波数成分抽出部２３は、フーリエ変換部２２から出力される周波数の情報から、高周波数成分を抽出し、逆フーリエ変換部２４へ出力する。
逆フーリエ変換部２４は、高周波数成分抽出部２３から出力される周波数の情報について逆フーリエ変換を行うことにより周波数を距離に変換し、その情報をラフネス値算出部２５へ出力する。
ラフネス値算出部２５は、逆フーリエ変換部２４から出力される距離の情報に基づいて、ラフネス値を算出し、そのラフネス値を表示部１８へ出力する。ラフネス値は、逆フーリエ変換部２４から出力される距離の情報について標準偏差の3σを計算することにより算出することができる。
【００４０】
図１６は、本発明の第２の実施形態によるパターン形状計測装置１０ａの処理の一例を示すフローチャートである。ステップＲ１〜Ｒ３の処理は、第１の実施形態によるステップＳ１〜Ｓ３の処理と同じであるので、それらの説明を省略する。
ステップＲ３の後、距離算出部２１は、ステップＲ２で抽出した輪郭線と、ステップＲ３で算出した重心とに基づいて、計測対象パターンにおける２のn乗個の重心距離を算出する（ステップＲ４）。
そして、フーリエ変換部２２は、ステップＲ４で算出した２のn乗個の重心距離について、フーリエ変換を行うことにより、距離を周波数に変換する（ステップＲ５）。次に、高周波数成分抽出部２３は、ステップＲ５で変換した周波数から、高周波成分のみを抽出する（ステップＳ６）。これにより、周波数が高い計測対象パターンについてラフネス値を算出することができる。
そして、逆フーリエ変換部２４は、ステップＲ５で抽出した高周波成分の周波数について、逆フーリエ変換を行うことにより、周波数を距離に変換する（ステップＲ７）。これにより、計測対象パターンの全体的な形状を表す情報を除いたラフネス部分だけの情報を取得することができる。次に、ラフネス値算出部２５は、ステップＲ７で変換した距離に基づいて、ラフネス値を算出する（ステップＲ８）。
【００４１】
上述した本発明の第２の実施形態によれば、フォトマスクやウェハのホール又はドットパターンのエッジラフネスの計測において、パターン形状計測装置１０ｂの使用者は、計測範囲を指定することなく計測対象パターンを計測対象パターン入力部１１に入力するだけでエッジのラフネス値を算出することが可能となる。これにより、ホール又はドットパターンの迅速かつ高精度で安定したラフネス値の定量化が可能となる。
また、第１の実施形態では、計測対象パターン入力部１１から計測対象パターンを入力し、距離算出部１５にリファレンスパターンを入力する必要があったが、第２の実施形態では、計測対象パターン入力部１１に計測対象パターンだけを入力すればよく、リファレンスパターンを入力する必要がないため、パターン形状計測装置１０ｂの使用者の負担をより軽減することができる。
【００４２】
なお、以上説明した実施形態において、図１又は図１５の計測対象パターン入力部１１、輪郭線抽出部１２、重心算出部１３、距離算出部１４、距離算出部１５、差分算出部１６、ラフネス値算出部１７、表示部１８、距離算出部２１、フーリエ変換部２２、高周波数成分抽出部２３、逆フーリエ変換部２４、ラフネス値算出部２５の機能又はこれらの機能の一部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりパターン形状計測装置１０ａ又はパターン形状計測装置１０ｂの制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００４３】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【００４４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態によるパターン形状計測装置１０ａの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】計測対象パターン入力部１１が取得する計測対象パターンの一例を示す顕微鏡写真である。
【図３】輪郭線抽出部１２が抽出する、計測対象パターンにおける輪郭線ａ１の一例を示す図である。
【図４】重心算出部１３が算出する、計測対象パターンにおける重心ｂ１の一例を示す図である。
【図５】距離算出部１４が算出する、計測対象パターンにおける重心距離ｃ１１、ｃ１２、ｃ１３、・・・の一例を示す図である。
【図６】距離算出部１５が算出する、リファレンスパターンにおける輪郭線ａ２、重心ｂ２、重心距離ｃ２１、ｃ２２、ｃ２３、・・・の一例を示す図である。
【図７】差分算出部１６が、距離算出部１４から取得する計測対象パターンにおける重心距離情報と、距離算出部１５から取得するリファレンスパターンにおける重心距離情報とを示すグラフである。
【図８】差分算出部１６が算出する差分情報の一例を示すグラフである。
【図９】本発明の第１の実施形態によるパターン形状計測装置１０ａの処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図９のステップＳ５における距離算出部１５の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のステップＰ３で生成される塗り潰しパターンの一例を示す図である。
【図１２】図１０のステップＰ４及びＰ５のオープニング処理及びクロージング処理について説明するための図である。
【図１３】図１０のステップＰ４〜Ｐ６の処理について説明するための図である。
【図１４】図９のステップＳ５における距離算出部１５の処理の他の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施形態によるパターン形状計測装置１０ｂの構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態によるパターン形状計測装置１０ｂの処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１０ａ、１０ｂ・・・パターン形状計測装置、１１・・・計測対象パターン入力部、１２・・・輪郭線抽出部、１３・・・重心算出部、１４・・・距離算出部、１５・・・距離算出部、１６・・・差分算出部、１７・・・ラフネス値算出部、１８・・・表示部、２１・・・距離算出部、２２・・・フーリエ変換部、２３・・・高周波数成分抽出部、２４・・・逆フーリエ変換部、２５・・・ラフネス値算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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