(57)【要約】【課題】ウエハ６の全面にわたって洩れなく異常なパターン７の寸法変動を検出できるパターン評価システム１を提供する。【解決手段】検査装置２が、ウエハ６の各座標からの入射光９の中から光量がパターン寸法と相関関係を有する第１検出光の光量を検出し、相関関係を満足するように第１検出光の光量から座標毎に決定したパターン寸法が異常範囲内であるか否かの判定を実施し、異常範囲内であると判定された座標を第１異常座標として抽出する。測長条件作成装置３が、第１異常座標を第１測長座標として設定した第１生成レシピを生成する。測長ＳＥＭ４が、第１生成レシピに基づいてウエハ６の第１測長座標付近に位置するパターン７の測長をする。その判定には、第１検出光の光量とパターン寸法のどちらか一方の値が入力されると、相関関係を満足する他方の値が出力されるデータベース５を用いる。【選択図】図１
2013140071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査装置が、
ウエハの各座標からの入射光の中から光量がパターン寸法と相関関係を有する第１検出光の光量を検出し、
前記座標毎に前記相関関係を満足するように前記第１検出光の光量から決定した前記パターン寸法が、異常範囲内であるか否かの判定か、前記座標毎に前記第１検出光の光量が、前記パターン寸法の異常範囲から前記相関関係を満足するように定められた前記第１検出光の光量の異常範囲内であるか否かの判定のどちらかの判定を実施し、
どちらかの判定で前記異常範囲内であると判定された前記座標を第１異常座標として抽出し、
測長条件作成装置が、
前記第１異常座標を第１測長座標として設定した第１生成レシピを生成し、
測長ＳＥＭが、
前記第１生成レシピに基づいて、前記ウエハの前記第１測長座標付近に位置するパターンの測長をすることを特徴とするパターン評価方法。
【請求項２】
データベースが、前記第１検出光の光量と前記パターン寸法のどちらか一方の値を入力されると、前記相関関係を満足する他方の値を出力することを特徴とする請求項１に記載のパターン評価方法。
【請求項３】
前記検査装置は、
前記ウエハの前記座標からの前記入射光の中から、光量に欠陥の存否情報を含んだ第２検出光の光量を検出し、
前記第２検出光の光量に基づいて前記座標毎に前記欠陥の存否を判定し、
前記欠陥が存在すると判定された前記座標を第２異常座標として抽出することを特徴とする請求項１に記載のパターン評価方法。
【請求項４】
前記検査装置は、同時に入射した前記入射光の中から、前記第１検出光と前記第２検出光の光量を検出することを特徴とする請求項３に記載のパターン評価方法。
【請求項５】
前記測長条件作成装置は、前記第２異常座標を第２測長座標として設定した第２生成レシピを生成し、
前記測長ＳＥＭは、前記第２生成レシピに基づいて、前記ウエハの前記第２測長座標付近に位置する前記欠陥を拡大して表示することを特徴とする請求項３に記載のパターン評価方法。
【請求項６】
前記検査装置は、前記入射光を前記ウエハの全面から入射させることを特徴とする請求項１に記載のパターン評価方法。
【請求項７】
前記測長ＳＥＭは、
前記第１生成レシピに基づいた前記測長をする際に、
前記ウエハ上の所定の固定座標を第３測長座標として設定した所定レシピに基づいて、前記ウエハの前記第３測長座標付近に位置するパターンの測長をすることを特徴とする請求項１に記載のパターン評価方法。
【請求項８】
前記ウエハには、同一の設計パターンから転写された複数の前記パターンが形成され、
前記測長条件作成装置は、
前記第１測長座標の付近に配置された前記パターンの複数ある内のその他が配置されている座標を、参照測長座標として設定した参照生成レシピを生成し、
前記測長ＳＥＭは、
前記参照生成レシピに基づいて、前記ウエハの前記参照測長座標付近に位置する前記パターンの測長をし、
前記第１測長座標付近に位置する前記パターンのパターン寸法と前記参照測長座標付近に位置する前記パターンのパターン寸法の差が、所定値より大きい場合に異常と判定することを特徴とする請求項１に記載のパターン評価方法。
【請求項９】
前記測長ＳＥＭは、
前記第１測長座標の付近に配置された前記パターンに対応する設計上のパターンの設計パターン寸法を取得し、
前記第１測長座標付近に位置する前記パターンのパターン寸法と、前記パターンの設計パターン寸法の差が、所定値より大きい場合に異常と判定することを特徴とする請求項１に記載のパターン評価方法。
【請求項１０】
ウエハの各座標からの入射光の中から光量がパターン寸法と相関関係を有する第１検出光の光量を検出し、前記座標毎に前記相関関係を満足するように前記第１検出光の光量から決定した前記パターン寸法が、異常範囲内であるか否かの判定か、前記座標毎に前記第１検出光の光量が、前記パターン寸法の異常範囲から前記相関関係を満足するように定められた前記第１検出光の光量の異常範囲内であるか否かの判定のどちらかの判定を実施し、どちらかの判定で前記異常範囲内であると判定された前記座標を第１異常座標として抽出する検査装置と、
前記第１異常座標を第１測長座標として設定した第１生成レシピを生成する測長条件作成装置と、
前記第１生成レシピに基づいて、前記ウエハの前記第１測長座標付近に位置するパターンの測長をする測長ＳＥＭとを有することを特徴とするパターン評価システム。
【請求項１１】
前記第１検出光の光量と前記パターン寸法のどちらか一方の値が入力されると、前記相関関係を満足する他方の値が出力されるデータベースを有することを特徴とする請求項１０に記載のパターン評価システム。
【請求項１２】
前記検査装置は、前記ウエハの前記座標からの前記入射光の中から、光量に欠陥の存否情報を含んだ第２検出光の光量を検出し、前記座標毎に前記欠陥の存否を判定し、前記欠陥が存在すると判定された前記座標を第２異常座標として抽出することを特徴とする請求項１０に記載のパターン評価システム。
【請求項１３】
前記検査装置は、同時に入射した前記入射光の中から、前記第１検出光と前記第２検出光の光量を検出することを特徴とする請求項１２に記載のパターン評価システム。
【請求項１４】
前記測長条件作成装置は、前記第２異常座標を第２測長座標として設定した第２生成レシピを生成し、
前記測長ＳＥＭは、前記第２生成レシピに基づいて、前記ウエハの前記第２測長座標付近に位置する前記欠陥を拡大して表示することを特徴とする請求項１２に記載のパターン評価システム。
【請求項１５】
前記検査装置は、前記入射光を前記ウエハの全面から入射させることを特徴とする請求項１０に記載のパターン評価システム。
【請求項１６】
前記測長ＳＥＭは、
前記第１生成レシピに基づいた前記測長をする際に、
前記ウエハ上の所定の固定座標を第３測長座標として設定した所定レシピに基づいて、前記ウエハの前記第３測長座標付近に位置するパターンの測長をすることを特徴とする請求項１０に記載のパターン評価システム。
【請求項１７】
前記ウエハには、同一の設計パターンから転写された複数の前記パターンが形成され、
前記測長条件作成装置は、
前記第１測長座標の付近に配置された前記パターンの複数ある内のその他が配置されている座標を、参照測長座標として設定した参照生成レシピを生成し、
前記測長ＳＥＭは、
前記参照生成レシピに基づいて、前記ウエハの前記参照測長座標付近に位置する前記パターンの測長をし、
前記第１測長座標付近に位置する前記パターンのパターン寸法と前記参照測長座標付近に位置する前記パターンのパターン寸法の差が、所定値より大きい場合に異常と判定することを特徴とする請求項１０に記載のパターン評価システム。
【請求項１８】
前記測長ＳＥＭは、
前記第１測長座標の付近に配置された前記パターンに対応する設計上のパターンの設計パターン寸法を取得し、
前記第１測長座標付近に位置する前記パターンのパターン寸法と、前記パターンの設計パターン寸法の差が、所定値より大きい場合に異常と判定することを特徴とする請求項１０に記載のパターン評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン評価方法及びパターン評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
検査装置でウエハ上に形成されたパターンを高速に検査し、異常部がないか確認すると共に、異常部があると判定した場合はその部分を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で拡大表示し、その異常部を特定するパターン評価方法及びパターン評価システムが提案されている（特許文献１と非特許文献１〜４等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７５２７０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Jeong-Ho Yeo et al, “High Throughput Across Array Across Wafer Variation Mapping”, SPIE Vol. 6922, 69221S1-9.
【非特許文献２】Saar Shabtay et al, “Process Variation Monitoring(PVM) by wafer inspection tool as a complementary method to CD-SEM for mapping LER and defect density on production wafers”, SPIE Vol.7272, 72720O-1-10.
【非特許文献３】Jeong-Ho Yeo et al, “Sensitivity improvement and noise reduction of array CD mapping on memory device using inspection tool”, SPIE vol. 7272, 72721U-1-8.
【非特許文献４】Dae Jong Kim et al, “Process Variation Monitoring(PVM) by wafer inspection tool as a complementary method to CD-SEM for mapping field CDU on advanced production devices”, SPIE vol. 7638, 76380B-1-11.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明を限定する意図ではないが、本発明が解決しようとする課題について説明する。パターンの線幅を計測（測長）する測長ＳＥＭでは、予め作成しておいたレシピにおいて指定したウエハ（ワーク）上の所定の座標に位置するパターンを計測するのみであった（いわゆる定点観測であった）。したがって、指定した座標以外の座標に位置するパターンに、例えば半導体プロセスの異常を反映した線幅変動があっても、測長ＳＥＭで線幅変動を検出できない場合があると考えられた。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ウエハの全面にわたって異常なパターンの寸法変動を検出できるパターン評価方法及びパターン評価システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発明者らは、検査装置を用いて、ウエハの全面にわたって、パターンの寸法（線幅）を計測（測長）する方法を発明した。これにより、寸法（線幅）変動が大きく異常が発生していると考えられる座標（領域）を、ウエハ全面から抽出しておき、この抽出した座標に位置するパターンの寸法（線幅）を、測長ＳＥＭで計測すれば、洩れなく異常な寸法（線幅）変動を検出できると考えられた。
【０００８】
すなわち、本発明は、検査装置が、
ウエハの各座標からの入射光の中から光量がパターン寸法と相関関係を有する第１検出光の光量を検出し、
前記座標毎に前記相関関係を満足するように前記第１検出光の光量から決定した前記パターン寸法が、異常範囲内であるか否かの判定か、前記座標毎に前記第１検出光の光量が、前記パターン寸法の異常範囲から前記相関関係を満足するように定められた前記第１検出光の光量の異常範囲内であるか否かの判定のどちらかの判定を実施し、
どちらかの判定で前記異常範囲内であると判定された前記座標を第１異常座標として抽出し、
測長条件作成装置が、
前記第１異常座標を第１測長座標として設定した第１生成レシピを生成し、
測長ＳＥＭが、
前記第１生成レシピに基づいて、前記ウエハの前記第１測長座標付近に位置するパターンの測長をするパターン評価方法であることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は、
ウエハの各座標からの入射光の中から光量がパターン寸法と相関関係を有する第１検出光の光量を検出し、前記座標毎に前記相関関係を満足するように前記第１検出光の光量から決定した前記パターン寸法が、異常範囲内であるか否かの判定か、前記座標毎に前記第１検出光の光量が、前記パターン寸法の異常範囲から前記相関関係を満足するように定められた前記第１検出光の光量の異常範囲内であるか否かの判定のどちらかの判定を実施し、どちらかの判定で前記異常範囲内であると判定された前記座標を第１異常座標として抽出する検査装置と、
前記第１異常座標を第１測長座標として設定した第１生成レシピを生成する測長条件作成装置と、
前記第１生成レシピに基づいて、前記ウエハの前記第１測長座標付近に位置するパターンの測長をする測長ＳＥＭとを有するパターン評価システムであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ウエハの全面にわたって異常なパターンの寸法変動を検出できるパターン評価方法及びパターン評価システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るパターン評価システムの構成図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係るパターン評価システムに用いられる検査装置の構成図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係るパターン評価システムに用いられる測長ＳＥＭの構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るパターン評価システムに用いられるデータベースに記憶されている線幅（パターン寸法）変化率と検出光量の相関関係と異常範囲（正常範囲）が示されたグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係るパターン評価方法のフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係るパターン評価システムに用いられる測長条件作成装置に入力される第１異常座標と、出力される第１生成レシピと参照生成レシピの関係を模式的に示すデータフロー図である。
【図６】本発明の実施形態に係るパターン評価システムに用いられる検査装置と測長ＳＥＭのパターン寸法に対する異常判定の各ケースに応じたウエハ処理の一覧表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略している。
【００１３】
図１に、本発明の実施形態に係るパターン評価システム１の構成図を示す。パターン評価システム１は、主に、ウエハ６の傷、異物等を検査する検査装置２と、測長ＳＥＭ４が測長を行うための測長条件が指定された第１生成レシピ、第２生成レシピ、参照生成レシピを作成する測長条件作成装置３と、ウエハ６上に形成された半導体装置の回路パターン等のパターン７の線幅を荷電粒子線によって計測する測長ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）４と、検査装置２が線幅変動を計測するため等の情報を記憶したデータベース５を有している。
【００１４】
検査装置２が、出射光８を出射する。出射光８は、ウエハ６に全面にわたってスキャンされ、照射される。ウエハ６上には、ＸＹ座標が設定されている。ＸＹ座標によって、出射光８が照射された位置を特定することができる。そして、その出射光８が照射された位置（ＸＹ座標）から、出射光８に由来する入射光９が検査装置２に入射してくる。この入射光９の中に、第１検出光と第２検出光とが含まれている。
【００１５】
第１検出光は、その光量が、パターン寸法と相関関係を有している。その相関関係は、データベース５に予め記憶されている。第１検出光の光量は、検査装置２で検出される。検査装置２は、その相関関係を満足するように、検出した第１検出光の光量から、座標毎に、パターン寸法を決定する。すなわち、データベース５は、第１検出光の光量とパターン寸法のどちらか一方の値を入力されると、その相関関係を満足する他方の値を出力するようになっている。
【００１６】
また、データベース５には、予め、パターン寸法の異常範囲が記憶されている。検査装置２は、座標毎に決定したパターン寸法が、異常範囲内であるか否かの判定を行う。検査装置２は、パターン寸法が異常範囲内であると判定された座標を、第１異常座標として抽出し、これを、測長条件作成装置３へ出力する。ウエハ６は、検査装置２による検査の終了後に、検査装置２から測長ＳＥＭ４へ移送される。
【００１７】
測長条件作成装置３は、この第１異常座標を、第１測長座標として設定した第１生成レシピを生成する。
【００１８】
測長ＳＥＭ４は、この第１生成レシピに基づいて、ウエハ６の第１測長座標付近に位置するパターンのパターン寸法の測定（測長）をする。この寸法（形状）測定結果は、データベース５に記憶される。これによれば、ウエハ６の全面にわたって洩れなく異常なパターンの寸法変動を検出できる。また、関心のある領域だけを、出射光８でスキャンすれば、その領域について洩れなく異常なパターンの寸法変動を検出できる。
【００１９】
なお、ウエハ６には、同一の設計パターンから転写された複数のパターン（例えば、半導体装置）７が形成されている。この複数のパターンは、ＸＹ座標に沿った格子上に配置されている。この複数のパターンは、ＸＹ座標のそれぞれの座標軸の方向に、等しい配列ピッチで配列されている。すなわち、第１生成レシピの第１測長座標（第１異常座標）の付近にあるパターンと、この第１測長座標から配列ピッチの整数倍分ずらした座標の付近にあるパターンとは、同一の設計パターンから転写された合同のパターンである。測長条件作成装置３は、第１測長座標から配列ピッチの整数倍分ずらした座標を、参照測長座標として設定した参照生成レシピを生成する。
【００２０】
測長ＳＥＭ４は、この参照生成レシピに基づいて、ウエハ６の参照測長座標付近に位置するパターンのパターン寸法の測定（測長）をする。この寸法（形状）測定結果は、データベース５に記憶される。測長ＳＥＭ４は、第１測長座標付近に位置するパターンのパターン寸法と参照測長座標付近に位置するパターンのパターン寸法の差が、所定値より大きい場合に異常と判定する。この判定結果は、データベース５に記憶される。
【００２１】
なお、測長ＳＥＭ４は、このような判定に替えて、次のような判定を行ってもよい。まず、測長ＳＥＭ４は、第１測長座標の付近に配置されたパターンに対応する設計上の設計パターンの設計パターン寸法を、データベース５に記憶されている設計情報から取得する。測長ＳＥＭ４は、第１測長座標付近に位置するパターンのパターン寸法と、パターンの設計パターン寸法の差が、所定値より大きい場合に異常と判定する。この判定結果は、データベース５に記憶される。
【００２２】
一方、入射光９に第１検出光と共に含まれる第２検出光は、その光量に欠陥の存否情報を含んでいる。検査装置２では、従来、この第２検出光の光量を高感度に検出するために、前記第１検出光はその検出を妨げるバックグラウンドとして除去されていた。本発明の実施形態では、その第１検出光を除去することなく、パターン寸法の測長に用いている。なお、検査装置２は、同時に入射した入射光９の中から、第１検出光の光量と第２検出光の光量の両方を検出することが好ましいが、第１検出光の光量を検出するための入射光９のもととなる出射光８と、第２検出光の光量を検出するための入射光９のもととなる出射光８とを、時を違えて発生させてもよい。また、それぞれの光の性質、例えば波長等を違えてもよい。第１検出光と第２検出光とは、例えば、波長が異なっている。
【００２３】
検査装置２は、従来と同様に、第２検出光の光量に基づいて、座標毎にパターン上の欠陥（異物）の存否を判定する。検査装置２は、欠陥等が存在すると判定された座標を、第２異常座標として抽出し、これを、測長条件作成装置３へ出力する。
【００２４】
測長条件作成装置３は、この第２異常座標を、第２測長座標として設定した第２生成レシピを生成する。
【００２５】
測長ＳＥＭ４は、この第２生成レシピに基づいて、ウエハ６の第２測長座標付近に位置する欠陥等を拡大して表示する。オペレータは、欠陥等の拡大画像を見て観察することで、欠陥等の発生原因を突き止めることができる。すなわち、測長ＳＥＭ４を、いわゆる、レビュー装置として機能させることができる。
【００２６】
また、測長ＳＥＭ４は、第１生成レシピに基づいた測長や第２生成レシピに基づいた観察をする際に、従来と同様に、ウエハ６上の所定の固定座標を第３測長座標として設定した所定レシピに基づいて、ウエハ６の第３測長座標付近に位置するパターンの測長をする。これによれば、従来通りの測長の管理も実施することができる。
【００２７】
図２Ａに、本発明の実施形態に係るパターン評価システム１に用いられる検査装置２の構成図を示す。照明光学系１０はシリンドリカルレンズを有するものであり、ウエハ６上に楕円形状、または楕円形状よりもさらに細い実質的にライン状の照明領域を形成する。照明領域（座標）からの散乱光はウエハ６の法線方向に光軸を有するフーリエ変換レンズ２０によって集光される。集光された散乱光中のパターン７に起因する回折光は、フーリエ変換レンズ２０より後段のフーリエ面に配置された空間フィルタ２１により除去される。空間フィルタ２１を通過した散乱光はフーリエ逆変換レンズ２２によって、ＴＤＩ（時間遅延積分型センサ）５０（１次元のＣＣＤセンサでもよい）上に結像される。Ｘステージ制御装置３０と、Ｙステージ制御装置４０によりウエハ６は移動される。ＴＤＩセンサ５０のアナログ信号（第２検出光に相当する）は、Ａ／Ｄ変換器１１０によってデジタル信号に変換される。この際、ウエハ６はＸステージ制御装置３０、Ｙステージ制御装置４０によって移動されることになるのでウエハ６上の半導体装置（ダイ、セル、パターン）７の画像が得られることとなる。Ａ／Ｄ変換器１１０によってデジタル変換された画像（検査画像）は、画像処理装置１２０へ送られる。検査画像は閾値演算回路１２２に送られ、閾値の作成に用いられる。作成された閾値は閾値格納回路１２３に送られる。同時に、検査画像は画像比較回路１２１にも送られる。画像比較回路１２１では、検査画像と参照画像との比較を行う。これにより両者に共通する回路パターンの像は除去される。作成された閾値、及び比較後の画像は制御装置１３０へ送られる。制御装置１３０内の判定回路１３１では、作成された閾値と比較後の画像とが比較される。これによって欠陥が判定される。この際、欠陥の座標は座標管理装置１４０によってＸ方向テーブル１３２のＸ座標、Ｙ方向テーブル１３３のＹ座標と対応づけられる。座標と対応づけられた欠陥検査結果は検査結果記憶装置１５０に保存される。検査結果記憶装置１５０に保存された欠陥検査結果は検査結果表示装置１６０によって表示されるし、入出力装置１７０、及び結果処理装置１８０によって加工される場合もある。本実施形態の例の検査装置２は散乱光を検出するいわゆる暗視野型である。また、本実施形態の例では、フーリエ面の像を観察するフーリエ変換面観察手段２３が、第１検出光の光量を検出するために設けられている。第１検出光の光量は、検査結果記憶装置１５０に記憶される。
【００２８】
図２Ｂに、本発明の実施形態に係るパターン評価システム１に用いられる測長ＳＥＭ４の構成図を示す。測長ＳＥＭ４は、荷電粒子線によって回路パターンのパターン寸法（線幅）を計測するものである。制御部２１２からの制御信号によって高電圧電源２１６から真空チャンバ２０２内の電子源２０３へ電圧が印加され、荷電粒子線ＥＢが発生する。荷電粒子線ＥＢはコンデンスレンズ２０４、２０５によって集束され、対物レンズ２０７、２０８を経由してウエハ６上に照射される。この際、荷電粒子線ＥＢは偏向レンズ２０６によって偏向される。この偏向動作により、いわゆるラスタ走査が行われる。これらは、電子光学系制御部２１５によって制御されている。荷電粒子線ＥＢの照射によって発生した２次電子は、検出器２０９によって光電変換される。光電変換されたアナログ信号はＡＤ変換部２１０によってデジタル信号へ変換される。なお、この際、前述したように荷電粒子線ＥＢはラスタ走査を行うことになるので、ウエハ６上のパターンの画像が得られる。画像は画像演算部２１１へ送られる。画像演算部２１１は画像内の二次電子信号強度の分布から線幅の寸法計測を行う。測長結果は制御部２１２を経由して、記憶装置２１８に保存され、モニタ２１３に表示され、入出力部２１４から出力される。ウエハ６はステージ２０１上に配置されている。ステージ２０１は、ステージ制御部２１７によって、前記した例えば第１生成レシピに指定された第１測長座標に、荷電粒子線ＥＢ（電子線）が照射されるようにウエハ６を移動させる。
【００２９】
なお、制御部２１２は、前記した所定レシピを作成するレシピ作成部２１９を有している。また、レシピ作成部２１９が、前記した測長条件作成装置３を含んでいてもよい。
【００３０】
図３に、本発明の実施形態に係るパターン評価システム１に用いられるデータベース５に記憶されている線幅（パターン寸法）変化率と検出光量の相関関係と異常範囲（正常範囲）を示す。横軸は、線幅（パターン寸法）変化率を示している。線幅（パターン寸法）変化率の０（ゼロ）％は、設計値（設計パターン寸法）に相当する。縦軸は、前記第１検出光の検出光量（光量）である。グラフ中の複数の黒丸は、実際の複数の異なるパターンを計測した結果である。具体的には、パターン毎に、検査装置２で、第１検出光の光量を測定し、測長ＳＥＭ４で、線幅（パターン寸法）を測定し、線幅（パターン寸法）変化率を算出した。これより、線幅（パターン寸法）変化率と検出光量には、１次の正の相関関係Ｆ１とＦ２があることが分かった。線幅（パターン寸法）変化率が−６％以上の範囲では、１次の正の相関関係Ｆ１が支配的であり、線幅（パターン寸法）変化率が−６％以下の範囲では、１次の正の相関関係Ｆ２が支配的になっている。そして、線幅（パターン寸法）変化率、すなわち、線幅（パターン寸法）が決まれば、検出光量を測定せずとも予想できて決定でき、逆に、検出光量が決まれば、線幅（パターン寸法）を測定せずとも予想できて決定できる。このような相関関係Ｆ１、Ｆ２を用いて、データベース５は、検出光量とパターン寸法のどちらか一方の値を入力されると、相関関係Ｆ１、Ｆ２を満足する他方の値を出力することができるようになっている。
【００３１】
また、線幅（パターン寸法）は、設計値（設計パターン寸法）に対して、適正な変化率の範囲が決められている。この範囲が、正常範囲として、図３の例では、１０％〜−１０％の範囲に決められている。正常範囲でない範囲が異常範囲である。異常範囲内であると、パターンは、断線やショートしやすかったり、寿命が短くなったりする傾向があると考えられる。これにより、データベース５には、線幅（パターン寸法）の異常範囲が予め記憶されている。なお、この線幅（パターン寸法）の異常範囲（正常範囲）についても、前記相関関係Ｆ１、Ｆ２は成立するので、図３に示すように、検出光量の異常範囲（正常範囲）も設定できる。これによれば、検出光量が異常範囲内であれば、線幅（パターン寸法）も異常範囲内であることを決定することができる。これにより、データベース５には、検出光量の異常範囲が記憶されていてもよい。
【００３２】
図４に、本発明の実施形態に係るパターン評価方法のフローチャートを示す。
【００３３】
まず、ステップＳ１で、検査装置２の制御装置１３０は、ウエハ６全面の各座標からの入射光９を入射させる。次に、ステップＳ２とステップＳ２１の両方を並行して実施する。まず、ステップＳ２の側を説明する。なお、ステップＳ２１の側は、その実施を省略してもよい。
【００３４】
ステップＳ２で、検査装置２の制御装置１３０は、光量がパターン寸法と相関関係を有する第１検出光の光量を検出する。
【００３５】
ステップＳ３で、検査装置２の制御装置１３０は、データベース５に記憶されたその相関関係に基づいて、第１検出光の光量から座標毎にパターン寸法を決定する。この座標毎のパターン寸法により、図５の検査装置測定結果（線幅（パターン寸法）分布）に示すような等高線図が得られる。等高線の示すパーセンテージは、図３の横軸の線幅（パターン寸法）変化率のパーセンテージである。
【００３６】
ステップＳ４で、検査装置２の制御装置１３０は、座標毎に、ステップＳ３で決定されたパターン寸法が、パターン寸法の異常範囲内であるか否か判定する。図５の検査装置測定結果（線幅（パターン寸法）分布）の例では、線幅（パターン寸法）変化率が１０％以上の範囲が異常範囲であり、座標毎に、ステップＳ３で決定されたパターン寸法の変化率が、１０％以上であるか否か判定する。
【００３７】
なお、ステップＳ３とＳ４を省いて、替わりに、ステップＳ４１を実施してもよい。ステップＳ４１で、検査装置２の制御装置１３０は、座標毎に、検出された第１検出光の光量が、パターン寸法の異常範囲から前記相関関係に基づいて定められた第１検出光の光量の異常範囲内であるか否か判定する。
【００３８】
ステップＳ５で、検査装置２の制御装置１３０は、異常範囲内であると判定された座標を第１異常座標として抽出する。図５の検査装置測定結果（線幅（パターン寸法）分布）の例では、線幅（パターン寸法）変化率が１０％以上の範囲が異常範囲であり、ステップＳ３で決定されたパターン寸法の変化率が１０％以上であると判定された座標を、第１異常座標（異常エリアＡ）として抽出する。
【００３９】
ステップＳ６で、測長条件作成装置３は、第１異常座標を第１測長座標として設定した第１生成レシピを生成する。また、測長条件作成装置３は、その第１測長座標から配列ピッチの整数倍分ずらした座標を、参照測長座標として設定した参照生成レシピを生成する。
【００４０】
次に、ステップＳ２１の側を説明する。ステップＳ２１で、検査装置２の制御装置１３０は、光量に欠陥の存否情報を含んだ第２検出光の光量を検出する。
【００４１】
次に、ステップＳ４２で、検査装置２の制御装置１３０は、座標毎に欠陥の存否を判定する。
【００４２】
次に、ステップＳ５１で、検査装置２の制御装置１３０は、欠陥が存在すると判定された座標を第２異常座標として抽出する。
【００４３】
次に、ステップＳ６１で、測長条件作成装置３は、第２異常座標を第２測長座標として設定した第２生成レシピを生成する。
【００４４】
次に、ステップＳ７で、測長ＳＥＭ４の制御部２１２は、第１生成レシピに基づいて、パターンの測長を実施する。具体的には、図５の測長ＳＥＭ測定座標（エリア）の例では、第１測長座標である第１異常座標付近（異常エリアＡ内）のパターンの測長を実施する。また、測長ＳＥＭ４の制御部２１２は、参照生成レシピに基づいて、パターンの測長を実施する。具体的には、参照測長座標付近（参照エリアＡ１内）のパターンの測長を実施する。第１異常座標（第１測長座標）付近に位置するパターンと、参照測長座標付近に位置するパターンとは、同一の設計パターンから転写された合同のパターンであり、異常が発生していなければ、それぞれのパターン寸法は互いに一致するはずである。測長ＳＥＭ４の制御部２１２は、第１異常座標（第１測長座標）付近に位置するパターンのパターン寸法と、参照測長座標付近に位置するパターンのパターン寸法の差が、所定値より大きい場合に異常と判定し、この判定結果をデータベース５に記憶させる。
【００４５】
また、測長ＳＥＭ４の制御部２１２は、所定の固定座標（固定エリアＡ０内）を第３測長座標として設定した所定レシピに基づいて、パターンの測長を実施する。
【００４６】
ステップＳ７１で、測長ＳＥＭ４の制御部２１２は、ステップＳ６１で生成した第２生成レシピに基づいて、パターンの欠陥等を観察する。なお、ステップＳ６１とＳ７１は省略可能であり、この場合、ステップＳ５１で抽出した第２異常座標を、外部のレビュー装置に送信すればよい。
【００４７】
図６に、本発明の実施形態に係るパターン評価システム１に用いられる検査装置２と測長ＳＥＭ４のパターン寸法に対する異常判定の各ケースに応じたウエハ６の処理の一覧表を示す。
【００４８】
第１ケースは、あるウエハ６に関して、検査装置２で検査したすべての座標においてパターン寸法が異常範囲内でなく（ＯＫ）、測長ＳＥＭ４で第１生成レシピ等が生成されていない（ＯＫ）ケースである。この第１ケースでは、そのウエハ６に問題がなく、製造工程の次のプロセスに進めることができる。
【００４９】
第２ケースは、あるウエハ６に関して、検査装置２で検査した座標の少なくとも１つにおいてパターン寸法が異常範囲内にあり（ＮＧ）、測長ＳＥＭ４で第１生成レシピ等を用いてその座標の付近にあるパターンを測長した結果が異常範囲内にない（正常範囲内にある；ＯＫ）ケースである。この第２ケースでは、パターン寸法以外のプロセス変動が生じていると考えられ、例えば、パターンを形成している層やその前後の層の膜厚の変動と関係付けて、そのウエハ６に問題あるのかないのか判断することになる。
【００５０】
第３ケースは、あるウエハ６に関して、検査装置２で検査したすべての座標においてパターン寸法が異常範囲内でなく（ＯＫ）、測長ＳＥＭ４で所定レシピを用いてその固定座標の付近に所定パターンを測長した結果が異常範囲内にあった（ＮＧ）ケースである。この第３ケースでは、そのパターンの形成されている層を再度形成する再生工程に進む。
【００５１】
第４ケースは、あるウエハ６に関して、検査装置２で検査した座標の少なくとも１つにおいてパターン寸法が異常範囲内にあり（ＮＧ）、測長ＳＥＭ４で第１生成レシピ等を用いてその座標の付近にあるパターンを測長した結果も異常範囲内にある（ＮＧ）ケースである。この第４ケースでは、パターンを形成しそのパターン寸法を決定しているリソ（ホトリソグラフィ）工程で異常が発生し、パターン寸法がおかしくなっていると考えられ、このリソ工程をやり直すことを含め、そのパターンの形成されている層を再度形成する再生工程に進む。
【符号の説明】
【００５２】
１      パターン評価システム
２      検査装置
３      測長条件作成装置
４      測長ＳＥＭ
５      データベース
６      ウエハ
７      半導体装置（パターン）
８      出射光
９      入射光
Ａ０    固定エリア（第３測長座標、固定座標）
Ａ      異常エリア（第１異常座標、第１測長座標）
Ａ１    参照エリア（参照測長座標）
Ｆ１、Ｆ２  相関関係
【図１】
2013140071.tif 000003
【図２Ａ】
2013140071.tif 000004
【図２Ｂ】
2013140071.tif 000005
【図３】
2013140071.tif 000006
【図４】
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【図５】
2013140071.tif 000008
【図６】
2013140071.tif 000009