JP2021131660A - 寸法測定方法および寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンのコーナーエッジでの寸法を自動的に測定することができる方法を提供する。【解決手段】本方法は、ＣＡＤパターン３０１を画像２００上のパターン２０１に重ね合わせ、複数のラウンドエッジのうちの１つから延びる複数の法線Ｎ１〜Ｎ５を生成し、複数の法線Ｎ１〜Ｎ５に基づいて複数の探索範囲を決定し、複数の法線Ｎ１〜Ｎ５と画像２００上のパターンの第１エッジ５０１との交点である複数の第１点Ｐ１〜Ｐ５を決定し、画像上のパターンの第２エッジ５０２上の複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６を決定し、複数の第１点Ｐ１〜Ｐ５から複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６までの複数の距離を測定し、複数の距離に基づいて、第１エッジ５０１から第２エッジ５０２までの寸法Ｄを決定する工程を含む。複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれは、複数の探索範囲のうちの少なくとも１つの中にある。【選択図】図９

Description

本発明は、走査電子顕微鏡などの画像生成装置により生成された画像上のパターンの寸法（Critical Dimension）を測定する方法に関し、特に、パターンのコーナーエッジなどの非直線部でのパターン幅またはパターン間の距離を測定する方法に関する。また、本発明は、そのような寸法測定を実行するための装置に関する。

ウェーハ、マスク、基板などのワークピースに形成されるパターンは、通常、直線的なエッジやコーナーエッジなどの様々な形状のエッジを有している。パターンは、設計データ（ＣＡＤデータともいう）に従ってワークピースの表面に形成される。ＣＤ（Critical Dimension）測定では、ワークピース上に形成されたパターンの画像を走査電子顕微鏡で生成し、画像上のパターンの寸法を測定する。

パターンの二次元的な特徴について情報を得るために、パターンのコーナーエッジのような非直線的なエッジでのパターン幅やスペース幅（パターン間の距離）を測定したいという要請がある。しかしながら、直線同士の距離計測と比較して、曲線と曲線との距離、曲線と直線との距離の計測では、パターンの特徴を代表する寸法の測定箇所を自動的に決定することが難しい。特に、パターンのコーナーエッジでは、寸法の測定箇所および測定方向によって測定結果は大きく異なる。

特開２００８−２３５５７５号公報 特開２０１３−９２４４０号公報 特開平４−２９０２４１号公報

このような理由から、従来では、ユーザーが画像上の測定箇所を１つずつ決定し、決定された箇所で寸法測定が行われていた。しかしながら、手動で測定箇所を決定する作業は、労力を要する。特に、測定すべき箇所が多数存在する場合には、それらの箇所のすべてにおいて寸法の測定を完了するまでには非常に長い時間がかかる。

そこで、本発明は、パターンのコーナーエッジでの寸法を自動的に測定することができる方法および装置を提供する。

一態様では、パターンの幅、およびパターン間の距離のうちの少なくとも一方を含む寸法を測定する方法であって、設計データに従って作成されたパターンの画像を生成し、前記設計データからＣＡＤパターンを作成し、前記ＣＡＤパターンの複数のコーナーエッジにラウンド処理を実行して、複数のラウンドエッジを形成し、前記ＣＡＤパターンを前記画像上のパターンに重ね合わせ、前記複数のラウンドエッジのうちの１つから延びる複数の法線を生成し、前記複数の法線に基づいて複数の探索範囲を決定し、前記複数の法線と前記画像上のパターンの第１エッジとの交点である複数の第１点を決定し、前記画像上のパターンの第２エッジ上の複数の第２点を決定し、前記複数の第１点から前記複数の第２点までの複数の距離を測定し、前記複数の距離に基づいて、前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法を決定する工程を含み、前記複数の第２点のそれぞれは、前記複数の探索範囲のうちの少なくとも１つの中にある、方法が提供される。

一態様では、前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法は、前記複数の距離のうちの最短の距離である。
一態様では、前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法は、前記複数の距離の平均である。
一態様では、前記方法は、前記複数のラウンドエッジを、前記ＣＡＤパターンのコーナー部を構成するエッジと、前記ＣＡＤパターンの終端部を構成するエッジに分類する工程をさらに含む。

一態様では、前記方法は、複数の法線を生成する工程、複数の距離を測定する工程、および寸法を決定する工程を複数回数実行して複数の寸法を取得する工程をさらに含む。
一態様では、前記方法は、前記複数の寸法を、前記第１エッジと前記第２エッジの属性の組み合わせに従って複数のグループに分類する工程をさらに含む。

一態様では、前記方法は、前記複数の寸法の位置および大きさを示す複数の指標ラインを表示画面上に表示する工程をさらに含む。
一態様では、前記方法は、前記複数の指標ラインをそれぞれ囲む複数の枠を表示画面上に表示する工程をさらに含む。
一態様では、前記複数の枠から選択された枠が、選択されなかった枠よりも強調される態様で、前記複数の枠を表示させるか、または選択されなかった枠の表示を消す。
一態様では、前記複数の指標ラインから選択された指標ラインが、選択されなかった指標ラインよりも強調される態様で、前記複数の指標ラインを表示させるか、または選択されなかった指標ラインの表示を消す。

一態様では、設計データに従って作成されたパターンの画像を生成する画像生成装置と、前記パターンの幅、およびパターン間の距離のうちの少なくとも一方を含む寸法を測定する演算システムとを備え、前記演算システムは、前記設計データからＣＡＤパターンを作成し、前記ＣＡＤパターンの複数のコーナーエッジにラウンド処理を実行して、複数のラウンドエッジを形成し、前記ＣＡＤパターンを前記画像上のパターンに重ね合わせ、前記複数のラウンドエッジのうちの１つから延びる複数の法線を生成し、前記複数の法線に基づいて複数の探索範囲を決定し、前記複数の法線と前記画像上のパターンの第１エッジとの交点である複数の第１点を決定し、前記画像上のパターンの第２エッジ上の複数の第２点を決定し、前記複数の第１点から前記複数の第２点までの複数の距離を測定し、前記複数の距離に基づいて、前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法を決定するように構成され、前記複数の第２点のそれぞれは、前記複数の探索範囲のうちの少なくとも１つの中にある、寸法測定装置が提供される。

一態様では、前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法は、前記複数の距離のうちの最短の距離である。
一態様では、前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法は、前記複数の距離の平均である。
一態様では、前記演算システムは、前記複数のラウンドエッジを、前記ＣＡＤパターンのコーナー部を構成するエッジと、前記ＣＡＤパターンの終端部を構成するエッジに分類するように構成されている。

一態様では、前記演算システムは、複数の法線を生成する動作、複数の距離を測定する動作、および寸法を決定する動作を複数回数実行して複数の寸法を取得するように構成されている。
一態様では、前記演算システムは、前記複数の寸法を、前記第１エッジと前記第２エッジの属性の組み合わせに従って複数のグループに分類するように構成されている。

一態様では、前記演算システムは、前記複数の寸法の位置および大きさを示す複数の指標ラインを表示画面上に表示するように構成されている。
一態様では、前記演算システムは、前記複数の指標ラインをそれぞれ囲む複数の枠を表示画面上に表示するように構成されている。
一態様では、前記演算システムは、前記複数の枠から選択された枠が、選択されなかった枠よりも強調される態様で、前記複数の枠を表示させるか、または選択されなかった枠の表示を消すように構成されている。
一態様では、前記演算システムは、前記複数の指標ラインから選択された指標ラインが、選択されなかった指標ラインよりも強調される態様で、前記複数の指標ラインを表示させるか、または選択されなかった指標ラインの表示を消すように構成されている。

本発明によれば、法線と第１エッジとの交点である第１点は、画像上の第１エッジと第２エッジとの間の寸法測定の基準点であり、この基準点はＣＡＤパターンに基づいて決定される。したがって、ユーザーが表示画面上で寸法の計測位置を探索する作業を不要とすることができる。結果として、本発明によれば、寸法の自動測定を実現することができる。

寸法測定装置の一実施形態を示す模式図である。 設計データに従って作成された３つのパターンが現れている画像を示す模式図である。 ＣＡＤパターンの一例を示す模式図である。 ラウンド処理が適用されたＣＡＤパターンを示す図である。 複数のラウンドエッジを、ＣＡＤパターンの部位に従って分類した図である。 ＣＡＤパターンを画像上のパターンに重ね合わせた図である。 選択されたラウンドエッジから延びる複数の法線と、第１エッジ上の複数の第１点と、第２エッジ上の複数の第２点を示す図である。 複数の第１点から複数の第２点までの複数の距離を測定する工程の一実施形態を説明する図である。 第１エッジから第２エッジまでの寸法を示す図である。 法線を中心とした角度によって定まる探索範囲を示す図である。 法線を中心からの距離によって定まる探索範囲を示す図である。 複数の寸法の位置および大きさを示す指標ラインを示す図である。 指標ラインをそれぞれ囲む枠を示す図である。 選択された指標ラインおよび枠の表示を強調する態様の一実施形態を示す図である。 第１エッジと第２エッジの属性の組み合わせの一例を示す図である。 第１エッジと第２エッジの属性の組み合わせの他の例を示す図である。 図１７（ａ）は、第１エッジと第２エッジが上層のパターンの一部および下層のパターンの一部をそれぞれ構成する場合の一実施形態を示す図であり、図１７（ｂ）は、１つの画像上に上層のパターンと下層のパターンが現れている実施形態を示す図である。 寸法測定方法の他の実施形態を説明する図である。 複数の第１点から複数の第２点までの複数の距離を測定する工程の一実施形態を説明する図である。 複数の第１点から複数の第２点までの複数の距離を測定する工程の一実施形態を説明する図である。 第１エッジから第２エッジまでの寸法を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、寸法測定装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、寸法測定装置は、走査電子顕微鏡５０および演算システム１５０を備えている。走査電子顕微鏡５０は、ワークピースの画像を生成する画像生成装置の一例である。ワークピースの例としては、ウェーハ、マスク、基板などが挙げられる。以下に説明する実施形態では、ワークピースの例としてウェーハが採用されているが、本発明は以下の実施形態に限定されない。

走査電子顕微鏡５０は、演算システム１５０に接続されており、走査電子顕微鏡５０の動作は演算システム１５０によって制御される。演算システム１５０は、データベース１６１およびプログラムが格納された記憶装置１６２と、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置１６３と、画像およびＧＵＩ（グラフィカルユーザーインターフェイス）などを表示する表示画面１６５を備えている。演算システム１５０は、マウス１７０ａおよびキーボード１７０ｂを備えた入力装置１７０をさらに備えている。ユーザーは、マウス１７０ａおよび／またはキーボード１７０ｂを用いて、表示画面１６５上に現れたＧＵＩを操作することができる。マウス１７０ａおよびキーボード１７０ｂを備えた入力装置１７０は一例であり、本発明は本実施形態の入力装置１７０に限定されない。

演算システム１５０は、少なくとも１台のコンピュータを備えている。例えば、演算システム１５０は、走査電子顕微鏡５０に通信線で接続されたエッジサーバであってもよいし、インターネットやローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークによって走査電子顕微鏡５０に接続されたクラウドサーバであってもよい。演算システム１５０は、複数のサーバの組み合わせであってもよい。例えば、演算システム１５０は、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークにより互いに接続されたエッジサーバとクラウドサーバとの組み合わせ、あるいは通信ネットワークで接続されていない複数のサーバの組み合わせであってもよい。

走査電子顕微鏡５０は、一次電子（荷電粒子）からなる電子ビームを発する電子銃１１１と、電子銃１１１から放出された電子ビームを集束する集束レンズ１１２、電子ビームをＸ方向に偏向するＸ偏向器１１３、電子ビームをＹ方向に偏向するＹ偏向器１１４、電子ビームをワークピースの一例であるウェーハ１２４にフォーカスさせる対物レンズ１１５を有する。電子銃１５の構成は特に限定されない。例えば、フィールドエミッタ型電子銃、または半導体フォトカソード型電子銃などが電子銃１５として使用できる。

集束レンズ１１２および対物レンズ１１５はレンズ制御装置１１６に接続され、集束レンズ１１２および対物レンズ１１５の動作はレンズ制御装置１１６によって制御される。このレンズ制御装置１１６は演算システム１５０に接続されている。Ｘ偏向器１１３、Ｙ偏向器１１４は、偏向制御装置１１７に接続されており、Ｘ偏向器１１３、Ｙ偏向器１１４の偏向動作は偏向制御装置１１７によって制御される。この偏向制御装置１１７も同様に演算システム１５０に接続されている。

二次電子検出器１３０と反射電子検出器１３１は画像取得装置１１８に接続されている。画像取得装置１１８は二次電子検出器１３０と反射電子検出器１３１の出力信号を画像に変換するように構成される。この画像取得装置１１８も同様に演算システム１５０に接続されている。二次電子検出器２５および反射電子検出器２６のそれぞれは、ウェーハ１２４から放出された電子を検出する電子検出器である。

チャンバー１２０内に配置されるステージ１２１は、ステージ制御装置１２２に接続されており、ステージ１２１の位置はステージ制御装置１２２によって制御される。このステージ制御装置１２２は演算システム１５０に接続されている。ウェーハ１２４を、チャンバー１２０内のステージ１２１に載置するための搬送装置１４０も同様に演算システム１５０に接続されている。

電子銃１１１から放出された電子ビームは集束レンズ１１２で集束された後に、Ｘ偏向器１１３、Ｙ偏向器１１４で偏向されつつ対物レンズ１１５により集束されてウェーハ１２４の表面に照射される。ウェーハ１２４に電子ビームの一次電子が照射されると、ウェーハ１２４からは二次電子および反射電子が放出される。二次電子は二次電子検出器１３０により検出され、反射電子は反射電子検出器１３１により検出される。二次電子検出器２５および反射電子検出器２６の電子検出信号、すなわち二次電子の検出信号および反射電子の検出信号は、画像取得装置１１８に入力され画像に変換される。画像は演算システム１５０に送信される。

ウェーハ１２４上に形成されたパターンの設計データは、記憶装置１６２に予め記憶されている。ウェーハ１２４上のパターンは、設計データに基づいて作成されたものである。パターンの設計データは、パターンの頂点の座標、パターンの位置、形状、および大きさ、パターンが属する層の番号などのパターンの設計情報を含む。記憶装置１６２には、データベース１６１が構築されている。パターンの設計データは、データベース１６１内に予め格納される。演算システム１５０は、記憶装置１６２に格納されているデータベース１６１から設計データを読み出すことが可能である。設計データは、ＣＡＤデータとも呼ばれる。ＣＡＤは、コンピュータ支援設計（computer-aided design）の略語である。

次に、走査電子顕微鏡５０によって生成されたウェーハ１２４の画像上のパターンのコーナーエッジなどの非直線部でのパターン幅およびパターン間の距離の少なくとも一方を含む寸法を測定する方法について説明する。パターン間の距離は、スペース幅ともいう。走査電子顕微鏡５０は、設計データに従って作成されたウェーハ１２４上のパターンの画像を生成する。図２は、設計データに従って作成された３つのパターン２０１，２０２，２０３が現れている画像２００を示す模式図である。演算システム１５０は、画像２００を走査電子顕微鏡５０から取得し、記憶装置１６２内に格納する。

演算システム１５０は、設計データからＣＡＤパターンを作成する。図３は、ＣＡＤパターンの一例を示す模式図である。ＣＡＤパターン３０１は、設計データに含まれるパターンの頂点の座標などのパターンの設計情報に基づいて作成される。このＣＡＤパターン３０１は、走査電子顕微鏡５０によって生成された画像２００上のパターン２０１（図２参照）に対応する仮想的なパターンである。すなわち、ウェーハ１２４上のパターン２０１（以下、実パターンと言うことがある）は、ＣＡＤパターン３０１に基づいて作成されたものである。図２に示す他のパターン２０２，２０３も、設計データから作成されたＣＡＤパターン（図示せず）に基づいて作成されている。

図３に示すように、ＣＡＤパターン３０１は、複数のコーナーエッジＣＥ１〜ＣＥ８を有している。図３において、コーナーエッジＣＥ１，ＣＥ２は、ＣＡＤパターン３０１の終端部ＴＥ１を構成するエッジであり、コーナーエッジＣＥ３，ＣＥ４は、ＣＡＤパターン３０１のコーナー部Ｃ１を構成するエッジであり、コーナーエッジＣＥ５，ＣＥ６は、ＣＡＤパターン３０１の他のコーナー部Ｃ２を構成するエッジであり、コーナーエッジＣＥ７，ＣＥ８は、ＣＡＤパターン３０１の他の終端部ＴＥ２を構成するエッジである。角張った形状のコーナーエッジＣＥ１〜ＣＥ８を有するＣＡＤパターン３０１は、図２に示す実パターン２０１とはやや異なる形状を有している。

そこで、ＣＡＤパターン３０１の形状を実パターン２０１の形状に近づけるため、演算システム１５０は、ＣＡＤパターン３０１の複数のコーナーエッジＣＥ１〜ＣＥ８にラウンド処理を実行して、複数のラウンドエッジを生成する。すなわち、演算システム１５０は、ＣＡＤパターン３０１にラウンド処理を適用し、複数のコーナーエッジＣＥ１〜ＣＥ８を、ラウンドエッジに変換する。ラウンド処理は、直角のコーナーエッジに丸みを付け、湾曲したエッジ（ラウンドエッジ）を生成する処理である。

図４は、ラウンド処理が適用されたＣＡＤパターン３０１を示す図である。図４に示すＣＡＤパターン３０１は、ラウンドエッジＲＥ１〜ＲＥ８を有している。ラウンドエッジＲＥ１〜ＲＥ８は、図３に示すコーナーエッジＣＥ１〜ＣＥ８からそれぞれ変換されたエッジである。図４から分かるように、ラウンド処理が適用されたＣＡＤパターン３０１は、全体として丸みを帯びた形状を有しており、図２に示す実パターン２０１に似た形状を有している。

図５に示すように、演算システム１５０は、複数のラウンドエッジＲＥ１〜ＲＥ８を、ＣＡＤパターン３０１の部位に従って分類する。具体的には、演算システム１５０は、複数のラウンドエッジＲＥ１〜ＲＥ８を、ＣＡＤパターン３０１のコーナー部Ｃ１，Ｃ２を構成するエッジＲＥ３，ＲＥ４，ＲＥ５，ＲＥ６（点線で示す）と、ＣＡＤパターン３０１の終端部ＴＥ１，ＴＥ２を構成するエッジＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ７，ＲＥ８（細い実線で示す）に分類する。さらに、演算システム１５０は、コーナー部Ｃ１，Ｃ２および終端部ＴＥ１，ＴＥ２を構成するエッジに分類されなかった残りのエッジを、ＣＡＤパターン３０１のライン部を構成するエッジＬＥ１，ＬＥ２，ＬＥ３，ＬＥ４，ＬＥ５，ＬＥ６（太い実線で示す）に分類する。このように、エッジをＣＡＤパターン３０１の部位に従って分類することで、後述するエッジ間の寸法を、エッジの属性（種類）に基づいて分類することができる。

次に、演算システム１５０は、図６に示すように、ＣＡＤパターン３０１を画像２００上のパターン２０１に重ね合わせる。具体的には、演算システム１５０は、公知のパターンマッチングのアルゴリズムを実行し、ＣＡＤパターン３０１を画像２００上のパターン２０１に重ね合わせる。ラウンド処理が適用されたＣＡＤパターン３０１は、パターン２０１に似た形状を有しているため、精度の高いパターンマッチングが達成される。

次に、演算システム１５０は、図７に示すように、複数のラウンドエッジＲＥ１〜ＲＥ８から１つのラウンドエッジＲＥ５を選択する。演算システム１５０は、選択されたラウンドエッジＲＥ５から延びる複数の法線Ｎ１〜Ｎ５を生成する。これらの法線Ｎ１〜Ｎ５は、ラウンドエッジＲＥ５に沿って等間隔で配列される。ただし、法線Ｎ１〜Ｎ５の数および間隔は図７の例に限定されない。法線Ｎ１〜Ｎ５は、ＣＡＤパターン３０１に基づいて画像２００上のパターン２０１のエッジを検出するときに使用されるエッジ探索線であってもよい。例えば、演算システム１５０は、法線Ｎ１〜Ｎ５上の輝度の変化点に基づいてパターン２０１の第１エッジ５０１を検出する。

演算システム１５０は、法線Ｎ１〜Ｎ５とパターン２０１の第１エッジ５０１との交点である第１点Ｐ１〜Ｐ５を決定する。さらに、演算システム１５０は、パターン２０１の第２エッジ５０２上の複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６を設定する。第２エッジ５０２上の複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６は、互いに離れた点であり、第２エッジ５０２の全体に亘って配列されている。第２エッジ５０２上の複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６の間隔は特に限定されない。一実施形態では、演算システム１５０は、ラウンドエッジＲＥ５の向かい側にあるラウンドエッジＲＥ６から延びる複数の法線Ｍ１〜Ｍ６を生成し、これら複数の法線Ｍ１〜Ｍ６と画像２００上のパターン２０１の第２エッジ５０２との複数の交点である上記複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６を決定してもよい。複数の法線Ｍ１〜Ｍ６は、ラウンドエッジＲＥ６に沿って等間隔で配列される。ただし、法線Ｍ１〜Ｍ６の間隔は図７の例に限定されない。法線Ｍ１〜Ｍ６は、ＣＡＤパターン３０１に基づいて画像２００上のパターン２０１のエッジを検出するときに使用されるエッジ探索線であってもよい。例えば、演算システム１５０は、法線Ｍ１〜Ｍ６上の輝度の変化点に基づいてパターン２０１の第２エッジ５０２を検出する。

第１エッジ５０１は、ＣＡＤパターン３０１のラウンドエッジＲＥ５に対応する、パターン２０１のエッジである。第２エッジ５０２は、ラウンドエッジＲＥ５の向かい側にあるラウンドエッジＲＥ６に対応する、パターン２０１のエッジである。第１エッジ５０１はラウンドエッジＲＥ５に沿って延び、第２エッジ５０２はラウンドエッジＲＥ６に沿って延びている。一実施形態では、第２エッジ５０２は、画像２００上の他のパターン（実パターン）のエッジであってもよい。

次に、図８に示すように、演算システム１５０は、第１エッジ５０１上の複数の第１点Ｐ１〜Ｐ５から、第２エッジ５０２上の複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６までの複数の距離を測定する。具体的には、演算システム１５０は、第１エッジ５０１上の複数の第１点Ｐ１〜Ｐ５と、第２エッジ５０２上の複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６のすべての組み合わせを生成し、第１点Ｐ１〜Ｐ５と複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６のすべての組み合わせの距離を測定する。より具体的には、演算システム１５０は、複数の第１点Ｐ１〜Ｐ５のそれぞれから、複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６までの距離を測定する。

図９に示すように、演算システム１５０は、測定した上記複数の距離に基づいて、第１エッジ５０１から第２エッジ５０２までの寸法Ｄを決定する。本実施形態では、第１エッジ５０１から第２エッジ５０２までの寸法Ｄは、上記複数の距離のうち最短の距離である。すなわち、演算システム１５０は、上記複数の距離から最短の距離を決定し、この決定された最短の距離である、第１エッジ５０１から第２エッジ５０２までの寸法Ｄを決定する。第１エッジ５０１と第２エッジ５０２は、画像２００上の同じパターン２０１を構成するエッジであるので、第１エッジ５０１から第２エッジ５０２までの寸法は、パターン２０１の幅に相当する。

本実施形態によれば、法線Ｎ１〜Ｎ５と第１エッジ５０１との交点である第１点Ｐ１〜Ｐ５は、画像２００上の第１エッジ５０１と第２エッジ５０２との間の寸法測定の基準点であり、この基準点はＣＡＤパターン３０１に基づいて決定される。したがって、ユーザーが表示画面上で寸法の計測位置を探索する作業を不要とすることができる。結果として、本実施形態によれば、寸法の自動測定を実現することができる。

第２エッジ５０２の種類および長さは特に限定されないが、第２エッジ５０２は、第１エッジ５０１に対向するエッジとされる。本実施形態では、第１エッジ５０１および第２エッジ５０２は、ともにパターン２０１のコーナーエッジである。本実施形態の寸法測定方法の目的は、パターンのコーナーエッジなどの非直線部でのパターン幅またはパターン間の距離を測定することである。そこで、意図しない距離の測定を排除するために、第２エッジ５０２上の複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６は、法線Ｎ１〜Ｎ５に基づいて予め定められた探索範囲内にある点に限定される。

具体的には、図１０に示すように、第２エッジ５０２上の複数の第２点Ｑ１〜Ｑ６の１つ１つは、複数の法線Ｎ１〜Ｎ５のうちのいずれか１つを中心とした角度θによって定まる探索範囲内に位置している。図１０に示す例では、法線Ｎ３を中心とした角度θによって定まる探索範囲のみが示されているが、他の法線Ｎ１，Ｎ２，Ｎ４，Ｎ５（図７参照）を中心とした角度θによって定まる探索範囲も同様に設定されている。

演算システム１５０は、複数の法線Ｎ１〜Ｎ５に基づいて複数の探索範囲をそれぞれ決定し、これら探索範囲内に位置する第２点Ｑ１〜Ｑ６を決定する。このような実施形態によれば、設定すべき第２点の位置および数が制限されるので、演算システム１５０は第１エッジ５０１と第２エッジ５０２との間の意図した寸法を測定することができる。

探索範囲の定め方は、複数の法線Ｎ１〜Ｎ５に基づいて一意に定められるものであれば、図１０に示す実施形態に限定されない。例えば、図１１に示すように、演算システム１５０は、法線Ｎ１〜Ｎ５のそれぞれから所定の距離Ｌ内の範囲である探索範囲を決定してもよい。

第１エッジおよび第２エッジの両方は、図３に示すＣＡＤパターン３０１に基づいて作成された実パターン２０１を構成する２つのエッジであってもよい。あるいは、第１エッジまたは第２エッジのいずれか一方は、図３に示すＣＡＤパターン３０１に基づいて作成された実パターン２０１を構成するエッジであり、他方は実パターン２０１に隣接する他の実パターン２０２または２０３（図６参照）を構成するエッジであってもよい。

演算システム１５０は、複数のラウンドエッジＲＥ１〜ＲＥ８から１つのラウンドエッジを選択する動作と、複数の法線を生成する動作と、複数の距離を測定する動作と、寸法を決定する動作を複数回数実行して、複数のラウンドエッジに対応する複数の第１エッジから、対応する複数の第２エッジまでの複数の寸法を測定する。

図１２に示すように、演算システム１５０は、測定された複数の寸法の位置および大きさを示す指標ライン６０１〜６０５を表示画面１６５（図１参照）上に表示させるように構成されている。指標ライン６０１〜６０５は、表示画面１６５上に表示された画像２００上に重畳される。本実施形態では、ラウンドエッジＲＥ１〜ＲＥ６を有するＣＡＤパターン３０１も画像２００上に重畳されている。

指標ライン６０１〜６０５の位置は、測定された複数の寸法の位置をそれぞれ表し、指標ライン６０１〜６０５の長さは、測定された複数の寸法の大きさをそれぞれ表している。図１２に示す例では、指標ライン６０４は、図９に示す寸法Ｄの位置および大きさを表している。同様に、他の指標ラインは、他の箇所で測定された第１エッジと第２エッジとの間の寸法の位置および大きさを表している。ユーザーは、指標ライン６０１〜６０５によって示される寸法の位置および大きさを表示画面１６５上で視覚的に確認することができ、欠陥が起こりやすい箇所を認識することができる。

図１３に示すように、演算システム１５０は、指標ライン６０１〜６０５をそれぞれ囲む枠７０１〜７０５を表示画面１６５上に表示するように構成されてもよい。これら枠７０１〜７０５も、指標ライン６０１〜６０５と同様に、画像２００上に重畳される。枠７０１〜７０５も、ユーザーに、寸法の位置を表示画面１６５上で視覚的に確認しやすくすることを可能とする。図１３に示す実施形態では枠７０１〜７０５は矩形状であるが、枠７０１〜７０５は、指標ラインを囲むことができる限りにおいて、楕円形、円形、扇形などの他の形状を有してもよい。枠７０１〜７０５が扇形である場合、扇型の中心角度は図１０に示す角度θに基づいて設定される。

図１３に示す例では、１つの画像２００上に、複数の指標ライン６０１〜６０５および複数の枠７０１〜７０５が同時に表示されている。多数の指標ラインおよび多数の枠が表示されている場合、ユーザーは目的の寸法の位置を視覚的に認識することが難しい。そこで、演算システム１５０は、図１４に示すように、選択された指標ラインが、選択されなかった指標ラインよりも強調される態様で、複数の指標ライン６０１〜６０５を表示画面１６５上に表示させるよう構成されている。同様に、演算システム１５０は、選択された枠が、選択されなかった枠よりも強調される態様で、複数の枠７０１〜７０５を表示画面１６５上に表示させるよう構成されている。図１４の例では、指標ライン６０２および枠７０２が選択されている。強調する態様の例としては、選択された指標ラインおよび枠を、選択されなかった指標ラインおよび枠とは異なる色で表示すること、選択された指標ラインおよび枠を、選択されなかった指標ラインおよび枠よりも太い線で表示すること、選択されなかった指標ラインおよび枠を、選択された指標ラインおよび枠よりも薄い色で表示することなどが挙げられる。

指標ラインおよび枠の選択は、ユーザーによる入力装置１７０（図１参照）の操作によって行われる。例えば、ユーザーがマウス１７０ａを操作して、表示画面１６５上の複数の指標ラインのうちの１つを選択（クリック）すると、選択された指標ラインと、その指標ラインを囲む枠が強調された態様で表示される。本実施形態によれば、ユーザーは、目的の寸法の位置を表示画面１６５上で簡単に特定することができる。

一実施形態では、演算システム１５０は、複数の指標ラインおよび複数の枠のうち、選択された指標ラインおよび枠を表示させたままとしつつ、選択されなかった他の指標ラインおよび他の枠の表示を消してもよい。

図１３に示す実施形態では、指標ライン６０１〜６０５と枠７０１〜７０５の両方が表示画面１６５上に表示されるが、一実施形態では、指標ライン６０１〜６０５のみが表示画面１６５上に表示されてもよい。

上述した各実施形態では、測定すべき寸法は、パターンの幅およびパターン間の距離の両方を含むが、測定すべき寸法が、パターンの幅またはパターン間の距離のいずれか一方のみを含む場合もある。

１つのウェーハには多数のパターンが形成されている。それぞれにパターンに関して複数の寸法が測定されるので、膨大な数の寸法が１つのウェーハについて測定される。このような膨大な数の寸法をユーザーが表示画面１６５上で１つずつ確認するには大変な労力がかかる。そこで、演算システム１５０は、測定された複数の寸法を、第１エッジと第２エッジの属性の組み合わせに従って複数のグループに分類する。エッジの属性とは、エッジが位置するパターンの部位である。エッジの属性の具体例として、パターンの終端部、ライン部、およびコーナー部が挙げられる。

図１５は、第１エッジと第２エッジの属性の組み合わせの一例を示す図である。図１５に示すように、第１エッジと第２エッジの属性の組み合わせは、以下の６つを少なくとも含む。
（１）パターン８０１の終端部を構成する第１エッジと、隣接するパターン８０２のライン部を構成する第２エッジとの組み合わせ
（２）同じパターン８０１のコーナー部を構成する第１エッジと第２エッジとの組み合わせ
（３）パターン８０１のコーナー部を構成する第１エッジと、隣接するパターン８０２のコーナー部を構成する第２エッジとの組み合わせ
（４）パターン８０１のコーナー部を構成する第１エッジと、隣接するパターン８０２の終端部を構成する第２エッジとの組み合わせ
（５）パターン８０１の終端部を構成する第１エッジと、隣接するパターン８０２の終端部を構成する第２エッジとの組み合わせ
（６）パターン８０１のコーナー部を構成するエッジと、隣接するパターン８０２のライン部を構成する第２エッジとの組み合わせ

演算システム１５０は、測定された複数の寸法を、第１エッジと第２エッジの属性の組み合わせに従って複数のグループに分類する。ユーザーは、グループごとに寸法のチェックをすればよいので、作業効率が向上する。

ＣＡＤパターンまたは隣接するパターンがホールパターンである場合は、エッジの属性は、ホールの一部を構成するエッジである場合がある。この場合、図１６に示すように、第１エッジと第２エッジの属性の組み合わせは、以下の３つを少なくとも含む。
（ｉ）ホール９０１の一部を構成する第１エッジと、隣接するパターン９０２のコーナー部を構成する第２エッジとの組み合わせ
（ii）ホール９０１の一部を構成する第１エッジと、隣接するパターン９０２の終端部を構成する第２エッジとの組み合わせ
（iii）ホール９０１の一部を構成する第１エッジと、隣接するパターン９０２のライン部を構成する第２エッジとの組み合わせ

演算システム１５０は、測定された複数の寸法を、第１エッジと第２エッジの属性の組み合わせに従って複数のグループに分類する。ユーザーは、グループごとに寸法のチェックをすればよいので、作業効率が向上する。

一実施形態では、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示すように、第１エッジと第２エッジは、上層のパターン１００１および下層のパターン１００２をそれぞれ構成するエッジであってもよい。図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示す例では、第１エッジは上層のパターン１００１を構成するエッジであり、第２エッジは下層のパターン１００２を構成するエッジである。図１７（ｂ）に示すように、上層のパターン１００１と下層のパターン１００２は、１つの画像２００内に現れている。一実施形態では、第１エッジは下層のパターン１００２を構成するエッジであり、第２エッジは上層のパターン１００１を構成するエッジであってもよい。

演算システム１５０は、上述した実施形態と同じように、設計データからＣＡＤパターンを作成し、ＣＡＤパターンのコーナーエッジにラウンド処理を実行してラウンドエッジを形成し、ＣＡＤパターンを画像２００上のパターン１００１（または１００２）に重ね合わせ、複数のラウンドエッジのうちの１つから延びる複数の法線を生成し、複数の法線と画像２００上のパターン１００１（または１００２）の第１エッジとの交点である複数の第１点から、画像２００上のパターン１００２（または１００１）の第２エッジ上の複数の第２点までの複数の距離を測定し、複数の距離に基づいて、第１エッジから第２エッジまでの寸法を決定する。

図１８は、寸法測定方法の他の実施形態を説明する図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１乃至図１７を参照して説明した上記実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図１８に示す実施形態では、第２エッジ５０２上の複数の第２点Ｑ１〜Ｑ５は、ラウンドエッジＲＥ５から延びる複数の法線Ｎ１〜Ｎ５と第２エッジ５０２との交点である。すなわち、演算システム１５０は、選択されたラウンドエッジＲＥ５から延びる複数の法線Ｎ１〜Ｎ５を生成し、法線Ｎ１〜Ｎ５とパターン２０１の第１エッジ５０１との交点である複数の第１点Ｐ１〜Ｐ５を決定する。さらに、演算システム１５０は、法線Ｎ１〜Ｎ５とパターン２０１の第２エッジ５０２との交点である複数の第２点Ｑ１〜Ｑ５を決定（設定）する。

次に、図１９に示すように、演算システム１５０は、第１エッジ５０１上の複数の第１点Ｐ１〜Ｐ５から、第２エッジ５０２上の複数の第２点Ｑ１〜Ｑ５までの複数の距離を測定する。一実施形態では、演算システム１５０は、第１エッジ５０１上の複数の第１点Ｐ１〜Ｐ５と、第２エッジ５０２上の複数の第２点Ｑ１〜Ｑ５とのすべての組み合わせを生成し、第１点Ｐ１〜Ｐ５と複数の第２点Ｑ１〜Ｑ５とのすべての組み合わせの距離を測定する。一実施形態では、図２０に示すように、測定すべき上記複数の距離は、複数の法線Ｎ１〜Ｎ５（図１８参照）に沿った距離であってもよい。

図２１に示すように、演算システム１５０は、測定した上記複数の距離に基づいて、第１エッジ５０１から第２エッジ５０２までの寸法Ｄを決定する。本実施形態では、第１エッジ５０１から第２エッジ５０２までの寸法Ｄは、上記複数の距離の平均である。すなわち、演算システム１５０は、上記複数の距離の平均を算定し、算定された平均である、第１エッジ５０１から第２エッジ５０２までの寸法Ｄを決定する。

本実施形態でも、法線Ｎ１〜Ｎ５と第１エッジ５０１との交点である第１点Ｐ１〜Ｐ５は、画像２００上の第１エッジ５０１と第２エッジ５０２との間の寸法測定の基準点であり、この基準点はＣＡＤパターン３０１に基づいて決定される。したがって、ユーザーが表示画面上で寸法の計測位置を探索する作業を不要とすることができる。結果として、本実施形態によれば、寸法の自動測定を実現することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

５０ 走査電子顕微鏡
１１１ 電子銃
１１２ 集束レンズ
１１３ Ｘ偏向器
１１４ Ｙ偏向器
１１５ 対物レンズ
１１６ レンズ制御装置
１１７ 偏向制御装置
１１８ 画像取得装置
１２０ チャンバー
１２１ ステージ
１２２ ステージ制御装置
１２４ ワークピース
１３０ 二次電子検出器
１３１ 反射電子検出器
１４０ 搬送装置
１５０ 演算システム
１６１ データベース
１６２ 記憶装置
１６３ 処理装置
１６５ 表示画面
１７０ 入力装置
１７０ａ マウス
１７０ｂ キーボード

Claims (20)

1. パターンの幅、およびパターン間の距離のうちの少なくとも一方を含む寸法を測定する方法であって、
   設計データに従って作成されたパターンの画像を生成し、
   前記設計データからＣＡＤパターンを作成し、
   前記ＣＡＤパターンの複数のコーナーエッジにラウンド処理を実行して、複数のラウンドエッジを形成し、
   前記ＣＡＤパターンを前記画像上のパターンに重ね合わせ、
   前記複数のラウンドエッジのうちの１つから延びる複数の法線を生成し、
   前記複数の法線に基づいて複数の探索範囲を決定し、
   前記複数の法線と前記画像上のパターンの第１エッジとの交点である複数の第１点を決定し、
   前記画像上のパターンの第２エッジ上の複数の第２点を決定し、
   前記複数の第１点から前記複数の第２点までの複数の距離を測定し、
   前記複数の距離に基づいて、前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法を決定する工程を含み、
   前記複数の第２点のそれぞれは、前記複数の探索範囲のうちの少なくとも１つの中にある、方法。
2. 前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法は、前記複数の距離のうちの最短の距離である、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法は、前記複数の距離の平均である、請求項１に記載の方法。
4. 前記複数のラウンドエッジを、前記ＣＡＤパターンのコーナー部を構成するエッジと、前記ＣＡＤパターンの終端部を構成するエッジに分類する工程をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 複数の法線を生成する工程、複数の距離を測定する工程、および寸法を決定する工程を複数回数実行して複数の寸法を取得する工程をさらに含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記複数の寸法を、前記第１エッジと前記第２エッジの属性の組み合わせに従って複数のグループに分類する工程をさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記複数の寸法の位置および大きさを示す複数の指標ラインを表示画面上に表示する工程をさらに含む、請求項５または６に記載の方法。
8. 前記複数の指標ラインをそれぞれ囲む複数の枠を表示画面上に表示する工程をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記複数の枠から選択された枠が、選択されなかった枠よりも強調される態様で、前記複数の枠を表示させるか、または選択されなかった枠の表示を消す、請求項８に記載の方法。
10. 前記複数の指標ラインから選択された指標ラインが、選択されなかった指標ラインよりも強調される態様で、前記複数の指標ラインを表示させるか、または選択されなかった指標ラインの表示を消す、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 設計データに従って作成されたパターンの画像を生成する画像生成装置と、
    前記パターンの幅、およびパターン間の距離のうちの少なくとも一方を含む寸法を測定する演算システムとを備え、
    前記演算システムは、
    前記設計データからＣＡＤパターンを作成し、
    前記ＣＡＤパターンの複数のコーナーエッジにラウンド処理を実行して、複数のラウンドエッジを形成し、
    前記ＣＡＤパターンを前記画像上のパターンに重ね合わせ、
    前記複数のラウンドエッジのうちの１つから延びる複数の法線を生成し、
    前記複数の法線に基づいて複数の探索範囲を決定し、
    前記複数の法線と前記画像上のパターンの第１エッジとの交点である複数の第１点を決定し、
    前記画像上のパターンの第２エッジ上の複数の第２点を決定し、
    前記複数の第１点から前記複数の第２点までの複数の距離を測定し、
    前記複数の距離に基づいて、前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法を決定するように構成され、
    前記複数の第２点のそれぞれは、前記複数の探索範囲のうちの少なくとも１つの中にある、寸法測定装置。
12. 前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法は、前記複数の距離のうちの最短の距離である、請求項１１に記載の寸法測定装置。
13. 前記第１エッジから前記第２エッジまでの寸法は、前記複数の距離の平均である、請求項１１に記載の寸法測定装置。
14. 前記演算システムは、前記複数のラウンドエッジを、前記ＣＡＤパターンのコーナー部を構成するエッジと、前記ＣＡＤパターンの終端部を構成するエッジに分類するように構成されている、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の寸法測定装置。
15. 前記演算システムは、複数の法線を生成する動作、複数の距離を測定する動作、および寸法を決定する動作を複数回数実行して複数の寸法を取得するように構成されている、請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の寸法測定装置。
16. 前記演算システムは、前記複数の寸法を、前記第１エッジと前記第２エッジの属性の組み合わせに従って複数のグループに分類するように構成されている、請求項１５に記載の寸法測定装置。
17. 前記演算システムは、前記複数の寸法の位置および大きさを示す複数の指標ラインを表示画面上に表示するように構成されている、請求項１５または１６に記載の寸法測定装置。
18. 前記演算システムは、前記複数の指標ラインをそれぞれ囲む複数の枠を表示画面上に表示するように構成されている、請求項１７に記載の寸法測定装置。
19. 前記演算システムは、前記複数の枠から選択された枠が、選択されなかった枠よりも強調される態様で、前記複数の枠を表示させるか、または選択されなかった枠の表示を消すように構成されている、請求項１８に記載の寸法測定装置。
20. 前記演算システムは、前記複数の指標ラインから選択された指標ラインが、選択されなかった指標ラインよりも強調される態様で、前記複数の指標ラインを表示させるか、または選択されなかった指標ラインの表示を消すように構成されている、請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の寸法測定装置。

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