JP5533475B2

JP5533475B2 - Pattern width measurement program, pattern width measurement device

Info

Publication number: JP5533475B2
Application number: JP2010204634A
Authority: JP
Inventors: 照悟鳴河; 伊作大澤; 小林　　秀章
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: JP2012058201A

Description

本発明は、輪郭線が周期性を有するパターンの幅を測定するパターン幅測定プログラム、パターン幅測定装置に関するものである。 The present invention relates to a pattern width measurement program and a pattern width measurement device for measuring the width of a pattern whose outline has periodicity.

従来、フォトマスクに描画したパターン幅を測定する装置があった（例えば特許文献１）。
一方で、同一パターンのショットを周期的に配置して、各ショットを重複するように配置してパターン形成する技術があった（例えば特許文献２）。この技術を用いてパターン形成すると、描画パターンの輪郭が周期性を有するものになる。
しかし、従来の装置では、輪郭線が周期性を有するパターンの幅を、精度よく測定するには、適していなかった。 Conventionally, there has been an apparatus for measuring a pattern width drawn on a photomask (for example, Patent Document 1).
On the other hand, there is a technique in which shots of the same pattern are periodically arranged and the shots are arranged so as to overlap each other (for example, Patent Document 2). When a pattern is formed using this technique, the contour of the drawing pattern has periodicity.
However, the conventional apparatus is not suitable for accurately measuring the width of a pattern whose contour has periodicity.

特開２０１０−１３４４３３号公報JP 2010-134433 A 国際公開第２０１０／０２５０６１号公報International Publication No. 2010/025061

本発明の課題は、輪郭線が周期性を有する描画パターンのパターン幅を、精度よく測定できるパターン幅測定プログラム、パターン幅測定装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a pattern width measurement program and a pattern width measurement apparatus that can accurately measure the pattern width of a drawing pattern whose outline is periodic.

本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。 The present invention solves the problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this. In addition, the configuration described with reference numerals may be improved as appropriate, or at least a part thereof may be replaced with another configuration.

第１の発明は、複数の単位形状（３）が一定の配列ピッチ（Ｐ，２００Ｐ）で配置された単位形状配列描画データ（２）に基づいて描画され、周期性を持つ輪郭線（５ａ，２０５ａ）を有する描画パターン形状（５，２０５）を測定するコンピュータ（５０，２５０）を、前記描画パターン形状の測定領域（Ａ，２００Ａ，３０１Ａ〜３０３Ａ）での単位測定範囲（Ｂ１〜Ｂ３）の長さ（Ｌ１）を、前記単位形状の前記配列ピッチに対応した長さに設定する測定長設定制御手段（５６ｃ）と、前記測定長設定制御手段が設定した前記単位測定範囲の前記描画パターン形状の幅を、一定の間隔毎に測定してパターン幅測定データを取得する測定手段（５４）と、前記測定手段が取得した前記パターン幅測定データに基づいて、前記単位測定範囲内で平坦化したパターン幅（Ｗ４）を算出するパターン幅算出手段（５６ｆ）と、して機能させることを特徴とするパターン幅測定プログラムである。
第２の発明は、第１に発明のパターン幅測定プログラムにおいて、前記測定長設定制御手段は、前記単位測定範囲の長さを、前記単位形状の前記配列ピッチに対応した長さとして、前記配列ピッチの整数倍に設定すること、を特徴とするパターン幅測定プログラムである。
第３の発明は、第１又は第２の発明のパターン幅測定プログラムにおいて、前記コンピュータ（５０，２５０）を、前記単位測定範囲（Ｂ１〜Ｂ３）の個数を受け付ける測定単位数受け付け手段（５６ｄ）として機能させ、前記測定手段（５４）を、前記測定単位数受け付け手段が受け付けた前記個数の前記各単位測定範囲での前記パターン幅測定データを取得するように機能させ、前記パターン幅算出手段（５６ｆ）を、前記測定手段が取得した前記各単位測定範囲での前記パターン幅測定データに基づいて、前記パターン幅（Ｗ４）を算出するように機能させること、を特徴とするパターン幅測定プログラムである。
第４の発明は、第１から第３までのいずれかの発明のパターン幅測定プログラムにおいて、前記コンピュータ（５０）を、前記単位形状配列描画データ（２）を取得する単位形状配列描画データ取得手段（５３）と、前記単位形状配列描画データ取得手段が取得した前記単位形状配列描画データから、前記単位形状（３）の前記配列ピッチ（Ｐ）を抽出する配列ピッチ抽出手段（５６ｄ）として機能させ、前記測定長設定制御手段（５６ｃ）を、前記配列ピッチ抽出手段が抽出した前記配列ピッチを、前記単位測定範囲（Ｂ１〜Ｂ３）の長さ（Ｌ１）に設定するように機能させること、を特徴とするパターン幅測定プログラムである。
第５の発明は、第１から第３までのいずれかの発明のパターン幅測定プログラムにおいて、前記コンピュータを、前記測定領域（２００Ａ）の描画パターン形状を測定又は撮像することにより取得する描画パターン形状取得手段（５６ｆ）と、前記描画パターン形状取得手段が取得した前記描画パターン形状に基づいて、前記単位形状（３）の前記配列ピッチ（２００Ｐ）を算出する配列ピッチ算出手段（２５６ｂ）として機能させ、前記測定長設定制御手段（５６ｃ）を、前記配列ピッチ算出手段が算出した前記配列ピッチを、前記単位測定範囲の長さに設定するように機能させること、を特徴とするパターン幅測定プログラムである。 The first invention is drawn based on unit shape array drawing data (2) in which a plurality of unit shapes (3) are arranged at a constant array pitch (P, 200P), and has contour lines (5a, The computer (50, 250) for measuring the drawing pattern shape (5, 205) having 205a) is used to measure the unit measurement ranges (B1 to B3) in the drawing pattern shape measurement areas (A, 200A, 301A to 303A). Measurement length setting control means (56c) for setting the length (L1) to a length corresponding to the arrangement pitch of the unit shapes, and the drawing pattern shape of the unit measurement range set by the measurement length setting control means Measuring unit (54) for measuring the width of the pattern at regular intervals to obtain pattern width measurement data, and based on the pattern width measurement data acquired by the measurement unit, the unit measurement range In the pattern width calculating means for calculating a planarized pattern width (W4) (56f), a pattern width measurement program for causing to function with.
According to a second aspect of the present invention, in the pattern width measurement program according to the first aspect, the measurement length setting control means sets the length of the unit measurement range as a length corresponding to the arrangement pitch of the unit shape. A pattern width measurement program characterized by being set to an integral multiple of the pitch.
According to a third invention, in the pattern width measurement program of the first or second invention, the computer (50, 250) causes the computer (50, 250) to receive a number of measurement units (56d) for receiving the number of the unit measurement ranges (B1 to B3). And the measurement means (54) functions to acquire the pattern width measurement data in each unit measurement range of the number received by the measurement unit number acceptance means, and the pattern width calculation means ( 56f) is made to function so as to calculate the pattern width (W4) based on the pattern width measurement data in each unit measurement range acquired by the measurement means. is there.
According to a fourth invention, in the pattern width measurement program according to any one of the first to third inventions, the computer (50) causes the unit shape array drawing data acquisition means to acquire the unit shape array drawing data (2). (53) and functioning as an array pitch extracting means (56d) for extracting the array pitch (P) of the unit shape (3) from the unit shape array drawing data acquired by the unit shape array drawing data acquisition means. , Causing the measurement length setting control means (56c) to function so as to set the arrangement pitch extracted by the arrangement pitch extraction means to the length (L1) of the unit measurement range (B1 to B3). This is a characteristic pattern width measurement program.
A fifth invention is a pattern width measurement program according to any one of the first to third inventions, wherein the computer acquires the drawing pattern shape obtained by measuring or imaging the drawing pattern shape of the measurement region (200A). Based on the drawing pattern shape acquired by the acquisition unit (56f) and the drawing pattern shape acquisition unit, the unit pattern (3) functions as an arrangement pitch calculation unit (256b) that calculates the arrangement pitch (200P). A pattern width measurement program that causes the measurement length setting control means (56c) to function so as to set the array pitch calculated by the array pitch calculation means to the length of the unit measurement range. is there.

第６の発明は、複数の単位形状（３）が一定の配列ピッチ（Ｐ，２００Ｐ）で配置された単位形状配列描画データ（２）に基づいて描画され、周期性を持つ輪郭線（５ａ，２０５ａ）を有する描画パターン形状（５，２０５）を測定するパターン幅測定装置（５０，２５０）であって、前記描画パターン形状の測定領域（Ａ，２００Ａ，３０１Ａ〜３０３Ａ）での単位測定範囲（Ｂ１〜Ｂ３）の長さ（Ｌ１）を、前記単位形状の前記配列ピッチに対応した長さに設定する測定長設定制御手段（５６ｃ）と、前記測定長設定制御手段が設定した前記単位測定範囲の前記描画パターン形状の幅を、一定の間隔毎に測定してパターン幅測定データを取得する測定手段（５４）と、前記測定手段が取得した前記パターン幅測定データに基づいて、前記単位測定範囲内で平坦化したパターン幅（Ｗ４）を算出するパターン幅算出手段（５６ｆ）とを備えること、を特徴とするパターン幅測定装置である。 The sixth invention is drawn based on unit shape array drawing data (2) in which a plurality of unit shapes (3) are arranged at a constant array pitch (P, 200P), and has contour lines (5a, 205a) is a pattern width measuring device (50, 250) for measuring a drawing pattern shape (5, 205) having unit measurement ranges (A, 200A, 301A to 303A) in the drawing pattern shape measurement region (A, 200A, 301A to 303A). Measurement length setting control means (56c) for setting the length (L1) of B1 to B3) to a length corresponding to the arrangement pitch of the unit shapes, and the unit measurement range set by the measurement length setting control means Based on the pattern width measurement data acquired by the measurement means (54), the pattern width measurement data obtained by measuring the width of the drawing pattern shape at regular intervals to obtain pattern width measurement data, Further comprising a position measuring range within the pattern width calculating means for calculating a planarized pattern width (W4) (56f), a pattern width measurement apparatus according to claim.

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
第１の発明は、パターン形状が周期性を持つ輪郭線を有しても、単位測定範囲の長さを単位形状の配列ピッチに設定するので、輪郭線の一周期におけるパターン幅測定データを必ず取得できるため、測定精度を向上できる。
第２の発明は、単位測定範囲の長さを配列ピッチの整数（ｎ）の倍数に設定するので、単位測定範囲には、ｎ周期分の輪郭線が必ず含まれるため、測定精度を高くできる。
第３の発明は、複数個の各単位測定範囲でのパターン幅測定データを取得して、パターン幅を算出するので、測定精度を一層向上できる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
In the first invention, even if the pattern shape has a periodic contour line, the length of the unit measurement range is set to the arrangement pitch of the unit shape. Since it can be acquired, the measurement accuracy can be improved.
In the second invention, since the length of the unit measurement range is set to a multiple of an integer (n) of the arrangement pitch, the unit measurement range always includes contour lines for n periods, so that the measurement accuracy can be increased. .
In the third aspect of the invention, the pattern width measurement data in a plurality of unit measurement ranges is acquired and the pattern width is calculated, so that the measurement accuracy can be further improved.

第４の発明は、単位形状配列描画データが有する配列ピッチのデータを利用して、単位測定範囲の長さを設定できる。
第５の発明は、実際に描画したパターン形状のみを用いて単位測定範囲の長さを設定できる。 In the fourth aspect of the invention, the length of the unit measurement range can be set by using the array pitch data included in the unit shape array drawing data.
In the fifth invention, the length of the unit measurement range can be set using only the actually drawn pattern shape.

第１実施形態のパターン描画の手法を説明する図である。It is a figure explaining the pattern drawing method of a 1st embodiment. 第１実施形態のパターン描画システム２０の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the pattern drawing system 20 of 1st Embodiment. 第１実施形態の測定装置表示部５２の表示画面であり、電子顕微鏡５４の測定の概要を説明する図である。It is a display screen of the measuring device display part 52 of 1st Embodiment, and is a figure explaining the outline | summary of the measurement of the electron microscope. 第１実施形態の測定装置表示部５２の表示画面であり、電子顕微鏡５４の取得画像を示す図である。It is a display screen of the measuring device display part 52 of 1st Embodiment, and is a figure which shows the acquired image of the electron microscope. 第１実施形態のボックスＢ１内の測定結果を示す表である。It is a table | surface which shows the measurement result in box B1 of 1st Embodiment. 第１実施形態の測定装置５０の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the measuring apparatus 50 of 1st Embodiment. 第２実施形態のパターン描画システム２２０の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the pattern drawing system 220 of 2nd Embodiment. 第２実施形態の測定装置２５０の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the measuring apparatus 250 of 2nd Embodiment. 第２実施形態の段付パターン２０５及びその輪郭線２０５ａを示す図である。It is a figure which shows the step pattern 205 of 2nd Embodiment, and its outline 205a. 第２実施形態の波形解析の手法を説明する図である。It is a figure explaining the method of the waveform analysis of 2nd Embodiment. 第３実施形態の設計データ３０１を、測定装置表示部３５２に出力した画像を示す図である。It is a figure which shows the image which output the design data 301 of 3rd Embodiment to the measuring apparatus display part 352. FIG.

（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
最初に、本実施形態のパターン描画の手法について説明する。
図１は、第１実施形態のパターン描画の手法を説明する図である。
半導体ウエハ６のパターン形成は、最初に設計データ１を作成し、その設計データ１に基づいてフォトマスクを製造し、フォトマスクのマスクパターンを縮小投影することにより、半導体ウエハに転写するといった流れによって行われる。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings and the like.
First, the pattern drawing method of this embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a pattern drawing method according to the first embodiment.
The pattern formation of the semiconductor wafer 6 is performed by a flow in which design data 1 is first created, a photomask is manufactured based on the design data 1, and the mask pattern of the photomask is reduced and projected onto the semiconductor wafer. Done.

設計データ１は、設計者が、実際に半導体ウエハ６（図１ではメモリパターン）上に形成したい配線パターンの形状を作成したものである。設計データ１は、ＣＡＤ等の設計装置３０（図２参照）を利用して作成される。
図１（ｂ−１）に示すように、本実施形態では、設計データ１を変換して、更に、段付データ２（単位形状配列描画データ）を作成する。段付データ２は、設計データ１に基づいて矩形の単位形状３を一定に配列ピッチＰで配置したものである。 The design data 1 is created by a designer who has created the shape of a wiring pattern that the designer actually wants to form on the semiconductor wafer 6 (memory pattern in FIG. 1). The design data 1 is created using a design device 30 such as CAD (see FIG. 2).
As shown in FIG. 1 (b-1), in this embodiment, the design data 1 is converted, and further, stepped data 2 (unit shape array drawing data) is created. The stepped data 2 is obtained by arranging rectangular unit shapes 3 at a constant arrangement pitch P based on the design data 1.

そして、段付データ２を利用してフォトマスク４上に段付パターン５を描画するときに、単位形状３に対応したアパーチャ、つまり矩形のアパーチャを利用して、単位形状３毎に電子線を照射して描画する。
レジストが塗布されたフォトマスク用基板にパターンを現像し、レジストをマスクとしてレジストが除去された金属薄膜をエッチングすることにより、フォトマスク用基板に所望のパターンを形成する。
そうすると、図１（ｂ−２）に示すように、作成されたフォトマスク４には、ほぼ円形形状が連設され、更に、コーナ部がぼけて曲線でなだらかに繋げたような形状の段付パターン５が形成される。これは、描画の際、単位形状３の外側コーナ部３ａは、電子線の加速電圧とレジストの分子構造による解像性により、照射される電子線の量（以下「ドーズ量」という）が少なくなり、現像後のレジスト形状の輪郭が内側に丸くなって、輪郭線５ａが曲線になるためである。また内側コーナ部３ｂは、単位形状３が重なり高いドーズ量が照射され、輪郭が外側に膨らんで輪郭線５ａが曲線になるためである。
更に、段付データ２は、単位形状３が一定の配列ピッチＰで配置されているので、段付パターン５の輪郭線５ａは、最終的に周期性を持つ曲線になる。 Then, when the stepped pattern 5 is drawn on the photomask 4 using the stepped data 2, an aperture corresponding to the unit shape 3, that is, a rectangular aperture is used to generate an electron beam for each unit shape 3. Irradiate and draw.
A pattern is developed on the photomask substrate coated with the resist, and the metal thin film from which the resist has been removed is etched using the resist as a mask, thereby forming a desired pattern on the photomask substrate.
Then, as shown in FIG. 1 (b-2), the created photomask 4 is provided with a substantially circular shape, and further, the stepped shape is such that the corner portion is blurred and gently connected with a curve. Pattern 5 is formed. This is because the outer corner portion 3a of the unit shape 3 has a small amount of irradiated electron beam (hereinafter referred to as “dose amount”) due to the resolution of the electron beam acceleration voltage and the molecular structure of the resist. This is because the contour of the resist shape after development is rounded inward, and the contour 5a becomes a curve. Further, the inner corner portion 3b is overlapped with the unit shape 3 and irradiated with a high dose amount, and the contour bulges outward and the contour line 5a becomes a curve.
Further, in the stepped data 2, since the unit shapes 3 are arranged at a constant arrangement pitch P, the contour line 5a of the stepped pattern 5 finally becomes a curve having periodicity.

このフォトマスク４を利用して、スキャナーやステッパ等の露光装置で半導体ウエハ６上に配線パターン７を転写すると、図１（ｂ−３）に示すように、露光波長とレジストの解像性から、曲線部分は忠実に解像できず、ほぼ直線形状として配線パターン７が形成される。 When the wiring pattern 7 is transferred onto the semiconductor wafer 6 by an exposure apparatus such as a scanner or a stepper using the photomask 4, as shown in FIG. 1 (b-3), the exposure wavelength and the resolution of the resist are used. The curved portion cannot be resolved faithfully, and the wiring pattern 7 is formed in a substantially linear shape.

この配線パターン７の形状は、従来から行われてきたように、設計データ１に基づいて異なる形状の矩形を細かく組み合わせた描画データ１２を作成し（図１（ｃ−１）参照）、描画データ１２に基づいてフォトマスク１４にマスクパターン１５を描画し（図１（ｃ−２）参照）、マスクパターン１５を半導体ウエハ１６上に転写して形成される配線パターン１７（図１（ｃ−３）参照）とほぼ同一の形状が形成される。 As for the shape of the wiring pattern 7, drawing data 12 is created by finely combining differently shaped rectangles based on the design data 1 (see FIG. 1 (c-1)), as has been conventionally done, and drawing data 12 is drawn on the photomask 14 (see FIG. 1C-2), and the wiring pattern 17 formed by transferring the mask pattern 15 onto the semiconductor wafer 16 (FIG. 1C-3). ))) Is formed.

本実施形態の段付データ２は、従来の描画データ１２と比べると、同一形状の単位形状３を利用し、また矩形の数も少ないので、データの作成が簡単である。更に、フォトマスク４上に段付パターン５を描画する場合には、同一形状のアパーチャが利用でき、またショット数を従来よりも格段に少なくできる。このため、フォトマスク４を描画するための描画装置稼動時間を削減し、フォトマスク４の製造コストを削減する。 The stepped data 2 according to the present embodiment uses the same unit shape 3 and the number of rectangles as compared with the conventional drawing data 12, so that data creation is easy. Further, when the stepped pattern 5 is drawn on the photomask 4, an aperture having the same shape can be used, and the number of shots can be significantly reduced as compared with the conventional case. For this reason, the drawing apparatus operating time for drawing the photomask 4 is reduced, and the manufacturing cost of the photomask 4 is reduced.

以下、この段付データ２の生成、またフォトマスク４に描画した段付パターン５のパターン幅を測定する構成等について、主に説明する。
図２は、第１実施形態のパターン描画システム２０の構成を説明する図である。
図３は、第１実施形態の測定装置表示部５２の表示画面であり、電子顕微鏡５４の測定の概要を説明する図である。
図２に示すように、パターン描画システム２０は、設計装置３０、描画装置４０、測定装置５０を備える。設計装置３０、描画装置４０、測定装置５０は、互いにＬＡＮ、インターネット等の通信網を介して接続され、互いに情報を送受信できる。 Hereinafter, the generation of the stepped data 2 and the configuration for measuring the pattern width of the stepped pattern 5 drawn on the photomask 4 will be mainly described.
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the pattern drawing system 20 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a display screen of the measurement device display unit 52 of the first embodiment, and is a diagram for explaining the outline of measurement by the electron microscope 54.
As shown in FIG. 2, the pattern drawing system 20 includes a design device 30, a drawing device 40, and a measuring device 50. The design apparatus 30, the drawing apparatus 40, and the measurement apparatus 50 are connected to each other via a communication network such as a LAN or the Internet, and can transmit / receive information to / from each other.

設計装置３０は、設計者が配線パターンを設計するためのＣＡＤ等である。設計装置３０は、設計装置操作部３１、設計装置表示部３２、設計装置送受信部３３、設計装置記憶部３５、設計装置制御部３６を備える。
設計装置操作部３１は、設計装置３０に情報を入力するために、設計者が操作するマウス、キーボード等の操作装置、入力装置である。
設計装置表示部３２は、設計データ１等を表示するモニタである。
設計装置送受信部３３は、描画装置４０、測定装置５０等の他の装置との間で情報を送受信する部分である。設計装置送受信部３３は、他の装置との間で通信するためのインターフェース等を備える。 The design device 30 is a CAD or the like for a designer to design a wiring pattern. The design device 30 includes a design device operation unit 31, a design device display unit 32, a design device transmission / reception unit 33, a design device storage unit 35, and a design device control unit 36.
The design device operation unit 31 is an operation device or an input device such as a mouse or a keyboard operated by a designer in order to input information to the design device 30.
The design device display unit 32 is a monitor that displays design data 1 and the like.
The design device transmission / reception unit 33 is a portion that transmits / receives information to / from other devices such as the drawing device 40 and the measurement device 50. The design device transmission / reception unit 33 includes an interface for communicating with other devices.

設計装置記憶部３５は、設計装置３０の動作に必要なプログラム、情報等を記憶するためのハードディスク、半導体メモリ素子等の記憶装置である。
設計装置記憶部３５は、設計データ記憶部３５ａ、段付データ記憶部３５ｂ、段付データ作成プログラム３５ｃを備える。
設計データ記憶部３５ａは、配線パターンの設計データ１を記憶する記憶領域である。
段付データ記憶部３５ｂは、設計データ１から変換した段付データ２を記憶する記憶領域である。
段付データ作成プログラム３５ｃは、設計データ１から段付データ２へと変換するプログラムである。 The design device storage unit 35 is a storage device such as a hard disk or a semiconductor memory element for storing programs, information, and the like necessary for the operation of the design device 30.
The design device storage unit 35 includes a design data storage unit 35a, a stepped data storage unit 35b, and a stepped data creation program 35c.
The design data storage unit 35a is a storage area for storing the design data 1 of the wiring pattern.
The stepped data storage unit 35b is a storage area for storing stepped data 2 converted from the design data 1.
The stepped data creation program 35 c is a program for converting the design data 1 into the stepped data 2.

設計装置制御部３６は、設計装置３０を統括的に制御するための制御部であり、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）等から構成される。設計装置制御部３６は、段付データ作成部３６ａを備える。
段付データ作成部３６ａは、段付データ作成プログラム３５ｃに従って、設計データ１を段付データ２へと変換する制御部である。段付データ作成部３６ａは、段付データ２が設計データ１に対応した形状になるように、単位形状３及びその配列ピッチＰを設定する。段付データ作成部３６ａは、設計データ１から変換した段付データ２を、段付データ記憶部３５ｂに記憶する。 The design device control unit 36 is a control unit for comprehensively controlling the design device 30 and includes, for example, a CPU (central processing unit). The design device control unit 36 includes a stepped data creation unit 36a.
The stepped data creation unit 36a is a control unit that converts the design data 1 into the stepped data 2 in accordance with the stepped data creation program 35c. The stepped data creation unit 36a sets the unit shape 3 and its arrangement pitch P so that the stepped data 2 has a shape corresponding to the design data 1. The stepped data creation unit 36a stores the stepped data 2 converted from the design data 1 in the stepped data storage unit 35b.

描画装置４０は、フォトマスク４上に段付パターン５を描画する電子線描画装置である。描画装置４０は、設計装置３０が送信した段付データ２を受信して、これに基づいて、段付パターン５を描画する。描画装置４０は、段付データ２の単位形状３に対応したアパーチャを用いて、段付パターン５を描画する。 The drawing apparatus 40 is an electron beam drawing apparatus that draws the stepped pattern 5 on the photomask 4. The drawing device 40 receives the stepped data 2 transmitted from the design device 30 and draws the stepped pattern 5 based on this. The drawing device 40 draws the stepped pattern 5 using an aperture corresponding to the unit shape 3 of the stepped data 2.

測定装置５０は、電子顕微鏡５４を制御して、段付パターン５のパターン幅を測定する装置である。測定装置５０は、測定装置操作部５１、測定装置表示部５２、測定装置送受信部５３（単位形状配列描画データ取得手段）、電子顕微鏡５４（測定手段）、測定装置記憶部５５、測定装置制御部５６を備える。
なお、本発明でいうコンピュータとは、記憶装置、制御装置等を備えた情報処理装置をいい、測定装置５０は、測定装置記憶部５５、測定装置制御部５６等を備えた情報処理装置であり、本発明のコンピュータの概念に含まれる。 The measuring device 50 is a device that controls the electron microscope 54 and measures the pattern width of the stepped pattern 5. The measurement device 50 includes a measurement device operation unit 51, a measurement device display unit 52, a measurement device transmission / reception unit 53 (unit shape array drawing data acquisition unit), an electron microscope 54 (measurement unit), a measurement device storage unit 55, and a measurement device control unit. 56.
Note that the computer in the present invention refers to an information processing device including a storage device, a control device, and the like, and the measurement device 50 is an information processing device including a measurement device storage unit 55, a measurement device control unit 56, and the like. It is included in the concept of the computer of the present invention.

測定装置操作部５１は、測定者が測定装置５０を操作するためマウス、キーボード等の操作装置、入力装置等である。
測定装置表示部５２は、測定結果や、電子顕微鏡５４が取得した画像を表示するモニタである。
測定装置送受信部５３は、設計装置３０、描画装置４０等の間で情報を送受信する部分であり、設計装置送受信部３３と同様な部分である。測定装置送受信部５３は、設計装置３０が送信した設計データ１、段付データ２を受信して取得する。 The measurement device operation unit 51 is an operation device such as a mouse or a keyboard, an input device, or the like for the measurer to operate the measurement device 50.
The measurement device display unit 52 is a monitor that displays measurement results and images acquired by the electron microscope 54.
The measuring device transmission / reception unit 53 is a part that transmits / receives information between the design device 30 and the drawing device 40, and is the same part as the design device transmission / reception unit 33. The measuring device transmission / reception unit 53 receives and acquires the design data 1 and the stepped data 2 transmitted by the design device 30.

電子顕微鏡５４は、走査型電子顕微鏡である。
図３（ａ）に示すように、電子顕微鏡５４は、走査線Ｌ１０上を移動しながら電子ビームをフォトマスク４に照射し、フォトマスク４から放出される二次電子等を検出して、段付パターン５の幅を測定する。
電子顕微鏡５４は、測定領域Ａで、段付パターン５の幅方向Ｗに走査して、パターン幅を測定する。段付パターン５の輪郭線５ａの部分は、断面においてパターンが斜めに形成されているので、二次電子の放出量が多くなる。このため、図３（ｂ）に示すように、電子顕微鏡５４の測定値は、輪郭線５ａの部分の測定値が大きくなる。 The electron microscope 54 is a scanning electron microscope.
As shown in FIG. 3A, the electron microscope 54 irradiates the photomask 4 with an electron beam while moving on the scanning line L10, detects secondary electrons and the like emitted from the photomask 4, and detects the stage. The width of the attached pattern 5 is measured.
The electron microscope 54 scans in the width direction W of the stepped pattern 5 in the measurement region A, and measures the pattern width. The portion of the contour line 5a of the stepped pattern 5 is formed with an oblique pattern in the cross section, so that the amount of secondary electron emission increases. For this reason, as shown in FIG.3 (b), the measured value of the electron microscope 54 becomes large the measured value of the part of the outline 5a.

測定装置制御部５６のパターン幅算出部５６ｆ（後述する）は、二次電子の放出量を微分、積分等によって解析して、その変化が大きくなる箇所（図３に「×」印で示す）を、境界として識別するようになっている。この例では、輪郭線５ａよりも内側の領域と、輪郭線５ａよりも外側の領域をそれぞれ識別し、外側の幅である外幅Ｗ１と、内側の幅である内幅Ｗ２を求め、更に、パターン幅Ｗ３を式「Ｗ３＝（Ｗ１＋Ｗ２）／２」によって平均して算出する。
電子顕微鏡５４は、測定領域ＡでボックスＢ１（単位測定範囲）内を等間隔毎に、複数回走査して（図４参照）、パターン幅を測定し、パターン幅算出部５６ｆが平均パターン幅Ｗ４を求めるようになっている。また、後述するように、電子顕微鏡５４は、ボックスの位置を移動して、複数のボックスＢ１〜Ｂ３内の測定をする。 A pattern width calculation unit 56f (described later) of the measurement device control unit 56 analyzes the amount of secondary electron emission by differentiation, integration, or the like, and a portion where the change becomes large (indicated by “x” in FIG. 3). Are identified as boundaries. In this example, a region inside the contour line 5a and a region outside the contour line 5a are respectively identified, and an outer width W1 that is an outer width and an inner width W2 that is an inner width are obtained. The pattern width W3 is calculated by averaging using the expression “W3 = (W1 + W2) / 2”.
The electron microscope 54 scans the inside of the box B1 (unit measurement range) in the measurement area A several times at regular intervals (see FIG. 4), measures the pattern width, and the pattern width calculation unit 56f uses the average pattern width W4. Is to ask for. In addition, as will be described later, the electron microscope 54 moves the position of the box to measure in the plurality of boxes B1 to B3.

図２に戻り、測定装置記憶部５５は、測定装置５０の動作に必要なプログラム、情報等を記憶するためのハードディスク、半導体メモリ素子等の記憶装置である。
測定装置記憶部５５は、測定プログラム５５ａ、設計データ記憶部５５ｂ、段付データ記憶部５５ｃを備える。
測定プログラム５５ａは、段付パターン５を測定するためのプログラムである。
設計データ記憶部５５ｂは、設計装置３０が送信した設計データ１を記憶する記憶領域である。
段付データ記憶部５５ｃは、設計装置３０が送信した段付データ２を記憶する記憶領域である。 Returning to FIG. 2, the measurement device storage unit 55 is a storage device such as a hard disk or a semiconductor memory element for storing programs, information, and the like necessary for the operation of the measurement device 50.
The measurement device storage unit 55 includes a measurement program 55a, a design data storage unit 55b, and a stepped data storage unit 55c.
The measurement program 55a is a program for measuring the stepped pattern 5.
The design data storage unit 55b is a storage area for storing the design data 1 transmitted by the design apparatus 30.
The stepped data storage unit 55c is a storage area for storing the stepped data 2 transmitted by the design apparatus 30.

測定装置制御部５６は、測定装置５０を統括的に制御するための制御部であり、例えば、ＣＰＵ等から構成される。測定装置制御部５６は、測定装置記憶部５５に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、前述したハードウェアと協働し、本発明に係る各種機能を実現している。
測定装置制御部５６は、測定領域受け付け部５６ａ、ピッチ抽出部５６ｂ（配列ピッチ抽出手段）、ボックス設定部５６ｃ（測定長設定制御手段）、ボックス数受付部５６ｄ（測定単位数受け付け手段）、顕微鏡制御部５６ｅ、パターン幅算出部５６ｆ、必要に応じてこれら各制御部の間で情報を伝達するためのバスを備える。 The measurement device control unit 56 is a control unit for comprehensively controlling the measurement device 50, and includes, for example, a CPU. The measuring device control unit 56 reads and executes various programs stored in the measuring device storage unit 55 as appropriate, thereby realizing various functions according to the present invention in cooperation with the hardware described above.
The measurement device control unit 56 includes a measurement area receiving unit 56a, a pitch extracting unit 56b (array pitch extracting unit), a box setting unit 56c (measurement length setting control unit), a box number receiving unit 56d (measurement unit number receiving unit), and a microscope. A control unit 56e, a pattern width calculation unit 56f, and a bus for transmitting information between these control units as necessary are provided.

測定領域受け付け部５６ａは、測定装置操作部５１の入力に応じて、段付パターン５の測定領域Ａを受け付ける制御部である。測定領域受け付け部５６ａは、例えば、測定装置表示部５２に表示された設計データ１の一部が、測定装置操作部５１により選択されることにより、その部分を段付パターン５の測定領域Ａとして受け付ける。
なお、測定領域Ａの受け付けは、段付データ２を測定装置表示部５２に表示して行うようにしてもよい。
ピッチ抽出部５６ｂは、段付データ記憶部５５ｃの段付データ２に基づいて、単位形状３の配列ピッチＰ（図１参照）を抽出する制御部である。段付データ２には、単位形状３及びその配列ピッチＰの情報が含まれているので、ピッチ抽出部５６ｂは、段付データ２からその配列ピッチＰのデータを抽出する。 The measurement region receiving unit 56 a is a control unit that receives the measurement region A of the stepped pattern 5 in response to an input from the measurement apparatus operation unit 51. For example, the measurement region receiving unit 56 a selects a part of the design data 1 displayed on the measurement device display unit 52 by the measurement device operation unit 51, and uses that portion as the measurement region A of the stepped pattern 5. Accept.
The reception of the measurement area A may be performed by displaying the stepped data 2 on the measurement device display unit 52.
The pitch extraction unit 56b is a control unit that extracts the arrangement pitch P (see FIG. 1) of the unit shapes 3 based on the step data 2 of the step data storage unit 55c. Since the stepped data 2 includes information on the unit shape 3 and its arrangement pitch P, the pitch extraction unit 56b extracts the data of the arrangement pitch P from the stepped data 2.

ボックス設定部５６ｃは、測定領域ＡでのボックスＢ１のボックス長さＬ１（単位測定範囲の長さ）を、設定する制御部である。ボックス設定部５６ｃは、ボックス長さＬ１をピッチ抽出部５６ｂが抽出した配列ピッチＰに対応した長さに設定する。
ボックス数受付部５６ｄは、ボックスの個数を受け付ける制御部である。
顕微鏡制御部５６ｅは、電子顕微鏡５４を制御する制御部である。 The box setting unit 56c is a control unit that sets the box length L1 (the length of the unit measurement range) of the box B1 in the measurement region A. The box setting unit 56c sets the box length L1 to a length corresponding to the arrangement pitch P extracted by the pitch extraction unit 56b.
The box number receiving unit 56d is a control unit that receives the number of boxes.
The microscope control unit 56 e is a control unit that controls the electron microscope 54.

パターン幅算出部５６ｆは、電子顕微鏡５４が取得したパターン幅測定データに基づいて、ボックスＢ１内での平均パターン幅Ｗ４を算出する（図５参照）。後述するように、パターン幅算出部５６ｆは、複数のボックスＢ１〜Ｂ３の測定後に、各ボックスＢ１〜Ｂ３の平均パターン幅Ｗ４を集計した後に、更に平均して総平均パターン幅を算出する。 The pattern width calculation unit 56f calculates an average pattern width W4 in the box B1 based on the pattern width measurement data acquired by the electron microscope 54 (see FIG. 5). As will be described later, after measuring the plurality of boxes B1 to B3, the pattern width calculation unit 56f counts the average pattern width W4 of each of the boxes B1 to B3, and further averages to calculate the total average pattern width.

次に、本実施形態のパターン幅測定の手法について説明する。
図４は、第１実施形態の測定装置表示部５２の表示画面であり、電子顕微鏡５４の取得画像を示す図である。
図５は、第１実施形態のボックスＢ１内の測定結果を示す表である。
図４に示すように、ボックスＢ１は、電子顕微鏡５４が走査する範囲を示すものである。測定者は、電子顕微鏡５４の取得画像を見ながら、測定装置操作部５１を操作して、段付パターン５の幅（幅方向Ｗの長さ）よりも大きくなるように、ボックスＢ１の幅方向長さＬ２を選択できる。ボックス設定部５６ｃは、測定装置操作部５１からの出力に基づいて、幅方向長さＬ２を設定する。 Next, a pattern width measurement method according to this embodiment will be described.
FIG. 4 is a display screen of the measurement device display unit 52 according to the first embodiment, and is a diagram illustrating an acquired image of the electron microscope 54.
FIG. 5 is a table showing measurement results in the box B1 of the first embodiment.
As illustrated in FIG. 4, the box B <b> 1 indicates a range that the electron microscope 54 scans. The measurer operates the measurement device operation unit 51 while looking at the acquired image of the electron microscope 54, so that the width direction of the box B1 is larger than the width of the stepped pattern 5 (length in the width direction W). The length L2 can be selected. The box setting unit 56c sets the width direction length L2 based on the output from the measurement device operation unit 51.

一方、ボックス設定部５６ｃは、ボックスＢ１のボックス長さＬ１（単位形状３の配列方向に沿った長さ）を、ピッチ抽出部５６ｂが抽出した配列ピッチＰに設定する。
そして、顕微鏡制御部５６ｅは、電子顕微鏡５４を制御して、ボックスＢ１内の段付パターン５の幅を、一定の間隔毎に走査して測定し、パターン幅測定データを取得する。図４は、走査線Ｌ１１〜Ｌ１８が等間隔に８箇所設定された例を示す。
そして、パターン幅算出部５６ｆは、ボックスＢ１内の走査線Ｌ１１〜Ｌ１８のパターン幅Ｗ３に基づいて、１つのボックスＢ１内の平均パターン幅Ｗ４を算出する。図５は、ボックスＢ１の測定データに基づいて、「平均パターン幅Ｗ４＝２５２．６（ｎｍ）」と算出した場面である。 On the other hand, the box setting unit 56c sets the box length L1 (the length along the arrangement direction of the unit shapes 3) of the box B1 to the arrangement pitch P extracted by the pitch extraction unit 56b.
And the microscope control part 56e controls the electron microscope 54, scans and measures the width | variety of the stepped pattern 5 in the box B1 for every fixed space | interval, and acquires pattern width measurement data. FIG. 4 shows an example in which eight scanning lines L11 to L18 are set at equal intervals.
Then, the pattern width calculation unit 56f calculates an average pattern width W4 in one box B1 based on the pattern width W3 of the scanning lines L11 to L18 in the box B1. FIG. 5 shows a scene where “average pattern width W4 = 252.6 (nm)” is calculated based on the measurement data in box B1.

なお、図４、図５では、走査線Ｌ１１〜Ｌ１８は、等間隔に８箇所であり簡略した例を示すが、走査線は、本数を多くした方が、測定精度を向上できる。
１つ目のボックスＢ１の測定が終了すると、測定装置制御部５６は、電子顕微鏡５４を移動して、次のボックスＢ２の測定を開始する。ボックスＢ２は、ボックスＢ１と同一形状であり、ボックスＢ１に接している。なお、電子顕微鏡５４の移動方向を、図４に方向Ｘで示す。この方向Ｘは、単位形状３の配列方向と同一である。 4 and 5, the scanning lines L11 to L18 are eight places at equal intervals, and a simplified example is shown. However, the measurement accuracy can be improved by increasing the number of scanning lines.
When the measurement of the first box B1 is completed, the measurement device control unit 56 moves the electron microscope 54 and starts measurement of the next box B2. The box B2 has the same shape as the box B1 and is in contact with the box B1. The moving direction of the electron microscope 54 is indicated by a direction X in FIG. This direction X is the same as the arrangement direction of the unit shapes 3.

ここで、前述したように、段付データ２は、単位形状３が一定の配列ピッチＰで配置されているので、段付パターン５の輪郭線５ａは、周期性を持つ曲線になる。このため、ボックス長さＬ１が１周期よりも小さかったり、大きい場合には、ボックスＢ１の配置に応じて、測定値が大きく変わってしまう。
例えば、ボックス長さＬ１が１周期の配列ピッチよりも小さく、段付パターン５の比較的太い範囲に配置された場合には（図４のボックスＢ１１参照）、測定値が大きくなってしまうし、一方、段付パターン５の比較的細い範囲に配置された場合には、測定値が小さくなってしまう。ボックス長さＬ１が１周期よりも多い場合でも、同様である。
このため、ボックス長さＬ１が任意に設定されると、測定精度が低くなる可能性がある。 Here, as described above, in the stepped data 2, since the unit shapes 3 are arranged at a constant arrangement pitch P, the outline 5 a of the stepped pattern 5 is a curve having periodicity. For this reason, when the box length L1 is shorter or longer than one cycle, the measured value changes greatly according to the arrangement of the box B1.
For example, when the box length L1 is smaller than the arrangement pitch of one cycle and arranged in a relatively thick range of the stepped pattern 5 (see box B11 in FIG. 4), the measurement value becomes large. On the other hand, when the stepped pattern 5 is arranged in a relatively narrow range, the measured value becomes small. The same applies when the box length L1 is greater than one period.
For this reason, if the box length L1 is arbitrarily set, the measurement accuracy may be lowered.

これに対して、測定装置５０は、ボックス長さＬ１を配列ピッチＰに設定するので、ボックスＢ１は、測定領域Ａ内でどの位置に配置されても、１周期分の段付パターン５の輪郭線５ａを、必ず含むように設定される。このため、測定装置５０は、測定精度を高くできる。 On the other hand, since the measuring device 50 sets the box length L1 to the arrangement pitch P, the box B1 has the contour of the stepped pattern 5 for one cycle regardless of the position in the measurement region A. The line 5a is always set to be included. For this reason, the measuring device 50 can increase the measurement accuracy.

次に、測定装置５０の一連の動作を説明する。
図６は、第１実施形態の測定装置５０の動作を示すフローチャートである。
Ｓ（以下、単に「Ｓ」という）１において、測定装置制御部５６は、一連の処理を開始する。
なお、測定装置５０の動作の前提として、既に描画装置４０によりフォトマスク４に段付パターン５が描画され、測定装置５０のステージ（図示せず）に載置されているとする。
Ｓ２において、測定装置送受信部５３は設計装置３０が送信した設計データ１、段付データ２を受信して取得する（単位形状配列描画データ取得工程）。測定装置制御部５６は、取得した設計データ１、段付データ２を、それぞれ設計データ記憶部５５ｂ、段付データ記憶部５５ｃに記憶する。 Next, a series of operations of the measuring apparatus 50 will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the measurement apparatus 50 according to the first embodiment.
In S (hereinafter simply referred to as “S”) 1, the measurement device control unit 56 starts a series of processes.
As a premise of the operation of the measuring apparatus 50, it is assumed that the stepped pattern 5 has already been drawn on the photomask 4 by the drawing apparatus 40 and placed on the stage (not shown) of the measuring apparatus 50.
In S <b> 2, the measurement device transmission / reception unit 53 receives and acquires the design data 1 and the stepped data 2 transmitted by the design device 30 (unit shape array drawing data acquisition step). The measuring device control unit 56 stores the acquired design data 1 and stepped data 2 in the design data storage unit 55b and the stepped data storage unit 55c, respectively.

Ｓ３において、測定装置制御部５６は、設計データ記憶部５５ｂの設計データ１に基づいて、設計データ１を測定装置表示部５２に表示する。
Ｓ４において、測定領域受け付け部５６ａは、測定装置表示部５２に表示された設計データ１のパターンのある領域が選択されると、その領域を測定領域Ａとして受け付ける（測定領域受け付け工程）。 In S3, the measurement device control unit 56 displays the design data 1 on the measurement device display unit 52 based on the design data 1 in the design data storage unit 55b.
In S4, when a region having a pattern of the design data 1 displayed on the measurement device display unit 52 is selected, the measurement region receiving unit 56a receives the region as the measurement region A (measurement region receiving step).

Ｓ５において、ピッチ抽出部５６ｂは、段付データ記憶部５５ｃの段付データ２に基づいて、単位形状３の配列ピッチＰを抽出する（配列ピッチ抽出工程）。そして、ボックス設定部５６ｃは、測定領域ＡでのボックスＢ１のボックス長さＬ１を、ピッチ抽出部５６ｂが抽出した配列ピッチＰに対応した長さに設定する（単位測定範囲設定工程）。
Ｓ６において、ボックス数受付部５６ｄは、測定装置操作部５１の出力に基づいて、ボックス数を受け付ける（測定単位数受け付け工程）。ここでは、簡略して「ボックス数＝３」である例を説明するが、ボックス数は、多い程、測定精度を向上できる。 In S5, the pitch extraction unit 56b extracts the arrangement pitch P of the unit shapes 3 based on the stepped data 2 in the stepped data storage unit 55c (arrangement pitch extraction step). Then, the box setting unit 56c sets the box length L1 of the box B1 in the measurement region A to a length corresponding to the arrangement pitch P extracted by the pitch extraction unit 56b (unit measurement range setting step).
In S6, the box number receiving unit 56d receives the number of boxes based on the output of the measuring device operation unit 51 (measurement unit number receiving step). Here, an example in which “the number of boxes = 3” will be briefly described, but as the number of boxes increases, the measurement accuracy can be improved.

Ｓ７において、顕微鏡制御部５６ｅは、電子顕微鏡５４を測定領域Ａに移動する。
Ｓ８において、顕微鏡制御部５６ｅは、電子顕微鏡５４をボックスＢ１内で走査させて、走査線Ｌ１１〜Ｌ１８毎にパターン幅の測定値を取得する（測定工程，図４参照）。
Ｓ９において、パターン幅算出部５６ｆは、走査線８箇所の測定値に基づいて、ボックスＢ１の平均パターン幅Ｗ４を算出する（パターン幅算出工程，図５参照）。 In S7, the microscope control unit 56e moves the electron microscope 54 to the measurement region A.
In S8, the microscope control unit 56e scans the electron microscope 54 in the box B1, and obtains a measured value of the pattern width for each of the scanning lines L11 to L18 (measurement process, see FIG. 4).
In S9, the pattern width calculation unit 56f calculates the average pattern width W4 of the box B1 based on the measurement values at the eight scanning lines (see pattern width calculation step, see FIG. 5).

Ｓ１０において、測定装置制御部５６は、全てのボックスＢ１〜Ｂ３の測定が終了したか否かを判定する。測定装置制御部５６は、全てのボックスＢ１〜Ｂ３の測定が終了したと判定した場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、Ｓ１１に進み、一方、全てのボックスＢ１〜Ｂ３の測定が終了していないと判定した場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、Ｓ８からの処理を繰り返し、次のボックスの測定を開始する。つまり、ボックスＢ１内の測定の次には、ボックスＢ２内を測定し、またボックスＢ２内の測定の次には、ボックスＢ３内を測定する。
測定装置制御部５６は、繰り返されるＳ８からの処理において、ボックスＢ１の位置を移動して、ボックスＢ２、ボックスＢ３を、１個目のボックスＢ１と同様に、それぞれ電子顕微鏡５４を走査して、パターン幅の測定データを取得する（複数測定単位測定工程）。 In S10, the measurement device control unit 56 determines whether or not the measurement of all the boxes B1 to B3 has been completed. When it is determined that the measurement of all the boxes B1 to B3 is completed (S10: YES), the measurement device control unit 56 proceeds to S11, and on the other hand, the measurement of all the boxes B1 to B3 is not completed. When it determines (S10: NO), the process from S8 is repeated and the measurement of the next box is started. That is, the measurement in the box B1 is followed by the measurement in the box B2, and the measurement in the box B2 is measured in the box B3.
In the repeated processing from S8, the measuring device controller 56 moves the position of the box B1, scans the box B2 and the box B3 with the electron microscope 54 in the same manner as the first box B1, Pattern width measurement data is acquired (multiple measurement unit measurement process).

Ｓ１１において、パターン幅算出部５６ｆは、３箇所の全てボックスＢ１〜Ｂ３の平均パターン幅Ｗ４を、更に、平均して総平均パターン幅を算出する。なお、総平均パターン幅の算出は、全ての２４本（８本×ボックスＢ１〜Ｂ３）分の走査線を加算して、これの平均値を算出してもよい。
Ｓ１２において、測定装置制御部５６は、算出した総平均パターン幅を、測定装置表示部５２に出力して、Ｓ１３に進み、一連の処理を終了する。 In S11, the pattern width calculation unit 56f calculates the total average pattern width by further averaging the average pattern width W4 of all three boxes B1 to B3. The total average pattern width may be calculated by adding the scanning lines for all 24 lines (8 lines × boxes B1 to B3) and calculating an average value thereof.
In S12, the measuring device control unit 56 outputs the calculated total average pattern width to the measuring device display unit 52, proceeds to S13, and ends a series of processes.

以上説明したように、本実施形態のパターン描画システム２０は、段付データ２でフォトマスク４に描画することにより、段付パターン５が周期性を持つ輪郭線５ａを有しても、ボックス長さＬ１を配列ピッチＰに設定するので、測定精度を向上できる。
また、パターン描画システム２０は、複数個のボックスＢ１〜Ｂ３でのパターン幅測定データを取得して、平均パターン幅Ｗ４を算出するので、測定精度を一層向上できる。 As described above, the pattern drawing system 20 of the present embodiment draws the stepped data 2 on the photomask 4, so that the box length can be increased even if the stepped pattern 5 has the periodic outline 5 a. Since the length L1 is set to the arrangement pitch P, the measurement accuracy can be improved.
Moreover, since the pattern drawing system 20 acquires the pattern width measurement data in the plurality of boxes B1 to B3 and calculates the average pattern width W4, the measurement accuracy can be further improved.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図７は、第２実施形態のパターン描画システム２２０の構成を説明する図である。
測定装置２５０の測定装置制御部２５６は、ピッチ算出部２５６ｂ（配列ピッチ算出手段）と、顕微鏡制御部２５６ｅとを備える。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
Note that, in the following description and drawings, the same reference numerals or the same reference numerals are given to the portions that perform the same functions as those in the first embodiment described above, and overlapping descriptions will be omitted as appropriate.
FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the pattern drawing system 220 according to the second embodiment.
The measurement device control unit 256 of the measurement device 250 includes a pitch calculation unit 256b (array pitch calculation means) and a microscope control unit 256e.

測定装置制御部２５６の顕微鏡制御部２５６ｅは、パターン幅を測定する前の処理で、電子顕微鏡５４を制御して、予め測定領域２００Ａの段付パターン２０５の輪郭線２０５ａの輪郭線データ２０５ｂを取得する（図９（ａ）参照）。
ピッチ算出部２５６ｂは、輪郭線データ２０５ｂに基づき、配列ピッチ２００Ｐを算出する制御部である（図９（ｂ）参照）。 The microscope control unit 256e of the measurement device control unit 256 controls the electron microscope 54 in the process before measuring the pattern width, and acquires the contour line data 205b of the contour line 205a of the stepped pattern 205 in the measurement region 200A in advance. (See FIG. 9A).
The pitch calculation unit 256b is a control unit that calculates the array pitch 200P based on the contour line data 205b (see FIG. 9B).

測定装置２５０は、測定装置記憶部２５５の測定プログラム２５５ａに従って、以下の演算、処理を行って、輪郭線データ２０５ｂを取得し（描画パターン形状取得工程）、配列ピッチ２００Ｐを算出する（配列ピッチ算出工程）。
図８は、第２実施形態の測定装置２５０の動作を示すフローチャートである。
図９は、第２実施形態の段付パターン２０５及びその輪郭線２０５ａを示す図である。
図１０は、第２実施形態の波形解析の手法を説明する図である。 The measuring device 250 performs the following calculation and processing in accordance with the measurement program 255a of the measuring device storage unit 255, acquires the contour line data 205b (drawing pattern shape acquisition step), and calculates the array pitch 200P (array pitch calculation). Process).
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the measuring apparatus 250 of the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating the stepped pattern 205 and its outline 205a according to the second embodiment.
FIG. 10 is a diagram for explaining a waveform analysis method according to the second embodiment.

Ｓ２０１において、測定装置制御部２５６は、一連の処理を開始する。
Ｓ２０２において、図９（ａ）に示すように、顕微鏡制御部２５６ｅは、電子顕微鏡５４（描画パターン形状取得手段）を走査して、第１実施形態と同様に輪郭線２０５ａを識別して、輪郭線２０５ａのデータに基づいて輪郭線データ２０５ｂを取得する（描画パターン形状取得工程）。
Ｓ２０３において、図９（ｂ）に示すように、ピッチ算出部２５６ｂは、輪郭線データ２０５ｂの波形中心を結ぶ中心線２０５ｃを求め、その傾斜角度θを求める。
傾斜角度θの求め方として、例えば、図形の対象領域（図９（ａ）の描画パターン）について、中心線２０５ｃを構成する点列に対して主成分分析し、第一主成分の軸方向を図形の傾き方向とする方法がある。主成分分析の対象とする点列は、必ずしも中心線２０５ｃでなくてもよく、例えば、白帯領域（輪郭線２０５ａ）の両サイドを抽出した二重のラインを構成する点列でもよく、また、しきい値で２値化して得られる白帯領域を構成する点列でもよい。またその他の方法として、画像のパターマッチングにより、予め記憶させたテンプレートパターンとの比較を行うことにより特徴点を抽出し、その特徴点を結んだ線の傾きとする方法でも良く、種々の公知の画像解析手法を用いることができる。 In S201, the measurement apparatus control unit 256 starts a series of processes.
In S202, as shown in FIG. 9A, the microscope control unit 256e scans the electron microscope 54 (drawing pattern shape acquisition unit), identifies the contour line 205a as in the first embodiment, and contours. The contour line data 205b is acquired based on the data of the line 205a (drawing pattern shape acquisition step).
In S203, as shown in FIG. 9B, the pitch calculation unit 256b obtains a center line 205c connecting the waveform centers of the contour line data 205b, and obtains the inclination angle θ.
As a method of obtaining the inclination angle θ, for example, a principal component analysis is performed on a sequence of points constituting the center line 205c for a target region of a figure (a drawing pattern in FIG. 9A), and the axial direction of the first principal component is determined. There is a method of setting the inclination direction of the figure. The point sequence to be subjected to principal component analysis does not necessarily have to be the center line 205c. For example, it may be a point sequence constituting a double line obtained by extracting both sides of the white belt region (contour line 205a). Alternatively, it may be a point sequence constituting a white belt region obtained by binarization with a threshold value. As another method, a feature point may be extracted by comparing with a template pattern stored in advance by pattern matching of an image, and a slope of a line connecting the feature points may be used. Image analysis techniques can be used.

Ｓ２０４において、図１０（ａ）に示すように、ピッチ算出部２５６ｂは、輪郭線データ２０５ｂを傾斜角度θ回転させて、中心線２０５ｃが水平になるように配置する。
Ｓ２０５において、ピッチ算出部２５６ｂは、輪郭線データ２０５ｂの両端の長さ２０５ｄを算出する。
Ｓ２０６において、ピッチ算出部２５６ｂは、輪郭線データ２０５ｂを波形解析して、波数を判定する。この判定は、例えば、以下のような手法によって行う。
図１０(ａ)の横軸をＸとし、縦軸をＹとし、輪郭線データ２０５ｂをＸからＹへの関数とみなして、ｙ＝ｆ（ｘ）とする。
ｙ＝ｆ（ｘ）を、長さ２０５ｄを１周期とする周期関数とみなして、フーリエ級数展開する。結果として複素数の数列｛ｃ_ｎ｝、が得られる（ｎ＝…，−３，−２，−１，０，１，２，３，…）。
各ｃ_ｎは、以下の数式で表すことができる。 In S204, as shown in FIG. 10A, the pitch calculation unit 256b rotates the contour line data 205b by the inclination angle θ and arranges the center line 205c to be horizontal.
In S205, the pitch calculation unit 256b calculates the length 205d at both ends of the contour line data 205b.
In S206, the pitch calculation unit 256b analyzes the waveform of the contour line data 205b and determines the wave number. This determination is performed by the following method, for example.
In FIG. 10A, the horizontal axis is X, the vertical axis is Y, and the contour line data 205b is regarded as a function from X to Y, and y = f (x).
Considering y = f (x) as a periodic function with a length of 205d as one period, Fourier series expansion is performed. As a result, a complex sequence {c _n } is obtained (n =..., −3, −2, −1, 0, 1, 2, 3,...).
Each c _n can be expressed by the following equation.

ここで、
π：円周率
ｗ：長さ２０５ｄの値
ｉ：虚数単位
である。
この式では、ｘは、連続的な実数値をとるかのように表記されているが、実際のデータは、離散的な点列なので、台形公式などを用いて積分値を近似計算する。その際、点列は、ｘについて等間隔に得られているとは限らないので、通常の離散フーリエ変換は適用できない。
ｃ_ｎは、複素数の値をとるが、ｎに応じた周波数の波の振幅の情報は、絶対値｜ｃ_ｎ｜に現れ、その波の位相のシフトの情報は、偏角ａｒｇ（ｃ_ｎ）に現れる。
ｆ（ｘ）が、特定の周波数の正弦波の成分を強く含むとき、その周波数に対応するｎに関する｜ｃ_ｎ｜の値が、他のｎに関するものよりも大きな値をとる。従って、｜ｃ_ｎ｜のピークを抽出することにより、その周波数を求めることができる。
図１０（ｂ）は、横軸にｎをとり、縦軸に｜ｃ_ｎ｜をとったグラフの一例を示している。ピッチ算出部２５６ｂにおいて、輪郭線データ２０５ｂの波数が８個であると判定した場面である。
Ｓ２０７において、長さ２０５ｄを波数で除算して、配列ピッチ２００Ｐを求めて、一連の処理を終了する（Ｓ２０８）。 here,
π: Pi ratio w: Value of length 205d i: Imaginary unit.
In this equation, x is expressed as if it is a continuous real value, but since the actual data is a discrete point sequence, the integral value is approximated using a trapezoidal formula or the like. In that case, since the point sequence is not necessarily obtained at equal intervals with respect to x, a normal discrete Fourier transform cannot be applied.
c _n takes a complex value, but information on the amplitude of a wave having a frequency corresponding to _n appears in an absolute value | c _n |, and information on a phase shift of the wave is declination arg (c _n ). Appear in
When f (x) strongly includes a sine wave component of a specific frequency, the value of | c _n | related to n corresponding to that frequency takes a larger value than that related to other n. Therefore, by extracting the peak of | c _n |, the frequency can be obtained.
FIG. 10B shows an example of a graph in which n is on the horizontal axis and | c _n | is on the vertical axis. This is a scene in which the pitch calculation unit 256b determines that the wave number of the contour line data 205b is eight.
In S207, the length 205d is divided by the wave number to obtain the array pitch 200P, and the series of processing ends (S208).

その後、ボックス設定部５６ｃが、算出された配列ピッチ２００Ｐをボックス長さに設定し、測定装置制御部２５６が、第１実施形態のＳ６以降の処理と同じ処理を行って、平均パターン幅、総平均パターンを求める（図６参照）。 Thereafter, the box setting unit 56c sets the calculated arrangement pitch 200P to the box length, and the measurement device control unit 256 performs the same processing as the processing after S6 of the first embodiment, and calculates the average pattern width, total An average pattern is obtained (see FIG. 6).

以上説明したように、本実施形態の測定装置２５０は、描画された段付パターン２０５の形状からボックス長さを設定するので、段付データを入手できない場合であっても、実際に描画した段付パターン２０５の形状のみを用いてボックス長さを設定できる。 As described above, since the measuring apparatus 250 of the present embodiment sets the box length from the shape of the drawn stepped pattern 205, even if the stepped data is not available, the actually drawn stepped portion is set. The box length can be set using only the shape of the attached pattern 205.

なお、測定領域２００Ａの段付パターン２０５を撮像しておき、ピッチ算出部２５６ｂが、その撮像データを画像解析することにより、配列ピッチ２００Ｐを算出してもよい。
この場合には、パターン幅算出部５６ｆが、その撮像データを更に画像解析して、パターン幅を求めてもよい。これにより、電子顕微鏡５４を走査させる必要がなく、測定工程を簡単にすることができる。
また、波形の解析は、配列ピッチ２００Ｐを算出できる方法であれば、どのような手法を用いてもよい。更に、段付パターン２０５の撮像データを測定装置表示部５２に表示し、測定者が、表示画面上で配列ピッチ２００Ｐ、波数を求めてもよい。 Alternatively, the stepped pattern 205 of the measurement area 200A may be imaged, and the pitch calculation unit 256b may calculate the array pitch 200P by performing image analysis on the captured data.
In this case, the pattern width calculation unit 56f may further perform image analysis on the captured data to obtain the pattern width. Thereby, it is not necessary to scan the electron microscope 54, and the measurement process can be simplified.
The waveform analysis may be performed by any method as long as the array pitch 200P can be calculated. Furthermore, the imaging data of the stepped pattern 205 may be displayed on the measurement device display unit 52, and the measurer may obtain the array pitch 200P and the wave number on the display screen.

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１１は、第３実施形態の設計データ３０１を、測定装置表示部３５２に出力した画像を示す図である。
第３実施形態の測定装置のボックス設定部（図２、図７のボックス設定部５６ｃ参照）は、測定領域を複数個所選択できるようになっている。図１１は、３箇所の測定領域３０１Ａ〜３０３Ａが選択された場面である。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11 is a diagram illustrating an image in which the design data 301 of the third embodiment is output to the measurement device display unit 352.
The box setting unit (see the box setting unit 56c in FIGS. 2 and 7) of the measurement apparatus according to the third embodiment can select a plurality of measurement regions. FIG. 11 shows a scene in which three measurement areas 301A to 303A are selected.

第３実施形態の測定装置は、各測定領域において、第１実施形態、第２実施形態と同様に、複数のボックスのパターン幅を測定し、総平均パターン幅を測定、算出する。つまり、図１１では、３箇所それぞれ総平均パターンを測定、算出する。
これにより、第３実施形態の測定装置は、例えば、フォトマスクを複数個所のパターン幅の測定データによって品質管理している場合等に対応できる。 The measurement apparatus of the third embodiment measures the pattern widths of a plurality of boxes and measures and calculates the total average pattern width in each measurement region, as in the first and second embodiments. That is, in FIG. 11, the total average pattern is measured and calculated at each of the three locations.
Thereby, the measuring apparatus of 3rd Embodiment can respond, for example to the case where quality control is carried out by the measurement data of the pattern width of several places.

なお、フォトマスク上の段付パターンの形状は、配線パターン毎に異なるパターンの大きさであってもよい。つまり、その配線パターンの単位形状及び配列ピッチが同一であれば、配線パターン毎に、単位形状及び配列ピッチが異なっていてもよい。
この場合には、各測定領域３０１Ａ〜３０３Ａの配線パターンの単位形状の配列ピッチを、それぞれ設計データ３０１から抽出し、又は測定データ等から算出して、ボックス長さを設定すればよい。 Note that the shape of the stepped pattern on the photomask may be a different pattern size for each wiring pattern. That is, as long as the unit shape and the arrangement pitch of the wiring pattern are the same, the unit shape and the arrangement pitch may be different for each wiring pattern.
In this case, the box length may be set by extracting the arrangement pitch of the unit shape of the wiring pattern in each of the measurement areas 301A to 303A from the design data 301 or calculating from the measurement data.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made as in the modifications described later, and these are also included in the present invention. Within the technical scope. In addition, the effects described in the embodiments are merely a list of the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments. It should be noted that the above-described embodiment and modifications described later can be used in appropriate combination, but detailed description thereof is omitted.

（変形形態）
（１）実施形態において、アパーチャは、矩形のものを利用する例を示したが、これに限定されない。アパーチャは、他の形状でもよく、例えば、円形、長方形等でもよい。
なお、平均パターン幅は、単に平均値を算出するのではなく、他の平坦化の算出手法を用いてもよい。すなわち、平均パターン幅は、輪郭線を直線状にみなした場合のパターン幅を表すものであるので、その輪郭線の形態に応じて、その輪郭線に適した平坦化手法を用いることができる。 (Deformation)
(1) In the embodiment, an example in which a rectangular aperture is used has been described. However, the present invention is not limited to this. The aperture may have other shapes, for example, a circle, a rectangle, or the like.
The average pattern width is not simply calculated as an average value, but may be another flattening calculation method. That is, since the average pattern width represents the pattern width when the contour line is regarded as a straight line, a flattening method suitable for the contour line can be used according to the form of the contour line.

（２）実施形態において、測定装置は、設計データ、段付データを、通信網を介して取得する例を示したが、これに限定されない。例えば、測定装置は、設計データ、段付データを取得するために、これらのデータを記憶したＣＤＲＯＭ等のデータを読み込む読み取り装置を備えていてもよい。 (2) In the embodiment, the measurement apparatus has shown an example in which design data and stepped data are acquired via a communication network, but the present invention is not limited to this. For example, in order to acquire design data and stepped data, the measuring device may include a reading device that reads data such as a CDROM storing these data.

（３）実施形態において、測定装置は、フォトマスク上の段付パターンを測定する例を示したが、これに限定されない。例えば、直接半導体ウエハに描画した段付パターンを測定してもよい。 (3) In the embodiment, the measurement apparatus has shown an example of measuring the stepped pattern on the photomask, but is not limited to this. For example, a stepped pattern drawn directly on a semiconductor wafer may be measured.

（４）実施形態において、測定装置は、ボックス長さを配列ピッチに設定する例を示したが、これに限定されない。例えば、測定装置は、ボックス長さを配列ピッチの２以上の自然数（ｎ＝２，３，４，…）の倍数に設定してもよい。この場合、ボックスは、測定領域内でどの位置に配置されても、ｎ周期分の段付パターンの輪郭線を、必ず含むように設定されるので、測定装置は、測定精度を高くできる。 (4) In the embodiment, the measurement apparatus has shown an example in which the box length is set to the array pitch, but the present invention is not limited to this. For example, the measuring apparatus may set the box length to a multiple of two or more natural numbers (n = 2, 3, 4,...) Of the arrangement pitch. In this case, since the box is set so as to always include the contour line of the stepped pattern for n periods regardless of the position in the measurement region, the measurement apparatus can increase the measurement accuracy.

１，３０１設計データ
２段付データ
４フォトマスク
３単位形状
５，２０５段付パターン
５ａ，２０５ａ輪郭線
６半導体ウエハ
７配線パターン
５０，２５０測定装置
５３測定装置送受信部
５４電子顕微鏡
５５ａ測定プログラム
５６ｂピッチ抽出部
５６ｃボックス設定部
５６ｄボックス数受付部
５６ｅ，２５６ｅ顕微鏡制御部
５６ｆパターン幅算出部
２０５ｂ輪郭線データ
２５６ｂピッチ算出部
Ａ，２００Ａ，３０１Ａ〜３０３Ａ測定領域
Ｂ１〜Ｂ３ボックス
Ｌ１ボックス長さ
Ｌ１１〜Ｌ１８走査線
Ｐ，２００Ｐ配列ピッチ 1,301 Design data 2 Stepped data 4 Photomask 3 Unit shape 5,205 Stepped pattern 5a, 205a Outline 6 Semiconductor wafer 7 Wiring pattern 50,250 Measuring device 53 Measuring device transceiver 54 Electron microscope 55a Measuring program 56b Pitch Extraction unit 56c Box setting unit 56d Box number receiving unit 56e, 256e Microscope control unit 56f Pattern width calculation unit 205b Outline line data 256b Pitch calculation unit A, 200A, 301A to 303A Measurement area B1 to B3 box L1 Box length L11 to L18 Scanning line P, 200P arrangement pitch

Claims

A computer that measures a drawing pattern shape having a contour line drawn based on unit shape array drawing data in which a plurality of unit shapes are arranged at a constant arrangement pitch,
Measurement length setting control means for setting the length of the unit measurement range in the measurement area of the drawing pattern shape to a length corresponding to the arrangement pitch of the unit shapes;
Measuring means for measuring the width of the drawing pattern shape of the unit measurement range set by the measurement length setting control means at regular intervals to obtain pattern width measurement data;
Based on the pattern width measurement data acquired by the measurement unit, a pattern width calculation unit that calculates a flattened pattern width within the unit measurement range;
A pattern width measurement program characterized in that it is made to function.

In the pattern width measurement program according to claim 1,
The measurement length setting control means sets the length of the unit measurement range to an integral multiple of the array pitch as a length corresponding to the array pitch of the unit shape,
Pattern width measurement program characterized by

In the pattern width measurement program according to claim 1 or 2,
Causing the computer to function as a measurement unit number receiving means for receiving the number of the unit measurement ranges;
Causing the measurement means to function to acquire the pattern width measurement data in the unit measurement ranges of the number received by the measurement unit number acceptance means;
Causing the pattern width calculation means to function to calculate the pattern width based on the pattern width measurement data in each unit measurement range acquired by the measurement means;
Pattern width measurement program characterized by

In the pattern width measurement program according to any one of claims 1 to 3,
The computer,
Unit shape array drawing data acquisition means for acquiring the unit shape array drawing data;
From the unit shape array drawing data acquired by the unit shape array drawing data acquisition means, function as an array pitch extraction means for extracting the array pitch of the unit shapes,
Causing the measurement length setting control means to function so as to set the arrangement pitch extracted by the arrangement pitch extraction means to the length of the unit measurement range;
Pattern width measurement program characterized by

In the pattern width measurement program according to any one of claims 1 to 3,
The computer,
A drawing pattern shape obtaining means for obtaining the drawing pattern shape of the measurement region by measuring or imaging the drawing pattern shape;
Based on the drawing pattern shape acquired by the drawing pattern shape acquisition means, function as array pitch calculation means for calculating the array pitch of the unit shapes,
Causing the measurement length setting control means to function so as to set the arrangement pitch calculated by the arrangement pitch calculation means to the length of the unit measurement range;
Pattern width measurement program characterized by

A pattern width measuring device that measures a drawing pattern shape that is drawn based on unit shape array drawing data in which a plurality of unit shapes are arranged at a constant arrangement pitch and that has a periodic contour line,
Measurement length setting control means for setting the length of the unit measurement range in the measurement area of the drawing pattern shape to a length corresponding to the arrangement pitch of the unit shapes;
Measuring means for measuring the width of the drawing pattern shape of the unit measurement range set by the measurement length setting control means at regular intervals to obtain pattern width measurement data;
Pattern width calculation means for calculating a pattern width flattened within the unit measurement range based on the pattern width measurement data acquired by the measurement means;
A pattern width measuring device characterized by the above.