JP6882097B2 - 走査電子顕微鏡の操作パラメータを検証する方法 - Google Patents

Description

本発明は、走査電子顕微鏡の焦点パラメータ、非点収差補正パラメータなどの操作パラメータを検証する方法に関する。

走査電子顕微鏡を備えた画像生成システムは、ウェーハの表面に形成されたパターン（配線トレンチ、コンタクトホールなど）の撮像に広く使用されている。従来の走査電子顕微鏡における自動焦点及び自動非点収差調整は、関連する操作パラメータを変化させながら複数の画像を取得し、画質評価値が最も高くなる操作パラメータを採用することによって達成される。

画質評価の例として、画像上に現れるパターンのエッジ先鋭度（エッジシャープネス）を計算する方法がある。エッジ先鋭度は、エッジが延びる方向と垂直な方向に画像を走査して輝度を取得し、輝度の微分値を算出し、得られた微分値を加算することによって得られる。走査電子顕微鏡では、光学機器と異なり、非点収差、レンズ軸アライメント等が変化する場合があるので、多方向でエッジ先鋭度を計算することで画質を評価することが重要である。

特開２００８−１６４５９３号公報 特開２０１０−２６８００９号公報 特開２０１２−１１２９７４号公報

しかしながら、画像生成システムは、パターンの実際の形状を認識していないので、パターンの実際の形状と、画像に現れるパターンとを比較することはできず、結果として、操作パラメータの最適値を得ることに失敗することがある。以下、図面を参照して幾つかの例を説明する。

図１４は、走査電子顕微鏡によって生成された格子状のパターンの画像の一例を示す図である。この例では、パターンのエッジは、縦方向および横方向に均等に存在する。図１５は、図１４に示すパターン画像の、０°、９０°、４５°、１３５°の４方向におけるエッジ先鋭度を示す図である。この例では、水平方向が角度０°と定義される。図１５において、縦軸はエッジ先鋭度を表し、横軸は焦点パラメータを表す。焦点パラメータは、走査電子顕微鏡の焦点を変化させるためのパラメータである。格子状パターンの画像では、０°方向および９０°方向においてエッジ先鋭度が大きくなる。

図１６は、同じ格子状パターンの他の画像の例を示す図である。この例では、非点隔差が在り、０°方向のエッジがぼけている（すなわち、０°方向と９０°方向では焦点の合う位置が異なる）。結果として、図１７に示すように、０°方向のエッジ先鋭度は、図１５の例に比べて小さく、９０°方向のエッジ先鋭度のみが大きなピーク値を持つ。図１８は、縦方向に延びるラインアンドスペースパターンの画像の一例を示す図である。この例では、図１９に示すように、９０°方向のエッジ先鋭度のみが大きなピーク値を持つ。

図１６に示す画像は、非点収差がある画像であり、走査電子顕微鏡の非点収差補正パラメータを調整する必要があるのに対して、図１８に示す画像は非点収差のない画像である。しかしながら、図１７および図１９に示すエッジ先鋭度と焦点パラメータとの相関を示すグラフは、概ね相似しているため、画像生成システムは、図１７に示すグラフを正常なグラフと認識し、非点収差補正パラメータは正しく調整されていると誤って判断してしまう。

そこで、本発明は、走査電子顕微鏡の焦点パラメータ、非点収差補正パラメータなどの操作パラメータが正しく調整されているかを検証することができる方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、走査電子顕微鏡の操作パラメータを検証する方法であって、設計データから選択されたパターンのエッジの第１方向の長さと、該第１の方向と垂直な第２方向の長さとの比を決定し、走査電子顕微鏡の操作パラメータを変えながら、前記パターンの複数の画像を前記走査電子顕微鏡で生成し、前記複数の画像のそれぞれの前記第１方向におけるエッジ先鋭度と、前記複数の画像のそれぞれの前記第２方向におけるエッジ先鋭度を算出し、前記第１方向におけるエッジ先鋭度のピーク値と、前記第２方向におけるエッジ先鋭度のピーク値との比を決定し、前記ピーク値の比が前記エッジの長さの比と一致しない場合に警報を発することを特徴とする。
本発明の一態様は、前記パターンにコーナーラウンド処理を施す工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の一態様は、前記操作パラメータは、焦点パラメータ、非点収差補正パラメータ、およびレンズアライメント補正パラメータのいずれか１つであることを特徴とする。

本発明によれば、エッジ先鋭度のピーク値の比を、設計データから算出されたパターンのエッジ長さの比と比較することにより、操作パラメータが正しく調整されているかを正しく判断できる。

走査電子顕微鏡を備えた画像生成システムの一実施形態を示す模式図である。 設計データから選択されたパターンの一例を示す模式図である。 コーナーラウンド処理が施されたパターンを示す模式図である。 操作パラメータの１つである焦点パラメータを検証する方法を説明するフローチャートである。 エッジ先鋭度と焦点パラメータとの相関を示すグラフである。 焦点パラメータ範囲外により大きなピーク値が存在することを説明する図である。 エッジ先鋭度のすべてのピーク値がしきい値未満の場合を示すグラフである。 操作パラメータの１つである非点収差補正パラメータを検証する方法を説明するフローチャートの前半部分である。 図８に示すフローチャートの後半部分である。 エッジ先鋭度とＸ方向非点収差補正パラメータとの相関を示すグラフである。 エッジ先鋭度とＹ方向非点収差補正パラメータとの相関を示すグラフである。 エッジ先鋭度と焦点パラメータとの相関の一例を示すグラフである。 エッジ先鋭度と焦点パラメータとの相関の他の例を示すグラフである。 走査電子顕微鏡によって生成された格子状のパターンの画像の一例を示す図である。 図１４に示すパターン画像の、０°、９０°、４５°、１３５°の４方向におけるエッジ先鋭度を示す図である。 同じ格子状パターンの他の画像の例を示す図である。 図１６に示すパターン画像の、０°、９０°、４５°、１３５°の４方向におけるエッジ先鋭度を示す図である。 縦方向に延びるラインパターンの画像の一例を示す図である。 図１８に示すパターン画像の、０°、９０°、４５°、１３５°の４方向におけるエッジ先鋭度を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態に関して詳しく説明する。
図１は、走査電子顕微鏡を備えた画像生成システムの一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、画像生成システムは、走査電子顕微鏡１００と、走査電子顕微鏡の動作を制御するコンピュータ１５０とを備えている。走査電子顕微鏡１００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収束する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、電子ビームを試料であるウェーハ１２４にフォーカスさせる対物レンズ１１５を有する。

集束レンズ１１２及び対物レンズ１１５はレンズ制御装置１１６に接続され、集束レンズ１１２及び対物レンズ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はコンピュータ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も同様にコンピュータ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も同様にコンピュータ１５０に接続されている。

試料チャンバー１２０内に配置されるＸＹステージ１２１は、ステージ制御装置１２２に接続されており、ＸＹ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はコンピュータ１５０に接続されている。ウェーハ１２４を、試料チャンバー１２０内のＸＹステージ１２１に載置するためのウェーハ搬送装置１４０も同様にコンピュータ１５０に接続されている。コンピュータ１５０は設計データベース１６１が格納された記憶装置１６２、及びキーボード、マウス等の入力装置１６３、表示装置１６４を備えている。

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からは二次電子及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。検出された二次電子の信号、及び反射電子の信号は、画像取得装置１１８に入力され画像データに変化される。画像データはコンピュータ１５０に送信され、ウェーハ１２４の画像はコンピュータ１５０の表示装置１６４上に表示される。

ウェーハ１２４上のパターンの設計データ（パターンの寸法などの設計情報などを含む）は、記憶装置１６２に予め記憶されている。記憶装置１６２には、設計データベース１６１が構築されている。パターンの設計データは、設計データベース１６１内に予め格納される。コンピュータ１５０は、記憶装置１６２に格納されている設計データベース１６１からパターンの設計データを読み出すことが可能である。

次に、走査電子顕微鏡１００の操作パラメータの検証について説明する。操作パラメータには、焦点パラメータ、非収差補正パラメータ、レンズアライメント補正パラメータなどがある。焦点パラメータは、電子ビームの焦点をウェーハの表面上に合わせるためのパラメータであり、具体的には、対物レンズ１１５を操作するためのパラメータである。非収差補正パラメータは、非点収差を補正（解消）するためのパラメータである。より具体的には、非収差補正パラメータは、Ｘ偏向器１１３およびＹ偏向器１１４に組み込まれた非点収差補正器（８極子のコイルの組み合わせ）を操作するためのパラメータであり、非点収差補正器で電子ビームの形状を同一焦点位置で真円にするための補正値である。レンズアライメント補正パラメータは、電子ビームの軸合わせのためのパラメータであり、具体的には、Ｘ偏向器１１３およびＹ偏向器１１４に組み込まれたビーム位置補正器（図示せず）を操作するためのパラメータである。

図２は、設計データから選択されたパターンの一例を示す模式図である。図２に示すパターンは、互いに垂直な第１方向および第２方向、すなわち０°方向および９０°方向に延びるエッジ２０１，２０２から構成される。この例では、水平方向が角度０°と定義される。コンピュータ１５０は、設計データベース１６１から設計データを読み出し、ユーザーは設計データからパターンを選択する。コンピュータ１５０は、図３に示すように、選択されたパターンにコーナーラウンド処理を施し、４５°および／または１３５°の方向に延びるエッジをコーナーに生成する。このコーナーラウンド処理を行う理由は、操作パラメータが正しく調整されているかを、実際のパターンの形状に近いパターンを用いて検証するためである。本実施形態では、第１方向は図２に示す角度０°の方向であり、第２方向は図２に示す角度９０°の方向である。一実施形態では、第１方向は角度４５°の方向であってもよく、第２方向は角度１３５°の方向であってもよい。この場合、コーナーラウンド処理では、０°方向および／または９０°方向に延びるエッジが生成される。

本実施形態では、互いに垂直な第１方向および第２方向、すなわち０°方向および９０°方向に延びるエッジを有するパターンが設計データから選択されるが、本発明はこの実施形態に限定されない。一実施形態では、１方向に延びるエッジのみを有するパターンが設計データから選択されてもよい。例えば、設計データから選択されるパターンは、図１８に示すような、９０°方向に延びるエッジのみを有するラインアンドスペースパターンであってもよい。

コンピュータ１５０は、コーナーラウンド処理が施されたパターンの０°方向に延びるエッジの総長さＴ１、９０°方向に延びるエッジの総長さＴ２、４５°方向に延びるエッジの総長さＴ３、および１３５°方向に延びるエッジの総長さＴ４を算出する。図３に示す例では、総長さＴ１は、０°方向に延びるエッジの長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の総和であり、総長さＴ２は、９０°方向に延びるエッジの長さＬ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８の総和であり、総長さＴ３は０であり、総長さＴ４は１３５°方向に延びるエッジの長さＬ９，Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２の総和である。これらの総長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４は、パターンのエッジ長さの比に相当する。

図４は、操作パラメータの１つである焦点パラメータを検証する方法を説明するフローチャートである。ステップ８０１では、コンピュータ１５０は、走査電子顕微鏡１００に指令を発して、焦点パラメータ範囲Ｒ１〜Ｒ２内で焦点パラメータを変化させながら、図２に示すパターンの設定枚数の画像を生成させる。コンピュータ１５０は、生成された画像を走査電子顕微鏡１００から取得する。ステップ８０２では、コンピュータ１５０は、複数の画像の４つの方向（すなわち、０°、９０°、４５°、１３５°の方向）に関するエッジ先鋭度を算出する。より具体的には、コンピュータ１５０は、０°方向のエッジ先鋭度、９０°方向のエッジ先鋭度、４５°方向のエッジ先鋭度、および１３５°方向のエッジ先鋭度を画像ごとに算出する。

エッジ先鋭度は、パターンのエッジが画像にシャープに現れているかを示す指標値である。エッジ先鋭度は、エッジが延びる方向と垂直な方向に画像を走査して輝度を取得し、輝度の微分値を算出し、得られた微分値を加算することによって得られる。例えば、０°方向のエッジ先鋭度は、９０°の方向に画像を走査して輝度を取得し、輝度の微分値を算出し、得られた微分値を加算することによって得られる。コンピュータ１５０は、さらに、図５に示すような、エッジ先鋭度と焦点パラメータとの相関を示すグラフを作成する。

ステップ８０３では、コンピュータ１５０は、０°方向のエッジ先鋭度のピーク値Ｐ１，９０°方向のエッジ先鋭度のピーク値Ｐ２、４５°方向のエッジ先鋭度のピーク値Ｐ３、および１３５°方向のエッジ先鋭度のピーク値Ｐ４を決定し、これらピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のうちの最も大きなピーク値を決定し、この最も大きなピーク値が、焦点パラメータ範囲Ｒ１〜Ｒ２の上限または下限に位置するかを判定する。ピーク値Ｐ１が、焦点パラメータ範囲Ｒ１〜Ｒ２の上限または下限に位置する場合、図６に示すように、焦点パラメータ範囲Ｒ１〜Ｒ２外により大きなピーク値が存在すると予想される。ステップ８０３においてＹＥＳの場合は、コンピュータ１５０は、焦点パラメータ範囲Ｒ１〜Ｒ２を変える（ステップ８０４）。その後、処理フローはステップ８０１に戻る。

ステップ８０３においてＮＯの場合は、ステップ８０５において、コンピュータ１５０は、４方向のピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のすべてがしきい値未満であるかを判定する。図７に示すように、ピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のすべてがしきい値未満の場合は、ピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４はノイズに起因するものと考えられる。この場合は、コンピュータ１５０は、焦点パラメータ範囲Ｒ１〜Ｒ２を変える（ステップ８０４）。その後、処理フローはステップ８０１に戻る。

ステップ８０５においてＮＯの場合は、ステップ８０６において、コンピュータ１５０は、エッジ先鋭度のピーク値の比Ｐ１：Ｐ２：Ｐ３：Ｐ４が、先に算出したエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致するかを判定する。ピーク値の比Ｐ１：Ｐ２：Ｐ３：Ｐ４は、エッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４に完全に一致しなくともよく、予め設定された範囲内の差異は許容される。

上記ステップ８０６でピーク値の比Ｐ１：Ｐ２：Ｐ３：Ｐ４がエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致する場合は、コンピュータ１５０は、最適な焦点パラメータを決定する（ステップ８０７）。具体的には、コンピュータ１５０は、ピーク値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のそれぞれに対応する４つの焦点パラメータの平均を算出し、得られた平均を最適な焦点パラメータとする。その後、処理フローは終了する。

上記ステップ８０６でピーク値の比Ｐ１：Ｐ２：Ｐ３：Ｐ４がエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致しない場合、コンピュータ１５０は警報を発する（ステップ８０８）。２つの比が一致しない原因としては、焦点パラメータ以外の操作パラメータが適切でないことが考えられる。警報が発せられた場合は、以下に示す非点収差補正パラメータの調整を実施することが望ましい。

図８は、操作パラメータの１つである非点収差補正パラメータを検証する方法を説明するフローチャートである。ステップ９０１では、互いに垂直な第１方向および第２方向に延びるエッジを有するパターンが用意される。パターンはユーザーによって設計データから選択され、コンピュータ１５０は、選択されたパターンが互いに垂直な第１方向および第２方向に延びるエッジを有するかを検査する。これは、非点収差を補正するためには、パターンは互いに垂直なエッジを有する必要があるためである。本実施形態では、第１方向は図２に示す角度０°の方向であり、第２方向は図２に示す角度９０°の方向である。一実施形態では、第１方向は角度４５°の方向であってもよく、第２方向は角度１３５°の方向であってもよい。

ステップ９０２では、コンピュータ１５０は、図３を参照して説明したコーナーラウンド処理を、ステップ９０１で設計データから選択されたパターンに施す。ステップ９０３では、コンピュータ１５０は、コーナーラウンド処理が施されたパターンの０°方向に延びるエッジの総長さＴ１、９０°方向に延びるエッジの総長さＴ２、４５°方向に延びるエッジの総長さＴ３、および１３５°方向に延びるエッジの総長さＴ４を算出し、これら総長さの比、すなわちエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４を決定する。

ステップ９０４では、コンピュータ１５０は、処理の繰り返し回数を表すＮを０に設定する。ステップ９０５では、コンピュータ１５０は、走査電子顕微鏡１００に指令を発して、Ｘ方向パラメータ範囲Ｘ１〜Ｘ２内でＸ方向非点収差補正パラメータを変化させながら、ステップ９０１で用意されたパターンの設定枚数の画像を生成させる。ステップ９０６では、コンピュータ１５０は、走査電子顕微鏡１００に指令を発して、Ｙ方向パラメータ範囲Ｙ１〜Ｙ２内でＹ方向非点収差補正パラメータを変化させながら、ステップ９０１で用意されたパターンの設定枚数の画像を生成させる。

Ｘ方向非点収差補正パラメータは、Ｘ方向の非点収差を補正（解消）するためのパラメータであり、具体的には、図１に示すＸ偏向器１１３に組み込まれた非点収差補正器を操作するためのパラメータである。Ｘ方向非点収差補正パラメータを変化させると、Ｘ方向のレンズの厚み、すなわちＸ方向の画像のボケが変わる。Ｙ方向非点収差補正パラメータは、Ｙ方向の非点収差を補正（解消）するためのパラメータであり、具体的には、図１に示すＹ偏向器１１４に組み込まれた非点収差補正器を操作するためのパラメータである。Ｙ方向非点収差補正パラメータを変化させると、Ｙ方向のレンズの厚み、すなわちＹ方向の画像のボケが変わる。Ｘ方向非点収差補正パラメータのＸ方向と、Ｙ方向非点収差補正パラメータのＹ方向は互いに垂直である。

ステップ９０７では、コンピュータ１５０は、走査電子顕微鏡１００に指令を発して、焦点パラメータ範囲Ｒ１〜Ｒ２内で焦点パラメータを変化させながら、ステップ９０１で用意されたパターンの設定枚数の画像を生成させる。コンピュータ１５０は、ステップ９０５，９０６，９０７で生成された複数の画像を走査電子顕微鏡１００から取得する。

ステップ９０８では、コンピュータ１５０は、ステップ９０５，９０６，９０７で得られた複数の画像の４つの方向（すなわち、０°、９０°、４５°、１３５°の方向）に関するエッジ先鋭度を算出する。より具体的には、コンピュータ１５０は、ステップ９０５で得られた複数の画像を４方向に走査して、０°方向のエッジ先鋭度、９０°方向のエッジ先鋭度、４５°方向のエッジ先鋭度、および１３５°方向のエッジ先鋭度を画像ごとに算出する。コンピュータ１５０は、さらに、図１０に示すような、エッジ先鋭度とＸ方向非点収差補正パラメータとの相関を示すグラフを作成する。以下の説明では、ステップ９０５で得られた複数の画像から算出されたエッジ先鋭度を第１エッジ先鋭度という。

同様に、コンピュータ１５０は、ステップ９０６で得られた複数の画像を４方向に走査して、０°方向のエッジ先鋭度、９０°方向のエッジ先鋭度、４５°方向のエッジ先鋭度、および１３５°方向のエッジ先鋭度を画像ごとに算出する。コンピュータ１５０は、さらに、図１１に示すような、エッジ先鋭度とＹ方向非点収差補正パラメータとの相関を示すグラフを作成する。以下の説明では、ステップ９０６で得られた複数の画像から算出されたエッジ先鋭度を第２エッジ先鋭度という。

さらに、コンピュータ１５０は、ステップ９０７で得られた複数の画像を４方向に走査して、０°方向のエッジ先鋭度、９０°方向のエッジ先鋭度、４５°方向のエッジ先鋭度、および１３５°方向のエッジ先鋭度を画像ごとに算出する。コンピュータ１５０は、さらに、図１２に示すような、エッジ先鋭度と焦点パラメータとの相関を示すグラフを作成する。以下の説明では、ステップ９０７で得られた複数の画像から算出されたエッジ先鋭度を第３エッジ先鋭度という。

ステップ９０９では、コンピュータ１５０は、０°方向の第１エッジ先鋭度のピーク値Ｐ５，９０°方向の第１エッジ先鋭度のピーク値Ｐ６、４５°方向の第１エッジ先鋭度のピーク値Ｐ７、および１３５°方向の第１エッジ先鋭度のピーク値Ｐ８を決定し、これらピーク値Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８のうちの最も大きなピーク値を決定し、この最も大きなピーク値が、Ｘ方向パラメータ範囲Ｘ１〜Ｘ２の上限または下限に位置するかを判定する。最も大きなピーク値が、Ｘ方向パラメータ範囲Ｘ１〜Ｘ２の上限または下限に位置する場合、Ｘ方向パラメータ範囲Ｘ１〜Ｘ２外により大きなピーク値が存在すると予想される。

上記ステップ９０９においてＹＥＳの場合は、コンピュータ１５０は、ステップ９１０にてＸ方向パラメータ範囲Ｘ１〜Ｘ２を変える。さらに、コンピュータ１５０は、ステップ９１１にてＮに１を加え、Ｎの数値を更新する。Ｎが設定値よりも小さいことを条件として（ステップ９１２）、処理フローはステップ９０５に戻る。ステップ９１２でＮが設定値に達した場合は、コンピュータ１５０は警報を発する。

上記ステップ９０９においてＮＯの場合は、コンピュータ１５０は、ステップ９１３にて、０°方向の第２エッジ先鋭度のピーク値Ｐ９，９０°方向の第２エッジ先鋭度のピーク値Ｐ１０、４５°方向の第２エッジ先鋭度のピーク値Ｐ１１、および１３５°方向の第２エッジ先鋭度のピーク値Ｐ１２を決定し、これらピーク値Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１２のうちの最も大きなピーク値を決定し、この最も大きなピーク値が、Ｙ方向パラメータ範囲Ｙ１〜Ｙ２の上限または下限に位置するかを判定する。最も大きなピーク値が、Ｙ方向パラメータ範囲Ｙ１〜Ｙ２の上限または下限に位置する場合、Ｙ方向パラメータ範囲Ｙ１〜Ｙ２外により大きなピーク値が存在すると予想される。

上記ステップ９１３においてＹＥＳの場合は、コンピュータ１５０は、ステップ９１４にてＹ方向パラメータ範囲Ｙ１〜Ｙ２を変える。その後、処理フローは上記ステップ９１１に進む。コンピュータ１５０は、ステップ９１１にてＮに１を加え、Ｎの数値を更新する。Ｎが設定値よりも小さいことを条件として（ステップ９１２）、処理フローはステップ９０５に戻る。

上記ステップ９１３においてＮＯの場合は、コンピュータ１５０は、ステップ９１５にて、０°方向の第３エッジ先鋭度のピーク値Ｐ１３，９０°方向の第３エッジ先鋭度のピーク値Ｐ１４、４５°方向の第３エッジ先鋭度のピーク値Ｐ１５、および１３５°方向の第３エッジ先鋭度のピーク値Ｐ１６を決定し、これらピーク値Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１６のうちの最も大きなピーク値を決定し、この最も大きなピーク値が、焦点パラメータ範囲Ｒ１〜Ｒ２の上限または下限に位置するかを判定する。最も大きなピーク値が、焦点パラメータ範囲Ｒ１〜Ｒ２の上限または下限に位置する場合、焦点パラメータ範囲Ｒ１〜Ｒ２外により大きなピーク値が存在すると予想される。

上記ステップ９１５においてＹＥＳの場合は、コンピュータ１５０は、ステップ９１６にて焦点パラメータ範囲Ｒ１〜Ｒ２を変える。その後、処理フローは上記ステップ９１１に進む。コンピュータ１５０は、ステップ９１１にてＮに１を加え、Ｎの数値を更新する。Ｎが設定値よりも小さいことを条件として（ステップ９１２）、処理フローは上記ステップ９０５に戻る。

上記ステップ９１５においてＮＯの場合は、ステップ９１７において、コンピュータ１５０は、第１方向（０°方向）における第３エッジ先鋭度のピーク値Ｐ１３に対応する焦点パラメータＦ１と、第２方向（９０°方向）における第３エッジ先鋭度のピーク値Ｐ１４に対応する焦点パラメータＦ２との差を算出する。ステップ９１８では、コンピュータ１５０は、ステップ９１７で算出された差が許容範囲内にあるかを判定する。図１２に示す例は、焦点パラメータＦ１と焦点パラメータＦ２との差が許容範囲内にある場合であるが、図１３に示す例は、焦点パラメータＦ１と焦点パラメータＦ２との差が許容範囲外にある場合である。

焦点パラメータＦ１と焦点パラメータＦ２との差が許容範囲外にある場合、処理フローは上記ステップ９１１に進む。コンピュータ１５０は、ステップ９１１にてＮに１を加え、Ｎの数値を更新する。Ｎが設定値よりも小さいことを条件として（ステップ９１２）、処理フローは上記ステップ９０５に戻る。焦点パラメータＦ１と焦点パラメータＦ２との差が許容範囲内にある場合、コンピュータ１５０は、ステップ９１９において、第１エッジ先鋭度のピーク値の比Ｐ５：Ｐ６：Ｐ７：Ｐ８が、先に算出したエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致するかを判定する。ピーク値の比Ｐ５：Ｐ６：Ｐ７：Ｐ８は、エッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４に完全に一致しなくともよく、予め設定された範囲内の差異は許容される。

第１エッジ先鋭度のピーク値の比Ｐ５：Ｐ６：Ｐ７：Ｐ８がエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致しない場合、コンピュータ１５０は警報を発する。ピーク値の比Ｐ５：Ｐ６：Ｐ７：Ｐ８がエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致する場合、コンピュータ１５０は、ステップ９２０において、第２エッジ先鋭度のピーク値の比Ｐ９：Ｐ１０：Ｐ１１：Ｐ１２が、先に算出したエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致するかを判定する。ピーク値の比Ｐ９：Ｐ１０：Ｐ１１：Ｐ１２は、エッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４に完全に一致しなくともよく、予め設定された範囲内の差異は許容される。

第２エッジ先鋭度のピーク値の比Ｐ９：Ｐ１０：Ｐ１１：Ｐ１２がエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致しない場合、コンピュータ１５０は警報を発する。ピーク値の比Ｐ９：Ｐ１０：Ｐ１１：Ｐ１２がエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致する場合、コンピュータ１５０は、ステップ９２１において、第３エッジ先鋭度のピーク値の比Ｐ１３：Ｐ１４：Ｐ１５：Ｐ１６が、先に算出したエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致するかを判定する。ピーク値の比Ｐ１３：Ｐ１４：Ｐ１５：Ｐ１６は、エッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４に完全に一致しなくともよく、予め設定された範囲内の差異は許容される。

第３エッジ先鋭度のピーク値の比Ｐ１３：Ｐ１４：Ｐ１５：Ｐ１６がエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致しない場合、コンピュータ１５０は警報を発する。ピーク値の比Ｐ１３：Ｐ１４：Ｐ１５：Ｐ１６がエッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２：Ｔ３：Ｔ４と一致する場合、コンピュータ１５０は、ステップ９２２において、最適なＸ方向非点収差補正パラメータ、最適なＹ方向非点収差補正パラメータ、および最適な焦点パラメータを決定する。具体的には、コンピュータ１５０は、第１エッジ先鋭度のピーク値Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８のそれぞれに対応する４つのＸ方向非点収差補正パラメータの平均を算出し、得られた平均を最適なＸ方向非点収差補正パラメータとする。同様に、コンピュータ１５０は、第２エッジ先鋭度のピーク値Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２のそれぞれに対応する４つのＹ方向非点収差補正パラメータの平均を算出し、得られた平均を最適なＹ方向非点収差補正パラメータとする。さらに、コンピュータ１５０は、第３エッジ先鋭度のピーク値Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６のそれぞれに対応する４つの焦点パラメータの平均を算出し、得られた平均を最適な焦点パラメータとする。その後、処理フローは終了する。

上述した実施形態では、４つの方向のエッジ長さの比、および４つの方向のエッジ先鋭度のピーク値の比が取得されるが、本発明は上述の実施形態に限定されない。一実施形態では、２つの方向、すなわち互いに垂直な第１方向および第２方向のエッジ長さの比、および第１方向および第２方向のエッジ先鋭度のピーク値の比が取得されてもよい。例えば、コンピュータ１５０は、ピーク値の比Ｐ１：Ｐ２が、エッジ長さの比Ｔ１：Ｔ２と一致するかを判定してもよい。

上述した実施形態は、焦点パラメータおよび非点収差補正パラメータが正しく調整されているかを検証する方法であるが、本発明はレンズアライメント補正パラメータなどの他の種類の操作パラメータが正しく調整されているかを検証する方法にも同様に適用することができる。

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。

１００ 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 試料チャンバー
１２１ ＸＹステージ
１２２ ステージ制御装置
１２４ ウェーハ
１３０ 二次電子検出器
１３１ 反射電子検出器
１４０ ウェーハ搬送装置
１５０ コンピュータ
１６１ 設計データベース
１６２ 記憶装置
１６３ 入力装置
１６４ 表示装置

Claims (3)

1. 走査電子顕微鏡の操作パラメータを検証する方法であって、
   設計データから選択されたパターンのエッジの第１方向の長さと、該第１の方向と垂直な第２方向の長さとの比を決定し、
   走査電子顕微鏡の操作パラメータを変えながら、前記パターンの複数の画像を前記走査電子顕微鏡で生成し、
   前記複数の画像のそれぞれの前記第１方向におけるエッジ先鋭度と、前記複数の画像のそれぞれの前記第２方向におけるエッジ先鋭度を算出し、
   前記第１方向におけるエッジ先鋭度のピーク値と、前記第２方向におけるエッジ先鋭度のピーク値との比を決定し、
   前記ピーク値の比が前記エッジの長さの比と一致しない場合に警報を発することを特徴とする方法。
2. 前記パターンにコーナーラウンド処理を施す工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記操作パラメータは、焦点パラメータ、非点収差補正パラメータ、およびレンズアライメント補正パラメータのいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。

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