TW201546447A - 圖案測定裝置、及電腦程式 - Google Patents

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Hiroyuki SINDO
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Abstract

本發明係以定量就存在於電路上之圖案變形的存在所帶來的影響作評估之圖案測定裝置、及電腦程式的提供為目的。 為了達成上述目的，提議一種圖案測定裝置，執行測定對象圖案資料之第1邊緣、及對應於該測定對象圖案的基準圖案之對應於前述第1邊緣的第2邊緣之間的第1之間隔的尺寸測定，根據鄰接於前述第1邊緣及前述第2邊緣並與該第1邊緣及第2邊緣係不同的第3邊緣、與前述第1邊緣及第2邊緣中的至少一方之間的第2之間隔之尺寸、及前述第1之間隔的尺寸，而算出前述第1邊緣或前述測定對象圖案之分數。

Description

圖案測定裝置、及電腦程式
本發明，係關於圖案測定裝置、及電腦程式，尤其，關於藉電子裝置之電路圖案與基準圖案的比較，而就該電路圖案之完成結果作評估的圖案測定裝置、電腦程式、及半導體計測系統。
近年來的半導體係微細化、多層化進展，邏輯亦複煩雜化，故處於其製造極困難之狀況。作為此結果，傾向頻繁產生因製程而起之缺陷，正確檢查該缺陷變重要。
基於以光學式檢查裝置等所檢測之缺陷的座標資訊，而就缺陷作檢察之檢察SEM(Scanning Electron Microscope)、或根據基於所檢測出之信號而形成的波形資訊而就圖案之尺寸作測定的CD-SEM(Critical Dimension-SEM)係使用於此等缺陷之詳細的檢查或測定。此等SEM檢查裝置，係就對應於基於半導體製程之模擬的檢查座標、或基於光學檢查裝置之檢查結果的檢查座標之電路圖案作檢查。檢查手法係有各種提議，惟在供 以形成具有尤其65nm以下的寬度之圖案用的半導體製程，係為了正確掌握光學鄰近效應所致的缺陷之狀態的目的，而已提出藉與基準圖案之形狀比較而檢測出缺陷的手法(專利文獻1、專利文獻2)、或藉電路圖案之分析而檢測出缺陷的手法(專利文獻3)。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本發明專利公開2004-163420號公報(對應美國發明專利USP8045785)
〔專利文獻2〕日本發明專利公開2007-248087號公報(對應美國發明專利USP8019161)
〔專利文獻3〕日本發明專利公開2002-148031號公報
由於微細化，使得按設計資料將電路圖案轉印於晶圓之情形變難。為此，今後應會要求對於半導體裝置之動作無影響的部位之形狀變形係寬容，以有問題之形狀變形作為缺陷而嚴格檢查。尤其要求依電路圖案之密度為高的部位與低的部位而變更檢查基準。進行如說明於專利文獻1、2之比較檢查時，電路圖案之所有部位皆以同樣的基準作檢查，故有可能特別將對於半導體裝置之動作 無影響的部位之形狀變形誤判為缺陷。
此外，在專利文獻3係可將電路圖案之邊緣的間隔使用於檢查，惟由於不進行與基準圖案之比較，故有時無法檢測出因半導體製造裝置之問題使得電路圖案之間隔一律變大、或變小如此之缺陷。
於以下，提議一種圖案測定裝置、及電腦程式，目的在於就缺陷之存在所帶來的影響作定量評估，或依缺陷之存在所帶來的影響，而以高效率進行測定或檢查。
作為供以達成上述目的之一態樣，提議一種圖案測定裝置及電腦程式，該圖案測定裝置係具備運算裝置，該運算裝置係執行以帶電粒子束裝置所得的測定對象圖案資料之第1邊緣、及對應於該測定對象圖案的基準圖案之對應於前述第1邊緣的第2邊緣之間的第1之間隔之尺寸測定，運算裝置，係根據鄰接於前述第1邊緣及前述第2邊緣並與該第1邊緣及第2邊緣係不同的第3邊緣、與前述第1邊緣及第2邊緣中的至少一方之間的第2之間隔之尺寸、及前述第1之間隔的尺寸，而算出前述第1邊緣或前述測定對象圖案之分數，該電腦程式係使電腦執行上述處理。
依上述構成，即變得可輸出依照產生於圖案之缺陷對於電路造成之影響的定量之評估結果。
201‧‧‧SEM
202‧‧‧電子束
203‧‧‧樣品
204‧‧‧二次電子檢測器
205‧‧‧反射電子檢測器1
206‧‧‧反射電子檢測器2
207‧‧‧A/D轉換器
208‧‧‧記憶體
209‧‧‧CPU
210‧‧‧硬體
211‧‧‧顯示手段
212‧‧‧配方生成系統
213‧‧‧設計資料
214‧‧‧控制裝置
300‧‧‧計測區域
301‧‧‧基準圖案
302‧‧‧作為檢查對象之電路圖案
303‧‧‧電路部
304‧‧‧非電路部
305~308‧‧‧形狀變形部
401‧‧‧電路部
402‧‧‧非電路部
403‧‧‧基準圖案
404‧‧‧作為檢查對象之電路圖案
405‧‧‧基準邊緣
406‧‧‧檢查邊緣
407‧‧‧電路外間隔
408‧‧‧電路內間隔
409‧‧‧檢查邊緣與基準邊緣之間隔
501‧‧‧掃描電子顯微鏡本體
502‧‧‧掃描偏向器
503‧‧‧檢測器
504‧‧‧控制裝置
505‧‧‧演算處理裝置
506‧‧‧配方執行部
507‧‧‧影像處理部
508‧‧‧影像積算部
509‧‧‧記憶體
510‧‧‧匹配處理部
511‧‧‧輪廓線抽出部
512‧‧‧基準圖案測定部
513‧‧‧形狀評估部
514‧‧‧缺陷判定部
515‧‧‧設計資料記憶媒體
516‧‧‧設計裝置
517‧‧‧輸出入裝置
700‧‧‧顯示器
701‧‧‧檢查視窗
702‧‧‧基準圖案
703‧‧‧檢查圖案
704‧‧‧形狀變形部
705‧‧‧檢查結果視窗
901‧‧‧線圖案
902‧‧‧白帶
903‧‧‧第1輪廓線
904~906‧‧‧亮度分布取得區域
907~909‧‧‧相對於第1輪廓線於垂直之方向的亮度分布
〔圖1〕就藉基準圖案與圖案邊緣的比較而檢查電路圖案之程序作繪示的流程圖。
〔圖2〕就半導體計測系統之構成作繪示的圖。
〔圖3〕將基準圖案與包含形狀變形之電路圖案作疊合的圖。
〔圖4〕供以說明計測程序用的圖。
〔圖5〕就半導體計測系統之詳細構成作繪示的圖。
〔圖6〕就計測程序作繪示的流程圖。
〔圖7〕就檢查結果之畫面作繪示的圖。
〔圖8〕就輪廓線之抽出程序作繪示的流程圖。
〔圖9〕供以說明輪廓線之抽出程序用的圖。
〔圖10〕就求出邊緣分數之程序作繪示的流程圖。
〔圖11〕就求出形狀分數之程序作繪示的流程圖。
〔圖12〕就電路圖案之好壞判定程序作繪示的流程圖。
〔圖13〕就基準圖案的分析程序作繪示之流程圖。
〔圖14〕就電路內外之間隔與使用於分數計算的加權之關係作了繪示的圖。
〔圖15〕就將圖案間之短路的可能性作指標值化之 手法作說明的圖。
〔圖16〕就將圖案之斷線的可能性作指標值化之手法作說明的圖。
〔圖17〕就基於設計資料與輪廓線資料之比較，而將缺陷狀態作分數化之程序作繪示的流程圖。
〔圖18〕就算出測定對象圖案之分數的程序作繪示之流程圖。
〔圖19〕就利用基準圖案資料與輪廓線資料(測定對象圖案資料)，而求出最小圖案間隔、或最小空間間隔之例作說明的圖。
於以下，說明藉就根據含於基準圖案的電路之尺寸、與鄰接的電路之間隔而藉基準圖案與電路圖案的比較而得之圖案間誤差作評估，從而進行適於電路之配置狀態的電路圖案之好壞判定的半導體計測裝置(圖案測定裝置)。
以下說明之實施例，係主要關於藉邊緣資訊與基準圖案之形狀比較，從而進行缺陷檢測之圖案測定裝置。缺陷檢測之順序，係首先，檢查操作員將理想的形狀之電路圖案定義為基準圖案。在基準圖案方面，係利用設計資料、藉就實際所製造之電路圖案作模擬從而生成的電路圖案、檢查操作員從所製造的電路圖案之中所選擇的標準圖案(golden pattern)等。接著利用邊緣檢測處理等， 而從所攝影像抽出電路圖案之邊緣。接著使基準圖案與電路圖案之邊緣疊合。疊合係採用手動調整或利用圖案匹配的自動調整法。
電路圖案之形狀，係依半導體的製造條件、電路布局而變形成各種形狀。為此，為準確掌握該等變形之程度，對於包含檢查座標之2維的區域設定計測區域，就含於計測區域的基準圖案與電路圖案之邊緣的間隔(以下，稱作邊緣誤差。)按在電路圖案上以既定之間隔而設定的點而徹底作計測。接著使從計測區域所得之複數個邊緣誤差的代表值、平均值為該計測區域之測定值，藉與既定之閾值的比較而就電路圖案之正常或缺陷作判定。
此外，不使用基準圖案之缺陷檢測係依以下的程序而進行。首先，從電路圖案之所攝影像將圖案邊緣作抽出，徹底就含影像內的圖案邊緣之間隔作計測。接著依其間隔值而分割所攝影像之區域。接著按所分割之區域利用對應於該間隔值的檢查參數而就缺陷作檢測。電路圖案係密度變高時變易於產生缺陷，故係依圖案邊緣之間隔而變更檢查方法從而提高檢查的正確性者。
另一方面，經過如上述之計測法而求得的測定結果，係示出圖案之變形的程度之指標值，惟圖案變形的指標值所具有之意義，係因該變形所存在之周圍的狀況而變化。例如即使圖案變形係相同，由於周圍的圖案之配列等，使得對於電路造成之影響會變化。所以，在以下作說明之實施例中，係說明有關於算出就如此之對於電路造 成影響作定量評估的指標值之圖案測定裝置。
在本實施例，係主要說明有關於藉電子裝置之電路圖案與基準圖案的比較，而就相對於基準圖案之邊緣位置的誤差作計測，基於含於基準圖案的電路之尺寸、與鄰接的電路之間隔而就邊緣位置的誤差作評估，使得依照電路之配置狀態的適切之電路圖案的好壞判定成為可能之圖案測定裝置。更具體而言，就利用基準圖案的電路尺寸與電路間隔而藉所攝影像與基準圖案之比較所求出的邊緣誤差作分數化，就將該分數與既定之閾值作比較而判定缺陷之有無的半導體計測裝置，作說明。
〔實施例1〕
以下，利用圖式而說明有關於圖案計測裝置、及半導體計測系統之具體例。
圖2係就半導體計測系統之概要作繪示的圖。半導體計測系統係以取得電路圖案之影像資料的掃描型電子顯微鏡201(SCANNING ELECTRON MICROSCOPE：以下，SEM)與藉影像資料之分析而檢查電路圖案的控制裝置214而構成。SEM201係對於製出電子裝置之晶圓等的樣品203照射電子束202，將從樣品203所放出之電子以二次電子檢測器204或反射電子檢測器205、206作捕捉，以A/D轉換器207轉換成數位信號。數位信號係輸入至控制裝置214而儲存於記憶體208，以CPU209、ASIC或FPGA等之影像處理硬體210進行依照目的之影 像處理，就電路圖案作檢查。
再者控制裝置214，係與具備輸入手段之顯示器211連接，具有對於使用者顯示影像或檢查結果等之GUI(GRAPHICAL USER INTERFACE)等之功能。另外，就在控制裝置214之控制的一部分或全部，亦可分配給CPU或搭載有可累積影像之記憶體的電子計算機等而作處理、控制。此外，控制裝置214，係與就包含檢查所需的電子裝置之座標、利用於檢查定位之圖案匹配用的模版、及攝影條件等之攝像配方以手動、或活用電子裝置之設計資料213而作成的攝像配方作成裝置212透過網路或匯流排等而連接。
圖5，係更詳細就內建於控制部214之演算處理裝置作繪示的圖。例示於圖5之半導體計測系統，係包含：掃描電子顯微鏡本體501；就掃描電子顯微鏡本體作控制之控制裝置504；基於既定之動作程式(配方)而將控制信號傳達給控制裝置504，同時根據藉掃描電子顯微鏡而得之信號(二次電子或背向散射電子等)執行圖案的形狀評估之演算處理裝置505；儲存著半導體裝置之設計資料的設計資料記憶媒體515；進行設計資料之作成或運用了模擬的設計資料之修正等的設計裝置516；及輸入既定之半導體評估條件，或輸入測定結果或缺陷判定結果的輸出入裝置517。
演算處理裝置505，係作為供以根據所得之影像而就圖案的形狀作評估用的資料處理裝置而發揮功能。 控制裝置504，係基於來自配方執行部506之指示，而就掃描電子顯微鏡本體501內之樣品台或偏向器作控制，執行到達期望之位置的掃描區域(視野)之定位。從控制裝置504係依照設定倍率或視野之大小的掃描信號被提供至掃描偏向器502。掃描偏向器502，係依照所提供之信號，而使視野之大小(倍率)變化至期望的大小。
含於演算處理裝置505之影像處理部507，係具備與掃描偏向器502的掃描同步，而對於就藉檢測器503所得之檢測信號作配列從而得到的影像進行處理之影像處理部507。此外，於演算處理裝置505，係內置就必要的動作程式或影像資料、測定結果等作記憶的記憶體509。
此外，於演算處理裝置505，係包含：供以利用預先記憶之模版而就影像內之評估對象作特定用的匹配處理部510；如後述從影像資料抽出輪廓線的輪廓線抽出部511；就含於基準圖案的電路間之間隔與電路尺寸作計測的基準圖案測定部512；利用從輪廓線抽出部511所得之輪廓線與基準圖案、及來自基準圖案測定部512的電路圖案之尺寸或間隔之值，而求出電路圖案之形狀分數的形狀評估部512；及基於來自形狀評估部514之分數而判定缺陷之有無的缺陷判定部。
從樣品所放出之電子，係以檢測器503作捕捉，以內建於控制裝置504之A/D轉換器而轉換成數位信號。藉內建於影像處理部207的CPU、ASIC、FPGA等 之影像處理硬體，而進行依照目的之影像處理。
演算處理裝置505，係與輸出入裝置517連接，具有在設於該輸出入裝置517之顯示裝置，對於操作者顯示影像或檢查結果等之GUI(GRAPHICAL USER INTERFACE)等之功能。
此外，輸出入裝置517，係亦作為就包含測定、檢查等所需的電子裝置之座標、利用於定位之圖案匹配用的模版、攝影條件等之攝像配方以手動、或活用記憶於電子裝置之設計資料記憶媒體515的設計資料而作成之攝像配方作成裝置而發揮功能。
輸出入裝置517，係具備將基於設計資料而形成之線圖影像的一部分作切出，而當作模版之模版作成部，當作在匹配處理部510之模版匹配的模版，而登錄至記憶體509。模版匹配，係就成為位置對準之對象的所攝影像與模版一致之處，基於採用了正規化相關法等之一致度判定而作特定的手法，匹配處理部510，係基於一致度判定，而就所攝影像之期望的位置作特定。另外，在本實施例，係將模版與影像之一致程度以一致度或類似度此類語言作表現，惟在表示兩者之一致程度的指標這個意思方面係同者。此外，不一致度或非類似度亦為一致度或類似度之一態樣。
此外，於影像處理部507，係內建就藉SEM所得之信號作積算而形成積算影像的影像積算部508。在如捕捉電子之檢測器503有複數的情況下，係作成就藉複 數個檢測器所得之複數個信號作組合的影像。藉此，可生成依照檢查之目的的影像。此外，可就以一個檢測器所得之複數個影像作積算從而生成抑制了各個影像所含的雜訊之影像。
輪廓線抽出部511，係按照如例示於例如圖8之流程圖而從影像資料抽出輪廓線。圖9係就該輪廓線抽出之概要作繪示的圖。
首先，取得SEM影像(步驟801)。接著，基於白帶(white band)之亮度分布，而形成第1輪廓線(步驟802)。在此係採用白帶法等而進行邊緣檢測。接著，針對所形成之第1輪廓線而於既定之方向求出亮度分布，抽出具有既定之亮度值的部分(步驟803)。在此要說的既定之方向，係相對於第1輪廓線而垂直之方向為最佳。如例示於圖9，基於線圖案901之白帶902，而形成第1輪廓線903，針對該第1輪廓線903，設定亮度分布取得區域(904~906)，從而取得相對於第1輪廓線於垂直之方向的亮度分布(907~909)。
第1輪廓線903係粗的輪廓線，惟由於係示出圖案之大概形狀，故為了以此輪廓線為基準而形成更高準確度之輪廓線，以該輪廓線為基準而就亮度分布作檢測。相對於輪廓線在垂直方向就亮度分布作檢測，使得可縮窄輪廓之峰寬，結果可檢測正確之峰值位置等。例如採取將峰頂之位置連接起來，即可形成高準確度之輪廓線(第2輪廓線)(步驟905)。此外，亦可採取並非檢測 峰頂，而是將既定之亮度部分連接起來，而形成輪廓線。
再者，亦可為了作成第2輪廓線，針對第1輪廓線903，於垂直之方向掃描電子束從而形成輪廓(步驟904)，基於該輪廓，而形成第2輪廓線。
圖6，係就半導體圖案之檢查程序作繪示的流程圖。在本實施例，係就將半導體計測應用於以外觀檢查裝置或半導體之程序模擬的評估等而預先特定之晶圓上的缺陷可能性部位之檢查的例子作說明。缺陷可能性部位，係預測缺陷之產生的部位。
操作員於最初利用配方作成裝置212而設定供以就晶圓上之電路圖案作攝影、及計測用的檢查條件(步驟601)。檢查條件，係SEM201之攝影倍率或成為檢查對象的電路圖案之座標(以下，當作檢查座標)等。
接著基於所設定之檢查條件，生成攝影配方(步驟602)。攝影配方係供以就SEM201作控制用的資料，定義了檢查操作員所設定之檢查條件、或供以從所攝影像就檢查位置作特定用的模版。接著基於配方，以SEM201就電路圖案作攝影，利用定位用之模版進行圖案匹配，而就攝影影像內之檢查點作特定(步驟603)。
接著就電路圖案作計測(步驟604)。當作計測之對象的影像係可如前述為藉組合從複數個檢測器所得之信號而生成的影像，亦可為藉積算從一個檢測器所得之影像而生成的影像。最後利用電路圖案之計測值而判定電路圖案之好壞(步驟605)。
以下，就電路圖案之計測程序(步驟604)的細節作說明。圖1，係就半導體圖案之計測程序作繪示的流程圖，被以形狀評估部513而執行。利用圖3及圖4的電路圖案之例而說明計測程序。
圖3係將基準圖案301疊合於作為檢查對象的電路圖案302之所攝影像的圖。於圖3(A)(B)之所攝影像係分別包含2個鄰接之電路。如在與基準圖案301之比較下可知悉於圖3(A)之電路係包含凸變形305、306，於圖3(B)係包含凹變形307、308。凸變形係電路部303突出至非電路部304的變形，導致電路之短路缺陷。另外凹變形係電路部303凹陷之變形，導致電路之斷線缺陷。說明方便上，缺陷305~308係當作同尺寸之缺陷。於圖3(A)係同尺寸之凸變形包含2個，惟該變形對於電路之影響係不同。凸變形係越發生於與鄰接的電路之間隔為窄的部位時，該變形越帶來電路之不良影響。
為此，在圖3(A)之例係有鄰接之電路圖案的凸變形305之缺陷度比凸變形306高。另一方面，凹變形係越發生於電路尺寸小之部位時，該變形越帶來電路之不良影響。為此，在圖3(B)之例係凹變形307的缺陷度比凹變形308高。
為了藉電路圖案與基準圖案的比較而導出因如此之電路尺寸或鄰接的電路圖案而變化之缺陷度，依圖1之程序而就電路圖案作計測。利用圖4而詳細說明。
圖4係將電路圖案404與基準圖案403疊合 之圖。另外電路部係401，非電路部係402。疊合位置係以匹配處理部510藉基準圖案403與電路圖案404的匹配而求出。另外，使用於計測之基準圖案與於影像攝影時所實施的匹配用之模版為不同的情況下，係再度進行基準圖案403與電路圖案404之匹配，使得可就於計測方面有效的疊合位置作特定。在圖1之計測程序，係最初就構成基準圖案403之邊緣(以下稱作基準邊緣405)與構成電路圖案404的邊緣(以下，稱作檢查邊緣406)之間隔409(以下稱作形狀誤差值)作測定(步驟101)。
接著，就間隔409之測定值，而參照間隔值407與間隔值408(步驟102)。間隔值407，係左側的圖案之右側的基準邊緣405、及右側的圖案之左側的基準邊緣410之間隔(電路外間隔值)。間隔值407，係相當於非電路部(非圖案部)之尺寸。此外，間隔值408，係相當於右側的圖案之左的基準邊緣410、及右側的圖案之右的基準邊緣411之間的尺寸。
間隔值407與間隔值408係皆為依照右側的圖案之左邊緣的位置之值。左側圖案之右邊緣的基準邊緣與檢查邊緣間之測定值(檢查邊緣的相對於基準邊緣之背離的程度)，係依鄰接之邊緣的位置，而其加權產生變化。在本實施例，係提出藉參照關於鄰接於就與基準圖案之背離作測定的檢查邊緣之邊緣的基準資料，而算出分數(步驟103)，從而求出檢查邊緣的缺陷之程度(正常之程度)的指標值之手法。依如此之分數算出法，即使得可 就成為如圖案之斷線、短路的缺陷之可能性作數值化。關於分數之算出法係後述。
另外電路外間隔值係例如基準邊緣、基準邊緣位置之非電路部的尺寸、根據尺寸之數值，電路內間隔值係例如基準邊緣、基準邊緣位置之電路部的尺寸、根據尺寸之數值。然而，在如電路圖案作複雜變形的電路圖案，係配合該變形而適切作測定之值為理想，並非限定於此者。
電路外間隔值與電路內間隔值之參照，係例如，可參照就於檢查前預先含於基準圖案的基準邊緣，就電路內間隔與電路外間隔作計測，被保存於記憶體509者，亦可參照每次設定基準圖案所計測者。電路內間隔與電路外間隔係得以示於例如圖13之程序而計測，在基準圖案測定部512被執行。
就圖13之基準圖案的測定程序作說明。於最初輸入基準圖案(步驟1301)。接著就構成基準圖案之基準邊緣點作設定。基準圖案的資料為影像之情況下，係以如圖8所示之程序就基準圖案的邊緣作檢測，於其邊緣上就基準邊緣點作設定(步驟1302)。基準圖案為GDS等之向量資料的情況下，係決定在構成電路之線段上隔例如1nm間隔等之規則而就基準邊緣點作設定。接著參照存在於基準邊緣點的周圍之基準圖案的邊緣，就電路內間隔作測定(步驟1303)。接著參照存在於基準邊緣點的周圍之基準圖案的邊緣，就電路外間隔作測定(步驟 1304)。
基準圖案為GDS等之設計資料或藉程序模擬之資料的情況下，係由於在該資料已定義電路部、非電路部之資訊，故可容易判別基準圖案所構成之區域為電路部、亦或非電路部。然而，基準圖案為影像資料之情況下係僅以從影像所得之資訊係難以判別電路部與非電路部。如此之情況下，係以匹配處理部510進行已定義電路部與非電路部之設計資料的匹配，根據匹配結果而求出設計資料之圖形與影像的圖形之對應，將設計資料之電路部與非電路部的資訊賦予對應於基準圖案的影像區域。
例如，以從影像座標之邊緣點A(X1、Y1)連續至邊緣點B(X2、Y2)的邊緣所圍之區域係生成如電路部等之影像的附加資訊，可根據該附加資訊而就電路內間隔值、電路外間隔值作決定。
另外，無須各別就電路部、非電路部的變形作評估之情況下不需要電路部、非電路部的資訊，單就接近的基準邊緣間之間隔值作測定即可。
就構成基準圖案之各邊緣點確認電路內間隔與電路外間隔的計測是否結束(步驟1305)，將電路內間隔值與電路外間隔值保存於記憶體509(步驟1306)。接著從形狀誤差、電路內間隔值、電路外間隔值就供以評估檢查邊緣用的指標(以下，稱作邊緣分數)作算出。邊緣分數之算出係以例如數1~3的方式而計算。
邊緣分數1=W＊E/P‧‧〔數1〕
邊緣分數2=W＊E/S‧‧〔數2〕
邊緣分數3=W＊E/R‧‧〔數3〕
E：基準邊緣與檢查邊緣之間隔(PIXEL、nm等)
W：係數
P：基準邊緣位置之電路內間隔(PIXEL、nm等)、或根據電路內間隔之值
S：基準邊緣位置之電路外間隔(PIXEL、nm等)、或根據電路外間隔之值
R：與接近於基準邊緣位置的邊緣之間隔(PIXEL、nm等)、或根據間隔之值
數1係於檢查邊緣存在於基準圖案的電路內部側之情況下使用。檢查邊緣存在於電路外部側之情況係0。亦即將形狀誤差除以根據電路內間隔值、電路內間隔值之值，使得電路內間隔越小時邊緣分數變越大。另一方面，數2係於檢查邊緣存在於基準圖案的電路外部之情況下使用。檢查邊緣存在於電路內部之情況係0。亦即將形狀誤差除以根據電路外間隔值、電路外間隔值之值，使得電路外間隔越小時邊緣分數變越大。數3係無電路內間隔、電路外間隔的資訊，利用僅是電路間隔的資訊而求出邊緣分數之計算式。R係與基準邊緣接近的對緣(edge-to-edge)之間隔。
W係係數。將依照電路內間隔、及電路外間隔之W的設定例示於圖14。圖形a係W=1.0，對於電路內間隔、電路外間隔總是取固定值。圖形b係W於電路內 間隔、電路外間隔超過某數值之情況下切換W值之例。於如特別嚴格就發生於電路圖案之間隔、尺寸為某數值以下的部位之形狀變形作評估的情況下使用。圖形c係使W依照電路內間隔、電路外間隔而階段性變更之例。如此，藉使用W，使得可進行配合了各種檢查用途的好壞判定。
就如以上方式而求得之邊緣分數與既定之閾值作比較而判定檢查圖案之好壞(步驟605)。缺陷判定係以缺陷判定部514進行。具體而言係進行如就數1、數2之邊緣分數與分別個別所設定的閾值作比較，閾值以上時判定為缺陷、比閾值小之情況下係判定為正常之處理，將結果保存於記憶體509。
如以上，於執行就以帶電粒子束裝置所得的測定對象圖案資料之第1邊緣、及對應於該測定對象圖案的基準圖案之對應於前述第1邊緣的第2邊緣之間的第1之間隔的尺寸測定時，根據鄰接於第1邊緣及前述第2邊緣並與該第1邊緣及第2邊緣係不同的第3邊緣、與第1邊緣及第2邊緣中的至少一方之間的第2之間隔之尺寸、及第1之間隔的尺寸，而算出前述第1邊緣或前述測定對象圖案之分數，使得可就可能成為缺陷之圖案形狀作定量評估。
此外，以示於圖10之計測流程亦可作缺陷判定。於最初就基準邊緣與檢查邊緣之間隔作計測(步驟1001)。然後參照電路外間隔與電路內間隔(步驟1002)。於最後就邊緣間隔、電路外間隔、電路內間隔與 所分別設定的既定之閾值作比較而判定缺陷(步驟1003)。例如，電路外間隔與電路內間隔分別為10像素以下的情況下，係將邊緣間隔為5像素以上之檢查邊緣判定為缺陷，邊緣間隔比10像素大之情況下係將邊緣間隔為10像素以上的檢查邊緣判定為缺陷。
接著，說明有關於不僅基準邊緣資訊，亦根據鄰接於測定對象邊緣之實際的圖案與測定對象邊緣之關係而求出分數的手法。在本實施例係徹底就電子顯微鏡之視野(Field Of View：FOV)內的圖案間隔、及空間間隔作計測，算出「最小圖案間隔」、及「最小空間間隔」等指標，以與上述之指標(加權分數)之組合評估而就最終的缺陷作特定。為了將此最小圖案間隔、及最小空間間隔反映於分數算出，預先將檢查圖案之對緣的測定值越小分數變越高之計算式記憶於記憶體509等，以形狀評估部513，執行採用所記憶之計算式的演算。在形狀評估部513，係根據例如以下的演算式，而算出分數。
邊緣分數4=W＊E/(P-Din)‧‧〔數4〕
邊緣分數5=W＊E/(S-Dout)‧‧〔數5〕
E：基準邊緣與檢查邊緣之間隔(PIXEL、nm等)
W：係數
P：基準邊緣位置之電路內間隔(PIXEL、nm等)、或根據電路內間隔之值
S：基準邊緣位置之電路外間隔(PIXEL、nm等)、或根據電路外間隔之值
Din：構成電路的檢查邊緣之間隔
Dout：構成電路間(空間)的檢查邊緣之間隔
利用圖18、圖19，而就依演算處理裝置505之邊緣分數算出的具體例作說明。首先，利用掃描電子顯微鏡而取得SEM影像(步驟1801)，抽出相當於該SEM影像的邊緣部分之輪廓線(步驟1802)。然後在輪廓線資料與基準圖案資料(基準邊緣)之間，步驟位置對準處理(步驟1803)。位置對準處理係可採取例如以基準邊緣與輪廓線間之距離成為最小的方式，而就輪廓線資料及基準圖案資料中的至少一者之位置作調整從而執行。圖19，係就在基準圖案資料與輪廓線資料之間進行位置對準，從而將兩者予以重疊之例作繪示的圖。線段1901，係成為測定對象之邊緣的基準邊緣。此外，線段1902係測定對象邊緣(檢查邊緣)之輪廓線輪廓線，線段1903係測定對象邊緣所屬之圖案的另一方之邊緣的輪廓線。線段1902與線段1903係分別相當於1個線圖案之右邊緣與左邊緣。線段1904，係鄰接於由線段1902與線段1903所形成之線圖案的圖案之左邊緣的輪廓線。另外，對應於線段1903與線段1904之基準邊緣係省略了圖示。
在如圖19作了位置對準之基準圖案與輪廓線之間，執行尺寸測定(步驟1804)。本例之情況下，就測定點1~9，實施線段1901與線段1902之間的尺寸測定，求出E1~E9。再者，實施成為測定對象之邊緣(輪廓線)與鄰接的邊緣(輪廓線)之間的尺寸測定(步驟 1805)。本例之情況下，線段1902為成為測定對象之邊緣，故求出線段1902與線段1903之間的尺寸(Din1~Din9)、及線段1902與線段1904之間的尺寸(Dout1~Dout9)。
接著，就Din-E、Dout-E依各自的測定點而求出，使其中示出最小值者分別為「最小圖案間隔」、「最小空間間隔」。演算「Din-E」之情況下，線段1902相對於線段1901，在圖案內部側(圖面左側)之情況下，E係正，在外部側之情況係成為負。另外演算「Dout-E」之情況下，線段1902相對於線段1901，在圖案外部側(圖面右側)之情況下，E係正，在內部側之情況係成為負。
本例之情況下，「最小圖案間隔」係「Din4-E4」，「最小空間間隔」係「Dout8-E8」，故根據此等值與數4、5而算出分數(步驟1806)。
採取以上方式而求出之分數，係反映了成為測定對象之邊緣的形狀、及與鄰接之邊緣的關係者，故成為準確示出斷線、短路之可能性的指標值。再者，不僅實際圖案之對緣的距離(絕對尺寸)，亦算出依照於與基準圖案背離之程度的指標值，使得可定量就缺陷之風險作評估。
接著，再說明有關於其他的分數算出法。圖15，係就於SEM之視野內有至少2個圖案，於一方的圖案有變形之情況下的圖案評估例作繪示之圖。圖15，係就細的圖案1501、及粗的圖案1502排列而形成之例作繪 示。此外，點線1504，係表示設計資料。在圖15，係示出按圖案示出各自的2個邊緣(點線)，再者，在設計資料(根據布局資料、設計資料之模擬資料)、及從SEM影像所得的輪廓線資料之間進行了位置對準之例。
在圖15(a)，係示出細的圖案1501之左邊緣1505與右邊緣1506、及粗的圖案1502之左邊緣1507與右邊緣1508。點劃線(例如點劃線1503)，係從表示設計資料之邊緣的點線配置於既定距離，在本例中，係於邊緣超過此點劃線而形成之情況下，將該超過的邊緣部分定義為缺陷候補。在圖15(a)，係示出形成為右邊緣1506的一部分超過既定之閾值的凸部狀之例。
於以下，說明有關於選擇性就認出既定值以上之變形的部位、及鄰接之邊緣(圖15的情況下，鄰接之圖案的左邊緣)作測定，從而進行測定之效率化、及對於圖案變形的電路造成之危險度的定量評估之例。在圖15(a)之例，係相對於右邊緣1506的凸部與左邊緣1507分離一定程度，在圖15(b)之例，係右邊緣1506的凸部、及左邊緣1509接近(D1>D2)。此係左邊緣1509相對於右邊緣1507相對接近於細的圖案1501而形成之故。
如此，即使細的圖案之變形的程度相同，仍會取決於粗的圖案之邊緣的編成，圖案間短路之可能性產生變化。所以，為了就圖案之變形對於電路造成之影響作評估，就認出既定之變形的部位，朝向該變形的方向，而 評估與鄰接之邊緣的距離，從而求出其指標值。此指標值係表示短路之可能性的指標值，使得可就缺陷之可能性作定量值化。
圖16之例，係示出細的圖案1501之右邊緣1601被朝向內側而挖掉之例。如此於邊緣形成有凹部之情況下，如例示於圖16(a)，與是細的圖案1501之相反側的邊緣之左邊緣1505的距離(D3)充分時雖可，惟如例示於圖16(b)，右邊緣1601與左邊緣1602之距離(D4)短的情況下，細的圖案1501之斷線的可能性會增大。所以，凹部具有既定值以上之大小的情況(超過以點劃線而表現之閾值而突出的情況)下，朝向該部分之突出方向，而就對緣的距離作測定，根據該測定結果而求出斷線之可能性的指標值。
依照如以上之構成，即可就依照圖案之變形的電路缺陷之可能性作指標值化，使得可進行依照缺陷之可能性的效率佳之電路評估。
另外，指標值，係亦可為對緣的距離、設計資料上的邊緣間之間隔與實際的圖案邊緣間之間隔的比率、或示出距離之程度的分數。尤其，圖案之短路、斷線，係對緣的距離成為零之狀態，故亦可採取以距離越短，越輸出變大之(或變小)分數的方式編程，於分數成為既定值以上(或既定值以下)時，產生示出短路、斷線之可能性高的警告。
圖17，係就求出利用圖15、圖16而說明之 指標值(分數)的程序作繪示之流程圖。圖17之步驟1701~1704，係如同上述之圖18的步驟1801~1804。在圖17之例，係說明有關於就輪廓線資料之邊緣、及基準圖案資料之邊緣的背離為既定值以上之測定點，選擇性算出分數之例。例如在圖15之例，係於相對於以點線作標記之基準圖案的邊緣，分離既定距離之位置，設定以點劃線作標記的閾值，就超過該閾值之部分，選擇性評估與其他邊緣之關係。在圖15之例，右邊緣1506的一部分係突出至圖面右側(正側)，故進行於突出側是否存在其他邊緣之判定。於接近之位置無其他邊緣的情況下，係應認為因對緣的接觸之斷線、短路的可能性為低。
於在邊緣的一部分所突出之方向存在其他邊緣(鄰接之圖案的邊緣、或與測定對象圖案之邊緣一起形成1個封閉圖形的其他邊緣)之情況下，係執行該測定對象邊緣與其他邊緣之間的尺寸測定(步驟1706)。圖15之情況下，執行右邊緣1506的突出部、及右邊緣1507、1509之間的尺寸測定。根據此測定結果而算出分數(步驟1707)。相對於圖15(a)，對緣之間隔為狹的圖15(b)之狀態這方成為缺陷(短路)之可能性為高。因此，利用如D越小示出缺陷之可能性的分數變越大之演算式而算出分數。本例之情況下，根據例如數6，而算出分數。
邊緣分數6=G-D‧‧〔數6〕
G：設計資料上之對緣的距離(圖案間之間隙)
D：與突出部鄰接之對緣的距離(測定值)
此外，如例示於圖16，於求出示出圖案之短路的可能性之分數的情況下係根據例如數7，而算出分數。
邊緣分數7=W-D‧‧〔數7〕
W：設計資料上之對緣的距離(圖案寬度)
D：與突出部鄰接之對緣的距離(測定值)
如以上，根據成為測定對象之邊緣的與基準資料之背離的程度、及關於鄰接於成為測定對象之邊緣的邊緣之尺寸值，而算出分數，使得可就圖案之變形部的缺陷之可能性作定量化。
〔實施例2〕
圖12係利用從邊緣分數所求得之形狀分數而判定缺陷的流程圖。以下具體作說明。首先輸入基準圖案與檢查圖案(步驟1201)。基準圖案為影像的情況下係抽出基準圖案的邊緣(步驟1202)。然後就基準圖案的邊緣間隔作測定，求出在各邊緣點之電路內間隔與電路外間隔(步驟1203)。然後就基準圖案與檢查圖案之疊合位置藉圖案匹配等而特定(步驟1204)。檢查圖案為影像的情況下係抽出檢查圖案的邊緣(步驟1205)。然後就所有的構成檢查圖案之檢查邊緣點與對應於檢查邊緣點之基準圖案的基準邊緣點間的距離作計測，依示於實施例1之程序，求出各檢查邊緣點之邊緣點分數(步驟1208) 。然後從檢查邊緣分數群求出形狀分數(步驟1209)。
將從檢查圖案之邊緣資料求出形狀分數之程序示於圖11的流程圖。於最初輸入檢查圖案之邊緣資料(步驟1101)。然後就構成檢查圖案之各邊緣點，進行基準邊緣與檢查邊緣之間隔的測定(步驟1102)、在基準邊緣點之電路內間隔、電路外間隔的參照(步驟1103)、及使用邊緣之間隔、電路內間隔、電路外間隔的邊緣分數之生成(步驟1104)。生成所有的成為計測對象之檢查邊緣的邊緣分數(步驟1105)後，利用該邊緣分數群而算出形狀分數(步驟1106)。形狀分數，係指從邊緣分數所抽出之數值。例如，邊緣分數群之最大值、最小值、平均值、分散值、標準差等。此外，可降序排列邊緣分數，使上位N個份的邊緣分數之平均值為形狀分數。
此等形狀分數係示出相對於基準圖案的檢查圖案之二維的形狀變形，將此形狀分數使用於缺陷判定，使得可進行根據二維的形狀變形之缺陷判定。
最後就形狀分數與既定之閾值作比較而判定檢查圖案之好壞(步驟1210)。缺陷判定係亦可例如就從邊緣分數群所算出之平均值與標準差等複數個指標以個別所設定之閾值作比較而綜合判定。
如以上之電路圖案的測定、缺陷判定等，係可採取藉專用之硬體而執行，亦可採取使通用之電腦執行如上述、或後述之處理。

Claims (7)

  1. 一種圖案測定裝置，具備運算裝置，該運算裝置係執行以帶電粒子束裝置所得的測定對象圖案資料之第1邊緣、及對應於該測定對象圖案的基準圖案之對應於前述第1邊緣的第2邊緣之間的第1之間隔之尺寸測定，特徵在於：前述演算裝置，係根據鄰接於前述第1邊緣及前述第2邊緣並與該第1邊緣及第2邊緣係不同的第3邊緣、與前述第1邊緣及第2邊緣中的至少一方之間的第2之間隔之尺寸、及前述第1之間隔的尺寸，而算出前述第1邊緣或前述測定對象圖案之分數。
  2. 如申請專利範圍第1項之圖案測定裝置，其中，前述演算裝置，係利用以下的演算式，而算出前述分數：分數=係數×第1之間隔的尺寸/第2之間隔的尺寸。
  3. 如申請專利範圍第2項之圖案測定裝置，其中，前述演算裝置，係利用以下的演算式中的至少一者，而算出前述分數：分數1=W＊E/P分數2=W＊E/S E：第1之間隔的尺寸W：係數P：第2之間隔的尺寸(基準圖案寬) S：第2之間隔的尺寸(基準圖案間間隔)。
  4. 如申請專利範圍第1項之圖案測定裝置，其中，前述演算裝置，係利用以下的演算式，而算出前述分數：分數=係數×第1之間隔的尺寸/(基準圖案的對緣間隔-測定對象圖案之對緣(edge-to-edge)間隔)。
  5. 如申請專利範圍第4項之圖案測定裝置，其中，前述演算裝置，係利用以下的演算式中的至少一者，而算出前述分數：分數1=W＊E/(P-Din)分數2=w＊E/(S-Dout)E：第1之間隔的尺寸W：係數P：第2之間隔的尺寸(基準圖案寬)S：第2之間隔的尺寸(基準圖案間間隔)Din：測定對象圖案寬Dout：測定對象圖案間間隔。
  6. 如申請專利範圍第1項之圖案測定裝置，其中，前述演算裝置，係求出複數個前述分數，算出該複數個分數之統計值。
  7. 一種電腦程式，使電腦執行以帶電粒子束裝置所得的測定對象圖案資料之第1邊緣、及對應於該測定對象圖案的基準圖案之對應於前述第1邊緣的第2邊緣之間的第1之間隔的尺寸測定，特徵在於： 該程式，係使前述電腦，根據鄰接於前述第1邊緣及前述第2邊緣並與該第1邊緣及第2邊緣係不同的第3邊緣、與前述第1邊緣及第2邊緣中的至少一方之間的第2之間隔之尺寸、及前述第1之間隔的尺寸，而算出前述第1邊緣或前述測定對象圖案之分數。
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