JP2012114021A - 回路パターン評価方法及びそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
走査荷電粒子顕微鏡の評価性能を低下させることなく、スループットの向上化を図る。
【解決手段】
走査荷電粒子顕微鏡を用いて半導体ウェハ上に形成された回路パターンの形状を評価する方法において、複数の評価パターンが走査荷電粒子顕微鏡の１視野内に入るように形成された半導体ウェハを走査荷電粒子顕微鏡を用いて撮像して複数の評価パターンを含む画像を取得し、この取得した複数の評価パターンを含む画像の走査荷電粒子顕微鏡の視野に含まれる複数の評価パターンとは異なるパターンを用いて走査荷電粒子顕微鏡を制御して画像の画質を調整し、この画質が調整された走査荷電粒子顕微鏡を制御して複数の評価パターンを含む視野内でイメージシフトにより複数の評価パターンの画像を順次取得し、このイメージシフトにより順次取得した複数の評価パターンの画像を用いてこの複数の回路パターンの形状を評価するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイス回路パターンのレイアウト設計、ならびに半導体ウェハなどの試料上に作成した前記回路パターンを走査荷電粒子顕微鏡により撮像・評価する回路パターン評価方法及びそのシステムに関する。

半導体ウェハに回路パターンを形成する方法として、半導体ウェハ上にレジストと呼ばれる塗布材を塗布し、レジストの上に回路パターンの露光用マスク（レチクル）を重ねてその上から可視光線、紫外線あるいは電子ビームを照射し、レジストを感光（露光）して現像することによって半導体ウェハ上にレジストによる回路パターンを形成し、このレジストの回路パターンをマスクとして半導体ウェハをエッチング加工することにより回路パターンを形成する方法等が採用されている。

近年、半導体デバイスの高速化・高集積化のニーズに応えるため、光近接効果補正（Optical Proximity Correction：ＯＰＣ）、露光光源・マスク同時最適化（Source Mask Optimization：ＳＭＯ）に代表される超解像度露光技術が導入され、マスクパターンの複雑化が進んでいる。特にＳＭＯでは計算機による最適化が必須であり、計算機リソグラフィ（Computational Lithography）と呼ばれている。

半導体デバイスの設計・製造においては、回路パターン形状を評価し、評価結果を設計や製造プロセスへフィードバックする必要がある。パターンの形状評価には、走査荷電粒子顕微鏡の一つである測長用の走査電子顕微鏡（Critical Dimension Scanning Electron Microscope：ＣＤ−ＳＥＭ）が広く用いられている。

ＣＤ−ＳＥＭは評価パターンのＳＥＭ画像を取得して、パターンをサブナノメートルオーダで測長する装置である。ＳＥＭ画像を用いたパターン形状の評価方法として、（１）いわゆるＣＤ値と呼ばれるラインパターン幅やコンタクトホール径等の寸法を計測する方法、（２）例えば特許文献１（特許第４１５８３８４号公報)に開示されたパターン形状と相関の高い画像特徴量を計算する方法、（３）例えば特許文献２（特許第４１５４３７４号公報)に開示されたパターンの二次元的な輪郭線を検出する方法等がある。
このような評価を高精度に行うためには、ＣＤ−ＳＥＭを用いて高倍率・高精細なＳＥＭ画像を取得する必要がある。すなわち、ウェハ上の任意の評価パターンに数十万倍の倍率で視野を合わせ、かつ照射する収束電子ビームのフォーカス位置をウェハ表面に調整することが求められる。これらの視野移動、画質調整を含む撮像シーケンスは撮像レシピと呼ばれるファイルを用いて指定する。一度、撮像レシピを作成すると、ＣＤ−ＳＥＭはオペレータが特に操作しなくても同種のウェハを自動撮像することができる。特許文献３（特開２００７−２５０５２８号公報)には、前記撮像レシピの自動生成方法が開示されている。

ＣＤ−ＳＥＭによる評価ニーズの高いパターンとしては主に次の（ａ）〜（ｄ）が挙げられ、特に（ａ）〜（ｃ）においては評価パターン数が数千点に及ぶこともある。

（ａ）ＥＤＡ（Electronic Design Automation）ツール等に搭載された露光・現像シミュレーションにより出力されるホットスポットと呼ばれるデバイス不良が発生しやすい危険箇所のパターン。
（ｂ）露光・エッチング装置の条件出しのためのテストパターンあるいは実際の量産パターン。
（ｃ）計算機リソグラフィ等において、シミュレーションによる予想形状と実パターン形状とのキャリブレーションのためのテストパターンあるいは実際の量産パターン。
（ｄ）デバイス量産時におけるプロセスモニタリングのため、プロセスの変動を検知し易いパターン。

特許第４１５８３８４号 特許第４１５４３７４号 特開２００７−２５０５２８号 特開２０００−３４８６５８号 特開２００２−３２８０１５号

前述の通り、半導体デバイスの高速化・高集積化のニーズに対応して、回路パターンの微細化・高密度化が進んでいる。これに伴うマスクパターンの複雑化は転写されるパターン形状のシミュレーション予測を困難にし、特にデバイス開発時における評価パターン点数を飛躍的に増加させた。更に、民生機器の短命化によって半導体デバイスの多品種少量生産の傾向が強くなり、生産立ち上げの効率化が求められている。本発明の目的は、上記した要求に応えるために、評価性能を低下させることなく、走査荷電粒子顕微鏡の高スループット化を図ることが可能な走査荷電粒子顕微鏡の特性に基づく回路パターン評価方法及びそのシステムを提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明では、以下の特徴を有する走査荷電粒子顕微鏡の特性に基づく回路パターン評価方法及びそのシステムとした。

（１）走査荷電粒子顕微鏡を用いて半導体ウェハ上に形成された複数個所の回路パターンの撮像画像を取得し、前記撮像画像から前記回路パターンの形状を評価する方法であって、前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを決定する評価パターン群決定ステップと、前記走査荷電粒子顕微鏡におけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップと、前記評価パターン決定ステップにおいて決定された前記評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンのうち少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記イメージシフト可動範囲入力ステップで入力したイメージシフト可動範囲内に含まれるように前記決定された評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンのレイアウトを決定するレイアウト決定ステップと、該レイアウト決定ステップでレイアウトが決定された前記評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンのうちの前記距離が前記イメージシフト可動範囲内に含まれるようにレイアウトを決定された前記少なくとも二つ以上の評価パターン間の視野移動をイメージシフトにより行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、該撮像レシピ生成ステップで撮像レシピに登録された前記撮像シーケンスに基づき前記評価パターン群決定ステップにおいて決定された前記評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを撮像するステップと、該撮像するステップで撮像して得られた画像を用いて前記評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンの形状を評価するステップとを有することを特徴とする回路パターン評価方法とする。

本方法について補足する。まず、前記イメージシフトとは、ステージの移動を伴わず荷電粒子光学系によって照射する荷電粒子線を偏向し、前記荷電粒子線の試料への照射位置を変更することによって撮像位置を変更することである。他の撮像位置の変更手段としては、半導体ウェハ等の試料を載せたステージを移動させるステージシフトが挙げられるが、ステージシフトはイメージシフトに対し、一般に可動範囲は広いものの、撮像位置の位置決め精度は低いという性質がある。そのため、ステージシフト後は移動誤差を検出するためのアドレッシングを行い、評価パターンへの移動は前記移動誤差を打ち消すようにイメージシフトにより行われる。また、ステージシフト後はオートフォーカス等の画質調整処理を行うことが多い。すなわち、アドレッシング等の処理を含むステージシフトは、イメージシフトに対して多くの処理時間を要することになる。

この点に着目し、本発明はイメージシフト可動範囲を入力し、前記イメージシフト可動範囲内に多くの評価パターンが含まれるように回路パターンのレイアウトを最適化する。撮像時においてイメージシフトによる評価パターン間の視野移動回数を増やし、走査荷電粒子顕微鏡の高スループット化を実現する。

イメージシフト可動範囲内に存在する評価パターン間はイメージシフトにより視野移動するが、イメージシフト可動範囲外の評価パターンへ視野移動する際は一旦ステージシフトを行うことになる。一連の撮像シーケンスにおいてステージシフトを挿まず連続してイメージシフトで視野移動する評価パターン群をイメージシフトグループ（ＩＳグループ）と呼ぶ。すなわち、属するＩＳグループが異なる評価パターン間の移動はステージシフトを伴う。

（２）前記項目（１）のレイアウトはパターン形状評価用に作成されたテストパターンであることを特徴とする回路パターン撮像・評価方法とする。また、複数の評価パターンは、前記半導体ウェハ上に格子状に配置されていることを特徴とする回路パターン評価方法とする。

上記項目（１）は任意のレイアウトに対して適用可能な方法であるが、前記テストパターンはロジックパターン等と比較してレイアウト変更の自由度が高く、本発明の効果が特に期待できる。また、前記評価パターンが格子状に配置されたレイアウトは、同様にレイアウト変更の自由度が高く、かつレイアウト変更が比較的容易であるという利点がある。

（３）前記項目（１）のレイアウト決定ステップにおけるレイアウトの決定は、少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記走査荷電粒子顕微鏡のイメージシフト可動範囲内になるように、前記少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離を決定することを特徴とする回路パターン評価方法とする。

前述の通り、ＩＳグループ内に多くの評価パターンが含まれる程、高スループット化が可能となる。ＩＳグループ内に多くの評価パターンを含めるためには、評価パターン間の距離を縮め、評価パターンを密集させることが有効である。

しかしながら、大きく２つの評価パターン間の距離を縮めた際、前記２つの評価パターン間に存在するパターンが干渉する場合がある。このような場合、評価パターンを中心にある範囲でパターンをトリミングし（２つの評価パターン間に存在するパターンを除去し）、パターンの干渉を避けることを特徴とする。ただし、露光工程における光近接効果（Optical Proximity Effect：ＯＰＥ）によって、パターンの形成は前記パターンの周囲に存在するパターンからの影響を受ける可能性がある。そのため、評価パターンの撮像視野外に存在するパターンであっても、不用意に除去することは危険である。そこで、ＯＰＥの及ぶ範囲を入力し、前記ＯＰＥの及ぶ範囲を基にパターンの除去範囲（あるいは評価パターン間の短縮距離）に制約を設けることを特徴とする。

（４）前記項目（１）のレイアウト決定ステップにおけるレイアウトの決定は、前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて撮像する際の荷電粒子の走査方向が、イメージシフト可動範囲内に存在する少なくとも二つ以上の評価パターンにおいて同一方向となるように決定することを特徴とする回路パターン評価方法とする。

すなわち、ＩＳグループ内において荷電粒子の走査方向が同一である程、走査方向の変更回数を低減することができる。

（５）前記項目（３）で述べた評価パターンが格子状に配置されたレイアウトを対象とする場合、前記項目（１）のレイアウト決定ステップにおけるレイアウトの決定は、評価パターンの行数と列数を、イメージシフトによってそれぞれ行方向と列方向に撮像可能な評価パターン数の倍数に近くなるように決定することを特徴とする回路パターン評価方法とする。

すなわち、理想的な配置として、評価パターンの行数および列数がイメージシフトによって可能な評価パターン数の倍数であり、かつ格子間の間隔が等しければ、全てのＩＳグループに含まれる評価パターン数が最大になる。一方、倍数でなければ一部のＩＳグループに含まれる評価パターン数は少なくなり、評価パターン数に対するステージシフト回数は相対的に増えることになる。そこで前述の通り、なるべく倍数に近くなるようにレイアウトを決定することで高スループット化を図る。

（６）前記項目（１）のレイアウト決定ステップにおけるレイアウトの決定は、評価パターンのサンプリング方法を基に、イメージシフト可動範囲内に存在するサンプリング後の評価パターン数が多くなるように決定することを特徴とする回路パターン評価方法とする。

評価パターン数が多い場合、サンプリングにより実際に走査荷電粒子顕微鏡を用いて撮像する評価パターン数を減らす場合がある。また、様々な評価パターンを作成しておき、用途に応じてサンプリングする場合もある。予めどの評価パターンがサンプリングされるか既知であれば、サンプリング後の評価パターンが密集して分布するようにレイアウトを最適化することができる。しかしながら、同一のレイアウトであっても目的や許容される評価時間の違いに応じて、サンプリングの仕方（サンプリングプラン）が異なる場合がある。このようなサンプリングプランの違いに対して、常に良好なスループットを実現するため、想定されるサンプリングプランのバリエーションを基に、前記サンプリングプランのバリエーションに対してＩＳグループに含まれるサンプリング後の評価パターン数がなるべく少なくならないようにレイアウトを決定する。

（７）走査荷電粒子顕微鏡を用いて半導体ウェハ上に形成された複数個所の回路パターンの撮像画像を取得し、前記撮像画像から前記回路パターンの形状を評価する方法であって、前記走査荷電粒子顕微鏡におけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップと、前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを、該複数の回路パターンのうち少なくとも二つ以上の回路パターン間の距離が前記入力したイメージシフトの可動範囲内になるように決定する評価パターン群決定ステップと、前記イメージシフト可動範囲入力ステップで入力したイメージシフト可動範囲内の存在する前記少なくとも二つ以上の回路パターン間の移動をイメージシフトにより行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、該撮像レシピ生成ステップで登録した前記撮像レシピに基づき前記評価パターン群決定ステップで決定した評価パターンを撮像する評価パターン撮像ステップと、該評価パターン撮像ステップで撮像して得られた評価パターンの画像を用いて前記評価パターンの計上を評価するステップとを有することを特徴とする回路パターン評価方法とする。

本方法について補足する。高スループット化のためには前記イメージシフト可動範囲内に多くの評価パターンを含ませる必要がある。そのため、評価パターンの決定においては、多くの評価パターンが含まれるＩＳグループが多く設定できるように決定する。背景技術で述べた通り、従来、評価パターンの決定は、（ａ）ホットスポットと呼ばれるデバイス不良が発生しやすい危険箇所であるか、（ｂ）露光・エッチング装置の条件出しに適したパターンであるか、（ｂ）シミュレーションによる予想形状と実パターン形状とのキャリブレーションのために適したパターンであるか、（ｄ）プロセスの変動を検知し易いパターンであるか、等の判断基準、更に欠陥のバリエーション、面内分布等も考慮して決定されている。そのため、評価パターンの決定は、本発明における評価パターンがイメージシフト可動範囲に含まれるかというスループットに関する判断基準だけではなく、従来の判断基準も考慮しながら決定する多目的最適化問題であることを特徴とする。

（８）走査荷電粒子顕微鏡を用いて半導体ウェハ上に形成された複数個所の回路パターンの撮像画像を取得し、前記撮像画像から前記回路パターンの形状を評価する方法であって、前記走査荷電粒子顕微鏡におけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップと、前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを、前記評価パターンからイメージシフトにより移動可能な範囲内にアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンが存在するように決定する評価パターン群決定ステップと、該評価パターン群決定ステップで決定した評価パターンを撮像する前に前記評価パターンからイメージシフトにより移動可能な範囲内に存在するアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンを撮像してアドレッシングあるいは画質調整を行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、前記撮像レシピに基づき前記評価パターン群を撮像する評価パターン群撮像ステップと、該評価パターン群撮像ステップで撮像して得られた評価パターンの画像を用いて前記評価パターンの形状を評価するステップとを有ことを特徴とする回路パターン評価方法とする。

本方法について補足する。評価性能を低下させることなく、走査荷電粒子顕微鏡の大幅な高スループット化を実現するためには、評価パターン撮像前に適切なアドレッシングならびに画質調整（オートフォーカス、オートスティグマ、オートブライトネス・コントラスト調整、等。詳細は後述）の一部または全てを行う必要がある。そのため、評価パターンからイメージシフトにより移動可能な範囲内に、適切なアドレッシングならびに画質調整が可能なパターンが存在するかという走査荷電粒子顕微鏡の評価性能を判断基準として評価パターンを選択することを特徴とする。また、本発明は前記判断基準のみならず、前記項目（７）と同様に従来の判断基準も考慮しながら決定する多目的最適化問題であることを特徴とする。

（９）走査荷電粒子顕微鏡を用いて半導体ウェハ上に形成された複数個所の回路パターンの撮像画像を取得し、前記撮像画像から前記回路パターンの形状を評価する方法であって、前記走査荷電粒子顕微鏡におけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップと、前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを、該評価パターンからイメージシフト可動範囲内にアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンが存在するように決定、かつ／あるいは、少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記イメージシフト可動範囲入力ステップで入力したイメージシフトの可動範囲内になるように決定する評価パターン群決定ステップと、前記評価パターン群決定ステップで決定された評価パターンに含まれる少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記入力したイメージシフトの可動範囲内になるように回路パターンのレイアウトを決定するレイアウト決定ステップと、前記評価パターン群決定ステップで決定された評価パターンを撮像する前に前記評価パターンからイメージシフト可動範囲内に存在するアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンを撮像してアドレッシングあるいは画質調整を行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録、かつ／あるいは、イメージシフト可動範囲内に存在する少なくとも二つ以上の評価パターン間の移動をイメージシフトにより行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、前記撮像レシピに基づき前記評価パターン群を撮像する評価パターン群撮像ステップと、該評価パターン群撮像ステップで撮像して得られた評価パターンの画像を用いて前記評価パターンの形状を評価するステップとを有することを特徴とする回路パターン評価方法とする。

すなわち、前記項目（１）（７）（８）で述べたレイアウト設計あるいは評価パターン決定は、それぞれ独立に行われるのではなく、スループットや評価性能、あるいはレイアウト変更の手間等を考慮しながら全体最適化されることを特徴とする。

前記項目（１）〜（９）で述べた通り、本発明の大きな特徴は、レイアウト設計や評価パターンの決定において、評価装置（走査荷電粒子顕微鏡）の仕様及び/又は特性を考慮する点にある。回路パターンの微細化・高密度化に伴いデバイス開発・製造において必要とされる評価要求（欠陥の検出精度／パターンの形状計測精度、スループット、評価パターンの座標等の検査・計測要求）も厳しくなっている。前記評価要求を満たすため、評価装置側の改良が進められてきたが、設計−製造−評価フローの全体最適化を考えたとき、逆に評価装置側の仕様をレイアウト設計や評価パターンの決定において考慮することにより、評価装置の大幅な性能向上を実現することができる。

勿論、特にレイアウト決定に関しては、デバイス性能に代表される本来の仕様を満たす必要があり、またレイアウト変更の手間を考えたとき、評価装置側の仕様を強く反映することは困難な場合がある。しかしながら、評価パターン数の増加に伴い、設計−製造−評価フローにおける評価時間は無視できなくなっており、全体のバランスを考えた最適化が重要である。また、特にテストパターンにおいてはレイアウト変更の自由度が高く、更に多少のレイアウト変更であっても大きな効果が得られる場合があり、本発明が大きな効果を発揮する。

回路パターンのレイアウトや評価パターンの決定に際し、走査荷電粒子顕微鏡の特性を積極的に考慮することで、スループットの大幅な向上、ならびに信頼性の高い評価が実現する。これにより、走査荷電粒子顕微鏡を用いたパターン検証時間を含むデバイス開発全体の短ＴＡＴ（Turn Around Time:投入から完成までの期間）化が実現する。

本発明の一実施の形態における処理全体のフローを示す図である。 本発明の一実施の形態を実現するためのＳＥＭ装置の構成を示す図である。 半導体ウェハ上から放出される電子の信号量を画像化する方法を示す図である。 （ａ）は評価パターンを撮像するためのＳＥＭ装置における撮像シーケンスを示す図、（ｂ）はウェハに形成されたパターンをＳＥＭで撮像する場合のＥＰ撮像範囲を示す図である。 （ａ）はラインパターンの線幅が側長種の場合、（ｂ）は側長種として２本のラインパターンの間隔の場合、（ｃ）は側長種としてラインパターンの幅とラインパターン間のギャップの場合、（ｄ）は側長種としてコンタクトホールの直径の場合、（ｅ）は側長種として孤立したパターンの短軸長と長軸長の場合、（ｆ）は側長種として２本のラインパターン間のギャップの場合、（ｇ）は側長種としてパターンのコーナー部の形状の場合、（ｈ）はパターンコーナー部の拡大図で設計レイアウトデータとＳＥＭ画像の輪郭線とのギャップベクトルを示す図である。 （ａ）はイメージシフトにより１つの評価パターンを撮像するためのＳＥＭ装置における撮像シーケンスを示す図、（ｂ）はイメージシフトにより４つの評価パターンを撮像するためのＳＥＭ装置における撮像シーケンスを示す図である。 （ａ）は隣り合うＥＰ間の距離がイメージシフト可動範囲よりも大きい位置に８つのＥＰが配置されている状態を示すウェハ上のパターンのレイアウトを示す図、（ｂ）は隣り合うＥＰ間の距離がイメージシフト可動範囲よりも小さい位置に８つのＥＰを配置した状態を示すウェハ上のパターンのレイアウトを示す図、（ｃ）は（ａ）に示したパターンレイアウトにおいて８つのＥＰを全て撮像するのに要する時間と（ｂ）に示したパターンレイアウトにおいて８つのＥＰを全て撮像するのに要する時間を示す棒グラフである。 （ａ）はＥＰ間の距離が大きく、イメージシフト範囲内に１つのＥＰしか含まれない状態を示すウェハ上のパターンのレイアウトを示す図、（ｂ）はイメージシフト範囲内に４つのＥＰが含まれる状態を示すウェハ上のパターンのレイアウトを示す図、（ｃ）はイメージシフト範囲内に９つのＥＰが含まれる状態を示すウェハ上のパターンのレイアウトを示す図、（ｄ）は（ａ）の領域８００を拡大して示したウェハ上のパターンのレイアウトを示す図、（ｅ）は（ａ）の領域８００でＯＰＥの及ぶ範囲でパターンをトリミングした状態を拡大して示したウェハ上のパターンのレイアウトを示す図、（ｆ）は（ａ）の領域８００でＯＰＥの及ぶ範囲の間のスペース分だけＥＰ１とＥＰ２とを近づけた状態を拡大して示したウェハ上のパターンのレイアウトを示す図である。 （ａ）は各イメージシフト可動範囲内に存在する４つのＥＰの電子線走査方向がそれぞれ異なっている状態を示すウェハ上のパターンのレイアウト図、（ｂ）は各イメージシフト可動範囲内に存在する４つのＥＰの電子線走査方向がそろっている状態を示すウェハ上のパターンのレイアウト図、（ｃ）はＥＰ１内のパターンのレイアウト図、（ｄ）はＥＰ１内のパターンに対する電子線の走査方向を示す図、（ｅ）はＥＰ２内のパターンのレイアウト図、（ｆ）はＥＰ２内のパターンに対する電子線の走査方向を示す図である。 （ａ）は３５個のＥＰが５行７列の行列上に配置された状態を示すウェハ上のパターンのレイアウト図、（ｂ）は(ａ)のＥＰの配置に対してイメージシフト可動範囲を示したウェハ上のパターンのレイアウト図、（ｃ）は３５個のＥＰを６行６列の行列上に配置した状態を示すウェハ上のパターンのレイアウト図、（ｄ）は(ｃ)のＥＰの配置に対してイメージシフト可動範囲を示したウェハ上のパターンのレイアウト図である。 （ａ）はパターンＡの線幅とＯＰＣの大きさの関係のバリエーションを示す図、（ｂ）はパターンＢの線幅とＯＰＣの大きさの関係のバリエーションを示す図、（ｃ）はパターンＣの線幅とＯＰＣの大きさの関係のバリエーションを示す図、（ｄ）はパターンＤの線幅とＯＰＣの大きさの関係のバリエーションを示す図である。 （ａ）は全ＥＰを撮像対象とする場合のイメージシフト可動範囲を示すウェハ上のパターンのレイアウト図、（ｂ）は線幅とＯＰＣの大きさについて１つおきにサンプリングして全てのパターン種のＥＰを撮像するようにしたときのイメージシフト可動範囲を示すウェハ上のパターンのレイアウト図である。 （ａ）は全ＥＰを撮像対象とする場合のイメージシフト可動範囲を示すウェハ上のパターンのレイアウト図、（ｂ）は線幅とＯＰＣの大きさについて１つおきにサンプリングして全てのパターン種のＥＰを撮像するようにＥＰのレイアウトを変更したときのイメージシフト可動範囲を示すウェハ上のパターンのレイアウト図である。 （ａ）は２種類のＥＰがウェハの面内に分布している状態で５点のＥＰを選択した場合に、イメージシフト範囲に各ＥＰが１つしか入っていない状態を示すウェハ上のパターンのレイアウト図、（ｂ）はＥＰの種類に偏りがある状態で５箇所のイメージシフト可動範囲内に１５点のＥＰが含まれるように５箇所のイメージシフト可動範囲を設定した状態を示すウェハ上のパターンのレイアウト図、（ｃ）はＥＰの種類に偏りがないようにして５箇所のイメージシフト可動範囲内に１５点のＥＰが含まれるように５箇所のイメージシフト可動範囲を設定した状態を示すウェハ上のパターンのレイアウト図である。 （ａ）はＥＰの決定バリエーションを示す図で、アドレッシング用のパターンは存在するがオートスティグマ調整用のパターンが存在しない場合のウェハ上のパターンのレイアウト図、（ｂ）はＥＰの決定バリエーションを示す図で、アドレッシング用のパターンとオートスティグマ調整用のパターンとが存在する場合のウェハ上のパターンのレイアウト図である。 （ａ）は本発明の一実施の形態を実現するための装置システムの構成を示す図、（ｂ）は（ａ）における１６０６、１６０８、１６０９、１６１０、１６１２〜１６１５を一つの装置に統合した装置システムの構成を示す図である。 本発明の一実施の形態のＧＵＩを示す図である。 （ａ）は図１７に示したＧＵＩの表示ウィンドウ１７０７〜１７１０の表示バリエーションを示す図であって、アドレッシングや画質調整用のパターンの表示を更に加えた状態を示す図、（ｂ）はマウス等で手動によりパターンを追加する状態を示す図、（ｃ）はマウス等で手動により追加したパターンをオートスティグマ用パターンとして利用する状態を示す図、（ｄ）は手動で追加する複数のパターンを表示するＧＵＩ、（ｅ）はＥＰを複数のセグメンテーション領域に分割した状態を示す図、（ｆ）は（ｅ）の表示に対してセグメンテーション領域を変更して表示した例を示す図、（ｇ）は（ｅ）で表示したセグメンテーション間の距離を短縮して表示した例を示す図である。

本発明は、走査荷電粒子顕微鏡を用いて、半導体ウェハなどの試料上のパターンを、評価性能を低下させることなく、高速に評価する方法を提供する。以下、本発明に係る実施の形態を、走査荷電粒子顕微鏡の一つである走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、走査型イオン顕微鏡（Scanning Ion Microscope：ＳＩＭ）又は走査型透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope：ＳＴＥＭ）等の走査荷電粒子顕微鏡にも応用することが可能である。また、ＳＥＭのバリエーションとして、先に述べたＣＤ−ＳＥＭ以外にも、欠陥レビューＳＥＭ（Defect Review Scanning Electron Microscope：ＤＲ−ＳＥＭ）等に応用することが可能である。

更に以降の説明では、回路パターンのレイアウトとしてテストパターンを例に説明するが、本発明はロジックやメモリ等の任意の回路パターンに適用可能である。また、本発明は半導体デバイスに限らず、多くの評価点を有する試料の高速撮像に適用することも可能である。

１． 概要
図１に本発明の一実施の形態に関する処理全体のフローを示す。本実施の形態は、評価対象となる試料上の回路パターンのレイアウトデータ入力（Ｓ１０１）、評価装置（ＳＥＭ）を用いて撮像すべき回路パターン（評価パターン）の座標入力（Ｓ１０２）、評価要求入力（欠陥の検出精度／パターンの形状計測精度、スループット、撮像条件等の検査・計測要求）（Ｓ１０３）、評価装置の仕様入力（イメージシフト可動範囲、設定可能撮像条件、各撮像条件と検出精度／計測精度の関係、撮像シーケンスとスループットの関係等）（Ｓ１０４）、許容レイアウト変更仕様入力（パターンの配置／サイズ／形状等に関する許容変更範囲や光近接効果（Optical Proximity Effect：ＯＰＥ）の及ぶ範囲等）（Ｓ１０５）を行い、レイアウト・撮像ポイント・撮像シーケンスの最適化を行い（Ｓ１０６）、レイアウト出力（Ｓ１０７）、評価パターンの座標決定（Ｓ１０８）、撮像条件・撮像シーケンスの決定（Ｓ１０９）を行う。

ここで前記撮像条件とは、評価パターンあるいはアドレッシング／画質調整用パターンの撮像における電子顕微鏡の加速電圧（Ｖａｃｃ）やプローブ電流（Ｉｐ）、電子ビームの走査方向や走査範囲（撮像視野。以降、Field of view：ＦＯＶと呼ぶ）、加算フレーム数や、前記ＦＯＶ内における照射電子線の走査方向等が含まれる。また、Ｓ１０７〜Ｓ１０９で決定したレイアウト／評価パターン／撮像条件・撮像シーケンスで撮像した際の、検査・計測性能（欠陥の検出精度/パターンの計測精度、スループット等）を予測して出力し（Ｓ１１０）、これを最適化結果とあわせてＧＵＩに表示してユーザに提示する（Ｓ１１１）。ユーザはＧＵＩに表示された前記予測された検査・計測性能を基に、Ｓ１０６における最適化エンジンのルール変更やＳ１０３で入力した評価要求やＳ１０５で入力した許容レイアウト変更仕様を必要に応じて変更し、再度Ｓ１０６で最適化を行うことができる。

本実施の形態の大きな特徴は、レイアウト設計や評価パターンの決定において、評価装置（ＳＥＭ）の仕様を考慮する点にある。回路パターンの微細化・高密度化に伴いデバイス開発・製造において必要とされる評価要求（欠陥の検出精度／パターンの形状計測精度、スループット、評価パターンの座標等の検査・計測要求）も厳しくなっている。前記評価要求を満たすため、評価装置側の改良が進められてきたが、設計−製造−評価フローの全体最適化を考えたとき、逆に評価装置側の仕様をレイアウト設計や評価パターンの決定において考慮することにより、評価装置の大幅な性能向上を実現することができる。

勿論、特にレイアウト決定に関しては、デバイス性能に代表される本来の仕様を満たす必要があり、またレイアウト変更の手間を考えたとき、評価装置側の仕様を強く反映することは困難な場合がある。しかしながら、評価パターン数の増加に伴い、設計−製造−評価フローにおける評価時間は無視できなくなっており、全体のバランスを考えた最適化が重要である。また、特にテストパターンにおいてはレイアウト変更の自由度が高く、更に多少のレイアウト変更であっても大きな効果が得られる場合があり、本発明が大きな効果を発揮する。

２． ＳＥＭ
２．１ ＳＥＭ構成要素
図２に試料の二次電子像（Secondary Electron：ＳＥ像）あるいは反射電子像（Backscattered Electron：ＢＳＥ像）を取得するＳＥＭの構成概要のブロック図を示す。また、ＳＥ像とＢＳＥ像を総称してＳＥＭ画像と呼ぶ。また、ここで取得される画像は測定対象を垂直方向から電子ビームを照射して得られたトップダウン画像、あるいは任意の傾斜させた方向から電子ビームを照射して得られたチルト像の一部または全てを含む。

電子光学系２０２は内部に電子銃２０３を備え、電子線２０４を発生する。電子銃２０３から発射された電子線はコンデンサレンズ２０５で細く絞られた後、ステージ２２１上におかれた試料である半導体ウェハ２０１上において電子線が焦点を結んで照射されるように、偏向器２０６および対物レンズ２０８により電子線の照射位置と絞りとが制御される。

電子線を照射された半導体ウェハ２０１からは、２次電子と反射電子が放出され、ＥｘＢ偏向器２０７によって照射電子線の軌道と分離された２次電子は２次電子検出器２０９により検出される。

一方、反射電子は反射電子検出器２１０および２１１により検出される。反射電子検出器２１０と２１１とは互いに異なる方向に設置されている。２次電子検出器２０９および反射電子検出器２１０および２１１で検出された２次電子および反射電子はＡ／D変換機２１２、２１３、２１４でデジタル信号に変換され、処理・制御部２１５に入力されて、画像メモリ２１７に格納され、ＣＰＵ２１６で目的に応じた画像処理が行われる。

図２では反射電子像の検出器を２つ備えた実施例を示したが、前記反射電子像の検出器をなくすことも、数を減らすことも、数を増やすことも可能である。

図３に半導体ウェハ３０７上に電子線を走査して照射した際、半導体ウェハ上から放出される電子の信号量を画像化する方法を示す。電子線は、例えば図３（ａ）に示すようにｘ、ｙ方向に３０１〜３０３又は３０４〜３０６のように走査して照射される。電子線の偏向方向を変更することによって走査方向を変化させることが可能である。ｘ方向に走査された電子線３０１〜３０３が照射された半導体ウェハ上の場所をそれぞれＧ1〜Ｇ3で示す。同様にｙ方向に走査された電子線３０４〜３０６が照射された半導体ウェハ上の場所をそれぞれＧ4〜Ｇ6で示す。

前記Ｇ1〜Ｇ6において放出された電子の信号量は、それぞれ図３（ｂ）に示した画像３０９における画素Ｈ1〜Ｈ6の明度値になる（Ｇ、Ｈにおける添字1〜6は互いに対応する）。３０８は画像上のｘ、ｙ方向を示す座標系である（Ｉｘ-Ｉｙ座標系と呼ぶ）。

このように視野内を電子線で走査することにより、画像フレーム３０９を得ることができる。また実際には同じ要領で前記視野内を電子線で何回か走査し、得られる画像フレームを加算平均することにより、高S／Nな画像を得ることができる。加算フレーム数は任意に設定可能である。

図２に示す装置を用いて測定対象を任意の傾斜角方向から観察したチルト像を得る方法としては（１）電子光学系より照射する電子線を偏向し、電子線の照射角度を傾斜させて傾斜画像を撮像する方式（ビームチルト方式と呼ぶ。例えば特許文献４（特開２０００−３４８６５８号公報）参照）、（２）半導体ウェハ等の試料を移動させるステージ１２１自体を傾斜させる方式（ステージチルト方式と呼ぶ。図1においてはｘ-ｙ-ｚ座標系２００に対してチルト角２２２でステージが傾斜している）、（３）電子光学系自体を機械的に傾斜させる方式（鏡筒チルト方式と呼ぶ）等がある。

図２中の処理・制御部２１５は、ＣＰＵ２１６と画像メモリ２１７を備えたコンピュータシステムであり、撮像レシピを基に評価対象となる回路パターンを含む領域を評価パターンとして撮像するため、ステージコントローラ２１９や偏向制御部２２０に対して制御信号を送る、あるいは半導体ウェハ２０１上の任意の評価パターンの撮像画像に対し計測レシピを基に各種画像処理を行う等の処理・制御を行う。撮像レシピ、計測レシピの詳細については後述する。

また、処理・制御部２１５は処理端末２１８（ディスプレイ、キーボード、マウス等の入出力手段を備える）と接続されており、ユーザに対して画像等を表示する、あるいはユーザからの入力を受け付けるＧＵＩ（Graphic User Interface）を備える。

２２１はＸＹステージであり、半導体ウェハ２０１を移動させ、前記半導体ウェハの任意の位置の画像撮像を可能にしている。ＸＹステージ２２１により撮像位置を変更することをステージシフト、例えば偏向器２０６により電子線を偏向することにより観察位置を変更することをイメージシフトと呼ぶ。一般にステージシフトは可動範囲は広いがＳＥＭで数万倍から数十万倍の拡大倍率で試料を観察するためには撮像位置の位置決め精度が低く、逆にイメージシフトは可動範囲は狭いが撮像位置の位置決め精度が高いという性質がある。

図２中のレシピ生成部２２３は、撮像レシピ作成装置２２４、計測レシピ作成装置２２５を備えたコンピュータシステムである。レシピ生成部２２３は処理端末２２６と接続されており、生成したレシピをユーザに表示する、あるいはユーザからのレシピ修正を受け付けるＧＵＩを処理端末２２６上に備える。

図２中のレイアウト作成・評価パターン決定部２２７は、レイアウト作成装置２２８、評価パターン決定装置２２９を備えたコンピュータシステムである。レイアウト作成・評価パターン決定部２２７は処理端末２３０と接続されており、生成したレイアウトあるいは決定した評価パターンの座標をユーザに表示する、あるいはユーザからのレイアウト／評価パターン座標の修正を受け付けるＧＵＩを備える。

前述の処理・制御部２１５、レシピ生成部２２３、レイアウト作成・評価パターン決定部２２７はネットワーク２３１を介して情報の送受信が可能である。ネットワークにはストレージ２３３を有するデータベースサーバ２３２が接続されており、（ａ）レイアウトデータ（マスク設計データ（ＯＰＣなし／あり）、ウェハ転写パターン設計データ）、（ｂ）評価パターン群の座標値、（ｃ）生成された撮像・計測レシピ、（ｄ）撮像した画像、（ｅ）評価結果（パターン測長値、画像特徴量、パターン輪郭線等）、（ｆ）レイアウト／評価パターン／撮像・計測レシピの決定ルールの一部または全てを、品種、製造工程、日時、データ取得装置等とリンクさせて保存・共有することが可能である。２１５、２２３、２２７、２３２で行われる処理は、任意の組合せで複数台の装置に分割、あるいは統合して処理させることが可能である。また、処理端末２１８と２２６及び２３０は共有することも可能である。

２．２ 撮像レシピ
撮像レシピと計測レシピについて詳細を説明する。
まず、撮像レシピとは、評価対象となる撮像領域を位置ずれなく、かつ高精細に撮像するための撮像シーケンスや撮像条件を指定するファイルである。

図４に評価パターン（以降、ＥＰと呼ぶ）を撮像するための代表的な撮像シーケンスを示す。図４（ｂ）ではウェハ上のパターンレイアウト４０９におけるＥＰ４１６の位置を太枠で表示しており、これはＳＥＭでのＥＰ撮像範囲（ＦＯＶ）を示す。

まず図４（ａ）のステップＳ４０１において試料である半導体ウェハをＳＥＭ装置のステージ２２１上に取り付ける。ステップＳ４０２においてＳＥＭに取り付けられた光学顕微鏡等でウェハ上のパターンを低倍観察することにより、ウェハの大きな原点ずれやウェハの回転を補正する（グローバルアライメントと呼ばれる）。

ステップＳ４０３において、処理・制御部２１５の制御及び処理により、電子線の垂直入射位置がウェハ上のＭｏｖｅ座標（以降、ＭＰ）と呼ばれる座標になるようにステージ２２１を移動（ステージシフト）する。偏向器２０６により電子線を偏向することにより前記ＭＰを中心にある範囲で電子線照射位置を移動させることができる。

電子光学系によっては、ＭＰから離れた場所においても電子線をウェハに対して垂直に近い角度で照射することも可能であり、前記ＭＰはイメージシフト可動範囲の中心と定義してもよい。図４（ｂ）ではＭＰを十字マーク４１０、ＭＰが４１０であるときのイメージシフト可動範囲を点線枠４１１で表現している。ちなみに、本例ではイメージシフト可動範囲を正方領域としたが、電子光学系によっては円領域等もありうる。通常、電子線照射位置がＭＰから離れるとウェハに対する電子線照射角が多少傾く。よって、ＥＰをなるべく垂直方向から撮像するため、図４（ｂ）のようにＭＰをＥＰの中心に設定することが多い。

ステップＳ４０４において、撮像位置をイメージシフトによりアドレッシングパターン４１２（以降、ＡＰと呼ぶ）に移動して撮像し、撮像の位置ずれ量を推定する。ここでＡＰについて説明を加える。ＥＰを観察する場合、ステージシフトにより直接ＥＰを観察しようとすると、ステージの位置決め精度により、大きく撮像位置がすれてしまう危険性がある（前記ステップＳ４０３においてＭＰにステージシフトしているが、実際にはステージシフト誤差分だけずれた位置にシフトしている）。そこで、一旦位置決め用として予め撮像位置と撮像位置のパターン（テンプレート）とが与えられたＡＰにイメージシフトし、撮像する。前記テンプレートは撮像レシピに登録されるので、以降、登録テンプレートと呼ぶ。ＡＰはＥＰからイメージシフトにより移動可能な範囲（点線枠４１１）から選択する。

また、ＡＰはＥＰに対して一般に低倍視野であるため、多少の撮像位置のずれに対しても、撮像したいパターンが全てに視野外になる危険性は低い。そこで、予め登録されたＡＰの登録テンプレートと、実際に撮像されたＡＰのＳＥＭ像とをマッチングすることにより、ＡＰにおける撮像箇所の位置ずれ量を推定することができる。

ＡＰ、ＥＰの座標値は既知なので、ＡＰ−ＥＰ間の相対変位量を求めることができ、かつＡＰにおける位置ずれ量も前述のマッチングにより推定できるため、前記相対変位量から前記位置ずれ量を差し引くことにより、位置ずれ量をキャンセルしたＡＰ−ＥＰ間の相対変位量が分かる。前記相対変位量分だけ、位置決め精度の高いイメージシフトによって移動することにより、高い座標精度でＥＰを撮像することが可能となる。

そのため、登録されるＡＰは、（１）ＥＰからイメージシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり（加えて、ＥＰにおける電子線照射による汚染物質の付着（コンタミネーション）やパターンシュリンクの発生を抑えるためＡＰのＦＯＶにＥＰのＦＯＶを含まないことを条件とする場合もある）、（２）ＡＰのＦＯＶはステージの位置決め精度を加味して前記ステージシフトの予想誤差よりも大きく、（３）ＡＰにおけるパターン形状あるいは明度パターンが特徴的であり、登録テンプレートと実際に撮像したＡＰのＳＥＭ像とのマッチングがし易い等の条件を満たしていることが望ましい。どの場所をＡＰとして選択するかに関しては、従来ＳＥＭオペレータがマニュアルで行っていたが、特許文献３では、ＡＰの選択を含む撮像シーケンスの自動生成方法が開示されている。

撮像レシピに登録するＡＰにおけるテンプレートは設計レイアウトデータ、あるいはＳＥＭ画像、あるいは特許文献５（特開２００２−３２８０１５号公報）に開示されているように画像テンプレートの登録のためだけに撮像を行うのを避けるため、一旦設計レイアウトデータをテンプレートとして登録しておき、実際の撮像時に得たＡＰのＳＥＭ画像をテンプレートとして再登録する等のバリエーションが考えられる。

次にステップＳ４０５において、処理・制御部２１５の制御及び処理に基づいて、イメージシフトにより撮像位置をオートフォーカスパターン４１３（以降、ＡＦと呼ぶ）に移動して撮像し、オートフォーカス調整のパラメータを求め、該求められたパラメータに基づいてオートフォーカス調整を行う。

ここでＡＦについて説明を加えておく。撮像時には鮮明な画像を取得するためオートフォーカスを行うが、試料に電子線を長く照射するとコンタミネーションやパターンシュリンクが発生してしまう。そこで、ＥＰにおけるコンタミネーションやパターンシュリンクを抑えるため、一旦ＥＰ周辺の座標をＡＦとして観察し、オートフォーカスのパラメータを求めてから前記パラメータを基にＥＰを観察するという手段がとられる。そのため、登録されるＡＦは、（１）ＡＰ、ＥＰからイメージシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり、かつＡＦのＦＯＶにＥＰのＦＯＶは含まれない、（２）オートフォーカスをかけ易いパターン形状をもつ（フォーカスずれに起因する像のぼけを検出し易い）等の条件を満たしていることが望ましい。

次にステップＳ４０６において、処理・制御部２１５の制御及び処理に基づいて、イメージシフトにより撮像位置をオートスティグマパターン４１４（以降、ＡＳＴと呼ぶ）に移動して撮像し、オートスティグマ調整のパラメータを求め、該求められたパラメータに基づいてオートスティグマ調整を行う。ここでＡＳＴについて説明を加えておく。撮像時には歪みのない画像を取得するため収束させた電子線の断面形状をスポット状になるように非点収差補正を行うが、ＡＦと同様、試料に電子線を長く照射するとコンタミネーションやパターンシュリンクが発生してしまう。

そこで、一旦ＥＰ近くの座標をＡＳＴとして観察し、非点収差補正のパラメータを求めてから前記パラメータを基にＥＰを観察するという手段がとられる。そのため、登録されるＡＳＴは、（１）ＡＰ、ＥＰからイメージシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり、かつＡＳＴのＦＯＶにＥＰのＦＯＶは含まれない、（２）非点収差補正をかけ易いパターン形状をもつ（非点収差に起因する像のぼけを検出し易い）等の条件を満たしていることが望ましい。

次にステップＳ４０７において、処理・制御部２１５の制御及び処理に基づいて、イメージシフトにより撮像位置をオートブライトネス＆コントラストパターン４１５（以降、ＡＢＣＣと呼ぶ）に移動して撮像し、ブライトネス・コントラスト調整のパラメータを求め、該求められたパラメータに基づいてオートブライトネス・コントラスト調整を行う。

ここでＡＢＣＣについて説明を加えておく。撮像時には適切な明度値及びコントラストをもつ鮮明な画像を取得するため、例えば二次電子検出器２０９におけるフォトマル（光電子増倍管）の電圧値等のパラメータを調整することよって、例えば画像信号の最も高い部分と最も低い部分とがフルコントラストあるいはそれに近いコントラストになるように設定するが、ＡＦと同様、試料に電子線を長く照射するとコンタミネーションやパターンシュリンクが発生してしまう。

そこで、一旦ＥＰ近くの座標をＡＢＣＣとして観察し、ブライトネス・コントラスト調整のパラメータを求めてから前記パラメータを基にＥＰを観察するという方法がとられる。
そのため、登録されるＡＢＣＣは、（１）ＡＰ、ＥＰからイメージシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり、かつＡＢＣＣのＦＯＶにＥＰのＦＯＶは含まれない、（２）ＡＢＣＣにおいて調整したパラメータを用いてＥＰを撮像した際に良好なブライトネス・コントラストが得られるために、ＡＢＣＣはＥＰにおけるパターンに類似したパターンである等の条件を満たしていることが望ましい。

なお、前述したステップＳ４０４〜Ｓ４０７におけるＡＰ、ＡＦ、ＡＳＴ、ＡＢＣＣの撮像は場合によって、一部が省略される、あるいは順番が入れ替わる、あるいはＡＰ、ＡＦ、ＡＳＴ、ＡＢＣＣの座標で重複するものがある（例えばオートフォーカス、オートスティグマを同一箇所で行う）等のバリエーションがある。更に前述の撮像シーケンスの例において、例えばＡＦはＥＰ撮像用であったが、ＡＰ用のＡＦを設定し、ＡＰ撮像前にＡＰ用ＡＦを撮像してオートフォーカス処理を行う場合もある。

最後にステップＳ４０８においてイメージシフトにより撮像箇所をＥＰ４１６に移動して撮像を行う。撮像レシピには前述の撮像パターン（ＥＰ、ＡＰ、ＡＦ、ＡＳＴ、ＡＢＣＣ）の座標や撮像シーケンス、撮像条件等の情報が書き込まれており、ＳＥＭは前記撮像レシピに基づきＥＰを観察する。

２．３ 計測レシピ
次に計測レシピとは、撮像したＳＥＭ画像から撮像対象の形状計測や欠陥検出等の評価を行う手順を指定するファイルである。形状評価方法としては、背景技術で述べた通り、（１）いわゆるＣＤ値と呼ばれるラインパターン幅やコンタクトホール径等の寸法を計測する方法、（２）例えば特許文献１に開示されたパターン形状と相関の高い画像特徴量を計算する方法、（３）例えば特許文献２に開示されたパターンの二次元的な輪郭線を検出する方法等がある。

計測対象としては、ラインパターンの線幅計測、ラインパターン間のギャップ計測、ライン端部の後退量、コンタクトホール径の計測、光近接効果補正（Optical Proximity Correction：ＯＰＣ）形状の計測等が挙げられ、以降、このような計測のバリエーションを測長種と呼ぶ。

図５に測長種の例を示す。同図において５０１、５０４、５０８、５１２、５１５、５１９、５２３はＥＰのＦＯＶを示している。図５（ａ）はラインパターン５０２の線幅５０３の計測、同図（ｂ）は２本のラインパターン５０５−５０６間のスペース５０７の計測、同図（ｃ）はラインパターン５０９のライン端とラインパターン５１０間のギャップ５１１の計測、同図（ｄ）はコンタクトホール５１３の直径５１４の計測、同図（ｅ）はパターン５１６の短軸長５１７／長軸長５１８の計測、同図（ｆ）は２本のラインパターン５２０−５２１間のギャップ５２２の計測、同図（ｇ）はパターン５２４のコーナ部５２５の形状計測の例である。同図（ｈ）はコーナ部５２５の拡大図であり、点線で示した設計レイアウトデータ５２６とSEM画像上のパターン輪郭線５２４とのギャップベクトル５２７を計測している。

このような計測値を得るためには、得られたSEM画像を画像処理し、パターンの境界位置（エッジ）を検出する必要がある。前記画像処理のアルゴリズムや処理パラメータは計測レシピに保存され、ＳＥＭは前記計測レシピに基づき、ＳＥＭ画像の評価を行う。

本実施の形態では前述のような切り分けで撮像レシピ、計測レシピという言葉を用いる。ただし、前記撮像レシピ、計測レシピの切り分けは一実施例であり、各レシピで指定される各設定項目は、任意の組み合わせで管理することが可能である。よって前記撮像レシピ、計測レシピを特に区別しない場合、両者を合わせて単にレシピと呼ぶ。

２．４ イメージシフトによる高速撮像
前述の通り、ステージシフトはイメージシフトに対し、一般に可動範囲は広いものの、撮像位置の位置決め精度は低いという性質がある。そのため、ステージシフト後は移動誤差を検出するためのアドレッシングを行い、評価パターンへの移動は前記移動誤差を打ち消すようにイメージシフトにより行われる。また、ステージシフト後はオートフォーカス等の画質調整処理を行うことが多い。すなわち、アドレッシング等の処理を含むステージシフトは、イメージシフトに対して多くの処理時間を要することになる。よって、なるべく多くの視野移動をイメージシフトで行い、ステージシフト回数を減らすことができれば、ＳＥＭのスループット向上が期待できる。

図６（ａ）は図４（ｂ）と同様、ＥＰ６０６（斜線でハッチングされた四角で表示）を撮像する際の撮像シーケンスを示したものである。ＭＰ６０２（十字マークで表示）にステージシフトした後、イメージシフト可動範囲６０３（点線枠で表示）内に存在するＡＰ６０４、ＡＦ６０５に順次イメージシフトし、それぞれアドレッシング、オートフォーカスを行い、最後にＥＰ６０６を撮像する。

本例は図４に示したオートスティグマ調整、オートブライトネス・コントラスト調整は行わない例である。図６ではｘ-ｙ座標系におけるＭＰ、ＡＰ、ＡＦ、ＥＰの位置関係のみ示し、レイアウト（回路パターン）は省略して描画していないが、レイアウトの一部を切り出した６０１上には、例えば図４（ｂ）４０９上に描かれたようなパターンがあり、パターン形状を基に適切なＡＰ６０４、ＡＦ６０５が設定されているとする。本撮像シーケンスでは1つのＥＰに対し、1回のステージシフトが行われている。

図６（ｂ）においても同様にＭＰ６０８にステージシフトした後、イメージシフト可動範囲６０９（点線枠で表示）内に存在するＡＰ６１１、ＡＦ６１２に順次イメージシフトし、それぞれアドレッシング、オートフォーカスを行う。しかし図６（ｂ）においては、イメージシフト可動範囲６０９内には６１３〜６１６で示された４つのＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ４）が含まれており、順にイメージシフトにより視野移動することが可能である。つまり、本撮像シーケンスでは４つのＥＰに対し、1回のステージシフトで済むことになる。

また、イメージシフト可動範囲は撮像パターン（ＥＰ、ＡＰ、ＡＦ、ＡＳＴ、ＡＢＣＣ）毎に異なる場合がある。すなわち、最低条件としてＭＰからイメージシフトによる電子線照射位置の移動限界範囲（例えば６０９）内であればイメージシフトによる視野移動／撮像は可能であるが、画質や撮像画像を用いた各種処理の精度を考えた場合、撮像位置はＭＰに近い方（電子線入射角が垂直に近い方）が望ましい。特にＥＰにおいては精度の高いパターン形状の計測を行うために、例えばＡＰと比べて電子線の入射角に対する許容値が厳しい場合がある。そのため例えば図６（ｂ）に図示するように、ＡＰに対するイメージシフト可動範囲は点線枠６０９で与えるが、ＥＰに対するイメージシフト可動範囲は前記点線枠６０９より狭い点線枠６１０で与えることが可能である。

ＥＰに対するイメージシフト可動範囲を点線枠６１０で与えた場合、ＭＰ６０８へのステージシフトの後、イメージシフトにより撮像可能なＥＰはＥＰ２（６１４）、ＥＰ３（６１５）の２つとなり、残るＥＰ１（６１３）、ＥＰ４（６１６）を撮像するためには、再びステージシフトを行う必要がある。一連の撮像シーケンスにおいてステージシフトを挿まず連続してイメージシフトで視野移動する評価パターン群をイメージシフトグループ（ＩＳグループ）と呼ぶ。すなわち、属するＩＳグループが異なる評価パターン間の移動はステージシフトを伴う。

図６（ｂ）においてＥＰに対するイメージシフト可動範囲を点線枠６０９で与えた場合、ＥＰ１〜ＥＰ４は同一のＩＳグループに属することになり、ＥＰに対するイメージシフト可動範囲を点線枠６１０で与えた場合、ＥＰ２、ＥＰ３が同一のＩＳグループに属することになる。

以降の説明では、撮像パターン毎のイメージシフト可動範囲の違いはないものとするが、前述のように、撮像パターン毎にイメージシフト可動範囲が異なる場合においても本発明は適用可能である。

３． レイアウト変更
本実施の形態は、ＳＥＭを用いて撮像すべき複数の回路パターン（評価パターン）を決定する評価パターン群決定ステップ（図1中のステップＳ１０２）と、ＳＥＭにおけるイメージシフト可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップ（ステップＳ１０４）と、前記評価パターン群に含まれる少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記入力したイメージシフト可動範囲内に含まれるように回路パターンのレイアウトを決定するレイアウト決定ステップ（ステップＳ１０６）と、イメージシフト可動範囲内の存在する少なくとも二つ以上の評価パターン間の視野移動をイメージシフトにより行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、前記撮像レシピに基づき前記評価パターン群を撮像することを特徴とする。

すなわち本実施の形態ではイメージシフト可動範囲を入力し、前記イメージシフト可動範囲内に多くの評価パターンが含まれるように回路パターンのレイアウトを最適化する。撮像時においてイメージシフトによる評価パターン間の視野移動回数を増やし、ＳＥＭの高スループット化を実現する。

更に本実施の形態の対象となるレイアウトの一つはパターン形状評価用に作成されたテストパターンであることを特徴とする。また、同じく本実施の形態の対象となるレイアウトにおける複数の評価パターンは、半導体ウェハ上に格子状に配置されていることを特徴とする。勿論、本実施の形態は任意のレイアウト／評価パターンに対して適用可能な方法であるが、前記テストパターンはロジックパターン等と比較してレイアウト変更の自由度が高く、本発明の効果が特に期待できる。また、前記評価パターンが格子状に配置されたレイアウトは、同様にレイアウト変更の自由度が高く、かつレイアウト変更が比較的容易であるという利点がある。

次に前記レイアウト決定ステップにおけるレイアウトの決定に関していくつかの実施例を述べる。

３．１ ＥＰ間の距離に基づくレイアウト変更
本実施の形態におけるレイアウト・撮像パターン・撮像シーケンス最適化（図１中ステップＳ１０６）におけるレイアウトの決定は、少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離がＳＥＭのイメージシフト可動範囲内になるように、前記少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離を決定することを特徴とする。

前述の通り、同じＩＳグループ内に多くの評価パターンが含まれる程、高スループット化が可能となる。同じＩＳグループ内に多くの評価パターンを含めるためには、評価パターン間の距離を縮め、評価パターンを密集させることが有効である。図７（ａ）（ｂ）は共に８つのＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ８）に対する撮像シーケンスを示している。

図７（ａ）では斜線でハッチングされた８つの四角７０１〜７０８が、それぞれＥＰ１〜ＥＰ８のＦＯＶを示している。各ＦＯＶ内には、例えば図５（ａ）〜（ｇ）で示されたようなパターンが含まれている。本例は、任意の隣り合う２つのＥＰ間の距離（２つのＥＰのＦＯＶを含む範囲とする）がイメージシフト可動範囲よりも大きい例である。すなわち、例えばＥＰ１−ＥＰ２間のＸ方向の距離７３３が、図４（ｂ）に示したイメージシフト可動範囲４１１のＸ方向の幅４１７より大きく、同様にＥＰ１−ＥＰ５間のＹ方向の距離７３４が、図４（ｂ）に示したイメージシフト可動範囲４１１のＹ方向の幅４１８より大きい。そのため、任意のＥＰ間の移動には全てステージシフトを伴うことになり、ＥＰ毎にＭＰ、ＡＰ、ＡＦを設定する必要がある（本例はＡＳＴ、ＡＢＣＣを設定しない例である）。

ＥＰ１〜ＥＰ８（７０１〜７０８）を撮像するためのＭＰ、ＡＰ、ＡＦはそれぞれＭＰ１〜ＭＰ８（７０９〜７１６）、ＡＰ１〜ＡＰ８（７１７〜７２４）、ＡＦ１〜ＡＦ８（７２５〜７３２）である。８つのＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ８）を全て撮像するのに要する時間は簡易的に図７（ｃ）の上段の棒グラフのように表すことができる。同グラフにはＡ〜Ｄが書かれた箱が描かれており、それぞれ、Ａ：ステージシフト、Ｂ：アドレッシング、Ｃ：オートフォーカス、Ｄ：ＥＰ撮像に要する時間を示している。

図７（ａ）の撮像シーケンスの一例として、まずＥＰ１（７０１）を撮像するため、ＭＰ１（７０９）にステージシフトし、ＡＰ１（７１７）にイメージシフトしてアドレッシングを行い、ＡＦ１（７２５）にイメージシフトしてオートフォーカスを行い、最後にＥＰ１（７０１）にイメージシフトして撮像する。本撮像シーケンスに要する時間が図７（ｃ）の７５５に相当する。これを１セットとして、残るＥＰ２〜ＥＰ８を撮像するには、前記１セットをあと７回繰り返すことになる。そのため、ＥＰ１〜ＥＰ８を全て撮像するのに要する時間は図７（ｃ）上段の「（a）のケース」と表示した棒グラフのように１セットに要する時間７５５の８倍の長さで表すことができる。

イメージシフトによる移動回数を増やすため、レイアウトを変更し、ＥＰ間の距離を縮めた例が図７（ｂ）である。本例は図７（ａ）と同じく斜線でハッチングされた８つの四角７３５〜７４２で表された８つのＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ８）を撮像する例であるが、任意の隣り合う２つのＥＰ間の距離がイメージシフト可動範囲よりも小さい例である。すなわち、例えばＥＰ１−ＥＰ２間のＸ方向の距離７５１が、図４（ｂ）に示したイメージシフト可動範囲４１１のＸ方向の幅４１７より小さく、同様にＥＰ１−ＥＰ５間のＹ方向の距離７５２が、図４（ｂ）に示したイメージシフト可動範囲４１１のＹ方向の幅４１８より小さい。そのため、例えばＭＰをＭＰ１（７４３）に設定した際のイメージシフト可動範囲を示す点線枠７４９内にＥＰ１（７３５）、ＥＰ２（７３６）、ＥＰ５（７３９）、ＥＰ６（７４０）が含まれる。

ＥＰ１、ＥＰ２、ＥＰ５、ＥＰ６を撮像するためのＭＰ、ＡＰ、ＡＦはそれぞれＭＰ１（７４３）、ＡＰ１（７４５）、ＡＦ１（７４７）である。すなわち、ＭＰをＭＰ１に設定した場合、この４つのＥＰはイメージシフトによる視野移動が可能であることから同じＩＳグループに属することになり、ＭＰ、ＡＰ、ＡＦはＩＳグループに対し１つでよい。

同じＩＳクループに属するＥＰ群で共有するＭＰ、ＡＰ、ＡＦという意味で、共有ＭＰ、共有ＡＰ、共有ＡＦと呼ぶ。また、図の表記方法として、ＩＳグループの番号は７５３、７５４のように四角枠内に数字で表す（イメージシフト可動範囲７４９に囲まれるＥＰ群のＩＳグループの番号は四角枠７５３内に書かれた1：ＩＳグループ１と記す、イメージシフト可動範囲７５０に囲まれるＥＰ群のＩＳグループの番号は四角枠７５４内に書かれた２：ＩＳグループ２と記す）。

ＩＳグループ１と同様、ＩＳグループ２の共有ＭＰ、共有ＡＰ、共有ＡＦはそれぞれ７４４、７４６、７４８で与えられる。すなわち、図示の通り８つのＥＰは二つのＩＳグループに分けることができる。８つのＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ８）を全て撮像するのに要する時間は簡易的に図７（ｃ）の下段の「（ｂ）のケース」と表示した棒グラフのように表すことができる。

図７（ｂ）の撮像シーケンスの一例として、まずＥＰ１（７３５）、ＥＰ２（７３６）、ＥＰ５（７３９）、ＥＰ６（７４０）を撮像するため、ＭＰ１（７４３）にステージシフトし、ＡＰ１（７４５）にイメージシフトしてアドレッシングを行い、ＡＦ１（７４７）にイメージシフトしてオートフォーカスを行い、その後、順にＥＰ１（７３５）、ＥＰ２（７３６）、ＥＰ５（７３９）、ＥＰ６（７４０）にイメージシフトしてそれぞれ撮像する。本撮像シーケンスに要する時間が図７（ｃ）の７５６に相当する。これを１セットとして、残るＥＰ３（７３７）、ＥＰ４（７３８）、ＥＰ７（７４１）、ＥＰ８（７４２）を撮像するには、前記１セットをあと１回繰り返すことになる。そのため、ＥＰ１〜ＥＰ８を全て撮像するのに要する時間は図７（ｃ）下段の棒グラフのように１セットに要する時間７５６の２倍の長さで表すことができる。

図７（ａ）（ｂ）は同数のＥＰ撮像であるが、図７（ｃ）の上下段のグラフを比較すると、ＥＰ間の距離を短縮してＩＳグループを形成することにより、大幅な高スループット化が実現できることが分かる。

図８はＥＰ間の距離短縮のバリエーションを示す図である。図８（ａ）〜（ｃ）では、例えばＥＰ１（８０１）、ＥＰ２（８０２）に代表される評価パターンが格子状に配置されている（ＥＰは斜線でハッチングされた四角で表示）。図８（ａ）〜（ｃ）は同数のＥＰの撮像例であるが、レイアウトに関して（ａ）（ｂ）（ｃ）の順でＥＰ間の距離が小さくなっている点が異なる。図８（ａ）ではＥＰ間の距離が大きくイメージシフト可動範囲８０３内に1つのＥＰしか含めることができない。ＥＰ間の距離を小さくするにつれ、図８（ｂ）では２×２＝４、図８（ｃ）では３×３＝９個のＥＰをイメージシフト可動範囲８０３内に含めることができ、より高速な撮像が可能となる。

図８（ｂ）（ｃ）のいずれも、一つのＩＳグループにおけるイメージシフト可動範囲しか図示していないが、残るＥＰについても前述の通り、図８（ｂ）であれば２×２＝４、図８（ｃ）であれば３×３＝９の単位でＥＰをＩＳグループに含めることができる。勿論、各ＩＳグループのイメージシフト可動範囲内には良好なＡＰ、ＡＦ等のアドレッシングあるいは画質調整用のパターン（図示せず）が存在する前提である。

より大幅な高スループット化を実現するには、よりＥＰ間の距離を小さくする必要がある。ところが、大きくＥＰ間の距離を縮めた際、前記ＥＰ間に存在するパターンが干渉する場合がある。このような場合、ＥＰを中心にある範囲でパターンをトリミングし（ＥＰ間に存在するパターンを除去し）、パターンの干渉を避けることを特徴とする。

図８（ｄ）（ｅ）はＥＰ１（８０１）、ＥＰ２（８０２）を例にパターンのトリミング方法について説明する図である。図８（ｄ）は図８（ａ）における領域８００を拡大表示したものであり、図８（ａ）では省略して描画していなかったレイアウト（回路パターン）を描画している。回路パターン例としてＥＰ１（８０１）の付近に５本のラインパターン８０４、ＥＰ２の付近にも同じく５本のラインパターン８０５が存在している。ＥＰ１をＦＯＶ８０１でＳＥＭ撮像し、５本のラインパターン８０４の中央のラインパターンの線幅８０６を計測する。ＥＰ２についても同様に線幅８０７を計測する。

ＥＰ間の距離を小さくするため、５本のラインパターン８０４、８０５間のスペースを小さくしたのが、図８（ｂ）（ｃ）であり、スペース８１０の範囲内であれば、パターン間の干渉なく、５本のラインパターン８０４、８０５間のスペースを小さくすることができる。ところがスペース８１０以上にラインパターン８０４、８０５を近づけるとパターンが干渉してしまう。

一方、テストパターンの場合、パターンをトリミングしてもデバイス動作上の問題はないという観点から、パターンの評価を行う範囲であるＥＰのＦＯＶ８０１、８０２内に含まれないパターンを除去し（ＥＰのＦＯＶ８０１、８０２でパターンをトリミングし）、ＥＰ１−ＥＰ２間のスペース８１１分だけＥＰ１、ＥＰ２を近づけるレイアウト変更が考えられる。

しかし、露光工程における光近接効果（Optical Proximity Effect：ＯＰＥ）によって、パターンの形成は前記パターンの周囲に存在するパターンからの影響を受ける可能性がある。そのため、ＥＰのＦＯＶ外に存在するパターンであっても、不用意に除去することは危険である。そこで、ＯＰＥの及ぶ範囲を入力し、前記ＯＰＥの及ぶ範囲を基にパターンの除去範囲（あるいは評価パターン間の短縮距離）に制約を設けることを特徴とする。

図８（ｄ）では、ＥＰ１のＦＯＶ８０１内のパターンに対しＯＰＥの及ぶ範囲を点線枠８０８、ＥＰ２のＦＯＶ８０２内のパターンに対しＯＰＥの及ぶ範囲を点線枠８０９で示しており、前記ＯＰＥの及ぶ範囲８０８、８０９でパターンをトリミングした結果が図８（ｅ）である。この場合。前記ＯＰＥの及ぶ範囲８０８、８０９間のスペース８１２分だけＥＰ１、ＥＰ２周辺パターンを近づけるレイアウト変更が可能である。このような観点でレイアウト変更した結果を図８（ｆ）に示す。図８（ｄ）および（ｅ）のパターンに対して前記ＯＰＥの及ぶ範囲８０８、８０９間のスペース８１２分だけＥＰ１、ＥＰ２周辺パターンが近付けられている。

図８（ｆ）は格子上の配置を保ったまま、全ＥＰ間の距離が一様に小さくなる例であったが、場所により距離の短縮幅は変えることができる。また、ＥＰの配置もレイアウト変更の前後共に格子上である必要はない。

３．２ ＥＰにおける電子線走査方向に基づくレイアウト変更
本実施の形態におけるレイアウト・撮像パターン・撮像シーケンス最適化（図１中ステップ１０６）におけるレイアウトの決定は、ＳＥＭを用いて撮像する際の電子線の走査方向が、イメージシフト可動範囲内に存在する少なくとも二つ以上の評価パターンにおいて同一方向となるように決定することを特徴とする。すなわち、同一のＩＳグループ内においては電子線の走査方向が同一である程、走査方向の変更回数を低減することができ、それによりスループットの向上を図ることができる。

図９（ａ）では、例えばイメージシフト範囲９０９と９１０で囲まれた領域にＥＰ１〜ＥＰ８（９０１〜９０８）に代表される評価パターンが格子状に配置されている。ＥＰは斜線でハッチングされた四角で表示しているが、その内部に電子線走査方向を示す矢印（「→」又は「↑」）が記入されている。

イメージシフト範囲９０９内のＥＰ１（９０１）とＥＰ２（９０２）を例に、図９（ｃ）〜（ｆ）を用いて電子線走査方向について説明する。図９（ｃ）は図９（ａ）におけるＥＰ１（９０１）を拡大表示したものであり、図９（ａ）では省略して描画していなかったレイアウト（回路パターン）を描画している。回路パターン例としてＥＰ内にＹ方向に延びる３本のラインパターンが存在している。ＥＰ１をＦＯＶ９０１でＳＥＭ撮像し、３本のラインパターンの中央のラインパターンの線幅９１１を計測する場合、電子線の走査経路は図９（ｄ）の９１２が望ましい。走査経路９１２は実際の走査経路を簡略化して表示したものであるが、連続的なＸ方向の走査をＹ方向に対し離散的に行うことを示している（一般にラスタースキャンと呼ばれる）。これは正確な線幅９１１を得るためには、ラインパターンのエッジ位置を正確に検出する必要があり、Ｘ方向の走査を連続的に行う必要があるためである。

このような電子線走査方向をＸ方向の走査と呼び、「→」で表現する。同様に、図９（ｅ）は図９（ａ）におけるＥＰ２（９０２）を拡大表示したものであり、ＥＰ内にＸ方向に延びるラインパターンの線幅９１３の計測である。よって電子線の走査経路は図９（ｆ）に示すように９１４で与えられ、これをＹ方向の走査と呼び、「↑」で表現する。

図９（ａ）における全ＥＰを撮像する際、同一のＩＳグループ内で電子線の走査方向を変更する必要がある（ＩＳグループ内に走査方向の異なるＥＰが混在）。そこで、図９（ｂ）に示すように、例えば図９（ａ）におけるＥＰ２（９０２）とＥＰ５（９０５）、ＥＰ３（９０３）とＥＰ８（９０８）周辺のパターンをそれぞれ交換するようなレイアウト変更を行うことにより、ＩＳグループ内のＥＰにおける走査方向を揃えることができる。

３．３ ＥＰ配置の行列数に基づくレイアウト変更
評価パターンが格子状に配置されたレイアウトを対象とする場合、本発明におけるレイアウト・撮像パターン・撮像シーケンス最適化（図１中ステップＳ１０６）におけるレイアウトの決定は、評価パターンの行数と列数を、イメージシフトによってそれぞれ行方向と列方向に撮像可能な評価パターン数の倍数に近くなるように決定することを特徴とする。すなわち、理想的な配置として、評価パターンの行数および列数がイメージシフトによって可能な評価パターン数の倍数であり、かつ格子間の間隔が等しければ、全てのＩＳグループに含まれる評価パターン数が最大になる。

一方、倍数でなければ一部のＩＳグループに含まれる評価パターン数は少なくなり、評価パターン数に対するステージシフト回数は相対的に増えることになる。そこで前述の通り、なるべく倍数に近くなるようにレイアウトを決定することで高スループット化を図る。

図１０（ａ）は、３５個（５行７列）のＥＰが格子状に同一間隔で配置された例である（ＥＰは斜線でハッチングされた四角で表示）。図１０（ａ）のＥＰ配置を、イメージシフト可動範囲を基にＩＳグループに分割した結果を図１０（ｂ）に示す。１０（ｂ）には、イメージシフト可動範囲を点線枠（例えば１００２）で示しており、前記イメージシフト可動範囲により形成されるＩＳグループの番号を四角枠内に数字で記入している（場所は対応するイメージシフト可動範囲の点線枠上。例えばイメージシフト可動範囲１００２により形成されるＩＳグループの番号は四角枠１００３内に書かれた１）。

よって本例においては３５個のＥＰが１２個のＩＳグループに分割されている。内、番号１〜３、５〜７のＩＳグループは属するＥＰ数は４であるが、番号４、８、９〜１１のＩＳグループは属するＥＰ数は２、番号１２のＩＳグループは属するＥＰ数は１である。これは、ＥＰの行数（本例は５）と列数（本例は７）が、イメージシフトによってそれぞれ行方向と列方向に撮像可能な評価パターン数（本例は行方向、列方向共に２）の倍数でないため、余ったＥＰに対しては、同一のＩＳグループに属するＥＰ数が少なくなるためである。属するＥＰ数が少なくても、異なるＩＳグループへの移動にはステージシフトを伴うため、十分な高スループット化が図れない場合がある。すなわち、この問題を考慮せず、単純にＥＰ間の距離がイメージシフト稼動範囲内になるようにＥＰ間の距離を縮めても、予測通りのスループットが得られない危険性がある。

図１０（ｃ）は前述の行列数の問題を考慮し、なるべくＥＰの行数と列数が、イメージシフトによってそれぞれ行方向と列方向に撮像可能な評価パターン数の倍数に近くなるようにレイアウト変更した例である。具体的には図１０（ａ）において枠１００１で囲んだＥＰ群を、図１０（ｃ）において枠１００４で囲んだ位置に移動した。図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）のＥＰ配置を、イメージシフト可動範囲１００２を基にＩＳグループに分割した結果であるが、本レイアウト変更によって、ＩＳグループは９個になり、番号１〜８のＩＳグループは属するＥＰ数は４、番号９のＩＳグループに属するＥＰ数は３に改善することができた。
３．４ ＥＰサンプリング方法に基づくレイアウト変更
本実施の形態におけるレイアウト・撮像パターン・撮像シーケンス最適化（図１中ステップＳ１０６）におけるレイアウトの決定は、評価パターンのサンプリング方法を基に、イメージシフト可動範囲内に存在するサンプリング後の評価パターン数を基に決定することを特徴とする。

評価パターン数が多い場合、サンプリングにより実際にＳＥＭを用いて撮像する評価パターン数を減らす場合がある。また、様々な評価パターンを作成しておき、用途に応じてサンプリングする場合もある。予めどの評価パターンがサンプリングされるか既知であれば、サンプリング後の評価パターンが密集して分布するようにレイアウトを最適化することができる。

しかしながら、同一のレイアウトであっても目的や許容される評価時間の違いに応じて、サンプリングの仕方（サンプリングプラン）が異なる場合がある。このようなサンプリングプランの違いに対して、常に良好なスループットを実現するため、想定されるサンプリングプランのバリエーションを基に、前記サンプリングプランのバリエーションに対して同一のＩＳグループに含まれるサンプリング後の評価パターン数がなるべく少なくならないようにレイアウトを決定する。

図１１に評価パターンのバリエーションの一例を示す。同図においては、（ａ）〜（ｄ）に４つのパターン種（パターンＡ〜Ｄ）とそれぞれのパターン種に対して、線幅とＯＰＣの大きさのバリエーションがある。各評価パターンの直下にはＡ−１−１等のＩＤを示しており、前記ＩＤは（パターン種のＩＤ）−（線幅のＩＤ）−（ＯＰＣの大きさのＩＤ）を示す。線幅のＩＤが大きい程、線幅が太く、ＯＰＣの大きさのＩＤが大きい程、ＯＰＣによる補正形状（ハンマーヘッド（Hummer Head）やセリフ（Serif）等）が大きい。

図１２は複数のＥＰ１２１１が格子状に同一間隔で配置された例であり、各ＥＰ１２１１の枠内には図１１で説明した評価パターンのバリエーションのＩＤ（Ａ−１−１等）が記入されている。実際に撮像される（サンプリング後の）ＥＰ１２１１は斜線でハッチングされており、図１２（ａ）は全ＥＰを撮像対象とする例である（サンプリングなし）。よって点線の枠で囲んだ各イメージシフト可動範囲（例えば１２０１）内にはそれぞれ４つのＥＰ１２１１が含まれ、図１０で述べた行列数の問題がなければ、ＩＳグループ数はＥＰ数の１／４になる。

ところが、図１１において、パターン種は全て撮像するが、線幅とＯＰＣの大きさについては1つおきにサンプリングする場合、図１２（ａ）のＥＰ１２１１の配置では、サンプリング後のＥＰ１２１２の配置は図１２（ｂ）のようになる（斜線でハッチングされたＥＰがサンプリング後のＥＰ１２１２）。よって隣り合うサンプリング後のＥＰ１２１２間の距離（２つのＥＰ１２１２のＦＯＶを含む範囲とする）は例えば距離１２０３となり、イメージシフト可動範囲（例えば１２０２）よりも大きい。そのため、同一のＩＳグループ内に複数のＥＰ１２１２が含まれることはなく、図１２（ｂ）に示すようにＩＳグループ数はサンプリング後のＥＰ１２１２の数と等しくなってしまう。
このような、線幅とＯＰＣの大きさに関するサンプリングに対して、同一のＩＳグループに含まれるＥＰ数がなるべく多くなるＥＰ配置を考える。図１３はそのようなＥＰ配置の一例である。図１３は図１２に示したレイアウトと比べ、含まれる評価パターンのバリエーションとＥＰ間の間隔は等しいが、ＥＰ配置のみが異なる。

図１３（ａ）は全ＥＰ１３１１を撮像対象とする例であり、図１２（ａ）と同じく、ＩＳグループ１３０１は全ＥＰ１３１１の数の１／４になる。一方、図１３（ｂ）は図１２（ｂ）と同様、パターン種は全て撮像するが、線幅とＯＰＣの大きさについては1つおきにサンプリングした場合のＥＰ１３１２の配置である。本配置では斜線でハッチングされたサンプリング後のＥＰ１３１２がばらばらになることはなく、例えばイメージシフト可動範囲１３０２で囲まれるように、同一のＩＳグループ内に４つのＥＰ１３１２を含めることができる。すなわちＩＳグループ数はサンプリング後のＥＰ１３１２の数の１／４になる。ちなみに本配置は、線幅とＯＰＣの大きさに関するサンプリング間隔に依存することなく、例えば２つおき、３つおきにサンプリングしてもＩＳグループ数はサンプリング後のＥＰ１３１２の数の１／４になるため、常に高スループット化の効果が期待できる。

このようなレイアウト変更が可能なのは、サンプリングプランのバリエーションに対する事前知識がある場合である。本例の場合、線幅とＯＰＣの大きさについてはサンプリングする場合があり、そのサンプリング間隔は変化しうるが、パターン種に関してはサンプリングしないという事前知識があったため、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すような異なる４つのパターン種（パターンＡ〜Ｄ）を密集させる配置にしている。本サンプリング方法は一例であるが、このように評価パターンのサンプリング方法を基にレイアウトを決定することが有効である。

４． 評価パターン決定
４．１ ＩＳグループに含まれるＥＰ数に基づく評価パターン決定
本実施の形態は、ＳＥＭにおけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップ（図１中のステップＳ１０４）と、前記ＳＥＭを用いて撮像すべき複数の回路パターン（評価パターン）を、少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記入力したイメージシフトの可動範囲内になるように決定する評価パターン群決定ステップ（ステップＳ１０６）と、イメージシフト可動範囲内の存在する少なくとも二つ以上の評価パターン間の移動をイメージシフトにより行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、前記撮像レシピに基づき前記評価パターン群を撮像することを特徴とする。

高スループット化のためには前記イメージシフト可動範囲内に多くの評価パターンを含ませる必要がある。そのため、評価パターンの決定においては、多くの評価パターンが含まれるＩＳグループが多く設定できるように決定する。背景技術で述べた通り、従来、評価パターンの決定は、（ａ）ホットスポットと呼ばれるデバイス不良が発生しやすい危険箇所であるか、（ｂ）露光・エッチング装置の条件出しに適したパターンであるか、（ｃ）シミュレーションによる予想形状と実パターン形状とのキャリブレーションのために適したパターンであるか、（ｄ）プロセスの変動を検知し易いパターンであるか、等の判断基準、更に欠陥のバリエーション、面内分布等も考慮して決定されている。そのため、評価パターンの決定は、本実施の形態における評価パターンがイメージシフト可動範囲に含まれるかというスループットに関する判断基準だけではなく、従来の判断基準も考慮しながら決定する多目的最適化問題であることを特徴とする。

図１４は評価パターン（ＥＰ）の決定バリエーションを説明する図である。図中に示した「○」「×」の記号はＥＰ候補の位置を示しており、「○」と「×」の違いは欠陥種の違いを示す。前記欠陥種の例として、露光・現像シミュレーションにより発生する可能性が高いと予測されるデバイス不良の種類が挙げられ、例えばパターン間のショートやパターンの細り（ネッキング）等が挙げられる。図１４（ａ）〜（ｃ）に示されたＥＰ候補の分布は同一であるが、選択されたＥＰが異なる。

まず、図１４（ａ）において選択されたＥＰはイメージシフト可動範囲を示す点線枠１４０１〜１４０５で囲まれた５点のＥＰである。しかしながら、選択された各ＥＰの周辺には他のＥＰが存在しておらず、各ＩＳグループに含まれるＥＰ数は１である。一方、図１４（ｂ）において選択されたＥＰはイメージシフト可動範囲を示す点線枠１４０６〜１４１０で囲まれた１５点のＥＰである。本例では、ＥＰ候補が密集した場所からＥＰを選択したため、各ＩＳグループに含まれるＥＰ数は３である。

すなわち、図１４（ａ）と比べ、ＥＰ1点辺りの撮像時間は短くなる。しかしながら、選択されたＥＰの欠陥種に着目すると、「○」記号ついたＥＰ（点線枠１４０６〜１４０８内のＥＰ）はＥＰ候補の分布の上部に、「×」記号ついたＥＰ（点線枠１４０９、１４１０内のＥＰ）はＥＰ候補の分布の下部に偏っており、それぞれの欠陥種を分布から座標の偏りなくサンプリングしたいという場合には妥当でない。

図１４（ｃ）において選択されたＥＰはイメージシフト可動範囲を示す点線枠１４１１〜１４１５で囲まれた１０点のＥＰである。本例では、「○」「×」記号がついたＥＰが共にＥＰ候補の分布に対して偏りなく選択されている。各ＩＳグループに含まれるＥＰ数は２であり、図１４（ｂ）の３に対しては少ないが、図１４（ａ）の１よりは多い。考慮すべき評価項目や、各項目の重みは状況により異なるが、図１４（ｃ）のように様々な判断基準を基にＥＰ選択を行うことによりＥＰの欠陥種や分布、スループットに関する要求を満たすことができる。

４．２ アドレッシング／画質調整パターンの有無に基づく評価パターン決定
本実施の形態は、ＳＥＭにおけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップ（図１中のステップＳ１０４）と、ＳＥＭを用いて撮像すべき複数の回路パターン（評価パターン）を、前記評価パターンからイメージシフトにより移動可能な範囲内にアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンが存在するように決定する評価パターン群決定ステップ（ステップＳ１０６）と、評価パターン撮像前に前記評価パターンからイメージシフトにより移動可能な範囲内に存在するアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンを撮像してアドレッシングあるいは画質調整を行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、前記撮像レシピに基づき前記評価パターン群を撮像することを特徴とする。

評価性能を低下させることなく、ＳＥＭの大幅な高スループット化を実現するためには、評価パターン撮像前に適切なアドレッシングならびに画質調整（オートフォーカス、オートスティグマ、オートブライトネス・コントラスト調整、等）の一部または全てを行う必要がある。そのため、評価パターンからイメージシフトにより移動可能な範囲内に、適切なアドレッシングならびに画質調整が可能なパターンが存在するかというＳＥＭの評価性能を判断基準として評価パターンを選択することを特徴とする。また、本実施の形態は前記判断基準のみならず、前記項目（７）と同様に従来の判断基準も考慮しながら決定する多目的最適化問題であることを特徴とする。

図１５（ａ）は評価パターン（ＥＰ）の決定バリエーションを説明する図である。斜線でハッチングされたパターン１５１０はレイアウト（回路パターン）を示す。２つのＥＰ候補、ＥＰ１（１５０１）、ＥＰ２（１５０２）の内、一方のみをサンプリングすることを考える。もし、各ＥＰ候補における周囲のパターンからの光近接効果の影響や、ウェハ／チップ／セルにおけるＥＰ座標の面内分布等を考慮しても両者に大きな優劣がない場合、評価性能の観点からイメージシフト可動範囲内に適切なアドレッシングあるいは画質調整用のパターンが存在するＥＰを選択するのが有効である。図１５（ａ）の場合であれば、イメージシフト可動範囲を示す点線枠１５０５内に適切なアドレッシングパターン（ＡＰ）が存在しないＥＰ２（１５０２）よりも、イメージシフト可動範囲１５０３内に適切なＡＰ１（ＥＰ１用のＡＰ。１５０４）が存在するＥＰ１（１５０１）を選択するのが妥当である。

また逆に、ＥＰ周辺に適切なアドレッシングあるいは画質調整用のパターンが存在しない場合、本発明におけるレイアウト・撮像パターン・撮像シーケンス最適化（図１中ステップＳ１０６）におけるレイアウトの決定の実施例として、前記適切なアドレッシングあるいは画質調整用のパターンをレイアウトに追加することを特徴とする。図１５（ａ）中のＥＰ１（１５０１）のイメージシフト可動範囲１５０３には、適切なアドレッシング用のパターンであるＡＰ１（１５０４）は存在するが、適切なオートスティグマ調整用のパターン（ＡＳＴ）が存在しない場合、図１５（ｂ）に示すように、前記ＡＳＴに適した新たなパターン１５０６をレイアウトに追加し、前記パターン１５０６を含む領域をＡＳＴ１（ＥＰ１用のＡＳＴ。１５０７）として撮像レシピに登録することができる。このようなレイアウト変更は、周囲のパターンへの光近接効果やデバイス特性への影響を考慮して行う必要がある。

５． レイアウト変更／評価パターン決定
本実施の形態は、ＳＥＭにおけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップ（図１中のステップＳ１０１）と、前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて撮像すべき複数の回路パターン（評価パターン）を、評価パターンからイメージシフト可動範囲内にアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンが存在するように決定、かつ／あるいは、少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記入力したイメージシフトの可動範囲内になるように決定する評価パターン群決定ステップ（ステップＳ１０６）と、前記評価パターン群に含まれる少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記入力したイメージシフトの可動範囲内になるように回路パターンのレイアウトを決定するレイアウト決定ステップ（ステップＳ１０６）と、評価パターン撮像前に前記評価パターンからイメージシフト可動範囲内に存在するアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンを撮像してアドレッシングあるいは画質調整を行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録、かつ／あるいは、イメージシフト可動範囲内の存在する少なくとも二つ以上の評価パターン間の移動をイメージシフトにより行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、前記撮像レシピに基づき前記評価パターン群を撮像することを特徴とする。

すなわち、今までレイアウト設計、評価パターン決定、撮像条件・撮像シーケンス決定に関して様々な実施例を述べてきたが、これらの複数の処理はそれぞれ独立に行われるのではなく、図１中のステップＳ１０１〜Ｓ１０５に書かれた各種データ／仕様／要求、スループット（撮像シーケンス）や評価性能、あるいはレイアウト変更の手間等を考慮しながら全体最適化されることを特徴とする。前記最適化で行われる前記レイアウト設計、評価パターン決定、撮像シーケンス決定に関する複数の処理には任意の組合せがありうる。

６． システム構成
本発明におけるシステム構成の実施例を図１６を用いて説明する。
図１６（ａ）において１６０１はマスクパターン設計装置（マスクパターンのレイアウトデータ（ＯＰＣなし／あり）、ウェハ転写パターンのレイアウト設計を含む）、１６０２はマスク描画装置、１６０３はマスクパターンのウェハ上への露光・現像装置、１６０４はウェハのエッチング装置、１６０５および１６０７はＳＥＭ装置、１６０６および１６０８はそれぞれ前記ＳＥＭ装置を制御するＳＥＭ制御装置、１６０９はＥＤＡ（Electronic Design Automation）ツールサーバ、１６１０はデータベースサーバ、１６１１はデータベースを保存するストレージ、１６１２はレイアウト変更ツールサーバ、１６１３は評価パターン決定ツールサーバ、１６１４は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置、１６１５は撮像・計測レシピサーバであり、これらはネットワーク１６００を介して情報の送受信が可能である。

データベースサーバ１６１０にはストレージ１６１１が取り付けられており、（ａ）レイアウトデータ（マスク設計データ（ＯＰＣなし／あり）、ウェハ転写パターン設計データ）、（ｂ）評価パターン群の座標値、（ｃ）生成された撮像・計測レシピ、（ｄ）撮像した画像、（ｅ）評価結果（パターン測長値、画像特徴量、パターン輪郭線等）、（ｆ）レイアウト／評価パターン／撮像・計測レシピの決定ルールの一部または全てを、品種、製造工程、日時、データ取得装置等とリンクさせて保存・共有することが可能である。

また、同図においては例として二台のＳＥＭ装置１６０５、１６０７がネットワークに接続されているが、本実施の形態においては、任意の複数台のＳＥＭ装置において撮像・計測レシピをデータベースサーバ１６１０あるいは撮像・計測レシピサーバ１６１５により共有することが可能であり、一回の撮像・計測レシピ作成によって前記複数台のＳＥＭ装置を稼動させることができる。

また複数台のＳＥＭ装置でデータベースを共有することにより、過去の最適化や処理、すなわちレイアウト設計あるいは評価パターン決定あるいは撮像シーケンス決定あるいは実際にＳＥＭ撮像・計測した際の成否や失敗原因の蓄積も早くなり、これを参照することにより良好な前記最適化や処理の一助とすることができる。

図１６（ｂ）は一例として図１６（ａ）における１６０６、１６０８、１６０９、１６１０、１６１２〜１６１５を一つの装置１６１６に統合したものである。本例のように任意の機能を任意の複数台の装置に分割、あるいは統合して処理させることが可能である。

７． ＧＵＩ
本実施の形態における入力・最適化・出力情報の設定あるいは表示を行うＧＵＩ例を図１７に示す。図１７中のウィンドウ１７０１内に描画された各種情報は一画面中にあるいは分割してディスプレイ等に表示することができる。また、図１７中の「＊＊」はシステムに入力された、あるいは出力された任意の数値（あるいは文字列）や数値の範囲であることを示す。

ウィンドウ１７０２において入力されたあるいは最適化候補のレイアウト／評価パターン（ＥＰ）／撮像シーケンス等の一覧を表示することができる。本例ではレイアウト／ＥＰ候補としてレイアウトの異なる候補が縦方向に並んで２通り、ＥＰ選択の異なる候補が横報告に２通り表示されている（１７０３〜１７０６）（本例では表示していないが、撮像シーケンスの候補を複数表示させることもできる）。

各候補１７０３〜１７０６におけるレイアウト／ＥＰ位置がそれぞれ１７０７〜１７１０に、前記各候補を選択した際に予想される評価性能（スループットやアドレッシング精度等）がそれぞれ１７１１〜１７１４に表示されている。レイアウト／ＥＰ位置の表示ウィンドウ１７０７〜１７１０において、レイアウト（回路パターン）を斜線でハッチングされたパターンで、ＥＰを太枠で、（各ＩＳグループにおける）イメージシフト可動範囲を点線枠で示し、ＥＰの番号を丸枠内（場所は対応するＥＰの近く）に、ＩＳグループの番号を四角枠内（対応するイメージシフト可動範囲の点線枠上）にそれぞれ数字で記入している。ただし、属するＥＰが１つしかないＩＳグループのイメージシフト可動範囲は省略して表示していない（１７０７と１７０８）。ユーザはこれらの情報を基に複数候補の中からレイアウト／ＥＰ／撮像シーケンスを決定（選択）することができる（本例では候補１７０５にチェックがつけられ選択されている）。

図１８（ａ）〜（ｇ）にレイアウト／ＥＰ位置の表示ウィンドウ１７０７〜１７１０の表示バリエーションを示す。

図１８（ａ）は前記ウィンドウ１７０７〜１７１０に表示した情報に加え、アドレッシングや画質調整用のパターンも表示したものである。ここではＡＰ１８０１やＡＦ１８０２の位置が表示されている。

また、図１５（ｂ）で説明したようにパターンの追加を行うことができる。前記追加はレイアウトの自動最適化により行うこともできるし、手動で行うこともできる。図１８（ｂ）（ｄ）は手動によるパターン追加の例であるが、図１８（ｄ）に示すＧＵＩ画面等で追加するパターンの形状・サイズを選択した後（本例での選択パターンは十字マーク１８０５）、図１８（ｂ）に示すようにマウス等で前記選択パターンの追加位置を指定する（本例では１８０３）。図１８（ｃ）に示すように、追加した前記選択パターンは例えばオートスティグマ用パターン１８０４として利用することができる。

図１８（ｅ）〜（ｇ）に図８で説明したＥＰ間の距離短縮や、図１２（ａ）から図１３（ａ）のようなパターン配置交換のレイアウト変更例を示す。前記追加はレイアウトの自動最適化により行うこともできるし、手動で行うこともできる。

まず、図１７における同一セグメントの最大パターン間距離の指定ボックス１７２０に値を代入した後、レイアウトセグメンテーションボタン１７１９を押すことによって、レイアウトを図１８（ｅ）に点線枠で示すいくつかのセグメンテーション領域に分割することができる。本例では、点線枠１８０６、１８０７等の計９つの点線枠に領域分割されている（１８０６、１８０７等をセグメンテーション領域と呼ぶ）。これは、レイアウト変更をサポートする機能の一つであり、前記点線枠の領域はレイアウトの移動や交換を行う単位として用いることができる。すなわち、個々のパターンを変更するのは自由度が高く労力を要するため、ここでは、パターン間の距離が離れている箇所で分割したセグメンテーション領域でレイアウト変更を行う（前記パターン間の距離のしきい値はボックス１７２０で与えることができる）。

図１８（ｅ）から同図（ｆ）は前記セグメンテーション領域の交換例である。本例では、マウス等を用いてセグメンテーション領域１８０６と１８０７の位置が交換されている。

また、図１８（ｅ）から同図（ｇ）は、前記セグメンテーション領域間の距離短縮例である。本例では３×３に配置したセグメンテーション領域の３行目に存在する３つの前記セグメンテーション領域を選択し、配置を上に移動している（セグメンテーション領域の２行目と３行目のスペースが１８０８から１８０９に短縮されている）。

図１７のウィンドウ１７０１では、レイアウト／ＥＰ／撮像シーケンス等の最適化候補を算出するための入力情報として、検査・計測要求（要求スループット、要求アドレッシング精度、等）、撮像条件（イメージシフト可動範囲、ＥＰ−ＭＰ間許容距離、ＥＰのＦＯＶ、ＡＰのＦＯＶ、等）、許容レイアウト変更仕様（光近接効果範囲、レイアウトに関する変更許容項目、等）の各種要求・仕様をそれぞれウィンドウ１７１５、１７１６、１７１７から入力することができる。また、レイアウト入力ボタン１７１８を押すことによって最適化を行うレイアウトデータを読み込むことができる。ウィンドウ１７１７中の前記レイアウトに関する変更許容項目については、パターンの配置、サイズ、形状等の中で変更を許容する項目を指定することもできるし（図中ではパターンの配置にチェックがついている）、変更を許容する範囲を数値で指定することもできる（図示せず）。

ＥＰ候補算出ボタン１７２１、レイアウト候補算出ボタン１７２３、撮像シーケンス候補算出ボタン１７２５を押すことによって、前述の入力情報を基にそれぞれ、ＥＰ候補、レイアウト候補、撮像シーケンス候補が算出される。算出された各候補の中からユーザが選択、あるいは各候補を基にユーザが決定した最終候補は、決定ボタン１７２２、１７２４、１７２６を押すことによってそれぞれレシピあるいはレイアウト設計データとして出力される。

また、前述のＥＰ候補、レイアウト候補、撮像シーケンス候補の算出はそれぞれ独立に行うこともできるし、全体最適化することもできる。全体最適化を行う際は、最適化に含める項目を１７２８で選択した後（本例ではＥＰとレイアウトが最適化項目として選択されている）、全体最適化ボタン１７２７を押す。

ＥＰやＩＳグループを含む撮像シーケンスの情報はウィンドウ１７２９、１７３０のように表示することができる。すなわち、ウィンドウ１７２９は選択された候補（本例では候補１７０５）におけるＥＰ一覧であり、各ＥＰについて、ＩＤ（丸枠内に書かれた数字）、座標／ＦＯＶ、電子線走査方向、属するＩＳグループＩＤ（四角枠内に書かれた数字）を表示している。ウィンドウ１７３０はウィンドウ１７２９に表示したＥＰ群におけるＩＳグループ一覧であり、各ＩＳグループについて、ＩＤ（四角内に書かれた数字）、ＭＰ、アドレッシングあるいは画質調整用パターンの座標／ＦＯＶを表示している。

本実施の形態は以上の手段により、評価性能を低下させることなく、走査荷電粒子顕微鏡の大幅な高スループット化を実現する方法を提供する。これにより、走査荷電粒子顕微鏡を用いたパターン検証時間を含むデバイス開発全体の短ＴＡＴ化が実現する。

２００・・・ｘ-ｙ-ｚ座標系（電子光学系の座標系） ２０１・・・半導体ウェハ ２０２・・・電子光学系 ２０３・・・電子銃 ２０４・・・電子線（一次電子） ２０５・・・コンデンサレンズ ２０６・・・偏向器 ２０７・・・ＥｘＢ偏向器 ２０８・・・対物レンズ ２０９・・・二次電子検出器 ２１０、２１１・・・反射電子検出器 ２１２,２１３、２１４・・・A/D変換器 ２１５・・・処理・制御部 ２１６・・・ＣＰＵ ２１７・・・画像メモリ ２１８、２２６、２３０・・・処理端末 ２１９・・・ステージコントローラ ２２０・・・偏向制御部 ２２１・・・ステージ ２２２・・・ステージチルト角 ２２３・・・レシピ生成部 ２２４・・・撮像レシピ作成装置 ２２５・・・計測レシピ生成装置 ２２７・・・レイアウト作成・評価パターン決定部 ２２８・・・レイアウト作成装置 ２２９・・・評価パターン決定装置 ２３２・・・データベースサーバ ２３３・・・データベース（ストレージ） ３０７・・・試料表面 ３０８・・・Ｉx-Iy座標系（画像座標系） ３０９・・・画像 ４０９・・・回路パターンのレイアウトデータ ４１０・・・ＭＰ ４１２・・・ＡＰ ４１３・・・ＡＦ ４１４・・・ＡＳＴ ４１５・・・ＡＢＣＣ ４１６・・・ＥＰ ６０４、６１１・・・ＡＰ ６０５、６１２・・・ＡＦ ６０６、６１３〜６１６・・・ＥＰ ７０１〜７０８、７３５〜７４２・・・ＥＰ ７０９〜７１６、７４３、７４４・・・ＭＰ ７１７〜７２４、７４５、７４６・・・ＡＰ ７２５〜７３２、７４７、７４８・・・ＡＦ ８０１、８０２・・・ＥＰ ８０４、８０５・・・ラインパターン ９０１〜９０８・・・ＥＰ １５０４・・・ＡＰ １５０６・・・追加パターン １５０７・・・ＡＳＴ １６００・・・ネットワーク １６０１・・・マスクパターン設計装置 １６０２・・・マスク描画装置 １６０３・・・露光・現像装置 １６０４・・・エッチング装置 １６０５、１６０７・・・ＳＥＭ装置 １６０６、１６０８・・・ＳＥＭ制御装置 １６０９・・・ＥＤＡツールサーバ １６１０・・・データベースサーバ １６１１・・・データベース １６１２・・・レイアウト変更ツールサーバ １６１３・・・評価パターン決定ツールサーバ １６１４・・・画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置 １６１５・・・撮像・計測レシピサーバ １６１６・・・ＥＤＡツール、データベース管理、レイアウト変更ツール、評価パターン決定ツール、画像処理、撮像・計測レシピ作成、撮像・計測レシピ管理、ＳＥＭ制御用統合サーバ＆演算装置 １７０１・・・ＧＵＩウィンドウ １７０２・・・レイアウト／ＥＰ／撮像シーケンス候補一覧表示ウィンドウ １７０３〜１７０６・・・レイアウト／ＥＰ／撮像シーケンス候補 １７０７〜１７１０・・・レイアウト／ＥＰ／撮像シーケンス候補表示ウィンドウ １７１１〜１７１４・・・予想性能表示ウィンドウ １７１５・・・検査・計測要求入力ウィンドウ １７１６・・・撮像条件入力ウィンドウ １７１７・・・許容レイアウト変更仕様入力ウィンドウ １７１８・・・レイアウト入力ボタン １７１９・・・レイアウトセグメンテーションボタン １７２０・・・同一セグメントの最大パターン間距離の入力ボックス １７２１・・・ＥＰ候補算出ボタン １７２２・・・ＥＰ決定（レシピ出力）ボタン １７２３・・・レイアウト候補算出ボタン １７２４・・・レイアウト決定（設計データ出力）ボタン １７２５・・・撮像シーケンス候補算出ボタン １７２６・・・撮像シーケンス決定（レシピ出力） １７２７・・・全体最適化ボタン １７２８・・・全体最適化に含める項目選択のチェックボックス １７２９・・・ＥＰ一覧ウィンドウ １７３０・・・ＩＳグループ一覧ウィンドウ １８０１・・・ＡＰ １８０２・・・ＡＦ １８０３・・・追加パターン １８０４・・・ＡＳＴ。

Claims (12)

1. 走査荷電粒子顕微鏡を用いて半導体ウェハ上に形成された複数個所の回路パターンの撮像画像を取得し、前記撮像画像から前記回路パターンの形状を評価する方法であって、
   前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを決定する評価パターン群決定ステップと、
   前記走査荷電粒子顕微鏡におけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップと、
   前記評価パターン群決定ステップにおいて決定された前記評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンのうちの少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記イメージシフト可動範囲入力ステップで入力したイメージシフト可動範囲内に含まれるように前記決定された評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンのレイアウトを決定するレイアウト決定ステップと、
   該レイアウト決定ステップでレイアウトが決定された前記評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンのうちの前記距離が前記イメージシフト可動範囲内に含まれるようにレイアウトを決定された前記少なくとも二つ以上の評価パターン間の視野移動をイメージシフトにより行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、
   該撮像レシピ生成ステップで撮像レシピに登録された前記撮像シーケンスに基づき前記評価パターン群決定ステップにおいて決定された前記評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを撮像するステップと、
   該撮像するステップで撮像して得られた画像を用いて前記評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンの形状を評価するステップと
   を有することを特徴とする回路パターン評価方法。
2. 前記評価パターン群決定ステップで決定する評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンは、パターン形状評価用に作成されたテストパターンであることを特徴とする請求項１記載の回路パターン評価方法。
3. 前記評価パターン群決定ステップで決定する評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンは、前記半導体ウェハ上に格子状に配置されていることを特徴とする請求項１記載の回路パターン評価方法。
4. 前記レイアウト決定ステップにおけるレイアウトの決定は、前記少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記走査荷電粒子顕微鏡のイメージシフト可動範囲内になるように、前記少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離を決定することを特徴とする請求項１記載の回路パターン評価方法。
5. 前記レイアウト決定ステップにおけるレイアウトの決定は、前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて撮像する際の荷電粒子の走査方向が、イメージシフト可動範囲内に存在する少なくとも二つ以上の評価パターンに対して同一方向となるように決定することを特徴とする請求項１記載の回路パターン評価方法。
6. 前記格子状に配置された評価パターンの行数と列数を、前記イメージシフトによってそれぞれ行方向と列方向に撮像可能な評価パターン数の倍数に近くなるように 前記評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンのレイアウトを決定することを特徴とする請求項３記載の回路パターン評価方法。
7. 評価パターンのサンプリング方法を基に、イメージシフト可動範囲内に存在するサンプリング後の評価パターン数が多くなるように前記評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンのレイアウトを決定することを特徴とする請求項１記載の回路パターン評価方法。
8. 走査荷電粒子顕微鏡を用いて半導体ウェハ上に形成された複数個所の回路パターンの撮像画像を取得し、前記撮像画像から前記回路パターンの形状を評価する方法であって、
   前記走査荷電粒子顕微鏡におけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップと、
   前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを、該複数の回路パターンのうち少なくとも二つ以上の回路パターン間の距離が前記入力したイメージシフトの可動範囲内になるように決定する評価パターン群決定ステップと、
   前記イメージシフト可動範囲入力ステップで入力したイメージシフト可動範囲内に存在する前記少なくとも二つ以上の回路パターン間の移動をイメージシフトにより行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、
   該撮像レシピ生成ステップで登録した前記撮像レシピに基づき前記評価パターン群決定ステップで決定した評価パターンを撮像する評価パターン撮像ステップと、
   該評価パターン撮像ステップで撮像して得られた評価パターンの画像を用いて前記評価パターンの形状を評価するステップと
   を有することを特徴とする回路パターン評価方法。
9. 走査荷電粒子顕微鏡を用いて半導体ウェハ上に形成された複数個所の回路パターンの撮像画像を取得し、前記撮像画像から前記回路パターンの形状を評価する方法であって、
   前記走査荷電粒子顕微鏡におけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップと、
   前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを、前記評価パターンからイメージシフトにより移動可能な範囲内にアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンが存在するように決定する評価パターン群決定ステップと、
   該評価パターン群決定ステップで決定した評価パターンを撮像する前に前記評価パターンからイメージシフトにより移動可能な範囲内に存在するアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンを撮像してアドレッシングあるいは画質調整を行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、
   前記撮像レシピに基づき前記評価パターン群を撮像する評価パターン群撮像ステップと、該評価パターン群撮像ステップで撮像して得られた評価パターンの画像を用いて前記評価パターンの形状を評価するステップと
   を有することを特徴とする回路パターン評価方法。
10. 走査荷電粒子顕微鏡を用いて半導体ウェハ上に形成された複数個所の回路パターンの撮像画像を取得し、前記撮像画像から前記回路パターンの形状を評価する方法であって、
    前記走査荷電粒子顕微鏡におけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップと、
    前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを決定する評価パターン群決定ステップと、
    該評価パターン群決定ステップで決定した前記評価パターンからイメージシフトにより移動可能な範囲内にアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンが存在するように回路パターンのレイアウトを決定するレイアウト決定ステップと、
    前記評価パターン群決定ステップで決定した評価パターンを撮像する前に前記評価パターンからイメージシフトにより移動可能な範囲内に存在するアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンを撮像してアドレッシングあるいは画質調整を行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、
    該撮像レシピ生成ステップで撮像レシピに登録した前記撮像シーケンスに基づき前記評価パターン群決定ステップで決定した評価パターンを撮像する評価パターン群撮像ステップと、
    該評価パターン群撮像ステップで撮像して得られた評価パターンの画像を用いて前記評価パターンの形状を評価するステップと
    を有することを特徴とする回路パターン評価方法。
11. 走査荷電粒子顕微鏡を用いて半導体ウェハ上に形成された複数個所の回路パターンの撮像画像を取得し、前記撮像画像から前記回路パターンの形状を評価する方法であって、
    前記走査荷電粒子顕微鏡におけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力ステップと、
    前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを、該評価パターンからイメージシフト可動範囲内にアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンが存在するように決定、かつ／あるいは、少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記イメージシフト可動範囲入力ステップで入力したイメージシフトの可動範囲内になるように決定する評価パターン群決定ステップと、
    前記評価パターン群決定ステップで決定された評価パターンに含まれる少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記入力したイメージシフトの可動範囲内になるように回路パターンのレイアウトを決定するレイアウト決定ステップと、
    前記評価パターン群決定ステップで決定された評価パターンを撮像する前に前記評価パターンからイメージシフト可動範囲内に存在するアドレッシングあるいは画質調整が可能なパターンを撮像してアドレッシングあるいは画質調整を行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録、かつ／あるいは、イメージシフト可動範囲内の存在する少なくとも二つ以上の評価パターン間の移動をイメージシフトにより行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成ステップと、
    前記撮像レシピに基づき前記評価パターン群を撮像する評価パターン群撮像ステップと、
    該評価パターン群撮像ステップで撮像して得られた評価パターンの画像を用いて前記評価パターンの形状を評価するステップと
    を有することを特徴とする回路パターン評価方法。
12. 走査荷電粒子顕微鏡を用いて半導体ウェハ上に形成された複数個所の回路パターンの撮像画像を取得し、前記撮像画像から前記回路パターンの形状を評価する装置であって、
    前記走査荷電粒子顕微鏡を用いて評価パターンとして撮像すべき複数の回路パターンを決定する評価パターン群決定手段と、
    前記走査荷電粒子顕微鏡におけるイメージシフトでの可動範囲を入力するイメージシフト可動範囲入力手段と、
    前記評価パターン群決定手段で決定した評価パターン群に含まれる少なくとも二つ以上の評価パターン間の距離が前記入力したイメージシフトの可動範囲内になるように回路パターンのレイアウトを決定するレイアウト決定手段と、
    該レイアウト決定手段でイメージシフト可動範囲内の存在する少なくとも二つ以上の評価パターン間の移動をイメージシフトにより行う撮像シーケンスを撮像レシピに登録する撮像レシピ生成手段と、
    前記撮像レシピに基づき前記評価パターン群を撮像してＳＥＭ画像を取得する撮像手段と
    を備えたことを特徴とする回路パターン評価システム。

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