JP6283175B2 - テンプレート作成装置及び方法、並びにテンプレート作成装置を用いた荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路パターンの設計データだけを用いてテンプレートを自動生成するテンプレート作成装置及び方法、並びに当該機能を備える荷電粒子線装置に関する。

与えられた特定の形状（テンプレート）を、対象画像（ＦＯＶ：Field Of View）の中から探索する技術は、テンプレートマッチングと呼ばれる。テンプレートマッチングは、従来から広く用いられている。例えば走査型電子顕微鏡（SEM: Scanning Electron Microscope）を用いた半導体ウェハのパターン計測では、計測位置を求める際にテンプレートマッチングが行われる。計測位置の大まかな位置合わせは、半導体ウェハを載置したステージの移動により行われる。ただし、ステージの移動による位置決めだけでは、電子顕微鏡のように高い倍率で撮影された画像上で大きなズレが生じるのを避け得ない。このズレを補正して正確な位置での計測を行うために、テンプレートマッチングが行われる。

また、近年におけるパターンの微細化に伴い、リソグラフィ工程にＳＡＤＰ法（Self-Aligned Double Patterning）が用いられている。ＳＡＤＰ法で形成されたパターン（以下「ＳＡＤＰパターン」という）の状態を走査型電子顕微鏡で観察する場合、アドレッシングポイント（以下「ＡＰ」という）をテンプレートとして指定するが、テンプレートとしてＵ字形のような回路パターンしか選択できない場合がある。

特許第４２１５４５４号

従来、凹凸パターンを対象としたマッチング技術として、特許文献１に開示される方法がある。特許文献１の手法は、Ｕ字形状とそれ以外の形状を特に区別することなくパターンマッチングを実行する。しかし、当該手法では、特徴量として、Ｕ字形状の曲線部分よりも直線部が強く抽出され易いため、対象画像の中からＵ字形状を正しく検索できない場合がある。例えば複数のＵ字形状が並列的に配置されている場合、隣り合う２つのＵ字形状の２つの直線パターンにマッチングされることがある。このため、ＳＡＤＰ法パターンに対しては、依然として手動での位置調整が必要であった。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本明細書は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例であるテンプレート作成装置は、設計データに閉図形（例えばＵ字形状）が含まれるか否かを判定する第１の計算部と、設計データに閉図形が含まれる場合、前記設計データから特徴位置のパターンを切り出した後、切り出されたパターンをシミュレーションしてテンプレートを生成する第２の計算部とを有する。

本発明によれば、Ｕ字形状部分を含み、かつ、ＳＡＤＰパターンとも正確にマッチングするテンプレートを自動的に作成することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

実施例に係る走査型電子顕微鏡の概略図。 テンプレート作成処理の概要を示すフローチャート。 DesignテンプレートがClearの場合のＵ字形認識のイメージ図。 DesignテンプレートがDarkの場合のＵ字形認識のイメージ図。 特徴位置の切り出しイメージを示す図。 シミュレーションイメージを示す図。 テンプレート幅の調整イメージを示す図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施態様は、後述する形態例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。

図１に、本発明の一実施例である走査型電子顕微鏡の概略構成を示す。実施例に係る走査型電子顕微鏡は、鏡体部１０１、電子銃１０２、偏向器１０４、電子検出器１０６、増幅器１０７、画像処理プロセッサ１０９、制御用計算機１１０、表示装置１１１、入力装置１１２を有する。電子銃１０２から発せられた電子線１０３は、不図示の電子レンズによって収束され、試料１０５に照射される。電子線１０３の照射によって、試料１０５の表面から発生する信号（例えば二次電子、反射電子）の強度は電子検出器１０６により検出され、増幅器１０７で増幅される。偏向器１０４は、制御用計算機１１０（以下、「制御プロセッサ」又は「制御系」ともいう）の制御信号１０８によって電子線を試料表面上でラスタ走査させる。画像処理プロセッサ１０９は、増幅器１０７から出力される信号をＡＤ（Analog to Digital）変換し、デジタル画像データを生成する。さらに、画像処理プロセッサ１０９は、デジタル画像データから投影処理によってプロファイルを作成する。これ以降デジタル信号波形もプロファイルと呼ぶ。表示装置１１１は、電子線１０３を用いて撮像された画像のデータ（画像データ）を表示する。画像処理プロセッサ１０９は、デジタル画像データを格納する画像メモリと各種の画像処理を実行する装置であり、表示制御を行う表示制御回路を有する。制御用計算機１１０には、キーボードやマウス等の入力手段１１２が接続される。

なお、本実施例は、走査型電子顕微鏡を例に説明しているが、集束イオンビーム装置等、他の荷電粒子線装置にも適用が可能である。また、制御用計算機１１０は、後述のテンプレート作成装置としても使用される。図１の説明では、制御用計算機１１０が走査型電子顕微鏡と一体であるが、走査型電子顕微鏡鏡とは別に設けられた制御プロセッサで以下に説明するようなテンプレート作成処理を行っても良い。また、以下に説明するテンプレート作成処理を行うプログラムを記憶媒体に登録しておき、当該プログラムを制御用計算機１１０で実行しても良い。なお、テンプレートの作成に必要な設計データは不図示の記憶媒体に記憶される。

図２に、制御用計算機１１０によるテンプレート作成処理の流れを示す。ステップＳ２０１において、制御用計算機１１０は、設計データに基づいてテンプレートがClear（凸パターン）かDark（凹パターン）かを判別する。次のステップＳ２０２において、制御用計算機１１０は、設計データ内にＵ字形が存在するか否かをチェックする。Ｕ字形の存在の有無は以下の方法によりチェックする。

設計データがClearの場合：１閉図形内に角度が９０°の角が６個、２７０°の角が２個２連続して出現する場合、Ｕ字形と判断する。図３に、DesignテンプレートがClearの場合のＵ字形認識のイメージを示す。

設計データがDarkの場合：１閉図形内の角度が２７０°の角が６個、９０°の角が２個２連続して出現する場合、Ｕ字形と判断する。図４に、DesignテンプレートがDarkの場合のＵ字形認識のイメージを示す。

Ｕ字形が存在する場合、制御用計算機１１０は、特徴位置を切り出す（ステップＳ２０３）。図５に、特徴位置の切り出しイメージを示す。図５では、切り出される特徴位置が点線で囲んで示されている。特徴位置の切り出しでは、最初に見つけたＵ字の底辺をＹ方向の中心としてするように、規定サイズでＲＯＩ（region of interest）を設定する。

次のステップＳ２０４において、制御用計算機１１０は、切り出した特徴位置の形状をＵ字形に近いものとするため、シミュレーションをかける。すなわち、対象画像（ＦＯＶ）内の特徴位置の形状と近いものとするために、Designテンプレートとしてシミュレーションを実行する。図６にシミュレーション結果のイメージを示す。図６に示すように、シミュレーションの実行により、矩形パターンが丸みを帯びたパターンに変形される。

次のステップ２０５において、ＲＯＩの近辺にＵ字形以外のパターンが存在するかチェックする。ＲＯＩの近辺にＵ字形以外のパターンが存在する場合、制御用計算機１１０は、テンプレート幅をＹ方向に拡大するように調整する（ステップＳ２０６）。図７にテンプレート幅の拡張イメージを示す。図７は、Ｕ字形の近辺に直線状のパターンが存在する場合に、図６のテンプレート幅をＹ方向に拡張した例である。このように、Ｕ字形状の先端方向にテンプレート幅を拡張し、他のパターンと組み合わせたマッチングを実行することにより、マッチング精度を一段と向上させることができる。なお、ＲＯＩの近辺にＵ字形以外のパターンが存在しない場合、制御用計算機１１０は、最初に抽出されたＵ字形のみでテンプレートを作成する（ステップＳ２０８）。

因みに、ステップＳ２０２で否定結果が得られた場合（Ｕ字形がＦＯＶ内に存在しない場合）、ステップＳ２０７において、制御用計算機１１０は、ＦＯＶ全体のテンプレートを作成する。

以上のように、本実施例に係る走査型電子顕微鏡を用いれば、Ｕ字形状部分を含み、かつ、ＳＡＤＰパターンとも正確にマッチングするテンプレートを自動的に作成することができる。すなわち、設計データからＵ字部分を含むパターンを切り出し、その後、当該パターンをシミュレーションすることにより、実パターンに近いＵ字形状を含むテンプレートを生成できる。このため、マッチング対象がＳＡＤＰパターンの場合でも、高いマッチング精度を実現できる。また、ＲＯＩとしてのＵ字部分の近辺に他の特徴的なパターンが存在する場合には、前述のＵ字形と他の特徴的なパターンとの組み合わせたテンプレートをマッチングに使用できるため、一段と高いマッチング精度を実現できる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでなく、様々な変形例を含んでいる。例えば上述した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために、一部の実施例について詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備える必要は無い。また、ある実施例の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成を追加、削除又は置換することも可能である。

また、上述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより実現しても良い。すなわち、ソフトウェアとして実現しても良い。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記憶装置、ICカード、SDカード、DVD等の記憶媒体に格納することができる。

また、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示すものであり、製品上必要な全ての制御線や情報線を表すものでない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。

１０１…鏡体部、１０２…電子銃、１０３…電子線、１０４…偏向器、１０５…試料、１０６…電子検出器、１０７…増幅器、１０８…制御信号、１０９…画像処理プロセッサ、１１０…制御用計算機、１１１…表示装置、１１２…入力装置。

Claims (6)

1. 設計データにＵ字形状の閉図形が含まれるか否かを判定する第１の計算部と、
   設計データにＵ字形状の閉図形が含まれる場合、前記設計データから特徴位置のパターンを切り出した後、切り出された矩形パターンを丸みを帯びたパターンに変形するシミュレーションを実行してテンプレートを生成する第２の計算部と
   を有するテンプレート作成装置。
2. 請求項１に記載のテンプレート作成装置において、
   前記第２の計算部は、前記シミュレーション後のパターンの先端近辺にＵ字形状の閉図形以外の別のパターンが存在するか否かを判定し、別のパターンが存在する場合には、前記別のパターンを含むように前記テンプレートのサイズを閉図形の先端方向に拡張する
   ことを特徴とするテンプレート作成装置。
3. 計算機が、設計データにＵ字形状の閉図形が含まれるか否かを判定する第１の処理と、
   設計データにＵ字形状の閉図形が含まれる場合、前記設計データから特徴位置のパターンを切り出した後、切り出された矩形パターンを丸みを帯びたパターンに変形するシミュレーションを実行してテンプレートを生成する第２の処理と
   を有するテンプレート作成方法。
4. 請求項３に記載のテンプレート作成方法において、
   計算機が、前記シミュレーション後のパターンの先端近辺にＵ字形状の閉図形以外の別のパターンが存在するか否かを判定し、別のパターンが存在する場合には、前記別のパターンを含むように前記テンプレートのサイズをＵ字形状の閉図形の先端方向に拡張する
   ことを特徴とするテンプレート作成方法。
5. 荷電粒子を射出する荷電粒子線源と、
   前記荷電粒子の照射位置から発生する信号を検出する検出器と、
   設計データにＵ字形状の閉図形が含まれるか否かを判定する第１の計算部と、
   設計データにＵ字形状の閉図形が含まれる場合、前記設計データから特徴位置のパターンを切り出した後、切り出された矩形パターンを丸みを帯びたパターンに変形するシミュレーションを実行してテンプレートを生成する第２の計算部と、
   生成された前記テンプレートとマッチングするパターンを、前記検出器で検出された画像内から検出する第３の計算部と
   を有する荷電粒子線装置。
6. 請求項５に記載の荷電粒子線装置において、
   前記第２の計算部は、前記シミュレーション後のパターンの先端近辺にＵ字形状の閉図形以外の別のパターンが存在するか否かを判定し、別のパターンが存在する場合には、前記別のパターンを含むように前記テンプレートのサイズをＵ字形状の閉図形の先端方向に拡張する
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。

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