特許 7303155 パターン測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-26

(45)【発行日】2023-07-04

(54)【発明の名称】パターン測定方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20230627BHJP

   G01B 15/00 20060101ALN20230627BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 J

G01B15/00 K

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020088016

(22)【出願日】2020-05-20

(65)【公開番号】P2021182601

(43)【公開日】2021-11-25

【審査請求日】2022-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】301014904

【氏名又は名称】東レエンジニアリング先端半導体ＭＩテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(72)【発明者】

【氏名】中澤 伸一

【審査官】小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２４３９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４９０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２３５５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２５７００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｂ １５／００－１５／０４

Ｇ０６Ｔ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

設計データ内に定義された座標系上の測定点がＣＡＤパターン内にあるか否かを決定し、
前記測定点と前記ＣＡＤパターンとの相対位置、および前記ＣＡＤパターンの面積に基づいて前記ＣＡＤパターンのタイプおよび測定レシピを決定し、
前記ＣＡＤパターンに対応する画像上の実パターンと、前記ＣＡＤパターンとの位置合わせを行い、
前記決定された測定レシピに従って前記実パターンの特徴量を測定する、方法。

【請求項2】

前記ＣＡＤパターンのタイプは、孤立パターン、直線パターン、曲線パターン、および終端パターンを少なくとも含む複数のタイプから選択された１つである、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記測定レシピは、前記画像上の実パターンの幅の測定、前記画像上の実パターン間の距離の測定、および前記画像上の実パターンのエッジの位置ずれの測定を少なくも含む複数の測定レシピから選択された１つである、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記ＣＡＤパターンの面積が予め定められた面積よりも小さいときは、前記ＣＡＤパターンは孤立パターンであると決定される、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記測定点に最も近い前記ＣＡＤパターンの第１エッジと、前記測定点を越えて前記第１エッジとは反対側にある第２エッジが所定の探索領域内において頂点を有してないときは、前記ＣＡＤパターンは直線パターンであると決定される、請求項２に記載の方法。

【請求項6】

前記第１エッジおよび前記第２エッジのうちの少なくとも一方が前記所定の探索領域内において頂点を有しているときは、前記ＣＡＤパターンは曲線パターンであると決定される、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記測定点に最も近い前記ＣＡＤパターンのエッジの長さが所定の長さよりも短く、かつ前記ＣＡＤパターンの面積が予め定められた面積よりも大きいときは、前記ＣＡＤパターンは終端パターンであると決定される、請求項２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、走査電子顕微鏡などの画像生成装置により生成された画像上のパターンの寸法（Critical Dimension）などの特徴量を測定する方法に関し、特に、ウェーハ、マスク、パネル、基板などのワークピースに形成されたパターンの寸法などの特徴量の測定レシピを自動的に決定する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ウェーハ、マスク、パネル、基板などのワークピースに形成されたパターンは、通常、直線的なエッジやコーナーエッジなどの様々な形状のエッジを有している。パターンは、設計データ（ＣＡＤデータともいう）に従ってワークピースの表面に形成される。ＣＤ（Critical Dimension）測定では、ワークピース上に形成されたパターンの画像を走査電子顕微鏡で生成し、画像上のパターンの寸法を測定する。

【0003】

寸法の測定は、パターン欠陥が起こりやすい多くの測定点で実施される。これら測定点は、設計データ内に定義された座標系上に特定される。このような寸法測定では、測定対象となるパターンに適した測定レシピが測定点ごとに手動で設定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－２３５５７５号公報

【文献】特開２０１３－９２４４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

プロセスの微細化に伴い、測定の精度を上げるために多数の測定点においてパターン寸法を測定することが要求されている。しかしながら、従来の測定方法では、すべての測定点に対して手動で測定レシピの設定が必要になり、寸法測定のための準備に膨大な時間がかかる。

【0006】

そこで、本発明は、パターンの幅寸法などの特徴量の測定レシピを自動的に決定することができるパターン測定方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一態様では、設計データ内に定義された座標系上の測定点がＣＡＤパターン内にあるか否かを決定し、前記測定点と前記ＣＡＤパターンとの相対位置、および前記ＣＡＤパターンの面積に基づいて前記ＣＡＤパターンのタイプおよび測定レシピを決定し、前記ＣＡＤパターンに対応する画像上の実パターンと、前記ＣＡＤパターンとの位置合わせを行い、前記決定された測定レシピに従って前記実パターンの特徴量を測定する、方法が提供される。

【0008】

一態様では、前記ＣＡＤパターンのタイプは、孤立パターン、直線パターン、曲線パターン、および終端パターンを少なくとも含む複数のタイプから選択された１つである。
一態様では、前記測定レシピは、前記画像上の実パターンの幅の測定、前記画像上の実パターン間の距離の測定、および前記画像上の実パターンのエッジの位置ずれの測定を少なくも含む複数の測定レシピから選択された１つである。

【0009】

一態様では、前記ＣＡＤパターンの面積が予め定められた面積よりも小さいときは、前記ＣＡＤパターンは孤立パターンであると決定される。
一態様では、前記測定点に最も近い前記ＣＡＤパターンの第１エッジと、前記測定点を越えて前記第１エッジとは反対側にある第２エッジが所定の探索領域内において頂点を有してないときは、前記ＣＡＤパターンは直線パターンであると決定される。
一態様では、前記第１エッジおよび前記第２エッジのうちの少なくとも一方が前記所定の探索領域内において頂点を有しているときは、前記ＣＡＤパターンは曲線パターンであると決定される。
一態様では、前記測定点に最も近い前記ＣＡＤパターンのエッジの長さが所定の長さよりも短く、かつ前記ＣＡＤパターンの面積が予め定められた面積よりも大きいときは、前記ＣＡＤパターンは終端パターンであると決定される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、設計データ上の測定点とＣＡＤパターンとの相対位置、およびＣＡＤパターンの面積に基づき、ＣＡＤパターンのタイプを決定し、かつ最適な測定レシピを決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】画像生成システムの一実施形態を示す模式図である。

【図2】設計データ内に定義された座標系上の測定点とＣＡＤパターンの一例を示す模式図である。

【図3】ＣＡＤパターンに対応するワークピース上の実パターンの画像を示す模式図である。

【図4】ＣＡＤパターンと、画像上の対応する実パターンとの位置合わせを説明する模式図である。

【図5】図５（ａ）および図５（ｂ）は、孤立パターン間の距離を測定する一実施形態を表す模式図である。

【図6】直線パターンの幅を測定する一実施形態を説明する模式図である。

【図7】直線パターン間の距離を測定する一実施形態を説明する模式図である。

【図8】曲線パターンの幅を測定する一実施形態を説明する模式図である。

【図9】曲線パターンの測定箇所と測定方向を決定する方法の一実施形態を説明する模式図である。

【図10】曲線パターン間の距離を測定する一実施形態を説明する模式図である。

【図11】終端パターンのエッジの位置ずれを測定する一例を説明する模式図である。

【図12】上述したＣＡＤパターンのタイプおよび測定レシピの決定を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、画像生成システムの一実施形態を示す模式図である。画像生成システムは、ワークピースＷの画像を生成する走査電子顕微鏡１と、走査電子顕微鏡１の動作を制御する動作制御部５を備えている。ワークピースＷの例としては、半導体デバイスの製造に使用されるウェーハ、マスク、パネル、基板などが挙げられる。

【0013】

動作制御部５は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。動作制御部５は、プログラムが格納された記憶装置５ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置５ｂを備えている。記憶装置５ａは、ＲＡＭなどの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。処理装置５ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、動作制御部５の具体的構成はこれらの例に限定されない。

【0014】

走査電子顕微鏡１は、電子ビームを放出する電子銃１５、電子銃１５から放出された電子ビームを集束する集束レンズ１６、電子ビームをＸ方向に偏向するＸ偏向器１７、電子ビームをＹ方向に偏向するＹ偏向器１８、電子ビームを試料の一例であるワークピースＷにフォーカスさせる対物レンズ２０、ワークピースＷを支持するステージ３１を有する。

【0015】

電子銃１５から放出された電子ビームは集束レンズ１６で集束された後に、Ｘ偏向器１７、Ｙ偏向器１８で偏向されつつ対物レンズ２０により集束されてワークピースＷの表面に照射される。ワークピースＷに電子ビームの一次電子が照射されると、ワークピースＷからは二次電子および反射電子などの電子が放出される。ワークピースＷから放出された電子は電子検出器２６により検出される。電子検出器２６の電子検出信号は、画像取得装置２８に入力され画像に変換される。このようにして、走査電子顕微鏡１は、ワークピースＷの表面の画像を生成する。画像取得装置２８は動作制御部５に接続されており、ワークピースＷの画像は動作制御部５に送られる。

【0016】

以下、走査電子顕微鏡１によって生成された画像上の実パターンの特徴量を測定する方法ついて説明する。以下の説明では、ワークピースＷ上のパターンは、設計データ（ＣＡＤデータともいう）に基づいて形成されている。ＣＡＤは、コンピュータ支援設計（computer-aided design）の略語である。以下に説明するように、画像上の実パターンの特徴量の例としては、実パターンの幅の寸法、実パターン間の距離、実パターンのエッジの位置ずれ、実パターン全体の位置ずれ、実パターン（特に孤立パターン）の面積、実パターン（特に孤立パターン）の扁平率、実パターン（特に直線パターンまたは曲線パターン）のラインエッジラフネス、実パターン（特に曲線パターン）の曲率などが挙げられる。

【0017】

ワークピースＷに形成されているパターンの設計データは、記憶装置５ａに予め記憶されている。設計データは、ワークピースＷ上に形成されたパターンの頂点の座標、パターンの位置、形状、および大きさ、パターンが属する層の番号などのパターンの設計情報を含む。動作制御部５は、記憶装置５ａからパターンの設計データを読み込むことが可能である。

【0018】

設計データは、ワークピースＷに形成されたパターンの設計情報を含むデータである。以下に説明する設計データ上のＣＡＤパターンは、設計データに含まれるパターンの設計情報によって定義される仮想パターンであり、ポリゴン形状を有している。以下の説明では、ワークピースＷに実際に形成されているパターンを実パターンということがある。

【0019】

画像上のパターンの特徴量の測定位置を特定するための測定点は、動作制御部５に入力され、記憶装置５ａ内に記憶される。一実施形態では、測定点は、ワークピースＷに形成されたパターンの欠陥が生じやすい点である。例えば、測定点におけるパターンの幅の寸法（ＣＤまたはCritical Dimension）が長すぎる、または短すぎる場合には、動作制御部５はパターンに欠陥があると判断することができる。

【0020】

測定点の位置は、設計データ内に定義された座標系上の点を表す座標（Ｘ座標、Ｙ座標）によって特定される。設計データ上のＣＡＤパターンの位置、形状、および大きさも、上記座標系上のＣＡＤパターンの頂点によって特定することができる。通常、多数の測定点が上記座標系上に設定される。

【0021】

動作制御部５は、設計データ内に定義された座標系上の測定点とＣＡＤパターンとの相対位置、およびＣＡＤパターンの面積に基づいてＣＡＤパターンのタイプおよび測定レシピを決定するように構成されている。ＣＡＤパターンのタイプには、孤立パターン、直線パターン、曲線パターン、および終端パターンが少なくとも含まれる。

【0022】

図２は、設計データ内に定義された座標系上の測定点とＣＡＤパターンの一例を示す模式図である。ＣＡＤパターン１０１は、孤立パターンの一例であるホールパターンであり、ＣＡＤパターン１０２は、直線パターンである。図２に示す例では、３つの測定点１１１，１１２，１１３が設定され、座標系上にプロットされている。

【0023】

走査電子顕微鏡１は、上記ＣＡＤパターン１０１，１０２に対応する実パターンの画像を生成する。図３は、ＣＡＤパターン１０１，１０２に対応するワークピースＷ上の実パターン１２１，１２２の画像１３０を示す模式図である。対応する実パターン１２１，１２２は、上記ＣＡＤパターン１０１，１０２に従ってワークピースＷに実際に形成されたパターンである。実パターン１２１，１２２の画像１３０は動作制御部５に送信される。

【0024】

図４に示すように、動作制御部５は、ＣＡＤパターン１０１，１０２と、ワークピースＷの画像１３０上の対応する実パターン１２１，１２２との位置合わせを行う。位置合わせを行うことで、画像生成時に起こる位置ずれを修正し、測定点の座標で指定された正確な位置での特徴量測定が可能になる。画像１３０上の実パターン１２１，１２２と、ＣＡＤパターン１０１，１０２との位置合わせには、公知のパターンマッチングの技術が使用できる。

【0025】

動作制御部５は、座標系上の測定点とＣＡＤパターンとの相対位置、およびＣＡＤパターンの面積に基づいてＣＡＤパターンのタイプおよび測定レシピを決定し、決定された測定レシピに従って画像上の実パターンの特徴量の測定を実行する。以下、ＣＡＤパターンのタイプおよび測定レシピを決定する方法の一実施形態を説明する。

【0026】

図２に示す例において、動作制御部５は、まず、与えられた測定点１１１，１１２，１１３が、設計データ上のＣＡＤパターン１０１，１０２の内側にあるかどうかを判別する。図２では、測定点１１１，１１３は、ＣＡＤパターン１０１，１０２の内側にそれぞれ位置しており、測定点１１２はこれらＣＡＤパターン１０１，１０２の外側にある。

【0027】

動作制御部５は、ＣＡＤパターン１０１，１０２の面積を算定する。動作制御部５は、ＣＡＤパターンの面積が予め定められた面積よりも小さいときは、そのＣＡＤパターンは孤立パターンであると決定する。図２に示す例では、ＣＡＤパターン１０１の面積は予め定められた面積よりも小さく、したがって動作制御部５は、ＣＡＤパターン１０１は孤立パターンであると決定する。これに対して、ＣＡＤパターン１０２の面積は予め定められた面積よりも大きく、したがって動作制御部５は、ＣＡＤパターン１０２は孤立パターンではないと決定する。

【0028】

動作制御部５は、孤立パターンであると決定されたＣＡＤパターン１０１に対応する実パターンの幅を測定する。具体的には、図３に示す画像１３０上の実パターン１２１（図２のＣＡＤパターン１０１に対応する）の幅の寸法（Critical Dimension）を測定する。一実施形態では、動作制御部５は、パターンの特徴量として実パターン１２１の面積および／または扁平率をさらに算定してもよい。また、一実施形態では、動作制御部５は、パターンの特徴量として、実パターン１２１の全体の位置ずれ、すなわち、実パターン１２１と、対応するＣＡＤパターン１０１とのずれ量を測定してもよい。

【0029】

図５（ａ）および図５（ｂ）は、特徴量として孤立パターン間の距離を測定する一実施形態を表す模式図である。図５（ａ）に示すように、測定点２１１がＣＡＤパターン２１２，２１３，２１４，２１５の外側にある場合、動作制御部５は、測定点２１１を中心とする所定の半径Ｒの円形の領域２２０内に位置するＣＡＤパターン２１２，２１３，２１４を決定する。動作制御部５は、領域２２０内にあるＣＡＤパターン２１２，２１３，２１４の面積をそれぞれ算定する。図５（ａ）に示す例では、測定点２１１は、ＣＡＤパターン２１２，２１３の間に位置し、ＣＡＤパターン２１３，２１４の間に位置し、さらにＣＡＤパターン２１４，２１２の間に位置する。

【0030】

ＣＡＤパターン２１２，２１３，２１４の面積のそれぞれが、予め定められた面積よりも小さい場合は、動作制御部５は、ＣＡＤパターン２１２，２１３，２１４を孤立パターン間の距離測定対象のＣＡＤパターンに決定する。次に、動作制御部５は、図５（ｂ）に示すように、ＣＡＤパターン２１２，２１３，２１４の重心位置Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を求め、さらに各重心位置Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３間を結ぶ線分上の中点２２２，２２３，２２４を求める。動作制御部５は、測定点２１１から中点２２２，２２３，２２４までの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を測定する。測定された距離が、予め定められた距離よりも短い場合、動作制御部５は、その中点を含む線分の両端に位置するＣＡＤパターンに対応する画像上の実パターン間の距離を測定する。

【0031】

図６は、特徴量として直線パターンの幅を測定する一実施形態を説明する模式図である。動作制御部５は、ＣＡＤパターン２３１の面積が、予め定められた面積よりも大きいときは、ＣＡＤパターン２３１は孤立パターンでないと決定する。動作制御部５は、測定点２３２に最も近い設計データ上のＣＡＤパターン２３１の第１エッジ２３３を決定する。さらに、動作制御部５は、測定点２３２を越えて第１エッジ２３３とは反対側にある第２エッジ２３４を決定する。第２エッジ２３４は、第１エッジ２３３と平行である。測定点２３２は、第１エッジ２３３と第２エッジ２３４との間に位置する。

【0032】

第１エッジ２３３と第２エッジ２３４との距離Ｌ５がしきい値よりも短く、かつ所定の探索領域Ｔ１内に第１エッジ２３３および第２エッジ２３４が頂点を有していないときは、動作制御部５は、ＣＡＤパターン２３１は直線パターンであると決定する。探索領域Ｔ１は、測定点２３２から延び、第１エッジ２３３に垂直な第１垂線２３７と、第１エッジ２３３との第１交点２３８を囲み、さらに、測定点２３２から延び、第２エッジ２３４に垂直な第２垂線２４０と、第２エッジ２３４との第２交点２４１を囲む領域である。探索領域Ｔ１のサイズは、パラメータとして設定することができる。

【0033】

動作制御部５は、測定点２３２がＣＡＤパターン２３１内にあることを決定し、さらに、直線パターンであるＣＡＤパターン２３１に対応する画像上の実パターンの幅の寸法（Critical Dimension）を測定する。一実施形態では、動作制御部５は、パターンの特徴量として実パターンのラインエッジラフネスをさらに算定してもよい。また、一実施形態では、動作制御部５は、パターンの特徴量として、実パターンの全体の位置ずれ、すなわち、実パターンと、対応するＣＡＤパターン２３１とのずれ量を測定してもよい。

【0034】

設計データ上のエッジには、半導体デバイス設計の補正過程で生成される微細な段差２４３が存在することがある。動作制御部５は、エッジの頂点の有無を判定する際に、予め定められた大きさよりも小さい段差を無視するように構成されている。したがって、微小な段差がエッジにある場合には、ＣＡＤパターンは直線パターンであると決定される。

【0035】

図７は、特徴量として直線パターン間の距離を測定する一実施形態を説明する模式図である。特に説明しない本実施形態の動作は、図６を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図７に示す本実施形態では、動作制御部５は、測定点２３２が設計データ上のＣＡＤパターン２３１，２４５の外側に位置し、かつＣＡＤパターン２３１，２４５の間に位置することを決定し、さらに、ＣＡＤパターン２３１，２４５に対応する画像上の実パターン間の距離を測定する。

【0036】

図８は、特徴量として曲線パターンの幅を測定する一実施形態を説明する模式図である。動作制御部５は、測定点２５１に最も近い設計データ上のＣＡＤパターン２５２の第１エッジ２５３を決定する。動作制御部５は、測定点２５１を越えて第１エッジ２５３とは反対側にある第２エッジ２５５を決定する。第２エッジ２５５は、第１エッジ２５３と平行である。測定点２５１は、第１エッジ２５３と第２エッジ２５５との間に位置する。

【0037】

第１エッジ２５３と第２エッジ２５５との距離Ｌ６がしきい値よりも短く、かつ所定の探索領域Ｔ２内に第１エッジ２５３および第２エッジ２５５のうちの少なくとも一方が頂点を有しているときは、動作制御部５は、ＣＡＤパターン２５２は曲線パターンであると決定する。探索領域Ｔ２は、測定点２５１から延び、第１エッジ２５３に垂直な第１垂線２５７と、第１エッジ２５３との第１交点２５８を囲み、さらに、測定点２５１から延び、第２エッジ２５５に垂直な第２垂線２６０と、第２エッジ２５５との第２交点２６１を囲む領域である。探索領域Ｔ２のサイズは、パラメータとして設定することができる。図８に示す実施形態では、第１エッジ２５３は、探索領域Ｔ２内に頂点２６４を有しているので、動作制御部５は、ＣＡＤパターン２５２は曲線パターンであると決定する。

【0038】

図９は、曲線パターンの測定箇所と測定方向を決定する方法の一実施形態を説明する模式図である。ウェーハなどのワークピースに形成される実パターンは、露光やエッチング等のプロセスにより、丸まった形状のコーナーエッジを有する。この形状を模すために、図９の符号２６７，２６８に示すような丸め処理をＣＡＤパターン２５２に対して施す。この丸め処理には、円弧、ベジェ曲線等を用いる。

【0039】

動作制御部５は、測定点２５１から曲線２６７までの距離が最も短い最短点２７０を決定する。動作制御部５は、最短点２７０から曲線２６７の法線２７１を引き、対向する曲線２６８と法線２７１との交点２７５を決定する。動作制御部５は、法線２７１の延びる方向における実パターンの幅を測定する。一実施形態では、動作制御部５は、パターンの特徴量として実パターンの曲率および／またはラインエッジラフネスをさらに算定してもよい。

【0040】

図１０は、特徴量として曲線パターン間の距離を測定する一例を説明する模式図である。特に説明しない本実施形態の動作は、図８および図９を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１０に示す本実施形態では、動作制御部５は、測定点２５１が設計データ上のＣＡＤパターン２５２，２７８の外側に位置し、かつＣＡＤパターン２５２，２７８の間に位置することを決定し、さらに、ＣＡＤパターン２５２，２７８に対応する画像上の実パターン間の距離を測定する。

【0041】

図１１は、特徴量として終端パターンのエッジの位置ずれを測定する一例を説明する模式図である。測定点２８１の最も近くに位置するＣＡＤパターン２８３が前記のいずれのタイプにも該当しなかった場合、動作制御部５は、以下の判定方法でＣＡＤパターン２８３が終端パターンか否かの判定を行う。すなわち、動作制御部５は、測定点２８１の最も近くに位置するＣＡＤパターン２８３のエッジ２８４を決定する。エッジ２８４の長さＬ７が所定の長さよりも短く、かつＣＡＤパターン２８３の面積が予め定められた面積よりも大きいときは、動作制御部５は、ＣＡＤパターン２８３は終端パターンであると決定する。

【0042】

動作制御部５は、終端パターンであるＣＡＤパターン２８３のエッジ２８４に対応する画像上の実パターンのエッジを検出し、実パターンのエッジの位置ずれ、すなわち実パターンのエッジとＣＡＤパターン２８３のエッジ２８４との距離を測定する。

【0043】

図１２は、上述したＣＡＤパターンのタイプおよび測定レシピの決定を説明するフローチャートである。
ステップＳ１では、画像上のパターンの特徴量（例えば寸法）の測定位置を特定するための測定点は、動作制御部５に入力される。測定点は、測定対象の実パターンに対応するＣＡＤパターン内またはその近傍に位置する。測定点は記憶装置５ａ内に記憶される。
ステップＳ２では、動作制御部５は、走査電子顕微鏡１に指令を発して、ＣＡＤパターンに対応する実パターンの画像を生成させる。動作制御部５は、走査電子顕微鏡１から実パターンの画像を取得する。
ステップＳ３では、動作制御部５は、ＣＡＤパターンに対応する画像上の実パターンと、ＣＡＤパターンとの位置合わせを行う。画像上の実パターンと、ＣＡＤパターンとの位置合わせには、公知のパターンマッチングの技術が使用できる。

【0044】

ステップＳ４では、動作制御部５は、ＣＡＤパターンの面積が予め定められた面積よりも小さいときは、ＣＡＤパターンは孤立パターンであると決定する。さらに、動作制御部５は、測定点がＣＡＤパターン内にあるか否かを判断する。測定点がＣＡＤパターン内に位置している場合は、ステップＳ５において、動作制御部５は、孤立パターンであるＣＡＤパターンに対応する画像上の実パターンの幅を測定する。一実施形態では、動作制御部５は、パターンの特徴量として実パターンの面積および／または扁平率をさらに算定してもよい。また、一実施形態では、動作制御部５は、パターンの特徴量として、実パターンの全体の位置ずれ、すなわち、実パターンと、対応するＣＡＤパターンとのずれ量を測定してもよい。

【0045】

ステップＳ６では、測定点が孤立パターン間に位置しているか否かを判定する。測定点が孤立パターン間に位置している場合は、ステップＳ７において、動作制御部５は、孤立パターンであるＣＡＤパターンに対応する画像上の実パターン間の距離を測定する。

【0046】

ＣＡＤパターンが孤立パターンではない場合、動作制御部５は、ＣＡＤパターンが直線パターンであるか否かを判定する。すなわち、動作制御部５は、ステップＳ８において、測定点に最も近いＣＡＤパターンの第１エッジと、測定点を越えて第１エッジとは反対側にある第２エッジが所定の探索領域内において頂点を有してないときは、動作制御部５は、ＣＡＤパターンは直線パターンであると決定する。さらに、動作制御部５は、測定点がＣＡＤパターン内にあるか否かを判断する。測定点がＣＡＤパターン内に位置している場合は、ステップＳ９において、動作制御部５は、直線パターンであるＣＡＤパターンに対応する画像上の実パターンの幅を測定する。一実施形態では、動作制御部５は、パターンの特徴量として実パターンのラインエッジラフネスをさらに算定してもよい。また、一実施形態では、動作制御部５は、パターンの特徴量として、実パターンの全体の位置ずれ、すなわち、実パターンと、対応するＣＡＤパターンとのずれ量を測定してもよい。

【0047】

ステップＳ１０では、測定点が直線パターン間に位置しているか否かを判定する。測定点が直線パターン間に位置している場合は、ステップＳ１１において、動作制御部５は、直線パターンであるＣＡＤパターンに対応する画像上の実パターン間の距離を測定する。

【0048】

ステップＳ１２では、上記第１エッジおよび上記第２エッジのうちの少なくも一方が所定の探索領域内において頂点を有しているときは、動作制御部５は、ＣＡＤパターンは曲線パターンであると決定する。さらに、動作制御部５は、測定点がＣＡＤパターン内にあるか否かを判断する。測定点がＣＡＤパターン内に位置している場合は、ステップＳ１３において、動作制御部５は、曲線パターンであるＣＡＤパターンに対応する画像上の実パターンの幅を測定する。一実施形態では、動作制御部５は、パターンの特徴量として実パターンの曲率および／またはラインエッジラフネスをさらに算定してもよい。

【0049】

ステップＳ１４では、測定点が曲線パターン間に位置しているか否かを判定する。測定点が曲線パターン間に位置している場合は、ステップＳ１５において、動作制御部５は、曲線パターンであるＣＡＤパターンに対応する画像上の実パターン間の距離を測定する。

【0050】

ステップＳ１６では、測定点に最も近いＣＡＤパターンのエッジの長さが所定の長さよりも短く、かつＣＡＤパターンの面積が予め定められた面積よりも大きいときは、動作制御部５は、ＣＡＤパターンは終端パターンであると決定する。
ステップＳ１７では、動作制御部５は、終端パターンであるＣＡＤパターンのエッジに対応する画像上の実パターンのエッジを検出し、実パターンのエッジの位置ずれ、すなわち実パターンのエッジとＣＡＤパターンのエッジとの距離を測定する。
ＣＡＤパターンが、孤立パターン、直線パターン、曲線パターン、および終端パターンのいずれにも該当しない場合には、動作制御部５は、特徴量測定動作を終了する。

【0051】

上述した実施形態によれば、設計データ上の測定点とＣＡＤパターンとの相対位置、およびＣＡＤパターンの面積に基づき、最適な測定レシピを決定することができる。

【0052】

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。

【符号の説明】

【0053】

１ 走査電子顕微鏡
５ 動作制御部
１５ 電子銃
１６ 集束レンズ
１７ Ｘ偏向器
１８ Ｙ偏向器
２０ 対物レンズ
２６ 電子検出器
３１ ステージ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】