JP4139323B2

JP4139323B2 - 走査電子顕微鏡におけるプロセス効果および画像化効果をモデリングする装置および方法

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Publication number: JP4139323B2
Application number: JP2003504291A
Authority: JP
Inventors: マクギー・リッジ・シー．; アナンザンアラヤナン・モハン; ワッツ・ロバート・エー．
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Priority date: 2001-06-13
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Publication date: 2008-08-27
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Description

本発明は、一般にはレチクルおよび集積回路設計および製造システムに関する。より具体的には本発明は、レチクルおよび集積回路を生成および検査するメカニズムに関する。

レチクルの生成およびその後に行われるそのようなレチクルの光学的検査は、半導体製造で標準的なステップになった。まず回路設計者は、特定の集積回路（ＩＣ）設計を記述する回路パターンデータをレチクル製造システム、またはレチクルライタに与える。回路パターンデータは、典型的には製造されるＩＣデバイスの物理的レイヤの表現レイアウト（representational layout）の形態をとる。この表現レイアウトは典型的には、ＩＣデバイスのそれぞれの物理レイヤ（例えばゲート酸化膜、ポリシリコン、メタライゼーション）に対応する表現レイヤを含み、ここでそれぞれの表現レイヤは、特定のＩＣデバイスのレイヤのパターニングを定義する複数のポリゴンを含む。

レチクルライタは、この回路パターンデータを用いて複数のレチクルを書き（例えば典型的にはレチクルパターンを露光するには電子ビームライタまたはレーザスキャナが用いられる）、このレチクルは後で特定のＩＣ設計を製造するのに用いられる。それからレチクル検査システムは、レチクルの製造中に発生したかもしれない欠陥を探してレチクルを検査する。

レチクルまたはフォトマスクは、透明および不透明、半透明、および位相シフトの領域を含む光学要素であり、これら領域が合わさって、集積回路のような電子デバイスにおける平面上に位置する特徴のパターンを定義する。レチクルは、エッチング、イオン注入、または他の製造プロセスのための半導体ウェーハの特定された領域を定義するためにフォトリソグラフィ中に用いられる。多くの近年の集積回路設計のためには、光学レチクルの特徴は、ウェーハ上の対応する特徴の約１倍から約５倍の間である。他の露光システム（例えばＸ線、電子ビーム、および極紫外線）についても同様の範囲の縮小率が適用する。

光学レチクルは典型的には、硼珪酸ガラスまたは石英ガラス板のような透明な媒体から作られ、その上にクロムまたは他の適切な材料の不透明および／または半透明のレイヤが堆積される。しかし他のマスク技術が直接電子ビーム露光（例えばステンシルマスク）、Ｘ線露光（例えば吸収体マスク）などには採用される。レチクルパターンは、レーザまたは電子ビームによる直接書き込み技術によって作られえて、例えばこの分野では両方とも広く使われている。

それぞれのレチクルまたはレチクルのグループの製造の後、それぞれのレチクルは典型的には、制御された光源から発せられる光をそれに照射して検査される。レチクルの光学画像は、反射、伝送、またはそうでなければ光センサへ導かれた光の一部に基づいて構築される。レチクルを検査する他の方法は、電子のビームを走査電子顕微鏡からレチクルへ導くことによって達成される。レチクルの画像は、電子ビームに応答して検出器へ向かうレチクルからの２次および後方散乱電子に基づいて構築される。そのような検査技術および装置は、この分野ではよく知られており、カリフォルニア州、サンノゼのＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社から入手可能なそれらの多くのようなさまざまな商品において実現されている。

従来の検査プロセス中に、レチクル上のテスト構造のターゲット画像は典型的には参照画像と比較される。参照画像は、回路パターンデータから、またはレチクルそのもの上の隣のダイからのいずれかから生成される。いずれにしてもターゲット画像の特徴が分析され、参照画像の対応する特徴と比較される。それぞれの特徴の差異はそれから閾値に対して比較される。もしターゲット画像の特徴が、所定の閾値より大きいだけ参照特徴から変化しているなら、欠陥と定義される。同様の技術が利用されて集積回路（ＩＣ）が検査されえる。

ターゲット画像をその対応する参照画像と比較する前に、参照画像に対応するターゲット画像は、正確に特定されなければならない。従来は、対応するターゲット画像は、検査されるテスト構造のターゲット画像に隣接するユニークなターゲット画像をまず特定することによって手動で特定される。このユニークな画像は典型的には、オリジナルの設計データから選択されたユニークな参照パターンに最も密接に適合するサンプルから、画像化されたターゲットパターンを探すことによって特定される。後に続く検査または計測のための座標系を形成するために、参照パターンの位置がそれから用いられる。

従来のレチクルおよびＩＣ検査は適切な探索メカニズムを特定の条件下では提供するものの、ユニークなターゲット画像がそれらに対応するユニークな参照画像からあまりにも違うときは、探索メカニズムは機能しない。いくつかの異なる効果が、ターゲット画像が参照画像から異なることに寄与しえる。ターゲット構造が、参照画像をやはり用いるオリジナル設計パターンから製造されるとき、製造プロセスそのものがターゲット構造および参照画像間に不一致を導入してしまう。例として、ターゲット構造は、テーパが付けられたり、サイズが小さくなりえる。ターゲット構造のコーナもまた丸くなり、および／またはワープが付けられたりし、エッジは粗くなる。ターゲット構造の画像化も参照およびターゲット画像間に不一致を導入してしまう。画像化プロセスは、設計パターン（参照画像）と比較して、エッジ強調、走査残光性、および基板および材料間のコントラスト変化を生じえる。エッジも厚くなりえ、電荷シャドウイングも起こりえる。これらのターゲットおよび参照画像間の差異がしばしば特定の参照画像に対応するターゲット画像を特定することを困難にする。

したがって対応するターゲット画像を特定するための参照画像を提供する改良されたメカニズムの要求がある。さらに、対応するテスト構造の製造および画像化に帰因するプロセスおよび／または画像化の効果によって引き起こされる参照および対応するターゲット画像間の不一致を低減する要求もある。

したがって参照画像を生成する（または既存の参照画像を変更する）ことによって、参照画像が一つ以上のプロセス効果を少なくとも部分的にシミュレートするメカニズムが提供される。ある具体的な実現例では、参照画像は特徴テーパリング、コーナ丸み付け、および特徴収縮をシミュレートし、それらの効果は典型的には対応するターゲット構造の製造中に引き起こされる。参照画像を参照または変更することによって、それらが画像化効果を少なくとも部分的にシミュレートするさらなるメカニズムも提供される。ある具体的な実施形態において、シミュレートされた画像化効果は、エッジ強調、基板および材料コントラスト、および走査残光性を含む。

参照画像は、レチクルまたは集積回路のようなサンプル上のパターンのターゲット画像を特定するためにそれから利用されえる。ある実施形態において、レシピはシミュレートされた参照画像に基づいて形成される。レシピは、サンプル上の対応するターゲット構造を自動的に特定するために、計測ツールによって用いられるように構成される。この応用例ではレシピは、ターゲット構造の近傍に位置するテスト構造上に施されるテストの種類を特定するそれぞれの参照画像に関連付けられた情報を含む。例えばそのような情報は、そのようなターゲット構造からそのようなテスト構造までのオフセット距離、および計測されるテスト構造の種類を含む。ある実現例において情報は、計測される構造がライン、トレンチ、ホール、またはポストのうちのいずれであるかを特定する。この情報は好ましくは、そのような構造の最も外側のエッジから最も外側のエッジまでを計測するか、または最も内側のエッジから最も内側のエッジまでを計測するかをも特定する。

ある具体的な実施形態において、計測ツールのテストレシピを生成する方法が開示される。サンプル上の複数の構造を製造するために用いられるように設計される複数の第１参照画像が提供される。それぞれの構造は、複数のターゲット画像パターンを形成するように画像化可能である。サンプル上の構造を特定するのに計測ツールによって用いられるテストレシピが生成または変更される。テストレシピを生成または変更することは、複数の第２参照画像を、第１参照画像の少なくとも一部から形成すること、および第２参照画像をテストレシピと関連付けることを含む。第２参照画像はサンプルの構造を製造することに関連する一つ以上のプロセス効果を少なくとも部分的にシミュレートするように形成される。

ある好ましい実施形態においては、それぞれのシミュレートされたプロセス効果およびシミュレートされた画像化効果は、複数の選択可能な値を持つ程度パラメータに関連付けられる。それぞれの程度パラメータは、関連付けられたプロセス効果または画像化効果の特定の量に対応する。特定のプロセスタイプおよび特定のタイプの計測ツールについて、異なる程度パラメータ値の組み合わせがそれぞれのプロセスおよび画像化効果について分析されることによって、どの組み合わせが最も正確に特定のプロセスタイプおよび特定の計測ツールのタイプのプロセスおよび画像化効果をそれぞれシミュレートするかを決定する。具体的な局面において、分析は、それぞれのプロセス効果について異なる程度パラメータ値の組み合わせを分析することによって、どの組み合わせが最も正確に特定のプロセスタイプのプロセス効果をシミュレートするかを決定すること、およびそれぞれの画像化効果について異なる程度パラメータ値の組み合わせを別に分析することによって、どの組み合わせが最も正確に特定の計測ツールの画像化効果をシミュレートするかを決定することによって達成される。

本発明のさまざまな応用例において、計測ツールは、サンプルを測定および／または検査するように設計された走査電子顕微鏡である。サンプルは、以下に限定されないがレチクルおよび集積回路を含む。構造は、以下に限定されないが集積回路の構造、集積回路を製造するためのレジストパターンの構造、レチクル構造、およびレチクル構造を製造するのに利用可能なレジストパターン構造を含む。他の実施形態においては、サンプル上の構造を特定することは、ピクセルベースの探索によって達成される。さらに他の実施形態においては、サンプル上の構造を特定することは、第２参照画像のうちの第１画像と非常に相関のあるサンプル上の第１構造を発見することによって達成される。他の局面においては、サンプル上の構造を特定することは、特徴に基づく探索によって達成される。

他の局面においては、本発明は、計測ツールのためのテストレシピを生成するように動作可能なコンピュータシステムに関する。コンピュータシステムは、一つ以上のプロセッサ、および一つ以上のメモリを含む。プロセッサおよびメモリのうちの少なくとも一つは、上述の発明によるプロシージャのうちの一つ以上を実行するように構成される。さらに他の局面においては、本発明は、計測ツールのためのテストレシピを生成するコンピュータプログラム製造物に関する。コンピュータプログラム製造物は、少なくとも一つのコンピュータ読み取り可能な媒体および少なくとも一つのコンピュータ読み取り可能な媒体内に記憶された、上述の発明のプロシージャのうちの一つ以上を結合する装置に実行させるように構成されるコンピュータプログラム命令を含む。

本発明のこれらおよび他の特徴および優位性は、本発明の原理を例示する以下の本発明の明細書および添付の図面により詳細に記載される。

本発明の具体的な実施形態を詳細に参照していく。この実施形態の一例は、添付の図面に示される。本発明はこの具体的な実施形態に関して説明されるが、本発明を一実施形態に限定するようには意図されていないことが理解されよう。むしろ添付の特許請求の範囲で規定される本発明の精神および範囲に含まれえる代替物、改変、および等価物をカバーするものと意図されている。以下の記載では、本発明の完全な理解を促すために多くの具体的な詳細が述べられる。本発明は、これら具体的な詳細の一部または全てがなくても実施しえる。あるいはよく知られたプロセス動作は、本発明を不必要にぼかさないために詳細には記載されていない。

一般的に言って、テストレシピは、一つ以上のプロセス効果および／または画像化効果を考慮して生成される。レシピは、レチクルまたは集積回路（ＩＣ）のような特定のサンプル上の構造を特定し、測定および／または検査するように構成された計測ツールで用いるために設計される。レチクルまたはＩＣは、他のタイプの構造と共に、テスト構造を含みえる。例として構造は、テスト構造を特定する（locate）のに用いられえるユニークな構造、およびそのようなレチクルまたはＩＣのテスト中に用いられない構造を含む。

レシピは、サンプル上の構造群（ここではターゲット構造と呼ばれる）のうちの少なくとも一部に対応する参照画像を含む。それぞれの参照画像は、対応するターゲット構造上でターゲット構造の製造中に起こる一つ以上のプロセス効果をオリジナルの設計画像からシミュレートするために、オリジナルの設計の特徴（original design feature）から変更される。すなわちプロセス効果は、ターゲット構造およびその意図された設計間での差異につながる。例えばコーナ（corner）は丸くなる。参照画像はまた、対応するターゲット構造の画像化中に引き起こされる画像効果をシミュレートするために、オリジナルの設計の特徴から変更されえる。簡単に言うと、画像化効果は、画像化されるターゲット画像とは異なるターゲット画像を生むことになる。ターゲット画像が走査電子顕微鏡で画像化されるとき、例えば、ターゲット画像をターゲット構造から形成する行為は、エッジ強調、走査残光性（scan persistence）、および基板および材料コントラストのシフトのような画像効果を結果として生じるターゲット画像に導き入れることになる。

テストレシピは、それぞれの参照画像を、テスト構造タイプおよび／または測定タイプについての情報と関連付けるように構成されえる。例えば構造タイプは、ラインまたはトレンチを特定しえ、測定タイプは、測定がラインまたはトレンチの内側または外側端の間でなされるかどうかを特定しえる。あるいは構造タイプは、あるテストについて単一の構造タイプが想定されるときは特定されなくてもよい。同様に、測定タイプは、単一の測定タイプが用いられるときは特定されなくてもよい。

これらのシミュレートされた参照画像は、サンプル上のターゲット構造の対応する画像をそのようなサンプルの画像化中に正確に特定する（locate）ためにそれから用いられえる。いったん対応するターゲット画像が特定されると、特定されたターゲット画像または最初に特定されたターゲット画像の近傍に位置する他のターゲット画像の測定（例えばゲート幅）がそれからされて、参照画像（例えば、テストされているターゲット画像または隣接するダイ画像に対応する設計データベースから導出された参照画像）の測定と比較されえる。ターゲットパターンは、実際のテスト構造の近傍のターゲット構造を特定するために、パターン認識ソフトウェアによって例えば用いられる。あるいはターゲット構造は、テスト構造そのものでありえる。

図１は、本発明のある実施形態によるシミュレートされた参照画像を持つ計測ツールレシピを生成するプロシージャ１００を示すフローチャートである。まず、特定の集積回路（ＩＣ）の設計を表現する一つ以上の電子的なデザインファイル（単一または複数）が操作１０２において生成される。これらのデザインファイルは、任意の適切なフォーマットでありえる。具体的な例を挙げれば、デザインファイルは、カリフォルニア州、サニーベールのアプライド・マテリアル社の一部門であるＥＴＥＣから入手可能なＧＤＳＩＩフォーマットまたはＭＥＢＥＳ（商標）フォーマットを持ちえる。

デザインファイルを生成するためには任意の適切な設計技術が用いられえる。一つのよく用いられる技術においては、ＩＣ設計者は、例えば電子設計自動化（ＥＤＡ）ツールを用いることによって、既存のスキマティックライブラリブロックを用いてＩＣデバイスを形成する。場合によっては、ＩＣ設計者は、従来のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ツールのような任意の設計システムの助けを借りてＩＣデバイスまたはＩＣデバイスの一部を最初から作ってもよい。例えばＩＣ設計者は、特定の集積回路デバイスのための論理図を設計するのにスキマティックＣＡＤツールを用いてもよい。さらにＩＣ設計者は、ＶＨＤＬのようなハードウェア記述言語の助けを借りてＩＣデバイスまたはＩＣデバイスの一部の記述を作成してもよい。

次にＩＣ設計者は、ＩＣデザインから回路パターンデータベース（ふつう「レイアウト」と呼ばれる）を生成する。回路パターンデータベースは、ＩＣデバイスの複数の物理的レイヤを製造するのに用いられる複数のレチクルに後で変換されるＩＣレイヤのためのレイアウトパターンの複数の電子的な表現を含む。製造されるＩＣデバイスのそれぞれの物理的なレイヤは、レチクルのうちの一つと、回路パターンデータベースの電子的表現のうちの関連付けられた一つとに対応する。例えば、ある電子的表現は、シリコン基板上の拡散パターンに対応し、他のものはゲート酸化膜パターンに対応し、他のものはゲートポリシリコンパターンに対応し、他のものはレイヤ間の誘電体上のコンタクトパターンに対応し、他のものはメタライゼーションレイヤ上のラインパターンに対応するなどである。それぞれの電子的表現は、複数の多角形または他の形を含み、共にレチクルパターンを定義する。

回路パターンデータベース（ここではデザインファイルと呼ばれる）は、任意の適切な技術、例えばＥＤＡまたはＣＡＤツールを用いて生成されえる。ある技術においては、ＩＣ設計者は、既存のライブラリセルを用いてまたは用いないで、ＩＣデバイスのための回路パターンを手動でレイアウトしえる。あるいは合成ツールが、ＩＣデバイスのための回路パターンを最初から、または既存のライブラリセルを組み合わせることによって自動的に生成しえる。

デザインファイル１０４は、操作１０６における特定のレシピ発生器のために適したファイル１０８を編集するのにそれから用いられる。ある実施形態においては、テスト構造それ自身の近傍にあるターゲットパターンを特定するために後で用いられえるユニークな参照パターンをオペレータが選択できるように、デザインファイルはグラフィカルにオペレータに表示される。具体的な実施形態においては、特定の製造プロトコルに適したファイルと同様、特定のレシピ発生器に適したファイルは、カリフォルニア州、ロスガトスのNumerical Technologiesの一部門であるTranscription Enterprisesから入手可能なＣＡＴＳ（商標）ソフトウェアを用いて発生しえる。

レシピを発生するこの操作はまた、グラフィカルにテスト構造を「マーキングすること」も含みえる。このマークは、特定のテスト構造上の特定の測定タイプを示す。測定タイプは、テスト構造の測定値が超えてはならない特定の閾値に対応しえる。換言すれば、特定の測定タイプについての閾値は、選択可能である。例えば、相互接続厚みに比較して、微小寸法測定については、より低い閾値が用いられえる。マーキング技術のいくつかの実施形態は、１９９８年１２月１７日に出願されたＧｌａｓｓｅｒらによる、「MECHANISM FOR MAKING AND INSPECTING RETICLES」と題された米国特許出願第０９／２１３，７４４号に記載され、その全体が全ての目的のためにここで参照によって援用される。

ある実施形態においては、結果として生じるファイル１０８は、テストの前にテスト構造の近傍において特定されえるユニークなターゲット構造のビットマップを含む。結果として生じるファイル１０８はまた、近傍のテスト構造をどのように特定するか、および／または近傍のテスト構造をどのようにテストするかを特定するのに用いられる情報を含む。示された実施形態においては、結果として生じるファイル１０８は、それぞれのターゲット画像ビットマップの始まり、それぞれのターゲット構造から実際のテスト構造までのオフセット、テスト構造タイプ、および測定タイプを示すテキストファイルを含む。具体的な実施形態において、特定されたテスト構造タイプは、ポスト、ホール、ライン、またはトレンチを含む。測定タイプは、画像化されたテスト構造を外側端間（outer edges）で、または内側端間（inner edges）で測定するかどうかを特定する。測定タイプはまた、そのような測定についての閾値を示しえる。

レシピ１１２は、ビットマップおよびテキストファイル１０８から特定のタイプの計測ツールについて操作１１０においてそれから発生される。操作１１０から出力されるレシピ１１２は、正確にかつ自動的にサンプル上のターゲットパターンを特定するために後で用いられえるシミュレートされた参照パターンを含む。レシピ発生プロシージャ１１０のいくつかの特定の実施形態は、図３から１０を参照して以下にさらに説明される。

図２は、本発明のある実施形態によって集積回路（ＩＣ）を生成するプロシージャ２００を示すフローチャートである。以下により詳細に示されるように、シミュレートされた参照パターンを持つレシピは、構造を特定するためにＩＣプロセス２００のさまざまな段階で利用されえる。最初に、デザインファイル１０４は、操作２０２におけるレチクル製造に適するファイルフォーマット２０４に転記される。例として、レチクル生成に適するファイルフォーマットは、ＭＥＢＥＳジョブデックを含む。上述のＣＡＴＳソフトウェアは、ＭＥＢＥＳジョブデックを生成するのに用いられえる。レチクルファイル２０４は、操作２０６でレジストパターンをレチクル上に形成するためにそれから用いられる。レジストパターンはそれから操作２０８において、レジストプロセス効果および／またはレジスト画像化効果をシミュレートする参照パターンを持つ計測ツールレシピ２１０を用いてテストされえ、ここで参照パターンは、テスト構造の近傍のユニークなレジストパターンを特定するために用いられる。

レチクルは、レチクル上にパターンを形成するために操作２１２においてそれからエッチングされえる。レジストはまた操作２１２において除去されえる。レチクルパターンは、それから操作２１４においてテストされえる。レチクル製造効果および／または画像化効果をシミュレートするパターンを持つ計測ツールレシピ２１６は、操作２１４においてレチクルパターンを特定するためにそれから利用されえる。レチクルは、操作２１８においてＩＣを製造するためにそれから利用されえる。ＩＣはそれから操作２２０においてテストされえる。ＩＣプロセス効果および／または画像化効果をシミュレートするパターンを持つ特定の計測ツールレシピ２２２がテストのあいだ利用されえる。

特定の参照画像に対応するターゲット画像を検索するために任意の適切な検索メカニズムが用いられえる。ある実施形態においては、明るさにおける線形差分に関わりなく、ターゲット画像および参照画像間のピクセル対ピクセル類似性を測定するために正規化相関技術が用いられる。数学的には、参照画像の相関係数ｒおよびオフセット（ｕ，ｖ）における対応するターゲット参照画像は、以下で与えられる。

ここでＮは、ピクセルの総数、Ｔｉは、（ｕ＋ｘｉ，ｖ＋ｙｉ）におけるターゲット画像、およびＲｉは、相対オフセット（ｘｉ，ｙｉ）における参照画像である。

図３は、本発明のある実施形態によってシミュレートされた参照パターンを持つレシピを生成する図１の操作１１０を示すフローチャートである。特定の計測ツールのためのレシピは、操作３０４において一つ以上のレシピテンプレート３０２、およびオリジナルのデザインデータに基づくビットマップパターンおよびテキストファイル１０８に基づいて生成されえる。ビットマップパターンは、サンプル上の対応するターゲットパターンを特定するために用いられえる参照パターンをそれぞれ表現する。もしターゲットパターンがプロセスまたは画像化効果なしに製造され画像化されたなら、参照およびターゲット画像は同一であるだろう。しかしプロセスおよび画像化効果は、参照および対応するターゲット画像間の大きな差異を生むので、参照パターンは少なくとも一つ以上これらプロセスおよび／または画像化効果をシミュレートするために変更される。したがってビットマップ参照パターンは、操作３０８においてレシピを形成するためにシミュレートされたパターンに変換される。その結果、シミュレートされた参照パターン３１０を持つ計測ツールレシピが得られる。

図４は、本発明のある実施形態にしたがって、計測ツールレシピ中の参照パターンをシミュレートされたパターンに変換する図３の操作３１０を示すフローチャートである。まず計測ツールレシピ３０６中の参照パターンが変換され、操作４０２でプロセス効果をシミュレートする。参照パターンはそれから再び変換され、操作４０４で計測または画像化効果をシミュレートする。もちろん画像化効果は、プロセス効果よりも前に、またはそれと同時にシミュレートされえる。これらシミュレーションの結果、シミュレートされた参照パターン３１０を持つ計測ツールレシピが得られる。

任意の適切なプロセス効果がシミュレートされえる。好ましくはシミュレートされたプロセス効果は、特徴にテーパが付けられること、コーナに丸みが付けられること、および特徴が収縮することを含む。シミュレートされたプロセス効果はまた、特徴が歪むこと、およびエッジが荒れることを含む。好ましくはシミュレートされた画像化効果は、基板および材料のコントラストシフト、エッジ強調、および走査残光性を含む。シミュレートされた画像化効果はまた、エッジが厚くなること、および電荷シャドウイングを含みえる。

コーナに丸みが付けられることをシミュレートするために任意の適切な技術が利用されえる。図５Ａおよび５Ｂは、本発明のある実施形態によるコーナに丸みが付けられることのシミュレーションを示す。図５Ａに示されるように、カーネルまたはウィンドウ５０２ａが材料または特徴のコーナ５０２ａの周辺に最初に形成される。示された実施形態において、カーネルは１６ピクセル（幅４ピクセルおよび長さ４ピクセル）を含む大きさである。それぞれのピクセルは、０（最も暗い）および２５５（最も明るい）の間の明るさレベルを持ちえる。図示の目的のために、特徴ピクセルは最大輝度値２５５を持ち、基板ピクセルは最小輝度値０を持つ。もちろん画像化された特徴は、より低い明るさレベルを持ちえて、基板に対してさらに暗く見えてもよい。

カーネル５０２ａが特徴コーナ５０２ａ上に中心付けられてから、ピクセルが２５５から０にどこで遷移するかを決定することによって特徴のエッジが特定される。コーナに丸みが付けられることをシミュレートするために、コーナのエッジがそれから暗くされる。ある実施形態においてコーナピクセルは、カーネル内のピクセルの平均輝度である輝度値に変更される。図５Ｂで示された実施形態において、コーナピクセル５０２ｂのコーナピクセル５０６は、値１４４に変更される。コーナ５０６からカーネル５０８のエッジへと特徴のエッジに沿って延びるピクセル群は、コーナピクセルよりも徐々に暗くない値へと変更される。図５Ｂに示されるように、コーナに隣接するピクセルは、値１８０に変更され、ウィンドウのエッジにおけるピクセルは値２１６に変更される。この実施形態においては、コーナからカーネルのエッジへのそれぞれのピクセルは、実質的に同じ量だけ値が増加されることによって、カーネルのエッジのピクセルが、特徴のオリジナル輝度値よりも同じ等しい量だけ少ない値を持つようにされる。カーネルのエッジからコーナへのピクセルを徐々に暗くすることによって、特徴コーナ５０２ｂは丸みが付けられる。

同様に、特徴にテーパが付けられることをシミュレートするために任意の適切な技術が用いられえる。図６Ａおよび６Ｂは、本発明のある実施形態にしたがって特徴テーパリングのシミュレーションを示す。コーナに丸みが付けられることについて上に示されるように、同じ汎用の技術が特徴テーパリングをシミュレートするために用いられる。しかしカーネル６０２ａは、コーナ丸み付けのためのカーネルに比較して拡大されている。コーナ丸み付け技術と同様に、コーナピクセルの輝度値は、カーネル６０２ａについての平均ピクセル値に変更される。図６Ｂに示されるように、コーナピクセルは値１６５に変更される。エッジピクセルは、コーナピクセルよりも暗くない、徐々に大きいピクセル値が与えられる。示されるように、エッジピクセルは、値１８３、２０１、２１９、２３７、および２５５を持つ。すなわちエッジピクセルは、コーナからカーネルエッジへと徐々に明るくなる。

図７Ａおよび７Ｂは、本発明のある実施形態による特徴収縮のシミュレーションを示す。示されるように、図７Ａにおいて、材料または特徴７０４ａは、特定の輝度（つまり２５５）を持つ複数のピクセルを持ち、基板は異なる輝度（つまり０）を持つ。特徴７０４ａはエッジ７０６ａを持つ。エッジは、異なる輝度（つまり０）を持つボーダピクセルのピクセルとして定義される。図７Ｂに示されるように、エッジピクセル７０６ｂは、基板と同じ輝度値（つまり０）を単純に与えられる。エッジピクセルの輝度値への変更の結果、特徴７０４ｂはより小さいサイズを持つことになる。これと同じ技術は、さまざまな輝度値の組み合わせを持つ特徴および基板へと容易に適用可能である。

画像化効果をシミュレートするために任意の適切な技術が用いられえる。図８Ａから８Ｃは、本発明のある実施形態によるエッジ強調、および基板および材料（例えば特徴）のコントラスティングのシミュレーションを示す。図８Ａは、輝度２５５を持つ材料８０６ａおよび輝度０を持つ基板８０２ａの典型的な参照画像を示す。図８Ｂは、強調されたエッジ８０４ｂを持つ変更された材料８０６ｂを示す。エッジ８０４ｂは、エッジのピクセルに最も明るい輝度値２５５を与えることによって強調される。エッジピクセルは、第２輝度を持つ他のピクセルに接する第１輝度のピクセルとして定義されえる。基板８０２ｂおよび非エッジ材料部８０８ｂは、平均輝度値１２８を与えられる。もちろん基板および非エッジ材料部８０８ｂと大きく異なる値をエッジ８０４ｂが与えられる限り、エッジを強調するためには任意の輝度値が用いられえる。

図８Ｃは、基板および材料（例えば特徴）のコントラストのシミュレーションを示す。示されるように、基板８０２ｃは、非エッジ材料部８０８ｃと大きく異なる任意の値を与えられる。材料エッジ８０４ｂは、やはり強調される。示されるように、基板８０２ｂは値０を持ち、非エッジ材料部８０８ｃは値１５０を持ち、エッジ８０４ｂは値２５５を持つ。もちろん任意の適切な値が基板、エッジ、および非エッジ材料部に用いられえる。

図９Ａおよび９Ｂは、本発明のある実施形態による走査残光性（scan persistence）のシミュレーションを示す。走査残光性は比較的長い垂直構造（例えば電子ビームに対して垂直）を画像化するときにふつう起こる。特徴の輝度は典型的には特徴の一つの側（例えば電子ビームの走査方向に沿って）に滲む。走査残光性を持たない材料または特徴９０２が図９Ａに示される。図９Ｂに示されるように、明るさの傾斜が特徴９０２の右へとシミュレートされている。すなわち特徴９０２の明るさの減少していく値が、特徴９０２の右のカラム群（すなわち９０４ｂ、９０６ｂ、９０８ｂ、９１０ｂ、および９１２ｂ）へと持ち越されている。

図１０Ａおよび１０Ｂは、本発明のある実施形態による特徴歪みのシミュレーションを示す。歪みを持たない材料または特徴１００２ａが図１０Ａに示され、シミュレートされた歪みを持つ特徴１００２ｂが図１０Ｂに示される。歪みは、コーナ丸み付けに似るが、典型的には４つではなく、２つのコーナだけに起こる。よって上述のコーナ丸み付けの技術が、歪みの影響を受ける特徴の北東および南西のコーナに適用されえる。

それぞれのシミュレートされたプロセス効果およびシミュレートされた画像化効果は、好ましくは複数の選択可能な値を持つ程度パラメータと関連付けられる。ある実施形態においてそれぞれのプロセス効果は、５つの異なる程度を持つ。それぞれの程度値は、関連付けられたプロセス効果または画像化効果の特定の量に対応する。例えば、コーナ丸み付けは、１から５の番号が付けられた５つの程度を持ちえ、ここで１は、対応する構造の製造中に起こりえるコーナ丸み付けが最も少ないことを表現し、５は、対応する構造の製造中に起こりえるコーナ丸み付けが最も多いことを表現する。コーナ丸み付け値２、３、および４は、値１および値５の間の徐々に増加するコーナ丸み付けの量を表現する。

特定のプロセスタイプおよび特定のタイプの計測ツールについて、プロセスおよび画像化効果についての異なる程度パラメータ値の異なる組み合わせが試用されて、どの組み合わせが最も正確に特定のプロセスタイプおよび特定の計測ツールのタイプのプロセスおよび画像化効果をシミュレートするかが決定される。ある具体的な実施形態においては、どの組み合わせが最も正確に特定のプロセスタイプのプロセス効果をシミュレートするかを決定するために、それぞれのプロセス効果についての異なる程度パラメータ値の組み合わせが分析され、どの組み合わせが最も正確に特定の計測ツールの画像化効果をシミュレートするかを決定するために、それぞれの画像化効果についての異なる程度パラメータ値の組み合わせが別に分析される。

図１１Ａおよび１１Ｂは、本発明の実施形態を実現するのに適したコンピュータシステム１１００を示す。図１１Ａは、コンピュータの一つの可能な物理的形態を示す。もちろんコンピュータシステムは、集積回路、プリント基板、および小型携帯機器から、大型のスーパーコンピュータに至るまで多くの物理的形態をとりえる。コンピュータシステム１１００は、モニタ１１０２、ディスプレイ１１０４、筐体１１０６、ディスクドライブ１１０８、キーボード１１１０、およびマウス１１１２を含む。ディスク１１１４は、データをコンピュータシステム１１００に転送し、かつデータをコンピュータシステム１１００から転送するために用いられるコンピュータ読み取り可能な媒体である。

図１１Ｂは、コンピュータ１１００のブロック図の例である。システムバス１１２０に接続されているのは、さまざまなサブシステムである。単一または複数のプロセッサ１１２２（中央処理装置、すなわちＣＰＵ）は、メモリ１１２４を含む記憶装置に結合されている。メモリ１１２４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含む。この技術ではよく知られるようにＲＯＭは、データおよび命令を単一方向にＣＰＵおよびＲＡＭに転送するようにはたらき、ＲＡＭは、典型的にはデータおよび命令を双方向に転送するのに用いられる。メモリのこれら両方のタイプは、以下に述べるコンピュータ読み出し可能な適当な媒体を含みえる。固定ディスク１１２６はまた、双方向でＣＰＵ１１２２に結合され、追加のデータ記憶容量を提供し、また以下に述べるコンピュータ読み出し可能な適当な媒体を含みえる。固定ディスク１１２６は、プログラム、データなどを記憶するのに用いられえて、典型的には一次記憶よりも低速な二次記憶媒体（ハードディスクのような）である。固定ディスク１１２６内に保持された情報は、適切な場合においては、メモリ１１２４の仮想メモリとして標準的なかたちで統合されえることが理解されよう。取り外し可能なディスク１１１４は、以下に説明するコンピュータ読み出し可能な媒体のいかなる形態をも取りえる。

ＣＰＵ１１２２はまた、ディスプレイ１１０４、キーボード１１１０、マウス１１１２およびスピーカ１１３０のようなさまざまな入力／出力装置に結合される。一般に入力／出力装置は、ビデオディスプレイ、トラックボール、マウス、キーボード、マイク、タッチパネルディスプレイ、トランスデューサカードリーダ、磁気または紙テープリーダ、タブレット、スタイラス、音声または手書き認識機、生体情報読み取り機、または他のコンピュータのいずれでもよい。ＣＰＵ１１２２は追加で、ネットワークインタフェース１１４０を用いて他のコンピュータまたは通信ネットワークに結合されてもよい。そのようなネットワークインタフェースによりＣＰＵは、上述の方法ステップを実行する過程で、ネットワークから情報を受け取り、または情報をネットワークに出力してもよい。さらに本発明の方法の実施形態は、ＣＰＵ１１２２上だけで実行されてもよく、またはインターネットのようなネットワーク上で、処理の一部を担当する遠隔地にあるＣＰＵと協働して実行されてもよい。

さらに本発明の実施形態は、コンピュータによって実現できるさまざまな操作を実行するコンピュータコードを格納した、コンピュータによって読み出し可能な媒体を持つコンピュータ記憶製品に関する。媒体およびコンピュータコードは、本発明の目的のために特別に設計され構築されたものでもよく、またはコンピュータソフトウェア技術の当業者に既知の利用可能なものであってもよい。コンピュータ読み出し可能な媒体の例としては、これらに限定はされないが、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、および磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭおよびホログラフィックデバイスのような光媒体、フロプティカルディスクのような光磁気媒体、特定アプリケーション向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能な論理デバイス（ＰＬＤ）、およびＲＯＭおよびＲＡＭデバイスのように、プログラムコードを記憶し実行するために特別に構成されたハードウェアデバイスが挙げられる。コンピュータコードの例としては、コンパイラによって生成される機械語、およびインタープリタを用いてコンピュータによって実行可能なより高いレベルのコードを含むファイルが挙げられる。本発明はまた、空間波、光線路、電気線路などのような適切な媒体上を伝搬する搬送波中で実現されてもよい。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成される機械語、およびインタープリタを用いてコンピュータによって実行可能なより高いレベルのコードを含むファイルが挙げられる。

上述の本発明は、明瞭な理解の目的にためにある程度詳細に説明されてきたが、ある種の変更および改変が添付の特許請求の範囲内で実施されえることは明らかだろう。例えば前述の実施形態においては、プロセスおよび／または画像化効果をシミュレートするために参照画像が変更されるが、その代わりに、上述のシミュレーション技術の逆を容易に行うことでプロセスおよび／または画像化効果を除去することによって、ターゲット画像が変更されてもよい。よって説明された実施形態は、例示的であって限定的ではないと解釈されなければならず、本発明はここに挙げられた詳細に限定されるべきではなく、特許請求の範囲およびその等価物の全ての範囲によって定義されなければならない。

本発明のある実施形態によるシミュレートされた参照画像を持つ計測ツールレシピを生成するプロシージャを示すフローチャートである。本発明のある実施形態による集積回路（ＩＣ）を生成するプロシージャを示すフローチャートである。本発明のある実施形態によってシミュレートされた参照パターンを持つレシピを生成する図１の操作を示すフローチャートである。本発明のある実施形態にしたがって、計測ツールレシピ中の参照パターンをシミュレートされたパターンに変換する図３の操作を示すフローチャートである。本発明のある実施形態によりコーナに丸みが付けられる場合のシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態によりコーナに丸みが付けられる場合のシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態による特徴テーパリングのシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態による特徴テーパリングのシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態による特徴収縮のシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態による特徴収縮のシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態によるエッジ強調、および基板および材料のコントラストシフトのシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態によるエッジ強調、および基板および材料のコントラストシフトのシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態によるエッジ強調、および基板および材料のコントラストシフトのシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態による走査残光性のシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態による走査残光性のシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態による特徴歪みのシミュレーションを示す説明図である。本発明のある実施形態による特徴歪みのシミュレーションを示す説明図である。本発明の実施形態を実現するのに適したコンピュータシステムを示す概略構成図である。本発明の実施形態を実現するのに適したコンピュータシステムを示す説明図である。

Claims

計測ツールが用いるテストレシピを生成する方法であって、
画像化可能であるような複数の構造をサンプル上に製造するために用いられるように設計された複数の第１参照画像を提供する工程と
前記サンプル上の前記構造を特定するのに計測ツールによって用いられるテストレシピを生成または変更する工程と
を備え、
前記テストレシピを生成または変更する工程は、
前記計測ツールが前記構造を特定するのに用いる複数の第２参照画像を、前記第１参照画像の少なくとも一部から形成する第１の工程、および
前記第２参照画像を、前記サンプルの前記構造の検査対象画像を特定するのに用いられるように前記テストレシピと関連付ける第２の工程を含み、
前記第１の工程では、前記サンプルの前記構造の製造に関連する一つ以上のプロセス効果の少なくとも部分的なシミュレートを行なって、前記第２参照画像を形成する
方法。
請求項１に記載の方法であって、前記プロセス効果は、特徴テーパリング、コーナ丸み付け、および特徴収縮を含む方法。
請求項２に記載の方法であって、前記プロセス効果は、さらに特徴歪みおよびエッジ荒れを含む方法。
請求項１に記載の方法であって、前記計測ツールが前記構造を画像化する際に生じえる画像化効果を少なくとも部分的にシミュレートすることにより、前記第２参照画像を形成する方法。
請求項４に記載の方法であって、前記画像化効果は、基板および材料コントラスト、エッジ強調、および走査残光性を含む方法。
請求項５に記載の方法であって、前記画像化効果は、エッジが厚くなること、および電荷シャドウイングをさらに含む方法。
請求項２に記載の方法であって、、前記計測ツールが前記構造を画像化する際に生じえる画像化効果を少なくとも部分的にシミュレートすることにより、前記第２参照画像を形成する方法。
請求項７に記載の方法であって、前記画像化効果は、基板および材料コントラスト、エッジ強調、および走査残光性を含む方法。
請求項８に記載の方法であって、それぞれのシミュレートされたプロセス効果およびシミュレートされた画像化効果は、複数の選択可能な値を持つ程度パラメータに関連付けられ、それぞれの程度パラメータ値は、前記関連付けられたシミュレートされたプロセス効果または画像化効果の特定の量に対応し、前記方法は、
特定のプロセスタイプおよび特定の計測ツールのタイプについて、それぞれのプロセスおよび画像化効果について異なる程度パラメータ値の複数の組み合わせを分析することによって、どの組み合わせが最も正確に前記特定のプロセスタイプおよび前記特定の計測ツールのタイプのプロセスおよび画像化効果をそれぞれシミュレートするかを決定することをさらに含む方法。
請求項９に記載の方法であって、前記分析は、
それぞれのプロセス効果について異なる程度パラメータ値の複数の組み合わせを分析することによって、どの組み合わせが最も正確に前記特定のプロセスタイプのプロセス効果をシミュレートするかを決定すること、および
それぞれの画像化効果について異なる程度パラメータ値の複数の組み合わせを分析することによって、どの組み合わせが最も正確に前記特定の計測ツールの画像化効果をシミュレートするかを決定すること、
を含み、
前記プロセス効果の組み合わせは、前記画像化効果とは別に分析される方法。
請求項１に記載の方法であって、前記計測ツールは、レチクルおよび集積回路からなるグループから選択されたサンプルを測定および／または検査するように設計された走査電子顕微鏡であり、前記構造は、集積回路の構造、集積回路を製造するためのレジストパターンの構造、レチクル構造、およびレチクル構造を製造するのに利用可能なレジストパターン構造からなるグループから選択される方法。
請求項１に記載の方法であって、前記計測ツールによる前記構造の特定は、正規化相関技術によって達成される方法。
請求項１に記載の方法であって、前記計測ツールによる前記構造の特定は、前記複数の第２参照画像から選択されたユニークな参照パターンと最も一致するサンプルの中から、該当する構造のイメージを探索することによって達成される方法。
請求項１に記載の方法であって、前記計測ツールによる前記構造の特定は、前記第２参照画像のうちの第１画像と所定以上の相関を有する前記サンプル上の第１構造を発見することによって達成される方法。
請求項１に記載の方法であって、それぞれの参照画像は、前記サンプル上の検査対象画像から前記サンプルのテスト対象であるテスト構造へのオフセット値に関連付けられており、かつ、前記テスト構造をどのようにテストするかについての情報とに関連付けられた方法。
請求項１５に記載の方法であって、前記情報は、テスト構造タイプおよび測定タイプを含む方法。
請求項１６に記載の方法であって、前記テスト構造タイプは、前記テスト構造がホール、ポスト、ライン、またはトレンチのいずれであるかを特定し、前記測定タイプは、前記テスト構造の内側エッジまたは外側エッジのいずれから計測されるかを特定する方法。
計測ツールのためのテストレシピを生成するように動作可能なコンピュータシステムであって、
一つ以上のプロセッサ、および
一つ以上のメモリ
を備えるコンピュータシステムであって、前記プロセッサおよびメモリのうちの少なくとも一つは、
画像化可能であるような複数の構造をサンプル上に製造するために用いられるように設計された複数の第１参照画像を提供し、
前記サンプル上の前記構造を特定するのに計測ツールによって用いられるテストレシピを生成または変更し、
前記テストレシピを生成または変更に際しては、
前記計測ツールが前記構造を特定するのに用いる複数の第２参照画像を、前記第１参照画像の少なくとも一部から形成し、
前記第２参照画像を、前記サンプルの前記構造の検査対象画像を特定するのに用いられるように前記テストレシピと関連付け、
前記第２参照画像の形成時には、前記サンプルの前記構造の製造に関連する一つ以上のプロセス効果の少なくとも部分的なシミュレートを行なって、前記第２参照画像を形成するよう構成されるコンピュータシステム。
請求項１８に記載のコンピュータシステムであって、前記プロセス効果は、特徴テーパリング、コーナ丸み付け、および特徴収縮を含むコンピュータシステム。
請求項１８に記載のコンピュータシステムであって、前記第２参照画像は、前記計測ツールを用いて前記サンプル上の前記構造の前記検査対象画像を得ることに関連する一つ以上の画像化効果を少なくとも部分的にシミュレートするように形成されるコンピュータシステム。
請求項２０に記載のコンピュータシステムであって、前記画像化効果は、基板および材料コントラスト、エッジ強調、および走査残光性を含むコンピュータシステム。
請求項１９に記載のコンピュータシステムであって、前記第２参照画像は、前記計測ツールを用いて前記サンプル上の前記構造の前記検査対象画像を得ることに関連する画像化効果をもシミュレートするように形成されるコンピュータシステム。
請求項２２に記載のコンピュータシステムであって、前記画像化効果は、基板および材料コントラスト、エッジ強調、および走査残光性を含むコンピュータシステム。
請求項２３に記載のコンピュータシステムであって、それぞれのシミュレートされたプロセス効果およびシミュレートされた画像化効果は、複数の選択可能な値を持つ程度パラメータに関連付けられ、それぞれの程度パラメータ値は、前記関連付けられたシミュレートされたプロセス効果または画像化効果の特定の量に対応し、前記コンピュータシステムは、
特定のプロセスタイプおよび特定の計測ツールのタイプについて、それぞれのプロセスおよび画像化効果について異なる程度パラメータ値の複数の組み合わせを分析することによって、どの組み合わせが最も正確に前記特定のプロセスタイプおよび前記特定の計測ツールのタイプのプロセスおよび画像化効果をそれぞれシミュレートするかを決定することをさらに実行するコンピュータシステム。
請求項２４に記載のコンピュータシステムであって、前記分析は、
それぞれのプロセス効果について異なる程度パラメータ値の複数の組み合わせを分析することによって、どの組み合わせが最も正確に前記特定のプロセスタイプのプロセス効果をシミュレートするかを決定すること、および
それぞれの画像化効果について異なる程度パラメータ値の複数の組み合わせを分析することによって、どの組み合わせが最も正確に前記特定の計測ツールの画像化効果をシミュレートするかを決定すること、
によって達成され、
前記プロセス効果の組み合わせは、前記画像化効果とは別に分析されるコンピュータシステム。
請求項１８に記載のコンピュータシステムであって、前記計測ツールは、レチクルおよび集積回路からなるグループから選択されたサンプルを測定および／または検査するように設計された走査電子顕微鏡であり、前記構造は、集積回路の構造、集積回路を製造するためのレジストパターンの構造、レチクル構造、およびレチクル構造を製造するのに利用可能なレジストパターン構造からなるグループから選択されるコンピュータシステム。
請求項１８に記載のコンピュータシステムであって、前記サンプル上の前記構造の特定は、正規化相関技術によって達成されるコンピュータシステム。
請求項１８に記載のコンピュータシステムであって、前記計測ツールによる前記構造の特定は、前記第２参照画像のうちの第１画像と所定以上の相関を有する前記サンプル上の第１構造を発見することによって達成されるコンピュータシステム。
計測ツールのテストレシピを生成するコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、
少なくとも一つのコンピュータ読み取り可能な媒体に記録され、
前記少なくとも一つのコンピュータ読み取り可能な媒体内に記憶されたコンピュータプログラム命令であって、
画像化可能であるような複数の構造をサンプル上に製造するために用いられるように設計された複数の第１参照画像を提供する機能と
前記サンプル上の前記構造を特定するのに計測ツールによって用いられるテストレシピを生成または変更する機能と
を実現し、
前記テストレシピを生成または変更する機能は、
前記計測ツールが前記構造を特定するのに用いる複数の第２参照画像を、前記第１参照画像の少なくとも一部から形成する第１の機能、および
前記第２参照画像を、前記サンプルの前記構造の検査対象画像を特定するのに用いられるように前記テストレシピと関連付ける第２の機能を含み、
前記第１の機能では、前記サンプルの前記構造の製造に関連する一つ以上のプロセス効果の少なくとも部分的なシミュレートを行なって、前記第２参照画像を形成する機能
を装置に実行させるように構成されたコンピュータプログラム命令を備えるコンピュータプログラム。
請求項２９に記載のコンピュータプログラムであって、前記プロセス効果は、特徴テーパリング、コーナ丸み付け、および特徴収縮を含むコンピュータプログラム。
請求項３０に記載のコンピュータプログラムであって、前記第２参照画像は、前記検査対象画像を前記計測ツールから得ることに関連する画像化効果をもシミュレートするように形成されるコンピュータプログラム。
請求項３１に記載のコンピュータプログラム製造物であって、前記画像化効果は、基板および材料コントラスト、エッジ強調、および走査残光性を含むコンピュータプログラム。