CN103201819B - 图案判定装置以及凹凸判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种与图案的形成状态或者图像的取得条件无关地、稳定地进行在试样上形成的凹凸的识别的试样的凹凸判定装置以及凹凸判定方法。作为为了达成上述目的的一个方式，提出了一种针对基于通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，求出某阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或者空白部，以及/或者将与该面积相对较小的空间相当的部位判定为凸部或者线条部的装置以及凹凸判定方法。

Description

图案判定装置以及凹凸判定方法

技术领域

本发明涉及图案的判定装置以及计算机程序，尤其涉及适合获得在半导体晶片上形成的图案的识别信息的装置以及计算机程序。

背景技术

扫描电子显微镜等带电粒子线装置，是适合在高度微型化的半导体晶片上形成的图案的测定和观察的装置。在现有技术中，作为用带电粒子线装置获得试样的三维信息、尤其是试样的凹凸信息的方法，有专利文献1中公开的立体观察法。

立体观察法，通过对试样从倾斜的2个方向照射光束，来生成2枚图像，通过在该2枚图像间进行立体匹配，求出对应点，从而算出高度，并获得三维信息。

在专利文献2中，公开了一种对试样上的图案从倾斜方向照射光束来进行图案的尺寸测定的技术。

在专利文献3中，当照射光束而形成的曲线的具有峰值的一方的末端部分与其他末端部分相比缓和地收敛时，将与该一方的末端部分相当的所述试样上的部位判定为凸部，或者当一方的末端部分与其他末端部分相比急剧地收敛时，将与该一方的末端部分相当的所述试样上的部位判定为凹部，由此获得凹凸信息。

【在先技术文献】

【专利文献】 

专利文献1：JP特开平5-41195号公报

专利文献2：JP特开平5-175496号公报

专利文献3：JP特开2004-251674号公报(对应美国专利公开公报US2004/0222375)

【发明概要】 

【发明要解决的课题】

在通过扫描电子显微镜来进行试样上的线条、或者空白的图案长度测量的情况下，若线条和空白的宽度大致相等，则其判别很难，有可能弄错长度测量部位。尤其是，在线条与空白间的对比度小的情况下，该问题更加显著。

此外，虽然如专利文献1、专利文献2中公开的那样，通过对试样面斜着照射光束，能够获得三维信息，但还需要进行例如使光束倾斜后的视野对准，需要用于进行光束倾斜的处理时间，吞吐量(throughput)下降。

虽然如专利文献3中公开的那样，通过对照射光束而形成的曲线的相对于峰值的左右的倾斜度进行比较，也能够判定凹凸，但这是以线条的曲线的形状在线条和空白的边界附近出现峰值为前提而进行判定，在倍率低的情况下或线条间隔密集的情况下，根据试样的种类等不同，有时该前提不成立。

以下，对以不依赖于图案的形成状态或者图像的取得条件地、稳定地进行在试样上形成的凹凸的识别、或者通过例如双重曝光法而形成的图案的识别为目的的图案的判定装置以及计算机程序进行说明。

发明内容

作为为了达成上述目的的一个方式，说明针对基于通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，求出某阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的位置判定为凹部或者空白部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的位置判定为凸部或者线条部的装置以及计算机程序。

进而说明将与面积相对较大的区域相当的位置判定为通过双重曝光而形成的图案的中心间隙，将与面积相对较小的区域相当的位置判定为隔离物间隙的装置以及计算机程序。

此外，作为为了达成上述目的的其他方式，说明针对基于通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，求出某阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，在判断为根据面积的大小而分类的2个组间存在有效差的情况下，或者相邻的区域的面积差大于规定值的情况 下，判定为在被分类到该较大一侧的位置、或者面积相对较大的一侧的位置存在凹部或者空白部，以及/或者判定为在被分类到较小的一侧的位置、或者面积相对较小的一侧的位置存在凸部或者线条部的装置以及计算机程序。

进而说明基于上述分类，对通过双重曝光而形成的图案的中心间隙和隔离物间隙进行判定的装置以及计算机程序。

进而，作为为了达成上述目的的又一其他方式，说明针对基于通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，求出某阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，在判断为根据面积的大小而分类的2个组间不存在有效差的情况下，或者相邻的空间的面积差为规定值以下的情况下，判定为在与所述多个区域相当的位置存在凹部或空白部的装置以及计算机程序。

进而说明基于上述分类，对通过双重曝光而形成的图案的中心间隙和隔离物间隙进行判定的装置以及计算机程序。

【发明效果】 

根据上述构成，能够与图案的形成状态或者图像的取得条件无关地、稳定地进行在试样上形成的凹凸或者间隙的识别。

附图说明

图1是表示扫描型电子显微镜系统的一个构成例的图。

图2是表示线条图案的剖面图以及其曲线的图。

图3是对线条与空白图案的判定处理工序进行说明的流程图。

图4是对射影处理的概要进行说明的图。

图5是表示边缘候补阈值决定处理的概要(峰值候补决定部分)的图。

图6是表示边缘候补阈值决定处理的概要(边缘候补阈值决定部分)的图。

图7是表示面积计算处理的概要的图。

图8是表示面积计算处理中面积计算方法的代替案的图。

图9是表示二分割阈值计算处理的概要的图。

图10是表示有效差判定处理的概要的图。

图11是表示有效差判定处理中有效差判定的代替案的图。

图12是表示基于曲线波形和通过边缘候补阈值的线段来定义的多个区域的面积，对各区域进行了分类的例子的图。

图13是表示基于曲线波形和通过边缘候补阈值的线段来定义的多个区域的面积，对各区域进行了分类的例子的图。

图14是表示基于曲线波形和通过边缘候补阈值的线段来定义的多个区域的面积，对各区域进行了分类的例子的图。

图15是表示通过SADP而形成的图案的曲线波形的一例的图。

图16是表示基于通过SADP而形成的图案的曲线所形成的2次微分波形的峰值位置的检测例的图。

图17是表示基于通过SADP而形成的图案的曲线来求出间隙部的面积的例子的图。

具体实施方式

以下利用附图对进行试样的凹凸判定、以及通过多重曝光法而形成的图案的识别的装置进行说明。

【实施例1】

以下，关于试样的凹凸判定法以及装置，对能够与图案的形成状态或曲线的形成状态无关地、稳定地进行凹凸判定的方法以及装置进行说明。

作为具体的一个方式，说明针对所形成的曲线，求出形成某阈值以下的曲线波形的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或空白部，或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为凸部或线条部的方法以及装置。

根据这种构成，即使在由于噪声的产生状况、边缘部分的上升方式，而在线条部分与空白部分的峰值波形中不产生明显差异，两者的识别很难的情况下，也能够高精度地实现线条和空白的识别。

进而，作为其他方式，说明：针对所形成的曲线，求出形成某阈值以下的曲线波形的多个区域的面积，在对与该面积相关的信息根据面积的大小进行分类而得到的2个组间，判定是否存在有效差，在判断为存在有效差的情况下，将判断出面积大的部分判定为凹部或者空白部，或者将判断 出面积小的部分判断为凸部或者线条部的方法以及装置。

此外，作为另一其他方式，说明：针对所形成的曲线，求出形成某阈值以下的曲线波形的多个区域的面积，在对与该面积相关的信息根据面积的大小进行分类而得到的2个组间，判定是否存在有效差，在判断出不存在有效差的情况下，判定为在与求出了上述面积的区域相当的位置存在空白部的方法以及装置。

根据这种构成，即使在根据例如图像的取得条件或图案的形成条件的不同，而峰值的数量发生变化的情况下，也能够正确地判定试样的凹凸(空白或线条)。

此外，是否存在上述有效差的判定，可以考虑利用例如两样本t检验来进行，但若能够与噪声等无关地、稳定地输出面积值，则也可以在相邻的空间的面积差大于规定值的情况下，将位于较大一侧的部分判定为凹部或者空白部，或者将位于较小一侧的部分判定为凸部或者线条部，在上述面积差为规定值以下的情况下，判定为与相邻的空间相当的所有位置都存在凹部或者空白部。

以下，利用附图，说明：不变更带电粒子线对通常被使用的基板向垂直方向的入射，而基于从该扫描部位放出的带电粒子的检测，来导出该带电粒子强度的曲线，不伴随入射带电粒子的倾斜或者基板的保持台的倾斜的光学性的或者机械性的动作地、基于该曲线来判定凹凸的方法以及装置。

根据本实施例，进行带电粒子线内的凹凸判定变得容易，判定线条和空白的图案这样的、相同的图案连续的图案的凹凸状态变得容易。

此外，由于也不需要伴随入射带电粒子的倾斜或者基板的保持台的倾斜的光学性的或者机械性的动作，因此对吞吐量几乎没有影响，尤其在重视吞吐量的被自动化的生产工序中也很有效。

此外，在本实施例中所说的垂直方向是指，在带电粒子光学系统中，与不受偏转的带电粒子的照射方向相同的方向、或者相对于使试样在X-Y方向上移动的试样台的移动方向垂直的方向。但是，带电粒子线装置，是一维或二维地扫描带电粒子线的装置，此时的偏转状态不包含在本实施例中所说的倾斜照射中。即，在本实施例中，对穿过带电粒子线的光轴(不 受偏转器的偏转的带电粒子线轨道)而被照射的带电粒子线，通过扫描偏转器一维或二维地进行扫描。换言之，在不进行其他偏转器的偏转的状态下(垂直入射状态下)，照射带电粒子线。

在图1中示出扫描型电子显微镜系统的一个构成例。另外，在以下的说明中，以扫描电子显微镜为例进行说明，但不限于此，在聚焦离子束装置等其他带电粒子线装置中也能够应用。101是电子显微镜的框体部，从电子枪102发出的电子线103通过图中未描绘的电子透镜而被收敛，并被照射到试样105。通过电子线照射，从试样表面产生的二次电子或者反射电子的强度通过电子检测器106而被检测，并被放大器107放大。104是使电子线的位置移动的偏转器，根据控制计算机110的控制信号108使电子线103在试样表面上进行光栅扫描。

对从放大器107输出的信号在图像处理处理器109内进行AD变换，制作数字图像数据。111是显示该图像数据的显示装置。此外，图像处理处理器109具有保存数字图像数据的图像存储器、进行各种图像处理的图像处理电路、进行显示控制的显示控制电路。在控制计算机110上连接有键盘或鼠标等输入单元112。上述的图像处理处理器109、控制计算机110，作为后述的用于边缘位置提取的边缘检测部而发挥功能。

另外，与图像存储器的存储器位置对应的地址信号，在控制计算机110内被生成，在被模拟变换后经由扫描线圈控制电源(未图示)，提供给偏转器104。X方向的地址信号，在例如图像存储器为512×512像素的情况下，是重复0到511的数字信号，Y方向的地址信号，是当X方向的地址信号从0到达511时被加1的0到511的重复的数字信号。其被变换为模拟信号。

因为图像存储器的地址与用于扫描电子线的偏转信号的地址相对应，所以在图像存储器中记录有基于偏转器104的电子线的偏转区域的二维像。另外，图像存储器内的信号，能够通过以读出时钟被同步的读出地址生成电路(未图示)按照时间序列依次读出。与地址对应地被读出的信号被模拟变换，成为显示装置111的亮度调制信号。

在图像存储器中，具备将用于改善S/N比的图像(图像数据)重叠(合成)来进行存储的功能。例如通过将8次二维扫描所得到的图像重叠 来进行存储，来形成1枚完成的像。即，对以1次或者1次以上的X-Y扫描为单位而形成的图像进行合成来形成最终的图像。用于形成1枚完成的像的图像数(帧累计数)能够任意地设定，鉴于二次电子产生效率等条件而被设定为适当的值。此外，通过将累计多枚而形成的图像进一步重叠多枚，最终也能够形成想要取得的图像。在存储了希望的图像数的时间点或者该时间点之后，也可以执行一次电子线的熄灭(blanking)，中断向图像存储器的信息输入。

试样105被配置在未图示的台上，能够在与试样105电子线垂直的面内的2个方向(X方向、Y方向)上移动。

此外，本实施例装置具备基于被检测出的二次电子或者反射电子等(检测信号)来形成线条曲线的功能。线条曲线基于对一次电子线进行一维或二维扫描时的电子检测量、或者试样像的亮度信息等而形成，所得到的线条曲线，例如在形成于半导体晶片上的图案的尺寸测定等中使用。

另外，图1的说明假设控制计算机与扫描电子显微镜为一体，或者以其为基准而进行了说明，但当然不限于此，也可以由与扫描电子显微镜框体分别地设置的控制处理器来进行以下所说明的处理。此时，需要将由电子检测器106检测出的检测信号传递给控制处理器，或者从控制处理器向扫描电子显微镜的透镜或偏转器等传递信号的传递介质、和对经由该传递介质而被传递的信号进行输入输出的输入输出端子。

此外，也可以将进行以下所说明的处理的程序预先登记在存储介质中，由具有图像存储器并对扫描电子显微镜提供必要的信号的控制处理器来执行该程序。

图2是线条图案的剖面图以及其曲线。在如图案201那样线条宽度足够大的情况下，如曲线波形202那样在线条与空白的边界附近产生峰值。在此情况下，通过比较相对于峰值的左右的倾斜度，能够判定凹凸。但是，如图案203、205那样随着线条宽度变窄，开始出现如下情况：如曲线波形204那样，相对于峰值的左右的倾斜度变得没有有效差，或者如曲线波形206那样峰值变为一个，基于峰值的末端部的倾斜度来进行凹凸判定的手法中所假定的前提不成立。

图3是说明本实施例的线条空白判定处理的概要的图。首先，在射影 处理(步骤301)中，如图4所示，将图像的像素值射影到与线条垂直的轴(在此为i轴)上，并在线条的线段方向上取加法运算平均，由此来改善S/N。若假设图像尺寸为(M，N)，则射影处理能够用数式1来表示。在此，I(i，j)是图像坐标(i，j)上的像素值。

【数1】

$z\left(i\right)=\underset{j=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[(i,j)/N$ …(数式1)

进而，在平滑化处理(步骤302)中，通过实施基于数式2所示那样的移动平均的平滑化(smoothing)来改善S/N。

【数2】

$s\left(i\right)=\frac{1}{L}\underset{k=-\frac{L-1}{2}}{\overset{\frac{L-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}z(i+k)$ …(数式2)

在边缘候补阈值决定处理(步骤303)中，根据曲线来求出用于区分凸部(线条部分)和凹部(空白部分)的边缘候补阈值(第1阈值)。

首先，对作为线条候补的平滑化曲线的峰值进行检测。在此，如图5所示，决定与凸部(线条部分)相当的上侧峰值的代表值(上侧阈值：第2阈值)和与凹部(空白部分)相当的下侧峰值的代表值(下侧阈值：第3阈值)，并将上侧阈值和下侧阈值的正好一半的位置设为峰值候补阈值(第4阈值)。将超过该峰值候补阈值(第4阈值)的峰值检测为峰值候补。

此时，为了排除空白或顶端部分的噪声所产生的伪峰值的影响，通过计算超过上侧峰值的平均值的峰值的平均来求出上侧阈值(第2阈值)，并通过计算低于下侧峰值的平均值的峰值的平均来求出下侧阈值(第3阈值)。

接着求出边缘候补阈值(第1阈值)。如图6所示，为了不受特殊的线条或噪声的峰值的影响，通过计算超过上述检测出的峰值候补阈值(第4阈值)的峰值候补的中值来求出上侧阈值(第5阈值)，并将下侧阈值 (第6阈值)设为下侧峰值的最小值。边缘候补阈值(第1阈值)是上侧阈值(第5阈值)与下侧阈值(第6阈值)的正好一半的位置。

在此，在不存在图6所示那样的特殊的线条或噪声的峰值的情况下，也可以将峰值候补阈值(第4阈值)设为边缘候补阈值(第1阈值)。

在面积计算处理(步骤304)中，求出如图7所示在步骤303中求出的边缘候补阈值和平滑化曲线所构成的区域的面积中、边缘候补阈值的下侧的部分的面积。此时，若正确地算出面积，则在不受底部的噪声所导致的偏差的影响的情况下，也可以用连接边缘候补阈值与平滑化曲线的2个交点和平滑化曲线的最小值这共计3个点的三角形的面积来进行近似。此外，也可以在从曲线的最小值开始针对各区域统一地切断了规定的信号量的信号之后，求出各区域的面积。只要能够正确地确定线条部和空白部、或者相邻的区域的面积的关系，则不论其手法如何。

在二分割阈值计算处理(步骤305)中，如图9所示制作通过该面积计算处理而求出的面积的直方图，根据该直方图，来求出用于分割为两个组的最佳的阈值。作为求出阈值的方法，考量了高木干雄·下田阳久监修“新遍图像处理手册”东京大学出版会2004年中所介绍的大津的判别分析法、Kittler的方法等各种方法，并使用这些方法。

有效差判定处理(步骤306)，是对通过由该二分割阈值计算处理求出的阈值而被分类的两个组中是否存在有效差进行判定的处理。图10是有效差判定处理的处理流程。首先，进行F检验(步骤1001)，进行两个组的方差是否为等方差的检验。在判定为等方差的情况下，利用两样本t检验(步骤1002)来进行两个组中是否存在有效差的判定。在存在有效差的情况下，在步骤1004的“判定1”中，将两个组中、与面积较大的组相当的部分判定为空白部分。另一方面，与相对较小的组相当的部分可以判定为线条部，可以一起进行线条和空白的判定，但例如，在测定对象仅为线条图案、或者仅为空白部分的情况下，也可以选择性地仅进行任意一种判定。在不存在有效差的情况下，在步骤1005的“判定2”中，将与两个组双方相当的部分判定为空白部分。

在判定为不是等方差的情况下，利用Welch检验(步骤1003)来进行两个组中是否存在有效差的判定，在存在有效差的情况下，在步骤1004 的“判定1”中，将两个组中、与面积较大的组相当的部分判定为空白部分。在没有有效差的情况下，在步骤1005的“判定2”中，将与两个组双方相当的部分判定为空白部分。

在此，也可以取代步骤1003的Welch检验而利用Mann-Whitney检验。此外，也可以取代图10的流程，假定两个组遵循正态分布，如图11所示根据数式3是否成立来判定是否存在有效差。在此，Ave1：组1的平均值，Ave2：组2的平均值，Sig1：组1的方差值，Sig2：组2的方差值，α是任意的常数。

【数3】

Ave1+α^*Sig1＜Ave2-α^*Sig2     …(数式3)

此外，到此为止基于统计学的检验法，对判定由曲线波形定义的区域的面积大小的手法进行了说明，但在线条部与空白部的面积差较大的情况下，例如也可以对相邻的区域的面积进行比较，将相对较大的一方判定为空白部，将较小的一方判定为线条部。不过，若考虑到对噪声的抗性(耐性)、对图案形状变化的适应性，则优选利用上述那样的统计学的检验法。

在图12中示出，针对图案201基于有效差判定处理进行了凹凸判定的例子。边缘候补阈值与平滑化曲线所构成的面积中、边缘候补阈值的下侧的部分的面积，通过二分割阈值计算处理(步骤305)，如图12所示被分类为组1和组2。在有效差判定处理(步骤306)中，判定为这两个组存在有效差，如凹凸判定结果1202那样，与组2相当的部分被判定为凹部(空白部分)，除此以外的部分被判定为凸部(线条部分)。

在图13中示出，针对图案203基于有效差判定处理进行了凹凸判定的例子。边缘候补阈值与平滑化曲线所构成的面积中、边缘候补阈值的下侧的部分的面积，通过二分割阈值计算处理(步骤305)，如图13所示被分类为组1和组2。在有效差判定处理(步骤306)中，判定为这两个组存在有效差，如凹凸判定结果1302那样，与组2相当的部分被判定为凹部(空白部分)，除此以外的部分被判定为凸部(线条部分)。

在图14中示出，针对图案205基于有效差判定处理进行了凹凸判定的例子。边缘候补阈值与平滑化曲线所构成的面积中、边缘候补阈值的下侧的部分的面积，通过二分割阈值计算处理(步骤305)，如图14所示被 分类为组1和组2。在此，在有效差判定处理(步骤306)中，判定为这两个组没有有效差，如凹凸判定结果1402那样，与组1以及组2相当的部分被判定为凹部(空白部分)，除此以外的部分被判定为凸部(线条部分)。

如图12～图14中例示的那样，根据基于有效差判定的凹凸判定法，即使在针对1个线条图案，形成两个峰值的情况、或形成一个峰值的情况下，也能够稳定地进行凹凸判定。具体来说，无论在因扫描电子显微镜的倍率低、或者为微小的图案，而在FOV(Field OfView：视野)内包含很多线条图案的情况(即，图14那种状态)下，还是在如图12、图13中例示的那样，边缘部分的峰值被明确地表现的情况下等，都能够稳定地进行凹凸判定。

【实施例2】

接着，说明将上述这种利用了波形内的面积的判定法，用于通过多重曝光法而形成的图案的识别的例子。近年来，伴随在半导体试样上形成的图案的微型化要求，作为满足该要求的一个方法，提出了一种被称作自对准双重图形(Self Aligned Double Patterning：以下称作SADP)的图案形成方法。

在通过SADP而形成的多个图案之间，交替地形成在不同的工序中形成的间隙。为了恰当地进行各工序中的工艺管理等，需要在确定了该间隙的种类的基础上，进行测定。

SADP是制作重复以现有的曝光装置所能到达的曝光限度以下的非常窄的间距配置的线条和空白的图案的技术。

实际上，对于通过在试样上形成第一掩模层并对该掩模层进行蚀刻而形成的第一掩模图案、和通过在第一掩模图案上形成第二掩模层并对该掩模层进行蚀刻从而仅在第一掩模图案的侧壁形成的第二掩模图案(以下称作隔离物)，通过蚀刻去除第一掩模图案，将在试样上残留的隔离物作为掩模来对试样进行蚀刻，在试样上形成线条图案。因此，隔离物的尺寸决定在试样上形成的线条图案的尺寸。因此，在利用SADP来形成图案的情况下，测量隔离物的尺寸，并向决定隔离物的尺寸的工艺反馈测量结果，基于该测量结果来正确地控制隔离物的尺寸，这是非常重要的。

此外，隔离物由倾斜不同的两个侧面(第一侧面、第二侧面)和连结该侧面的上表面构成。在隔离物的侧面，存在与隔离物的第一侧面相邻，通过蚀刻去除第一掩模图案而形成的第一凹部(以下称作中心间隙(core gap))、和与隔离物的第二侧面相邻，通过蚀刻对第二掩模图案进行加工而形成的第二凹部(以下称作隔离物间隙(spacer gap))。中心间隙与隔离物间隙通过不同的工艺而形成，中心间隙的尺寸和隔离物间隙的尺寸分别由不同的工艺来控制。这些间隙的尺寸在线条图案形成时决定线条图案间的尺寸，因此为了控制该图案的尺寸，需要分别测量隔离物、中心间隙、隔离物间隙，将尺寸值反馈给控制各自的尺寸的工艺，并基于该尺寸值来变更工艺的实施条件。

如上所述，为了分别测量隔离物、中心间隙、隔离物间隙，需要对各自进行判别的功能。

用于进行隔离物间隙和中心间隙的识别的基本的工序，如图3中例示的那样，在实施了射影处理(步骤301)、平滑化处理(步骤302)之后，求出边缘候补阈值(步骤303)。接着，与凹凸判定同样地，进行波形内的面积运算，但与凹凸判定不同，识别对象都是凹部(间隙)，因此执行相应的运算处理。首先，如图15中例示的那样，搜索接近边缘候补阈值与平滑化曲线波形1501的交点1502的2次微分曲线波形1503的零交叉点1504。2次微分曲线1503根据基于射影处理得到的波形而预先制作。接着，将零交叉点1504作为基点，向着正负双方搜索峰值，检测上侧峰值1601和下侧峰值1602。

通过进行以上的处理，在平滑化曲线波形的与1个间隙相当的部位，将会求出2个上侧峰值和2个下侧峰值。并且，如图17中例示的那样，将与这2个上侧峰值以及2个下侧峰值在横轴方向具有相同的值的平滑化曲线波形的位置(将上侧峰值和下侧峰值作为起点在纵轴方向上描绘直线时的与平滑化曲线波形的交点)设定为用于求出与间隙相当的波形部分的面积的起点。在图17的情况下，起点1702～1705能够设定在波形的间隙部1701。在本例中，求出能够连接这4点而得到的封闭图形的面积。基于起点的位置通过积分等能够求出。此外，根据发明者们的研究可知，面积大的是中心间隙、面积小的是隔离物间隙。因此，在图17的例子的情况 下，能够将与间隙部1701相当的试样上的位置判定为中心间隙，将与间隙部1706相当的试样上的位置判定为隔离物间隙。

此外，与实施例1同样地，在求出多个部位的面积，根据面积对其进行分组，并且判定为在组间存在显著面积差的情况下，也可以进行中心间隙、隔离物间隙的判定。在实施例2中，也能够与实施例1同样地进行基于有效差判定的、2种图案(中心间隙、隔离物间隙)的识别。

【符号说明】 

101  电子显微镜

102  电子枪

103  电子线

104  偏转器

105  试样

106  电子检测器

107  放大器

108  控制信号

109  图像处理处理器

110  控制计算机

111  显示装置

112  输入单元

Claims (31)

1.一种试样的凹凸判定装置，其具备运算装置，所述运算装置基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，来进行所述试样的凹部判定以及/或者凸部判定，

所述试样的凹凸判定装置的特征在于，

该运算装置求出用于区分凸部和凹部的第1阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或空白部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为凸部或线条部。

2.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心，设定为所述第1阈值。

3.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为第4阈值，将基于超过第4阈值的上侧峰值的中值而得到的第5阈值与基于下侧峰值的最小值而得到的第6阈值的中心，设定为所述第1阈值。

4.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置求出通过表示所述第1阈值的线段和所述曲线波形来定义轮廓的区域内的面积。

5.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置将所述多个区域的面积根据大小分类为2个组，在判定为该2个组间存在有效差的情况下，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或者空白部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为凸部或者线条部。

6.根据权利要求5所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置基于两样本t检验来实施所述有效差的判定。

7.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置在所述多个区域的面积内相邻的区域的面积的差大于规定值的情况下，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或者空白部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为凸部或者线条部。

8.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置将所述多个区域的面积根据大小分类为2个组，在判定为该2个组间不存在有效差的情况下，将与所述多个区域相当的部位判定为凹部或空白部。

9.根据权利要求8所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置基于两样本t检验来实施所述有效差的判定。

10.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置在所述多个区域的面积内相邻的区域的面积的差为规定值以下的情况下，将与所述多个区域相当的部位判定为凹部或空白部。

11.一种试样的凹凸判定装置，其具备运算装置，所述运算装置基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，来进行所述试样的凹部判定以及/或者凸部判定，

该运算装置求出用于区分凸部和凹部的第1阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，在判定为根据面积的大小对与该面积相关的信息进行分类而得到的2个组间不存在有效差的情况下，或者所述多个区域内相邻的区域的面积差为规定值以下的情况下，将与该多个区域相当的部位判定为凹部或空白部。

12.根据权利要求11所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为所述第1阈值。

13.根据权利要求11所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为第4阈值，将基于超过第4阈值的上侧峰值的中值而得到的第5阈值与基于下侧峰值的最小值而得到的第6阈值的中心设定为所述第1阈值。

14.根据权利要求11所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置求出通过表示所述第1阈值的线段和所述曲线波形来定义轮廓的区域内的面积。

15.根据权利要求11所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于，

所述运算装置基于两样本t检验来实施所述有效差的判定。

16.一种凹凸判定方法，其基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，来使运算装置实施试样的凹部判定、以及/或者凸部判定，

该凹凸判定方法的特征在于，

使所述运算装置运算用于区分凸部和凹部的第1阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或者空白部，以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为凸部或者线条部。

17.根据权利要求16所述的凹凸判定方法，其特征在于，

使所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为所述第1阈值。

18.根据权利要求16所述的凹凸判定方法，其特征在于，

使所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为第4阈值，将基于超过第4阈值的上侧峰值的中值而得到的第5阈值与基于下侧峰值的最小值而得到的第6阈值的中心设定为所述第1阈值。

19.根据权利要求16所述的凹凸判定方法，其特征在于，

使所述运算装置求出通过表示所述第1阈值的线段和所述曲线波形来定义轮廓的区域内的面积。

20.一种凹凸判定方法，其基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，使运算装置实施试样的凹部判定、以及/或者凸部判定，该凹凸判定方法的特征在于，

使所述运算装置求出用于区分凸部和凹部的第1阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，在判定为根据面积的大小对与该面积相关的信息进行分类而得到的2个组间不存在有效差的情况下，或者所述多个区域内相邻的区域的面积差为规定值以下的情况下，将与该多个区域相当的部位判定为凹部或空白部。

21.根据权利要求20所述的凹凸判定方法，其特征在于，

使所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为所述第1阈值。

22.根据权利要求20所述的凹凸判定方法，其特征在于，

使所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为第4阈值，将基于超过第4阈值的上侧峰值的中值而得到的第5阈值与基于下侧峰值的最小值而得到的第6阈值的中心设定为所述第1阈值。

23.根据权利要求20所述的凹凸判定方法，其特征在于，

使所述运算装置求出通过表示所述第1阈值的线段和所述曲线波形来定义轮廓的区域内的面积。

24.一种图案判定装置，其具备运算装置，所述运算装置基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，来进行图案的判定，所述图案判定装置的特征在于，

该运算装置求出与曲线波形的间隙部相当的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为中心间隙部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为隔离物间隙部。

25.根据权利要求24所述的图案判定装置，其特征在于，

所述运算装置将所述多个区域的面积根据大小分类为2个组，在判定为在该2个组间存在有效差的情况下，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为中心间隙部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为隔离物间隙部。

26.根据权利要求25所述的图案判定装置，其特征在于，

所述运算装置基于两样本t检验来实施所述有效差的判定。

27.根据权利要求24所述的图案判定装置，其特征在于，

所述运算装置在所述多个区域的面积内相邻的区域的面积的差大于规定值的情况下，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为中心间隙部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为隔离物间隙部。

28.根据权利要求24所述的图案判定装置，其特征在于，

所述运算装置将所述多个区域的面积根据大小分类为2个组，在判定为在该2个组间不存在有效差的情况下，将与所述多个区域相当的部位判定为中心间隙部。

29.根据权利要求28所述的图案判定装置，其特征在于，

所述运算装置基于两样本t检验来实施所述有效差的判定。

30.根据权利要求24所述的图案判定装置，其特征在于，

所述运算装置，在所述多个区域的面积内相邻的区域的面积的差为规定值以下的情况下，将与所述多个区域相当的部位判定为中心间隙部。

31.一种图案判定方法，其基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，来使运算装置实施图案的判定，

该图案判定方法的特征在于，

使所述运算装置运算与曲线波形的间隙部相当的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为中心间隙部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为隔离物间隙部。