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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturmessgerät und
ein Strukturmessverfahren, die jeweils einen Elektronenstrahl verwenden.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Strukturmessgerät
und ein Strukturmessverfahren, die jeweils in der Lage sind, den
Abstand zwischen Strukturkanten mit besserer Reproduzierbarkeit
zu messen.
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Technischer Hintergrund
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Als
Verfahren zur Messung einer Linienbreite einer Struktur wird ein
Strukturmessverfahren unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops
verwendet. Das Elektronenmikroskop ist so aufgebaut, dass es einfallende
Elektronen unter Raster des Elektronenrasterbereichs abstrahlt,
dass es unter Verwendung eines Szintillators Sekundärelektronen erfasst,
die von einer Probe emittiert werden, und dass es das Abbild auf
einer Anzeigeeinheit anzuzeigen.
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Um
die Eigenschaften eines Halbleiterbauelements unter Verwendung solch
eines Rasterelektronenmikroskops zu kontrollieren, ist es eine allgemein
angewandte Praxis, die Strukturbildung zu überprüfen,
um zu bestimmen, ob eine Linienbreite einer jeweiligen Linienstruktur
und ein Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Strukturen innerhalb
von Grenzen von Konstruktionsstandardwerten fallen. Strukturlinienbreiten
und Abstände zwischen Strukturen werden unter Verwendung
der folgenden Prozedur kontrolliert. Zuerst wird eine XY-Bühne
bewegt, um des Rasterelektronenmikroskop an eine vorgegebene Position
auf Strukturen zu positionieren, die auf einer Photomaske ausgebildet
sind. Danach wird ein Elektronenstrahl auf die Strukturen in einem
angegebenen Bereich gestrahlt, der eine Messposition abdeckt. Auf
diese Weise wird auf der Grundlage der von den angestrahlten Punkten
reflektierten Elektronen ein die Helligkeitsverteilung darstellendes
Abbild gewonnen. Anschließend wird aus Helligkeitsinformation über
die Messpunkte eine die Helligkeitsverteilung repräsentierende
Signalform gewonnen. Durch Analysieren der gewonnenen Signalform
werden die Positionen von Kanten einer jeweiligen Struktur ermittelt,
um die Linienbreite der Strukturen zu bestimmen. Zudem wird der
abstand zwischen zwei Kanten jeweiliger zwei Strukturen aus Werten
in den gewonnenen Bilddaten berechnet. Anschließend wird
beurteilt, ob jeweils die Linienbreite einer jeden Struktur und
der Abstand zwischen den Strukturen innerhalb eines Toleranzbereichs
fallen oder nicht. Das Ergebnis der Beurteilung wird als Kriterium,
um zu bestimmen, ob die Qualität der Photomaske zufrieden
stellend ist oder nicht, und als Information für eine Prozessrückkopplung
für die vorangehenden Prozesse verwendet.
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Die
oben beschriebene Messung von Linienbreiten und Abständen
zwischen Strukturen ist wichtig für den Herstellungsprozess
einer Photomaske. Demgemäß sind verschiedene Verfahren
zur Messung einer Linienbreite und dergleichen vorgeschlagen worden.
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Im
Allgemeinen wird eine Position, an der die der Sekundärelektronenmenge
entsprechende Helligkeit einen maximalen Gradienten aufweist, als
die Position einer Kante der Struktur definiert. Im Gegensatz dazu
offenbart die ungeprüfte
Japanische
Patentanmeldung Nr. Hei. 5-296754 ein Kantenerfassungsverfahren,
bei dem eine Position, an der ein Sekundärelektronensignal
einen Minimalwert annimmt, als die Position einer Kante definiert.
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Wie
oben beschrieben, werden das Verfahren, bei dem eine Position, an
der die Helligkeit einen maximalen Gradienten aufweist, als Position
einer Kante definiert wird, und das Verfahren, bei dem eine Position,
an der die Sekundärelektronenmenge einen Minimalwert annimmt,
als die Position einer Kante definiert wird, eingesetzt, um die
Linienbreite einer Struktur unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops
zu messen.
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Bei
solch einer Strukturkantenerfassung wird ein Bereich für
die Kantenmessung weiter eingestellt und die Position einer Kante
wird unter Verwendung von mehreren Erfassungswerten bestimmt. Das
ermöglicht, die Position der Kante mit besserer Reproduzierbarkeit
zu erfassen, auch wenn sich ein als Messziel angegebener Bereich
etwas außerhalb des genauen Spots befindet.
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Es
ist jedoch schwierig, die Position einer Kante in einem engeren
Teilbereich einer Struktur stabil zu erfassen, beispielsweise einen
extremen Endteilbereich einer Linienstruktur, weil kein weiter Messbereich
eingestellt werden kann. Wenn sich ein als Messziel angegebener
Bereich außerhalb des genauen Spots befindet, kann der
Bereich zudem in einem Eckenabschnitt der Struktur einen gewölbten Teilbereich
enthalten oder nicht. Das macht es schwierig, die Position der Kante
mit besserer Reproduzierbarkeit zu erfassen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der
oben beschriebenen Probleme mit dem Stand der Technik gemacht. Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strukturmessgerät
und ein Strukturmessverfahren bereitzustellen, die beide in der
Lage sind, die Positionen von Strukturkanten stabil zu erfassen
und demgemäß in der Lage sind, den Abstand zwischen
den Strukturkanten mit besserer Reproduzierbarkeit und höherer
Genauigkeit zu messen.
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Die
Probleme werden durch ein Strukturmessgerät gelöst,
enthaltend: eine Elektronenstrahleinheit zum Strahlen eines Elektronenstrahls
auf eine Probe unter Rastern, eine Bilddatengewinnungseinheit zur
Gewinnung eines Abbilds einer Struktur auf der Grundlage einer durch
die Strahlung des Elektronenstrahls von der Probe, auf der die Struktur
ausgebildet ist, erzeugten Elektronenmenge, eine Messbereicheinstelleinheit
zum Festlegen gepaarter Messbereiche, die jeweils im Abbild der Struktur
eine Strukturkante enthalten, und eine Steuereinheit zur Berechnung
eines Abstands zwischen Strukturkanten in gepaarten Messbereichen
durch jeweiliges Erfassen einer Form der Strukturkante in jedem
Messbereich, wobei die Steuereinheit einen ebenen Teilbereich in
einem Kantenprofil der Struktur innerhalb eines jeden Messbereichs
erfasst, wobei das Kantenprofil die Strukturkante mit Positionskoordinaten
eines jeden in vorgegebenen Intervallen angeordneten Messpunkts
darstellt, und eine Durchschnittsposition des ebenen Teilbereichs
als eine Position der Strukturkante im jeweiligen Messbereich definiert.
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Beim
Strukturmessgerät gemäß diesem Gesichtspunkt,
wenn kein ebener Teilbereich erfasst wird, kann die Steuereinheit
eine Kantencharakteristikkurve durch Ermittlung eines gleitenden
Durchschnitts des Kantenprofils unter Verwendung eines Werts berechnen,
der durch Subtrahieren eines vorgegebenen Werts von einem Konstruktionswert
einer Breite der Struktur erhalten wird, wobei der vorgegebene Wert
ein Wert ist, von dem angenommen wird, dass die Struktur bei deren
Ausbildung mit dessen Betrag gewölbt ist, und die Steuereinheit
kann eine Position eines Scheitelpunktwerts der Kantencharakteristikkurve
als eine Position der Strukturkante definieren.
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Beim
Strukturmessgerät gemäß diesem Gesichtspunkt
kann die Steuereinheit y1 – y2 als Abstand zwischen den
Kanten in einer y-Achsenrichtung definieren, wobei: y1 einen y-Koordinatenwert der
Position der Strukturkante in einem der gepaarten Messbereiche angibt,
y2 einen y-Koordinatenwert der Position der Strukturkante in einem
anderen der gepaarten Messbereiche angibt und y1 > y2 ist. Die Steuereinheit
kann x2 – x1 als Abstand zwischen den Kanten in einer x-Achsenrichtung
definieren, wobei: x1 einen x-Koordinatenwert der Position der Strukturkante
innerhalb eines der gepaarten Messbereiche angibt, x2 einen x-Koordinatenwert
der Position der Strukturkante innerhalb eines anderen der gepaarten
Messbereiche angibt und x1 < x2
ist. Die Steuereinheit kann einen Glättungsprozess an jedem der
Kantenprofile in Einheiten einer vorgegebenen Zahl von Messpositionen,
wenn nötig, ausführen, um Störungen zu
verringern, und einen kürzesten Abstand zwischen den Strukturkanten
in den jeweiligen Messbereichen unter Verwendung von Positionskoordinaten
eines jeden Messpunkts einer jeden Kante nach dem Glättungsprozess
ermitteln.
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Im
Fall der vorliegenden Erfindung wird der Abstand zwischen den Strukturkanten
wie folgt gemessen. Für jede Struktur innerhalb des angegebenen
Messbereichs wird der ebene Teilbereich aus dem Kantenprofil ermittelt,
das die Form der Kante der Struktur mit Positionskoordinaten darstellt,
und die Durchschnittsposition des ebenen Teilbereichs wird als die
Kantenposition berechnet. Ein Verfahren zum Erfassen des ebenen
Teilbereichs ist folgendes: eine Position, an der ein Wert der durch
Differenzieren des Kantenprofils erhaltenen Ableitung erstmals gleich
null wird, kann als Startpunkt des ebenen Teilbereichs berechnet
werden und eine Position, an der der Wert der auf diese Weise erhaltenen
Ableitung letztmals gleich null wird, kann als Endpunkt des ebenen
Teilbereichs berechnet werden. Wenn kein ebener Teilbereich erfasst
werden kann, beispielsweise, weil kein Punkt existiert, an dem der
Wert der Ableitung gleich null wird, wird die Kantencharakteristikkurve
(gleitendes Durchschnittsprofil) durch Ermittlung des gleitenden
Durchschnitts des Profils unter Verwendung der Breite des ebenen
Teilbereichs ermittelt, die auf der Grundlage des Konstruktionswerts der
Breite der Struktur abgeschätzt wird. Auf diese Weise wird
die Scheitelpunktposition der Kantencharakteristikkurve als Kantenmittenposition
berechnet. Die Kantenmittenposition wird für jede Struktur
innerhalb der angegebenen gepaarten Messbereiche berechnet und der
Abstand zwischen den Kantenmittenpositionen wird als Abstand zwischen
den Kanten erhalten. Dies macht es möglich, zu verhindern,
dass sich die Kantenposition einer jeden Struktur infolge von Abweichungen
der entsprechenden Messbereiche unterscheiden, und demgemäß,
den Abstand zwischen den Kanten mit besserer Reproduzierbarkeit
zu berechnen.
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Ein
anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung stellt ein Strukturmessverfahren
bereit, das im Strukturmessgerät gemäß dem
vorigen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ausgeführt
wird.
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Ein
Strukturmessverfahren gemäß diesem Gesichtspunkt
weist die folgenden Schritte auf: jeweils Gewinnen von Abbildern
von Strukturen in den Messbereichen, jeweils Erfassen von Kantenprofilen in
den Messbereichen, wobei jedes Kantenprofil die Strukturkante mit
Positionskoordinaten eines jeden in vorgegebenen Intervallen angeordneten
Messpunkts darstellt, jeweils Erfassen ebener Teilbereiche in den Kantenprofilen,
jeweils Bestimmen von Positionen der Strukturkanten durch Berechnen
von Durchschnittspositionen der ebenen Teilbereiche und Ermitteln
eines Abstands zwischen den gepaarten Strukturkanten in den gepaarten
Messbereichen.
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Beim
Strukturmessverfahren gemäß diesem Gesichtspunkt,
wenn kein ebener Teilbereich erfasst wird, kann der Schritt des
Erfassens ebener Teilbereiche und der Schritt des Bestimmens von
Positionen der Strukturkanten sein: ein Schritt des Berechnens einer
Kantencharakteristikkurve durch Ermittlung eines gleitenden Durchschnitts
des Kantenprofils unter Verwendung eines Werts, der durch Subtrahieren
eines vorgegebenen Werts von einem Konstruktionswert einer Breite
der Strukturerhalten wird, wobei der vorgegebene Wert ein Wert ist,
von dem angenommen wird, dass die Struktur bei deren Ausbildung
mit dessen Betrag gewölbt ist, und ein Schritt des Bestimmens
einer Position eines Scheitelpunktwerts der Kantencharakteristikkurve
als eine Position der Strukturkante.
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Beim
Strukturmessverfahren gemäß diesem Gesichtspunkt
kann der Schritt des Ermittelns des Abstands zwischen den Kanten
ein Schritt des Definierens von y1 – y2 als Abstand zwischen
den Kanten in einer y-Achsenrichtung sein, wobei: y1 einen y-Koordinatenwert
der Position der Strukturkante in einem der gepaarten Messbereiche
angibt, y2 einen y-Koordinatenwert der Position der Strukturkante
in einem anderen der gepaarten Messbereiche angibt und y1 > y2 ist. Der Schritt
des Ermittelns des Abstands zwischen den Kanten kann ein Schritt
des Definierens von x2 – x1 als Abstand zwischen den Kanten
in einer x-Achsenrichtung sein, wobei: x1 einen x-Koordinatenwert
der Position der Strukturkante innerhalb eines der gepaarten Messbereiche
angibt, x2 einen x-Koordinatenwert der Position der Strukturkante
innerhalb eines anderen der gepaarten Messbereiche angibt und x1 < x2 ist. Der Schritt
des Ermittelns des Abstands zwischen den Kanten kann die folgenden
Schritte enthalten: Glätten des Kantenprofils durch Durchschnittsbildung
des Kantenprofils in Einheiten einer vorgegebenen Zahl von Messpunkten,
und Ermitteln eines kürzesten Abstands zwischen den Strukturkanten
in den gepaarten Messbereichen unter Verwendung von Positionskoordinaten jedes
Messpunkts der geglätteten Strukturkante in jedem der gepaarten
Messbereiche.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine Darstellung eines Aufbaus eines Rasterelektronenmikroskops,
das für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
verwendet wird.
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Die 2(a) bis 2(d) sind
jeweils Darstellungen zur Erläuterung eines Elektronenbildes
und -profils, die durch eine Signalverarbeitungseinheit gewonnen
werden.
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Die 3(a) bis 3(c) sind
Darstellungen zur Erläuterung von zu messender Strukturen
und von zur Angabe der jeweiligen Messbereiche verwendeter Messfelder
(ROIs).
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4 ist
eine Darstellung zur Erläuterung einer Beziehung zwischen
der Form einer Kante und einem gleitenden Durchschnittsprofil.
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Die 5(a) bis 5(d) sind
jeweils Darstellungen zur Erläuterung der Genauigkeit,
mit der die Position einer Kante in Abhängigkeit von einem
Wert ermittelt wird, der eine gleitende Durchschnittsbreite darstellt.
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Die 6(a) bis 6(h) sind
jeweils Darstellungen, die ein Beispiel der Formen der jeweiligen
Kanten zeigen, die einander gegenüber liegen.
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7 ist
eine Darstellung zur Erläuterung, wie die Form einer Kante
bestimmt wird.
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8 ist
ein Ablaufplan, der ein Beispiel eines Prozesses zur Berechnung
des Abstands zwischen Kanten zeigt.
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9 ist
ein Ablaufplan, der ein Beispiel eines Prozesses zur Ermittlung
der jeweiligen Positionen von Kanten von Strukturen innerhalb von
ROIs zeigt.
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Die 10(a) bis 10(d) sind
Darstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Ermittlung
der Positionen der Kanten innerhalb der ROIs.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Zunächst
wird der Aufbau eines als Strukturmessgerät verwendeten
Rasterelektronenmikroskops beschrieben. Anschließend wird
ein allgemeines Verfahren zur Messung einer Strukturlinienbreite beschrieben.
Danach wird beschrieben, wie der Abstand zwischen Kanten der jeweiligen
Strukturen gemessen wird und wie die Position einer jeden Kante mit
besserer Reproduzierbarkeit erfasst werden kann. Schließlich
wird ein Verfahren zur Messung des Abstands zwischen den Kanten
der jeweiligen Strukturen beschrieben.
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(Aufbau des Rasterelektronenmikroskops)
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1 ist
ein Aufbauschema eines Rasterelektronenmikroskops gemäß dem
Ausführungsbeispiel.
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Das
Rasterelektronenmikroskop 100 enthält: eine Elektronenrastereinheit 10,
eine Signalverarbeitungseinheit 30, eine Bildanzeigeeinheit 40,
eine Messbereicheinstelleinheit 50, eine Speichereinheit 55 und
eine Steuereinheit 20 zur Steuerung der Elektronenrastereinheit 10,
der Signalverarbeitungseinheit 30, der Bildanzeigeeinheit 40,
der Messbereicheinstelleinheit 50 und der Speichereinheit 55.
Die Steuereinheit 20 enthält einen Profilerzeugungsteil 21,
einen Differentialprofilerzeugungsteil 22, einen Kantenerfassungsteil 23 und
einen Interkantenabstandsmessteil 24.
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Die
Elektronenrastereinheit 10 enthält eine Elektronenkanone 1,
eine Kondensorlinse 2, eine Ablenkspule 3, eine
Objektivlinse 4, eine Bewegungsbühne 5 und
einen Probenhalter 6.
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Von
der Elektronenkanone 1 emittierte geladene Teilchen 9 sind
so beschaffen, dass sie durch die Kondensorlinse 2, die
Ablenkspule 3 und die Objektivlinse 4 geführt
werden und auf eine auf der Bewegungsbühne 5 angeordnete
Probe 7 gestrahlt werden.
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Die
geladenen Teilchen 9 (Primärelektronenstrahlen)
werden unter zweidimensionalem Raster auf die Probe 7 gestrahlt.
Von der bestrahlten Fläche ausgestoßene Sekundärelektronen
werden von einem einen Szintillator enthaltenden Elektronendetektor
erfasst. Die auf diese Weise erfasste Sekundärelektronenmenge
wird von einem Analog-Digital-Wandler (AD-Wandler) in der Signalverarbeitungseinheit 30 in
einen Digitalbetrag umgesetzt. Der Digitalbetrag wird in der Speichereinheit 55 als
Bilddaten gespeichert. Die Bilddaten werden in Helligkeitssignale
umgewandelt und dadurch auf der Bildanzeigeeinheit 40 angezeigt.
Aus den Bilddaten wird durch zweidimensionales Anordnen von Teilen
der Bilddaten auf eine solche Weise ein zweidimensionales digitales
Bild erhalten, dass die Teile der Bilddaten an Positionen angeordnet
werden, die Positionen auf der Probe 7 entsprechen, auf
die Primärelektronenstrahlen gerastert werden und wurden.
Jedes das zweidimensionale digitale Bild bildende Bildelement (Bildpunkt)
stellt Helligkeitsdaten mit einem Informationsgehalt von 8 Bit dar.
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Die
Steuereinheit 20 steuert, wie stark die Elektronen durch
die Ablenkspule 3 abgelenkt werden sollen und wie starkes
Rastern für ein auf der Bildanzeigeeinheit 40 anzuzeigendes
Bild erforderlich sein soll. In der Steuereinheit 20 ist
ein Programm zum Messen des Abstands zwischen Kanten gespeichert.
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Der
Profilerzeugungsteil 21 erzeugt ein Helligkeitssignale
eines vorgegebenen SEM-Bilddatenbereichs repräsentierendes
Linienprofil. Das Linienprofil stellt jeweils einer Sekundärelektronenmenge entsprechende
Helligkeitssignale dar. Das Linienprofil ist als Wiedergabe einer
Querschnittform einer zu vermessenden Struktur aufzufassen.
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Der
Differentialprofilerzeugungsteil 22 erzeugt durch einen
Prozess des Ermittelns der ersten Ableitung des Linienprofils ein
erstes Differentialprofil.
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Der
Kantenerfassungsteil 23 erfasst auf der Grundlage des Linienprofils
und des ersten Differentialprofils eine Kante in einer Struktur.
Zudem erzeugt der Kantenerfassungsteil 23, wie später
erläutert wird, ein Kantenprofil, das die Form der Kante
repräsentiert, und ermittelt ferner unter Verwendung einer vorgegebenen
gleitenden Durchschnittsbreite und somit Erzeugen eines gleitenden
Durchschnittsprofils einen gleitenden Durchschnitt des Kantenprofils.
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Der
Interkantenabstandsmessteil 24 misst den Abstand zwischen
den Kanten der in den jeweils unter Verwendung der Messbereicheinstelleinheit 50 festgelegten
gepaarten Messfeldern (Regions of Interest = ROI) enthaltenen Strukturen.
Der Interkantenabstandsmessteil 24 misst den Abstand zwischen den
Kanten der jeweiligen zwei Strukturen in x-Achsenrichtung oder in
y-Achsenrichtung und den kürzesten Abstand zwischen den
Kanten der jeweiligen zwei Strukturen.
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(Allgemeines Strukturlinienbreitenmessverfahren)
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Als
nächstes wird ein allgemeines Verfahren zur Messung einer
Linienbreite einer Struktur auf einer in 2(a) gezeigten
Probe unter Verwendung des in 1 gezeigten
Rasterelektronenmikroskops 100 beschrieben.
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Es
wird unterstellt, dass ein Photomaskensubstrat 50, auf
dem wie in 2(a) gezeigt eine Zwischenverbindungsstruktur 51 ausgebildet
ist, als Probe 7 verwendet wird. Ein Teil der Probe 7 ist
wie in 2(a) gezeigt eben ausgeformt.
In der Zeichnung ist eine durch die unterbrochene Linie 52 eingefasste
Fläche als mit dem Rasterelektronenmikroskops 100 zu
untersuchender Bereich gezeigt.
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2(b) zeigt ein Beispiel eines SEM-Bildes,
welches dadurch angezeigt wird, dass der Elektronendetektor 8 veranlasst
wird, die Sekundärelektronenmenge und dergleichen zu erfassen,
die durch Raster von Elektronenstrahlen auf die in 2(a) gezeigte
Probe erhalten wird, die auf diese Weise erfassten Elektronenmengen
in Helligkeitssignale ungewandelt und die Elektronenstrahlrasterungen
und die Kathodenstrahlrasterungen (CRT-Rasterungen) synchronisiert
werden.
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Aus
dem in 2(b) gezeigten SEM-Bild wird
durch Angeben eines Messbereichs ein SEM-Bild extrahiert. Der Messbereich
weist beispielsweise eine Breite H von 400 Bildpunkten und eine
Länge L auf. Eine Bedienperson wählt diesen Bereich
unter Verwendung einer oberen Linienmarkierung LM1, einer unteren
Linienmarkierung LM2, einer linken Linienmarkierung LM3 und einer
rechten Linienmarkierung LM4 aus.
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Der
Messbereich wird in Unterbereiche unterteilt, die nacheinander in
einer durch das Bezugszeichen H angegebenen Richtung angeordnet
sind. Für jeden derart unterteilten Unterbereich wird aus Bildpunktdaten
auf dem extrahierten SEM-Bild ein einer Helligkeitsverteilung entsprechendes
Linienprofil ermittelt. Beim Ermitteln eines Linienprofils können Störkomponenten
beispielsweise durch Anwendung eines 3 Bildpunkte breiten Glättungsprozesses
auf den entsprechenden Teil der Bildpunktdaten auf dem extrahierten
SEM-Bild in Richtung der Länge L vermindert werden.
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2(c) ist eine Darstellung, die ein Linienprofil
zeigt, die einer von der Probe emittierten Sekundärelektronenmenge
entspricht, welche bei Strahlung eines Elektronenstrahls entlang
der Linie I-I von 2(a) auf die Probe
erhalten wird, wobei sich das Linienprofil (Kontrastprofil) an Kantenbereichen
der Struktur abrupt ändert. Zur Ermittlung der Positionen,
an denen das Linienprofil sich abrupt ändert, wird das
Linienprofil differenziert und die Maximums- und Minimumsscheitelpunkte
des Betrags des differenzierten Signals ermittelt.
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Wie
in 2(d) gezeigt, wird jede Differentialsignalform
C1, C2 durch Interpolieren von Bildpunkten auf der Grundlage mehrerer
differenzierter Signale Dx vor und nach dem entsprechenden Scheitelpunkt
ermittelt, Auf diese Weise werden Scheitelpunktpositionen des jeweiligen
ersten und zweiten Scheitelpunkts P1, P2 mit 1/100 Auflösung
berechnet. Die Breite W1 der Linienstruktur wird als abstand zwischen
dem ersten Scheitelpunkt P1 und dem zweiten Scheitelpunkt P2 ermittelt.
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Eine
präzise Breite W1 der Linienstruktur kann durch anwenden
des oben genannten Prozesses auf alle unterteilten Unterbereiche,
Berechnen der Breiten der Struktur für die jeweiligen Unterbereiche
und Bestimmen eines Durchschnitts der derart berechneten Breiten
der Struktur als Messwert erhalten werden.
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(Messung des Abstands zwischen Strukturkanten)
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Das
oben beschriebene allgemeine Verfahren zum Messen des Abstands zwischen
Kanten einer Struktur richtet sich auf die Ermittlung eines präzisen
Abstands zwischen den Strukturkanten durch Einstellen eines weiten
Messbereichs. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ermöglicht
es, den Abstand zwischen Kanten präzise zu messen, auch wenn
kein weiter Messbereich eingestellt werden kann.
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Die 3(a) bis 3(c) sind
Darstellungen, die jeweils ein Beispiel dafür zeigen, wie
der Abstand zwischen Kanten der jeweiligen Strukturen gemessen wird.
Die 3(a) bis 3(c) zeigen
jeweils einen Teilbereich eines SEM-Bildes von auf einer Probe ausgebildeten
Strukturen. In den 3(a) bis 3(c) ist die vertikale Richtung als die
y-Achsenrichtung definiert und die Links-Rechts-Richtung als die
x-Achsenrichtung definiert. Beispielsweise zeigt 3(a) Strukturen
P11, P12, die in der y-Achsenrichtung einander gegenüberliegen. 3(a) zeigt, wie der Abstand zwischen Kanten
dieser Strukturen jeweils durch Angabe von Messbereichen unter Verwendung von
ROI-Kästen (ROI11, ROI12) gemessen wird. Ferner zeigt 3(b) Strukturen P21, P22, die in der y-Achsenrichtung
einander gegenüberliegen und die gegenseitig in der x-Achsenrichtung
verschoben sind. Darüber hinaus zeigt 3(c) Strukturen
P31, P32, die in der x-Achsenrichtung einander gegenüberliegen.
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Wie
in 3(a) gezeigt, können bei
Messung des Abstands zwischen extremen Endteilbereichen der jeweiligen
zwei Strukturen wegen der zu kurzen Länge des ebenen Teilbereichs
der jeweiligen Struktur von keiner der beiden Strukturen einen weiten
Bereich abdeckende Daten erhalten werden. Das macht es schwierig,
den Abstand zwischen den extremen Endteilbereichen der jeweiligen
zwei Strukturen präzise zu messen. Zudem verursacht selbst
eine geringfügige Abweichung der entsprechenden ROI-Kästen
bei kurzem ebenem Teilbereich der jeweiligen Struktur, wie in diesem
Fall, dass sich einige Ränder des ROI-Kastens mit einem
Teil der Ecke der Struktur überlappen. Wenn deren Ecke
so gebogen ist, dass sie von ihrem Konstruktionswert abweicht, kann
ein die Position der Kante repräsentierender Wert in Abhängigkeit
davon, ob der Rand des ROI-Kastens den bogenförmigen Teilbereich überlappt
oder nicht, schwanken. Im Ergebnis unterscheidet sich der erfasste
Abstand zwischen den zwei Kanten bei jeder Ausführung der
Messung. Das verringert die Reproduzierbarkeit der Erfassung des
Abstands zwischen den Kanten.
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Im
Gegensatz dazu zielten die Erfinder der vorliegenden Erfindung zur
einmaligen Erfassung der Position eines Kantenteilbereichs auf die
Verwendung der Form des Kantenteilbereichs ab. Um genau zu sein,
die Erfinder haben der Tatsache Aufmerksamkeit geschenkt, dass es
bei Analyse eines zu messenden ebenen Teilbereichs und der Formen
der jeweiligen zwei Enden des ebenen Teilbereichs möglich
ist, eindeutig einen Bereich des ebenen Teilbereichs oder einer
Mittenposition des ebenen Teilbereichs zu ermitteln.
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Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 3(a) gezeigt,
sind beispielsweise die Messbereiche (ROI11, ROI12) so angegeben,
dass die bogenförmigen Teilbereiche der jeweiligen Ecken
in den Messbereichen enthalten sind. Im Folgenden wird beschrieben,
wie ein Bereich eines ebenen Teilbereichs als Messziel oder eine
Mittenposition des ebenen Teilbereichs eindeutig aus einem Kantenprofil
einer Struktur innerhalb eines Messbereichs (der auch als ein ROI-Kasten
bezeichnet wird) berechnet wird.
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4 ist
eine Darstellung, die ein Beispiel bei einem Endteilbereich einer
Struktur zeigt. In 4 gibt die unterbrochene Linie
L1 einen Konstruktionswert an und die durchgezogene Linie L2 gibt
ein Kantenprofil einer ausgebildeten Struktur an. Wie in 4 gezeigt,
stimmt tatsächlich keine Struktur mit dem Konstruktionswert überein.
Jede Struktur ist derart ausgebildet, dass insbesondere seine Ecke abgerundet
ist.
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Durch
Ermittlung der Ableitung des Profils der durch die durchgezogene
Linie L2 dargestellten Kantenform wird ein Profil erzeugt. Als Startpunkt
des ebenen Teilbereichs wird eine Position definiert, an der der
Wert der Ableitung erstmals gleich null wird. Als Endpunkt des ebenen
Teilbereichs wird eine Position definiert, an der der Wert der Ableitung
letztmals gleich null wird. Dadurch kann der Abstand zwischen diesen
zwei Positionen als Bereich des ebenen Teilbereichs ermittelt werden.
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Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine durch Durchschnittsbestimmung
der derart ermittelten Bereiche des ebenen Teilbereichs als Position
einer Kante definiert. Zudem wird, wenn kein ebener Teilbereich
erfasst wird, die Länge eines Teilbereichs, der in einer
Ecke der Struktur als eben angenommen werden kann, als gleitender
Durchschnitt festgelegt und der gleitende Durchschnitt des Kantenprofils
wird unter Verwendung dieser gleitenden Durchschnittsbreite ermittelt.
Dadurch wird ein gleitendes Durchschnittsprofils erzeugt. Diesbezüglich wird
die Länge des Teilbereichs, der in einer Ecke der Struktur
als eben angenommen werden kann, als ein Wert definiert, der durch
Subtrahieren einer Länge eines Teilbereichs einer jeweiligen
Ecke, die bei Ausbildung der Struktur als bogenförmig ausgebildet
angenommen werden kann, vom Konstruktionswert der Kante erhalten
wird. Beispielsweise wird die Länge des jeweiligen, als
bogenförmig ausgebildet angenommenen Teilbereichs ungeachtet
der Länge der Kante zu 50 nm geschätzt.
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Das
Kantenprofil stellt die Form der Kante durch Angabe der Kante mit
den Positionskoordinaten der jeweiligen, innerhalb vorgegebener
Intervalle angeordneten Messpunkte dar. Der Prozess der gleitenden
Durchschnittsbildung wird an allen Messpunkten des Kantenprofils
ausgeführt. Angenommen die gleitende Durchschnittsbreite
wird beispielsweise zu 100 nm berechnet und die Zahl der Messpunkte des
Kantenprofils beträgt 36 für die 100 nm. In diesem
Fall wird jedes Mal, wenn die gleitende Durchschnittsbreite um einen
Messpunkt des Kantenprofils vorwärts verschoben wird, ein
Durchschnitt der Positionskoordinaten einer Reihe von 36 Messpunkten des
Kantenprofils erhalten.
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Wie
in 4 gezeigt, gibt das Ergebnis der Ermittlung des
gleitenden Durchschnitts des Kantenprofils an, dass das gleitende
Durchschnittsprofil L3 einen Scheitelpunktwert aufweist und die
Position des Scheitelpunktwerts der Mitte des ebenen Teilbereichs
der Kante entspricht. Diese Position wird im Folgenden bei der Kante
der Struktur innerhalb des Messbereichs als eine „Kantenmittenposition” bezeichnet.
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Wenn
die gleitende Durchschnittsbreite auf einen Optimalwert festgelegt
wird, d. h. wenn die gleitende Durchschnittsbreite gleich der Breite
des ebenen Teilbereichs der Kante innerhalb des Messbereichs ist,
können die Fluchtungsposition und die Durchschnittsposition
gleichzeitig berechnet werden. Allerdings ist es schwierig, die
Länge des bogenförmigen Teilbereichs einer jeweiligen
Ecke in der Struktur exakt abzuschätzen und es ist demgemäß schwierig,
den gleitenden Durchschnitt auf einen Optimalwert festzulegen.
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Unter
Bezugnahme auf die 5(a) bis 5(d) wird die Genauigkeit beschrieben,
mit der die Position der Kante in Abhängigkeit vom Wert
der gleitenden Durchschnittsbreite erfasst wird. 5(a) zeigt ein
Beispiel einer Struktur, deren Breite in x-Richtung durch ein Bezugszeichen
W5 angegeben ist. Die Länge des ebenen Teilbereichs der
Kante bei dieser Struktur ist gleich einer Länge, die durch
Subtrahieren der Länge des bogenförmigen Teilbereichs
der jeweiligen Ecke in der Struktur von der Breite der Struktur
in der x-Richtung erhalten wird und ist eine optimale gleitende
Durchschnittsbreite W. 5(b) zeigt ein
gleitendes Durchschnittsprofil m1 gegen den Hintergrund des in 5(a) gezeigten Kantenprofils E1. Diesbezüglich
wird das gleitende Durchschnittsprofil m1 durch Berechnung eines
gleitenden Durchschnitts des Kantenprofils E1 unter Verwendung einer
gleitenden Durchschnittsbreite W5 größer als die optimale
gleitende Durchschnittsbreite W erhalten. Wie in 5(b) gezeigt,
unterscheidet sich der y-Koordinatenwert des gleitenden Durchschnittsprofils
m1 vom y-Koordinatenwert der tatsächlichen Kante, obgleich
das gleitende Durchschnittsprofil m1 einen Scheitelpunktwert aufweist,
und es ergibt sich der Unterschied d5. Es ergibt sich ein Fehler
bei den Koordinatenwerten (x, y) (auch als eine „Durchschnittsposition” bezeichnet)
der Mittenposition der Kante. Dies macht die Durchschnittsposition
weniger genau.
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5(c) zeigt ein durch Berechnen eines gleitenden
Durchschnitts des Kantenprofils E1 unter Verwendung einer optimalen
gleitenden Durchschnittsbreite W erhaltenes gleitendes Durchschnittsprofil
m2. Hier gibt die Position des Scheitelpunkts des gleitenden Durchschnittsprofils
m2 die Mitte der Kante an.
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Andererseits
zeigt 5(d) ein durch Berechnen eines
gleitenden Durchschnitts des Kantenprofils E1 unter Verwendung einer
gleitenden Durchschnittsbreite W6 schmäler als die optimale
gleitende Durchschnittsbreite W erhaltenes gleitendes Durchschnittsprofil
m3. Hier besitzt das gleitende Durchschnittsprofil m3 keinen Scheitelpunktwert,
sondern weist einen ebenen Teilbereich mit einer Breite d6 auf,
dessen y-Koordinatenwert konstant ist. Aus diesem Grund ist es unmöglich,
den x-Koordinatenwert (auch als eine „Fluchtungsposition” genannt)
der Kante eindeutig zu bestimmen. Dies macht die Fluchtungsposition
weniger genau.
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Auch
wenn die gleitende Durchschnittsbreite nicht auf einen Optimalwert
festgelegt ist, können die Fluchtungsposition und die Durchschnittsposition durch
separates Ausführen der Berechnung der Fluchtungsposition
und der Berechnung der Durchschnittsposition wie folgt genau berechnet
werden.
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Zuerst
wird die gleitende Durchschnittsbreite auf den Wert W5 größer
als der Optimalwert W festgelegt und unter Verwendung der gleitenden
Durchschnittsbreite W5 ein gleitender Durchschnitt des Kantenprofils
berechnet. Diese gleitende Durchschnittsbreite W5 wird beispielsweise
gleich der Breite der Struktur festgelegt. Dadurch wird die Fluchtungsposition,
d. h. die Mittenposition CL des ebenen Teilbereichs der Kante eindeutig
berechnet.
-
Anschließend
wird ein Durchschnittswert von y-Koordinatenwerten des Kantenprofils
E1 erhalten, wobei die y-Koordinatenwerte in einem Bereich zwischen
minus Wm/2 und plus Wm/2 um den durch Berechnung der Fluchtungsposition
ermittelten x-Koordinatenwert (siehe 5(b))
gefunden werden. Wm ist ein Wert, der unter Berücksichtigung
einer Schwankung der Breite des ebenen Teilbereichs im tatsächlichen
SEM-Bild ausgewählt wird. Vorzugsweise ist Wm näher
am Optimalwert W. Dadurch werden die Koordinatenwerte (x. y) der
Durchschnittsposition berechnet.
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Im
Vorigen wurde beschrieben, wie jeweils der Abstand zwischen den
Kanten der Strukturen innerhalb der Messbereiche gemessen wird,
wenn die gepaarten Kanten wie eine Außenwölbung
geformt sind. Die Formen der Kanten als Messobjekte sind nicht auf
die Außenwölbung beschränkt. Deren Form kann
ebenso eine Innenwölbung und eine ebene Form einschließen.
Unter Berücksichtigung dessen wird nun beschrieben, wie
die Position einer Kante in Abhängigkeit von der Form der
Kante erfasst wird.
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Die 6(a) bis 6(h) zeigen
jeweils ein Beispiel der Formen von sich gegenüberliegenden
Kanten. 6(a) zeigt linke und rechte
Strukturen P61L, P61R, deren jeweilige extreme Endteilbereiche wie eine
Außenwölbung geformt sind. 6(b) zeigt
linke und rechte Strukturen P62L, P62R, deren jeweilige extreme
Endteilbereiche wie eine Innenwölbung geformt sind. Die 6(c) und 6(d) zeigen
jeweils linke und rechte Strukturen (P63L, P63R; P64L, P64R), von
denen die eine einen wie eine Außenwölbung geformten
extremen Endteilbereich aufweist und von denen die andere einen
wie eine Innenwölbung geformten extremen Endteilbereich
aufweist. Die 6(e) und 6(f) zeigen
jeweils linke und rechte Strukturen (P65L, P65R; P66L, P66R), von
denen die eine einen wie eine Außenwölbung geformten
extremen Endteilbereich aufweist und von denen die andere eben ist.
Die 6(g) und 6(h) zeigen
jeweils linke und rechte Strukturen (P67L, P67R; P68L, P68R), von
denen die eine einen wie eine Innenwölbung geformten extremen
Endteilbereich aufweist und von denen die andere eben ist.
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Bei
den 6(a) bis 6(h) ist
beispielsweise die Richtung nach rechts als eine +x-Richtung definiert.
Bei der linken Struktur P61L in 6(a) wölbt sich
der Scheitelpunkt des durch Berechnen des gleitenden Durchschnitts
des Kantenprofils erhaltenen gleitenden Durchschnittsprofils in
der +x-Richtung nach außen. Bei der rechten Struktur P61R
in 6(a) wölbt sich der Scheitelpunkt
des durch Berechnen des gleitenden Durchschnitts erhaltenen gleitenden
Durchschnittsprofils in der –x-Richtung nach außen.
Bei der linken Struktur P62L in 6(b) wölbt
sich der Scheitelpunkt des gleitenden Durchschnittsprofils in der –x-Richtung
nach außen.
-
Bei
der rechten Struktur P62R in 6(b) wölbt
sich der Scheitelpunkt des gleitenden Durchschnittsprofils in der
+x-Richtung nach außen. Die jeweils diesen Scheitelpunktwerten
entsprechenden Positionskoordinaten werden als Kantenmittenposition
definiert. Dies ist bei den in den 6(c) und 6(d) gezeigten Strukturen jeweils ebenso
der Fall.
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Bei
der Kante der rechten Struktur P65R in 6(e),
wenn die Kante wie eine gerade Linie geformt ist, kann kein Scheitelpunktwert
erhalten werden, auch wenn der gleitende Durchschnitt ermittelt wird.
Aus diesem Grund kann keine Erfassung der Kantenmittenposition unter
Verwendung eines Scheitelpunktwerts eines gleitenden Durchschnittsprofils erreicht
werden. In diesem Fall werden die Positionskoordinaten der Kantenmittenposition
der nach außen gewölbten Kante, die der wie eine
gerade Linie geformten Kante gegenüberliegt, verwendet,
um die Kantenmittenposition der wie eine gerade Linie geformten
Kante zu erfassen. Nimmt man beispielsweise an, dass in 6(e) die Koordinaten C65L der Kantenmittenposition
der linken Struktur P65L (x1, y1) sind und die x-Koordinate der
rechten Struktur P65R x2 ist, dann werden die Koordinaten C65R der Kantenmittenposition
der wie eine gerade Linie geformten rechten Kante auf (x2, y1) festgelegt.
Gleicherweise wird die Kantenmittenposition der jeweils in den 6(a) bis 6(h) wie
eine gerade Linie geformten Kante erfasst.
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Die
Form einer Kante wird wie folgt bestimmt. 7 zeigt
einen Teilbereich einer Kante E innerhalb eines Messbereichs. Wie
in 7 gezeigt, werden die durch Unterteilung der ganzen
Kante E in drei Teile ermittelten Kantenpositionen als A (xa, ya), B
(xb, yb) und C (xc, yc) definiert. Beispielsweise wird beim Beurteilen,
ob sich die Kante in der x-Achsenrichtung nach innen oder nach außen
wölbt, die Kante als sich in der +x-Richtung nach außen
wölbend beurteilt, wenn xa < xc < xb
oder xc < xa < xb. Wenn xb < xa < xc oder xb < xc < xa, wird die Kante
als sich in der –x-Richtung nach außen wölbend
beurteilt. Andernfalls wird die Kante als wie eine gerade Linie
geformt beurteilt.
-
Für
jede der angegebenen gepaarten Kanten wird wie oben beschrieben
deren Form beurteilt und deren Kantenprofil berechnet. Darüber
hinaus wird ein die Kantencharakteristik repräsentierendes gleitendes
Durchschnittsprofil erzeugt. Auf diese Weise wird die eindeutig
bestimmte Kantenposition erfasst.
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Wenn
der Abstand zwischen Kanten gemessen werden soll und die Längen
der Kanten kurz sind, weil sich die Kanten jeweils an extremen Endteilbereichen
befinden, werden die extremen Endteilbereiche zuerst wie oben beschrieben
als Messbereiche angegeben. Anschließend wird für
jede der Kanten der Strukturen innerhalb der Messbereiche das die Form
der Kante darstellende Kantenprofil mit Positionskoordinaten erzeugt.
Danach wird aus diesem Kantenprofil der ebene Teilbereich ermittelt
und die Durchschnittsposition des ebenen Teilbereichs als die Kantenposition
berechnet. Ein Verfahren zum Erfassen des ebenen Teilbereichs ist
folgendes: eine Position, an der ein Wert der durch Differenzieren
des Kantenprofils erhaltenen Ableitung erstmals gleich null wird,
kann als Startpunkt des ebenen Teilbereichs berechnet werden und
eine Position, an der der Wert der auf diese Weise erhaltenen Ableitung letztmals
gleich null wird, kann als Endpunkt des ebenen Teilbereichs berechnet
werden. Wenn kein ebener Teilbereich erfasst werden kann, beispielsweise, weil
kein Punkt existiert, an dem der Wert der Ableitung gleich null
wird, wird die Kantencharakteristikkurve (gleitendes Durchschnittsprofil)
durch Ermittlung des gleitenden Durchschnitts des Profils unter Verwendung
der Breite des ebenen Teilbereichs ermittelt, die auf der Grundlage
des Konstruktionswerts der Breite der Struktur abgeschätzt
wird. Auf diese Weise wird die Scheitelpunktposition der Kantencharakteristikkurve
als Kantenmittenposition berechnet. Die Kantenmittenposition wird
für jede Struktur innerhalb der angegebenen gepaarten Messbereiche
berechnet und der Abstand zwischen den Kantenmittenpositionen wird
als Abstand zwischen den Kanten erhalten. Dies macht es möglich,
zu verhindern, dass sich die Kantenposition einer jeden Struktur
infolge von Abweichungen der entsprechenden Messbereiche unterscheiden,
und demgemäß, den Abstand zwischen den Kanten
mit besserer Reproduzierbarkeit zu berechnen.
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(Verfahren zur Messung des Abstands zwischen Strukturkanten)
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Als
nächstes wird unter Bezugnahme auf einen in 8 gezeigten
Ablaufplan ein Prozess zur Messung des Abstands zwischen Kanten
beschrieben. Bei der folgenden Beschreibung des Prozesses zur Messung
des Abstands zwischen Kanten wird angenommen, dass die Positionen
zweier Kanten als Messobjekte jeweils unter Verwendung der gepaarten
ROI-Kästen (oder als Messbereiche) angegeben werden. Die
Angabe unter Verwendung der ROI-Kästen wird derart erreicht,
dass die Roi-Kästen die Kanten jeweils als Objekte enthalten
und jeder ROI-Kasten groß genug ist, um die entsprechende
Kante zu enthalten, auch wenn der ROI-Kasten nicht am exakten Spot
eingestellt ist.
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Zuerst
wird in Schritt S11 ein die unter Verwendung der ROI-Kästen
angegebenen Messbereiche enthaltendes SEM-Bild erfasst. Daten über
dieses SEM-Bild werden aus der Speichereinheit 55 extrahiert,
in der die Daten über das SEM-Bild als Bildpunktdaten gespeichert
sind.
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Im
darauf folgenden Schritt S12 wird die Form der Kante (Kantenprofil)
einer jeden Struktur innerhalb des Messbereichs erfasst. Diese Form
der Kante wird mit einer Reihe von Positionskoordinaten ausgedrückt.
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Unter
Bezugnahme auf die 9 und 10 wird
ein Prozess zur Erfassung der Form der Kante der Struktur innerhalb
eines jeweiligen Messbereichs beschrieben. 9 ist ein
Ablaufplan, der zeigt, wie ein Prozess zur Erfassung des Kantenprofils
innerhalb des jeweiligen Messbereichs ausgeführt wird. 10 ist
eine Darstellung, die zeigt, wie das Kantenprofil innerhalb des
jeweiligen Messbereichs erfasst wird. Der Prozess zur Erfassung
des Kantenprofils behandelt die Kante der Struktur innerhalb des
Messbereichs als das Objekt und der Startpunkt der Erfassung des
Kantenprofils ist ein Punkt auf der Kante, an dem sich der entsprechende ROI-Kasten
und die Kante schneiden.
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Zu
Beginn werden in Schritt S21 Anfangseinstellungen ausgeführt.
Als eine der Anfangseinstellungen wird ein vorgegebenes Intervall
(im Folgenden als „Spezifizierungsschritt” bezeichnet)
angegeben, das zur Erfassung der Kante innerhalb des unter Verwendung
des ROI-Kastens angegebenen Bereichs verwendet wird. Dieser Spezifizierungsschritt wird
beispielsweise auf einen Abstand entsprechend einer vorgegebenen
Zahl von Bildpunkten festgelegt. Zudem wird ein Zähler
k, der die Position der innerhalb des unter Verwendung des ROI-Kastens
angegebenen Bereichs zu erfassenden Kante angibt, auf 0 (null) gesetzt.
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In
den darauf folgenden Schritten S22 bis S24 wird eine Kantenposition
erfasst, die sich vom Startpunkt ES um eine vorgegebene Zahl von
Spezifizierungsschritten d entfernt befindet.
-
In
Schritt S22 wird an einer Position, die sich vom Startpunkt ES um
den Abstand entsprechend zweier Spezifizierungsschritte d entfernt
befindet, eine Behelfskante erfasst. Um genauer zu sein, eine sich
vom Startpunkt ES nach unten (in der –y-Richtung) erstreckende
gerade Linie wird als gerade Linie VL definiert und eine die Linie
VL an einer Position, die vom Startpunkt Es um den zwei Spezifizierungsschritten
d entsprechenden Abstand entfernt ist, orthogonal schneidende Linie
HL wird als Referenzlinie definiert, die verwendet wird, um das
Profil zu erzeugen. Unter Verwendung dieser Referenzlinie wird das Linienprofil
erzeugt und eine Kante E11 ermittelt. Diese
erfasste Kante E11 wird als behelfsmäßig
erfasste Kante E11 definiert.
-
Im
anschließenden Schritt S23 wird die in Schritt 22 ermittelte
behelfsmäßig erfasste Kante E11 erneut
ermittelt. Eine Linie, die eine den Startpunkt ES und die behelfsmäßig
erfasste Kante E11 verbindende gerade Linie
an einer Position orthogonal schneidet, die vom Startpunkt ES um
den Abstand entsprechend der zwei Spezifizierungsschritte d auf der
geraden Linie entfernt ist, wird als eine Referenzlinie definiert,
die verwendet wird, um das Profil zu erzeugen. Auf dieser Referenzlinie
wird ein Linienprofil erhalten. Erneut wird eine behelfsmäßig
erfasste Kantenposition ermittelt. Die Ermittlung der behelfsmäßig
erfassten Kantenposition auf die andere Weise richtet sich auf die
Abschätzung des Abstands vom Startpunkt ES zum den zwei
Spezifizierungsschritten d entsprechenden Abstand.
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Im
folgenden Schritt S24 wird die erste Kantenposition erfasst. Auf
einer Linie, die eine gerade Linie IL1,
welche den Startpunkt ES und die demgemäß erneut
ermittelte behelfsmäßig erfasste Kantenposition
E12 verbindet, an einer Mittenposition MP1 orthogonal schneidet, wird ein Linienprofil
erhalten. Auf diese Weise wird eine Kante EPk (xk, yk) ermittelt.
In 10(b) wird als erste Kante eine
Kante EP1 ermittelt.
-
Im
darauf folgenden Schritt S25 wird die Kante EPk (xk, yk) als der Startpunkt
zur Erfassung der nächsten Kante verwendet. In 10(c) wird die Kante EP1 als
Startpunkt verwendet.
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In
den anschließenden Schritten S26 bis S28 wird eine Kantenposition
EPk+1 (xk+1, yk+1) ermittelt, die sich von der Startkantenposition
EPk (xk, yk) um die vorgegebene Zahl von Spezifizierungsschritten
d entfernt befindet.
-
In
Schritt S26 wird eine Linie, die eine gerade Linie IL2,
die den Startpunkt EP1 und die demgemäß erneut
ermittelte behelfsmäßig erfasste Kante E12 verbindet, an einer Position orthogonal
schneidet, die sich vom Startpunkt EP1 um
den Abstand entsprechend der zwei Spezifizierungsschritte d entfernt
befindet, als eine Referenzlinie definiert, die verwendet wird,
um das Profil zu erzeugen. Unter Verwendung dieser Referenzlinie
wird ein Linienprofil erhalten. Auf diese Weise wird eine Kante
ermittelt. Diese ermittelte Kante wird als eine behelfsmäßig
erfasste Kante E21 definiert.
-
Wie
in Schritt S24, wird in Schritt S27 eine Linie, die eine gerade
Linie, die den Startpunkt EP1 und die behelfsmäßig
erfasste Kante E21 verbindet, an einer Position
orthogonal schneidet, die sich vom Startpunkt EP1 um
den Abstand entsprechend der zwei Spezifizierungsschritte d entfernt
befindet, als eine Referenzlinie definiert, die verwendet wird,
um das Profil zu erzeugen. Auf dieser Referenzlinie wird ein Linienprofil
erhalten. Dadurch wird erneut eine behelfsmäßig
erfasste Kantenposition ermittelt.
-
Im
folgenden Schritt S28 wird ein Linienprofil auf einer Linie erhalten,
die eine gerade Linie IL3, die den Startpunkt
EP1 und die demgemäß erneut
ermittelte behelfsmäßig erfasste Kante E22 verbindet, an einer Mittenposition MP2 orthogonal schneidet. Auf diese Weise wird
die Kante EPk+1 erfasst. In 10 (d9
wird eine Kante EP2 als zweite Kante ermittelt.
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Im
darauf folgenden Schritt S29 wird beurteilt, ob alle Kanten im ROI-Kasten
ermittelt wurden oder nicht. Sobald bestimmt wurde, dass alle Kanten um
die Struktur herum erfasst wurden, wird dieser Prozess beendet.
Wenn bestimmt wird, dass die Erfassung noch nicht abgeschlossen
ist, fährt der Prozess mit Schritt S30 fort.
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Im
anschließenden Schritt S30 wird der Zähler gemäß k
= k + 1 inkrementiert. Danach fährt der Prozess mit Schritt
S25 fort, in dem begonnen wird, die nächste Kantenposition
zu ermitteln.
-
Während
des zuvor genannten Prozesses der Erfassung der Form der Kante werden
die Kantenpositionen innerhalb jedes Messbereichs erfasst und das
Kantenprofil erzeugt.
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Danach
wird in Schritt S13 in 8 die gleitende Durchschnittsbreite
berechnet, die verwendet wird, um den gleitenden Durchschnitt des
in Schritt S12 erzeugten Kantenprofils zu ermitteln. Die gleitende
Durchschnittsbreite ist gleich der Länge des ebenen Teilbereichs
in der Kante der Struktur. Die gleitende Durchschnittsbreite wird
unter Verwendung der Punkte ermittelt, an denen der Wert der durch
Differenzieren des Kantenprofils erhaltenen Ableitung erstmals und
letztmals gleich null wird. Wenn kein Punkt ermittelt wird, an dem
der Wert der Ableitung gleich null wird, wird die gleitende Durchschnittsbreite
gleich der durch Subtrahieren des vorgegebenen Werts, beispielsweise
100 nm, vom Entwurfswert der Breite der Struktur erhaltenen Länge
festgelegt. Der Grund für die Verwendung des vorgegebenen
Werts beruht auf der Annahme, dass die Länge des ebenen Teilbereichs
kürzer ist als der Entwurfswert, weil die tatsächliche
Form der Ecken der Struktur nicht rechtwinklig ist.
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Im
anschließenden Schritt S14 wird der Prozess der Bildung
des gleitenden Durchschnitts am in Schritt S12 ermittelten Kantenprofil
ausgeführt. Dieser Prozess der Bildung des gleitenden Durchschnitts
wird durch Ermitteln des gleitenden Durchschnitts des Kantenprofils
unter Verwendung der in Schritt S13 berechneten gleitenden Durchschnittsbreite
erreicht. Um genau zu sein, für jeden Messpunkt im Kantenprofil
wird der Durchschnitt des Kantenprofils aus dem Kantenprofil am
Messpunkt entsprechend der gleitenden Durchschnittsbreite berechnet.
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Im
folgenden Schritt S15 wird die Kantenposition (die Kantenmittenposition)
innerhalb des Messbereichs auf der Grundlage des gleitenden Durchschnittsprofils
ermittelt. Wenn die gleitende Durchschnittsbreite gleich der Breite
des ebenen Teilbereichs der Kante der tatsächlichen Struktur
ist, stellt der Scheitelpunktwert des gleitenden Durchschnittsprofils
die Mittenposition des ebenen Teilbereichs der Kante innerhalb des
unter Verwendung des ROI-Kastens angegebenen Bereichs dar. Aus diesem
Grund wird die Stelle als Kantenmittenposition definiert.
-
Im
nächsten Schritt S16 wird der Abstand zwischen den Kanten
unter Verwendung der für die Kanten innerhalb der jeweiligen
Messbereiche berechneten Kantenmittenposition berechnet.
-
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3(a) bis 3(c) beschrieben, wie der Abstand zwischen
den Kanten berechnet wird. Hier wird als Berechnung des Abstands
zwischen Kanten beschrieben, (a) wie der Abstand zwischen zwei Strukturen
in der y-Achsenrichtung berechnet wird, (b) wie der Abstand zwischen
zwei Strukturen in der x-Achsenrichtung berechnet wird und (c) wie
der kürzeste Abstand zwischen zwei Strukturen berechnet
wird.
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(a) Wie der Abstand zwischen zwei Strukturen
in der y-Achsenrichtung berechnet wird:
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Zur
Berechnung des Abstands in y-Achsenrichtung zwischen den in 3(a) gezeigten Strukturen werden gepaarte
ROI-Kästen (ROI11, ROI12) festgelegt, wie in 3(a) gezeigt. Es wird angenommen, dass
während des Prozesses bis zu Schritt S16 die Positionskoordinaten
der Scheitelpunktwerte des gleitenden Durchschnittsprofils der Kante
E12 innerhalb des ROI-Kastens ROI12 als C12 (x12, y12) berechnet
wird, während die Positionskoordinaten der Scheitelpunktwerte
des gleitenden Durchschnittsprofils der Kante E11 innerhalb des
ROI-Kastens ROI11 als C11 (x11, y11) berechnet wird. In diesem Fall
ist die y-Koordinate y11 von C11 der Minimalwert der Kante E11,
während die y-Koordinate y12 con C12 der Maximalwert der
Kante E12 ist. Demgemäß wird der Abstand d1 zwischen
den zwei Kanten in der y-Achsenrichtung durch y11 – y12
berechnet.
-
(b) Wie der Abstand zwischen zwei Strukturen
in der x-Achsenrichtung berechnet wird:
-
Zur
Berechnung des Abstands in x-Achsenrichtung zwischen den in 3(c) gezeigten Strukturen werden gepaarte
ROI-Kästen (ROI31, ROI32) festgelegt, wie in 3(c) gezeigt. Es wird angenommen, dass
während des Prozesses bis zu Schritt S16 die Positionskoordinaten
der Scheitelpunktwerte des gleitenden Durchschnittsprofils der Kante
E31 innerhalb des ROI-Kastens ROI31 als C31 (x31, y31) berechnet
wird, während die Positionskoordinaten der Scheitelpunktwerte
des gleitenden Durchschnittsprofils der Kante E32 innerhalb des
ROI-Kastens ROI32 als C32 (x32, y32) berechnet wird. In diesem Fall
ist die x-Koordinate x31 von C31 der Minimalwert der Kante E31,
während die x-Koordinate x32 con C32 der Maximalwert der
Kante E32 ist. Demgemäß wird der Abstand d4 zwischen
den zwei Kanten in der x-Achsenrichtung durch x32 – x31
berechnet.
-
(c) Wie der kürzeste Abstand
zwischen zwei Strukturen berechnet wird:
-
Im
Folgenden wird beschrieben, wie der kürzeste Abstand zwischen
Kanten berechnet wird. 3(b) zeigt
die zwei Strukturen (P21, P22), die nebeneinander ausgebildet und
in der x-Achsenrichtung verschoben sind. Der Abstand d2 zwischen
diesen zwei Strukturen P21, P22 in der y-Achsenrichtung wird unter
Verwendung des im Fall (a) verwendeten Verfahrens berechnet.
-
Diesbezüglich
wird beschrieben, wie der kürzeste Abstand zwischen Strukturen
berechnet wird. Zuerst wird das Kantenprofil der Struktur innerhalb
jeweiliger gepaarter Messbereiche (ROI21, ROI22) an jedem der vorgegebenen
Zahl von Messpunkten geglättet. Dieser Glättungsprozess
wird durch Durchschnittsbildung erreicht, beispielsweise alle der
benachbarten Positionskoordinaten des Kantenprofils. Dadurch werden
die Positionskoordinaten (geglättetes Profil) berechnet,
die die Form der Kante darstellen, deren Störungen verringert
sind.
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Nach
dem Glättungsprozess wird an jedem Messpunkt der Abstand √((xj – xi)2 – (yj – yi)2) zwischen einem
Messpunkt (xi, yi)
innerhalb des ROI-Kastens ROI21 und einem Messpunkt (xj,
yj) innerhalb des ROI-Kastens ROI22 berechnet.
Auf diese Weise werden die kleinsten Werte des Abstands und die
Positionskoordinaten, die zum kleinsten Wert für den Abstand
führen, erhalten. Wenn beispielsweise der Abstand zwischen
einer Kantenposition N21 (x21, y21) innerhalb des ROI-Kastens ROI21 und einer Kantenposition
N21 (x22, y22) innerhalb
des ROI-Kastens ROI22 den kleinsten Wert aufweist, wird der kürzeste
Abstand d3 zwischen den zwei Kanten als √/((x21 – x22)2 – (y21 – y22)2) berechnet.
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Wie
oben beschrieben, wird beim Strukturmessverfahren gemäß diesem
Ausführungsbeispiel zur Bestimmung der Kantenposition einer
jeweiligen, unter Verwendung des entsprechenden ROI-Kastens angegebenen
Struktur die Kantencharakteristik durch Ermittlung des gleitenden
Durchschnitts des Kantenprofils zur Darstellung der Form der durch
die Reihe von Positionskoordinaten angegebene Kante berechnet. Diese
Kantencharakteristik zeigt die Mittenposition des ebenen Teilbereichs
der Kante eindeutig an. Zudem wird der Abstand zwischen den Kanten
der unter Verwendung der gepaarten ROI-Kästen angegebenen
Strukturen jeweils unter Verwendung ihrer Mittenpositionen berechnet.
Dies ermöglicht es, den Abstand zwischen den Kanten mit besserer
Reproduzierbarkeit zu berechnen.
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Das
Ausführungsbeispiel wurde als solches beschrieben, bei
dem der Abstand der Kanten der Strukturen in dem Fall ermittelt
wird, dass die Strukturen auf einem aus Glas oder dergleichen gefertigten
Träger ausgebildet sind. Allerdings ist die vorliegende
Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt. Die vorliegende
Erfindung kann auf in einem aus Glas oder dergleichen gefertigten
Träger durch Schneiden des Trägers ausgebildete
Strukturen angewendet werden.
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Darüber
hinaus wurde das Ausführungsbeispiel als solches beschrieben,
bei dem der Abstand zwischen den Kanten der jeweiligen zwei Strukturen ermittelt
wird. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen
Fall begrenzt. Die vorliegende Erfindung kann auf die Ermittlung
des Abstands zwischen Kanten innerhalb einer Struktur angewendet
werden.
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Zusammenfassung:
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Ein
Strukturmessgerät enthält: eine Elektronenstrahleinheit
zum Strahlen eines Elektronenstrahls auf eine Probe unter Rastern,
eine Bilddatengewinnungseinheit zur Gewinnung eines Abbilds einer
Struktur auf der Grundlage einer durch die Strahlung des Elektronenstrahls
von der Probe, auf der die Struktur ausgebildet ist, erzeugten Elektronenmenge,
eine Messbereicheinstelleinheit zum Festlegen gepaarter Messbereiche,
die jeweils im Abbild der Struktur eine Strukturkante enthalten,
und eine Steuereinheit zur Berechnung eines Abstands zwischen Strukturkanten
in gepaarten Messbereichen durch jeweiliges Erfassen einer Form
der Strukturkante in jedem Messbereich. Die Steuereinheit berechnet
jeweils Kantencharakteristikkurven durch Ermittlung gleitender Durchschnitte
der Kantenprofile unter Verwendung von vorgegebenen gleitenden Durchschnittsbreiten,
wobei jedes Kantenprofil die Strukturkante in einem der Messbereiche
mit Positionskoordinaten eines jeden in vorgegebenen Intervallen
angeordneten Messpunkts darstellt, und definiert die Positionen
von Scheitelpunktwerten der Kantencharakteristikkurven als Kantenposition
der Strukturen in den Messbereichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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