DE112008003774T5

DE112008003774T5 - Strukturmessgerät und Strukturmessverfahren

Info

Publication number: DE112008003774T5
Application number: DE112008003774T
Authority: DE
Inventors: Jun Matsumoto; Yoshiaki Ogiso
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2011-02-24
Also published as: JPWO2009113149A1; JP5066252B2; WO2009113149A1; TW200942800A; US8431895B2; TWI375786B; US20110049362A1

Abstract

Strukturmessgerät, enthaltend:
eine Elektronenstrahleinheit zum Strahlen eines Elektronenstrahls auf eine Probe unter Raster,
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.

Description

Technisches Gebiet
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.
Technischer Hintergrund
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Offenbarung der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
Ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung stellt ein Strukturmessverfahren bereit, das im Strukturmessgerät gemäß dem vorigen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
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.
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.
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.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Darstellung eines Aufbaus eines Rasterelektronenmikroskops, das für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
Die 2(a) bis 2(d) sind jeweils Darstellungen zur Erläuterung eines Elektronenbildes und -profils, die durch eine Signalverarbeitungseinheit gewonnen werden.
Die 3(a) bis 3(c) sind Darstellungen zur Erläuterung von zu messender Strukturen und von zur Angabe der jeweiligen Messbereiche verwendeter Messfelder (ROIs).
4 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Beziehung zwischen der Form einer Kante und einem gleitenden Durchschnittsprofil.
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.
Die 6(a) bis 6(h) sind jeweils Darstellungen, die ein Beispiel der Formen der jeweiligen Kanten zeigen, die einander gegenüber liegen.
7 ist eine Darstellung zur Erläuterung, wie die Form einer Kante bestimmt wird.
8 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel eines Prozesses zur Berechnung des Abstands zwischen Kanten zeigt.
9 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel eines Prozesses zur Ermittlung der jeweiligen Positionen von Kanten von Strukturen innerhalb von ROIs zeigt.
Die 10(a) bis 10(d) sind Darstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Ermittlung der Positionen der Kanten innerhalb der ROIs.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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.
(Aufbau des Rasterelektronenmikroskops)
1 ist ein Aufbauschema eines Rasterelektronenmikroskops gemäß dem Ausführungsbeispiel.
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.
Die Elektronenrastereinheit 10 enthält eine Elektronenkanone 1, eine Kondensorlinse 2, eine Ablenkspule 3, eine Objektivlinse 4, eine Bewegungsbühne 5 und einen Probenhalter 6.
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.
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.
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.
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.
Der Differentialprofilerzeugungsteil 22 erzeugt durch einen Prozess des Ermittelns der ersten Ableitung des Linienprofils ein erstes Differentialprofil.
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.
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.
(Allgemeines Strukturlinienbreitenmessverfahren)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
(Messung des Abstands zwischen Strukturkanten)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
(Verfahren zur Messung des Abstands zwischen Strukturkanten)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 EP_k (x_k, y_k) ermittelt. In 10(b) wird als erste Kante eine Kante EP₁ ermittelt.
Im darauf folgenden Schritt S25 wird die Kante EP_k (x_k, y_k) als der Startpunkt zur Erfassung der nächsten Kante verwendet. In 10(c) wird die Kante EP₁ als Startpunkt verwendet.
In den anschließenden Schritten S26 bis S28 wird eine Kantenposition EP_k+1 (x_k+1, y_k+1) ermittelt, die sich von der Startkantenposition EP_k (x_k, y_k) 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 EP_k+1 erfasst. In 10 (d9 wird eine Kante EP₂ als zweite Kante ermittelt.
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.
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.
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.
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.
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.
(a) Wie der Abstand zwischen zwei Strukturen in der y-Achsenrichtung berechnet wird:
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.
Nach dem Glättungsprozess wird an jedem Messpunkt der Abstand √((x_j – x_i)² – (y_j – y_i)²) zwischen einem Messpunkt (x_i, y_i) innerhalb des ROI-Kastens ROI21 und einem Messpunkt (x_j, y_j) 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.
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.
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.
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.
Zusammenfassung:
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 5-296754 [0005]

Claims

Strukturmessgerät, enthaltend: eine Elektronenstrahleinheit zum Strahlen eines Elektronenstrahls auf eine Probe unter Raster, 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.
Strukturmessgerät nach Anspruch 1, bei dem, wenn kein ebener Teilbereich erfasst wird, die Steuereinheit eine Kantencharakteristikkurve durch Ermittlung eines gleitenden Durchschnitts des Kantenprofils unter Verwendung eines Werts berechnet, 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 eine Position eines Scheitelpunktwerts der Kantencharakteristikkurve als eine Position der Strukturkante definiert.
Strukturmessgerät nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit y1 – y2 als Abstand zwischen den Kanten in einer y-Achsenrichtung definiert, 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.
Strukturmessgerät nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit x2 – x1 als Abstand zwischen den Kanten in einer x-Achsenrichtung definiert, 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.
Strukturmessgerät nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit einen Glättungsprozess an jedem der Kantenprofile in Einheiten einer vorgegebenen Zahl von Messpositionen, wenn nötig, ausführt, 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 ermittelt.
Strukturmessgerät nach Anspruch 1, bei dem, wenn die Kante einen ebenen Teilbereich aufweist und der ebene Teilbereich parallel zur x-Achse ist, die Steuereinheit einen x-Koordinatenwert einer Mittenposition der Kante durch Ermittlung eines gleitenden Durchschnitts des Kantenprofils unter Verwendung einer gleitenden Durchschnittsbreite berechnet, die länger ist als der ebene Teilbereich, die Steuereinheit einen Durchschnittswert von y-Koordinatenwerten innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um den x-Koordinatenwert herum berechnet und die Steuereinheit die Position der Strukturkante im Messbereich berechnet.
Strukturmessverfahren für ein Strukturmessgerät, enthaltend: eine Elektronenstrahleinheit zum Strahlen eines Elektronenstrahls auf eine Probe unter Raster, 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 und eine Messbereicheinstelleinheit zum Festlegen gepaarter Messbereiche, die jeweils im Abbild der Struktur eine Strukturkante enthalten, wobei das Strukturmessverfahren die folgenden Schritte aufweist: 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.
Strukturmessverfahren nach Anspruch 7, bei dem, wenn kein ebener Teilbereich erfasst wird, der Schritt des Erfassens ebener Teilbereiche und der Schritt des Bestimmens von Positionen der Strukturkanten sind: 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 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 ein Schritt des Bestimmens einer Position eines Scheitelpunktwerts der Kantencharakteristikkurve als eine Position der Strukturkante.
Strukturmessverfahren nach Anspruch 7, bei dem 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, 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.
Strukturmessverfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Ermittelns des Abstands zwischen den Kanten ein Schritt des Definierens von x2 – x1 als Abstand zwischen den Kanten in einer x-Achsenrichtung, 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.
Strukturmessverfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Ermittelns des Abstands zwischen den Kanten die folgenden Schritte enthält: 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.
Strukturmessverfahren nach Anspruch 7, bei dem, wenn die Kante einen ebenen Teilbereich aufweist und der ebene Teilbereich parallel zur x-Achse ist, der Schritt des Berechnens der Kantencharakteristikkurve und der Schritt des Bestimmens von Positionen der Strukturkanten sind: ein Schritt des Berechnens eines x-Koordinatenwerts einer Mittenposition der Kante durch Ermittlung eines gleitenden Durchschnitts des Kantenprofils unter Verwendung einer gleitenden Durchschnittsbreite berechnet, die länger ist als der ebene Teilbereich, und einen Schritt des Berechnens eines Durchschnittswert von y-Koordinatenwerten innerhalb eines vorgegebenen Bereichs entsprechend dem x-Koordinatenwert und dadurch Berechnen der Position der Strukturkante im Messbereich.