JP2002116017A - Method and apparatus for measurement of pattern size - Google Patents

Method and apparatus for measurement of pattern size

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JP2002116017A JP2001256596A JP2001256596A JP2002116017A JP 2002116017 A JP2002116017 A JP 2002116017A JP 2001256596 A JP2001256596 A JP 2001256596A JP 2001256596 A JP2001256596 A JP 2001256596A JP 2002116017 A JP2002116017 A JP 2002116017A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus wherein, when a pattern size is measured by using a scanning probe, such as a scanning electron microscope or the like, where dependence on the observation magnification of the pattern size is reduced and the pattern size can be measured precisely, irrespective of the setting of the length-measuring algorithm which finds the pattern size, on the basis of the observation magnification or a line profile. SOLUTION: When the pattern size is observed at a low magnification, a scanning pitch at a step (S4) at which a pattern to be measured is positioned, and a scanning pitch at a step (S7) at which the pattern size is found are changed over. The scanning pitch at the step, at which the pattern size is found, is made fine, to be set to about the diameter of the probe.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型電子顕微鏡
など走査プローブを用いてパターン寸法を測定するため
の方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a pattern size using a scanning probe such as a scanning electron microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子ビーム、イオンビーム、光ビーム等
のプローブ、あるいはメカニカルプローブを用いて微細
なパターン寸法を測定することが行われている。典型的
な例として、半導体製造工程でウェハ上に加工されたパ
ターンの寸法測定を走査型電子顕微鏡(測長SEM)を
用いて行う場合について説明する。
2. Description of the Related Art A fine pattern dimension is measured using a probe such as an electron beam, an ion beam, or a light beam, or a mechanical probe. As a typical example, a case will be described in which the dimensions of a pattern processed on a wafer in a semiconductor manufacturing process are measured using a scanning electron microscope (length measuring SEM).

【0003】図1は、測長SEMの基本的な原理と構成
を示す略図である。電子銃1から放出された電子ビーム
2は、収束レンズ3及び対物レンズ4によって細く絞ら
れ、ウェハ5上に焦点を結ぶ。同時に、電子ビーム2
は、偏向器6によって軌道を曲げられ、ウェハ5上を二
次元あるいは一次元走査する。電子ビーム2で照射され
たウェハ部分からは二次電子7が放出される。二次電子
7は、二次電子検出器8で検出されて電気信号に変換さ
れた後、増幅などの処理を受ける。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic principle and configuration of a length measuring SEM. The electron beam 2 emitted from the electron gun 1 is narrowed down by the converging lens 3 and the objective lens 4 and focused on the wafer 5. At the same time, electron beam 2
Is deflected by the deflector 6 to scan the wafer 5 two-dimensionally or one-dimensionally. Secondary electrons 7 are emitted from the wafer portion irradiated with the electron beam 2. After being detected by the secondary electron detector 8 and converted into an electric signal, the secondary electrons 7 undergo processing such as amplification.

【0004】二次電子信号は、CRT等のディスプレイ
9の輝度変調信号あるいは偏向信号として使われる。電
子ビーム2のウェハ面上二次元走査と同期してディスプ
レイ9の画面を二次元走査し、輝度信号を二次電子信号
で変調すれば、ディスプレイ9上にSEM像が形成され
る。一方、電子ビーム2の主走査信号をディスプレイ9
のX偏向信号とし、二次電子検出信号をディスプレイの
Y偏向信号とすれば、ディスプレイ上にラインプロファ
イルが表示される。
[0004] The secondary electron signal is used as a luminance modulation signal or a deflection signal of a display 9 such as a CRT. If the screen of the display 9 is two-dimensionally scanned in synchronization with the two-dimensional scanning of the electron beam 2 on the wafer surface and the luminance signal is modulated with the secondary electron signal, an SEM image is formed on the display 9. On the other hand, the main scanning signal of the electron beam 2 is displayed on the display 9.
If the X-deflection signal is used and the secondary electron detection signal is used as the Y-deflection signal of the display, a line profile is displayed on the display.

【0005】測長SEMを用いてウェハ上のパターン寸
法を測定する時の手順の一例を、以下に説明する。ウェ
ハカセット10から取り出された被測定ウェハ5は、ウ
ェハのオリエンテーションフラットやノッチなどを基準
としてプリアライメントされると同時に、ウェハ上に書
き込まれたウェハ番号が、図示しないウェハ番号読み取
り器によって読み込まれる。ウェハ番号は各ウェハに固
有のものであり、読み込まれたウェハ番号をキーとして
被測定ウェハ5に対応したレシピが読み出される。レシ
ピはウェハの測定手順や測定条件を定めたものであって
各ウェハ毎に予め登録されており、以降の操作は全てこ
のレシピに従って行われる。
An example of a procedure for measuring a pattern dimension on a wafer using a length measuring SEM will be described below. The wafer 5 to be measured taken out of the wafer cassette 10 is pre-aligned on the basis of the orientation flat or the notch of the wafer, and the wafer number written on the wafer is read by a wafer number reader (not shown). The wafer number is unique to each wafer, and the recipe corresponding to the measured wafer 5 is read using the read wafer number as a key. The recipe defines a wafer measurement procedure and measurement conditions, and is registered in advance for each wafer, and all subsequent operations are performed in accordance with the recipe.

【0006】ウェハ番号が読み込まれた後、ウェハ5
は、真空に保持された試料室11内に搬送され、XYス
テージ12上に搭載される。XYステージ12上に装填
されたウェハ5は、その上に形成されたアライメントパ
ターンを用いてアライメントされる。アライメントパタ
ーンは、試料室11の上面壁に装着された光学顕微鏡1
3及び撮像装置14を用いて数百倍程度に拡大して撮像
される。撮像されたアライメントパターンは、予め登録
されている参照画像と制御装置15で比較される。制御
装置15は、撮像されたパターンが参照画像と丁度重な
るように駆動モータ16を駆動してXYステージ12の
位置座標を補正することによってウェハ5をアライメン
トする。
After the wafer number is read, the wafer 5
Is transported into the sample chamber 11 held in a vacuum, and is mounted on the XY stage 12. The wafer 5 loaded on the XY stage 12 is aligned using the alignment pattern formed thereon. The alignment pattern is the optical microscope 1 attached to the upper wall of the sample chamber 11.
3 and the image pickup device 14 and the image is magnified to about several hundred times. The captured alignment pattern is compared by the control device 15 with a reference image registered in advance. The controller 15 aligns the wafer 5 by driving the drive motor 16 to correct the position coordinates of the XY stage 12 so that the captured pattern just overlaps the reference image.

【0007】アライメントされた後、被測定ウェハ5は
所定の測長点にステージ移動される。測長点では、走査
電子ビーム2が照射され、高倍率のSEM像が形成され
る。このSEM像を用いて、ウェハ上に形成された被測
定パターンの高精度な位置決めが行われる。位置決め
は、アライメント操作と同様に、測長点のSEM像を参
照用画像と比較し、SEM像が参照用画像と丁度重なり
合うように、電子ビーム走査領域を微調整することによ
って行われる。位置決めされたウェハ5は、被測定パタ
ーンがほぼ画面中央すなわち電子ビーム2の直下に位置
する。この状態で、電子ビーム2がSEM像形成時と同
じ走査ピッチ(画素サイズ)で被測定パターン上を一次
元走査し、得られたラインプロファイルから所定の測長
アルゴリズムに従ってパターン寸法が求められる。ウェ
ハ上に複数の測長点が有る場合には、測長点移動後の操
作が繰返し行われる。また、ウェハカセット内に複数の
被測定ウェハが有る場合には、ウェハの試料室11への
搬送以降の操作が繰返し行われる。
After the alignment, the wafer 5 to be measured is moved to a predetermined measuring point on the stage. At the measurement point, the scanning electron beam 2 is irradiated, and a high-magnification SEM image is formed. Using the SEM image, the pattern to be measured formed on the wafer is positioned with high accuracy. Similar to the alignment operation, the positioning is performed by comparing the SEM image of the measurement point with the reference image, and finely adjusting the electron beam scanning region so that the SEM image just overlaps the reference image. In the positioned wafer 5, the pattern to be measured is located substantially at the center of the screen, that is, immediately below the electron beam 2. In this state, the electron beam 2 is one-dimensionally scanned over the pattern to be measured at the same scanning pitch (pixel size) as when forming the SEM image, and the pattern dimensions are obtained from the obtained line profile according to a predetermined length measurement algorithm. If there are a plurality of measurement points on the wafer, the operation after the movement of the measurement points is repeated. If there are a plurality of wafers to be measured in the wafer cassette, the operations after the transfer of the wafers to the sample chamber 11 are repeated.

【0008】ラインプロファイルからパターン寸法を求
める測長アルゴリズムには各種有るが、一般的には図2
に示す閾値法、最大傾斜値法、直線近似法などが用いら
れる。図2において、(a)はウェハ5上の被測定パタ
ーン19を電子ビーム2で走査する様子を模式的に示
し、(b)は得られたラインプロファイルを示す。ま
た、(c)は閾値法、(d)は直線近似法、(e)は最
大傾斜値法をそれぞれ説明する説明図である。
There are various length measurement algorithms for obtaining a pattern dimension from a line profile.
, The maximum slope value method, the linear approximation method, and the like. In FIG. 2, (a) schematically shows how the pattern to be measured 19 on the wafer 5 is scanned by the electron beam 2, and (b) shows the obtained line profile. (C) is an explanatory diagram explaining a threshold method, (d) is an explanatory diagram explaining a linear approximation method, and (e) is an explanatory diagram explaining a maximum slope value method.

【0009】閾値法は、ラインプロファイルの両端のス
ロープ部分が所定のレベル(閾値)Lと交わる位置2
1,22を求め、その2つの位置21,22の間の距離
Wをパターン19の寸法とするものである。閾値Lは、
通常はラインプロファイルの最大高さに対する割合とし
て定められる。直線近似法は、ラインプロファイルの両
端のスロープ部分を最小自乗法で直線近似し、各直線と
ベースラインとの交点23,24の間の距離Wをパター
ン寸法とするものである。また、最大傾斜法は、ライン
プロファイルの両端のスロープ部分が最大の傾斜を持つ
部分に接線を引き、その接線とベースラインとの交点2
5,26の間の距離Wをパターン寸法とするものであ
る。
In the threshold method, the position 2 where the slope portions at both ends of the line profile cross a predetermined level (threshold) L
The distance W between the two positions 21 and 22 is determined as the dimension of the pattern 19. The threshold L is
Usually, it is determined as a ratio to the maximum height of the line profile. In the linear approximation method, the slope portions at both ends of the line profile are linearly approximated by the least squares method, and a distance W between intersections 23 and 24 between each straight line and the base line is used as a pattern dimension. In the maximum slope method, a tangent is drawn to a portion where the slope portions at both ends of the line profile have the maximum slope, and an intersection 2 between the tangent and the baseline is drawn.
The distance W between 5 and 26 is used as the pattern dimension.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】被測定パターンの位置
決めに際しては、数多くのパターンの中から所望のパタ
ーンを容易に見つけられるようにするため、比較的に低
倍率のSEM像を用いることが多い。また、高倍率でパ
ターン寸法を測定する際にも、倍率を変えて測定を行う
場合がある。
In positioning a pattern to be measured, a relatively low-magnification SEM image is often used in order to easily find a desired pattern from many patterns. Also, when measuring the pattern dimension at a high magnification, the measurement may be performed with the magnification changed.

【0011】ところで、同一のパターンを測定した場合
においても、倍率を変えるとその倍率に依存して測定値
及び測定精度が変化する現象がある。このため、上記の
ような目的で低倍率の観測を行う場合、測定値が実寸法
から大きくずれてしまうとともに、測定値のばらつきも
増大してしまう。また、直線近似法や最大傾斜値法は、
閾値法に比べて測定値の観測倍率依存性が大きい。
By the way, even when the same pattern is measured, when the magnification is changed, there is a phenomenon that the measured value and the measurement accuracy change depending on the magnification. For this reason, when performing observation at a low magnification for the above purpose, the measured values greatly deviate from the actual dimensions, and the dispersion of the measured values increases. The linear approximation method and the maximum slope method are
Observation magnification dependence of the measured value is larger than that of the threshold method.

【0012】本発明は、このような従来技術の問題に鑑
みてなされたものであり、観察倍率あるいはラインプロ
ファイルからパターン寸法を求める測長アルゴリズムの
設定の如何によらずに正確にパターン寸法を求めること
のできる方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and accurately determines a pattern dimension regardless of the setting of a length measurement algorithm for determining a pattern dimension from an observation magnification or a line profile. It is intended to provide a method capable of doing so.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】図3は測長値のSEM像
倍率依存性の測定例であり、図4は測長値のばらつき
(3σ)の倍率依存性を示したものである。横軸は倍率
である。図には最大傾斜値法による測定値と、閾値法に
よる測定値を示した。閾値法で20%、50%、80%
と記されているのは閾値レベルを表し、例えば20%と
して示されたグラフは、閾値法で閾値レベルをラインプ
ロファイルの最大高さの20%とした場合の測定結果で
ある。
FIG. 3 shows an example of the measurement of the SEM image magnification dependency of the measured value, and FIG. 4 shows the magnification dependency of the variation (3σ) of the measured value. The horizontal axis is the magnification. The figure shows the measured value by the maximum slope value method and the measured value by the threshold value method. 20%, 50%, 80% by threshold method
Represents a threshold level, for example, a graph shown as 20% is a measurement result when the threshold level is set to 20% of the maximum height of the line profile by the threshold method.

【0014】図3及び図4から、最大傾斜値法及び閾値
法で閾値レベルを20%としたときには、比較的低倍率
でパターン幅の測定値が大きくなるとともに、測定ばら
つきも増大することが分かる。また、閾値レベルを80
%とした閾値法では、逆に高倍率で測定するとパターン
幅の測定値が大きくなる。このようなパターン寸法測定
値の観測倍率依存性の原因を検討した結果、観測倍率が
小さくなって走査ピッチ(画素サイズ)が大きくなると
ともに、ラインプロファイルの波形鈍りが増大するため
と分かった。特に、走査ピッチが電子ビーム径以上の場
合に、この傾向は顕著となる。
FIGS. 3 and 4 show that when the threshold level is set to 20% by the maximum slope method and the threshold method, the measured value of the pattern width becomes relatively large at a relatively low magnification, and the measurement variation also increases. . If the threshold level is 80
Conversely, in the threshold method with%, the measured value of the pattern width becomes large when measured at a high magnification. As a result of examining the cause of the dependence of the measured pattern size on the observation magnification, it was found that the observation magnification was reduced, the scanning pitch (pixel size) was increased, and the waveform blunting of the line profile was increased. In particular, this tendency becomes remarkable when the scanning pitch is equal to or larger than the electron beam diameter.

【0015】図5に、そのメカニズムを模式的に示す。
走査ピッチに描かれている白丸は電子ビーム2によるサ
ンプリング点を示し、画素サイズdは1個のサンプリン
グ点がカバーする範囲に等しい。ラインプロファイルと
して描かれているのは、その走査ピッチでサンプリング
したデータによって作られたラインプロファイルであ
る。倍率として記した数字は参考のためのものである。
(a)に示されているように、低倍率の時にはラインプ
ロファイルの波形鈍りが大きく、ラインプロファイルに
現れるパターンの大きさWは実際のパターン19より大
きくなる。(b),(c),(d)と順に倍率を上げる
に従って、ラインプロファイルに現れるパターンの大き
さWが変化していく。
FIG. 5 schematically shows the mechanism.
White circles drawn at the scanning pitch indicate sampling points by the electron beam 2, and the pixel size d is equal to the range covered by one sampling point. What is drawn as a line profile is a line profile created by data sampled at the scanning pitch. The figures shown as magnifications are for reference only.
As shown in (a), when the magnification is low, the waveform of the line profile is largely dull, and the size W of the pattern appearing in the line profile is larger than the actual pattern 19. As the magnification is increased in the order of (b), (c) and (d), the size W of the pattern appearing in the line profile changes.

【0016】本発明は、このようなパターン寸法測定値
の観測倍率依存性の原因解明に基づいてなされたもの
で、プローブによって試料を所定の走査ピッチで走査
し、試料から得られる走査信号を用いて試料画像を形成
し、試料画像中の被測定パターンの所定部分を前記プロ
ーブで走査し、得られる走査信号を所定の測長アルゴリ
ズムに従って処理して所定部分の寸法を求めるパターン
寸法測定方法において、走査ピッチを試料画像形成時と
パターン寸法測定時とで変更することを特徴とする。パ
ターン寸法を求める時の走査ピッチは電子ビーム径程度
とするのが好ましい。
The present invention has been made on the basis of elucidating the cause of the dependence of the measured pattern size on the observation magnification, and scans a sample at a predetermined scanning pitch with a probe and uses a scanning signal obtained from the sample. Forming a sample image, scanning a predetermined portion of the pattern to be measured in the sample image with the probe, and processing the obtained scanning signal in accordance with a predetermined length measurement algorithm to obtain a size of the predetermined portion. The scanning pitch is changed between when the sample image is formed and when the pattern dimension is measured. It is preferable that the scanning pitch at the time of obtaining the pattern size is about the electron beam diameter.

【0017】また、本発明は、得られる走査信号を閾値
法で処理して所定部分の寸法を求めるパターン寸法測定
方法において、低倍率領域では閾値を略50%のレベル
に設定することを特徴とする。また、本発明は、得られ
る走査信号を直線近似法又は最大傾斜値法で処理して前
記所定部分の寸法を求めるパターン寸法測定方法におい
て、低倍率領域では直線近似法あるいは最大傾斜値法で
求めた寸法値から観察倍率で決まる所定の値を差し引い
た値を測長値とすることを特徴とする。
Further, the present invention provides a pattern dimension measuring method for processing a scanning signal obtained by a threshold method to obtain a dimension of a predetermined portion, wherein the threshold is set to a level of about 50% in a low magnification area. I do. Further, the present invention provides a pattern dimension measuring method for obtaining the dimensions of the predetermined portion by processing the obtained scanning signal by a linear approximation method or a maximum inclination value method, and in a low magnification area, by a linear approximation method or a maximum inclination value method. A value obtained by subtracting a predetermined value determined by the observation magnification from the measured dimension value is set as a length measurement value.

【0018】また、本発明は、測長アルゴリズムとし
て、直線近似線あるいは最大傾斜線を引いた後、閾値法
で寸法を求めるアルゴリズムを用いることを特徴とす
る。また、本発明は、低倍率領域では測長アルゴリズム
を閾値法に切り換えることを特徴とする。本発明による
と、寸法測定値の観測倍率依存性が低減されるため、低
倍率で観測しても実寸法に近い測定値を得ることがで
き、かつ高い再現精度での測定が可能となる。
Further, the present invention is characterized in that, as a length measurement algorithm, an algorithm for obtaining a dimension by a threshold method after drawing a straight line approximation line or a maximum slope line is used. Further, the present invention is characterized in that the length measurement algorithm is switched to the threshold method in the low magnification area. According to the present invention, since the dependence of the dimension measurement value on the observation magnification is reduced, a measurement value close to the actual dimension can be obtained even when observed at a low magnification, and measurement with high reproducibility is possible.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。ここでは、測長SEMを用いてウ
ェハ上のパターン寸法を測定する場合を例にとって説明
する。図6は、第1の実施の形態の説明図である。この
実施の形態では、低倍率での観測時、被測定パターン位
置決め時の走査ピッチとパターン寸法を求める時の走査
ピッチとを自動的に切り換え、パターン寸法を求める時
の走査ピッチを電子ビーム径程度となるように細かくす
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a case will be described as an example where a pattern dimension on a wafer is measured using a length measurement SEM. FIG. 6 is an explanatory diagram of the first embodiment. In this embodiment, at the time of observation at a low magnification, the scanning pitch at the time of positioning the pattern to be measured and the scanning pitch at the time of obtaining the pattern size are automatically switched, and the scanning pitch at the time of obtaining the pattern size is about the electron beam diameter. To be fine.

【0020】観察及び測定は、図示した操作フローに従
って行われる。まず、被測定ウェハをXYステージに搭
載し(S1)、ウェハ上のアライメントパターンを用い
てウェハアライメントを行う(S2)。その後、XYス
テージを測長点に移動し(S3)、SEM像61中の特
定パターンを用いて被測定パターンpが電子ビーム直下
に位置するように被測定パターンの位置決めが行われる
(S4)。被測定パターンpの位置決めが終了した時点
でのSEM像62では、被測定パターンpが画面の中央
に位置する。続いて、SEM像63中に破線で囲んで示
すように、パターンp中の被測定部を指定する(S
5)。
Observation and measurement are performed according to the illustrated operation flow. First, a wafer to be measured is mounted on an XY stage (S1), and wafer alignment is performed using an alignment pattern on the wafer (S2). Thereafter, the XY stage is moved to the measurement point (S3), and the pattern to be measured is positioned using the specific pattern in the SEM image 61 such that the pattern to be measured p is located immediately below the electron beam (S4). In the SEM image 62 at the time when the positioning of the pattern to be measured p is completed, the pattern to be measured p is located at the center of the screen. Subsequently, as shown by the dashed line in the SEM image 63, the part to be measured in the pattern p is designated (S
5).

【0021】ステップ5が終了すると、走査ピッチが電
子ビーム径と同程度になるように自動的に切り換えられ
(S6)、この小さな走査ピッチでパターン寸法測定を
行う(S7)。このときの電子ビーム走査領域は64の
ようになる。ステップ4の位置決めの時のSEM像の画
素の相対的寸法を領域66で表すと、ステップ7のパタ
ーン寸法測定時のSEM像の画素寸法は領域67で表さ
れる。
When step 5 is completed, the scanning pitch is automatically switched so as to be substantially equal to the electron beam diameter (S6), and the pattern dimension is measured at this small scanning pitch (S7). At this time, the electron beam scanning area is as shown by 64. When the relative size of the pixel of the SEM image at the time of the positioning in Step 4 is represented by an area 66, the pixel size of the SEM image at the time of measuring the pattern dimension in Step 7 is represented by an area 67.

【0022】このように、被測定パターン位置決め時の
観察倍率にかかわらず、パターン寸法測定時には走査ピ
ッチをパターンの実寸法を正確に測定するのに適した所
定のピッチに切り換えることで、常に同一精度で寸法測
定を行うことができ、倍率の相違による測長値の変動を
防止することができる。図7は、第2の実施の形態の説
明図である。この実施の形態では、低倍率かつ閾値法で
の観測時、閾値をほぼ50%のレベルに自動設定する。
As described above, regardless of the observation magnification at the time of positioning the pattern to be measured, the scanning pitch is switched to a predetermined pitch suitable for accurately measuring the actual dimensions of the pattern at the time of pattern dimension measurement, so that the same precision is always obtained. Can be used to measure the size, and it is possible to prevent a change in the measured value due to a difference in magnification. FIG. 7 is an explanatory diagram of the second embodiment. In this embodiment, the threshold is automatically set to a level of approximately 50% during observation with a low magnification and the threshold method.

【0023】図7(a)は、閾値法による高倍率でのパ
ターン寸法測定を説明する図である。パターン寸法測定
は左に示したSEM像の中で指定された破線領域で行わ
れ、その右に示すようなラインプロファイルが得られ
る。高倍率の場合には、図3からも分かるように、測長
値の倍率依存性が小さいので閾値レベルL1は任意に設
定しても倍率による測長値の変動は小さい。
FIG. 7A is a view for explaining the pattern dimension measurement at a high magnification by the threshold method. The pattern dimension measurement is performed in the area indicated by the broken line in the SEM image shown on the left, and a line profile shown on the right is obtained. In the case of a high magnification, as can be seen from FIG. 3, since the dependence of the length measurement value on the magnification is small, even if the threshold level L1 is arbitrarily set, the fluctuation of the length measurement value by the magnification is small.

【0024】ところが低倍率の場合には、図3から分か
るように、閾値20%や80%では倍率による測長値の
変動が大きいが、閾値50%では倍率による測定値の変
動が小さい。従って、図7(b)に示すように、低倍率
で閾値法で測長するときには、閾値L2を約50%に自
動設定することで、倍率の相違による測長値の変動を最
小限に抑制することができる。
However, when the magnification is low, as shown in FIG. 3, the fluctuation of the measured value due to the magnification is large at the threshold of 20% or 80%, but the fluctuation of the measured value due to the magnification is small at the threshold of 50%. Accordingly, as shown in FIG. 7B, when measuring the length at the low magnification by the threshold method, the threshold value L2 is automatically set to about 50%, thereby minimizing the fluctuation of the measured value due to the difference in the magnification. can do.

【0025】図8は、第3の実施の形態の説明図であ
る。この実施の形態では、低倍率かつ直線近似法あるい
は最大傾斜値法での観測時、測長値を、直線近似線ある
いは最大傾斜線で求めた値から観測倍率で決まる所定の
値を差し引いた値に補正する。図8は最大傾斜値法の例
であり、倍率5万倍のときラインプロファイルから最大
傾斜値法で求めたパターン寸法がW1であったとする。
この場合には次式によりパターン寸法Wを計算して表示
する。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the third embodiment. In this embodiment, at the time of observation by the low magnification and the linear approximation method or the maximum inclination value method, the length measurement value is a value obtained by subtracting a predetermined value determined by the observation magnification from the value obtained by the linear approximation line or the maximum inclination line. To be corrected. FIG. 8 shows an example of the maximum inclination value method. It is assumed that the pattern dimension obtained by the maximum inclination value method from the line profile at the magnification of 50,000 is W1.
In this case, the pattern dimension W is calculated and displayed by the following equation.

【0026】W=W1−ΔW ここで、ΔWは、図3に示したように、倍率5万倍にお
ける最大傾斜値法での測長値と閾値約50%とした閾値
法による測長値との差である。前述したように、低倍率
の時、閾値が約50%の閾値法によると測長値の変動が
小さいため、上式によって最大傾斜値法での測長値を閾
値が約50%の閾値法による測長値に換算することで、
倍率に依存しない測長値を得ることができる。図3から
明らかなようにΔWは倍率依存性を有するので、予め各
倍率毎にΔWの値を求めて記憶しておき、上記計算では
倍率に応じたΔWの値を使用する。
W = W1−ΔW Here, as shown in FIG. 3, ΔW is a value measured by the maximum inclination value method at a magnification of 50,000 times and a value measured by the threshold method with a threshold value of about 50%. Is the difference. As described above, when the magnification is low, the variation in the measured value is small according to the threshold method with a threshold of about 50%. By converting to the measured value by
A length measurement value independent of the magnification can be obtained. As is apparent from FIG. 3, since ΔW has a magnification dependency, a value of ΔW is obtained and stored in advance for each magnification, and the value of ΔW corresponding to the magnification is used in the above calculation.

【0027】ここでは最大傾斜値法について説明した。
直線近似法においても、同様の手法で測長値を閾値を約
50%とする閾値法での測長値に換算することにより、
低倍率での測長値の倍率依存性を除去することができ
る。図9は、第4の実施の形態の説明図である。この実
施の形態では、図9(a)に示すように、ラインプロフ
ァイルのスロープ部分に最大傾斜で接線を引き、上辺を
直線近似して、ラインプロファイル全体を台形状に直線
近似する。その後、図7(b)に示すように、その接線
に対して閾値を約50%とした閾値法でパターン寸法W
を求める。この方法による測定値が実寸法を反映したも
のであることは、図5(a)より明らかである。
Here, the maximum inclination value method has been described.
Also in the linear approximation method, by converting the measured value into a measured value by a threshold method with a threshold value of about 50% by the same method,
It is possible to remove the dependence of the measured value at low magnification on the magnification. FIG. 9 is an explanatory diagram of the fourth embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 9A, a tangent is drawn at the maximum slope to the slope portion of the line profile, the upper side is approximated by a straight line, and the entire line profile is approximated by a trapezoid. Thereafter, as shown in FIG. 7 (b), the pattern dimension W is determined by a threshold method with a threshold value of about 50% for the tangent line.
Ask for. It is clear from FIG. 5A that the measured value by this method reflects the actual dimensions.

【0028】図10は、第5の実施の形態の説明図であ
る。この実施の形態は、低倍率での測長時は、最大傾斜
値法あるいは直線近似法から閾値法に自動的に切り換え
るものである。いま測長SEMにおいて、測定法が最大
傾斜値法に設定されていたとする。図10(a)に示す
ように、高倍率での測長時には、設定通り最大傾斜値法
でパターン寸法Wを測定する。何かの理由で倍率を低倍
率に変更すると、図10(b)に示すように、ラインプ
ロファイルの波形鈍りが大きくなるため、設定に従って
最大傾斜値法で測長すると誤差が大きくなる。そこでこ
の実施の形態では、測定法が最大傾斜値法あるいは直線
近似法に設定されている場合に低倍率で測長するときに
は、測定法を測長値の倍率依存性が小さい閾値が約50
%の閾値法に自動的に切り換えるものとする。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the fifth embodiment. In this embodiment, when the length is measured at a low magnification, the maximum inclination value method or the linear approximation method is automatically switched to the threshold method. Now, it is assumed that the measurement method is set to the maximum inclination value method in the length measurement SEM. As shown in FIG. 10A, at the time of length measurement at a high magnification, the pattern dimension W is measured by the maximum inclination value method as set. If the magnification is changed to a low magnification for some reason, as shown in FIG. 10B, the waveform of the line profile becomes blunter, and if the length is measured by the maximum slope method according to the setting, the error increases. Therefore, in this embodiment, when the measurement method is set to the maximum slope method or the linear approximation method, when measuring the length at a low magnification, a threshold value at which the magnification dependence of the measured value is small is about 50.
It should be automatically switched to the threshold method of%.

【0029】ここでは、プローブに電子ビームを用いる
測長SEMを例にとって説明した。しかし、プローブは
光ビーム(レーザ走査顕微鏡)、イオンビーム(FI
B)、あるいは、メカニカルプローブ(走査型原子間力
顕微鏡)のようなものであっても構わない。一プローブ
・一画素の場合を例として説明したが、この他にマルチ
プローブやマルチ画素のようなものにも適用できる。
Here, the length measurement SEM using an electron beam as a probe has been described as an example. However, the probe is a light beam (laser scanning microscope), an ion beam (FI
B) or a mechanical probe (scanning atomic force microscope). Although the case of one probe and one pixel has been described as an example, the present invention is also applicable to a multi-probe and a multi-pixel.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によると、低倍率領域においても
測長値の倍率依存性を低減することができ、測長精度を
向上することができる。
According to the present invention, the magnification dependency of the length measurement value can be reduced even in the low magnification range, and the length measurement accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】SEMの原理と構成を説明するための図。FIG. 1 is a view for explaining the principle and configuration of an SEM.

【図2】ラインプロファイルからパターン寸法を求める
ための方法の説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for obtaining a pattern dimension from a line profile.

【図3】測長値の倍率依存性の例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example of magnification dependency of a measured value.

【図4】測長値のばらつきと倍率の関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a variation in a measured value and a magnification.

【図5】寸法測定値の倍率依存性のメカニズムを説明す
るための図。
FIG. 5 is a view for explaining a mechanism of a magnification dependency of a dimension measurement value.

【図6】第1の実施の形態の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of the first embodiment.

【図7】第2の実施の形態の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of the second embodiment.

【図8】第3の実施の形態の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of the third embodiment.

【図9】第4の実施の形態の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of the fourth embodiment.

【図10】第5の実施の形態の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of the fifth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電子銃、2…電子ビーム、3…収束レンズ、4…対
物レンズ、5…ウェハ、6…偏向コイル、7…二次電
子、8…二次電子検出器、9…ディスプレイ、10…ウ
ェハカセット、11…試料室、12…XYステージ、1
3…光学顕微鏡、14…撮像装置、15…制御装置、1
6…駆動モータ、19…パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun, 2 ... Electron beam, 3 ... Convergent lens, 4 ... Objective lens, 5 ... Wafer, 6 ... Deflection coil, 7 ... Secondary electron, 8 ... Secondary electron detector, 9 ... Display, 10 ... Wafer Cassette, 11 sample chamber, 12 XY stage, 1
3 optical microscope, 14 imaging device, 15 control device, 1
6 ... Drive motor, 19 ... Pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F067 AA21 BB01 BB04 CC17 HH06 JJ05 KK04 NN03 PP12 2F069 AA49 BB15 GG04 HH30 JJ02 MM24 NN16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F067 AA21 BB01 BB04 CC17 HH06 JJ05 KK04 NN03 PP12 2F069 AA49 BB15 GG04 HH30 JJ02 MM24 NN16

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プローブによって試料を所定の走査ピッ
チで走査し、試料から得られる走査信号を用いて試料画
像を形成し、前記試料画像中の被測定パターンの所定部
分を前記プローブで走査し、得られる走査信号を直線近
似法又は最大傾斜値法で処理して前記所定部分の寸法を
求めるパターン寸法測定方法において、 所定の倍率より低倍率であって、直線近似法あるいは最
大傾斜値法での測長の際に、求められた寸法値から観察
倍率で決まる所定の値を差し引いた値を測長値とするこ
とを特徴とするパターン寸法測定方法。
1. A sample is scanned at a predetermined scanning pitch by a probe, a sample image is formed using a scanning signal obtained from the sample, and a predetermined portion of a pattern to be measured in the sample image is scanned by the probe. In the pattern dimension measuring method for obtaining the dimensions of the predetermined portion by processing the obtained scanning signal by the linear approximation method or the maximum inclination value method, the magnification is lower than a predetermined magnification, and the linear approximation method or the maximum inclination value method is used. A pattern dimension measuring method, characterized in that at the time of length measurement, a value obtained by subtracting a predetermined value determined by an observation magnification from a determined dimension value is used as a length measurement value.
【請求項2】 プローブによって試料を所定の走査ピッ
チで走査し、試料から得られる走査信号を用いて試料画
像を形成し、前記試料画像中の被測定パターンの所定部
分を前記プローブで走査し、得られる走査信号を閾値法
で処理して前記所定部分の寸法を求めるパターン寸法測
定装置において、 所定の倍率より低い倍率で測長する際に、その際の設定
閾値レベルに依らず、自動的に閾値を略50%に設定す
る手段を備えたことを特徴とするパターン寸法測定装
置。
2. A sample is scanned at a predetermined scanning pitch by a probe, a sample image is formed using a scanning signal obtained from the sample, and a predetermined portion of a pattern to be measured in the sample image is scanned by the probe. In a pattern dimension measuring device for processing the obtained scanning signal by a threshold method to determine the dimension of the predetermined portion, when measuring a length at a magnification lower than a predetermined magnification, automatically regardless of a set threshold level at that time, A pattern dimension measuring apparatus comprising: means for setting a threshold value to approximately 50%.
【請求項3】 プローブによって試料を所定の走査ピッ
チで走査し、試料から得られる走査信号を用いて試料画
像を形成し、前記試料画像中の被測定パターンの所定部
分を前記プローブで走査し、得られる走査信号を所定の
測長アルゴリズムに従って処理して前記所定部分の寸法
を求めるパターン寸法測定装置において、 所定の倍率より低い倍率に変更された場合、最大傾斜法
あるいは直線近似法から、測長アルゴリズムを閾値法に
自動的に切り換える手段を備えたことを特徴とするパタ
ーン寸法測定装置。
3. A sample is scanned at a predetermined scanning pitch by a probe, a sample image is formed using a scanning signal obtained from the sample, and a predetermined portion of a pattern to be measured in the sample image is scanned by the probe. In a pattern size measuring apparatus for processing the obtained scanning signal according to a predetermined length measurement algorithm to obtain the size of the predetermined portion, when the magnification is changed to a lower magnification than a predetermined magnification, the maximum length measurement method or the linear approximation method is used. A pattern dimension measuring device comprising means for automatically switching an algorithm to a threshold method.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101949956A (en) * 2010-09-10 2011-01-19 航空工业总公司过滤与分离机械产品质量监督检测中心 Scanning method for measuring solid particle membrane with scanning electron microscope
JP2012043460A (en) * 2004-05-06 2012-03-01 Apple Inc Multipoint touch screen
US8654083B2 (en) 2006-06-09 2014-02-18 Apple Inc. Touch screen liquid crystal display
US8743300B2 (en) 2010-12-22 2014-06-03 Apple Inc. Integrated touch screens
US9268429B2 (en) 2006-06-09 2016-02-23 Apple Inc. Integrated display and touch screen
US9710095B2 (en) 2007-01-05 2017-07-18 Apple Inc. Touch screen stack-ups

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9035907B2 (en) 2004-05-06 2015-05-19 Apple Inc. Multipoint touchscreen
JP2012043460A (en) * 2004-05-06 2012-03-01 Apple Inc Multipoint touch screen
US11604547B2 (en) 2004-05-06 2023-03-14 Apple Inc. Multipoint touchscreen
US8605051B2 (en) 2004-05-06 2013-12-10 Apple Inc. Multipoint touchscreen
US10908729B2 (en) 2004-05-06 2021-02-02 Apple Inc. Multipoint touchscreen
US10331259B2 (en) 2004-05-06 2019-06-25 Apple Inc. Multipoint touchscreen
US9454277B2 (en) 2004-05-06 2016-09-27 Apple Inc. Multipoint touchscreen
US8872785B2 (en) 2004-05-06 2014-10-28 Apple Inc. Multipoint touchscreen
US8928618B2 (en) 2004-05-06 2015-01-06 Apple Inc. Multipoint touchscreen
US8982087B2 (en) 2004-05-06 2015-03-17 Apple Inc. Multipoint touchscreen
US9268429B2 (en) 2006-06-09 2016-02-23 Apple Inc. Integrated display and touch screen
US8654083B2 (en) 2006-06-09 2014-02-18 Apple Inc. Touch screen liquid crystal display
US11886651B2 (en) 2006-06-09 2024-01-30 Apple Inc. Touch screen liquid crystal display
US9244561B2 (en) 2006-06-09 2016-01-26 Apple Inc. Touch screen liquid crystal display
US11175762B2 (en) 2006-06-09 2021-11-16 Apple Inc. Touch screen liquid crystal display
US10976846B2 (en) 2006-06-09 2021-04-13 Apple Inc. Touch screen liquid crystal display
US9575610B2 (en) 2006-06-09 2017-02-21 Apple Inc. Touch screen liquid crystal display
US10191576B2 (en) 2006-06-09 2019-01-29 Apple Inc. Touch screen liquid crystal display
US9710095B2 (en) 2007-01-05 2017-07-18 Apple Inc. Touch screen stack-ups
US10521065B2 (en) 2007-01-05 2019-12-31 Apple Inc. Touch screen stack-ups
CN101949956A (en) * 2010-09-10 2011-01-19 航空工业总公司过滤与分离机械产品质量监督检测中心 Scanning method for measuring solid particle membrane with scanning electron microscope
CN101949956B (en) * 2010-09-10 2012-12-26 航空工业总公司过滤与分离机械产品质量监督检测中心 Scanning method for measuring solid particle membrane with scanning electron microscope
US9727193B2 (en) 2010-12-22 2017-08-08 Apple Inc. Integrated touch screens
US8743300B2 (en) 2010-12-22 2014-06-03 Apple Inc. Integrated touch screens
US10409434B2 (en) 2010-12-22 2019-09-10 Apple Inc. Integrated touch screens
US9025090B2 (en) 2010-12-22 2015-05-05 Apple Inc. Integrated touch screens
US8804056B2 (en) 2010-12-22 2014-08-12 Apple Inc. Integrated touch screens
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