JP2006010375A - Semによる立体形状計測方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
SEMの2次電子画像信号量の傾斜角依存性を利用して平坦な面や垂直に近い面についても高精度な立体形状計測を可能にしたSEMによる立体形状計測方法およびその装置を提供することにある。
【解決手段】
本発明は、被計測対象パターンにおいて傾斜角変化に対して感度が低い領域(平坦部領域)a、c1については、チルト像取得部1521で観察方向φ(2)からチルト像(チルト2次電子画像)I(2)を取得し、形状計測部1523,1524で取得されるチルト像を用いて勾配(表面傾斜角)を推定し、該推定された勾配推定値(表面傾斜角推定値)を積分することによって立体形状S2a、S2cの計測を行うことで、高精度な3次元プロファイル(立体形状)の計測を可能にすることにある。
【選択図】 図1
Description
δ(θ)=δ0・(1/cos(θ)) (2)
kは反射率、I0は一次電子強度である。従って、kI0またはδ0は側壁傾斜角度θが0度のときの2次電子放出量となる。nは実際検出されるものに近似させるための乗数である。
Claims (22)
- SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する方法であって、
前記被計測対象パターン上の、傾斜角変化に対する2次電子信号の感度または実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルの近似が悪い領域に対して、感度および近似の良いチルト2次電子画像が得られる観察方向から集束電子ビームを少なくとも前記領域に対して入射して走査することによって発生する2次電子信号量を検出して撮像される前記領域のチルト2次電子画像を取得するチルト像取得ステップと、
該チルト像取得ステップで取得された領域のチルト2次電子画像内の各座標点での2次電子信号量を基に、前記領域における各座標点における勾配を推定して算出し、該算出された各座標点における勾配推定値を順次積分することによって前記領域の立体形状の計測を行う形状計測ステップとを有することを特徴とするSEMによる立体形状計測方法。 - SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する方法であって、
前記被計測対象パターン上の、傾斜角変化に対する2次電子信号の感度または実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルの近似が悪い領域を決定する領域決定ステップと、
該領域決定ステップで決定した領域に対して、感度および近似の良いチルト2次電子画像が得られる観察方向から集束電子ビームを前記被計測対象パターンに対して入射して走査することによって発生する2次電子信号量を検出して撮像されるチルト2次電子画像を取得するチルト像取得ステップと、
該チルト像取得ステップで取得されたチルト2次電子画像内の各座標点での2次電子信号量を基に、前記各座標点における勾配を推定して算出し、該算出された各座標点における勾配推定値を順次積分することによって被計測対象パターンの立体形状の計測を行う形状計測ステップと、
該形状計測ステップで計測された被計測対象パターンの立体形状から前記領域決定ステップで決定された領域の座標および前記観察方向に基づいて前記領域における立体形状を抽出する抽出ステップとを有することを特徴とするSEMによる立体形状計測方法。 - SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する方法であって、
前記被計測対象パターン上の、傾斜角変化に対する2次電子信号の感度または実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルの近似が悪い領域を、集束電子ビームを基準入射角で入射して走査することによって検出される基準となる2次電子画像内における2次電子信号量に基に判断して決定する領域決定ステップと、
該領域決定ステップで決定された前記領域については前記基準入射角に対してチルトさせた入射角で集束電子ビームを少なくとも前記領域に対して入射して走査することによって発生する2次電子信号量を検出して撮像される領域のチルト2次電子画像を取得するチルト像取得ステップと、
該チルト像取得ステップで取得された領域のチルト2次電子画像内の各座標点での2次電子信号量を基に、前記領域における各座標点における勾配を推定して算出し、該算出された各座標点における勾配推定値を順次積分することによって前記領域の立体形状の計測を行う形状計測ステップとを有することを特徴とするSEMによる立体形状計測方法。 - 前記チルト像取得ステップにおいて、前記領域に対して相対的に前記集束電子ビームの入射角を変化させて前記集束電子ビームを少なくとも前記領域に入射して走査することによって発生する2次電子信号量の変化を検出し、該検出される2次電子信号量の変化を基に、前記観察方向を決めるステップを含むことを特徴とする請求項1又は2記載のSEMによる立体形状計測方法。
- 前記チルト像取得ステップにおいて、前記観察方向を、被計測対象パターンの断面形状モデルを用いて決めるステップを含むことを特徴とする請求項1又は2記載のSEMによる立体形状計測方法。
- SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する方法であって、
前記被計測対象パターン上の、傾斜角変化に対する2次電子信号の感度または実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルの近似が悪い領域に対して、相対的に集束電子ビームの入射角を変化させて前記集束電子ビームを少なくとも前記領域に対して入射して走査することによって発生する複数の2次電子信号量を検出して撮像される複数の領域のチルト2次電子画像を取得するチルト像取得ステップと、
該チルト像取得ステップで取得された複数の領域のチルト2次電子画像の内、感度および近似の良い領域のチルト2次電子画像を選択する選択ステップと、
該選択ステップで選択された領域のチルト2次電子画像内の各座標点での2次電子信号量を基に、前記領域における各座標点における勾配を推定して算出し、該算出された各座標点における勾配推定値を順次積分することによって前記領域の立体形状の計測を行う形状計測ステップとを有することを特徴とするSEMによる立体形状計測方法。 - SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する方法であって、
前記被計測対象パターン上の、傾斜角変化に対する2次電子信号の感度または実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルの近似が悪い領域を決定する領域決定ステップと、
該領域決定ステップで決定した領域に対して、相対的に集束電子ビームの入射角を変化させて前記集束電子ビームを前記被計測対象パターンに対して入射して走査することによって発生する複数の2次電子信号量を検出して撮像される複数のチルト2次電子画像を取得するチルト像取得ステップと、
該チルト像取得ステップで取得された複数のチルト2次電子画像の内、前記領域決定ステップで決定された領域において感度および近似の良いチルト2次電子画像および該チルト2次電子画像が得られる観察方向を選択する選択ステップと、
該選択ステップで選択されたチルト2次電子画像内の各座標点での2次電子信号量を基に、前記領域における各座標点における勾配を推定して算出し、該算出された各座標点における勾配推定値を順次積分することによって前記被計測対象パターンの立体形状の計測を行う形状計測ステップと、
該形状計測ステップで計測された被計測対象パターンの立体形状から前記領域決定ステップで決定された領域の座標および前記観察方向に基づいて前記領域における立体形状を抽出する抽出ステップとを有することを特徴とするSEMによる立体形状計測方法。 - 前記領域決定ステップにおいて、前記領域を、被計測対象パターンの断面形状モデルを用いて決定するステップを含むことを特徴とする請求項2又は7記載のSEMによる立体形状計測方法。
- 前記形状計測ステップにおいて、前記領域における各座標点での2次電子信号量を基に、前記領域における各座標点での勾配を推定して算出する際、予め学習によって評価された側壁傾斜角と2次電子信号量との関係を用いることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一つに記載のSEMによる立体形状計測方法。
- 前記形状計測ステップにおいて、前記被計測対象パターンに対して相対的に前記集束電子ビームの入射角を変化させて前記集束電子ビームを前記被計測対象パターンに入射して走査することによって該被計測対象パターンから発生する2次電子信号量に基づく2次電子画像の変化を検出し、該検出される2次電子画像の変化に基づいて少なくとも前記被計測対象パターンの傾き方向の正負を判別し、該判別された被計測対象パターンの傾き方向の正負に従って前記各座標点における勾配推定値を順次積分していくステップを含むことを特徴とする請求項1乃至9の何れか一つに記載のSEMによる立体形状計測方法。
- SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する方法であって、
前記被計測対象パターン上における第1の領域と第2の領域とを決定する領域決定ステップと、
該領域決定ステップによって決定された第1の領域に対して、感度および近似の良いチルト2次電子画像が得られる第1の観察方向から集束電子ビームを前記被計測対象パターンに対して入射して走査することによって該被計測対象パターンから発生する2次電子信号量を検出して撮像される第1の領域のチルト2次電子画像を取得し、該取得された第1の領域のチルト2次電子画像を用いて前記第1の観察方向からの被計測対象パターンの立体形状の計測を行う第1の形状計測ステップと、
前記領域決定ステップによって決定された第2の領域に対して、感度および近似の良いチルト2次電子画像が得られる第2の観察方向から集束電子ビームを前記被計測対象パターンに対して入射して走査することによって該被計測対象パターンから発生する2次電子信号量を検出して撮像される第2の領域のチルト2次電子画像を取得し、該取得された第2の領域のチルト2次電子画像を用いて前記第2の観察方向からの被計測対象パターンの立体形状の計測を行う第2の形状計測ステップと、
前記第1の形状計測ステップで計測された第1の観察方向からの被計測対象パターンの立体形状から前記領域決定ステップで決定された第1の領域の座標および前記第1の観察方向に基づいて前記第1の領域における立体形状を抽出し、前記第2の形状計測ステップで計測された第2の観察方向からの被計測対象パターンの立体形状から前記領域決定ステップで決定された第2の領域の座標および前記第2の観察方向に基づいて前記第2の領域における立体形状を抽出する抽出ステップと、
該抽出ステップで抽出された第1の領域における立体形状と第2の領域における立体形状とを統合して被計測対象パターンの立体形状の計測を行う統合ステップとを有することを特徴とするSEMによる立体形状計測方法。 - 前記感度および近似の良いチルト2次電子画像とは、傾斜角変化に対する2次電子信号量が大きく、かつ実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルがよく近似している画素値をもつチルト2次電子画像であることを特徴とする請求項1又は2又は6又は7又は11記載のSEMによる立体形状計測方法。
- SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する装置であって、
前記被計測対象パターン上の、傾斜角変化に対する2次電子信号の感度または実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルの近似が悪い領域に対して、感度および近似の良いチルト2次電子画像が得られる観察方向から集束電子ビームを少なくとも前記領域に対して入射して走査することによって発生する2次電子信号量を検出して撮像される前記領域のチルト2次電子画像を取得するチルト像取得部と、
該チルト像取得部で取得された領域のチルト2次電子画像内の各座標点での2次電子信号量を基に、前記領域における各座標点における勾配を推定して算出し、該算出された各座標点における勾配推定値を順次積分することによって前記領域の立体形状の計測を行う形状計測部とを備えたことを特徴とするSEMによる立体形状計測装置。 - SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する装置であって、
前記被計測対象パターン上の、傾斜角変化に対する2次電子信号の感度または実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルの近似が悪い領域を決定する領域決定部と、
該領域決定部で決定した領域に対して、感度および近似の良いチルト2次電子画像が得られる観察方向から集束電子ビームを前記被計測対象パターンに対して入射して走査することによって発生する2次電子信号量を検出して撮像されるチルト2次電子画像を取得するチルト像取得部と、
該チルト像取得部で取得されたチルト2次電子画像内の各座標点での2次電子信号量を基に、前記各座標点における勾配を推定して算出し、該算出された各座標点における勾配推定値を順次積分することによって被計測対象パターンの立体形状の計測を行う形状計測部と、
該形状計測部で計測された被計測対象パターンの立体形状から前記領域決定部で決定された領域の座標および前記観察方向に基づいて前記領域における立体形状を抽出する抽出部とを備えたことを特徴とするSEMによる立体形状計測装置。 - SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する装置であって、
前記被計測対象パターン上の、傾斜角変化に対する2次電子信号の感度または実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルの近似が悪い領域を、集束電子ビームを基準入射角で入射して走査することによって検出される基準となる2次電子画像内における2次電子信号量に基に判断して決定する領域決定部と、
該領域決定部で決定された前記領域については前記基準入射角に対してチルトさせた入射角で集束電子ビームを少なくとも前記領域に対して入射して走査することによって発生する2次電子信号量を検出して撮像される領域のチルト2次電子画像を取得するチルト像取得部と、
該チルト像取得部で取得された領域のチルト2次電子画像内の各座標点での2次電子信号量を基に、前記領域における各座標点における勾配を推定して算出し、該算出された各座標点における勾配推定値を順次積分することによって前記領域の立体形状の計測を行う形状計測部とを備えたことを特徴とするSEMによる立体形状計測装置。 - 前記チルト像取得部において、前記領域に対して相対的に前記集束電子ビームの入射角を変化させて前記集束電子ビームを少なくとも前記領域に入射して走査することによって発生する2次電子信号量の変化を検出し、該検出される2次電子信号量の変化を基に、前記観察方向を決める撮像計画部を有することを特徴とする請求項13又は14記載のSEMによる立体形状計測装置。
- 前記チルト像取得部において、前記観察方向を、被計測対象パターンの断面形状モデルを用いて決める撮像計画部を有することを特徴とする請求項13又は14記載のSEMによる立体形状計測装置。
- SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する装置であって、
前記被計測対象パターン上の、傾斜角変化に対する2次電子信号の感度または実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルの近似が悪い領域に対して、相対的に集束電子ビームの入射角を変化させて前記集束電子ビームを少なくとも前記所定の領域に対して入射して走査することによって発生する複数の2次電子信号量を検出して撮像される複数の領域のチルト2次電子画像を取得するチルト像取得部と、
該チルト像取得部で取得された複数の領域のチルト2次電子画像の内、感度および近似の良い領域のチルト2次電子画像を選択する選択部と、
該選択部で選択された領域のチルト2次電子画像内の各座標点での2次電子信号量を基に、前記領域における各座標点における勾配を推定して算出し、該算出された各座標点における勾配推定値を順次積分することによって前記領域の立体形状の計測を行う形状計測部とを備えたことを特徴とするSEMによる立体形状計測装置。 - SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する装置であって、
前記被計測対象パターン上の、傾斜角変化に対する2次電子信号の感度または実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルの近似が悪い領域を決定する領域決定部と、
該領域決定部で決定した領域に対して、相対的に集束電子ビームの入射角を変化させて前記集束電子ビームを前記被計測対象パターンに対して入射して走査することによって発生する複数の2次電子信号量を検出して撮像される複数のチルト2次電子画像を取得するチルト像取得部と、
該チルト像取得部で取得された複数のチルト2次電子画像の内、前記領域決定部で決定された領域において感度および近似の良いチルト2次電子画像および該チルト2次電子画像が得られる観察方向を選択する選択部と、
該選択部で選択されたチルト2次電子画像内の各座標点での2次電子信号量を基に、前記領域における各座標点における勾配を推定して算出し、該算出された各座標点における勾配推定値を順次積分することによって前記被計測対象パターンの立体形状の計測を行う形状計測部と、
該形状計測部で計測された被計測対象パターンの立体形状から前記領域決定部で決定された領域の座標および前記観察方向に基づいて前記領域における立体形状を抽出する抽出部とを備えたことを特徴とするSEMによる立体形状計測装置。 - 前記形状計測部において、前記領域における各座標点での2次電子信号量を基に、前記領域における各座標点での勾配を推定して算出する際、予め学習によって評価された側壁傾斜角と2次電子信号量との関係を用いることを特徴とする請求項13乃至19の何れか一つに記載のSEMによる立体形状計測装置。
- SEMによって2次電子画像に基づいて被計測対象パターンの3次元形状を推定して立体形状を計測する装置であって、
前記被計測対象パターン上における第1の領域と第2の領域とを決定する領域決定部と、
該領域決定部によって決定された第1の領域に対して、感度および近似の良いチルト2次電子画像が得られる第1の観察方向から集束電子ビームを前記被計測対象パターンに対して入射して走査することによって発生する2次電子信号量を検出して撮像される第1の領域のチルト2次電子画像を取得し、該取得された第1の領域のチルト2次電子画像を用いて前記第1の観察方向からの被計測対象パターンの立体形状の計測を行う第1の形状計測部と、
前記領域決定部によって決定された第2の領域に対して、感度および近似の良いチルト2次電子画像が得られる第2の観察方向から集束電子ビームを前記被計測対象パターンに対して入射して走査することによって発生する2次電子信号量を検出して撮像される第2の領域のチルト2次電子画像を取得し、該取得された第2の領域のチルト2次電子画像を用いて前記第2の観察方向からの被計測対象パターンの立体形状の計測を行う第2の形状計測部と、
前記第1の形状計測部で計測された第1の観察方向からの被計測対象パターンの立体形状から前記領域決定部で決定された第1の領域の座標および前記第1の観察方向に基づいて前記第1の領域における立体形状を抽出し、前記第2の形状計測部で計測された第2の観察方向からの被計測対象パターンの立体形状から前記領域決定部で決定された第2の領域の座標および前記第2の観察方向に基づいて前記第2の領域における立体形状を抽出する抽出部と、
該抽出部で抽出された第1の領域における立体形状と第2の領域における立体形状とを統合して被計測対象パターンの立体形状の計測を行う統合部とを有することを特徴とするSEMによる立体形状計測装置。 - 前記感度および近似の良いチルト2次電子画像とは、傾斜角変化に対する2次電子信号量が大きく、かつ実際の関係に対し傾斜角−2次電子信号量の関係モデルがよく近似している画素値をもつチルト2次電子画像であることを特徴とする請求項13又は14又は18又は19又は21記載のSEMによる立体形状計測装置。
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