JP2006319351A - Pattern inspection method and pattern inspection device - Google Patents

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敦子 山口
Tsuneo Terasawa
恒男 寺澤
Tadashi Otaka
正 大高
Takashi Iiizumi
孝 飯泉
Osamu Komuro
修 小室
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern edge shape inspection method and a pattern inspection device which quantitatively analyze, by the nondestructive inspection, line edge shapes of a micropattern featuring materials, processes and exposure optical systems, and find out faults in manufacturing processes and image distortions. <P>SOLUTION: The pattern inspection method involves inspecting a pattern shape from the two-dimensional distribution information (42) of a secondary electron intensity or a reflected electron intensity obtained by the observation (41) of the pattern formed on a substrate by a scanning microscope using charged particle beams, and comprises a step (45) of detecting a set of edge points expressing the edge points of the pattern in a two-dimensional surface by the threshold value method, a step (48) of obtaining an approximate line for the set of the detected edge points, and a step of determining an edge roughness shape and characteristic by calculating (49) a difference between the set of the edge points and the approximate line, wherein as the threshold value used in the threshold method, a plurality of values are used. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、パターン検査技術に係り、特に、走査型顕微鏡を用いて微細パターンを観察し、そのエッジ形状を検査する方法および装置に関する。   The present invention relates to a pattern inspection technique, and more particularly to a method and apparatus for observing a fine pattern using a scanning microscope and inspecting its edge shape.

近年のLSIプロセス、特に、ArFリソグラフィ以降の微細加工プロセスでは、パターン微細化に伴い、パターンのエッジラフネス(パターン端部の凹凸)が大きな問題とされている。   In recent LSI processes, in particular, microfabrication processes after ArF lithography, pattern edge roughness (unevenness of pattern end portions) is a major problem as patterns become finer.

ラフネスの発生原因は、材料自体の性質、露光装置、あるいは下地基板や観察装置自身である。量産工程においては、ラフネスの大きさが製品の性能に大きく影響する。また、異常に大きいラフネスでなくとも、特徴的なラフネスの出現は、製造装置の性能低下を反映していることが多く、将来的な製品不良につながる可能性がある。パターンエッジのラフネス形状を観察しその特徴から発生原因を特定するシステムの開発は急務である。また、量産工程における使用を考えれば、その検査方法は非破壊検査でなくてはならない。   The cause of the roughness is the nature of the material itself, the exposure apparatus, the base substrate, and the observation apparatus itself. In mass production processes, the magnitude of roughness greatly affects product performance. Even if the roughness is not abnormally large, the appearance of a characteristic roughness often reflects a decline in the performance of the manufacturing apparatus, which may lead to a future product failure. There is an urgent need to develop a system that observes the roughness shape of pattern edges and identifies the cause of occurrence based on the features. In consideration of use in mass production processes, the inspection method must be non-destructive inspection.

従来は、主として走査型電子顕微鏡による観察画像の目視から、経験によって情報を得てきた。例えば、レジストのラインパターン観察時に左右のエッジのゆらぎ方が同期している様子が見てとれることがある。この場合は、例としてラインが細いためパターンのトップが現像時にゆらいだ、露光時の光強度分布がもともとゆがんでいた、観察画像そのものに歪みがある、などの原因が考えられる。また、表面近傍は比較的凹凸が小さい一方で、パターン底部に大きい凹凸があるように見えることがある。このような現象からは、下地との相性が悪かったため残さが残った可能性が考えられる。   Conventionally, information has been obtained through experience mainly from visual observation of an observation image with a scanning electron microscope. For example, when the resist line pattern is observed, it can be seen that the left and right edge fluctuations are synchronized. In this case, for example, the line is thin and the top of the pattern fluctuates during development, the light intensity distribution during exposure was originally distorted, or the observed image itself is distorted. In addition, the vicinity of the surface may have relatively small unevenness, while the pattern bottom may appear to have large unevenness. From such a phenomenon, there is a possibility that the residue remains because the compatibility with the base is bad.

しかし、これらの判断の基準は定量的でないため、観察者によっては結論が異なる。システマティックに、観察者に依存せずラフネスの発生原因を解析するためにはラフネス形状を定量的に議論する必要がある。   However, since the criteria for these judgments are not quantitative, the conclusion varies depending on the observer. In order to analyze the cause of roughness systematically without depending on the observer, it is necessary to discuss the roughness shape quantitatively.

これまでに行われてきたパターンエッジ形状の特徴を定量的に表す試みとしては、特開平8−14836号公報に記されている例が挙げられる。この方法では、SEM画像からラインパターンエッジのテーパー形状を数値化している。これにより断面形状におけるエッジ部分の情報はある程度得られるが、ラインエッジに沿った方向のエッジの特徴は得られない。また得られる値はエッジ側面の傾きの指標であって、ラフネスについては評価できない。   As an attempt to quantitatively represent the feature of the pattern edge shape that has been performed so far, an example described in JP-A-8-14836 can be given. In this method, the taper shape of the line pattern edge is digitized from the SEM image. As a result, information on the edge portion in the cross-sectional shape can be obtained to some extent, but the feature of the edge in the direction along the line edge cannot be obtained. The obtained value is an index of the inclination of the edge side face, and the roughness cannot be evaluated.

パターンエッジのラフネスを検出する方法としては、エッジ位置の直線近似からのずれを何点か求め、それらの分布における標準偏差σあるいはσの3倍の値を算出する方法が一般的である。しかし、ここでいうラフネスとは、例として特開2000−58410号公報で使われているように、正確には寸法誤差にすぎず、エッジ形状評価の指標とはならない。   As a method of detecting the roughness of the pattern edge, a method is generally used in which several deviations from the linear approximation of the edge position are obtained and a standard deviation σ or a value three times as large as σ in their distribution is calculated. However, the roughness here is, as an example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-58410, and is merely a dimensional error and does not serve as an index for edge shape evaluation.

特開平8−14836号公報JP-A-8-14836 特開2000−58410号公報JP 2000-58410 A

上述したように、エッジ形状の定量的な評価手法はこれまでになかった。また、目視による判断は、エッジの立体的な形状が見て取れるにも関わらず、観察者に依存してしまう。   As described above, there has never been a quantitative evaluation method of the edge shape. Further, the visual judgment depends on the observer even though the three-dimensional shape of the edge can be seen.

本発明の目的は、従来観察像の目視で行ってきたエッジの形状評価を数値化し、定量的に高精度で迅速に行って、系統的にラフネス発生原因を特定することができるパターン検査方法およびパターン検査装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a pattern inspection method capable of systematically identifying the cause of roughness and systematically performing quantitative and high-accuracy rapid evaluation of the shape of an edge that has been performed by visual observation of an observation image. It is to provide a pattern inspection apparatus.

本発明では、電子線、電離放射線、イオン粒子線のような荷電粒子線を用いた走査型顕微鏡による観察で得られた2次電子もしくは反射電子の2次元分布像から直接データ処理を行って顕微鏡の精度を保ったまま、しきい値法によってエッジ点位置を求め、エッジ点位置の近似線からのずれ、即ちエッジ位置ゆらぎを求めた。ひとつのエッジに属するエッジ点に関して求めたエッジ位置ゆらぎの集合は、エッジラフネス形状の2次元的な特徴を表している。これを異なるしきい値に対して行って複数個のエッジ位置ゆらぎの集合を得ると、これらによって元の画像の3次元的なエッジラフネス形状が表される。   In the present invention, a data is directly processed from a two-dimensional distribution image of secondary electrons or reflected electrons obtained by observation with a scanning microscope using a charged particle beam such as an electron beam, ionizing radiation, or an ion particle beam. The edge point position was obtained by the threshold method while maintaining the accuracy of the above, and the deviation of the edge point position from the approximate line, that is, the edge position fluctuation was obtained. A set of edge position fluctuations obtained for edge points belonging to one edge represents a two-dimensional feature of the edge roughness shape. When this is performed on different threshold values to obtain a set of a plurality of edge position fluctuations, these represent the three-dimensional edge roughness shape of the original image.

次に,その結果を用いて、エッジ位置ゆらぎの空間周波数分布、またそれらのしきい値依存性を算出し表示する工程を設けた。これにより特に強度の強い空間周期、即ちラフネスの特徴的な周期を見出すことができる。   Next, using the result, a step of calculating and displaying the spatial frequency distribution of the edge position fluctuation and the threshold value dependency thereof was provided. As a result, it is possible to find a spatial period having a particularly strong intensity, that is, a characteristic period of roughness.

また、エッジ位置ゆらぎの標準偏差のしきい値依存性を算出し表示する工程を設けたことにより、エッジラフネスが表面近傍で大きい場合と底部で大きい場合を区別することができる。前者の場合はパターン形成工程の雰囲気に、後者の場合は下地層との整合性にラフネス発生の原因があると推定できる。   Further, by providing a step of calculating and displaying the threshold dependence of the standard deviation of the edge position fluctuation, it is possible to distinguish between the case where the edge roughness is large near the surface and the case where the edge roughness is large at the bottom. In the former case, it can be estimated that there is a cause of roughness in the atmosphere of the pattern forming process, and in the latter case, the consistency with the underlayer.

また、1本のラインの左右エッジ位置ゆらぎの相関グラフ、相関係数、また相関係数のしきい値依存性を算出し、グラフ化する処理工程を設けた。これによりラインパターンエッジにおけるラフネスの方向が、(1)左右で同じ(図1)、(2)左右で反対向き(図2)、(3)左右で無関係、のどのカテゴリーに入るか、またその様子が深さ方向で変化しているかを明らかにすることができる。   In addition, a processing step for calculating and graphing a correlation graph, a correlation coefficient, and a threshold dependence of the correlation coefficient of left and right edge position fluctuations of one line is provided. As a result, the direction of the roughness at the line pattern edge is the same (1) on the left and right (FIG. 1), (2) the opposite direction on the left and right (FIG. 2), and (3) irrelevant on the left and right. It is possible to clarify whether the situation changes in the depth direction.

図1および図2は、画像内に縦方向に1本のラインパターンが存在する場合のエッジのゆらぎ方の例を表している。図中、1及び3はラインの左エッジ、2及び4は右エッジである。   FIG. 1 and FIG. 2 show examples of edge fluctuations when one line pattern exists in the vertical direction in an image. In the figure, 1 and 3 are the left edge of the line, and 2 and 4 are the right edge.

図1はラインの幅は一定で、ライン自体がうねっている場合、図2はラインの左右のエッジが同期しているが図1と反対の方向にゆらいでいる場合である。上記(1)の傾向があるときは左右のエッジ位置ゆらぎの相関が正になる。また、上記(2)の傾向があるときは左右のエッジ位置ゆらぎの相関は負になる。左右のエッジが独立にゆらいでいるときは、相関はない。相関係数の具体的な算出と判定基準の詳細については後述する。   FIG. 1 shows a case in which the line width is constant and the line itself is wavy, and FIG. 2 shows a case in which the left and right edges of the line are synchronized but fluctuate in the opposite direction to FIG. When there is a tendency of (1) above, the correlation between the left and right edge position fluctuations becomes positive. When there is a tendency of (2) above, the correlation between the left and right edge position fluctuations is negative. There is no correlation when the left and right edges fluctuate independently. Specific calculation of the correlation coefficient and details of the determination criteria will be described later.

これらの算出結果を判定機能に入力し、ラフネス発生の原因と考えられるパターン形成工程の候補を選択し、表示する機能を設けた。また、この信号を該当する装置に送信できるシステムを用いて、不良出現に迅速に対応して損出を従来システムより低減することが可能となった。   These calculation results are input to a determination function, and a function for selecting and displaying a pattern formation process candidate that is considered to be the cause of roughness is provided. In addition, by using a system that can transmit this signal to the corresponding device, it is possible to respond quickly to the appearance of a defect and reduce loss compared to the conventional system.

また、エッジラフネスの原因が観察装置自体にある可能性が指摘された場合に、観察装置を調べるため、ライン形状の標準試料を観察し、画像データを取り込みながら観察位置をラインパターンと平行な方向に移動して、画像を積算させた。得られた2次元データはランダムに発生するラフネスは平均化されるが、観察画像の歪みは除去されずに残る。この歪み量をデータ化し記憶させておくことにより、以後の観察において歪みを除去し、誤差のより小さい画像を得ることが可能となった。   In addition, when it is pointed out that the cause of edge roughness may be in the observation device itself, in order to examine the observation device, the line-shaped standard sample is observed, and the observation position is set in a direction parallel to the line pattern. The image was integrated. In the obtained two-dimensional data, the randomly generated roughness is averaged, but the distortion of the observed image remains without being removed. By storing the amount of distortion as data, it is possible to remove the distortion in subsequent observations and obtain an image with a smaller error.

このようにして、本発明によるパターン検査方法は、基板上に形成されたパターンを荷電粒子線を用いた走査型顕微鏡により観察して得られる2次電子強度もしくは反射電子強度の2次元分布情報からパターン形状を検査する方法であって、前記2次元分布情報から2次元面内における前記パターンのエッジの位置を表すエッジ点の集合をしきい値法により検出する工程と、検出された前記エッジに属するエッジ点の集合に対する近似線を得る工程と、前記エッジ点の集合と前記近似線との差を算出することにより、エッジラフネス形状を求める工程とを含むことを特徴とする。   In this way, the pattern inspection method according to the present invention is based on the two-dimensional distribution information of secondary electron intensity or reflected electron intensity obtained by observing a pattern formed on a substrate with a scanning microscope using a charged particle beam. A method for inspecting a pattern shape, comprising: a step of detecting a set of edge points representing a position of an edge of the pattern in a two-dimensional plane from the two-dimensional distribution information by a threshold method; The method includes a step of obtaining an approximate line for a set of edge points to which the image belongs, and a step of obtaining an edge roughness shape by calculating a difference between the set of edge points and the approximate line.

また、本発明によるパターン検査方法は、基板上に形成されたパターンを荷電粒子線を用いた走査型顕微鏡により観察して得られる2次電子強度もしくは反射電子強度の2次元分布情報からパターン形状を検査する方法であって、前記2次元分布情報から2次元面内における前記パターンのラインエッジの位置を表すエッジ点の集合を検出する工程と、各ラインエッジごとに検出された前記エッジ点の集合に対する近似線を最小自乗法により得る工程と、各ラインエッジごとに属する前記エッジ点の集合と前記近似線との差を算出することにより、エッジラフネス形状を求める工程と、異なるラインエッジのエッジラフネス形状間の相関を表示する工程とを含むことを特徴とする。   In addition, the pattern inspection method according to the present invention obtains a pattern shape from two-dimensional distribution information of secondary electron intensity or reflected electron intensity obtained by observing a pattern formed on a substrate with a scanning microscope using a charged particle beam. An inspection method comprising: detecting a set of edge points representing a position of a line edge of the pattern in a two-dimensional plane from the two-dimensional distribution information; and the set of edge points detected for each line edge Obtaining an approximate line for the line by the method of least squares, calculating an edge roughness shape by calculating a difference between the set of edge points belonging to each line edge and the approximate line, and edge roughness of different line edges And a step of displaying a correlation between shapes.

また、本発明は、前記構成において、前記しきい値法に用いるしきい値として、複数個の値を用いて行うことを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that, in the above configuration, a plurality of values are used as threshold values used in the threshold method.

また、本発明は、前記構成において、得られた前記エッジラフネス形状の空間周波数分布を算出する工程を含むことを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that, in the above configuration, the step of calculating a spatial frequency distribution of the obtained edge roughness shape is included.

また、本発明は、前記構成において、前記複数個のしきい値に対して得られた前記エッジ点の集合と前記近似線との差の自乗の平均の平方根で表される標準偏差を算出することにより、前記エッジラフネスの大きさを求める工程を含むことを特徴とする。   In the configuration described above, the present invention calculates a standard deviation represented by a mean square root of a square of a difference between the set of edge points obtained for the plurality of threshold values and the approximate line. Thus, the method includes a step of obtaining the magnitude of the edge roughness.

また、本発明は、前記構成において、得られた前記エッジラフネス形状からラフネス発生原因となる前記基板のパターン形成工程の候補を選択し、表示する工程を有することを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that, in the configuration described above, a step of selecting and displaying a pattern formation process candidate of the substrate that causes the occurrence of roughness from the obtained edge roughness shape.

さらに、本発明は、走査型顕微鏡に所定のピッチのラインパターン形状に加工した試料を設置し、前記試料を観察して2次電子もしくは反射電子の2次元強度分布を得る工程と、前記2次元強度分布から前記ラインパターンのエッジラフネス形状を算出する工程と、得られた前記エッジラフネス形状を画像歪み情報として記憶する工程とを含むことを特徴とするパターン検査方法を提供する。   Furthermore, the present invention includes a step of placing a sample processed into a line pattern shape with a predetermined pitch on a scanning microscope, observing the sample to obtain a two-dimensional intensity distribution of secondary electrons or reflected electrons, There is provided a pattern inspection method comprising a step of calculating an edge roughness shape of the line pattern from an intensity distribution and a step of storing the obtained edge roughness shape as image distortion information.

さらに、本発明は、走査型顕微鏡に所定のピッチのラインパターン形状に加工した試料を設置し、前記試料を観察して2次電子もしくは反射電子の第1の2次元強度分布を得る工程と、観察位置を前記ラインパターンの辺の方向に一定量の長さだけ移動して2次電子もしくは反射電子の第2の2次元強度分布を得る工程と、前記第1の2次元強度分布と前記第2の2次元強度分布との和を得る工程と、前記和のデータから前記ラインパターンのエッジラフネス形状を算出する工程と、得られた前記エッジラフネス形状を画像歪み情報として記憶する工程とを含むパターン検査方法を提供する。さらにまた、本発明は、前記パターン検査方法において、得られた前記画像歪み情報から、観察領域のラインパターンのエッジに垂直な方向の画像オフセット量を算出し、任意の試料を観察した結果得られる2次電子もしくは反射電子の第3の2次元強度分布、または前記第3の2次元強度分布から得られたパターンエッジ位置を修正する工程を含むことを特徴とするパターン検査方法を提供する。   Furthermore, the present invention includes a step of placing a sample processed into a line pattern shape with a predetermined pitch on a scanning microscope, observing the sample to obtain a first two-dimensional intensity distribution of secondary electrons or reflected electrons, A step of moving the observation position in the direction of the side of the line pattern by a certain amount to obtain a second two-dimensional intensity distribution of secondary electrons or reflected electrons; the first two-dimensional intensity distribution; A step of obtaining a sum of two two-dimensional intensity distributions, a step of calculating an edge roughness shape of the line pattern from the sum data, and a step of storing the obtained edge roughness shape as image distortion information. A pattern inspection method is provided. Furthermore, the present invention is obtained as a result of observing an arbitrary sample by calculating an image offset amount in a direction perpendicular to the edge of the line pattern in the observation area from the obtained image distortion information in the pattern inspection method. There is provided a pattern inspection method comprising a step of correcting a third two-dimensional intensity distribution of secondary electrons or reflected electrons, or a pattern edge position obtained from the third two-dimensional intensity distribution.

さらに、本発明は、荷電粒子源と、前記荷電粒子源より放出された荷電粒子線を収束レンズ、偏向器、対物レンズを通して試料に照射し、偏向・走査する荷電粒子光学系と、前記試料を載置するステージと、前記荷電粒子線照射によって前記試料から放出される2次電子もしくは反射電子の強度を検出する検出器と、前記偏向・走査を制御する制御系とを有し、かつ、得られる前記2次電子もしくは反射電子強度の2次元分布から、しきい値法に基づいて前記パターンのエッジラフネス形状および特性を求める信号処理手段を具備することを特徴とするパターン検査装置を提供する。   Furthermore, the present invention provides a charged particle optical system, a charged particle optical system that irradiates a sample with a charged particle beam emitted from the charged particle source through a converging lens, a deflector, and an objective lens, and deflects and scans the sample. A stage to be mounted; a detector for detecting the intensity of secondary electrons or reflected electrons emitted from the sample by the charged particle beam irradiation; and a control system for controlling the deflection / scanning. There is provided a pattern inspection apparatus comprising signal processing means for obtaining an edge roughness shape and characteristics of the pattern based on a threshold method from the two-dimensional distribution of the secondary electrons or reflected electron intensity.

本発明によれば、これまで観察像の目視で行ってきたエッジの形状評価を数値化し、定量的に高精度で迅速に行って、系統的にラフネス発生原因を特定することができるパターン検査方法および装置が実現できる。さらには、発生原因となっている製造工程あるいは製造装置の制御に役立てることによって、超微細加工プロセスの管理を行って歩留まりとスループットの向上が期待できる。   According to the present invention, a pattern inspection method capable of systematically identifying the cause of occurrence of roughness systematically by quantitatively measuring the shape of an edge that has been performed by visual observation of an observation image so far and performing quantitatively with high accuracy and speed. And a device can be realized. Furthermore, it can be expected to improve the yield and throughput by managing the ultra-fine processing process by using the control of the manufacturing process or manufacturing apparatus that is the cause of the occurrence.

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施例1)
本発明の第1の実施例を、図3から図6によって説明する。図3は本実施例の装置構成を示す概略図、図4は本実施例の手順を示すフローチャート、図5は評価に用いたデータを画像化したものの概略図、図6は前記データからしきい値比率0.5で検出されたラインパターンのエッジを表す図である。
(Example 1)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic diagram showing the apparatus configuration of the present embodiment, FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the present embodiment, FIG. 5 is a schematic diagram of an image of data used for evaluation, and FIG. 6 is a threshold based on the data. It is a figure showing the edge of the line pattern detected by the value ratio 0.5.

図3に示す装置を用い、図4に示すフローに従ってパターンの検査を行った。   Using the apparatus shown in FIG. 3, the pattern was inspected according to the flow shown in FIG.

まず、工程41に示すように、走査型電子顕微鏡の制御系15から操作を行って、顕微鏡筐体5内のステージ12上に設置された試料11を観察した。走査型電子顕微鏡の電子銃6から放出された電子線7は収束レンズ8、偏向器9、対物レンズ10を通ってステージ12上の試料11に照射され、試料11から発せられた二次電子13は検出器14によって検出された。   First, as shown in step 41, an operation was performed from the control system 15 of the scanning electron microscope, and the sample 11 placed on the stage 12 in the microscope casing 5 was observed. The electron beam 7 emitted from the electron gun 6 of the scanning electron microscope is irradiated to the sample 11 on the stage 12 through the converging lens 8, the deflector 9, and the objective lens 10, and secondary electrons 13 emitted from the sample 11. Was detected by detector 14.

試料11は、シリコン基板上に電子線描画により形成したレジストのラインパターンを有する構造のものであった。パターンのエッジラフネスの空間周期について測定実績がない場合や特に観察領域の大きさに要求がない場合、10万倍から30万倍の倍率で観察するのが望ましい。本例では20万倍で観察を行った。試料11はラインパターンが走査方向にほぼ垂直になるようにステージ12上に設置された。   Sample 11 had a structure having a resist line pattern formed by electron beam drawing on a silicon substrate. When there is no measurement result regarding the spatial period of the edge roughness of the pattern, or when there is no particular requirement for the size of the observation area, it is desirable to observe at a magnification of 100,000 to 300,000 times. In this example, observation was performed at 200,000 times. The sample 11 was placed on the stage 12 so that the line pattern was almost perpendicular to the scanning direction.

次に工程42に進み、複数回の走査を行ってパターンから放出された2次電子強度の測定結果を積算し平均値を算出した。ノイズの少ない画像を得るためにはデータの積算回数は64回以上が望ましい。本例では128回の積算を行った。   Next, proceeding to step 42, scanning was performed a plurality of times, and the measurement results of the secondary electron intensity emitted from the pattern were integrated to calculate an average value. In order to obtain an image with less noise, it is desirable that the number of data accumulations is 64 times or more. In this example, the integration was performed 128 times.

こうして得られる2次元の電子強度分布が解析対象となるデータである。また、得られた電子強度分布データをグレイスケールの濃度に換算し、コンピュータ16の端末の画面上に画像として表示した。この画像の概略図を、図5に示す。   The two-dimensional electron intensity distribution thus obtained is data to be analyzed. Further, the obtained electron intensity distribution data was converted to a gray scale density and displayed as an image on the terminal screen of the computer 16. A schematic diagram of this image is shown in FIG.

画像データは、横及び縦方向とも512個の画素で構成されていた。縦方向により長い領域についてエッジラフネス形状を検査したい場合は、横一列のデータに相当する走査線の間隔を横の画素の間隔の整数倍にすることも可能であった。例えば、横方向に675nm、縦方向に2700nmの領域を縦横512画素の画面に表すことも可能であった。本例では画像に含まれる観察領域は縦横とも675nmであり、1画素あたり、約1.318nm平方のエリアを表していることになる。以下、画像の左上を原点とし、右方向の距離をx、下方向の距離をyとする。また、x及びy方向の画素の番号をm、nで表す。実際には2次電子強度に応じた濃淡を持った像が現れるが、図5では、特に2次電子強度が大きいところ、即ちエッジが存在し得る領域を白で、小さいところを斜線で表している。図5に示されている座標は画像の画素の番号を表している。電子線が引き続いてウエハに照射されるのを停止したのち、画像データを制御系15から隣接するコンピュータ16に転送して工程42を終了し、工程43へ進み、本発明による形状分析を行うプログラムを実行させた。   The image data was composed of 512 pixels in both the horizontal and vertical directions. When it is desired to inspect the edge roughness shape for a longer region in the vertical direction, it is possible to set the interval between scanning lines corresponding to one horizontal row of data to an integral multiple of the horizontal pixel interval. For example, a region of 675 nm in the horizontal direction and 2700 nm in the vertical direction can be represented on a screen of 512 pixels in the vertical and horizontal directions. In this example, the observation area included in the image is 675 nm both vertically and horizontally, and represents an area of about 1.318 nm square per pixel. Hereinafter, the upper left of the image is the origin, the distance in the right direction is x, and the distance in the lower direction is y. The pixel numbers in the x and y directions are represented by m and n. In practice, an image having a light and shade corresponding to the secondary electron intensity appears. In FIG. 5, the area where the secondary electron intensity is particularly large, that is, the region where the edge can exist is represented by white, and the small area is represented by oblique lines. Yes. The coordinates shown in FIG. 5 represent the pixel numbers of the image. After stopping the subsequent irradiation of the electron beam to the wafer, the image data is transferred from the control system 15 to the adjacent computer 16 to end the step 42 and proceed to the step 43 to execute the shape analysis according to the present invention. Was executed.

これにより、プログラムはこのデータに対して以下のように平均化・平滑化を行ってノイズの低減を行った。まず最初に、データをx方向に1列に512個並んだ2次電子強度の組即ちプロファイルに分割した。各プロファイルはyが一定の場合の2次電子強度のx依存性であり、プロファイルは合計でy方向の画素の個数即ち512本ある。   As a result, the program averaged and smoothed the data as follows to reduce noise. First, the data was divided into 512 sets of secondary electron intensity sets or profiles arranged in a line in the x direction. Each profile is the x dependence of the secondary electron intensity when y is constant, and the profile has a total number of pixels in the y direction, that is, 512.

このデータに関して、以下の手順でノイズ低減を行った。まず、平均化パラメータk(自然数)、平滑化パラメータk(奇数)を与えた。kが偶数のときk'=k/2、奇数の時はk'=(k−1)/2とする。また、k'=(k−1)/2とする。N−k'番目からk個のプロファイルの平均をとって、これを平均化後のn番目のプロファイルとした。次に、前記工程で得られた平均化後のプロファイル内の画素番号m−k'からm+k'までの領域について、ハミングウインドウを用いた平滑化を行って新たにm番目の平滑化後の値とした。1画素が0.8nmから2nmまでの長さに対応するデータの場合、平均化パラメータkは4以上11以下、平滑化パラメータkは3以上11以下が望ましい。どちらの値もこれらの値より小さいとノイズが十分に低減できず、また大きいと細かい空間周期のエッジラフネスが検出できない。ここでは、k=k=7とした。 With respect to this data, noise was reduced by the following procedure. First, an averaging parameter k 1 (natural number) and a smoothing parameter k 2 (odd number) were given. When k 1 is an even number, k 1 ′ = k 1/2 and when it is an odd number, k 1 ′ = (k 1 −1) / 2. Further, k 2 ′ = (k 2 −1) / 2. The average of N-k 1 'th to k 1 profiles was taken, and this was taken as the n-th profile after averaging. Next, smoothing using a hamming window is performed for the area from pixel number m−k 2 ′ to m + k 2 ′ in the profile after averaging obtained in the above step, and a new m-th smoothing is performed. The value of In the case of data in which one pixel corresponds to a length from 0.8 nm to 2 nm, the averaging parameter k 1 is preferably 4 or more and 11 or less, and the smoothing parameter k 2 is preferably 3 or more and 11 or less. If both values are smaller than these values, the noise cannot be sufficiently reduced, and if it is larger, the edge roughness of a fine spatial period cannot be detected. Here, k 1 = k 2 = 7.

次に、ラインのエッジを検出するために、エッジ点の探索を行う領域の入力を行った。まず、左エッジについては探索領域のx方向の画素番号を図5の領域18の位置から目測で、m=210からm=250までと判断し、入力した。同様に右エッジについては領域19の位置から目測でm=280からm=320までとした。これらの計算領域の指定は、(1)数値入力、(2)図5の画面で画面入力、の2通りの方法で行うことができる。ここでは、数値入力を行った。   Next, in order to detect the edge of the line, an area for searching for an edge point was input. First, for the left edge, the pixel number in the x direction of the search region was determined from m = 210 to m = 250 from the position of the region 18 in FIG. Similarly, regarding the right edge, m = 280 to m = 320 as measured from the position of the region 19. Designation of these calculation areas can be performed by two methods: (1) numeric input and (2) screen input on the screen of FIG. Here, numerical input was performed.

次に工程44から47に示すように、エッジ点の検出を行った。検出を行うしきい値比率pは、設定されたpの最小値pから最大値pまで、設定されたΔpを刻みとして変化させて行う。本例では、p=0.2、p=0.9、Δp=0.1の各値について、y方向の画素番号nが偶数2n'で与えられる合計256本のプロファイルに対して行った。ここで用いるしきい値法は、一般的に知られているものであり、pと2次電子強度最大値Imaxと最小値Iminとから、(Imax−Imin)×p+Iminで与えられるしきい値を計算し、プロファイル上において2次電子強度がしきい値になる点をエッジとするという方法である。 Next, as shown in steps 44 to 47, edge points were detected. The threshold ratio p for performing the detection is changed by changing the set Δp from the minimum value p 1 to the maximum value p 2 of the set p. In this example, for each value of p 1 = 0.2, p 2 = 0.9, and Δp = 0.1, the calculation is performed for a total of 256 profiles in which the pixel number n in the y direction is given by an even number 2n ′. It was. The threshold method used here is generally known, and is given by (I max −I min ) × p + I min from p, the secondary electron intensity maximum value I max, and the minimum value I min. The threshold value is calculated, and the point where the secondary electron intensity becomes the threshold value on the profile is used as an edge.

検出された左右のエッジ点のx座標をxL(2n')及びxR(2n')とした。プロファイルはx方向1画素分の長さ1.318nmの整数倍で与えられるx座標に対してその位置の2次電子強度を与える数値Iの組(x、I(x))の集合であるが計算時にはとなりあう点を直線でつなぎ、この折れ線としきい値との交点を求めた。こうして得られたエッジ点のy座標は、nmを単位として2n'×1.318となる。 The detected x-coordinates of the left and right edge points were x L (2n ′) and x R (2n ′). The profile is a set of a set of numerical values I (x, I (x)) that gives the secondary electron intensity at that position with respect to the x coordinate given by an integral multiple of the length of 1.318 nm for one pixel in the x direction. The points that meet at the time of calculation were connected by a straight line, and the intersection of this broken line and the threshold value was obtained. The y coordinate of the edge point thus obtained is 2n ′ × 1.318 in units of nm.

以上の工程により、ひとつのpの値について、左エッジについて256個の(xL、y)の座標が得られる。右エッジについても同様に256個の点の集合が得られる。pの値として0.2を与えて(工程44)、エッジを検出してはpの値を0.1を増やすという手順をp=0.9まで繰り返した(工程45〜47)。例として、p=0.5の場合について得られたエッジ点の集合を、図6に示す。 Through the above steps, 256 (x L , y) coordinates are obtained for the left edge for one value of p. Similarly, a set of 256 points is obtained for the right edge. The procedure of giving 0.2 as the value of p (step 44), detecting the edge, and increasing the value of p by 0.1 was repeated until p = 0.9 (steps 45 to 47). As an example, a set of edge points obtained for the case of p = 0.5 is shown in FIG.

次に工程48に示すように、最小自乗法を用いてこの左右合計512個の点の近似を行った。任意の関数形を表す曲線で近似を行うことが可能であったが、ここでは平行な2本の直線x=ay+bとx=ay+b+wとで近似した。   Next, as shown in step 48, the total of 512 points on the left and right sides was approximated using the method of least squares. Although it was possible to approximate with a curve representing an arbitrary function form, approximation was performed with two parallel straight lines x = ay + b and x = ay + b + w.

次に工程49に進み、y座標が偶数2n'で与えられるプロファイルについて、左エッジ点のx座標xL(2n')と、近似直線とプロファイルとの交点、即ち近似点のx座標a×2n'+bとの差を、エッジ点ゆらぎΔxL(2n')として算出した。これをn'=1からn'=256のプロファイルについて行って256個の左エッジ点ゆらぎを得た。ここで計算を行う際に、点の位置をx、y、即ち長さの単位nmで表したが、画素番号m、nで表して処理を行ってもよい。後者の場合はnが正の整数となるため使用する記憶容量が少なくてすむ。同様の計算を右エッジについても行って256個の右エッジ点ゆらぎを得た。このようにして、エッジラフネスの形状をあらわす、エッジ位置ゆらぎの組の集合(ΔxL(2n')、2n')、(ΔxR(2n')、2n')(ただしn'=1、2、…256)を得ることができた。このプログラムはまた、しきい値比率ごとにこれらの値を算出した。これらの結果はコンピュータ内の記憶領域にストックされた。 Next, proceeding to step 49, for the profile whose y coordinate is given by an even number 2n ', the intersection of the x coordinate x L (2n') of the left edge point and the approximate line and the profile, that is, the x coordinate a x 2n of the approximate point. The difference from '+ b' was calculated as edge point fluctuation Δx L (2n '). This was performed for profiles from n ′ = 1 to n ′ = 256 to obtain 256 left edge point fluctuations. In performing the calculation here, the position of the point is represented by x, y, that is, the unit of length nm, but the processing may be performed by representing the pixel number m, n. In the latter case, n is a positive integer, so less storage capacity is required. Similar calculations were performed for the right edge to obtain 256 right edge point fluctuations. In this way, sets of edge position fluctuations (Δx L (2n ′), 2n ′), (Δx R (2n ′), 2n ′) (where n ′ = 1, 2) representing the shape of edge roughness. ... 256) could be obtained. The program also calculated these values for each threshold ratio. These results were stocked in a storage area within the computer.

この結果、グレイスケールの濃淡で表されていた顕微鏡写真から、デジタルなデータとしてエッジラフネスの形状を取り出すことができ、またそれをグラフ上に点の集合として表示することができるようになった。そのためエッジ形状を示すときに見やすくすることができた。また、これらのデータを用いてさらに分析を行ってパターン形状の解析ができるようになった。   As a result, the shape of edge roughness can be extracted as digital data from a microphotograph represented by grayscale shading, and can be displayed as a set of points on a graph. Therefore, it was easy to see when showing the edge shape. In addition, it is now possible to analyze the pattern shape by performing further analysis using these data.

(実施例2)
本発明の第2の実施例を、図5及び図7によって説明する。
(Example 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

実施例1に示した方法で、図5に示したレジストパターンの画像データから、エッジ位置を検出し、さらにエッジ位置のゆらぎとしてエッジラフネス形状を表すデータを得た。   The edge position was detected from the image data of the resist pattern shown in FIG. 5 by the method shown in Example 1, and data representing the edge roughness shape was obtained as the fluctuation of the edge position.

次に、各しきい値比率に対して得られたエッジ位置ゆらぎデータ(ΔxL(2n’)、2n’)の集合(あるいは、(ΔxR(2n’)、2n’)の集合)を、y方向に周期的な関数の重ね合わせとみなしてその周期の分布を求めた。即ち、データ系列{ΔxL(2)、ΔxL(4)、ΔxL(6)、ΔxL(8)……}についてフーリエ変換を行い、y方向空間周波数fに対するフーリエ係数の絶対値即ち強度A(f)を求めた。 Next, a set of edge position fluctuation data (Δx L (2n ′), 2n ′) obtained for each threshold ratio (or a set of (Δx R (2n ′), 2n ′)) is obtained. The distribution of the period was calculated by regarding the superposition of periodic functions in the y direction. That is, Fourier transform is performed on the data series {Δx L (2), Δx L (4), Δx L (6), Δx L (8)...}, And the absolute value of the Fourier coefficient with respect to the y-direction spatial frequency f, that is, the intensity A (f) was obtained.

この結果得られた周波数分布の例を、図7に示す。図6に例示されたライン左エッジについて、フーリエ変換を行った結果である。横軸の空間周波数fは対応する空間周期と画像領域の長さ675nmとの比であり、例えばf=10は空間周期675nm/10、即ち67.5nmの周期にあたる。   An example of the frequency distribution obtained as a result is shown in FIG. It is the result of having performed Fourier transformation about the line left edge illustrated in FIG. The spatial frequency f on the horizontal axis is the ratio of the corresponding spatial period to the length of the image area of 675 nm. For example, f = 10 corresponds to a spatial period of 675 nm / 10, that is, a period of 67.5 nm.

次に、以下の手順によりこの周波数分布に特徴的な空間周波数を抽出した。15<f<128の領域における強度A(f)を最小自乗法を用いて関数A×1/fで近似し、得られたフィテッィングパラメータAを代入した関数A×1/fをf<128となる全ての領域で同グラフ上にプロットした。図7中の太い実線で表された曲線はこうして得られた近似曲線である。次にあらかじめ指定されたfの領域で実測値から得られたA(f)と近似値A×1/fとを比較し、前者が後者より大きくなるfの値をピックアップした。本例ではこの指定領域を3<f<20とした。 Next, a spatial frequency characteristic of this frequency distribution was extracted by the following procedure. 15 <intensity in the region of f <128 A (f) is by using the method of least squares approximated with the function A 0 × 1 / f, the function obtained by substituting Ficoll Te' I ing parameter A 0 obtained A 0 × 1 / f Are plotted on the same graph in all regions where f <128. The curve represented by the thick solid line in FIG. 7 is the approximate curve thus obtained. Next, A (f) obtained from the actual measurement value in the region of f designated in advance and the approximate value A 0 × 1 / f were compared, and the value of f in which the former was larger than the latter was picked up. In this example, the designated area is 3 <f <20.

この分析をすべてのしきい値比率の左右エッジラフネスについて行ったところ、f=5とf=7という空間周波数の成分がラフネスに大きく寄与していることが分かった。   When this analysis was performed for the left and right edge roughness of all threshold ratios, it was found that the spatial frequency components of f = 5 and f = 7 greatly contributed to the roughness.

このようにして観察しているエッジのラフネスを特徴づける量のひとつとして、ラフネスの特徴的な粗さといえる空間周期を抽出することができた。上に述べたように、図5に示されたパターンを検査して得られた結果からは、f=5とf=7という数値が得られた。このようにしきい値によらず周波数が一定のラフネスが観察される場合、パターンが底部から表面近傍まで全てに渡って歪んで形成されている場合と、その周波数成分が観察画像の歪みである場合とが考えられる。前者はレジストの露光装置に発生原因があり、後者は観察装置に発生原因がある。このように、この検査を行うことによって、ラフネス発生原因となる工程の候補を選択することができた。   As one of the features that characterize the roughness of the edge being observed in this way, it was possible to extract the spatial period that can be said to be the characteristic roughness of the roughness. As described above, numerical values of f = 5 and f = 7 were obtained from the results obtained by inspecting the pattern shown in FIG. In this way, when roughness with a constant frequency is observed regardless of the threshold value, when the pattern is distorted from the bottom to the vicinity of the surface, and when the frequency component is distortion of the observed image You could think so. The former is caused by the resist exposure apparatus, and the latter is caused by the observation apparatus. In this way, by performing this inspection, it was possible to select process candidates that cause roughness.

(実施例3)
本発明の第3の実施例を、図5及び図8、図9によって説明する。
(Example 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

実施例1に示した方法で、図5に示したレジストパターンの画像データから、エッジ位置を検出し、さらにエッジ位置のゆらぎとしてエッジラフネス形状を表すデータを得た。   The edge position was detected from the image data of the resist pattern shown in FIG. 5 by the method shown in Example 1, and data representing the edge roughness shape was obtained as the fluctuation of the edge position.

次に各しきい値比率に対して得られたエッジ位置ゆらぎデータから、以下に示す(式1)で表される量すなわちゆらぎの分布における標準偏差を算出し、その3倍即ち3σをエッジラフネスの大きさと定義する。   Next, from the edge position fluctuation data obtained with respect to each threshold ratio, the standard deviation in the distribution represented by the following (Equation 1), that is, the fluctuation distribution is calculated, and three times, ie, 3σ is calculated as edge roughness. It is defined as the size of.

Figure 2006319351
ここで、添字kは、k=Lあるいはk=Rである。この計算を各しきい値比率に対して行って、ひとつのラインエッジについてしきい値比率pとラフネスの大きさ3σとの関係が得られる。図5に概略図を示した例について上記の計算を行った結果を図8に示す。ラフネスの大きさがしきい値比率に殆ど依存せず、ほぼ一定であることが分かる。
Figure 2006319351
Here, the subscript k is k = L or k = R. This calculation is performed for each threshold ratio to obtain a relationship between the threshold ratio p and the roughness magnitude 3σ for one line edge. FIG. 8 shows the result of the above calculation for the example schematically shown in FIG. It can be seen that the magnitude of the roughness hardly depends on the threshold ratio and is almost constant.

この3σのpに対する依存性のグラフは、以下のように定量的に分析することも可能であった。3σ対しきい値比率のグラフを、最小自乗法により一次関数y=ax+bで近似する。ここで、yは3σの値(単位はnm)、xはしきい値比率である。そして、得られたフィッティングパラメータaの値をあらかじめ設定していた値αと比較して、a>αであれば3σはpの増加に伴って増加する、即ち表面近傍でよりラフネスが大きいと判断する。また、aの値をあらかじめ設定していた値αと比較して、a<αであれば3σはpの増加に伴って減少する、即ち基板近傍でよりラフネスが大きいと判断する。 The graph of the dependence of 3σ on p could be quantitatively analyzed as follows. The graph of 3σ vs. threshold ratio is approximated by a linear function y = ax + b by the method of least squares. Here, y is a value of 3σ (unit is nm), and x is a threshold ratio. Then, as compared with the value alpha 1 for a value has been set in advance of the fitting parameters a obtained, 3 [sigma] If a> alpha 1 increases with increasing p, the roughness is larger and more in other words near the surface Judge. Further, as compared with the value alpha 2 that have preset values of a, 3 [sigma] If a <alpha 2 decreases with increasing p, that is, more determined that the roughness is large at the vicinity of the substrate.

従来レジストのラインパターンに関する検査結果から、α及びαの設定値としてはそれぞれ4、−4が標準的である。観察者が別の値に設定しておくことも可能であるが、本例ではこの標準的な値を用いて検査を行った。 From the inspection results regarding the line pattern of the conventional resist, 4 and -4 are standard as the set values of α 1 and α 2 , respectively. Although it is possible for the observer to set a different value, in this example, the inspection was performed using this standard value.

この方法を図8に示した結果に適用すると、a=0.02となり、ラフネスの大きさはパターンの底部から表面近傍まで、ほぼ同じ程度であることが分かる。   When this method is applied to the result shown in FIG. 8, a = 0.02, and it can be seen that the roughness is almost the same from the bottom of the pattern to the vicinity of the surface.

また、別のレジストのパターンを観察して得られた像について検査を行い、図9に示すようなしきい値依存性が得られた。このグラフでは、aの値は6.62となり、表面近くでラフネスが大きいと判断された。このレジストが化学増幅型ネガ型レジストであったことから、アルカリ性雰囲気でレジスト表面の酸が失活した可能性が指摘され、雰囲気中のアミン濃度測定を行ったところ、確かにアミン濃度が以前に比べて高くなっていることが確認された。このようにラフネスの大きさのしきい値比率依存性から、ラフネス発生工程の候補を選択することができた。   Further, an image obtained by observing another resist pattern was inspected, and threshold dependence as shown in FIG. 9 was obtained. In this graph, the value of a was 6.62, and it was determined that the roughness was large near the surface. Since this resist was a chemically amplified negative resist, it was pointed out that the acid on the resist surface was deactivated in an alkaline atmosphere, and the amine concentration in the atmosphere was measured. It was confirmed that it was higher than that. As described above, the roughness generation process candidates can be selected from the threshold ratio dependency of the magnitude of roughness.

(実施例4)
本発明の第4の実施例を、図5及び図10から図12によって説明する。
(Example 4)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 10 to 12.

実施例1に示した方法で、図5に示したレジストパターンの画像データから、エッジ位置を検出し、さらにエッジ位置のゆらぎとしてエッジラフネス形状を表すデータを得た。   The edge position was detected from the image data of the resist pattern shown in FIG. 5 by the method shown in Example 1, and data representing the edge roughness shape was obtained as the fluctuation of the edge position.

次に、各しきい値比率に対して得られたエッジ位置ゆらぎデータ(ΔxL(2n')、2n')の集合と(ΔxR(2n')、2n')の集合から、同じy座標を持つ左エッジの位置のゆらぎと右エッジの位置のゆらぎを組み合わせて256個の点(ΔxL(2n')、ΔxR(2n'))を得た。この点をグラフに示したところ、図10のようになった。これはp=0.5の場合である。 Next, from the set of edge position fluctuation data (Δx L (2n ′), 2n ′) and the set of (Δx R (2n ′), 2n ′) obtained for each threshold ratio, the same y coordinate is used. By combining the fluctuation of the position of the left edge with the fluctuation of the right edge position, 256 points (Δx L (2n ′), Δx R (2n ′)) were obtained. This point is shown in the graph as shown in FIG. This is the case when p = 0.5.

この結果から、左エッジのラフネスと右エッジのラフネスに正の相関があることが分かる。また、このデータから(式2)に従ってp=0.5における左エッジ位置ゆらぎと右エッジ位置ゆらぎの相関係数ρを算出した。但し、(式2)の右辺の分子は、(式3)で表される量である。   From this result, it can be seen that there is a positive correlation between the roughness of the left edge and the roughness of the right edge. Further, the correlation coefficient ρ of the left edge position fluctuation and the right edge position fluctuation at p = 0.5 was calculated from this data according to (Equation 2). However, the numerator on the right side of (Formula 2) is the amount represented by (Formula 3).

Figure 2006319351
Figure 2006319351

Figure 2006319351
また、σL、σRはそれぞれ左エッジ位置および右エッジのゆらぎの分布における標準偏差であり、ラフネスの大きさの1/3に相当する。ρは0.64となった。
Figure 2006319351
Also, σ L and σ R are standard deviations in the fluctuation distribution of the left edge position and the right edge, respectively, and correspond to 1/3 of the magnitude of roughness. ρ was 0.64.

このρの値から、ラフネスのタイプを次のように分類できる。あらかじめ設定したρの絶対値の基準値ρthと比較し、ρ>ρthであれば図1のタイプ、またρ<−ρthであれば図2のタイプ、いずれの場合でもないときは相関がないとの判断を行う。本例ではレジストパターン観察画像に関する検査結果データの蓄積から、ρth=0.4とした。この値が標準的であるが、観察者が別の値を入力することもできる。図5に示したラインパターンはp=0.5のとき、図1のタイプのラフネスを有することが分かる。 From the value of ρ, the roughness type can be classified as follows. Compared to a preset reference value ρ th of absolute value of ρ, if ρ> ρ th , the type of FIG. 1 and if ρ <−ρ th , the type of FIG. Judge that there is no. In this example, ρ th = 0.4 is set based on accumulation of inspection result data regarding the resist pattern observation image. This value is standard, but the observer can enter another value. The line pattern shown in FIG. 5 has the roughness of the type shown in FIG. 1 when p = 0.5.

さらに図5に示されたラインパターンについて、pを0.2から0.9まで0.1刻みで変化させ、ρの値を算出した。この結果を図11に示す。ρのpに対する依存性は小さいことが分かった。   Further, for the line pattern shown in FIG. 5, p was varied from 0.1 to 0.9 in increments of 0.1 to calculate the value of ρ. The result is shown in FIG. It was found that the dependence of ρ on p was small.

このρのpに対する依存性のグラフは以下のように定量的に分析することも可能であった。ρ対しきい値比率pのグラフを、最小自乗法により一次関数y=cx+dで近似する。ここで、yはρ、xはしきい値比率pの値である。   This graph of dependence of ρ on p could be quantitatively analyzed as follows. A graph of ρ vs. threshold ratio p is approximated by a linear function y = cx + d by the method of least squares. Here, y is ρ, and x is the value of the threshold ratio p.

そして得られたフィッティングパラメータcの値をあらかじめ設定していた値γと比較して、c>γであればρはpの増加に伴って増加する、即ち、表面近傍でより左右エッジのゆらぎの相関が大きいと判断する。またcの値をあらかじめ設定していた値γと比較して、c<γであればρはpの増加に伴って減少する、即ち、基板近傍でより左右エッジのゆらぎの相関が大きいと判断する。 And the resulting compared to fitting parameter value gamma 1 which has been set in advance the value of c, is ρ if c> gamma 1 increases with increasing p, that is, the more lateral edges near the surface Judge that the correlation of fluctuation is large. In addition, when c <γ 2 , the value of c decreases as p increases, that is, the correlation between the fluctuations of the left and right edges is greater in the vicinity of the substrate than c = γ 2. Judge.

従来レジストのラインパターンに関する検査結果から、γ及びγの設定値としては、それぞれ0.4、−0.4が標準的である。観察者が別の値に設定しておくことも可能であるが、本例ではこの標準的な値を用いて検査を行った。 From the inspection results relating to the line pattern of the conventional resist, 0.4 and −0.4 are standard as set values of γ 1 and γ 2 , respectively. Although it is possible for the observer to set a different value, in this example, the inspection was performed using this standard value.

この方法を図11に示した結果に適用すると、c=0.15となり、左右のエッジゆらぎの相関はパターンの底部から表面近傍まで一定であると分かる。   When this method is applied to the result shown in FIG. 11, c = 0.15, and it can be seen that the correlation between the left and right edge fluctuations is constant from the bottom of the pattern to the vicinity of the surface.

また、別のレジストのパターンを観察して得られた像について検査を行い、図12に示されたしきい値依存性が得られた。このグラフではcの値は0.57となり、表面に近くなるに従って左右のエッジが一緒にゆらぐ傾向が強くなっていることがわかる。底部では左右エッジゆらぎの相関がないこと、表面近くでも幅が一定に保たれたままゆらいでいることから、一度形成されたパターンが、強度不足のため現像や現像後ベーク時にゆがんだものと推測された。このように、このようにρのしきい値比率依存性から、ラフネス発生工程の候補を選択することができた。   Further, the image obtained by observing another resist pattern was inspected, and the threshold dependence shown in FIG. 12 was obtained. In this graph, the value of c is 0.57, and it can be seen that the tendency for the left and right edges to fluctuate together becomes closer as it approaches the surface. Since there is no correlation between left and right edge fluctuations at the bottom, and fluctuations are maintained with the width kept constant even near the surface, it is assumed that the pattern once formed is distorted during development or post-development baking due to insufficient strength It was done. Thus, the candidate for the roughness generation step could be selected from the dependency of ρ on the threshold ratio.

(実施例5)
本発明の第5の実施例を、図1から図3及び図5から図8、図10、図11、図13及び図14によって説明する。
(Example 5)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3, 5 to 8, 10, 11, 13 and 14.

最初に図13と図14を用いて手順の概要を説明する。図14は図13に示したフローの中の工程139の一部を詳しく述べたものである。   First, an outline of the procedure will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 14 describes in detail a part of step 139 in the flow shown in FIG.

まず、先述の実施例1と同様の手順で、走査型顕微鏡によりラインパターンの観察とデータとりこみを行う(工程131、工程132)。得られた二次元データに対して、実施例1に述べた方法でノイズ低減を行ったのち(工程133)、標準的なpの値(通常、0.5)を用いてエッジラフネス形状を求める(工程134)。さらにそのエッジラフネス形状のデータから、画像データ内の全てのエッジについて、(式1)に与えられたラフネスの大きさ(3σ)を算出する(工程135)。   First, a line pattern is observed and data is captured by a scanning microscope in the same procedure as in the first embodiment (step 131, step 132). After noise reduction is performed on the obtained two-dimensional data by the method described in the first embodiment (step 133), an edge roughness shape is obtained using a standard value of p (usually 0.5). (Step 134). Further, the roughness magnitude (3σ) given in (Equation 1) is calculated for all the edges in the image data from the edge roughness shape data (step 135).

次に工程136に進み、ウエハの良・不良判定を行う。これは測定された全てのエッジの3σが基準値より小さい場合のみ観察対象であるパターンつき基板を良品と判断し次工程に回すというものである。またこの判定の結果に関わらず、引き続いて工程139以降の形状分析を行うか否かを選択できる(工程137、138)。否である場合は観察基板の検査を終了し、良品は次工程に回し、不良品はロットアウトする。   Next, the process proceeds to step 136, where the quality of the wafer is determined. This means that only when the measured 3σ of all edges is smaller than the reference value, the substrate with a pattern to be observed is judged as a non-defective product and passed to the next process. Regardless of the result of this determination, it is possible to select whether or not to perform shape analysis after step 139 (steps 137 and 138). If not, the inspection substrate inspection is terminated, the non-defective product is transferred to the next process, and the defective product is lotted out.

形状分析を行う場合は、工程139に進み、まずノイズを低減された2次元データから対象とするラインを選択し、実施例1に示したように複数個のしきい値比率を用いて次々とエッジ検出を行って、各しきい値比率に対するエッジラフネス形状のデータを得る。   In the case of performing shape analysis, the process proceeds to step 139. First, a target line is selected from two-dimensional data with reduced noise, and a plurality of threshold ratios are used one after another as shown in the first embodiment. Edge detection is performed to obtain edge roughness shape data for each threshold ratio.

これを得た後、図14に示すフローに従ってデータ処理を行う。データ処理はエッジ形状の特徴を表すための3種類の検査であるが、これらのうち実行したい項目を選択する(工程147)。より信頼性の高い結論を得るためには全ての処理を選択することが望ましいが、時間の短縮のために2つ以下の項目を実行してもよい。以下に、工程148から150の詳細を述べる。   After obtaining this, data processing is performed according to the flow shown in FIG. The data processing includes three types of inspections for expressing the feature of the edge shape. Among these, items to be executed are selected (step 147). In order to obtain a more reliable conclusion, it is desirable to select all processes, but two or less items may be executed in order to reduce time. Details of steps 148 to 150 will be described below.

第一には、エッジラフネス形状の特徴的な空間周波数の算出。これは実施例2に示した方法で空間周波数分布を求めた後、すべてのしきい値比率に対するエッジラフネス形状の空間周波数分布に共通な特徴的空間周波数をピックアップするという方法で求められ(工程148)。   First, calculation of the characteristic spatial frequency of the edge roughness shape. This is obtained by a method of picking up a characteristic spatial frequency common to the edge roughness-shaped spatial frequency distribution for all threshold ratios after obtaining the spatial frequency distribution by the method shown in the second embodiment (step 148). ).

第二には、ラフネスの大きさのしきい値比率依存性の算出。これは実施例3に示した方法で求められる(工程149)。   Second, calculation of the threshold ratio dependence of roughness. This is determined by the method shown in Example 3 (step 149).

第三には、各しきい値比率における、1本のラインに属する左右のエッジ点ゆらぎの相関を表すグラフと、左右のエッジ点ゆらぎの相関係数のしきい値比率依存性の算出。これは実施例4に示した方法で求められる(工程150、151)。   Third, a graph showing the correlation between the left and right edge point fluctuations belonging to one line at each threshold ratio, and the calculation of the threshold ratio dependence of the correlation coefficient of the left and right edge point fluctuations. This is obtained by the method shown in Example 4 (Steps 150 and 151).

これらの項目について分析結果を表示する(工程152)。その後、図13の工程140に示したようにラフネス発生工程の特定を自動で行うか否かを選択する。否である場合は必要があれば上記の結果の考察を人が行って、観察基板の検査を終了する。ウエハは良・不良判定の結果に従って処理される(工程144)。ラフネス発生工程の特定を自動で行う場合は、工程141で上記の結果を基準と照らし合わせて、パターン形成過程のいずれがラフネス発生原因となっている可能性があるかをプログラムが判定し結果を出力する。さらに本検査装置からパターン形成工程にある製造装置の制御を行っている場合は、工程142、143に示したように、この結果に応じて製造装置へ信号が送られて観察基板の検査を終了し、ウエハは良・不良判定に従って処理される(工程144〜146)。以下、本例で行った検査の具体的内容を示す。   Analysis results are displayed for these items (step 152). Thereafter, it is selected whether or not the roughness generation step is automatically specified as shown in step 140 of FIG. If not, the person will consider the above results if necessary, and the inspection substrate inspection will be completed. The wafer is processed according to the result of the good / bad determination (step 144). If the roughness generation process is automatically specified, the program compares the above result with the reference in step 141 to determine which of the pattern formation processes may be causing the roughness, and determines the result. Output. Further, when the manufacturing apparatus in the pattern forming process is controlled from this inspection apparatus, as shown in steps 142 and 143, a signal is sent to the manufacturing apparatus according to the result, and the inspection substrate inspection is completed. The wafer is then processed according to the good / bad determination (steps 144 to 146). The specific contents of the inspection performed in this example are shown below.

本例においては、実施例1と同じく、図3の装置を用いて、図5にその概略図を示す電子線レジストのラインパターン画像の検査を行った。本パターン作製に用いられたレジストはネガ型であった。   In this example, the line pattern image of the electron beam resist whose schematic diagram is shown in FIG. 5 was inspected using the apparatus of FIG. The resist used for this pattern production was a negative type.

まず、実施例1に述べた方法とパラメータを用いて画像をあらわす二次元データを加工し、しきい値比率p=0.5における左右エッジのエッジラフネス形状を求めた。これは図6に示されたようになる。次に、前記データを用いて左右エッジのラフネスの大きさを算出し、画像とともに表示した。また、観察試料の良・不良判定を行った結果、良品と判定された。本検査における良品のラフネスの基準値は6nmに設定されていた。なお、不良品と判定された場合、警告音が発せられ、基準値より大きいラフネスの数値は画像上に赤い数字で表示される。基準値以下の数字は白または黒で表示される。   First, two-dimensional data representing an image was processed using the method and parameters described in Example 1, and edge roughness shapes of left and right edges at a threshold ratio p = 0.5 were obtained. This is as shown in FIG. Next, the magnitude of the roughness of the left and right edges was calculated using the data and displayed with the image. Moreover, as a result of performing the quality determination of the observation sample, it was determined to be a non-defective product. The reference value for the roughness of good products in this inspection was set to 6 nm. If the product is determined to be defective, a warning sound is emitted, and a roughness value larger than the reference value is displayed as a red number on the image. Numbers below the reference value are displayed in white or black.

ここで、試料は良品と判定されたが、ラフネス形状に関する分析は引き続き行うことにした。まず実施例2に述べた方法とパラメータを用いて空間周波数の分析を行い、しきい値比率p=0.2からp=0.9までの空間周波数分布を得、これらに共通の特徴的な周波数としてf=5とf=7を見出した。p=0.5の場合を図7に示す。   Here, it was determined that the sample was a non-defective product, but the analysis on the roughness shape was continued. First, the spatial frequency is analyzed using the method and parameters described in the second embodiment, and the spatial frequency distribution from the threshold ratio p = 0.2 to p = 0.9 is obtained. We found f = 5 and f = 7 as frequencies. The case of p = 0.5 is shown in FIG.

次に、実施例3に述べた方法とパラメータを用いてラフネスの大きさ3σのしきい値比率pに対する依存性を算出し、図8に示すグラフを表示すると同時に3σがpに殆ど依存しないという結果を得た。   Next, the dependence of the roughness level 3σ on the threshold ratio p is calculated using the method and parameters described in the third embodiment, and at the same time the graph shown in FIG. 8 is displayed, 3σ is almost independent of p. The result was obtained.

次に、実施例4に述べた方法とパラメータを用いて、左右エッジラフネス形状の相関を相関係数として算出し、そのしきい値比率pに対する依存性を求めた。その結果、図10、図11に示すグラフが得られ、相関係数は正で基準値より大きい、即ち図1に示す型であること、またこの傾向はしきい値比率pによらないことが分かった。   Next, using the method and parameters described in Example 4, the correlation between the left and right edge roughness shapes was calculated as a correlation coefficient, and the dependency on the threshold ratio p was obtained. As a result, the graphs shown in FIGS. 10 and 11 are obtained, and the correlation coefficient is positive and larger than the reference value, that is, the type shown in FIG. 1, and this tendency does not depend on the threshold ratio p. I understood.

観察者は、これらの結果を表示させたのち、ラフネス発生工程を判断する自動判定機能を動作させた。以下、一般的な自動判定プログラムのレジストのラフネス発生工程の候補絞込み手順を記す。但しこれらの判定法に用いるα、αなどの値の設定、またさらに候補を絞り込む基準の設定や例外の設定には、本例で用いた一般的な基準のほかにユーザーによるデータ蓄積も役に立つ。またそれによりレジスト以外のパターンのラフネスの検査も可能である。本例ではデータ蓄積のためにコンピュータに記憶装置を設けた。 The observer displayed these results and then operated an automatic determination function for determining the roughness generation process. The following describes the candidate narrowing-down procedure for the resist roughness generation process of a general automatic determination program. However, in addition to the general criteria used in this example, the user can also store data for setting values such as α 1 and α 2 used in these judgment methods, as well as for setting criteria and narrowing criteria for narrowing down candidates. Useful. It is also possible to inspect the roughness of patterns other than resist. In this example, a storage device is provided in the computer for data storage.

まず、ラフネス発生原因の候補として、(1)レジストの性質、(2)露光装置、(3)現像液、(4)雰囲気、(5)下地表面、(6)下地パターン、(7)観察装置、があげられる。   First, as candidates for the cause of roughness, (1) resist properties, (2) exposure apparatus, (3) developer, (4) atmosphere, (5) foundation surface, (6) foundation pattern, and (7) observation apparatus , Is given.

具体的には、(2)はレチクルパターンのエッジの凹凸や描画時のビームの位置あるいは強度のゆらぎを指している。(3)は現像液濃度が合わないための膨潤や現像液の渦によるライン全体のゆがみ、(4)は雰囲気中のアミンや酸によるパターン表面部の侵食である。(5)は下地表面処理の不足など化学的性質によるフッティング、(6)は下層パターンによる反射率のむら、(7)は電気的ノイズや振動による画面の歪みである。   Specifically, (2) indicates the unevenness of the edge of the reticle pattern and the fluctuation of the beam position or intensity at the time of drawing. (3) is the distortion of the entire line due to swelling or vortex of the developer because the developer concentration does not match, and (4) is the erosion of the pattern surface portion by the amine or acid in the atmosphere. (5) is a footing due to chemical properties such as insufficient undersurface treatment, (6) is an uneven reflectance due to a lower layer pattern, and (7) is a screen distortion due to electrical noise or vibration.

前述の検査項目のうち、第一の周波数分布算出において、p=0.5で特徴的な周波数がみられない場合は上記原因のうち(1)、(2)、(4)、(5)が原因である可能性があり、(3)、(6)、(7)は除かれる。特徴的周波数が見られる場合、(5)の可能性は除かれる。周波数が20以上である場合、(7)が除かれる。また特徴的周波数が周期に換算して0.5μm以下の場合、(3)が除かれる。またp=0.2、0.3では特徴的周波数が見られず、p=0.8、0.9において見られる場合、(3)であり、さらに詳しく述べるならば、レジストの物理的強度が弱いところに、現像液の渦などのパターン形成後に発生した外力によって、表面近傍が曲げられたと考えられる。   Among the inspection items described above, in the first frequency distribution calculation, when no characteristic frequency is observed at p = 0.5, among the above causes (1), (2), (4), (5) (3), (6), and (7) are excluded. If a characteristic frequency is seen, the possibility of (5) is eliminated. When the frequency is 20 or more, (7) is excluded. In addition, when the characteristic frequency is converted to a period of 0.5 μm or less, (3) is excluded. Further, when p = 0.2 and 0.3, no characteristic frequency is observed, and when p = 0.8 and 0.9, it is (3). More specifically, the physical strength of the resist It is considered that the vicinity of the surface was bent by an external force generated after the formation of a pattern such as a vortex of the developing solution in a weak place.

第二の検査項目であるラフネスの大きさのしきい値比率依存性からは、以下のように判定される。実施例3に述べた方法を用いてp=0.2から0.9までのエッジラフネスの大きさを示すグラフから、ラフネスが表面近傍でより大きいと判断された場合、(1)、(4)の可能性が残され、他は除かれる。逆にラフネスが下地近くで大きくなっていると判断された場合は(1)、(5)の可能性がある。   From the dependency of the roughness level, which is the second inspection item, on the threshold ratio, it is determined as follows. When it is determined that the roughness is larger near the surface from the graph showing the edge roughness from p = 0.2 to 0.9 using the method described in the third embodiment, (1), (4 ) And the others are excluded. Conversely, if it is determined that the roughness is large near the ground, there is a possibility of (1) and (5).

第三の検査項目であるp=0.5における左右エッジラフネスの相関で図1に示すタイプであると判断された場合、(2)、(3)、(7)の可能性が残され、図2に示すタイプであった場合、(2)、(6)の可能性がある。また相関係数のしきい値比率依存性を算出した結果表面近傍のみで相関が強い場合、上記の図1あるいは図2タイプのラフネスに加えて(5)の原因のため、底部近傍で左右の相関のないラフネスが発生しており、そのため左右の相関の強いラフネスが底部でめだたなくなっていると考えられる。逆に底部でのみ相関が強いと判断された場合は上記の図1あるいは図2タイプのラフネスに加えて、(4)を原因とする左右の相関のないラフネスのため表面近傍が大きく侵食されていると考えられる。   If it is determined that the type shown in FIG. 1 is the correlation between the left and right edge roughness at the third inspection item p = 0.5, the possibilities of (2), (3), and (7) remain. In the case of the type shown in FIG. 2, there are possibilities (2) and (6). Also, if the correlation is strong only in the vicinity of the surface as a result of calculating the threshold ratio dependency of the correlation coefficient, in addition to the roughness of the above-described FIG. 1 or FIG. Roughness with no correlation has occurred, and it is considered that the roughness with strong left and right correlations is rare at the bottom. On the contrary, when it is determined that the correlation is strong only at the bottom, in addition to the roughness of the above-described FIG. 1 or 2 type, the roughness near the surface is greatly eroded due to the roughness with no correlation between left and right caused by (4). It is thought that there is.

これらの判定基準に従って、図5に示したエッジラフネスは(2)か(7)と判定された。観察されたウエハは良品として次工程に送り、いったん検査を終了させた。   According to these determination criteria, the edge roughness shown in FIG. 5 was determined as (2) or (7). The observed wafer was sent to the next process as a non-defective product, and the inspection was once completed.

次に、異なる露光装置を用いて形成したレジストパターンを検査したところ、上記の結果を同じ結論が出た。そのため観察者は(2)よりも(7)が原因である可能性が高いと判断し、走査型電子顕微鏡の点検を行ったところ、周辺装置から発生する磁場の影響で本観察装置の画面が歪んでいることが分かった。磁場の徹底したシールディングを行って、歪みはなくなり、より精度の高い測定が行えるようになった。   Next, when the resist pattern formed using a different exposure apparatus was inspected, the same conclusion was obtained from the above results. Therefore, the observer determined that (7) was more likely to be the cause than (2), and when the scanning electron microscope was inspected, the screen of the present observation device was affected by the magnetic field generated from the peripheral device. I found it distorted. Shielding with a thorough magnetic field eliminates distortion and allows more accurate measurements.

(実施例6)
次に、本発明の第6の実施例を図3、図15および図16によって説明する。図15は評価に用いたデータを画像化したものの概念図、図16は観察したラインパターンの左右のエッジ位置ゆらぎの相関を示すグラフである。
(Example 6)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3, FIG. 15, and FIG. FIG. 15 is a conceptual diagram of the imaged data used for evaluation, and FIG. 16 is a graph showing the correlation between the left and right edge position fluctuations of the observed line pattern.

パターン形状評価と判定は実施例5と同じフローに従って図3に示す装置を用いて行われた。   The pattern shape evaluation and determination were performed using the apparatus shown in FIG. 3 according to the same flow as in Example 5.

まず、測長機能を有する走査型電子顕微鏡の制御系15から操作を行って、試料11上にあるArFリソグラフィによりシリコンウエハ上に形成されたポジ型ArFレジストのラインパターンの観察を行った。空間周期の大きいエッジラフネスを観察する目的であるとき倍率は10万倍以下が望ましい。本例では10万倍の倍率で行った。観察対象となるパターンは、ラインパターンが走査にほぼ垂直な方向になるよう設置された。観察領域はラインパターンに垂直な方向に1.35μm、平行な方向に5.40μmであり、隣り合う走査線間の距離は10.55nmであった。細いラインパターンに関する空間周期の大きいエッジ位置ゆらぎの有無を観測する目的であるときは、観察領域の縦横比率を2:1以上にするのが望ましい。本例では観察対象としたい領域が縦方向に6μmあったため、4:1とした。64回行った走査により、パターンから放出された2次電子強度の測定結果は積算され、平均値をグレイスケールの濃度として制御系15の画面上に画像として表示された。   First, an operation was performed from the control system 15 of the scanning electron microscope having a length measuring function, and the line pattern of the positive ArF resist formed on the silicon wafer was observed by ArF lithography on the sample 11. For the purpose of observing edge roughness with a large spatial period, the magnification is desirably 100,000 times or less. In this example, the magnification was 100,000 times. The pattern to be observed was placed so that the line pattern was in a direction substantially perpendicular to the scan. The observation area was 1.35 μm in the direction perpendicular to the line pattern, 5.40 μm in the parallel direction, and the distance between adjacent scanning lines was 10.55 nm. For the purpose of observing the presence / absence of edge position fluctuation with a large spatial period for a thin line pattern, it is desirable that the aspect ratio of the observation area is 2: 1 or more. In this example, since the region to be observed was 6 μm in the vertical direction, it was set to 4: 1. The measurement results of the secondary electron intensity emitted from the pattern were accumulated by the scan performed 64 times, and displayed as an image on the screen of the control system 15 with the average value as the gray scale density.

画面上に現れた画像の模式図を、図15に示す。本画像データは横及び縦方向とも512個のピクセルで構成されている。以下、以下画像の左上を原点とし、右方向の距離をx、下方向の距離をyとする。またx及びy方向の画素の番号をm、nで表す。1画素あたり、x方向は2.637nm、y方向は10.55nmの領域を表していることになる。実際には2次電子強度に応じた濃淡を持った像が現れるが、図15では、特に2次電子強度が大きいところ、即ちエッジが存在し得る領域を白で、小さいところを斜線で表している。図15に示されている座標は画像の画素の番号を表している。   A schematic diagram of an image appearing on the screen is shown in FIG. This image data is composed of 512 pixels in both the horizontal and vertical directions. Hereinafter, the upper left of the image is the origin, the distance in the right direction is x, and the distance in the lower direction is y. The numbers of pixels in the x and y directions are represented by m and n. For each pixel, the x direction represents a region of 2.637 nm and the y direction represents a region of 10.55 nm. Actually, an image having a light and shade corresponding to the secondary electron intensity appears, but in FIG. 15, the area where the secondary electron intensity is particularly large, that is, the region where the edge can exist is represented by white, and the small area is represented by oblique lines. Yes. The coordinates shown in FIG. 15 represent the pixel numbers of the image.

次に、電子線が引き続いてウエハに照射されるのを停止したのち、画像データを制御系15から隣接するコンピュータ16に転送した。このコンピュータ16の端末から本発明による検査を行うプログラムを実行させた。これによりプログラムは512×512個の数値データに変換された画像ファイルを実施例1に示したしきい値法を用いて処理し、画像内に存在する2本のライン、合計4本のエッジについてそのエッジ点座標を検出した。ただし、ノイズ低減と精度のバランスから、平均化パラメータは4、平滑化パラメータは3とした。算出は、全てのプロファイル、即ち512本のプロファイルについて行い、しきい値比率pは0.5、入力したエッジ探索領域は第一のラインの左エッジが領域20の位置から目測で判断しm=170からm=200まで、第一のラインの右エッジについては領域21の位置から判断しm=230からm=270まで、第二のラインの左エッジについては領域22の位置から判断しm=340からm=380まで、第二のラインの右エッジについては領域23の位置から判断しm=410からm=450まで、とした。   Next, after the irradiation of the wafer with the electron beam was stopped, the image data was transferred from the control system 15 to the adjacent computer 16. A program for performing an inspection according to the present invention was executed from the terminal of the computer 16. As a result, the program processes the image file converted into 512 × 512 numerical data using the threshold method shown in the first embodiment, and the two lines existing in the image, a total of four edges, are processed. The edge point coordinates were detected. However, the averaging parameter was set to 4 and the smoothing parameter was set to 3 from the balance of noise reduction and accuracy. The calculation is performed for all profiles, that is, 512 profiles, the threshold ratio p is 0.5, and the input edge search area is determined by visual observation from the position of the area 20 at the left edge of the first line m = From 170 to m = 200, the right edge of the first line is determined from the position of the region 21 and m = 230 to m = 270, and the left edge of the second line is determined from the position of the region 22 m = From 340 to m = 380, the right edge of the second line was determined from the position of the region 23, and m = 410 to m = 450.

次に、これら4本のエッジを表す点の集合を互いに平行な4本の直線x=ay+b、x=ay+b+w、x=ay+b、x=ay+b+wで最小自乗法により近似し、実施例1と同じ方法でエッジ点ゆらぎを求めた。y座標が整数nで与えられるプロファイルについて得られた第一のラインの左エッジ点のゆらぎをΔx1L(n)、右エッジ点のゆらぎをΔx1R(n)などと表記する。n=1からn=512のプロファイル全てについてゆらぎの算出を行った。 Next, a set of points representing these four edges is approximated by a least square method with four parallel lines x = ay + b 1 , x = ay + b 1 + w 1 , x = ay + b 2 , x = ay + b 2 + w 2 Then, the edge point fluctuation was obtained by the same method as in Example 1. The fluctuation of the left edge point of the first line obtained for a profile whose y coordinate is given by an integer n is expressed as Δx 1L (n), the fluctuation of the right edge point is expressed as Δx 1R (n), and the like. Fluctuations were calculated for all profiles from n = 1 to n = 512.

次に、この試料が良品であるかどうかを判定したところ、すべてのラインエッジラフネスの大きさが6nmを超えており、警告音が発せられた。大きいラフネスの原因を調べるためさらに形状分析を行うことにし、実施例5に記されているところの第一と第三の検査項目のみを行った。   Next, when it was determined whether or not this sample was a non-defective product, all line edge roughness values exceeded 6 nm, and a warning sound was emitted. In order to investigate the cause of the large roughness, shape analysis was further performed, and only the first and third inspection items described in Example 5 were performed.

第一の検査項目である、空間周波数解析は第一及び第二のラインの左右両エッジ合計4本のエッジについて行った。得られたグラフはコンピュータ16の画面上に表示された。次に、第一の実施例と同様の方法で15<f<256の領域における強度A(f)を関数A×1/fで近似し、得られたフィテッィングパラメータAを代入した関数A×1/fをf<256となる全ての領域で同グラフ上にプロットした。全てのエッジについて計算を行った結果、いずれの場合にもf=6、7、13、14、19、20、27、34で実測値の強度が近似値を上回っていた。これはライン幅が一定の周期で変化しており、その周期はデータ処理した画像の長さ5.40μmのだいたい1/7から1/6であることを意味している。 Spatial frequency analysis, which is the first inspection item, was performed on a total of four edges on both the left and right edges of the first and second lines. The obtained graph was displayed on the screen of the computer 16. Next, the intensity A (f) in the region of 15 <f <256 is approximated by a function A 0 × 1 / f in the same manner as in the first embodiment, and the obtained fitting parameter A 0 is substituted. The function A 0 × 1 / f was plotted on the same graph in all regions where f <256. As a result of calculation for all edges, in all cases, the intensity of the actually measured value exceeded the approximate value at f = 6, 7, 13, 14, 19, 20, 27, and 34. This means that the line width changes at a constant cycle, and the cycle is about 1/7 to 1/6 of the length of the image processed data of 5.40 μm.

次に、第三の検査即ち1本のラインに関する左右エッジ点の集合間の相関係数を求めたところ、いずれのpの値の場合にも相関係数は第一のラインで−0.52±0.12、第二のラインでは−0.45±0.14の領域にあり、強い負の相関があることが分かった。p=0.5のときの第一のラインにおける左右エッジの相関のグラフを、図16に示す。   Next, when a correlation coefficient between a set of left and right edge points for one line is obtained, the correlation coefficient is -0.52 for the first line for any value of p. It was ± 0.12, and the second line was in the region of −0.45 ± 0.14, and it was found that there was a strong negative correlation. A graph of the correlation between the left and right edges in the first line when p = 0.5 is shown in FIG.

ここでラフネス発生工程判定の機能を実行したところ、実施例5に記したところのラフネス発生原因(6)である下地パターンの異常を警告する表示と共に、かかる基板が経たリソグラフィ工程を一時停止させ、チェックするよう指示が出た。警告の詳細を表示させると、基板下地にピッチが0.7から0.9μmの間の値をとる周期的なパターンが存在し反射率の分布の原因となっている可能性が指摘された。   When the roughness generation process determination function is executed here, the lithography process that the substrate has undergone is temporarily stopped, together with a display that warns of the abnormality of the underlying pattern that is the cause of roughness generation (6) described in the fifth embodiment, I was instructed to check. When the details of the warning are displayed, it has been pointed out that a periodic pattern having a pitch between 0.7 and 0.9 μm exists on the substrate base, which may cause the reflectance distribution.

警告に従ってコンピュータ16からパターン形成装置17に信号を送り、リソグラフィ工程を停止させるとともに、リソグラフィ以前の工程も一時停止させ、基板の履歴を参照したところ基板には観測しているラインパターンと垂直な方向に金属のラインパターンが存在し、そのピッチが0.8μmであることが確認された。この金属層の上層にあたる領域では反射防止が不完全になり、そのためラインパターンが細くなったものと推測された。これに基づいて反射防止を徹底したところこのような現象は現れなくなり、歩留まりが向上した。また警告により工程を一時停止させたことで、反射防止膜の製膜をやりなおすウエハ枚数を最小限にとどめることができた。   In accordance with the warning, a signal is sent from the computer 16 to the pattern forming apparatus 17 to stop the lithography process and temporarily stop the processes before lithography. When the history of the substrate is referred to, the substrate has a direction perpendicular to the observed line pattern. It was confirmed that a metal line pattern was present at a pitch of 0.8 μm. It was presumed that the antireflection layer was incomplete in the region corresponding to the upper layer of the metal layer, so that the line pattern was thinned. When thorough antireflection was performed based on this, such a phenomenon disappeared and the yield was improved. In addition, by temporarily stopping the process due to a warning, it was possible to minimize the number of wafers on which the antireflection film was formed again.

(実施例7)
本発明の第7の実施例を、図3及び図17から図20によって説明する。図17は画像歪みデータ取得のフロー、図18は用いるサンプル構造断面の模式図、図19は観察時の試料配置を表す顕微鏡画面の模式図、図20は得られた画像歪み量のグラフである。
(Example 7)
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 17 to 20. FIG. 17 is a flow chart for acquiring image distortion data, FIG. 18 is a schematic diagram of a cross section of a sample structure used, FIG. 19 is a schematic diagram of a microscope screen showing a sample arrangement at the time of observation, and FIG. 20 is a graph of the obtained image distortion amount. .

歪み検出および修正用データ取得は図17に示すフローに従って、図3の装置を用いて以下のように行われた。   Distortion detection and correction data acquisition were performed as follows using the apparatus of FIG. 3 according to the flow shown in FIG.

まず、測長機能を有する走査型電子顕微鏡の制御系15から操作を行って、電子線顕微鏡のステージ12に備え付けられている、シリコンからなる標準試料を観察した(工程171)。試料の構造は、図18にその断面を、図19にその上方観察図を示してあるが、ラインアンドスペース形状になっている。ラインパターンのエッジラフネス測定で10万倍以上の倍率が望ましいこと、またこの方法では少なくとも2本以上のラインパターンのエッジを観察する必要があることから、前記標準試料に形成されたラインアンドスペースパターンのピッチは0.5μm以下が望ましい。またライン幅対スペース幅の比率は1以下が望ましい。本例ではピッチ0.24μm、ライン幅0.10μmの試料を使用し、観察倍率は20万倍で行った。観察される領域は縦横とも675nmの正方形の領域であった。観察した結果、即ち検出された2次電子の強度分布は、前記領域を512個ずつ並んだ画素に分割し対応する部分の画素にグレイスケールの濃度として表示された。   First, an operation was performed from the control system 15 of the scanning electron microscope having a length measuring function, and a standard sample made of silicon provided on the stage 12 of the electron beam microscope was observed (step 171). The structure of the sample is shown in a cross-sectional view in FIG. 18 and an upper observation view in FIG. The line-and-space pattern formed on the standard sample is preferable because a magnification of 100,000 times or more is desirable in the measurement of the edge roughness of the line pattern, and in this method, it is necessary to observe the edges of at least two line patterns. The pitch is preferably 0.5 μm or less. The ratio of the line width to the space width is preferably 1 or less. In this example, a sample having a pitch of 0.24 μm and a line width of 0.10 μm was used, and the observation magnification was 200,000 times. The observed area was a square area of 675 nm both vertically and horizontally. As a result of observation, that is, the intensity distribution of the detected secondary electrons was divided into 512 pixels arranged in the region and displayed as gray scale density on the corresponding pixels.

初期位置として、2本のライン部24の間にあるスペース部25の中心が観察領域の中心を表す縦軸26にほぼ一致するように設置した。またこのとき、ラインパターンのエッジ方向が目視で縦軸26と平行になるようにした。   The initial position was set so that the center of the space part 25 between the two line parts 24 substantially coincided with the vertical axis 26 representing the center of the observation region. At this time, the edge direction of the line pattern was visually parallel to the vertical axis 26.

次に、歪み検出のためのデータ積算プログラムを実行させた。   Next, a data integration program for strain detection was executed.

まず、走査型電子顕微鏡の制御系15内にある画像データ取り込みのための記憶領域を初期化し、全て0の値にした。次に、以下に示す第一および第二の手順を繰り返しを行った(図中工程172から174、そして再び工程171にもどる操作に相当)。   First, the storage area for taking in image data in the control system 15 of the scanning electron microscope was initialized to all zero values. Next, the following first and second procedures were repeated (corresponding to the operations of returning from step 172 to 174 and returning to step 171 in the figure).

第一に、走査型電子顕微鏡走査を8回行って試料から放出される2次電子強度を積算しその平均値を算出したのち、制御系の記憶領域にその値を足す(工程172)。第二に電子線の照射を止め、設定された繰り返し回数に達していないかをチェックし(工程173)、達していれば次工程175に進むが、達していなければ走査位置を画面上方向へ8画素分即ち10.55nm移動する(工程174)。ここでは、繰り返し回数を128回と設定した。走査8回の平均画像データを128個分積算するのにおよそ40秒を要した。上記第一の手順における走査の回数はノイズ低減のために少なくとも4回以上行うことが望ましい。また最初と最後で観察領域に重なりがないことが望ましいので、第二の手順における移動距離と、第一及び第二の手順を繰り返す回数との積は1回に観察できる領域の縦方向の長さ以上となるようにするのがよい。以下、以下画像の左上を原点とし、右方向の距離をx、下方向の距離をyとする。またx及びy方向の画素の番号をm、nで表す。   First, the scanning electron microscope scan is performed 8 times, the secondary electron intensity emitted from the sample is integrated and the average value is calculated, and then added to the storage area of the control system (step 172). Secondly, the irradiation of the electron beam is stopped, and it is checked whether or not the set number of repetitions has been reached (step 173). If it has reached, the process proceeds to the next step 175. If not, the scanning position is moved upward in the screen. Move 8 pixels, or 10.55 nm (step 174). Here, the number of repetitions was set to 128. It took about 40 seconds to accumulate the average image data of 8 scans for 128 images. The number of scans in the first procedure is desirably performed at least four times or more for noise reduction. In addition, since it is desirable that the observation area does not overlap at the beginning and the end, the product of the movement distance in the second procedure and the number of times the first and second procedures are repeated is the vertical length of the area that can be observed at one time. It is good to make it more than this. Hereinafter, the upper left of the image is the origin, the distance in the right direction is x, and the distance in the lower direction is y. The numbers of pixels in the x and y directions are represented by m and n.

上記工程を終了し、制御系15の記憶領域に記憶された512×512個の2次電子強度分布のデータを繰り返し回数で割って観察1回あたりの平均値にした。次に、工程175へ進み、得られた512×512個の2次元データ配列を1枚の画像データとして扱って、実施例1に記した方法でノイズ低減(工程175)と、しきい値法によるエッジ検出と近似線の算出(工程176)を行った。検出は画像内にある第一のラインおよび第二のラインの左右両エッジについて行った。平均化パラメータ及び平滑化パラメータは両方とも11とした。また、しきい値比率は0.5を用いた。検出は全てのプロファイルについて行い、1本のエッジについて512点のエッジ点を算出した。これらのデータからエッジ点ゆらぎの集合を得(工程177)、さらに参考として(式1)に従ってエッジのラフネスの大きさ、即ち3σを求めた。3σを求めずに次工程178にすすんでも構わない。   The above steps were completed, and the 512 × 512 secondary electron intensity distribution data stored in the storage area of the control system 15 was divided by the number of repetitions to obtain an average value per observation. Next, the process proceeds to step 175, where the obtained 512 × 512 two-dimensional data array is handled as one piece of image data, and noise reduction (step 175) and threshold method are performed by the method described in the first embodiment. Edge detection and approximate line calculation (step 176). Detection was performed on the left and right edges of the first line and the second line in the image. Both the averaging parameter and the smoothing parameter were set to 11. The threshold ratio used was 0.5. Detection was performed for all profiles, and 512 edge points were calculated for one edge. A set of edge point fluctuations was obtained from these data (step 177), and the roughness of the edge, that is, 3σ, was obtained according to (Equation 1) as a reference. It is possible to proceed to the next step 178 without obtaining 3σ.

本例においては、主として走査型顕微鏡近傍に設置された電源を有する装置あるいは電源ケーブルの影響による画像歪みを検出することを目的とした。これらの画像歪みは、画像に対して空間周波数20以下の領域に現れる。空間周波数20は空間周期に換算すると約25画素となるため平均化パラメータ、平滑化パラメータには25以下の数値を用いる必要がある。これらのパラメータは大きい方がよりノイズを低減できるが大きすぎると画像を全体的に平均化しすぎる。これらのバランスから7〜15の値を用いるのが望ましい。   The purpose of this example is to detect image distortion mainly due to the influence of an apparatus having a power supply or a power cable installed in the vicinity of a scanning microscope. These image distortions appear in a region having a spatial frequency of 20 or less with respect to the image. Since the spatial frequency 20 is about 25 pixels when converted to a spatial period, it is necessary to use numerical values of 25 or less for the averaging parameter and the smoothing parameter. A larger value of these parameters can reduce noise more, but if it is too large, the image is averaged too much. It is desirable to use a value of 7 to 15 from these balances.

上記の工程の結果、4本のエッジのデータが得られた。1本のエッジのデータは512点のエッジ点の位置座標から構成されている。またこのエッジは実際に存在するエッジではなく、上記の方法によって実際のエッジデータをy方向に平均化したものである。従って観察しているラインにランダムに生じているラフネスは平均化によって消去されている。   As a result of the above process, four edge data were obtained. One edge data is composed of position coordinates of 512 edge points. This edge is not an edge that actually exists, but is obtained by averaging the actual edge data in the y direction by the above method. Therefore, the roughness that occurs randomly in the line being observed is eliminated by averaging.

しかし、実際にはこのエッジデータのラフネスの大きさ3σは、3から4nm程度の値を示した。この値はノイズとしては大きく、顕微鏡画像自身に歪みが生じている可能性がある。このデータから実施例4に示した方法で左右のエッジラフネスの相関係数を求めたところ、0.68であった。また、第二のラインの左右エッジラフネスの相関係数も0.55と高かった。   However, the roughness level 3σ of the edge data actually shows a value of about 3 to 4 nm. This value is large as noise, and the microscope image itself may be distorted. From this data, the correlation coefficient of the left and right edge roughness was determined by the method shown in Example 4 and found to be 0.68. Also, the correlation coefficient of the right and left edge roughness of the second line was as high as 0.55.

また、異なるラインに属するエッジ間、即ち、(1)第一および第二のラインの左エッジ、(2)第一のラインの左エッジと第二のラインの右エッジ、(3)第一のラインの右エッジと第二のラインの左エッジ、(4)第一および第二のラインの右エッジ、の組み合わせでエッジラフネスの相関係数を求めたところ、いずれも0.5以上の値であった。これは、画像全体に、一部のプロファイルがx方向に平行移動して見えるような画像歪みがあることを示している。そこで、工程179において画像を修正する必要があると判断した。   Also, between edges belonging to different lines, that is, (1) the left edge of the first and second lines, (2) the left edge of the first line and the right edge of the second line, (3) the first edge When the edge roughness correlation coefficient is obtained by combining the right edge of the line and the left edge of the second line and (4) the right edge of the first and second lines, both values are 0.5 or more. there were. This indicates that the entire image has an image distortion such that a part of the profile appears to translate in the x direction. Therefore, it was determined in step 179 that the image needs to be corrected.

次に、4本のエッジラフネスをプロファイル番号ごとに平均し、これを顕微鏡自身の画像歪みとした。得られたプロファイル番号nに対する画像歪み量Δx(n)のグラフを、図20に示す。なお、4本のエッジのデータを平均化せず、中心に近いエッジのラフネスを画像歪み量とみなしてもよい。こうして得られた画像歪み量のデータをファイルとして記録した(工程180)。   Next, the four edge roughness values were averaged for each profile number, and this was used as the image distortion of the microscope itself. A graph of the image distortion amount Δx (n) with respect to the obtained profile number n is shown in FIG. Note that the roughness of the edge close to the center may be regarded as the image distortion amount without averaging the data of the four edges. The image distortion amount data thus obtained was recorded as a file (step 180).

引き続き同じ倍率で任意の試料の観察を行い、得られた2次電子強度のプロファイルに対して、−Δx(n)のオフセットをかけて画像歪みを修正した。なお歪み量が大きい場合は各プロファイルに対してオフセット量−Δx(n)を走査の速度で割ってオフセット時間を算出し、各プロファイルの走査開始タイミングをオフセット時間分だけずらしても同様の効果が得られる。   Subsequently, an arbitrary sample was observed at the same magnification, and an offset of −Δx (n) was applied to the obtained secondary electron intensity profile to correct image distortion. If the amount of distortion is large, the same effect can be obtained by calculating the offset time by dividing the offset amount −Δx (n) by the scanning speed for each profile and shifting the scanning start timing of each profile by the offset time. can get.

また、異なる観察倍率で観察を行う際には、上記手順により各倍率における画像歪み量データΔx(n)のファイルを作製し、それを用いて上記の方法で画像歪みを修正した。   Further, when observing with different observation magnifications, a file of image distortion amount data Δx (n) at each magnification was created by the above procedure, and the image distortion was corrected by the above method using the file.

これにより、従来のようにハードの徹底した修理によらなくとも、安価で簡便な方法で走査型電子顕微鏡の画像歪みを除去し精度の高い検査を行えるようになった。   As a result, the image distortion of the scanning electron microscope can be removed and the inspection can be performed with high accuracy by an inexpensive and simple method, without the need for thorough hardware repair as in the prior art.

なお、上述した実施例はすべて、電子線を用いた走査型顕微鏡による2次電子の2次元分布の観察を対象に説明してきたが、試料から2次的に放出される、反射電子等のような粒子の2次元分布を用いても適用可能であるし、また、イオン粒子線、電離放射線のような荷電粒子線、さらには光を用いた走査型顕微鏡による場合であっても、本発明は適用可能である。   Although all of the above-described embodiments have been described for the observation of the two-dimensional distribution of secondary electrons with a scanning microscope using an electron beam, the secondary electrons emitted from the sample, such as reflected electrons, have been described. The present invention is applicable even when using a two-dimensional distribution of various particles, and even when using a scanning microscope using an ion particle beam, a charged particle beam such as ionizing radiation, and light. Applicable.

以上のように、本発明によれば、微細パターンの走査型顕微鏡観察、即ち非破壊検査により、パターンエッジの3次元的な形状を数値データに表すことができる。また、エッジラフネスのラインに沿った方向の粗さや1本のラインがうねる様子、また、パターン底部と表面近傍とのラフネス形状の違いを定量的に表すことが可能になる。   As described above, according to the present invention, the three-dimensional shape of the pattern edge can be represented as numerical data by scanning microscope observation of a fine pattern, that is, non-destructive inspection. Further, it is possible to quantitatively represent the roughness in the direction along the edge roughness line, the appearance of one line undulating, and the difference in roughness shape between the pattern bottom and the vicinity of the surface.

さらに、これらの結果を分析することにより、ラフネス発生の主原因となる工程の候補を選択し、半導体装置やマイクロマシンの製造工程を制御することが可能である。また、観察に用いる顕微鏡自体の画像歪みを抽出し、任意の画像から簡便で安価な方法で顕微鏡画像の歪みを除去することが可能となる。   Furthermore, by analyzing these results, it is possible to select process candidates that are the main cause of roughness, and to control the manufacturing process of the semiconductor device and the micromachine. In addition, image distortion of the microscope itself used for observation can be extracted, and distortion of the microscope image can be removed from an arbitrary image by a simple and inexpensive method.

ラインエッジラフネスの第1の型を説明するエッジの概略図。Schematic of an edge for explaining a first type of line edge roughness. ラインエッジラフネスの第2の型を説明するエッジの概略図。Schematic of the edge explaining the 2nd type of line edge roughness. 本発明を実施するための装置の構成を表す概念図。The conceptual diagram showing the structure of the apparatus for implementing this invention. 本発明の第1の実施例の手順を表すフロー図。The flowchart showing the procedure of the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例において評価された観察画像の概略図。The schematic of the observation image evaluated in the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例により得られたラインエッジを表す図。The figure showing the line edge obtained by the 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例により得られたラインエッジラフネスの空間周波数分布を示す図。The figure which shows the spatial frequency distribution of the line edge roughness obtained by the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例により得られたラインエッジのラフネス量のしきい値依存性(1)を表す図。The figure showing the threshold value dependence (1) of the roughness amount of the line edge obtained by the 3rd Example of this invention. 本発明の第3の実施例により得られたラインエッジのラフネス量のしきい値依存性(2)を表す図。The figure showing the threshold value dependence (2) of the roughness amount of the line edge obtained by the 3rd Example of this invention. 本発明の第4の実施例により得られたひとつのラインにおける左エッジラフネスと右エッジラフネスの相関を表す図。The figure showing the correlation of the left edge roughness and the right edge roughness in one line obtained by the 4th Example of this invention. 本発明の第4の実施例により得られたひとつのラインにおける左エッジラフネスと右エッジラフネスの相関係数のしきい値比率依存性(1)を表す図。The figure showing the threshold value ratio dependence (1) of the correlation coefficient of the left edge roughness and the right edge roughness in one line obtained by the 4th Example of this invention. 本発明の第4の実施例により得られたひとつのラインにおける左エッジラフネスと右エッジラフネスの相関係数のしきい値比率依存性(2)を表す図。The figure showing the threshold value ratio dependence (2) of the correlation coefficient of the left edge roughness and the right edge roughness in one line obtained by the 4th Example of this invention. 本発明の第5の実施例の手順を説明するフロー図。The flowchart explaining the procedure of the 5th Example of this invention. 図13に示したフローにおけるラフネス発生原因解析工程を説明するフロー図。14 is a flowchart for explaining a roughness generation cause analysis step in the flow shown in FIG. 13. 本発明の第5の実施例において評価された観察画像の概略図。Schematic of the observation image evaluated in the 5th Example of this invention. 本発明の第5の実施例により得られたひとつのラインにおける左エッジラフネスと右エッジラフネスの相関係数のしきい値比率依存性を表す図。The figure showing the threshold value ratio dependence of the correlation coefficient of the left edge roughness and the right edge roughness in one line obtained by the 5th Example of this invention. 本発明の第6の実施例の手順を表すフロー図。The flowchart showing the procedure of the 6th Example of this invention. 本発明の第6の実施例において観察された試料の構造の概略図。The schematic of the structure of the sample observed in the 6th Example of this invention. 本発明の第6の実施例において評価された観察画像の模式図。The schematic diagram of the observation image evaluated in the 6th Example of this invention. 本発明の第6の実施例により得られた画像歪み量を示す図。The figure which shows the image distortion amount obtained by the 6th Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、3…ラインの左エッジ、2、4…ラインの右エッジ、5…走査型電子顕微鏡の筐体、6…電子銃、7…電子線、8…収束レンズ、9…偏向器、10…対物レンズ、11…試料、12…ステージ、13…2次電子、14…検出器、15…走査型電子顕微鏡の制御系、16…検査を行うコンピュータ、17…パターン形成装置、18…画像に写ったライン左エッジ近傍を示す領域、19…画像に写ったライン右エッジ近傍を示す領域、20…画像に写った第1のラインの左エッジ近傍を示す領域、21…画像に写った第1のラインの右エッジ近傍を示す領域、22…画像に写った第2のラインの左エッジ近傍を示す領域、23…画像に写った第2のラインの右エッジ近傍を示す領域、24…シリコンからなるラインアンドスペースパターンのライン部分、25…シリコンからなるラインアンドスペースパターンのスペース部分、26…画像の横方向の中心位置を表す縦軸。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 3 ... Left edge of line, 2, 4 ... Right edge of line, 5 ... Housing of scanning electron microscope, 6 ... Electron gun, 7 ... Electron beam, 8 ... Converging lens, 9 ... Deflector, 10 ... Objective lens, 11 ... sample, 12 ... stage, 13 ... secondary electron, 14 ... detector, 15 ... control system of scanning electron microscope, 16 ... computer for inspection, 17 ... pattern forming device, 18 ... image A region indicating the vicinity of the left edge of the line, 19... A region indicating the vicinity of the right edge of the line in the image, 20... A region indicating the vicinity of the left edge of the first line in the image, 21. A region indicating the vicinity of the right edge of the line, 22... A region indicating the vicinity of the left edge of the second line in the image, 23... A region indicating the vicinity of the right edge of the second line in the image, and 24. Line and space pattern In part, the space part of the line-and-space pattern consisting of 25 ... silicon, the vertical axis representing the center position in the lateral direction of 26 ... image.

Claims (8)

半導体基板上に形成されたパターン上の所定領域に電子線を照射し、発生する二次電子または反射電子を検出することにより得られる二次元電子分布データを処理するデータ処理装置であって、
当該処理のためのプログラムが格納される記憶装置と、
当該プログラムを処理する処理手段とを有し、
該処理手段は、
前記2次元電子分布データから、前記パターンのエッジ部に相当するエッジ点の集合を計算し、
前記パターンエッジの近似線を算出し、
前記パターンエッジ部の近似線と前記エッジ点の集合と前記近似線の差で定まるエッジラフネスデータを計算し、
前記パターン上の第1の部分のエッジラフネスデータと第2の部分のエッジラフネスデータの相関または相関または相関係数を計算することを特徴とするデータ処理装置。
A data processing apparatus for processing two-dimensional electron distribution data obtained by irradiating a predetermined region on a pattern formed on a semiconductor substrate with an electron beam and detecting generated secondary electrons or reflected electrons,
A storage device storing a program for the processing;
Processing means for processing the program,
The processing means includes
A set of edge points corresponding to the edge portion of the pattern is calculated from the two-dimensional electron distribution data,
Calculating an approximate line of the pattern edge;
Calculate edge roughness data determined by the difference between the approximate line of the pattern edge part and the set of edge points and the approximate line,
A data processing apparatus for calculating a correlation or a correlation or a correlation coefficient between the edge roughness data of the first portion and the edge roughness data of the second portion on the pattern.
走査電子顕微鏡により得られた、半導体基板上に形成されたパターン上の所定領域から得られる二次電子または反射電子の二次元電子分布データを処理するデータ処理装置であって、
当該処理のためのプログラムが格納される記憶装置と、
当該プログラムを処理する処理手段とを有し、
該処理手段は、
前記2次元電子分布データから、前記パターン上の第1の領域におけるエッジラフネスデータと、第2の領域におけるエッジラフネスデータを計算し、
当該第1の部分のエッジラフネスデータと第2の部分のエッジラフネスデータの相関または相関または相関係数を計算することを特徴とするデータ処理装置。
A data processing apparatus for processing two-dimensional electron distribution data of secondary electrons or reflected electrons obtained from a predetermined region on a pattern formed on a semiconductor substrate obtained by a scanning electron microscope,
A storage device storing a program for the processing;
Processing means for processing the program,
The processing means includes
From the two-dimensional electron distribution data, the edge roughness data in the first region on the pattern and the edge roughness data in the second region are calculated,
A data processing apparatus for calculating a correlation or a correlation or a correlation coefficient between the edge roughness data of the first part and the edge roughness data of the second part.
半導体基板上に形成されたパターン上の所定領域に電子線を照射し、発生する二次電子または反射電子を検出することにより得られる二次元電子分布データを処理するデータ処理装置であって、
当該処理のためのプログラムが格納される記憶装置と、
当該プログラムを処理する処理手段とを有し、
該処理手段は、
前記2次元電子分布データから、前記パターン上の第1の領域におけるエッジラフネスデータと、第2の領域におけるエッジラフネスデータを計算し、
当該第1の部分のエッジラフネスデータと第2の部分のエッジラフネスデータの相関または相関または相関係数を計算することを特徴とするデータ処理装置。
A data processing apparatus for processing two-dimensional electron distribution data obtained by irradiating a predetermined region on a pattern formed on a semiconductor substrate with an electron beam and detecting generated secondary electrons or reflected electrons,
A storage device storing a program for the processing;
Processing means for processing the program,
The processing means includes
From the two-dimensional electron distribution data, the edge roughness data in the first region on the pattern and the edge roughness data in the second region are calculated,
A data processing apparatus for calculating a correlation or a correlation or a correlation coefficient between the edge roughness data of the first part and the edge roughness data of the second part.
請求項1から3に記載のデータ処理装置において、
前記パターンがラインパターンであり、
前記処理手段は、当該ラインパターンの左右のエッジ点に対応する第1のエッジラフネスデータと第2のエッジラフネスデータ間の相関または相関係数を計算することを特徴とするデータ処理装置。
The data processing device according to claim 1, wherein
The pattern is a line pattern;
The data processing apparatus is characterized in that the processing means calculates a correlation or correlation coefficient between the first edge roughness data and the second edge roughness data corresponding to the left and right edge points of the line pattern.
請求項1から3のいずれか一項に記載のデータ処理装置において、
前記試料が複数のラインパターンが形成された試料であり、
前記処理手段は、一のラインパターンの任意箇所のエッジラフネスデータと、該一のラインパターンとは異なるラインパターンの任意箇所のエッジラフネスデータ間の相関または相関係数を計算することを特徴とするデータ処理装置。
In the data processing device according to any one of claims 1 to 3,
The sample is a sample in which a plurality of line patterns are formed,
The processing means calculates a correlation or correlation coefficient between edge roughness data at an arbitrary position of one line pattern and edge roughness data at an arbitrary position of a line pattern different from the one line pattern. Data processing device.
請求項1から5のいずれか一項に記載のデータ処理装置において、
得られた前記相関または相関係数を表示する表示手段を備えたことを特徴とするデータ処理装置。
In the data processing device according to any one of claims 1 to 5,
A data processing apparatus comprising display means for displaying the obtained correlation or correlation coefficient.
請求項1から6のいずれか一項に記載のデータ処理装置において、
前記処理手段が、前記エッジラフネスデータの空間周波数分布を算出することを特徴とするデータ処理装置。
In the data processing device according to any one of claims 1 to 6,
The data processing apparatus, wherein the processing means calculates a spatial frequency distribution of the edge roughness data.
請求項1から6のいずれか一項に記載のデータ処理装置において、
前記処理手段は、前記エッジラフネスの指標として標準偏差を用いることを特徴とするデータ処理装置。
In the data processing device according to any one of claims 1 to 6,
The data processing apparatus, wherein the processing means uses a standard deviation as an index of the edge roughness.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113701680A (en) * 2021-08-26 2021-11-26 中国科学院电工研究所 Method and system for determining surface roughness of material

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