JP2007212473A - Pattern measuring method and instrument, and pattern process control method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern measuring technique capable of measuring nondestructively, accurately and quantitatively a cross-sectional shape, over from a normal taper to a reverse taper, even in any type of patterns. <P>SOLUTION: A distribution of a reflection electron or secondary electron intensity is processed from a control system of a scanning microscope and an adjacent terminal, and a shape of an area expressing the vicinity of an edge is digitalized to calculate a tapering tendency based on a result thereof. A shape of an area in the vicinity of a pattern edge is digitized, based on an image data of a sky photograph obtained by the scanning microscope, to evaluate the tapering tendency of the cross-sectional shape. The tendency of the edge in the reverse, vertical or normal taper, or the like, can be evaluated, based only a sky observation result. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、パターン検査技術に係り、特に、走査型顕微鏡等を用いた非破壊計測により微細パターンのパターン形状を計測する技術に関する。   The present invention relates to a pattern inspection technique, and more particularly to a technique for measuring a pattern shape of a fine pattern by nondestructive measurement using a scanning microscope or the like.

近年の半導体製造プロセスでは、パターン微細化に伴い、その形状のわずかな劣化をも観測し定量化することが必要になってきている。リソグラフィ工程においては、理想的なレジストパターンのエッジはウエハ面と垂直になるが、実際にはテーパ、逆テーパ、表面部分のみが張り出した庇形(T字型、いわゆるティートップ)といった形状になったりする。   In recent semiconductor manufacturing processes, it has become necessary to observe and quantify slight deterioration of the shape as the pattern is miniaturized. In the lithography process, the edge of the ideal resist pattern is perpendicular to the wafer surface, but in reality it has a shape such as a taper, reverse taper, and a bowl shape (T-shaped, so-called tee top) with only the surface portion protruding. Or

このような断面形状を定量的に評価し、異常を検出する目的は2つある。   There are two purposes for quantitatively evaluating such a cross-sectional shape and detecting an abnormality.

第一に、断面形状異常が出現した場合そのまま見過ごして加工すると、不良製品となる可能性が高い。例えばパターンがテーパ状であると、エッジでエッチングやイオン打ちこみに対する強度が不足するために断線などの不良が生じる。また逆テーパやティートップであると上空観察時、表面近傍にさえぎられて、正確な寸法測定ができない。またエッチングでもレジストパターンの表面近傍が残っている時(エッチング初期)と残っていない時とでイオンやラジカルにさらされる領域が異なるため、仕上がりの寸法予測ができない。従って、不良パターンを早い段階で検出し歩留まりを向上させるために、断面形状を定量的に評価する検査方法が必要である。   First, if an abnormal cross-sectional shape appears, if it is overlooked and processed, there is a high possibility of a defective product. For example, when the pattern is tapered, defects such as disconnection occur due to insufficient strength against etching and ion implantation at the edge. In the case of a reverse taper or tee top, when observing the sky, it is blocked by the vicinity of the surface, and accurate dimension measurement cannot be performed. In addition, since the region exposed to ions and radicals differs depending on whether or not the vicinity of the surface of the resist pattern remains in the etching (initial stage) and when it does not remain, it is impossible to predict the finished dimensions. Therefore, in order to detect a defective pattern at an early stage and improve the yield, an inspection method for quantitatively evaluating the cross-sectional shape is required.

第二に、断面形状異常の程度を測定することによって露光条件の最適値からのずれを定量的に推測することができる。露光時のフォーカスあるいは露光量が最適値からずれていた場合パターンは不良パターンとなるが、寸法測定だけでは問題が露光量にあるのかあるいはフォーカスにあるのか、またそれらが正負いずれにずれたためなのかは分からない。しかし、フォーカスがずれた場合にはテーパ形状が現れることが多く、そのテーパ傾向とフォーカスのずれとは相関がある。そこで露光量やフォーカスのずれと断面形状との対応を定量的に把握しておけば、ウエハ上のパターンの観察像から露光条件をどのように修正すればよいかを判断できる。   Second, the deviation from the optimum value of the exposure condition can be estimated quantitatively by measuring the degree of the cross-sectional shape abnormality. If the focus or exposure amount at the time of exposure deviates from the optimum value, the pattern becomes a defective pattern. However, whether the problem is in the exposure amount or the focus only by dimensional measurement, or whether they are shifted from positive or negative. I do n’t know. However, when the focus shifts, a tapered shape often appears, and the taper tendency is correlated with the focus shift. Therefore, if the correspondence between the exposure amount or focus shift and the cross-sectional shape is quantitatively grasped, it can be determined how to correct the exposure condition from the observation image of the pattern on the wafer.

パターン観察の有力な手段である測長機能を有する走査型電子顕微鏡(SEM)による観察から、断面形状を計測する方法はこれまでにも提案されている。例えば特開平07−027549号公報には、従来のSEMよりも照射電子線のエネルギーを高くすることによって、上空観察では隠れてしまっていた部分からも多くの二次電子を発生させ、その形状を得るという方法が述べられている。この手法では逆テーパ形状の計測ができる。しかし、以下に述べるような短所を有する。   A method for measuring a cross-sectional shape from observation with a scanning electron microscope (SEM) having a length measurement function, which is an effective means of pattern observation, has been proposed so far. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-027549, the energy of an irradiation electron beam is made higher than that of a conventional SEM, so that many secondary electrons are generated from a portion hidden in the sky observation, and the shape thereof is The method of obtaining is described. This method can measure a reverse taper shape. However, it has the following disadvantages.

第一に、0.10μm以降の微細加工に用いられるArFレジストでは、高いエネルギーの電子線照射によるパターンの縮みが観測されており、この方法は適さない。第二に、ArFレジスト以外のパターンの観察でも高いエネルギーの電子線を使用するとチャージアップが増大する恐れがある。第三に、パターンを構成する物質の平均原子番号が近いとコントラストが得られない。   First, in ArF resists used for fine processing of 0.10 μm and later, pattern shrinkage due to high-energy electron beam irradiation is observed, and this method is not suitable. Second, even when observing patterns other than the ArF resist, if a high energy electron beam is used, the charge-up may increase. Third, if the average atomic number of the substances constituting the pattern is close, no contrast can be obtained.

また、反射電子や二次電子を、その放出される方向によって分類して検出し、その結果から立体的な構造を予測するという手段が特開平11−297264号公報に述べられているが、この方法では検出器が試料表面に近いため信号強度がノイズに比べて小さいという欠点がある。また、逆テーパ傾向は検出できない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-297264 describes a means of detecting reflected electrons and secondary electrons by classifying them according to their emission directions and predicting a three-dimensional structure from the results. The method has a drawback that the signal intensity is small compared to noise because the detector is close to the sample surface. Moreover, the reverse taper tendency cannot be detected.

最近では、照射する電子線を傾けてパターン側面を観察できるSEMが開発されているが、この方法を使うとしても結局は得られている画像のエッジが垂直かどうかの判定が必要になる。   Recently, an SEM that can observe the side surface of a pattern by tilting an electron beam to be irradiated has been developed. However, even if this method is used, it is necessary to determine whether or not the edge of the obtained image is vertical.

次に、上空写真から断面形状を予測する画像処理方法としては、例えば特開平08−014836号公報に述べられている方法や特開2000−269112号公報に述べられている方法がある。これらの方法ではSEM画像内でパターンエッジに垂直な方向の二次電子強度の分布、いわゆるプロファイルを分析している。前者では複数個のしきい値で寸法測定を行い、また後者ではプロファイルが下地領域に向かって裾をひく様子を二次曲線で近似するという方法で、いずれも順テーパ傾向を把握することが可能になる。しかし、これらの方法ではエッジが垂直でもパターンの表面近傍が丸くなっているとテーパとの区別が難しくなる場合があり、また逆テーパの傾向を検出することは不可能である。   Next, as an image processing method for predicting a cross-sectional shape from an aerial photograph, for example, there are a method described in Japanese Patent Laid-Open No. 08-014836 and a method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-269112. In these methods, the distribution of secondary electron intensity in the direction perpendicular to the pattern edge in the SEM image, so-called profile is analyzed. The former measures dimensions with multiple thresholds, and the latter uses a quadratic curve to approximate the profile of the bottom of the profile toward the underlying area, so that you can grasp the forward taper trend for each. become. However, in these methods, even if the edge is vertical, if the vicinity of the surface of the pattern is round, it may be difficult to distinguish from the taper, and it is impossible to detect the tendency of the reverse taper.

他には、例えば「プロシーディングズ オブ アイ・イー・イー・イー エス・イー・エム・アイ アドバンスト・セミコンダクター・マニュファクチャリング・コンファレンス」(Proc. IEEE/SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference (1998), pp259-261 )や特開平02−91504号公報に述べられているように、パターンエッジ近傍に相当する二次電子強度の大きい部分に注目し、その領域の幅を測定することによって順テーパ傾向を評価するという方法もある。しかし、この方法では、垂直なエッジであっても側面にラフネスがある場合の幅の広がりと順テーパによる幅の広がりが区別できない。逆テーパ傾向も評価できない。   Other examples include “Proceedings of IEE ESM I Advanced Semiconductor Manufacturing Conference” (Proc. IEEE / SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference (1998), pp259- 261) and Japanese Patent Laid-Open No. 02-91504, paying attention to a portion having a large secondary electron intensity corresponding to the vicinity of the pattern edge, and measuring the width of the region, the forward taper tendency is evaluated. There is also a method. However, with this method, even if the edge is vertical, it is not possible to distinguish between the width expansion when the side surface has roughness and the width expansion due to the forward taper. The reverse taper tendency cannot be evaluated.

このような理由から断面形状を正しく把握するためには、従来、パターンを割ってその断面を電子顕微鏡で直接観測してきた。しかし、これは破壊検査である。またウエハ上で観測したい箇所を正確に割るのは徒手では不可能なため、1mm以上の領域に渡るパターンを転写してその範囲内に見当をつけてウエハを割ったり、SEM観察と同時にイオンビームによる切断を行ったりする必要がある。   For these reasons, in order to correctly grasp the cross-sectional shape, conventionally, the pattern is divided and the cross-section is directly observed with an electron microscope. However, this is a destructive inspection. In addition, it is impossible to manually divide the part to be observed on the wafer by hand, so a pattern over an area of 1 mm or more is transferred and the wafer is divided by registering within that area. It is necessary to cut by.

これに対して、近年Scatterometryという方法が開発されている。この方法は、例として、「プロシーディングズ オブ エス・ピー・アイ・イー」(Proceedings of SPIE 3998(2000), pp147-157)に詳しく述べられており、ラインアンドスペースパターンに光を照射してその散乱光のスペクトルを計測し、スペクトルの特徴によりライン幅やピッチ、さらにはラインエッジのテーパや角の丸みなどの情報を得るというものである。これは非破壊検査であり、かつ、電子顕微鏡に比べて簡便なシステムで行うことができる。   On the other hand, a method called Scatterometry has been developed in recent years. This method is described in detail in “Proceedings of SPIE 3998 (2000), pp147-157” as an example, and light is applied to a line and space pattern. The spectrum of the scattered light is measured, and information such as line width and pitch, line edge taper and corner roundness is obtained according to the characteristics of the spectrum. This is a non-destructive inspection and can be performed with a simpler system than an electron microscope.

しかし、周期パターン以外は計測することができない。また、周期パターンであっても数十ミクロンの領域が必要である。従って計測対象パターンが孤立パターンであったり、周期的であってもウエハ上のせまい(数十ミクロンに満たない)領域に存在する場合、ウエハ上にこの検査を行うための周期パターンを転写しておく必要が生じる。さらに得られる周期パターンの結果ともとの計測対象パターンの形状との対応をとる必要がある。   However, other than the periodic pattern cannot be measured. Further, even a periodic pattern requires an area of several tens of microns. Therefore, if the measurement target pattern is an isolated pattern or is periodic but exists in a narrow area (less than several tens of microns) on the wafer, the periodic pattern for performing this inspection is transferred onto the wafer. Need to be kept. Furthermore, it is necessary to take correspondence between the result of the periodic pattern obtained and the shape of the measurement target pattern.

上述したように、レジストの断面形状を評価するための方法としては、従来の測長SEMのハードの改良、上空写真の画像解析、断面形状観察、Scatterometryによるスペクトル解析、という手法があげられる。   As described above, as a method for evaluating the cross-sectional shape of the resist, there are methods such as improvement of the hardware of the conventional length-measuring SEM, image analysis of the aerial photograph, cross-sectional shape observation, and spectrum analysis by Scatterometry.

しかし、第一の方法ではハードの制約やノイズの問題があり、コストもかかる。また、これまでに提案されてきた第二の方法では逆テーパが計測できない。また順テーパであっても垂直なエッジとの区別がつきにくい。第三の方法は破壊検査であり、かつ、1mm以上の領域に渡るパターンの転写あるいは狙った箇所を正確に切断するための大掛かりな装置を必要とするという課題を有する。また、第四の方法には、非周期的パターンや比較的狭い領域のパターンについては計測できないという課題を有する。   However, in the first method, there are hardware limitations and noise problems, which are expensive. Moreover, the reverse taper cannot be measured by the second method proposed so far. Even with a forward taper, it is difficult to distinguish from a vertical edge. The third method is a destructive inspection, and has a problem that a pattern transfer over an area of 1 mm or more or a large-scale apparatus for accurately cutting a target location is required. Further, the fourth method has a problem that it cannot measure a non-periodic pattern or a pattern in a relatively narrow area.

そこで、本発明は、いかなるタイプのパターンであっても、その断面形状を順テーパから逆テーパまで、非破壊的に、正確かつ定量的に計測し得るパターン測定技術を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a pattern measurement technique capable of measuring the cross-sectional shape of any type of pattern from a forward taper to a reverse taper in a non-destructive, accurate and quantitative manner. .

本発明では、前述の上空写真の画像解析という手段を用いるが、エッジ近傍を表す帯状の領域を抽出し、その領域の幅だけではなく形の特徴を数値化することによって、断面形状のテーパ傾向を計算する。以下、レジストのラインパターンをSEMにより観察した画像を例として説明する。   In the present invention, the above-mentioned means of image analysis of aerial photographs is used, but by extracting a band-like region representing the vicinity of the edge and quantifying not only the width of the region but also the shape characteristics, the taper tendency of the cross-sectional shape Calculate Hereinafter, an image obtained by observing a resist line pattern with an SEM will be described as an example.

図1は、観察により得られた二次元画像の模式図である。SEM画像上の濃淡は検出された二次電子強度を表しており、白っぽい部分ほど二次電子強度が大きい。図1では、黒に近い部分を全て斜線で表している。検出される二次電子強度は、電子銃から出た電子が試料に入射した結果、試料表面から内部にかけて発生した二次電子のうち、試料の外に放出され、また印加された電圧により集められて検出器に取りこまれたものの量を表している。従って、内部で発生した二次電子が試料表面に到達し、外へ飛び出しやすいエッジ側面近傍では放出される二次電子の強度が大きく、白っぽく見える。以下、この領域をエッジ領域とする。   FIG. 1 is a schematic diagram of a two-dimensional image obtained by observation. The shading on the SEM image represents the detected secondary electron intensity, and the whitish part has a higher secondary electron intensity. In FIG. 1, all portions close to black are represented by diagonal lines. The detected secondary electron intensity is emitted from the sample surface to the inside as a result of the electrons emitted from the electron gun entering the sample, and is emitted outside the sample and collected by the applied voltage. This represents the amount of material taken into the detector. Therefore, the secondary electrons generated inside reach the sample surface, and the emitted secondary electrons have a high intensity and appear whitish in the vicinity of the edge side surface that tends to jump out. Hereinafter, this region is referred to as an edge region.

画像内のエッジ領域に隣接する領域は、下地が現れている領域とパターンが存在する領域である。図1中、101はエッジ領域、102は下地が現れている領域、103はパターンが存在する領域を表している。二次元画像内の横方向(x方向)に沿って二次電子強度の分布を描いたもの、即ち、プロファイルの例を図2に示す。図1内のAA'が、図2の横軸のAA'に相当する。   A region adjacent to the edge region in the image is a region where a background appears and a region where a pattern exists. In FIG. 1, 101 indicates an edge region, 102 indicates a region where a background appears, and 103 indicates a region where a pattern exists. FIG. 2 shows an example of the profile of the secondary electron intensity distribution along the horizontal direction (x direction) in the two-dimensional image, that is, a profile. AA ′ in FIG. 1 corresponds to AA ′ on the horizontal axis in FIG. 2.

ここで、プロファイル内のエッジ領域の境界に相当する点、即ち境界点を求める。この境界点は、しきい値法により求めてもよいし、ピークの左右の傾きから直線近似法により求めてもよい。図2は、しきい値法により求めた例である。点Pはエッジ領域とパターンのない(下地が現れている)領域との境界点、点Qはエッジ領域とパターン領域との境界点となる。   Here, a point corresponding to the boundary of the edge region in the profile, that is, a boundary point is obtained. This boundary point may be obtained by a threshold method or may be obtained by a linear approximation method from the left and right slopes of the peak. FIG. 2 is an example obtained by the threshold method. Point P is a boundary point between the edge region and a region without a pattern (the background appears), and point Q is a boundary point between the edge region and the pattern region.

断面のテーパ傾向は、第一に、距離PQに現れる。この様子を図3に示す。逆テーパ形状あるいはティートップと形状の傾向が強いほどエッジ領域の幅は狭い。即ち距離PQが短い。これは、以下のように説明できる。   The taper tendency of the cross section first appears at the distance PQ. This is shown in FIG. The width of the edge region is narrower as the reverse taper shape or the shape of the tee top becomes stronger. That is, the distance PQ is short. This can be explained as follows.

電子線がエッジ端に入射するとき、内部で発生した多くの二次電子はエッジ側面から外へ放出され、そのまま集められて検出器に到達する。しかし、エッジ端から若干パターン領域側に入った位置に電子線が入射するとき、逆テーパであるとエッジ側面から放出された二次電子はエッジ端によって検出器から隠れてしまうため、検出器まで到達しにくい。そのためエッジが垂直な場合に比べてプロファイルのピークの幅が狭くなる。さらに通常は側面に若干の凹凸があるため垂直なエッジでもプロファイルのピークがぼけてPQが若干長くなるが、逆テーパの場合は側面の凹凸はエッジ端で隠れるため殆どピークのぼけに寄与しない。この効果で逆テーパ形状はより検出しやすくなる。また、順テーパ形状の場合はエッジ側面に入射している時間が長いためPQが長い。   When the electron beam is incident on the edge end, many secondary electrons generated inside are emitted from the side surface of the edge and collected as they are to reach the detector. However, when the electron beam is incident on the pattern area side slightly from the edge end, secondary electrons emitted from the side surface of the edge are hidden from the detector by the edge end if it is reversely tapered. Hard to reach. For this reason, the peak width of the profile is narrower than when the edge is vertical. Furthermore, since there are usually some unevenness on the side surface, the peak of the profile is blurred even at the vertical edge and the PQ is slightly longer. However, in the case of reverse taper, the unevenness on the side surface is hidden at the edge end, so it hardly contributes to the blurring of the peak. This effect makes it easier to detect a reverse taper shape. In the case of the forward taper shape, the PQ is long because of the long time of incidence on the edge side surface.

しかし、前述のようにこの方法ではエッジ凹凸のエッジ幅への寄与を考慮する必要がある。エッジ幅は装置の分解能を除けばエッジ凹凸によるプロファイルピークのぼけとテーパ傾向両方から決まっている。つまりエッジ領域幅の値の大小だけでは、テーパ傾向は正確に判定できない。   However, as described above, in this method, it is necessary to consider the contribution of the edge unevenness to the edge width. The edge width is determined from both the blur of the profile peak due to the unevenness of the edge and the taper tendency, excluding the resolution of the apparatus. That is, the taper tendency cannot be accurately determined only by the value of the edge region width.

このエッジの凹凸は、上空観察では直接見ることができない。しかし側面の凹凸が大きい場合は上空写真内でエッジ位置のゆらぎを測定した量、いわゆるエッジラフネスも大きくなる。本発明では、エッジラフネスの大きさを測定し、その大きさを側面の凹凸の大きさの目安と考えてこれとエッジ領域の幅の両方からテーパ傾向を評価するという方法をとった。この様子を図4に単純化して示す。矢印の方向に、逆テーパあるいはティートップ傾向が強くなる。   The unevenness of the edge cannot be directly seen in the sky observation. However, when the unevenness of the side surface is large, the amount of fluctuation of the edge position measured in the sky photograph, so-called edge roughness, also increases. In the present invention, the size of the edge roughness is measured, the size is regarded as a measure of the unevenness of the side surface, and the taper tendency is evaluated from both the width of the edge region. This is shown in a simplified manner in FIG. In the direction of the arrow, the tendency to reverse taper or tee top becomes stronger.

従来法では一次元的な情報であるラインプロファイルの解析に比重がおかれ、ライン方向に沿ったエッジそのものの特徴、即ち二次元情報は考慮されていなかった。エッジラフネスを考慮せずにエッジ領域幅だけで判断した場合、ラフネスが小さい順テーパの場合と若干の逆テーパの場合との区別がつかない。これまでエッジ幅から逆テーパ傾向が計測できなかったのはこのためである。   In the conventional method, the analysis of the line profile, which is one-dimensional information, is focused on, and the feature of the edge itself along the line direction, that is, the two-dimensional information is not considered. When the judgment is made based only on the width of the edge region without considering the edge roughness, it is impossible to distinguish between the case of the forward taper having a small roughness and the case of a slight reverse taper. This is the reason why the reverse taper tendency cannot be measured from the edge width until now.

第二に、エッジ領域の境界点の集合、境界線の形に現れる。二次元画像内において十分な数のプロファイルから、エッジ領域と下地領域との境界点P、エッジ領域とパターン領域との境界点Qを求め、その集合を第一及び第二の境界線とする。   Second, it appears in the form of a set of boundary points in the edge region, the boundary line. The boundary point P between the edge region and the base region and the boundary point Q between the edge region and the pattern region are obtained from a sufficient number of profiles in the two-dimensional image, and the set is defined as the first and second boundary lines.

逆テーパ形状あるいはティートップの傾向が強い場合、これら2本の境界線の凹凸の様子は非常によく似ている、即ち相関係数が高い。しかし側面が下地に対して垂直である場合や順テーパの場合、相関係数は0に近い。これは照射される電子線が逆テーパの場合は表面のエッジ端のみの様子を反映しているのに対し、垂直や順テーパの場合はエッジ側面の凹凸の影響を受けるためである。従って、まず得られた境界点の集合(境界線)を理想的な形の曲線あるいは直線で近似し、次にこの近似線と境界点とのずれの集合を求め境界線の凹凸とし、さらに2本の境界線の凹凸の相関係数を算出すれば、その値に逆テーパ傾向が反映される。   When the reverse taper shape or the tendency of the tee top is strong, the unevenness of these two boundary lines is very similar, that is, the correlation coefficient is high. However, the correlation coefficient is close to 0 when the side surface is perpendicular to the ground or when it is forward tapered. This is because when the irradiated electron beam has a reverse taper, only the edge of the surface is reflected, whereas when it is vertical or forward taper, it is affected by the unevenness of the edge side surface. Therefore, the set of boundary points (boundary line) obtained is first approximated by an ideally shaped curve or straight line, and then the set of deviations between the approximate line and the boundary point is obtained as the unevenness of the boundary line. If the correlation coefficient of the unevenness of the book boundary is calculated, the inverse taper tendency is reflected in the value.

あるいは、2本の境界線の凹凸の類似度を、別の方法で表現することもできる。1本のプロファイル上で第一の境界と第二の境界を求め、その位置の差をそのプロファイルにおけるエッジ領域の幅とする。複数個のプロファイルについてエッジ領域の幅を計算し、これらの値の分布を求める。幅の値のばらつきは相関が大きい場合に小さく逆に相関が0に近い場合に大きい。従って、分布の標準偏差を求めることにより類似度を表すことができる。   Or the similarity of the unevenness | corrugation of two boundary lines can also be expressed by another method. The first boundary and the second boundary are obtained on one profile, and the difference between the positions is set as the width of the edge region in the profile. The width of the edge region is calculated for a plurality of profiles, and the distribution of these values is obtained. The variation in the width value is small when the correlation is large, and conversely large when the correlation is close to zero. Accordingly, the similarity can be expressed by obtaining the standard deviation of the distribution.

この方法においても、エッジラフネスを考慮することより正確な判定が可能になる。微細なパターンの逆テーパ傾向が強くなると側面が垂直な場合に比べてエッジラフネスが大きくなる傾向が見られる。また、順テーパ形状のパターンでも、垂直な場合に比べるとエッジラフネスが大きい傾向がある。この様子を単純化して図5に示す。矢印の方向に、逆テーパあるいはティートップ傾向が強くなる。   Even in this method, it is possible to make an accurate determination by considering the edge roughness. When the reverse taper tendency of a fine pattern becomes stronger, the edge roughness tends to be larger than when the side surface is vertical. Further, even in a forward tapered pattern, the edge roughness tends to be larger than that in a vertical case. This situation is simplified and shown in FIG. In the direction of the arrow, the tendency to reverse taper or tee top becomes stronger.

評価を行う際には、エッジラフネスの大きさとエッジ領域幅の関係、境界線の凹凸の相関係数、エッジラフネスと前記相関係数との関係、あるいはこれらのうちの2つ以上からテーパ傾向を表すひとつの指標を算出し、それを目安にするとよい。また、画像内に複数本のエッジが存在する場合、それぞれのエッジについてこの指標を算出し、平均をとることによって全体の傾向を判定すればより信頼性の高い結果が得られる。   When performing the evaluation, the relationship between the edge roughness size and the edge region width, the correlation coefficient of the unevenness of the boundary line, the relationship between the edge roughness and the correlation coefficient, or a taper tendency from two or more of these. It is good to calculate one index to represent and use it as a guide. In addition, when there are a plurality of edges in an image, a more reliable result can be obtained by calculating this index for each edge and determining the overall tendency by taking the average.

この方法を用いると、パターンの頂上近傍だけが丸くかつエッジは垂直あるいは逆テーパ傾向という場合でもエッジの垂直性あるいは逆テーパ傾向が正しく検出できる。これは以下の理由による。   When this method is used, even when only the vicinity of the top of the pattern is round and the edge has a vertical or reverse taper tendency, the verticality or reverse taper tendency of the edge can be detected correctly. This is due to the following reason.

第一にパターンの頂上近傍だけが丸まっている場合、ピーク形は点Qの側には広がるが、Pの側には広がらない。従って、距離PQは順テーパの場合ほど大きくならない。第二に、エッジラフネスは通常点Pをエッジとみなして計算する。つまり頂上近傍の丸まりはエッジラフネスの大きさには影響を与えない。そのためエッジラフネスの値と合わせて評価すれば、順テーパ形状と頂上だけが丸まっているケースとをより区別しやすくなる。   First, when only the vicinity of the top of the pattern is rounded, the peak shape spreads on the point Q side but does not spread on the P side. Therefore, the distance PQ is not as large as in the case of the forward taper. Second, the edge roughness is calculated by regarding the normal point P as an edge. In other words, the roundness near the top does not affect the edge roughness. Therefore, if the evaluation is performed together with the value of the edge roughness, it becomes easier to distinguish the forward tapered shape from the case where only the top is rounded.

また、上記の方法を、ビームチルト機能を備えた観察装置による観察画像に適用することによって、より正確な結果が得られる。光、電子線、イオン粒子線等のビームの試料への入射角度をビームのレンズ系あるいは試料台を操作することにより変化させ、そのたびに画像データを取り込んでテーパ傾向の指標を算出すれば、入射角度対テーパ傾向の関係が得られ、逆テーパあるいは順テーパの場合にエッジ側面が垂直から何度ずれているかが推定できる。   In addition, more accurate results can be obtained by applying the above method to an observation image obtained by an observation apparatus having a beam tilt function. If the incident angle of the beam of light, electron beam, ion particle beam, etc. to the sample is changed by operating the beam lens system or the sample stage, and the index of taper tendency is calculated by taking in the image data each time, The relationship between the incident angle and the taper tendency is obtained, and it can be estimated how many times the edge side surface is deviated from the vertical in the case of reverse taper or forward taper.

また、レジストのパターンにおいては、露光やプロセス条件の違いによるエッジラフネスの大きさの差は、パターンの底部近傍でラフネスを測定して得られる値のほうが表面近傍で測定して得られる値よりも大きい。そのためチルト機能をエッジの角度を変えるためではなくラフネスの変化をより高い感度で測定するために用いても、テーパ傾向の計測がより正確に行える。   In the resist pattern, the difference in edge roughness due to differences in exposure and process conditions is such that the value obtained by measuring roughness near the bottom of the pattern is greater than the value obtained by measuring near the surface. large. Therefore, even if the tilt function is used not for changing the angle of the edge but for measuring the change in roughness with higher sensitivity, the taper tendency can be measured more accurately.

また、上記の方法によってテーパ傾向即ち逆テーパか順テーパかあるいは垂直であるか、また垂直でない場合はそのテーパの程度あるいはテーパ角度を求め、その結果から、パターン形成工程が最適条件下で行われたか否かを判定し、また行われていなかった場合その最適値からのずれを見積もることができる。これにより例えばリソグラフィ工程におけるフォーカスのずれを検出し、プラス、マイナスいずれの方向にどれくらいフォーカスを動かせば最適値になるかを求めることができる。   Further, the taper tendency, ie, reverse taper, forward taper, or vertical, is determined by the above method, and if not vertical, the degree of taper or taper angle is obtained, and the pattern formation process is performed under the optimum conditions from the result. It is possible to estimate the deviation from the optimum value if it has not been performed. Thereby, for example, a focus shift in the lithography process can be detected, and it can be determined how much the focus is moved in the plus or minus direction to obtain the optimum value.

上記例では、主としてレジストパターンを検査した場合について述べたが、本方法をシリコン、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、カーボン、あるいは配線用材料のパターンに適用しても有用な情報が得られる。特にドライエッチングによりパターン底部に食い込みが入ったり、あるいは上部の角がおちたりする現象の発生を上空観察により検出することができる。   In the above example, the case where the resist pattern is inspected is mainly described, but useful information can be obtained even when the present method is applied to the pattern of silicon, silicon oxide film, silicon nitride film, carbon, or wiring material. In particular, it is possible to detect the occurrence of a phenomenon in which the bottom of the pattern is bitten by the dry etching or the upper corner is dropped by observation of the sky.

本発明によれば、いかなるタイプのパターンであっても、その断面形状を順テーパから逆テーパまで、非破壊的に、正確かつ定量的に計測し得るパターン測定技術を実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize a pattern measurement technique that can measure the cross-sectional shape of any type of pattern from a forward taper to a reverse taper in a non-destructive, accurate and quantitative manner.

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。尚、以下において、ティートップ形状は逆テーパという表現に含まれるものとする。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the tee top shape is included in the expression reverse taper.

(実施例1)
本発明の第1の実施例を、図2、図4および図6〜図14によって説明する。本実施例では、エッジラフネスとエッジ領域幅を算出し、エッジのテーパ傾向を評価した例を説明する。
Example 1
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 4 and 6 to 14. In this embodiment, an example will be described in which edge roughness and edge region width are calculated and the taper tendency of the edge is evaluated.

図6は本実施例の装置構成を示す概念図、図7は本実施例の手順を示すフローチャート、図8及び図9は本実施例で解析した二次電子強度の二次元分を画像化したものの概念図、図10は図7に示した工程のうちテーパ傾向指標を計算する部分の詳細、図11はプロファイルとエッジ点、エッジ領域幅の関係を示す概念図、図12は得られた結果を表示したグラフ、図13はテーパ角算出に用いたエッジラフネス、エッジ領域幅とテーパ角との関係を示すグラフ、図14はテーパ角の定義を示したパターン断面の概念図である。   FIG. 6 is a conceptual diagram showing the apparatus configuration of this embodiment, FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of this embodiment, and FIGS. 8 and 9 are two-dimensional images of secondary electron intensity analyzed in this embodiment. FIG. 10 is a detailed diagram of the portion of the process shown in FIG. 7 for calculating the taper tendency index, FIG. 11 is a conceptual diagram showing the relationship between the profile, the edge point, and the edge region width, and FIG. 12 is the result obtained. 13 is a graph showing the edge roughness used for calculating the taper angle, the relationship between the edge region width and the taper angle, and FIG. 14 is a conceptual diagram of the pattern cross section showing the definition of the taper angle.

図6に示す装置を用い、図7に示す手順でラインエッジラフネス及びエッジ領域幅からパターンエッジのテーパ傾向の解析を行った。まず、工程701に示すように走査型電子顕微鏡の制御系611から走査を行って顕微鏡筐体601内のステージ608上に設置された試料607を観察した。走査型電子顕微鏡の電子銃602から放出された電子線603は収束レンズ604、偏向器605、対物レンズ606を通ってステージ608上の試料607に照射され、試料607から放出された二次電子609は検出器610によって検出された。   Using the apparatus shown in FIG. 6, the tape edge tendency of the pattern edge was analyzed from the line edge roughness and the edge region width according to the procedure shown in FIG. First, as shown in step 701, scanning was performed from the control system 611 of the scanning electron microscope, and the sample 607 placed on the stage 608 in the microscope casing 601 was observed. The electron beam 603 emitted from the electron gun 602 of the scanning electron microscope irradiates the sample 607 on the stage 608 through the converging lens 604, the deflector 605, and the objective lens 606, and the secondary electrons 609 emitted from the sample 607. Was detected by detector 610.

照射電子線の加速電圧は、照射電子がパターンの表面近傍の情報を反映させるためには1000V以下が望ましい。電子線の進入距離を変えて表面から若干深く入った領域の情報を得たい場合にはこの限りではなく、800〜10000Vで観測するとよい。また、加速電圧が低すぎるとノイズが多くなり、測定結果の再現性が悪くなる。その点からは300V以上の電圧が必要である。本実施例においては表面近傍を観察するため800Vとした。   The acceleration voltage of the irradiation electron beam is desirably 1000 V or less so that the irradiation electron reflects information in the vicinity of the surface of the pattern. This is not the case when it is desired to change the approach distance of the electron beam to obtain information on a region that is slightly deeper than the surface, and observation at 800 to 10000 V is preferable. In addition, if the acceleration voltage is too low, the noise increases and the reproducibility of the measurement result is deteriorated. From that point, a voltage of 300 V or more is necessary. In this example, the voltage was set to 800 V in order to observe the vicinity of the surface.

エッジのテーパ傾向は、場所によってばらつくことがある。なるべく平均化した値を得るためには広い領域の解析を行ったほうがよい。即ち、低倍率で観測することが望ましい。一方でわずかなテーパを計測するためには高い倍率で観察することが望ましい。   Edge taper tendencies can vary from place to place. In order to obtain an averaged value as much as possible, it is better to analyze a wide area. That is, it is desirable to observe at a low magnification. On the other hand, it is desirable to observe at a high magnification in order to measure a slight taper.

この2つのバランスを考えて観察倍率を決定する。本実施例では、得られる画像のデータは走査の方向即ち横方向及びそれに垂直な縦方向とも512個のデータで構成されていた。また、20万倍で観察したときに、視野即ち走査領域は縦横方向とも675nmであった。これらの値から、データ間隔は約1.318nmと十分に小さいので20万倍で観察を行った。   The observation magnification is determined considering these two balances. In this embodiment, the obtained image data is composed of 512 data in both the scanning direction, that is, the horizontal direction and the vertical direction perpendicular thereto. When observed at 200,000 times, the visual field, that is, the scanning region was 675 nm in both the vertical and horizontal directions. From these values, the data interval was sufficiently small at about 1.318 nm, so observation was performed at 200,000 times.

用いた試料607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。まず、試料607を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608上に設置した。   The sample 607 used has a resist line pattern formed by electron beam drawing on a silicon substrate. First, the sample 607 was placed on the stage 608 so that the line pattern was almost perpendicular to the scanning direction.

次に工程702に進み、複数回の走査を行って試料607から発生した二次電子強
度の測定結果を積算し、平均値を算出した。エッジラフネスの計測を行うためには十分ノイズの少ないデータが得られるようにデータの積算回数(フレーム数)を決める必要がある。本実施例では、倍率20万倍、電流値4.0pAの観察において128回の積算を行った。
Next, the process proceeds to step 702, where a plurality of scans are performed, the measurement results of the secondary electron intensity generated from the sample 607 are integrated, and an average value is calculated. In order to measure edge roughness, it is necessary to determine the number of data accumulation (number of frames) so that data with sufficiently low noise can be obtained. In this example, the integration was performed 128 times in the observation of the magnification of 200,000 times and the current value of 4.0 pA.

こうして得られた512×512個の配列の二次元の二次電子強度分布について解析を行った。このデータは走査の方向即ち横方向及びそれに垂直な縦方向とも512個の値、即ち合計512×512個の数値の配列で構成されていた。またこの倍率で観察したとき、観察領域即ち電子線が走査される領域は縦横とも675nmであり、1つの数値が代表する領域は約1.318nm平方の面積となる。以下画面左上を原点とし横方向の位置をx、縦方向の位置をyで記述する。データは二次電子強度の値を画素の濃淡に換算され、装置の操作端末の画面上に、x、y方向とも512個の画素からなる画像として表示された。この画像を簡略化して表したものが図8である。図中、斜線部801は2本のライン状のレジストパターン部分を示し、白い部分802と803、804と805は2本のラインの左及び右のエッジ近傍、即ちエッジ領域をそれぞれ示し、横縞線であらわした部分806は下地基板を示している。   The two-dimensional secondary electron intensity distribution of the 512 × 512 array thus obtained was analyzed. This data was composed of an array of 512 values in the scanning direction, that is, the horizontal direction and the vertical direction perpendicular thereto, that is, a total of 512 × 512 numerical values. When observed at this magnification, the observation region, that is, the region scanned with the electron beam is 675 nm both vertically and horizontally, and the region represented by one numerical value has an area of about 1.318 nm square. In the following, the upper left corner of the screen is the origin, and the horizontal position is described as x and the vertical position as y. The data was converted from the value of the secondary electron intensity into pixel shading, and displayed as an image composed of 512 pixels in both the x and y directions on the screen of the operation terminal of the apparatus. FIG. 8 is a simplified representation of this image. In the figure, a hatched portion 801 indicates two line-shaped resist pattern portions, white portions 802 and 803, 804 and 805 indicate the vicinity of the left and right edges of the two lines, that is, edge regions, respectively, and horizontal stripe lines A portion 806 shown represents a base substrate.

電子線が引き続いて試料に照射されるのを停止した後、前記2次電子強度分布データを隣接するコンピュータ612に転送して工程702を終了し、本発明によるテーパ傾向指標を計算するプログラムを実行させた。まずは、ノイズの低減(工程703)を以下の手順で行った。   After stopping the subsequent irradiation of the electron beam with the electron beam, the secondary electron intensity distribution data is transferred to the adjacent computer 612 to finish step 702, and the program for calculating the taper tendency index according to the present invention is executed. I let you. First, noise reduction (step 703) was performed according to the following procedure.

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。このデータに関して以下の手順でノイズ低減を行った。   First, the data was divided into 512 sets of secondary electron intensity, ie, 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. This data was subjected to noise reduction by the following procedure.

まず、平均化パラメータk1(自然数)、平滑化パラメータk2(奇数)を与えた。k1が偶数のときk1'=k1/2、奇数の時はk1'=(k1−1)/2とする。また、k2'=(k2−1)/2とする。n-k1'番目からk1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-k2'からm+k2'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k1は4以上11以下、平滑化パラメータk2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。本実施例ではk1=4、k2=3とした。 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 nk 1 'th to k 1 profiles was taken as the averaged nth profile. Next, smoothing using a hamming window is performed for the area from pixel number mk 2 ′ to m + k 2 ′ in the averaged profile obtained in the above step, and after the m-th smoothing 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, noise cannot be sufficiently reduced, and if they are larger, edge roughness with a fine spatial period cannot be detected. In this embodiment, k 1 = 4 and k 2 = 3.

次に工程704に進み、いくつかのパラメータを入力した。本実施例におけるここでの入力内容は、結果の表示形態の選択と解析するエッジの本数の入力である。前者は計算した結果を、図4のようなグラフで表すか、あるいはテーパ傾向の指標となる数値で表すかという選択である。本実施例においては後者のテーパ傾向指標の計算を選んだ。またエッジの数を4と入力し、図8に示した画像内にある2本のラインの左右合計4本のエッジを解析した。   Next, proceeding to step 704, some parameters were entered. The input contents here in this embodiment are selection of the display form of the result and input of the number of edges to be analyzed. The former is a selection of whether the calculated result is represented by a graph as shown in FIG. 4 or a numerical value that is an index of a taper tendency. In the present embodiment, the latter calculation of the taper tendency index was selected. The number of edges was input as 4, and a total of four edges on the left and right sides of the two lines in the image shown in FIG. 8 were analyzed.

次に、各々のエッジに関してラインエッジラフネスとエッジ領域幅の計算に用いる画像データの領域やエッジ点を検出するプロファイルの間隔を指定した(工程705)。ここでエッジのラフネスを算出するにあたり、注意する点が三点ある。   Next, for each edge, the interval of the profile for detecting the area and edge point of the image data used for the calculation of the line edge roughness and the edge area width is designated (step 705). Here, there are three points to be noted in calculating the roughness of the edge.

第一に、ラフネス自体にばらつきがあるため広い領域について計算するかあるいは狭い領域で計算する場合は複数箇所について算出する必要があるということである。本発明では、合計で少なくとも1μmの長さの領域について計算することが望ましいといえる。   First, since the roughness itself varies, it is necessary to calculate for a plurality of locations when calculating for a wide area or for a narrow area. In the present invention, it can be said that it is desirable to calculate for a region having a total length of at least 1 μm.

第二に、短い領域で計算すると長い周期のラフネスを観測できないことである。ここで算出するラフネスはエッジ側面の凹凸の指標としての意味を持っているので、エッジ側面の深さ方向の距離程度即ちレジストの膜厚程度の長さの領域で計算すれば十分である。   Secondly, when calculated in a short region, long period roughness cannot be observed. Since the roughness calculated here has a meaning as an index of the unevenness of the edge side surface, it is sufficient to calculate in an area having a length in the depth direction of the edge side surface, that is, a length about the resist film thickness.

第三に、ラフネスを算出するエッジ点の間隔が大きすぎると、細かい周期のラフネスを観測できないことである。本実施例ではレジストの膜厚が0.42μmであった。そこで、図9に示すように計算領域を指定した。   Third, if the interval between the edge points for calculating the roughness is too large, the roughness with a fine period cannot be observed. In this example, the resist film thickness was 0.42 μm. Therefore, a calculation area is designated as shown in FIG.

図9は、図8に示した画像上に計算領域を表示した状態の概念図である。エッジ領域との位置関係を明らかにするため、エッジ領域802〜805を斜線で表した。指定した計算領域は長方形901〜904である。領域のy方向の画素の数は四ヶ所全て360個である。これで合計約2μmの領域についてラフネスを計算することになり、第一の注意点については問題ない。また一ヶ所当たりの長さは約0.5μmであり、レジストの膜厚と同じ程度であるため第二の問題も発生しない。さらにラフネスを算出するためのエッジ点の検出は1本おきに選んだプロファイルについて行ったので、約2.6nmおきにエッジ点を求めたことになり、十分細かいので第三の注意点についても問題ない。   FIG. 9 is a conceptual diagram showing a state in which a calculation area is displayed on the image shown in FIG. In order to clarify the positional relationship with the edge region, the edge regions 802 to 805 are represented by diagonal lines. The designated calculation area is a rectangle 901-904. The number of pixels in the y direction of the region is 360 in all four places. As a result, the roughness is calculated for a total area of about 2 μm, and there is no problem with the first precaution. Moreover, since the length per place is about 0.5 μm, which is the same as the resist film thickness, the second problem does not occur. Furthermore, since the edge point detection for calculating the roughness was performed for every other selected profile, the edge point was obtained every about 2.6 nm, and because it was fine enough, there was a problem with the third point of caution. Absent.

ここではラインエッジラフネスの計算におけるエッジ点の数とエッジ領域幅の計算におけるエッジ点の数を同じにしたが、コンピュータの性能や計算時間の許容範囲によっては同じにしなくともよい。ただし、一般に幅100nm程度の微細パターンによく見られるエッジラフネスの周期は、50nmから100nmの領域にある。このような周期の凹凸を正しく計測しエッジ形状を計測するためには測定点の間隔を20nm以下にすることが望ましい。   Here, the number of edge points in the calculation of the line edge roughness and the number of edge points in the calculation of the edge region width are the same, but they may not be the same depending on the performance of the computer and the allowable range of calculation time. However, the period of edge roughness often found in a fine pattern having a width of about 100 nm is generally in the region of 50 nm to 100 nm. In order to correctly measure the irregularities of such a period and measure the edge shape, it is desirable to set the interval between measurement points to 20 nm or less.

次に工程706に進み、テーパ傾向を求めた。具体的にはエッジラフネスとエッジ領域幅とを用いた。この工程の詳細は図10に示した。まず、工程1001において工程1002のパラメータ入力が必要かどうかを判断する。1本目に対する計算である場合、ラフネス算出におけるエッジ点検出のパラメータを入力する(工程1002)。それ以外の場合、パラメータはすでに入力されているので工程1003に進む。   Next, proceeding to step 706, the taper tendency was obtained. Specifically, edge roughness and edge region width were used. Details of this step are shown in FIG. First, in step 1001, it is determined whether parameter input in step 1002 is necessary. If the calculation is for the first line, parameters for edge point detection in roughness calculation are input (step 1002). Otherwise, since the parameters have already been entered, go to step 1003.

工程1002で入力する内容は、(1)ラフネス計算におけるエッジ点検出、(2)エッジ領域の境界点検出、の各々を直線近似法で行うか、あるいはしきい値法で行うかの選択、また各々の方法におけるパラメータ、である。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、しきい値比率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、図2の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点とするという方法である。 The contents to be input in step 1002 are selection of whether (1) edge point detection in roughness calculation or (2) edge region boundary point detection is performed by a linear approximation method or a threshold method, or Parameters in each method. The threshold method used here is generally known. From the threshold ratio p, the secondary electron intensity maximum value I max, and the minimum value I min , (I max −I min ) × p + I In this method , the threshold value given by min is calculated, and the point where the secondary electron intensity becomes the threshold value on the profile of FIG.

エッジ点検出におけるしきい値比率は、小さすぎたり大きすぎたりするとノイズが多くなり、また実際の寸法を反映しなくなる。40〜80%の値がよい。ここでは、しきい値70%のしきい値法で行うこととした。エッジ領域の境界点を算出する際のパラメータも直線近似法でも、しきい値法でも行うことができる。画像のノイズの程度が判断できない場合やノイズが多い場合は、しきい値50〜80%のしきい値法がよい。ノイズが少ない場合は直線近似法を用いるか、しきい値法でしきい値を低く設定すると精度よく測定できる。特に、後者は垂直に近いエッジについてテーパ傾向が精度よく検出できる。複数個のしきい値で計測して信頼性の高いデータを得ることも可能である。本実施例では、しきい値70%のしきい値法で行った。   If the threshold ratio in edge point detection is too small or too large, noise will increase and the actual dimensions will not be reflected. A value of 40-80% is good. Here, the threshold method with a threshold value of 70% is used. The parameters for calculating the boundary points of the edge region can also be performed by the linear approximation method or the threshold method. When the degree of image noise cannot be determined or when there is a lot of noise, the threshold method of 50 to 80% is preferable. When there is little noise, it is possible to measure with high accuracy by using the linear approximation method or by setting the threshold value low by the threshold method. In particular, the latter can detect a taper tendency with respect to an edge close to vertical. It is also possible to obtain highly reliable data by measuring with a plurality of threshold values. In this embodiment, the threshold method with a threshold value of 70% was used.

次に工程1003に進み、以下の手順でエッジラフネスを算出した。まず領域901内の360本のプロファイルのうち、yが小さい方から1番目、3番目…と2n-1番目(n=1,2,3…180)の180本のプロファイルについて、計算領域内のxの範囲における2次電子強度最大値Imaxを検出した。この様子を、図11に示す。 Next, proceeding to Step 1003, the edge roughness was calculated according to the following procedure. First, among the 360 profiles in the area 901, 180 profiles from the first, the third, and the 2n-1th (n = 1, 2, 3,... The secondary electron intensity maximum value I max in the range of x was detected. This is shown in FIG.

このピーク値を与えるx座標をxmaxとし、xmaxよりも下地基板に近い側で2次電子強度がしきい値になる点Rをエッジ点とした。180本のプロファイルについてこれを行って、180個のエッジ点R1、R2…R180を得た。点Riの位置座標を(xi, yi)とする。この集合を最小自乗法により直線x=ay+bで近似し、この近似直線との差Δxi=a・yi+b−xiを180本のプロファイルについて求め、その集合の標準偏差σの3倍即ち3σをエッジのラフネスとした。 The x-coordinate which gives a peak value and x max, and an edge point R that secondary electron intensity is a threshold at a side close to the underlying substrate than x max. This was done for 180 profiles to obtain 180 edge points R 1 , R 2 ... R 180 . Let the position coordinates of the point R i be (x i , y i ). This set is approximated by a straight line x = ay + b by the method of least squares, and the difference Δx i = a · y i + b−x i from this approximated line is obtained for 180 profiles, which is three times the standard deviation σ of the set, 3σ is the roughness of the edge.

次に工程1004に進み、エッジ領域幅を求めた。ここではエッジ領域の外側即ち下地基板側の境界点は上記のプロセスで求めればよい。このようにして求めた点をPとした。本実施例ではラフネス算出のためのエッジ点検出のしきい値とエッジ領域境界検出のしきい値とが等しかったので点Rと点Pは一致している。内側、即ちレジスト側の境界点はxmaxよりもレジスト側で2次電子強度がしきい値になる点Qである。180本のプロファイルについてP及びQを検出し、P1、P2、…、Q1、Q2、…とし、PiとQiとの距離PQiの平均値を算出し、これをエッジ領域幅wとした。この工程を全ての計算領域について行う。 Next, proceeding to step 1004, the edge region width was determined. Here, the boundary point outside the edge region, that is, the base substrate side may be obtained by the above process. The point thus obtained was designated as P. In this embodiment, since the threshold value for edge point detection for roughness calculation and the threshold value for edge region boundary detection are equal, the point R and the point P coincide. Inside, i.e. the resist side of the boundary point is a point Q become secondary electron intensity thresholds resist side than x max. About 180 pieces of the profile detects the P and Q, P 1, P 2, ..., Q 1, Q 2, ... and, calculates the average value of the distance PQ i between P i and Q i, which edge region The width is w. This process is performed for all calculation regions.

次に、工程1005に進んだ。ここでは工程704で入力した内容に応じて次工程を選択する。テーパ傾向指標の値を算出するかどうかを工程704で入力しているので、算出しない方を選んでいたら計算工程は終了し、図7の工程707に進む。一方、計算結果から指標を算出する場合は工程1006に進み、エッジ領域の境界線の特徴を数値化する。   Next, the process proceeded to step 1005. Here, the next process is selected in accordance with the contents input in process 704. Since whether or not to calculate the value of the taper tendency index is input in step 704, the calculation process ends if one not to calculate is selected, and the process proceeds to step 707 in FIG. On the other hand, when the index is calculated from the calculation result, the process proceeds to step 1006, and the boundary line feature of the edge region is digitized.

本実施例においては、図12に示すエッジラフネス対エッジ領域幅のグラフ内において上記工程で得られた3σとwとの組(例えば、図12中の○印)が垂直エッジをあらわす領域から、(1)テーパ側、逆テーパ側のいずれの方向にずれているか、(2)どれくらいずれているか、を評価する。以下、本実施例で用いた最も単純な方法を一例として示す。   In this example, in the graph of edge roughness vs. edge region width shown in FIG. 12, a set of 3σ and w obtained in the above step (for example, a circle in FIG. 12) represents a region representing a vertical edge. (1) Evaluate whether the direction is shifted in the taper side or the reverse taper side, or (2) how much is shifted. Hereinafter, the simplest method used in this embodiment will be shown as an example.

まず、グラフ上のエッジ領域幅をw、エッジラフネスをrと表し、垂直エッジ領域を単純化して直線w=αr+βで表すとする。あるエッジを解析した結果エッジ領域幅w1、エッジラフネスr1が得られたとき、テーパの向きを表す係数Fをこの点が前記直線に対してグラフ内で上下どちら側にあるか判定して以下のように決める。

Figure 2007212473
即ち、Fは逆テーパであれば+1、順テーパであれば−1の値となる。また、この点と前記直線との距離Lは次の式で表される。
Figure 2007212473
テーパ傾向指標γをこの2つの値の積、即ち
Figure 2007212473
とすればよい。本実施例で解析した例では、α=2.5、β=5.0であった(図12中の1201)。また、ここで求めたエッジのテーパ傾向指標の値は4.65であった。 First, the edge area width on the graph is represented by w, the edge roughness is represented by r, and the vertical edge area is simplified and represented by a straight line w = αr + β. When an edge region width w 1 and edge roughness r 1 are obtained as a result of analyzing an edge, a coefficient F representing the taper direction is determined by determining whether this point is above or below the straight line in the graph. Decide as follows.
Figure 2007212473
That is, F has a value of +1 if it is a reverse taper and -1 if it is a forward taper. The distance L between this point and the straight line is expressed by the following equation.
Figure 2007212473
The taper tendency index γ is the product of these two values, that is,
Figure 2007212473
And it is sufficient. In the example analyzed in this example, α = 2.5 and β = 5.0 (1201 in FIG. 12). The edge taper tendency index obtained here was 4.65.

次に、工程707へと進んだ。工程1005にていずれの選択をした場合も、ここで選択したエッジ全てについて計算が終了したかを判定する。本実施例では、4本のエッジを選択していたので、全てについて終了するまで上記の工程を繰り返した。ただし、2本目以降では工程1002は行わなかった。   Next, the process proceeded to Step 707. Whichever selection is made in step 1005, it is determined whether the calculation has been completed for all the edges selected here. In this example, four edges were selected, so the above process was repeated until all the edges were completed. However, the process 1002 was not performed after the second.

次に、工程708にて結果を表示した。本実施例では、これにより4組の3σとWの組が得られた。グラフ表示のみの場合は、図12に示すエッジラフネスエッジ領域幅のグラフの上に全てのエッジの解析結果をプロットしたものを表示する。同時にこのグラフ上にテーパ、垂直、逆テーパの場合の結果がプロットされるおよその領域を図4のように示してもよい。また、テーパ傾向指標の計算を行った場合は算出した値を表示する。グラフも同時に表示してもよい。本実施例では、後者を選択していたため4本のエッジに関する指標の値が表示された。指標γの値は4.65、5.85、2.98、4.57であった。   Next, the results were displayed in step 708. In this example, four sets of 3σ and W were thus obtained. In the case of only the graph display, the analysis result of all edges is plotted on the edge roughness edge region width graph shown in FIG. At the same time, an approximate region on which the results of the taper, vertical, and reverse taper are plotted may be shown on this graph as shown in FIG. When the taper tendency index is calculated, the calculated value is displayed. A graph may be displayed at the same time. In this embodiment, since the latter was selected, index values related to four edges were displayed. The value of the index γ was 4.65, 5.85, 2.98, 4.57.

一方、断面の直接観察によるデータ収集結果から、本実施例において用いた装置及びパラメータによる解析では、

Figure 2007212473
の領域にあれば、そのエッジは垂直と判定できることが分かっていた。このことから操作者によっても、これら4本のエッジはいずれも逆テーパであると判断できるが、本例においてはあらかじめこの数値を入力しておくことにより、画面にテーパ傾向を表示させた。その結果、ここでは全てについて逆テーパであるという表示が出た。 On the other hand, from the data collection result by direct observation of the cross section, in the analysis by the apparatus and parameters used in this example,
Figure 2007212473
It was found that the edge can be determined to be vertical in the region of. From this, the operator can also determine that all of these four edges are inversely tapered, but in this example, by inputting this numerical value in advance, a taper tendency is displayed on the screen. As a result, the indication that all are reversely tapered appears here.

また、解析したエッジ全ての平均をとって結果を出すこともできる。レジストパターンに異常なテーパ傾向が現れるときは多くの場合工程に問題があり、ある程度の広がりをもった領域に渡ってその傾向が現れる。従って観察画像の中の一部だけでテーパ傾向指標を算出するよりも、平均値を求めて判断するほうがより信頼性のある結論が得られる。本例では画像全体のパターンの傾向としてγ=4.51の値を得た。全体的な傾向としても、ここで解析したパターンは逆テーパであると結論できた。   It is also possible to obtain the result by taking the average of all the analyzed edges. When an abnormal taper tendency appears in the resist pattern, there is a problem in the process in many cases, and the tendency appears in a region having a certain extent. Therefore, it is possible to obtain a more reliable conclusion by calculating and determining the average value than calculating the taper tendency index by only a part of the observation image. In this example, a value of γ = 4.51 was obtained as the pattern tendency of the entire image. As an overall trend, it was concluded that the pattern analyzed here was inversely tapered.

上記のように結果を得た後、解析を終了し、観察を終えた。尚、(数1)から(数4)に示した数式によるテーパ傾向指標の計算方法は一例である。式の次数や係数の値は、パターンの材料及び装置の性能、観察及び計算におけるパラメータの値に依存する。   After obtaining the results as described above, the analysis was terminated and the observation was completed. Note that the method of calculating the taper tendency index by the mathematical formulas shown in (Equation 1) to (Equation 4) is an example. The order and coefficient values of the equation depend on the material of the pattern and the performance of the device, the value of the parameters in observation and calculation.

工程1006において指標を計算する方法としては、上記の例のほかr1やw1に関するより高次の項を導入した式を用いたり、r1、w1の値とテーパ角とを対応させ角度そのものを指標として用いることも可能である。この例を図13に示す。 As a method of calculating the index in step 1006, in addition to the above example, an expression introducing a higher order term for r 1 and w 1 is used, or the values of r 1 and w 1 and the taper angle are made to correspond to each other. It can also be used as an index. An example of this is shown in FIG.

この関係は、実際に多数の試料の上空観察と断面観察を行うか、あるいはSEM観察のシミュレーションを行うかして得ることができる。本実施例では実際に観察を行った。このようなグラフ上に計測したr1、w1の値をプロットすれば、テーパ角が算出できる。本実施例で解析した4本のエッジは、2°から4°の逆テーパであることが分かる。 This relationship can be obtained by actually observing the sky and cross-sections of a large number of samples or by simulating SEM observation. In this example, actual observation was performed. If the values of r 1 and w 1 measured on such a graph are plotted, the taper angle can be calculated. It can be seen that the four edges analyzed in this example have a reverse taper of 2 ° to 4 °.

尚、ここではテーパ角という言葉を、図14にθとして示したように垂直エッジからのずれとし、プラスの場合が逆テーパ、マイナスの場合が順テーパになるよう定義した。   Here, the term “taper angle” is defined as a deviation from a vertical edge as indicated by θ in FIG. 14, so that a positive taper is a reverse taper and a negative taper is a forward taper.

(実施例2)
本発明の第2の実施例を、図2、図6〜図9、および図15によって説明する。
(Example 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2, FIG. 6 to FIG. 9, and FIG.

本実施例では、エッジ領域の2つの境界の形状の類似度即ち相関係数から、エッジのテーパ傾向を評価した例を示す。図15は、図7に示した工程のうちテーパ傾向を計算する部分の詳細である。   In the present embodiment, an example is shown in which the edge taper tendency is evaluated from the similarity between the shapes of two boundaries of the edge region, that is, the correlation coefficient. FIG. 15 shows details of a portion for calculating a taper tendency in the steps shown in FIG.

実施例1に示した方法で、図6の装置を用いて図7の手順に従い工程701から703を行って、試料の観察を行って図8に示した画像データを得、ノイズの低減を行った。   In the method shown in Example 1, steps 701 to 703 are performed according to the procedure of FIG. 7 using the apparatus of FIG. 6, and the sample is observed to obtain the image data shown in FIG. It was.

次に工程704に進み、いくつかのパラメータを入力した。本実施例におけるここでの入力内容は解析するエッジの本数の入力である。本実施例においては4と入力し、図8に示した画像内にある2本のラインの左右合計4本のエッジを解析した。   Next, proceeding to step 704, some parameters were entered. In this embodiment, the input content here is an input of the number of edges to be analyzed. In this example, 4 was input, and a total of four edges on the left and right sides of two lines in the image shown in FIG. 8 were analyzed.

次に工程705に進み、各々のエッジに関して計算に用いる画像データの領域やエッジ領域の境界点を検出するプロファイルの間隔を指定した。本実施例ではエッジ領域境界の形状を数値化する。即ち、エッジ領域境界の凹凸を十分細かく、また十分広い領域に渡って計算に入力しなくてはならない。そのため、実施例1における工程705でラフネス計測に際して注意した内容と全く同じ点について、本実施例においても注意する必要がある。ここでは、実施例1と同じパラメータを入力した。即ち、図9に示す領域について計算を行うこととした。   Next, the process proceeds to step 705, where the image data area used for calculation and the profile interval for detecting the boundary point of the edge area are designated for each edge. In this embodiment, the shape of the edge region boundary is digitized. That is, the unevenness of the edge region boundary must be input to the calculation over a sufficiently wide and sufficiently wide region. Therefore, it is necessary to pay attention in the present embodiment to exactly the same points as those noted in the roughness measurement in step 705 in the first embodiment. Here, the same parameters as in Example 1 were input. That is, the calculation is performed for the region shown in FIG.

次に工程706に進み、テーパ傾向を求めた。この工程の詳細は、図15に示した。まず、工程1501において工程1502のパラメータ入力が必要かどうかを判断する。1本目に対する計算である場合、エッジ領域境界点検出のパラメータを入力する(工程1502)。それ以外の場合、パラメータはすでに入力されているので工程1503に進む。工程1502では、エッジ領域境界点の検出を直線近似法で行うか、あるいはしきい値法で行うかを選択し、また各々の方法におけるパラメータを入力する。本実施例では、実施例1における工程1002と同様の注意を払う必要がある。本実施例では、しきい値70%のしきい値法で行った。   Next, proceeding to step 706, the taper tendency was obtained. Details of this step are shown in FIG. First, in step 1501, it is determined whether parameter input in step 1502 is necessary. If the calculation is for the first line, the edge region boundary point detection parameters are input (step 1502). Otherwise, since the parameters have already been entered, the process proceeds to step 1503. In step 1502, it is selected whether the edge region boundary point is detected by the linear approximation method or the threshold method, and parameters for each method are input. In the present embodiment, it is necessary to pay attention similar to that in the step 1002 in the first embodiment. In this embodiment, the threshold method with a threshold value of 70% was used.

次に工程1503に進み、実施例1工程1004中のP、Qを求める手順と同じ方法で、180本のプロファイルについて図2に示す点P及びQを検出しP1,P2,…、Q1,Q2,…とし、集合{Pi}及び{Qi}を外側及び内側の境界点の集合とした。 Next, proceeding to step 1503, the points P and Q shown in FIG. 2 are detected for 180 profiles in the same manner as the procedure for obtaining P and Q in step 1004 of the first embodiment, and P 1 , P 2 ,. 1 , Q 2 ,..., And the sets {P i } and {Q i } are set as outer and inner boundary points.

次に工程1504に進み、相関係数(類似度)を算出した。点Piと点Qiはy座標が同じであるが、x座標の値が異なる。これをxPi、xQi、とする。まず集合{Pi}、{Qi}を2本の平行な曲線あるいは直線で近似した。ここでいう「平行」とは、一方の曲線あるいは直線を平行移動してもう一方に重ねることができる、という意味である。ここでは直線で近似し、また近似には最小自乗法を用いた。 Next, proceeding to step 1504, a correlation coefficient (similarity) was calculated. The point P i and the point Q i have the same y coordinate, but have different x coordinate values. Let this be x Pi , x Qi . First, the sets {P i } and {Q i } were approximated by two parallel curves or straight lines. “Parallel” as used herein means that one curve or straight line can be translated and superimposed on the other. Here, approximation was performed using a straight line, and the least square method was used for the approximation.

次に、プロファイル上で得られた近似直線とプロファイルとの交点と、実際の境界点とのx座標の差を求めた。これをΔxPi、ΔxQiと記す。この差の集合、{ΔxPi}、{ΔxQi}を外側境界線及び内側境界線の凹凸形状、と定義する。計算した全てのプロファイルについて、これらの値から以下の式に従い相関係数ρを算出する。尚、P、Qは外側エッジ、内側エッジを意味するものとする。

Figure 2007212473
ここでσP、σQは各々{ΔxPi}、{ΔxQi}の分布の標準偏差、また右辺分子は以下のように表される。
Figure 2007212473
以上で、図15に示された工程は終了し、工程707に進み、ここで選択したエッジ全てについて計算が終了したかを判定する。本実施例では4本のエッジを選択していたので、全てについて終了するまで上記の工程を繰り返した。ただし、2本目以降は工程1502は行わない。 Next, the difference of the x coordinate between the intersection of the approximate straight line obtained on the profile and the profile and the actual boundary point was obtained. This is expressed as Δx Pi and Δx Qi . This set of differences, {Δx Pi }, {Δx Qi }, is defined as the uneven shape of the outer boundary line and the inner boundary line. For all the calculated profiles, the correlation coefficient ρ is calculated from these values according to the following formula. Note that P and Q mean the outer edge and the inner edge.
Figure 2007212473
Here, σ P and σ Q are the standard deviation of the distribution of {Δx Pi } and {Δx Qi }, respectively, and the right-hand side numerator is expressed as follows.
Figure 2007212473
Thus, the process shown in FIG. 15 is completed, and the process proceeds to process 707, where it is determined whether the calculation has been completed for all the selected edges. In this example, four edges were selected, and thus the above process was repeated until all the edges were completed. However, the process 1502 is not performed for the second and subsequent lines.

それぞれのエッジについて行ってから工程708に進み、結果を表示した。本実施例で解析した4本のエッジについてのρの値は、画面左から順に、0.86、0.91、0.72、0.80であった。一方、断面直接観察によるデータ収集結果から、本実施例において用いた装置及びパラメータによる解析では、

Figure 2007212473
の領域にあるエッジは逆テーパであることが分かっていた。本実施例で解析したエッジは全て逆テーパであることが分かった。また、実施例1工程708で行ったように、解析した画像データ1枚に関する値としてこれら4つの値の平均を表示して判断してもよい。 After performing each edge, the process proceeds to step 708 and the result is displayed. The values of ρ for the four edges analyzed in this example were 0.86, 0.91, 0.72, and 0.80 in order from the left side of the screen. On the other hand, from the data collection results by direct observation of the cross section, in the analysis by the apparatus and parameters used in this example,
Figure 2007212473
It has been found that the edges in the region are inversely tapered. It was found that all the edges analyzed in this example were inversely tapered. Further, as performed in step 708 of the first embodiment, an average of these four values may be displayed as a value related to one piece of analyzed image data.

(実施例3)
本発明の第3の実施例を、図2、図7、および図15によって説明する。
(Example 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2, FIG. 7, and FIG.

本実施例では、エッジ領域の2つの境界の形状の類似度を各プロファイルから計算したエッジ領域幅の値のばらつきで表し、エッジのテーパ傾向を評価した例を示す。   In this embodiment, the similarity between the shapes of two borders of an edge region is represented by variation in the value of the edge region width calculated from each profile, and an example in which the edge taper tendency is evaluated is shown.

実施例1と同じ手順により、工程701から工程702により二次元の二次電子分布データを得、工程703及び704によってノイズ低減やエッジ本数。結果表示方法を入力した。次に、実施例2と同様に、工程1501から工程1502及び1503により180本のプロファイルについて、図2に示す点P及びQを検出し、P1、P2、…、Q1、Q2、…とし、集合{Pi}及び{Qi}を外側及び内側の境界点の集合とした。 According to the same procedure as in the first embodiment, two-dimensional secondary electron distribution data is obtained from steps 701 to 702, and noise reduction and the number of edges are obtained in steps 703 and 704. The result display method was entered. Next, as in Example 2, the points P and Q shown in FIG. 2 are detected for 180 profiles in steps 1501 to 1502 and 1503, and P 1 , P 2 ,..., Q 1 , Q 2 , ..., and the sets {P i } and {Q i } are set as the set of outer and inner boundary points.

次に工程1504に進んだ。ここで180本のプロファイルについて点PiとQiの距離wiを算出し、集合{wi}を得、さらにこの集合の分布の標準偏差σを求めた。
この後は工程707に進み、実施例2と同様に指定したエッジ全てについて計算を行った後工程708に進んで結果を表示した。
Next, the process proceeds to step 1504. Here, the distance w i between the points P i and Q i was calculated for 180 profiles, a set {w i } was obtained, and the standard deviation σ w of the distribution of this set was obtained.
After that, the process proceeds to Step 707, and calculation is performed for all the designated edges in the same manner as in Example 2. Then, the process proceeds to Step 708 and the result is displayed.

4本のエッジに関するσの値は、1.43、1.28、3.02、2.57となった。一方、断面直接観察によるデータ収集結果から、本実施例において用いた装置及びパラメータによる解析では、

Figure 2007212473
の領域にあるエッジは逆テーパであることが分かっていた。本実施例で解析したエッジは全て逆テーパであることが分かった。また、実施例1及び実施例2の工程708で行ったように、解析した画像データ1枚に関する値としてこれら4つの値の平均を表示して判断してもよい。 The values of σ w for the four edges were 1.43, 1.28, 3.02, and 2.57. On the other hand, from the data collection results by direct observation of the cross section, in the analysis by the apparatus and parameters used in this example,
Figure 2007212473
It has been found that the edges in the region are inversely tapered. It was found that all the edges analyzed in this example were inversely tapered. Further, as performed in step 708 of the first embodiment and the second embodiment, the average of these four values may be displayed and determined as a value relating to one piece of analyzed image data.

(実施例4)
本発明の第4の実施例を、図5、図7、図8、図9、図10、および図16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, 7, 8, 9, 10, and 16. FIG.

本実施例では、エッジラフネスとエッジ領域の2つの境界の形状の類似度とからエッジのテーパ傾向を評価した例を示す。図16は、得られた結果とテーパ傾向の対応を示すグラフである。   In this embodiment, an example is shown in which the edge taper tendency is evaluated from the edge roughness and the similarity between the shapes of the two boundaries of the edge region. FIG. 16 is a graph showing the correspondence between the obtained results and the taper tendency.

まず、実施例1と同じ手順で図7における工程701を実行し、図8に示すデータを得た。また実施例1と同じ手順で工程702から工程704を行って、4本のエッジを解析対象に選び、また結果の表示形式としてグラフとテーパ傾向指標γの両方を選んだ。また実施例1と同様の手順により図9に示す領域を計算領域として指定した。   First, step 701 in FIG. 7 was executed in the same procedure as in Example 1, and data shown in FIG. 8 was obtained. Further, Steps 702 to 704 were performed in the same procedure as in Example 1, and four edges were selected as analysis targets, and both a graph and a taper tendency index γ were selected as a display format of the results. Further, the area shown in FIG. 9 was designated as a calculation area by the same procedure as in the first embodiment.

次に工程706に進み、テーパ傾向を算出した。この詳細を以下図10を用いて説明する。本実施例においてはラフネスと2本のエッジ領域境界線の間の類似度とを用いた。工程1001及び1002は実施例1に示した内容と同じである。工程1002では、エッジ点やエッジ境界点の検出パラメータを入力する。実施例1と同じくエッジラフネスの検出もエッジ領域境界の検出もしきい値70%のしきい値法で行った。   Next, proceeding to step 706, the taper tendency was calculated. The details will be described below with reference to FIG. In this embodiment, roughness and the similarity between two edge region boundary lines are used. Steps 1001 and 1002 are the same as those shown in the first embodiment. In step 1002, detection parameters for edge points and edge boundary points are input. As in Example 1, both edge roughness detection and edge region boundary detection were performed by the threshold method with a threshold value of 70%.

工程1003に進み、実施例1と同じ手順により、エッジラフネスr(3σ)を算出した。次に工程1004ではエッジ領域の境界線の特徴を数値化するが、本実施例では実施例2で述べた手順によりエッジ領域の境界線同士の相関係数ρを算出した。さらに工程1005に進み、ここではテーパ傾向指標γも出力する項目のうちに入れていたので工程1006に進んでγの計算を行った。この詳細を以下に述べる。   Proceeding to Step 1003, the edge roughness r (3σ) was calculated by the same procedure as in Example 1. Next, in step 1004, the characteristics of the boundary line of the edge region are digitized. In this embodiment, the correlation coefficient ρ between the boundary lines of the edge region is calculated by the procedure described in the second embodiment. Further, the process proceeds to Step 1005, and here, since the taper tendency index γ is included in the items to be output, the process proceeds to Step 1006 and γ is calculated. Details will be described below.

レジストラインパターンエッジの観察画像について上記の計算を行うと、得られる3σとρの組は、図16中に斜線で示した領域1601に分布する。ここで、横軸r'はエッジラフネスの程度を表し、r(単位nm)を基準になるエッジラフネスの大きさr0(nm)で割った量である。この分布の特徴は、以下の2点である。 When the above calculation is performed on the observation image of the resist line pattern edge, the obtained 3σ and ρ pairs are distributed in a region 1601 indicated by hatching in FIG. Here, the horizontal axis r ′ represents the degree of edge roughness, and is an amount obtained by dividing r (unit: nm) by the reference edge roughness magnitude r 0 (nm). The characteristics of this distribution are the following two points.

(1)この領域内で、矢印の方向に逆テーパ傾向が強くなる。(2)ただし、ρが0.2以下の場合、相関は殆どないと判定してよい(0と有為差ない)。これらの特徴を数式化すればよい。一例として、次のようにテーパ傾向γを定義する方法がある。   (1) Within this region, the reverse taper tendency increases in the direction of the arrow. (2) However, when ρ is 0.2 or less, it may be determined that there is almost no correlation (not significantly different from 0). What is necessary is just to formulate these characteristics. As an example, there is a method of defining the taper tendency γ as follows.

矢印1602は、おおよそ原点を通る直線上にあるのでこれをρ=αr'とする。この直線の上では原点から離れるほど逆テーパ傾向が大きくなるので、点(r',ρ)と、原点を通ってこの直線と垂直な直線との距離を逆テーパ傾向とすればよい。またρがこれ以外の値をとるときはラフネスの程度だけでテーパ傾向を評価すればよい。γは以下のように書ける。

Figure 2007212473

Figure 2007212473
ここで、式(数9)内に2、(数10)内に3という係数がかかっているのは、実施例1で求めたテーパ傾向指標と値をほぼ同じ程度の大きさにするためである。上記の条件を用いて解析を行う場合、r0の値として10が適当であることが分かった。またこのときα=0.8であった。図8中の一番左のエッジについて、この式を用いてテーパ傾向指標を計算したところ、γは2.16であった。 Since the arrow 1602 is approximately on a straight line passing through the origin, it is assumed that ρ = αr ′. Since the reverse taper tendency increases as the distance from the origin increases on this straight line, the distance between the point (r ′, ρ) and the straight line passing through the origin and the straight line may be a reverse taper tendency. When ρ takes a value other than this, the taper tendency may be evaluated only by the degree of roughness. γ can be written as:
Figure 2007212473

Figure 2007212473
Here, the reason why the coefficient of 2 in Formula (Equation 9) and 3 in Formula 10 is applied is to make the taper tendency index obtained in Example 1 and the value approximately the same size. is there. When the analysis was performed using the above conditions, it was found that 10 was appropriate as the value of r 0 . At this time, α = 0.8. With respect to the leftmost edge in FIG. 8, the taper tendency index was calculated using this equation, and γ was 2.16.

次に工程707へと進んだ。本実施例では4本のエッジを選択していたので、全てについて計算が終了するまで上記の工程を繰り返した。ただし、2本目以降のエッジに関する計算では工程1002は行わなかった。次に工程708にて結果を示した。工程704でグラフ表示のみを選んでいた場合はグラフのみが表示されるがここではテーパ傾向指標の計算も行ったので算出した値が表示された。指標の値は2.16、2.48、2.30、2.56であった。   Next, the process proceeded to step 707. In this embodiment, four edges were selected, and thus the above steps were repeated until the calculation was completed for all. However, in the calculation for the second and subsequent edges, step 1002 was not performed. Next, the results are shown in Step 708. When only the graph display is selected in step 704, only the graph is displayed, but since the taper tendency index is also calculated here, the calculated value is displayed. The index values were 2.16, 2.48, 2.30, 2.56.

一方、断面の直接観察によるデータ収集結果から、本実施例において用いた装置及びパラメータによる解析では、実施例1と同じく、γが式(数4)を満たしていれば垂直、1.2以上であれば逆テーパ、−1.2以下であれば順テーパであるとが分かっていた。このことから操作者によってもこれら4本のエッジはいずれも逆テーパであると判断できるが、本例においてはあらかじめこの数値を入力しておくことにより、画面にテーパ傾向を表示させた。その結果、ここでは全てについて逆テーパであるという表示が出た。   On the other hand, from the data collection results by direct observation of the cross section, in the analysis by the apparatus and parameters used in this example, as in Example 1, if γ satisfies the equation (Equation 4), the vertical is 1.2 or more. It was known that if there is a reverse taper, if it is -1.2 or less, it is a forward taper. From this, the operator can determine that all of these four edges are inversely tapered, but in this example, by inputting this numerical value in advance, a taper tendency is displayed on the screen. As a result, the indication that all are reversely tapered appears here.

また、実施例1及び2で示したように解析したエッジ全てのγの平均をとって結果を出すことも可能であった。この場合はより広い領域について平均化された結果が得られる。   Further, as shown in Examples 1 and 2, it was also possible to obtain the result by taking the average of γ of all the analyzed edges. In this case, an averaged result is obtained for a wider area.

また、ρの代わりに実施例3で求めたエッジ領域幅の分布の標準偏差σwを用いて評価を行うことも可能であった。SEMの画像自体に歪みがある場合、またラインパターンのトップが丸まっていない場合はσwを用いた方がより精確な結果が得られる。しかしそれ以外の場合はρを用いた方が精確な結果が得られる。 It was also possible to perform the evaluation using the standard deviation σ w of the distribution of the edge region width obtained in Example 3 instead of ρ. If there is a distortion in the image itself SEM, also when the top of the line pattern is not rounded it is more accurate results using the sigma w is obtained. However, in other cases, more accurate results can be obtained by using ρ.

上記のように結果を得た後、解析を終了し観察を終えた。   After obtaining the results as described above, the analysis was terminated and the observation was completed.

尚、(数9)(数10)に示した数式によるテーパ傾向指標の計算方法及び判定方法は一例である。式の次数や係数の値はパターンの材料及び装置の性能、観察及び計算におけるパラメータの値に依存する。   In addition, the calculation method and determination method of the taper tendency parameter | index by numerical formula shown to (Equation 9) (Equation 10) are examples. The order and coefficient values of the equation depend on the pattern material and the performance of the device, the values of the parameters in observation and calculation.

(実施例5)
本発明の第5の実施例を、図17によって説明する。
(Example 5)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例では、複数のテーパ傾向計算方法を用いてエッジのテーパ傾向指標を求めた例を示す。図17は、本実施例の手順を示している。   In this embodiment, an example in which an edge taper tendency index is obtained using a plurality of taper tendency calculation methods will be described. FIG. 17 shows the procedure of this embodiment.

まず実施例1と同じ手順で、工程1701から1703を行い、図8に示す2本のラインパターン、即ち4本のエッジが含まれる画像のデータを得た後ノイズの低減を行った。次に工程1704でエッジの本数と計算に用いる領域の入力を行った。ここでも実施例1工程704及び705と同じ手順で、図9に示す4本のエッジと解析する領域を指定した。   First, steps 1701 to 1703 were performed in the same procedure as in Example 1 to obtain data of an image including two line patterns shown in FIG. 8, that is, four edges, and noise was reduced. Next, in step 1704, the number of edges and the region used for calculation were input. Here again, the four edges shown in FIG. 9 and the region to be analyzed are designated in the same procedure as steps 704 and 705 of the first embodiment.

次に工程1705において、テーパ傾向指標の計算方法を、次の3つから選択した。即ち、(1)エッジラフネスとエッジ領域幅の計算、(2)エッジラフネスとエッジ領域境界線の類似度、(3)(1)と(2)両方、である。ここで(2)あるいは(3)を選択した場合はエッジ領域境界線の類似度を相関係数ρを用いるか、あるいはエッジ領域幅分布の標準偏差σを用いるかを選択する。また(3)を選択した場合は、(1)と(2)から算出したテーパ傾向指標の重みつき平均を算出するが、その重みを入力する。ここでは(3)を選択し、また境界線の類似度は実施例4に記した相関係数ρを用いる方法を選択した。また平均を取る際には(1)の結果を0.4、(2)の結果を0.6の重みで平均することとした。(1)の手法は順テーパの検出が精確で、(2)は逆テーパの検出が精確である。ここでは、パターンが若干ティートップになりやすい傾向があるレジストのパターン観察であったため、前記のような比率とした。 Next, in step 1705, the calculation method of the taper tendency index was selected from the following three. That is, (1) calculation of edge roughness and edge region width, (2) similarity between edge roughness and edge region boundary line, and (3) (1) and (2). When (2) or (3) is selected here, it is selected whether to use the correlation coefficient ρ for the similarity of the edge region boundary line or the standard deviation σ w of the edge region width distribution. When (3) is selected, the weighted average of the taper tendency index calculated from (1) and (2) is calculated, and the weight is input. Here, (3) was selected, and the method of using the correlation coefficient ρ described in Example 4 was selected as the similarity of the boundary lines. When averaging, the result of (1) is averaged with a weight of 0.4, and the result of (2) is averaged with a weight of 0.6. The method (1) is accurate in detecting the forward taper, and (2) is accurate in detecting the reverse taper. Here, since the pattern pattern of the resist has a tendency to be slightly tee-topped, the ratio is set as described above.

次に工程1706に進み、まず1本目のエッジについてテーパ傾向の計算を行った。詳細を以下に記す。最初に実施例1に示す方法でテーパ傾向指標を求め、これをγ11とした。γ11=4.65であった。次に同じエッジについて、実施例4に示す方法でテーパ傾向指標を求め、これをγ12とした。γ12=2.16であった。次に工程1707においてまだ全エッジについて計算が終了していないと判定され、2本目のエッジの計算を行い、以下同様に3、4本目の計算を行って、γ21、γ22(2本目のエッジに関するテーパ傾向指標)、γ31、γ32(同3本目)、γ41、γ42(同4本目)を得た。次に工程1708に進み、これらを以下の式によって平均化した。即ち、

Figure 2007212473
4本のエッジに関する結果は、3.16、3.83、2.57、3.36であった。γの値が+であり、絶対値が1.2以上であったので、これらのエッジは全て逆テーパであると判断された。工程1709にて、これらの結果を表示し、観察と解析を終了した。 Next, proceeding to step 1706, first, the taper tendency was calculated for the first edge. Details are described below. Seeking a tapered trend indicator by the first method shown in Example 1, which was used as a gamma 11. γ 11 = 4.65. Next, the same edge, obtains a tapered trend indicator by the method shown in Example 4, which was used as gamma 12. γ 12 = 2.16. Next, in step 1707, it is determined that the calculation has not been completed for all the edges, and the second edge is calculated. Similarly, the third and fourth calculations are performed to obtain γ 21 , γ 22 (second Tapered tendency index for edge), γ 31 , γ 32 (third), γ 41 , γ 42 (fourth). Next, proceeding to step 1708, these were averaged by the following equation. That is,
Figure 2007212473
The results for the four edges were 3.16, 3.83, 2.57, 3.36. Since the value of γ was + and the absolute value was 1.2 or more, all of these edges were determined to be inversely tapered. In step 1709, these results were displayed, and observation and analysis were completed.

(実施例6)
本発明の第6の実施例を、図18〜図20によって説明する。
(Example 6)
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施例では、複数のテーパ傾向計算方法とビームチルト機能を備えた電子顕微鏡とを用いてエッジのテーパ角を精確に求めた例を示す。図18は本実施例の手順を示すフローチャート、図19は本実施例により得られたレジストパターンエッジに関する解析結果、図20は本実施例により得られた参照用データとレジストパターンエッジに関する解析結果である。   In this embodiment, an example is shown in which the taper angle of the edge is accurately obtained using a plurality of taper tendency calculation methods and an electron microscope having a beam tilt function. FIG. 18 is a flowchart showing the procedure of the present embodiment, FIG. 19 is an analysis result regarding the resist pattern edge obtained by this embodiment, and FIG. 20 is an analysis result regarding the reference data and resist pattern edge obtained by this embodiment. is there.

本実施例では、走査する電子線の試料に対する入射角度が可変である走査型電子顕微鏡を用いた。試料に対する電子線の入射角度、即ちチルト角は、ここでは観察画像上で観察者の左方向から右方向に向かって電子線が入射される場合に正になるよう定義した。即ち、画像内ラインの左エッジが垂直形状である場合、これが順テーパとして観測される方向から入射される場合のチルト角は正の値、垂直に観測される場合は0°、逆テーパに見える方向は負のチルト角となる。画像内のラインの左エッジが、チルト角が正の領域で垂直であるように見える場合は、エッジは逆テーパである。右エッジの場合は逆になる。   In this embodiment, a scanning electron microscope in which the incident angle of the scanning electron beam with respect to the sample is variable was used. Here, the incident angle of the electron beam with respect to the sample, that is, the tilt angle, is defined to be positive when the electron beam is incident from the left to the right of the observer on the observation image. That is, when the left edge of the line in the image has a vertical shape, the tilt angle is positive when it is incident from the direction where it is observed as a forward taper. The direction is a negative tilt angle. If the left edge of the line in the image appears to be vertical in the positive tilt area, the edge is inversely tapered. The opposite is true for the right edge.

まず、チルト角を0°の状態にし、工程1801にて実施例1における工程701と同じ手順で試料を観察し、解析を行うべき対象パターンを決定する。ここでは実施例1と同じパターンを同じ観察倍率で解析することとした。次に工程1802にて、観察画像上で解析を行う領域を入力する。詳しくはエッジの本数及び計算に用いる各々のエッジの領域である。ここでは実施例1工程704及び705と同じ手順で同じパターンを選択し領域も全て同様に設定した。次に工程1803にてテーパ傾向指標γの計算方法や計算における諸条件を設定する。ここでは実施例5の工程1705と同じように設定した。   First, the tilt angle is set to 0 °, and in step 1801, the sample is observed in the same procedure as in step 701 in the first embodiment, and the target pattern to be analyzed is determined. Here, the same pattern as in Example 1 was analyzed at the same observation magnification. Next, in step 1802, a region to be analyzed on the observation image is input. Specifically, the number of edges and the area of each edge used for calculation. Here, the same pattern is selected in the same procedure as steps 704 and 705 in Example 1, and all areas are set in the same manner. Next, in step 1803, the calculation method of the taper tendency index γ and various conditions in the calculation are set. Here, it was set in the same manner as in Step 1705 of Example 5.

次に工程1804にて、画像データ取得のための条件を入力する。内容は、データの積算回数、オートフォーカスにするか手動でフォーカスを合わせるか、である。ここでは、1枚の画像を得るためにデータの積算、即ち電子線の走査を128回行うよう設定し、またフォーカスは自動で合わせるようにした。   Next, in step 1804, conditions for acquiring image data are input. The contents are the number of data accumulations, whether to use autofocus or manually focus. Here, in order to obtain one image, data accumulation, that is, electron beam scanning is set to be performed 128 times, and the focus is automatically adjusted.

次に工程1805に進み、チルト角を変えて行く際の最小及び最大角度、角度増分を入力する。角度は、ここでは各々−8、+8、2、と入力した。これにより、データをとるチルト角は−8°、−6°、−4°…+6°、+8°となる。数値を入力し終えた後、測定をスタートさせた。すると工程1806に進み、まずチルト角を最小値即ち−8°まで動かした。その後工程1807にて、フォーカスを自動的に合わせて画像を積算した。尚、指定した積算回数の走査が終了するとそのたびに試料への電子線の照射は停止するように設定されていた。   Next, proceeding to step 1805, the minimum and maximum angles and angle increments for changing the tilt angle are input. The angles were entered here as -8, +8, and 2, respectively. As a result, the tilt angles for taking data are −8 °, −6 °, −4 °... + 6 °, + 8 °. After entering the numerical values, the measurement was started. Then, the process proceeds to Step 1806, and the tilt angle is first moved to the minimum value, that is, −8 °. Thereafter, in step 1807, the focus is automatically adjusted and the images are integrated. In addition, it was set so that the irradiation of the electron beam to the sample was stopped every time the designated number of times of scanning was completed.

ここで得られた画像には工程1802で設定した解析する領域も同時に画面上に表示された。チルトさせたことによりパターン像の中心がずれて、指定した領域にエッジ点やエッジ領域が含まれなくなっている場合はこの段階で再度、解析の領域を入力しなおすことができる。ここでは、領域設定OKと入力し、そのまま工程1808へ進んだ。ここでは実施例5で述べた計算を行い、さらに4本のエッジについて単純平均をとってテーパ傾向指標γとする。この段階、即ちチルト角−8°におけるγの値は−3.2であった。   In the image obtained here, the analysis region set in step 1802 was also displayed on the screen at the same time. If the center of the pattern image is shifted due to the tilt and the designated area does not include an edge point or edge area, the analysis area can be input again at this stage. Here, the region setting OK is input and the process proceeds to step 1808 as it is. Here, the calculation described in the fifth embodiment is performed, and a simple average of four edges is taken as a taper tendency index γ. At this stage, that is, the value of γ at a tilt angle of −8 ° was −3.2.

次に工程1809に進み、チルト角は設定の最大値に達していないため2°大きくして−6°にした。その後工程1807に進み、チルト角が−8°の場合と同じ計算をチルト角−6°において実行し、γの値を得た。これを指定した最大チルト角に到達するまで繰り返した。設定された最大チルト角で計算が行われると自動的にチルト角は0°に戻った。   Next, proceeding to step 1809, since the tilt angle has not reached the set maximum value, it is increased by 2 ° to −6 °. Thereafter, the process proceeds to Step 1807, and the same calculation as in the case where the tilt angle is −8 ° is performed at the tilt angle −6 °, and the value of γ is obtained. This was repeated until the specified maximum tilt angle was reached. When calculation was performed at the set maximum tilt angle, the tilt angle automatically returned to 0 °.

次に工程1810にて結果を表示した。ここで得られたグラフを、図19に示す。エッジが垂直形状に観察される点はγ=0との交点を求めればよい。交点の角度は左エッジでは2つともほぼ+1.0°、右エッジは−0.8°と−1.3°であった。このことから観察したエッジは平均すると垂直から約1°程度ずれた逆テーパであることが分かった。   Next, in step 1810, the result was displayed. The graph obtained here is shown in FIG. What is necessary is just to obtain | require the intersection with (gamma) = 0 as the point where an edge is observed in a perpendicular shape. The angles of the intersections were approximately + 1.0 ° for both of the left edges, and −0.8 ° and −1.3 ° for the right edges. From this, it was found that the observed edge averaged a reverse taper shifted by about 1 ° from the vertical.

上記のように、画像内に左エッジと右エッジと右エッジの両方を配置して同時に解析すると、テーパの角度が小さくとも、左右エッジのグラフのγ=0との交点の間隔はテーパ角の和になるので、左右のエッジのテーパ傾向が逆である場合を除いて、より検出しやすくなる傾向にある。   As described above, when both the left edge, the right edge, and the right edge are placed in the image and analyzed simultaneously, even if the taper angle is small, the interval between the intersection points of γ = 0 in the graph of the left and right edges is the taper angle. Since it becomes a sum, it tends to be easier to detect except when the taper tendency of the left and right edges is opposite.

また、ここで前もって、基準となる垂直エッジを有するラインパターンの試料を観察して参照用データをとりメモリ領域に記憶しておき、観測及びγの計算はこれを利用して短時間に行うことも可能であった。例を以下に記す。   Here, in advance, the sample of the line pattern having the reference vertical edge is observed, the reference data is taken and stored in the memory area, and the observation and the calculation of γ are performed in a short time using this. Was also possible. An example is described below.

第一の応用例を述べる。まずシリコン基板を加工して垂直エッジを有するラインパターンを作成し、これを観察して図20中の曲線2001で示す参照用データを取得した。任意のテーパ角を有するエッジに関する観測結果は、この曲線を横軸方向に平行移動したものであると考えられる。その後レジストのパターンエッジについて解析を行う際に、まずチルト角−4°でγを計算したところ、図20内の点2002が得られた。そこで、このエッジについて得られる結果は曲線2001を、点2002を通るように平行移動させたもの、即ち破線2003になると予測し、チルト角を+1°、+2°、+3°にして測定したところ、予測した通り+2.5°付近でγ=0と交わった。これにより2.5°の逆テーパであると分かった。この方法を用いたことにより、観測及び計算の時間の短縮とより詳細な観測が可能になった。   A first application example will be described. First, a silicon substrate was processed to create a line pattern having a vertical edge, and this was observed to obtain reference data indicated by a curve 2001 in FIG. The observation result regarding the edge having an arbitrary taper angle is considered to be obtained by translating this curve in the horizontal axis direction. Thereafter, when the pattern edge of the resist was analyzed, γ was first calculated at a tilt angle of −4 °, and a point 2002 in FIG. 20 was obtained. Therefore, the result obtained for this edge is predicted to be a curve 2001 translated to pass through the point 2002, that is, a broken line 2003, and measured with a tilt angle of + 1 °, + 2 °, + 3 °, As expected, it intersected with γ = 0 around + 2.5 °. Thereby, it turned out that it is a 2.5 degree reverse taper. By using this method, the observation and calculation time can be shortened and more detailed observation can be performed.

また、上記の参照用データの利用法としては、以下のようにデータ測定時にチルト機能を用いない第二の応用例もある。例えば図20の曲線2001が参照用データとして装置のメモリー領域に記録されているとき、ビームチルト機能を使用せずに、即ちチルト角0°で観測と計算を行って点2004を得た。そこでこのエッジについて得られる結果は曲線2001を点2004を通るように平行移動させたもの即ち破線2003になると予測し、この破線2003とγ=0との交点を求めた。この交点のチルト角は+2.5°だったので、このエッジは2.5°の逆テーパであると分かった。この方法ではチルト機能を最初の参照用データの取得時に用いるだけでテーパ角が算出できるため、さらに時間が短縮できる。   In addition, as a method of using the reference data, there is a second application example in which the tilt function is not used during data measurement as described below. For example, when the curve 2001 of FIG. 20 is recorded in the memory area of the apparatus as reference data, a point 2004 is obtained by performing observation and calculation without using the beam tilt function, that is, at a tilt angle of 0 °. Accordingly, the result obtained for this edge is predicted to be a curve 2001 translated from point 2004, that is, a broken line 2003, and the intersection of the broken line 2003 and γ = 0 is obtained. Since the tilt angle at this intersection was + 2.5 °, this edge was found to be a reverse taper of 2.5 °. In this method, since the taper angle can be calculated only by using the tilt function when acquiring the first reference data, the time can be further reduced.

前記の応用例の欠点は、測定点が1点であるため誤差が大きくなる可能性があることである。そこで2つ以上のチルト角で測定を行って測定点のできるだけ近くを通るように参照用曲線を平行移動させ(最小自乗法を使うとよい)、γ=0との交点を求めればより精確な結果が得られる。例えばビームチルトなしの状態で測定し、1回だけビームをチルトさせて測定すれば2点の測定点が得られ、1回のビームチルトで十分精確な結果が得られる。   The drawback of the above application is that the error may be large because there is only one measurement point. Therefore, it is more accurate to measure at two or more tilt angles, translate the reference curve so that it passes as close as possible to the measurement point (use the least squares method), and find the intersection with γ = 0. Results are obtained. For example, if measurement is performed with no beam tilt and the beam is tilted once and measured, two measurement points can be obtained, and a sufficiently accurate result can be obtained with one beam tilt.

また、測定すべきパターンが複数個ありスループットをあげたいときには以下のように測定するとよい。まず、特に正確に測定したいテーパ角度あるいはγの領域を決める。ここでは0°近傍を正確に測定するためγの絶対値が1.5以下のエッジについては特に正確な測定を行うものとする。最初はビームチルトなしでエッジの観察を行い、γを算出する。γの絶対値が1.5より大きければ、その段階で逆テーパあるいはテーパのカテゴリーに分類し、そのエッジに関する検査は終了して次のエッジの検査にうつる。γの絶対値が1.5以下であったらビームチルト機能を用いた方法で正確にテーパ角を測定し、チルト角を0°に戻してから次のエッジの検査にうつる。このようにして複数個のエッジの検査を行えば検査にかかる時間を短縮することができる。   In addition, when there are a plurality of patterns to be measured and it is desired to increase the throughput, the measurement may be performed as follows. First, the taper angle or γ region to be measured particularly accurately is determined. Here, in order to accurately measure the vicinity of 0 °, it is assumed that particularly accurate measurement is performed for an edge having an absolute value of γ of 1.5 or less. First, the edge is observed without beam tilt, and γ is calculated. If the absolute value of γ is larger than 1.5, it is classified into the inverse taper or taper category at that stage, and the inspection for the edge is finished and the inspection for the next edge is started. If the absolute value of γ is 1.5 or less, the taper angle is accurately measured by the method using the beam tilt function, and after the tilt angle is returned to 0 °, the next edge inspection is performed. If a plurality of edges are inspected in this way, the time required for the inspection can be shortened.

(実施例7)
本発明の第7の実施例を、図21によって説明する。
本実施例では、レジストラインパターンエッジに関するテーパ傾向指標γの計算によって、露光時のフォーカスずれを測定した例を示す。図21は、本実施例により得られたテーパ傾向指標のフォーカス位置依存性のグラフである。
(Example 7)
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this embodiment, an example in which a focus shift at the time of exposure is measured by calculating a taper tendency index γ related to a resist line pattern edge will be described. FIG. 21 is a graph of the dependency of the taper tendency index obtained by this embodiment on the focus position.

まず、KrFエキシマレーザ露光装置を用いてシリコンウエハ上のレジスト膜に11個のパターンを同じマスクを用いて露光した。個々のパターンは露光領域がウエハ上で縦横1cmのサイズで、8インチのウエハのノッチを下にした状態で縦方向に、2cm間隔に並んでおり、上から6番目の露光スポットがウエハの中心にあった。これらのスポットのうち本実施例で観察したパターンは全てピッチ360nmのラインアンドスペースパターンであり、フォーカスが適正であればライン幅は180nmになるような一定の露光量でパターン転写されていた。ウエハの中心にある露光スポットは、装置からの信号でほぼベストフォーカスと思われるフォーカス位置で露光されており、ウエハのノッチを下にした状態で、上方にいくに従いフォーカスが0.05μm刻みでプラス方向にずれていくように露光してあった。   First, 11 patterns were exposed to a resist film on a silicon wafer using the same mask using a KrF excimer laser exposure apparatus. Each pattern has an exposure area of 1 cm in length and width on the wafer, and is aligned at 2 cm intervals in the vertical direction with the notch of the 8-inch wafer down, and the sixth exposure spot from the top is the center of the wafer. It was in. Of these spots, the patterns observed in this example were all line and space patterns with a pitch of 360 nm, and the patterns were transferred with a constant exposure amount so that the line width would be 180 nm if the focus was appropriate. The exposure spot at the center of the wafer is exposed at the focus position that is considered to be the best focus by the signal from the apparatus. With the notch of the wafer down, the focus is increased in increments of 0.05 μm as it goes upward. It was exposed so as to shift in the direction.

このウエハ上の11個の露光スポットについて、上から順に走査型電子顕微鏡を用いて観察しテーパ傾向指標γを計算した。γの計算方法には、実施例5で述べた方法を用いた。結果は、図21に示すグラフのようになった。グラフの横軸はノッチを下にした状態でスポットを上から数えたときの順番である。γが−1.2から1.2までの間にあればエッジはほぼ垂直であり、−1.2以下であれば順テーパである。フォーカスが最適値に近いほどエッジはより垂直に近くなり、最適値から離れるにつれ順テーパ傾向が強くなる。露光条件によってはフォーカスが最適値からずれたときに順テーパでなく逆テーパが現れることもある。本例での結果では、順テーパが現れた。ベストフォーカスはエッジが垂直にある上から3〜5番目のスポット、特にこれら3つの中心である4番目のスポットで実現されていると考えられる。   The 11 exposure spots on the wafer were observed in order from the top using a scanning electron microscope, and the taper tendency index γ was calculated. The method described in Example 5 was used for the calculation method of γ. The result was as shown in the graph of FIG. The horizontal axis of the graph is the order when the spots are counted from the top with the notch down. If γ is between -1.2 and 1.2, the edge is almost vertical, and if it is less than -1.2, it is a forward taper. As the focus is closer to the optimum value, the edge is closer to the vertical, and the forward taper tendency becomes stronger as the focus is away from the optimum value. Depending on the exposure conditions, a reverse taper may appear instead of a forward taper when the focus deviates from the optimum value. In the result of this example, a forward taper appears. It is considered that the best focus is realized at the third to fifth spots from the top where the edges are vertical, particularly the fourth spot which is the center of these three spots.

このことから、ベストフォーカスは現設定よりプラスの方向にずれていること、またその量はおよそ0.10μmであることが分かった。この情報を元に、装置のフォーカスを0.10μmずらして適正値に設定した。このためこの後にフォーカスを最適値に固定してウエハ露光を行うことができた。   From this, it was found that the best focus was shifted in the positive direction from the current setting, and the amount was about 0.10 μm. Based on this information, the focus of the apparatus was shifted by 0.10 μm and set to an appropriate value. For this reason, it was possible to perform wafer exposure with the focus fixed at the optimum value thereafter.

より精確な値を得るために、テーパ傾向の数値化を実施例6で述べた手順により行い、角度で表示してもよい。   In order to obtain a more accurate value, the taper tendency may be digitized by the procedure described in the sixth embodiment and displayed as an angle.

本方法により、大量のウエハ露光に先だって装置のフォーカス設定を迅速にかつ正確に行うことができ、フォーカスずれによる不良品の出現率を下げることが可能になった。また、このフォーカスチェックを時間を決めて定期的に行うことにより、さらなるスループット向上が可能になった。   With this method, the focus setting of the apparatus can be performed quickly and accurately prior to exposure of a large amount of wafers, and the appearance rate of defective products due to focus shift can be reduced. Further, by performing this focus check at regular intervals, it is possible to further improve the throughput.

(実施例8)
本発明の第8の実施例を、図22から図24によって説明する。図22は被検査パターンのサイズの露光量及びフォーカス変動に対する依存性、図23は被検査パターンのテーパ傾向指標γの露光量及びフォーカス変動に対する依存性、図24は図23の一部をグラフ化したものである。
(Example 8)
An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 22 shows the dependency of the size of the pattern to be inspected on the exposure amount and focus variation, FIG. 23 shows the dependency of the taper tendency index γ of the inspected pattern on the exposure amount and focus variation, and FIG. 24 is a graph of a part of FIG. It is a thing.

本実施例では、リソグラフィ工程を経たウエハのレジストのラインパターンを観察することによって露光条件にフィードバックをかけた例を示す。   In this embodiment, an example is shown in which feedback is applied to exposure conditions by observing a resist resist line pattern that has undergone a lithography process.

まず、以下の手順により露光量及びフォーカスの変動と、パターンの寸法及び断面形状の変化とを対応させる参照用データを作成する。   First, reference data for associating exposure and focus fluctuations with changes in pattern dimensions and cross-sectional shapes is created according to the following procedure.

第一に、レジスト膜を形成したウエハに対して、露光量とフォーカスを変えて参照用パターンの露光を行う。参照用データのパターンは被検査ウエハ上にも存在するパターンでなくてはならない。また、その寸法は小さいほど露光量やフォーカスの変動を受けやすいので、できるだけ寸法の小さいものを選ぶとよい。また、画像の視野に同時に多くのエッジを入れることができるラインアンドスペースパターンであると、少ない画像枚数で多くのデータが得られるためより望ましい。   First, a reference pattern is exposed to a wafer on which a resist film has been formed by changing the exposure amount and focus. The pattern of the reference data must be a pattern that also exists on the wafer to be inspected. Also, the smaller the size, the more likely it is subject to exposure and focus fluctuations. In addition, a line and space pattern in which a large number of edges can be simultaneously inserted into the field of view of an image is more desirable because a large amount of data can be obtained with a small number of images.

ここでは、露光装置にArFエキシマレーザ露光装置を用い、バイナリマスクを用いて、NA即ち露光装置照明系のレンズの開口数が0.6、コヒーレンシーが0.7の条件で、ウエハ上に投影されるライン幅とスペース幅が共に0.11μm、0.12μm、0.15μmになるよう設計されたラインアンドスペースパターンを転写した。各寸法のパターンはそれぞれ10本のラインからなっている。ここで用いたパターンは、縦横とも約0.5mmの領域に渡っていた。ウエハのノッチあるいはオリフラを下として前記のパターンを、横方向に露光量D、縦方向にフォーカスFを変化させて縦横とも3mm間隔でマトリクス状に転写した。この際の露光量D及びフォーカスFの最大値と最小値の差は通常の使用で発生しうる変動量をカバーできる程度に大きくなくてはならない。   Here, an ArF excimer laser exposure apparatus is used as an exposure apparatus, and a binary mask is used to project onto the wafer under the conditions of NA, that is, the numerical aperture of the exposure apparatus illumination system is 0.6 and the coherency is 0.7. A line and space pattern designed to have a line width and a space width of 0.11 μm, 0.12 μm, and 0.15 μm were transferred. Each dimensional pattern consists of 10 lines. The pattern used here spans an area of about 0.5 mm both vertically and horizontally. The above pattern was transferred in a matrix at intervals of 3 mm in both the vertical and horizontal directions by changing the exposure amount D in the horizontal direction and the focus F in the vertical direction with the notch or orientation flat of the wafer down. In this case, the difference between the maximum value and the minimum value of the exposure amount D and the focus F must be large enough to cover the amount of fluctuation that can occur in normal use.

ここで用いたレジスト膜及び露光条件では、0.11から0.15μmラインアンドスペースパターンの最適露光量が18から20mJ/cmであることがあらかじめ分かっていた。これに対して±20%の変動をカバーできるよう、14mJ/cmから24mJ/cmまで、0.5mJ/cm刻みで変化させた。フォーカスFは、露光装置が認識している最適値を0とし、±0.8μmの範囲を、0.1μm刻みで変化させた。この結果、縦17個、横21個のパターンが転写された参照用サンプルウエハが作成された。 In the resist film and exposure conditions used here, it has been known in advance that the optimum exposure amount of the 0.11 to 0.15 μm line and space pattern is 18 to 20 mJ / cm 2 . To cover a variation of ± 20% with respect to this, from 14 mJ / cm 2 to 24 mJ / cm 2, was varied in 0.5 mJ / cm 2 increments. For the focus F, the optimum value recognized by the exposure apparatus was set to 0, and the range of ± 0.8 μm was changed in increments of 0.1 μm. As a result, a reference sample wafer on which 17 vertical patterns and 21 horizontal patterns were transferred was produced.

第二に、前述のウエハをSEM観察し、画像データを解析したのち検査用装置として用いているSEMの記憶領域に記録する。解析の内容はビームチルト機能を用いずに観察した画像に対して行うライン幅Wの算出とテーパ傾向指標γの算出である。サンプルのSEM観察条件は、実施例1と同じく電圧800V、電流値4.0pA、観察倍率20万倍で視野は縦横675nm、画素数は512×512個、積算回数は128回であった。また、観察を行う際には必ず10本のラインパターンの中心であるスペースを画像の中心に配置し、2本のラインが画像内に左右対象に入るようにした。ノイズ低減のための平均化及び平滑化も実施例1と同じ方法及びパラメータを用いて行った。   Second, the wafer is observed with an SEM, and the image data is analyzed and recorded in a storage area of the SEM used as an inspection apparatus. The contents of the analysis are the calculation of the line width W and the calculation of the taper tendency index γ performed on the image observed without using the beam tilt function. The SEM observation conditions of the sample were the same as in Example 1. The voltage was 800 V, the current value was 4.0 pA, the observation magnification was 200,000, the field of view was 675 nm in length and breadth, the number of pixels was 512 × 512, and the number of integrations was 128. In addition, when performing observation, a space that is the center of the 10 line patterns is always arranged at the center of the image so that the two lines enter the left and right objects in the image. Averaging and smoothing for noise reduction were also performed using the same method and parameters as in Example 1.

次に、画像内の2本のラインについてライン幅を求め、平均をとってWとした。また、γは実施例5に示した方法で算出した。計算におけるパラメータも全て実施例5に示した値と同じである。この結果、W及びγのフォーカス及び露光量への依存性が得られた。   Next, the line width was obtained for two lines in the image, and the average was taken as W. Γ was calculated by the method shown in Example 5. All parameters in the calculation are the same as the values shown in the fifth embodiment. As a result, the dependence of W and γ on the focus and the exposure amount was obtained.

この結果、Wのフォーカス依存性の曲線はF=0.10μmを中心とすると左右対象になること、また、殆ど全ての露光量においてF=0.10μmのときにγが0でありここからフォーカスがずれるとエッジが垂直からずれることが分かった。即ち、装置がベストフォーカスと認識している位置は、実際には+0.10μmデフォーカスであることになる。   As a result, the focus dependence curve of W becomes a left and right object when F = 0.10 μm is the center, and γ is 0 when F = 0.10 μm at almost all exposure amounts, and the focus starts from here. It was found that the edge deviates from the vertical when the shift occurs. That is, the position that the apparatus recognizes as the best focus is actually +0.10 μm defocus.

そこで、装置の表示よりも−0.10μmデフォーカスした位置をベストフォーカスと定義しなおし、WのDとデフォーカス量(ベストフォーカスからのずれ)に対する依存性、γのDとデフォーカス量に対する依存性を各々表にして、参照用データとして検査用SEMの記憶領域に記録した。一例として、0.11μmラインアンドスペースの場合について、以下、図22および図23に示す。   Therefore, the position defocused by -0.10 μm from the display of the device is redefined as the best focus, and the dependency on D of W and the defocus amount (deviation from the best focus), the dependency of γ on D and the defocus amount. The characteristics were recorded in a table and recorded in the storage area of the inspection SEM as reference data. As an example, the case of a 0.11 μm line and space is shown in FIGS. 22 and 23 below.

図23、図24は、各々露光量(Dose)及びデフォーカス(Defocus)の値が与えられたときのパターンのサイズとγの値をマトリクス状に表わしたものである。露光量が16.5mJ/cm以下の時、またデフォーカス量の絶対値が0.5μmより大きい時にはパターンは解像しなかった。また、図中、数値のないセルはその条件でパターンが解像しなかったことを表わす。特に、露光量が18、20、22、24mJ/cmのときのγのデフォーカス依存性を、図24に示す。γの値がデフォーカスによって変化するため、フォーカス変動の指標として使えることが分かる。 FIG. 23 and FIG. 24 show the pattern size and γ value in a matrix form when the exposure value (Dose) and the defocus value are given, respectively. When the exposure amount was 16.5 mJ / cm 2 or less and when the absolute value of the defocus amount was larger than 0.5 μm, the pattern was not resolved. In the figure, cells without numerical values indicate that the pattern has not been resolved under the conditions. In particular, FIG. 24 shows the defocus dependence of γ when the exposure dose is 18, 20, 22, and 24 mJ / cm 2 . Since the value of γ changes with defocusing, it can be used as an index of focus fluctuation.

次に、上記のデータを用いて以下の手順により量産におけるリソグラフィ工程後のパターンの観察を行って露光量及びフォーカスの最適値からのずれを検出した。この被検査ウエハ上には、0.11μmラインアンドスペースが含まれていたので、これを被検査パターンとし、参照用パターンの観察及び解析時と同じ方法及びパラメータで画像データを取得しノイズ低減を行った後、Wとγを算出した。この結果、W=122nm、γ=1.2であることが分かった。このWとγの値と図22及び図23に示した表とから、現在の露光量は19.5mJ/cm、フォーカス位置は−0.22から−0.23μmにあると分かる。これらの結果に基づいて、次のウエハ露光の露光量とフォーカスの修正を行った。 Next, using the above data, the pattern after the lithography process in mass production was observed by the following procedure to detect a deviation from the optimum values of the exposure amount and focus. Since this inspection wafer contained a 0.11 μm line and space, this was used as an inspection pattern, and image data was acquired with the same method and parameters used during observation and analysis of the reference pattern to reduce noise. After doing so, W and γ were calculated. As a result, it was found that W = 122 nm and γ = 1.2. From the values of W and γ and the tables shown in FIGS. 22 and 23, it can be seen that the current exposure amount is 19.5 mJ / cm 2 and the focus position is from −0.22 to −0.23 μm. Based on these results, the exposure amount and focus of the next wafer exposure were corrected.

測定結果から露光量及びデフォーカス量がただひとつに決まらないときには、他のサイズのパターンについても測定を行い、対応する参照用データと比較すればよい。また、参照用パターンのタイプや寸法は、レジストの種類と照明条件によって異なる。上記の例では、ラインアンドスペースパターンであったが、一般に輪帯照明の場合には孤立スペース、コヒーレンシーが0.6以下では孤立ラインを用いてもよい。   If only one exposure amount and defocus amount are not determined from the measurement result, the pattern of other sizes may be measured and compared with the corresponding reference data. The type and size of the reference pattern vary depending on the type of resist and the illumination conditions. In the above example, the line and space pattern is used. However, in the case of annular illumination, an isolated space and an isolated line may be used when the coherency is 0.6 or less.

この方法を用いたことにより、露光条件が最適値からずれているときに正確かつ迅速にそれを検出し、修正することができるようになり、歩留まりが向上した。   By using this method, when the exposure condition deviates from the optimum value, it can be detected and corrected accurately and quickly, and the yield is improved.

以上詳述したように、本発明によれば、上空観察結果のみから、パターンの形状から逆テーパ、垂直、順テーパなどのエッジの傾向を評価することが可能になり、非破壊検査により断面形状評価ができる。これにより、評価に要する時間を短縮できる。また、ウエハを破壊する必要がないためコスト低減が可能になるとともに廃棄物量も低減できる。また、この方法を微細パターン加工工程の管理に適用することにより、迅速かつ正確にパターン転写工程の制御を行うことができ、スループットと歩留まりが向上する。   As described above in detail, according to the present invention, it is possible to evaluate the tendency of edges such as reverse taper, vertical, forward taper, etc. from the shape of the pattern only from the sky observation result, and the cross-sectional shape by nondestructive inspection. Can be evaluated. Thereby, the time which evaluation requires can be shortened. Further, since it is not necessary to destroy the wafer, the cost can be reduced and the amount of waste can be reduced. Further, by applying this method to the management of a fine pattern processing step, the pattern transfer step can be controlled quickly and accurately, and the throughput and yield are improved.

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、本発明を整理すると、次のようになる。   The present invention is summarized as follows.

(1) パターンが形成された基板上に光もしくは荷電粒子のビームを走査して得られる反射光強度、反射電子強度もしくは2次電子強度の二次元分布情報から、前記パターンのエッジ近傍を表す帯状の領域を抽出し、前記帯状の領域の形状を数値化することにより、前記パターンのエッジ断面形状の前記基板に対するテーパ傾向を計測するよう構成したことを特徴とするパターン計測方法。   (1) A band shape representing the vicinity of the edge of the pattern from two-dimensional distribution information of reflected light intensity, reflected electron intensity, or secondary electron intensity obtained by scanning the substrate on which the pattern is formed with a beam of light or charged particles. The pattern measuring method is characterized in that a taper tendency of the edge cross-sectional shape of the pattern with respect to the substrate is measured by extracting the region and digitizing the shape of the band-like region.

(2) パターンが形成された基板上に光もしくは荷電粒子のビームを走査して得られる反射光強度、反射電子強度もしくは2次電子強度の二次元分布情報から、前記パターンのエッジおよびその近傍を含むエッジ領域と前記パターンが存在しない領域との第1の境界と、前記エッジ領域と前記パターンが存在する領域との第2の境界とを検出する工程と、前記第1の境界と前記第2の境界との位置の差から、前記エッジ領域の幅を求める工程と、前記二次元分布情報から前記パターンのエッジ位置を検出する工程と、検出された前記エッジ位置から前記エッジ表面のエッジラフネスの大きさを算出する工程とを含み、前記エッジ領域の幅および前記エッジラフネスに基き、前記パターンのエッジの断面形状の前記基板に対するテーパ傾向を計測するよう構成したことを特徴とするパターン計測方法。   (2) From the two-dimensional distribution information of reflected light intensity, reflected electron intensity or secondary electron intensity obtained by scanning a light or charged particle beam on the substrate on which the pattern is formed, the edge of the pattern and its vicinity are identified. Detecting a first boundary between an edge area including the area where the pattern does not exist and a second boundary between the edge area and the area where the pattern exists; the first boundary; A step of obtaining a width of the edge region from a difference in position from the boundary of the edge, a step of detecting an edge position of the pattern from the two-dimensional distribution information, and an edge roughness of the edge surface from the detected edge position. Calculating a size, and based on the width of the edge region and the edge roughness, the taper tendency of the cross-sectional shape of the edge of the pattern with respect to the substrate Pattern measurement method is characterized in that configured to measure.

(3) パターンが形成された基板上に光もしくは荷電粒子のビームを走査して得られる反射光強度、反射電子強度もしくは2次電子強度の二次元分布情報から、前記パターンのエッジおよびその近傍を含むエッジ領域と前記パターンが存在しない領域との第1の境界線と、前記エッジ領域と前記パターンが存在する領域との第2の境界線とを検出する工程と、検出された前記第1の境界線および前記第2の境界線についてそれぞれの近似線を求める工程と、前記第1の境界線および前記第2の境界線と、それぞれの前記近似線との差を求める工程と、前記差に基いて、前記エッジ領域における前記第1の境界線と前記第2の境界線との形状の類似度を表す相関係数を求める工程とを含み、前記相関係数をもとにパターン断面形状におけるパターンエッジの前記基板に対するテーパ傾向を計測するよう構成したことを特徴とするパターン計測方法。   (3) From the reflected light intensity, reflected electron intensity or secondary electron intensity two-dimensional distribution information obtained by scanning a light or charged particle beam on the substrate on which the pattern is formed, the edge of the pattern and its vicinity are identified. A step of detecting a first boundary line between the edge region including the region where the pattern does not exist and a second boundary line between the edge region and the region where the pattern exists, and the detected first boundary line Obtaining a respective approximate line for the boundary line and the second boundary line; obtaining a difference between the first boundary line and the second boundary line; and the approximate line; and Based on the correlation coefficient based on the correlation coefficient, and obtaining a correlation coefficient representing the similarity of the shape between the first boundary line and the second boundary line in the edge region. Pa Pattern measurement method is characterized in that configured to measure a taper tends to said substrate N'ejji.

(4) パターンが形成された基板上に光もしくは荷電粒子のビームを走査して得られる反射光強度、反射電子強度もしくは2次電子強度の二次元分布情報から、前記パターンのエッジおよびその近傍を含むエッジ領域と前記パターンが存在しない領域との第1の境界と、前記エッジ領域と前記パターンが存在する領域との第2の境界とを検出する工程と、前記第1の境界と前記第2の境界との位置の差から、前記エッジ領域の幅を複数箇所算出する工程と、算出された前記複数箇所のエッジ領域の幅の値の分布を求める工程と、前記エッジ領域の幅の値の分布から、その標準偏差を求める工程とを含み、前記標準偏差をもとにパターン断面形状におけるパターンエッジの前記基板に対するテーパ傾向を計測するよう構成したことを特徴とするパターン計測方法。   (4) From the two-dimensional distribution information of reflected light intensity, reflected electron intensity or secondary electron intensity obtained by scanning the substrate on which the pattern is formed with light or a charged particle beam, the edge of the pattern and its vicinity are identified. Detecting a first boundary between an edge area including the area where the pattern does not exist and a second boundary between the edge area and the area where the pattern exists; the first boundary; A step of calculating a plurality of widths of the edge region from a difference in position with the boundary of the boundary, a step of calculating a distribution of the calculated width values of the edge regions of the plurality of locations, and a value of the width of the edge region And calculating the taper tendency of the pattern edge in the pattern cross-sectional shape with respect to the substrate based on the standard deviation. Pattern measurement method.

(5) 前記(3)又は(4)の構成において、前記二次元画像情報から前記パターンのエッジ位置を検出する工程と、検出された前記エッジ位置から前記エッジ表面のエッジラフネスの大きさを計算する工程とを含んでなることを特徴とするパターン計測方法。   (5) In the configuration of (3) or (4), a step of detecting an edge position of the pattern from the two-dimensional image information, and a size of edge roughness of the edge surface is calculated from the detected edge position. A pattern measuring method comprising the steps of:

(6) パターンが形成された基板上に光もしくは荷電粒子のビームを走査して得られる反射光強度、反射電子強度もしくは2次電子強度の二次元分布情報から、前記パターンのエッジおよびその近傍を含むエッジ領域と前記パターンが存在しない領域との第1の境界と、前記エッジ領域と前記パターンが存在する領域との第2の境界とを検出する工程とを有し、かつ、前記第1の境界と前記第2の境界との位置の差から、前記エッジ領域の幅を求める工程と、検出された前記第1の境界および前記第2の境界を表す各点の集合についてそれぞれの近似線を求め、前記第1の境界および前記第2の境界の各点の集合とそれぞれの前記近似線との差を求めて、それにより前記エッジ領域における前記第1の境界線と前記第2の境界線との形状の類似度を表す相関係数を求める工程と、前記第1の境界と前記第2の境界との位置の差から、前記エッジ領域の幅を複数箇所算出して前記エッジ領域の幅の分布を求め、その標準偏差を算出する工程とのうち、少なくとも一つ以上の工程と、前記二次元分布情報から前記パターンのエッジ位置を検出して、前記エッジ表面のエッジラフネスの大きさを計算する工程とを含んでなることを特徴とするパターン計測方法。   (6) From the reflected light intensity, reflected electron intensity or secondary electron intensity two-dimensional distribution information obtained by scanning a light or charged particle beam on the substrate on which the pattern is formed, the edge of the pattern and the vicinity thereof are identified. Detecting a first boundary between an edge region including the region where the pattern does not exist and a second boundary between the edge region and a region where the pattern exists, and the first boundary A step of obtaining the width of the edge region from the difference in position between the boundary and the second boundary, and an approximation line for each set of points representing the detected first boundary and the second boundary. Determining a difference between each set of points of the first boundary and the second boundary and the approximate line, and thereby the first boundary line and the second boundary line in the edge region And shape of From the step of obtaining a correlation coefficient representing similarity and the difference in position between the first boundary and the second boundary, the width of the edge region is obtained by calculating a plurality of widths of the edge region. , Calculating at least one of the steps of calculating the standard deviation, and detecting the edge position of the pattern from the two-dimensional distribution information to calculate the edge roughness of the edge surface; A pattern measuring method comprising:

(7) 前記(2)、(3)、又は(4)の構成において、前記基板に向けて放射される光もしくは荷電粒子のビームと前記基板とのなす角度を所定の値に設定して、前記二次元分布情報を得るよう構成したことを特徴とするパターン計測方法。   (7) In the configuration of (2), (3), or (4), an angle formed between a beam of light or charged particles emitted toward the substrate and the substrate is set to a predetermined value, A pattern measuring method configured to obtain the two-dimensional distribution information.

(8) 前記(7)の構成において、前記ビームと前記基板とのなす角度を変化させて前記二次元分布情報を得ることを繰り返し、得られる前記エッジ領域の幅と前記相関係数のうち少なくとも一つ以上の量と前記エッジラフネスの大きさから、パターン断面形状におけるパターンエッジの前記基板に対するテーパ傾向を表す指標を算出する工程を含み、かつ、前記エッジ領域の幅と前記相関係数と前記テーパ傾向を表す指標のうち少なくとも一つ以上の量と、前記角度との関係を表示するよう構成したことを特徴とするパターン計測方法。   (8) In the configuration of (7), the angle between the beam and the substrate is changed to obtain the two-dimensional distribution information, and at least the width of the edge region and the correlation coefficient obtained are Calculating an index representing a taper tendency of the pattern edge in the pattern cross-sectional shape with respect to the substrate from one or more quantities and the size of the edge roughness, and the width of the edge region, the correlation coefficient, and the A pattern measurement method characterized by displaying a relationship between at least one amount of indices representing a taper tendency and the angle.

(9) 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、得られる前記2次電子もしくは反射電子強度の二次元分布情報から、前記パターンのエッジ近傍を表す帯状の領域を抽出し、前記帯状の領域の形状を数値化する信号処理手段とを有し、前記パターンのエッジ断面形状の前記基板に対するテーパ傾向を計測するよう構成したことを特徴とするパターン計測装置。   (9) A charged particle source, a charged particle beam emitted from the charged particle source, irradiating the sample through a converging lens, a deflector, and an objective lens to deflect and scan the sample, and the sample are mounted A stage, a detector for detecting the intensity of secondary electrons or reflected electrons emitted from the sample by the charged particle beam irradiation, a control system for controlling the deflection / scanning, and the obtained secondary electrons or reflected electrons Signal processing means for extracting a band-like area representing the vicinity of the edge of the pattern from the two-dimensional distribution information of the intensity, and quantifying the shape of the band-like area; A pattern measuring apparatus configured to measure a taper tendency.

(10) パターンが形成された基板上に光もしくは荷電粒子のビームを走査して得られる反射光強度、反射電子強度もしくは2次電子強度の二次元分布情報から、前記パターンのエッジおよびその近傍を含むエッジ領域と前記パターンが存在しない領域との第1の境界と、前記エッジ領域と前記パターンが存在する領域との第2の境界とを検出する工程と、前記第1の境界と前記第2の境界との位置の差から、前記エッジ領域の幅を求める工程と、前記二次元分布情報から前記パターンのエッジ位置を検出する工程と、検出された前記エッジ位置から前記エッジ表面のエッジラフネスの大きさを算出する工程と、前記エッジ領域の幅および前記エッジラフネスに基き、前記パターンのエッジの断面形状の前記基板に対するテーパ傾向を計測する工程とを含み、前記テーパ傾向の計測結果により、前記基板上に所望のパターンを転写する工程を制御するよう構成したことを特徴とするパターン工程制御方法。   (10) From the two-dimensional distribution information of reflected light intensity, reflected electron intensity or secondary electron intensity obtained by scanning the substrate on which the pattern is formed with a beam of light or charged particles, the edge of the pattern and its vicinity are identified. Detecting a first boundary between an edge area including the area where the pattern does not exist and a second boundary between the edge area and the area where the pattern exists; the first boundary; A step of obtaining a width of the edge region from a difference in position from the boundary of the edge, a step of detecting an edge position of the pattern from the two-dimensional distribution information, and an edge roughness of the edge surface from the detected edge position. Based on the step of calculating the size, the width of the edge region, and the edge roughness, the taper tendency of the cross-sectional shape of the edge of the pattern to the substrate is measured. That comprises the steps, wherein a tapered trend measurement result, the pattern process control method characterized by being configured to control a step of transferring a desired pattern on the substrate.

(11) 基板上に形成されたパターンを光または電子または電離放射線またはイオン粒子線を用いた走査型顕微鏡により観察して得られる反射光強度ないしは反射電子強度ないしは2次電子強度の二次元分布情報からパターン断面形状におけるエッジの基板に対する角度即ちテーパ傾向を計測する方法であって、二次元面内において反射光ないしは反射電子ないしは2次電子の強度が大きい領域即ち該パターンのエッジ及びその近傍を表す領域即ちエッジ領域とそれに隣接する反射光ないしは反射電子ないしは2次電子の強度が小さい領域との境界を検出する工程と、前記エッジ領域の境界のうち、エッジ領域とパターンの存在しない領域との境界を表す点の集合即ち第一の境界と、エッジ領域とパターンの存在する領域との境界を表す点の集合即ち第二の境界とを検出する工程と、前記第一の境界と前記第二の境界との位置の差から、エッジ領域の幅を計算する工程とを含み、かつ、エッジ位置を検出する工程と、検出されたエッジ位置から該エッジのラフネスの大きさを計算する工程とを含むことを特徴とするテーパ傾向計測方法。   (11) Two-dimensional distribution information of reflected light intensity, reflected electron intensity, or secondary electron intensity obtained by observing a pattern formed on a substrate with a scanning microscope using light, electrons, ionizing radiation, or ion particle beams. To measure the angle of the edge of the pattern cross-sectional shape with respect to the substrate, that is, the taper tendency, and represents the region where the intensity of reflected light, reflected electrons, or secondary electrons is high in the two-dimensional plane, that is, the edge of the pattern and its vicinity. A step of detecting a boundary between a region, that is, an edge region and a region adjacent to the reflected light, a reflected electron, or a region where the intensity of secondary electrons is low, and a boundary between the edge region and a region where no pattern exists among the boundary of the edge region A set of points representing the point, that is, the first boundary and the point representing the boundary between the edge region and the region where the pattern exists Detecting a set, i.e., a second boundary, and calculating a width of an edge region from a difference in position between the first boundary and the second boundary, and detecting an edge position A taper tendency measuring method comprising: a step; and a step of calculating a roughness level of the edge from the detected edge position.

(12) 基板上に形成されたパターンを光または電子または電離放射線またはイオン粒子線を用いた走査型顕微鏡により観察して得られる反射光強度ないしは反射電子強度ないしは2次電子強度の二次元分布情報からパターン断面形状におけるエッジの基板に対する角度即ちテーパ傾向を計測する方法であって、二次元面内において反射光ないしは反射電子ないしは2次電子の強度が大きい領域即ち該パターンのエッジ及びその近傍を表す領域即ちエッジ領域とそれに隣接する反射光ないしは反射電子ないしは2次電子の強度が小さい領域との境界を検出する工程と、前記エッジ領域の境界のうち、エッジ領域とパターンの存在しない領域との境界を表す点の集合即ち第一の境界と、エッジ領域とパターンの存在する領域との境界を表す点の集合即ち第二の境界とを検出する工程と、検出された境界それぞれの近似線を得る工程と、それぞれの境界について近似線と境界を表す各点との差の集合即ち境界のゆらぎを得る工程と、第一の境界のゆらぎと第二の境界のゆらぎの相関係数を求める工程とを含むことを特徴とするテーパ傾向計測方法。   (12) Two-dimensional distribution information of reflected light intensity, reflected electron intensity, or secondary electron intensity obtained by observing a pattern formed on a substrate with a scanning microscope using light, electrons, ionizing radiation, or ion particle beams To measure the angle of the edge of the pattern cross-sectional shape with respect to the substrate, that is, the taper tendency, and represents the region where the intensity of reflected light, reflected electrons, or secondary electrons is high in the two-dimensional plane, that is, the edge of the pattern and its vicinity. A step of detecting a boundary between a region, that is, an edge region and a region adjacent to the reflected light, a reflected electron, or a region where the intensity of secondary electrons is low, and a boundary between the edge region and a region where no pattern exists among the boundary of the edge region A set of points representing the point, that is, the first boundary and the point representing the boundary between the edge region and the region where the pattern exists Detecting a set, that is, a second boundary; obtaining an approximate line for each detected boundary; and obtaining a set of differences between the approximate line and each point representing the boundary, ie, fluctuation of the boundary, for each boundary. And a step of obtaining a correlation coefficient between the fluctuation of the first boundary and the fluctuation of the second boundary.

(13) 基板上に形成されたパターンを光または電子または電離放射線またはイオン粒子線を用いた走査型顕微鏡により観察して得られる反射光強度ないしは反射電子強度ないしは2次電子強度の二次元分布情報からパターン断面形状におけるエッジの基板に対する角度即ちテーパ傾向を計測する方法であって、二次元面内において反射光ないしは反射電子ないしは2次電子の強度が大きい領域即ち該パターンのエッジ及びその近傍を表す領域即ちエッジ領域とそれに隣接する反射光ないしは反射電子ないしは2次電子の強度が小さい領域との境界を検出する工程と、前記エッジ領域の境界のうち、エッジ領域とパターンの存在しない領域との境界を表す点の集合即ち第一の境界と、エッジ領域とパターンの存在する領域との境界を表す点の集合即ち第二の境界とを検出する工程と、これらの境界の位置からエッジ領域の幅を複数箇所算出する工程と、前記工程にて算出されたエッジ領域の幅の値の分布を求める工程と、エッジ領域の幅の値の分布からその標準偏差を求める工程とを含むことを特徴とするテーパ傾向計測方法。   (13) Two-dimensional distribution information of reflected light intensity, reflected electron intensity, or secondary electron intensity obtained by observing a pattern formed on a substrate with a scanning microscope using light, electrons, ionizing radiation, or ion particle beams. Is a method of measuring the angle of the edge of the pattern cross-sectional shape with respect to the substrate, that is, a taper tendency, and represents a region where the intensity of reflected light, reflected electrons, or secondary electrons is high in the two-dimensional plane, that is, the edge of the pattern and its vicinity. A step of detecting a boundary between a region, that is, an edge region and a region adjacent to the reflected light, a reflected electron, or a region where the intensity of secondary electrons is low, and a boundary between the edge region and a region where no pattern exists among the boundary of the edge region A set of points representing the point, that is, the first boundary and the point representing the boundary between the edge region and the region where the pattern exists A step of detecting a set, that is, a second boundary; a step of calculating a plurality of edge region widths from the positions of these boundaries; and a step of obtaining a distribution of edge region width values calculated in the step. And a step of obtaining the standard deviation from the distribution of the values of the width of the edge region.

(14) 前記(12)乃至(13)のテーパ傾向計測方法であって、エッジ位置を検出する工程と、検出されたエッジ位置から該エッジのラフネスの大きさを計算する工程とを含むことを特徴とするテーパ傾向計測方法。   (14) The taper tendency measurement method according to (12) to (13), including a step of detecting an edge position, and a step of calculating a roughness level of the edge from the detected edge position. A taper tendency measuring method characterized.

(15) 前記(1)乃至(4)のテーパ傾向計測方法であって、観察されたエッジに対してエッジ領域の幅、第一の境界のゆらぎと第二の境界のゆらぎの相関係数、エッジ領域の幅の値の分布における標準偏差のうち一つ以上とエッジラフネスの大きさとを算出し、それらの値からエッジのテーパ傾向をあらわす指標を計算する工程を含むことを特徴とするテーパ傾向計測方法。   (15) In the taper tendency measuring method according to (1) to (4), the width of the edge region with respect to the observed edge, the correlation coefficient between the fluctuation of the first boundary and the fluctuation of the second boundary, A taper tendency characterized by calculating one or more standard deviations in the distribution of width values of the edge region and the edge roughness and calculating an index representing the taper tendency of the edge from these values. Measurement method.

(16) 前記(1)乃至(5)のテーパ傾向計測方法であって、基板上に形成されたパターンを観察するために基板に向けて発せられる光または電子または電離放射線またはイオン粒子線と該基板との角度を所望の角度に設定したのち、反射光強度ないしは反射電子強度ないしは2次電子強度の二次元分布情報を得ることを特徴とするテーパ傾向計測方法。   (16) The taper tendency measuring method according to any one of (1) to (5) above, wherein light, electrons, ionizing radiation, or ion particle beams emitted toward a substrate for observing a pattern formed on the substrate, A taper tendency measuring method characterized in that after setting an angle with a substrate to a desired angle, two-dimensional distribution information of reflected light intensity, reflected electron intensity, or secondary electron intensity is obtained.

(17) 前記(16)のテーパ傾向計測方法であって、前記角度として2つ以上の値について反射光強度ないしは反射電子強度ないしは2次元電子強度の二次元分布情報を得ることを特徴とするテーパ傾向計測方法。   (17) The taper tendency measuring method according to (16), wherein two-dimensional distribution information of reflected light intensity, reflected electron intensity, or two-dimensional electron intensity is obtained for two or more values as the angle. Trend measurement method.

(18) 前記(6)乃至(7)のテーパ傾向計測方法であって、基板上に形成されたパターンを観察するために基板に向けて発せられる光または電子または電離放射線またはイオン粒子線と該基板との角度を変化させては反射光強度ないしは反射電子強度ないしは2次電子強度の二次元分布情報を得ることを繰り返し、エッジ領域の幅、第一の境界のゆらぎと第二の境界のゆらぎの相関係数、これらのひとつか両方とラフネスの大きさからから算出したテーパ傾向を表す指標の値、の3つのうち一つ以上の量と、前記角度との関係を表ないしはグラフとして表示することを特徴とするテーパ傾向計測方法。   (18) The taper tendency measuring method according to any one of (6) to (7), wherein light, electrons, ionizing radiation, or ion particle beams emitted toward the substrate in order to observe a pattern formed on the substrate, By changing the angle with the substrate, two-dimensional distribution information of reflected light intensity, reflected electron intensity, or secondary electron intensity is repeatedly obtained, and the width of the edge region, the fluctuation of the first boundary, and the fluctuation of the second boundary. The relationship between the angle and one or more of the correlation coefficient, the index value indicating the taper tendency calculated from one or both of them and the magnitude of the roughness, and the angle is displayed as a table or a graph. A taper tendency measuring method characterized by the above.

(19) 前記(8)のテーパ傾向計測方法であって、得られた表ないしはグラフからエッジの下地に対する角度即ちテーパ角を算出することを特徴とするテーパ傾向計測方法。   (19) The taper tendency measurement method according to (8), wherein an angle of the edge with respect to the ground, that is, a taper angle is calculated from the obtained table or graph.

(20) 基板に所望のパターンを転写して基板を加工する工程において、基板上に形成されたパターンの形状を計測してその特徴からパターン転写あるいは基板の加工工程における可変条件の実際の値の最適な値からのずれを算出する方法であって、前記(1)乃至(9)のテーパ角評価方法を用いることを特徴とするプロセス変動検出方法。   (20) In the step of processing a substrate by transferring a desired pattern to the substrate, the shape of the pattern formed on the substrate is measured, and the actual value of the variable condition in the pattern transfer or substrate processing step is determined from the feature. A method for calculating a deviation from an optimum value, wherein the taper angle evaluation method of (1) to (9) is used.

(21) 荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源より放出された荷電粒子線源を収束レンズ、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、前記パターンのエッジラフネスおよびエッジ近傍を表わす領域の幅あるいは形状を求める信号処理手段を具備してなることを特徴とするプロセス変動検出装置。   (21) A charged particle beam source, a charged particle optical system that irradiates a sample with a charged particle beam source emitted from the charged particle beam source through a focusing 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. And a signal processing means for obtaining a width or shape of an area representing edge roughness and edge vicinity of the pattern from the two-dimensional distribution of the intensity of the secondary electrons or reflected electrons.

SEM観察により得られたパターンの二次元画像の例を示す模式図。The schematic diagram which shows the example of the two-dimensional image of the pattern obtained by SEM observation. SEM観察により得られた断面プロファイルの例を示す図。The figure which shows the example of the cross-sectional profile obtained by SEM observation. 断面プロファイル信号とエッジ領域の関係を示す概念図。The conceptual diagram which shows the relationship between a cross-sectional profile signal and an edge area | region. ラフネス及びエッジ領域の幅とテーパ傾向の関係を表わす図。The figure showing the relationship between the width | variety of a roughness and an edge area | region, and a taper tendency. ラフネス及びエッジ領域の境界線の相関とテーパ傾向の関係を表わす図。The figure showing the relationship between the correlation of roughness and the boundary line of an edge area | region, and a taper tendency. 本発明の第1の実施例の装置構成を示す概念図。The conceptual diagram which shows the apparatus structure of the 1st Example of this invention. 本発明の第1、第2、第3の実施例の手順を示す図。The figure which shows the procedure of the 1st, 2nd, 3rd Example of this invention. 本発明の第1の実施例で解析した2次電子強度の二次元分を画像化した例を示す概念図。The conceptual diagram which shows the example which imaged the two-dimensional part of the secondary electron intensity analyzed in the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例で解析した2次電子強度の二次元分を画像化した例を説明する概念図。The conceptual diagram explaining the example which imaged the two-dimensional part of the secondary electron intensity analyzed in the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例の手順の一部を詳細に示す図。The figure which shows a part of procedure of the 1st Example of this invention in detail. 断面プロファイルとエッジ点、エッジ領域幅の関係を示す概念図。The conceptual diagram which shows the relationship between a cross-sectional profile, an edge point, and edge area width. 本発明の第1の実施例により得られた結果を表わす図。The figure showing the result obtained by the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例においてテーパ角算出に用いた図。The figure used for taper angle calculation in the 1st example of the present invention. 本発明の実施例において用いたテーパ角の定義を示すパターン断面の概念図。The conceptual diagram of the pattern cross section which shows the definition of the taper angle used in the Example of this invention. 本発明の第2及び第3の実施例の手順の一部を詳細に示す図。The figure which shows a part of procedure of the 2nd and 3rd Example of this invention in detail. 本発明の第4の実施例により得られた計算結果とテーパ傾向の対応を示す図。The figure which shows the correspondence of the calculation result obtained by the 4th Example of this invention, and a taper tendency. 本発明の第5の実施例の手順を示す図。The figure which shows the procedure of the 5th Example of this invention. 本発明の第6の実施例の手順を示す図。The figure which shows the procedure of the 6th Example of this invention. 本発明の第6の実施例により得られたビームチルト角とテーパ傾向を示す図。The figure which shows the beam tilt angle and taper tendency which were obtained by the 6th Example of this invention. 本発明の第6の実施例における参照用データと測定結果の関係を表わす図。The figure showing the relationship between the data for a reference in the 6th Example of this invention, and a measurement result. 本発明の第7の実施例により得られたテーパ傾向を表す図。The figure showing the taper tendency obtained by the 7th Example of this invention. 本発明の第8の実施例により得られたパターン寸法の参照用データを示す図。The figure which shows the reference data of the pattern dimension obtained by the 8th Example of this invention. 本発明の第8の実施例により得られたテーパ傾向の参照用データを示す図。The figure which shows the reference data of the taper tendency obtained by the 8th Example of this invention. 本発明の第8の実施例により得られたテーパ傾向のデフォーカス依存性を示す図。The figure which shows the defocus dependence of the taper tendency obtained by the 8th Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101…画像内のラインのエッジ近傍を示す領域、102…画像内の下地部分が露出しており暗く見える領域、103…画像内のラインパターンが存在しており暗く見える領域、601…走査型電子線顕微鏡の筐体、602…電子銃、603…電子線、604…収束レンズ、605…偏向器、606…対物レンズ、607…試料、608…ステージ、609…二次電子、610…検出器、611…走査型電子線顕微鏡の制御系、612…検査を行うコンピュータ、701…パターン観察、702…2次電子強度分布データのとりこみ、703…画像処理によるノイズ低減、704…エッジ本数、結果出力形式入力、705…計算領域指定、706…テーパ傾向を計算、707…全てのエッジについて計算が終了したかどうかの判定、708…結果表示、801…画像内のレジストパターンが存在しており暗く見える領域、802…画像内の第一のラインの左エッジ近傍を示す領域、803…画像内の第一のラインの右エッジ近傍を示す領域、804…画像に写ったラ第二のライン左エッジ近傍を示す領域、805…画像に写った第二のラインの右エッジ近傍を示す領域、806…画像内の下地部分が露出しており暗く見える領域、901…第一のラインの左エッジに関して解析を行うために指定した計算領域、902…第一のラインの右エッジに関して解析を行うために指定した計算領域、903…第二のラインの左エッジに関して解析を行うために指定した計算領域、904…第二のラインの右エッジに関して解析を行うために指定した計算領域、1001…パラメータの数値を入力する必要性の判定、1002…数値の入力、1003…エッジラフネスの計算、1004…エッジ領域境界線の形状の特徴を数値化、1005…テーパ傾向指標γの計算を行うかどうかの判定、1006…γを計算、1201…エッジラフネス対エッジ領域幅のグラフにおいて垂直エッジを表わす直線、1202…実際の画像データから得られたラインエッジのラフネスとエッジ領域幅をあらわす点、1401…レジストパターン、1402…パターンの下地、1501…パラメータの数値を入力する必要性の判定、1502…数値の入力、1503…エッジ領域の境界点の検出、1504…エッジ領域の境界線形状の類似度を計算、1601…ラフネスの程度と相関係数の実際の測定結果が分布する領域、1602…グラフ内の領域で順テーパから逆テーパへと移り変わる方向を示す矢印、1701…パターン観察、1702…2次電子強度分布データのとりこみ、1703…画像処理によるノイズ低減、1704…エッジ本数及び解析する領域の入力、1705…計算方法選択及び計算におけるパラメータの設定、1706…テーパ傾向の指標を計算、1707…全てのエッジについて計算が終了したかどうかの判定、1708…指標の平均を算出、1709…結果表示、1801…パターン観察、1802…エッジ本数及び解析する領域の入力、1803…計算方法選択及び計算におけるパラメータの設定、1804…画像データ取得時の観察条件設定、1805…チルト角入力、1806…最小値までビームチルト、1807…フォーカスを合わせて画像データ積算、1808…テーパ傾向指標γ計算、1809…チルト角が入力範囲の最大値に達しているかどうかの判定、1810…結果表示、2001…標準試料に対してビームチルトを行って得られた標準的なテーパ傾向指標を示す参照用曲線、2002、2004…実際の試料から得られた結果を示す点、2003…1つの測定結果から参照用曲線を平行移動して得られた曲線。   101 ... A region showing the vicinity of the edge of a line in the image, 102 ... A region where the background portion in the image is exposed and looks dark, 103 ... A region where the line pattern in the image exists and looks dark, 601 ... Scanning electron Case of line microscope, 602 ... electron gun, 603 ... electron beam, 604 ... converging lens, 605 ... deflector, 606 ... objective lens, 607 ... sample, 608 ... stage, 609 ... secondary electron, 610 ... detector, 611 ... Control system of scanning electron microscope, 612 ... Computer for inspection, 701 ... Pattern observation, 702 ... Incorporation of secondary electron intensity distribution data, 703 ... Noise reduction by image processing, 704 ... Number of edges, Result output format Input, 705 ... Calculation area designation, 706 ... Calculation of taper tendency, 707 ... Judgment whether or not calculation has been completed for all edges, 708 ... Result display, 801 ... Registry pattern in the image exists and appears dark , 802 ... First line in the image Area indicating the vicinity of the left edge, 803 ... Area indicating the vicinity of the right edge of the first line in the image, 804 ... Area indicating the vicinity of the second line left edge in the image, 805 ... Second area in the image 806... A region indicating the vicinity of the right edge of the line, 806... A region where the background portion in the image is exposed and appearing dark, 901... A calculation region designated for performing analysis on the left edge of the first line, 902. A calculation area designated to perform analysis on the right edge of the second line, 903... A calculation area designated to perform analysis on the left edge of the second line, 904... To perform analysis on the right edge of the second line. 1001 ... determining the necessity of inputting numerical values for parameters, 1002 ... inputting numerical values, 1003 ... calculating edge roughness, 1004 ... quantifying features of edge region boundary shape, 1005 ... tapering tendency Calculate index γ Whether or not, 1006 ... γ is calculated, 1201 ... A straight line representing a vertical edge in the graph of edge roughness vs. edge region width, 1202 ... A point representing the roughness and edge region width of a line edge obtained from actual image data, 1401 ... Registration pattern, 1402 ... Pattern of pattern, 1501 ... Judgment of necessity of inputting numerical value of parameter, 1502 ... Input of numerical value, 1503 ... Detection of boundary point of edge region, 1504 ... Similar boundary shape of edge region 1601 ... Area where the actual measurement result of the degree of roughness and correlation coefficient is distributed, 1602 ... An arrow indicating the direction of transition from the forward taper to the reverse taper in the area in the graph, 1701 ... Pattern observation, 1702 ... Acquisition of secondary electron intensity distribution data, 1703 ... Noise reduction by image processing, 1704 ... Input of number of edges and area to be analyzed, 1705 ... Selection of calculation method and parameters for calculation Setting, 1706 ... Calculate index of taper tendency, 1707 ... Determine whether calculation is completed for all edges, 1708 ... Calculate average of index, 1709 ... Display result, 1801 ... Pattern observation, 1802 ... Number of edges and analysis 1803 ... Set the observation condition when acquiring image data, 1805 ... Tilt angle input, 1806 ... Beam tilt to the minimum value, 1807 ... Image data with focus Integration, 1808 ... Taper tendency index γ calculation, 1809 ... Judgment whether the tilt angle reaches the maximum value of the input range, 1810 ... Result display, 2001 ... Standard obtained by performing beam tilt on the standard sample Reference curve indicating a taper tendency index, 2002, 2004: Points indicating results obtained from actual samples, 2003: Curve obtained by translating the reference curve from one measurement result.

Claims (9)

パターンが形成された試料に対して荷電粒子線もしくは光を照射することにより当該試料から二次的に放出される荷電粒子または前記試料から反射される光を検出して得られる信号の二次元分布データを取得する二次元分布データ取得装置と、
当該二次元強度分布データを処理するコンピュータとを備えた計測装置において、
当該コンピュータは、前記二次元分布データから前記パターンのエッジ近傍を表す帯状の領域を抽出し、
当該抽出領域の形状を数値化することにより、前記パターンのエッジ断面形状の前記基板に対するテーパ傾向を計測することを特徴とする計測装置。
Two-dimensional distribution of signals obtained by detecting charged particles secondary emitted from the sample or light reflected from the sample by irradiating the sample with the pattern formed with a charged particle beam or light A two-dimensional distribution data acquisition device for acquiring data;
In a measurement apparatus comprising a computer that processes the two-dimensional intensity distribution data,
The computer extracts a band-like region representing the vicinity of the edge of the pattern from the two-dimensional distribution data,
An apparatus for measuring a taper tendency of the edge cross-sectional shape of the pattern with respect to the substrate by digitizing the shape of the extraction region.
パターンが形成された試料に対して荷電粒子線もしくは光を照射することにより当該試料から二次的に放出される荷電粒子または前記試料から反射される光を検出して得られる信号の二次元分布データを取得する二次元分布データ取得装置と、
当該二次元強度分布データを処理するコンピュータとを備えた計測装置において、
当該コンピュータは、前記パターンのエッジ近傍を表す帯状の領域を規定する
第1の境界に相当するエッジ点のデータと、該帯状領域を規定する第2の境界に相当するエッジ点のデータとを、前記二次元強度分布データから抽出し、
前記第1の境界のエッジ点のデータと第2の境界のエッジ点のデータとの差と、相関関数とを計算し、
当該差と相関関数とに基づき前記パターンのテーパ傾向を計測する機能を備えたことを特徴とする計測装置。
Two-dimensional distribution of signals obtained by detecting charged particles secondary emitted from the sample or light reflected from the sample by irradiating the sample with the pattern formed with a charged particle beam or light A two-dimensional distribution data acquisition device for acquiring data;
In a measurement apparatus comprising a computer that processes the two-dimensional intensity distribution data,
The computer includes edge point data corresponding to a first boundary defining a band-like region representing the vicinity of an edge of the pattern, and edge point data corresponding to a second boundary defining the band-like region, Extracted from the two-dimensional intensity distribution data;
Calculating a difference between the data of the edge point of the first boundary and the data of the edge point of the second boundary, and a correlation function;
A measuring apparatus comprising a function of measuring a taper tendency of the pattern based on the difference and the correlation function.
請求項1に記載の計測装置において、
前記コンピュータは、
前記帯状の領域を規定する第1の境界に相当するエッジ点のデータと、該帯状領域を規定する第2の境界に相当するエッジ点のデータとを、前記二次元強度分布データから抽出し、
当該第1の境界のエッジ点データと第2の境界のエッジ点データとの差と、第1の境界のエッジ点データのエッジラフネスと、第2の境界のエッジ点データのエッジラフネスとを計算し、
前記差とエッジラフネスから前記パターンのテーパ傾向を計測することを特徴とする計測装置。
The measuring device according to claim 1,
The computer
Extracting edge point data corresponding to the first boundary defining the band-shaped region and edge point data corresponding to the second boundary defining the band-shaped region from the two-dimensional intensity distribution data,
The difference between the edge point data of the first boundary and the edge point data of the second boundary, the edge roughness of the edge point data of the first boundary, and the edge roughness of the edge point data of the second boundary are calculated. And
A measuring apparatus for measuring a taper tendency of the pattern from the difference and edge roughness.
請求項1に記載の計測装置において、
前記コンピュータは、前記帯状の領域を規定する第1の境界に相当するエッジ点のデータと、該帯状領域を規定する第2の境界に相当するエッジ点のデータとを、前記二次元強度分布データから抽出し、
前記コンピュータは、
当該第1の境界のエッジ点データと第2の境界のエッジ点データとの相関関数と、第1の境界のエッジ点データのエッジラフネスと、第2の境界のエッジ点データのエッジラフネスとを計算し、
前記相関関数とエッジラフネスから前記パターンのテーパ傾向を計測することを特徴とする計測装置。
The measuring device according to claim 1,
The computer uses the two-dimensional intensity distribution data of edge point data corresponding to a first boundary defining the band-shaped region and edge point data corresponding to a second boundary defining the band-shaped region. Extracted from
The computer
The correlation function between the edge point data of the first boundary and the edge point data of the second boundary, the edge roughness of the edge point data of the first boundary, and the edge roughness of the edge point data of the second boundary Calculate
A measuring apparatus for measuring a taper tendency of the pattern from the correlation function and edge roughness.
請求項1から4のいずれか1項に記載の計灘装置において、
前記二次元分布データ取得装置は、前記荷電粒子線もしくは光をチルトさせて前記試料に照射する機能を備えたことを特徴とする計測装置。
The measuring device according to any one of claims 1 to 4,
The two-dimensional distribution data acquisition apparatus has a function of tilting the charged particle beam or light to irradiate the sample.
請求項5に記載の計測装置において、
前記コンピュータは、
前記荷電粒子線もしくは光を前記試料に前記チルトの角度を変えて照射することにより得られた二次元分布データから前記テーパ傾向を計算し、
該テーパ傾向のチルト角依存性を計算することを特徴とする計測装置。
In the measuring device according to claim 5,
The computer
Calculate the taper tendency from the two-dimensional distribution data obtained by irradiating the charged particle beam or light to the sample while changing the tilt angle,
A measuring apparatus for calculating the tilt angle dependence of the taper tendency.
請求項1から4のいずれか1項に記載の計測装置において、
前記テーパ傾向を、パターンエッジの断面形状を、垂直、順テーパ、逆テーパまたはティートップの3つに分類することを特徴とする計測装置。
In the measuring device according to any one of claims 1 to 4,
The taper tendency is classified into three types of cross-sectional shapes of pattern edges: vertical, forward taper, reverse taper, and tee top.
請求項1から7のいずれか1項に記載の計測装置において、
計測されたテーパ傾向あるいはテーパ傾向のチルト角依存性が表示される表示画面を備えたことを特徴とする計測装置。
In the measuring device according to any one of claims 1 to 7,
A measuring apparatus comprising a display screen on which a measured taper tendency or a tilt angle dependency of a taper tendency is displayed.
請求項1から8のいずれか1項に記載の計測装置において、
前記二次元分布データ取得装置として走査電子顕微鏡を用いることを特徴とする計測装置。
In the measuring device according to any one of claims 1 to 8,
A measuring apparatus using a scanning electron microscope as the two-dimensional distribution data acquiring apparatus.
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