JP2011185793A - Hole-roughness quantification device and hole-roughness quantification method - Google Patents

Hole-roughness quantification device and hole-roughness quantification method Download PDF

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JP2011185793A JP2010052313A JP2010052313A JP2011185793A JP 2011185793 A JP2011185793 A JP 2011185793A JP 2010052313 A JP2010052313 A JP 2010052313A JP 2010052313 A JP2010052313 A JP 2010052313A JP 2011185793 A JP2011185793 A JP 2011185793A
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克久 森永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hole-roughness quantification device and a hole-roughness quantification method that can quantify roughness speedily and accurately without the need to artificially designate areas which should be quantified, when quantifying the roughness of the hole pattern formed on a photomask, or the like. <P>SOLUTION: When the roughnesses of measurement target patterns are quantified from a contour line of measurement target patterns and reference patterns, the present invention calculates the difference between positional coordinates of a plurality of points located on the contour line of the measurement target patterns and positional coordinates of a plurality of balls located on the contour line of the reference patterns and calculates the roughness values of the measurement target patterns, based on the difference distance calculated. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体製造のリソグラフィ工程に用いられるフォトマスクのマスクパターン画像から、そのホールパターンの形状を定量的に測定するためのホールラフネス定量化装置及びホールラフネス定量化方法に関する。   The present invention relates to a hole roughness quantification apparatus and a hole roughness quantification method for quantitatively measuring the shape of a hole pattern from a mask pattern image of a photomask used in a lithography process of semiconductor manufacturing.

近年の半導体LSI(Large Scale Integration)パターンの微細化に伴い、パターン原版としてのフォトマスクも同様に微細化への対応を迫られており、同時に高精度化への要求は非常に厳しいものである。
従来、フォトマスク品質における重要項目として、欠陥、寸法精度、アライメントの3項目がとりわけ重要視されており、半導体の微細化が進む現在ではそれぞれの項目を計測・評価するために高精度なフォトマスク専用検査装置が開発されている。
With recent miniaturization of semiconductor LSI (Large Scale Integration) patterns, photomasks as pattern masters are also required to cope with miniaturization, and at the same time, the demand for higher accuracy is very severe. .
Conventionally, three items of defects, dimensional accuracy, and alignment have been especially emphasized as important items in photomask quality, and high-precision photomasks are currently used to measure and evaluate each item as semiconductors become more miniaturized. Dedicated inspection equipment has been developed.

しかしながら、フォトマスクパターンの微細化による高精度化への要求は、前記3項目以外のあらゆる品質項目(パターン形状、パターンデータ保証、耐久性、クリーン度等)においても同様になりつつあり、その中でもパターン形状の精度については直接LSI回路の精度および性能に関わることから、より重視されるようになってきている。
一般に、半導体回路のマスクレイアウト設計において、設計図面通りのパターンが精度良くマスク上に再現されていることが望まれる。しかしながら、実際にはリソグラフィ技術を用いてガラス上の金属薄膜に微細なパターンを加工しているため、マスクパターンと設計パターンとは完全に同一形状ではなく、寸法差やコーナー部分の丸みなど、微小な違いが存在する。
However, the demand for higher precision by miniaturization of photomask patterns is becoming the same in all quality items (pattern shape, pattern data guarantee, durability, cleanliness, etc.) other than the above three items. Since the accuracy of the pattern shape is directly related to the accuracy and performance of the LSI circuit, it has become more important.
Generally, in mask layout design of a semiconductor circuit, it is desired that a pattern according to a design drawing is accurately reproduced on a mask. However, since a fine pattern is actually processed on a metal thin film on glass using lithography technology, the mask pattern and the design pattern are not completely the same shape. There are significant differences.

この違いはマスク上で数十〜数百ナノメートル程度の大きさであることがほとんどであるが、近年の超LSIの微細化の進展によって、これが半導体回路の特性に影響を与えることが懸念され始めている。すなわち、微細なパターンであるほど、パターン自体に対して前記のパターン形状の違いが相対的に大きくなり、特性値に影響するようになっている。
マスク品質上の点検項目としてパターン形状を用いる場合には、いくつかの種類がある。例えば、パターンコーナー部分の丸み、直線パターンエッジ部分のラフネス(凹凸)、描画時のパターン位置ずれ、形状歪み、テーパー形状など、パターンの各部分ごとにチェックすべき項目が挙げられる。
This difference is almost as large as several tens to several hundreds of nanometers on the mask. However, due to the recent progress in miniaturization of VLSI, there is concern that this may affect the characteristics of semiconductor circuits. I'm starting. That is, the finer the pattern, the greater the difference in the pattern shape with respect to the pattern itself, which affects the characteristic value.
When a pattern shape is used as an inspection item for mask quality, there are several types. For example, items to be checked for each part of the pattern, such as the roundness of the pattern corner part, the roughness (unevenness) of the linear pattern edge part, the pattern position shift at the time of drawing, the shape distortion, and the taper shape.

一方、リソグラフィ工程によりウェハ上に露光転写されたパターンにおいても、パターン形状の精度が非常に重要になってきている。特に、ArFリソグラフィにおいてはパターンのエッジラフネスが電気特性に影響を与えるため、それを定量的に計測する手法が検討されている。
通常、フォトマスク及びウェハのパターンにおいて用いられるエッジラフネスとは、直線パターンでのエッジの凹凸のことを指している。しかしながら、近年の半導体LSIの微細化により、ホールパターンやドットパターンのように四角等の閉図形においてもパターンの歪みやラフネスが目立つようになってきており、最終的な電気特性に影響を与えることが懸念されている。つまり、これまで直線パターンに適用する概念として考えられていたエッジラフネスを、ホールパターンやドットパターンのような閉図形に対しても定量的に評価することが、現在、求められていると言える。しかしながら、非特許文献1に示す直線パターンの場合とは異なり、ホールパターンに対するエッジラフネスに関する明確な基準が設けられていないのが現状である。
On the other hand, the accuracy of the pattern shape has become very important even in a pattern exposed and transferred onto a wafer by a lithography process. In particular, in ArF lithography, since the edge roughness of a pattern affects the electrical characteristics, a technique for quantitatively measuring it has been studied.
Usually, the edge roughness used in the pattern of a photomask and a wafer refers to the unevenness | corrugation of the edge in a linear pattern. However, due to the recent miniaturization of semiconductor LSIs, pattern distortion and roughness have become conspicuous even in closed figures such as squares such as hole patterns and dot patterns, which can affect the final electrical characteristics. There are concerns. In other words, it can be said that there is now a need to quantitatively evaluate edge roughness, which has been considered as a concept applied to linear patterns, even for closed figures such as hole patterns and dot patterns. However, unlike the case of the straight line pattern shown in Non-Patent Document 1, there is currently no clear standard for edge roughness for the hole pattern.

従来、フォトマスクやウェハのホール又はドットパターンのラフネス評価は、光学顕微鏡(高倍率での観察を目的とするレーザー顕微鏡や共焦点顕微鏡等のパターン観察装置も含む)や走査型電子顕微鏡(SEM:ScanningElectron Microscope)により画像を取得し、画像同士を目視で比較する方法で行っていた。
また、別の方法としては、特許文献1に記載されているように、ホール又はドットのパターン画像から画像処理手法によって輪郭線を取得し、測定者がラフネスを測定することが可能なパターンの直線部分を指定して、指定部分の輪郭線のバラツキからエッジラフネスを算出していた。
しかし、前記のようなホール又はドットパターンのラフネス確認方法において、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡による目視観察では、定性的な判断を行うだけでパターン形状の定量的な評価はできなかった。
Conventionally, roughness evaluation of photomasks and wafer holes or dot patterns has been performed using optical microscopes (including pattern observation devices such as laser microscopes and confocal microscopes for the purpose of observation at high magnifications) and scanning electron microscopes (SEM: Scanning Electron Microscope) was used to acquire images and visually compare the images.
Further, as another method, as described in Patent Document 1, a contour line can be obtained from a hole or dot pattern image by an image processing technique, and a measurer can measure roughness. The edge roughness was calculated from the variation of the contour of the designated part by designating the part.
However, in the hole or dot pattern roughness confirmation method as described above, the pattern shape cannot be quantitatively evaluated only by qualitative judgment by visual observation using an optical microscope or scanning electron microscope.

一方、画像処理方法によって輪郭線を取得し、測定者がラフネスを測定することのできるパターンの直線部分を指定する方法では、次の3つの問題がある。
1つ目の問題は、ラフネスを測定する直線部分を指定する際にその位置が少しでも変わると、計測結果もその位置変化に付随して変わってしまう恐れがあるため、安定した測定を行うことが難しい点である。
2つ目の問題は、ホール又はドットパターンは直線部分とコーナー部分とから構成されるが、指定する範囲にコーナー部分がかかってしまうと、ラフネスの値は実際よりも大きな値となってしまう点である。直線部分とコーナー部分との切り分けは非常に難しく、直線部分だけを的確に指定するのは大変困難である。
On the other hand, there are the following three problems in the method of acquiring the contour line by the image processing method and designating the straight line portion of the pattern that allows the measurer to measure the roughness.
The first problem is that if the position of the straight line to measure roughness is changed, the measurement result may change with the change in position. Is a difficult point.
The second problem is that the hole or dot pattern is composed of a straight line part and a corner part, but if the corner part falls within the specified range, the roughness value will be larger than the actual value. It is. It is very difficult to separate the straight line portion from the corner portion, and it is very difficult to accurately specify only the straight line portion.

3つ目の問題は、パターンの直線部分を指定する作業自体が煩雑な点である。計測するパターンが1つだけであれば問題ないが、通常は多くのパターンに対して測定を行う必要があるため、パターン毎に直線部分を指定する作業を行うと測定に多くの時間がかかってしまう。
このように、非特許文献1あるいは特許文献1に開示された技術では、ホール又はドットパターンのラフネス形状を正確かつ迅速に測定することは困難であった。
The third problem is that the operation of designating the straight line portion of the pattern is complicated. If there is only one pattern to measure, there is no problem, but usually it is necessary to measure many patterns, so it takes a lot of time to specify a straight line for each pattern. End up.
Thus, with the technique disclosed in Non-Patent Document 1 or Patent Document 1, it is difficult to accurately and quickly measure the roughness shape of a hole or dot pattern.

そこで、ホールパターンやドットパターンのラフネスを定量化する装置の計測対象パターン入力部に計測対象パターンを入力して計測対象パターンの輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線の重心を算出した後、輪郭線と重心との距離を第1の距離算出手段で算出するとともに、計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線とそのリファレンスパターンの輪郭線の重心との距離を第2の距離算出手段で算出し、第1の距離算出手段で算出した距離と第2の距離算出手段で算出した距離との差分を差分算出手段で算出して、差分算出手段で算出された差分から計測対象パターンのラフネス値を算出する手法が提案されている(特許文献2参照)。   Therefore, after inputting the measurement target pattern to the measurement target pattern input unit of the apparatus for quantifying the roughness of the hole pattern and the dot pattern, extracting the outline of the measurement target pattern, calculating the center of gravity of the extracted outline, The distance between the contour line and the center of gravity is calculated by the first distance calculating means, and the distance between the contour line of the reference pattern for comparison with the measurement target pattern and the center of gravity of the contour line of the reference pattern is calculated as the second distance. The difference between the distance calculated by the first distance calculating means and the distance calculated by the second distance calculating means is calculated by the difference calculating means, and the measurement target pattern is calculated from the difference calculated by the difference calculating means. There has been proposed a method for calculating the roughness value (see Patent Document 2).

特開2001−101414号公報JP 2001-101414 A 特開2007−263899号公報JP 2007-263899 A

Proc.SPIE 5038,p.689(2003)Proc. SPIE 5038, p. 689 (2003)

このような方法によると、ラフネスの測定箇所を測定者が指定しなくてもホールパターンやドットパターンのラフネスの大きさを定量化することが可能である。しかしながら、特許文献2に開示された手法では、同一SEM画像内に複数パターンが存在する場合に有効である一方、孤立パターン(SEM画像内にホール又はドットパターンが1つ)の場合においては議論されていない。また、計測対象パターンに対するリファレンスパターンに、マスク製造性を考慮して同形状のパターンを画像処理したものを使用しているため、設計パターンとのずれを定量的に知ることは難しいと考えられる。   According to such a method, it is possible to quantify the roughness level of the hole pattern or the dot pattern without specifying the roughness measurement location by the measurer. However, while the technique disclosed in Patent Document 2 is effective when there are a plurality of patterns in the same SEM image, it is discussed in the case of an isolated pattern (one hole or dot pattern in the SEM image). Not. Further, since the reference pattern for the measurement target pattern is obtained by performing image processing on the pattern having the same shape in consideration of mask manufacturability, it is considered difficult to quantitatively know the deviation from the design pattern.

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フォトマスクなどに形成されたホールパターンのラフネスを定量化する際に定量化すべき箇所を人為的に指定したりすることなくラフネスを迅速かつ正確に定量化することのできるホールラフネス定量化装置及びホールラフネス定量化方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to artificially specify a location to be quantified when quantifying the roughness of a hole pattern formed on a photomask or the like. An object of the present invention is to provide a hole roughness quantification apparatus and a hole roughness quantification method capable of quickly and accurately quantifying roughness.

上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係る発明のホールラフネス定量化装置は、ホールパターンのラフネスを定量化する装置であって、計測対象パターンを入力する計測対象パターン入力手段と、前記計測対象パターンの輪郭線を抽出する第1の輪郭線抽出手段と、前記輪郭線上の複数点の位置座標を算出する第1の座標算出手段と、前記計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線上の複数点の位置座標を算出する第2の座標算出手段と、前記第1の座標算出手段で算出した位置座標と前記第2の座標算出手段で算出した位置座標との差分距離を算出する差分距離算出手段と、前記差分距離から前記計測対象パターンのラフネス値を算出するラフネス値算出手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, a hole roughness quantifying device according to claim 1 of the present invention is a device for quantifying the roughness of a hole pattern, comprising: a measurement target pattern input means for inputting a measurement target pattern; First contour line extracting means for extracting a contour line of the measurement target pattern, first coordinate calculation means for calculating position coordinates of a plurality of points on the contour line, and a reference for comparison with the measurement target pattern Second coordinate calculating means for extracting the contour line of the pattern and calculating the position coordinates of a plurality of points on the extracted contour line; the position coordinates calculated by the first coordinate calculating means; and the second coordinate calculating means. Difference distance calculation means for calculating a difference distance from the position coordinates calculated in step (b), and a roughness value calculation means for calculating a roughness value of the measurement target pattern from the difference distance. It is characterized by.

本発明の請求項2に係る発明のホールラフネス定量化方法は、ホールパターンのラフネスを定量化する方法であって、計測対象パターンを入力する計測対象パターン入力工程と、前記計測対象パターンの輪郭線を抽出する第1の輪郭線抽出工程と、前記輪郭線上の複数点の位置座標を算出する第1の座標算出工程と、前記計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線上の複数点の位置座標を算出する第2の座標算出工程と、前記第1の座標算出工程で算出した位置座標と前記第2の座標算出工程で算出した位置座標との差分距離を算出する差分距離算出工程と、前記差分距離から前記計測対象パターンのラフネス値を算出するラフネス値算出工程と、を含むことを特徴とする。   A hole roughness quantification method according to a second aspect of the present invention is a method for quantifying the roughness of a hole pattern, and includes a measurement target pattern input step for inputting a measurement target pattern, and a contour line of the measurement target pattern. Extracting a contour line of a reference pattern for comparison with the measurement target pattern, a first coordinate calculating step for calculating the position coordinates of a plurality of points on the contour line, A second coordinate calculation step of calculating the position coordinates of a plurality of points on the extracted contour line; and a difference between the position coordinates calculated in the first coordinate calculation step and the position coordinates calculated in the second coordinate calculation step A differential distance calculating step of calculating a distance; and a roughness value calculating step of calculating a roughness value of the measurement target pattern from the differential distance.

本発明の請求項3に係る発明のホールラフネス定量化方法は、請求項2に記載のホールラフネス定量化方法において、前記第2の座標算出工程が、前記リファレンスパターンの角に丸みを付ける丸み付加工程を有し、該丸み付加工程で角に丸みを付けられたリファレンスパターンの輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線上の複数点の位置座標を算出することを特徴とする。
本発明の請求項4に係る発明のホールラフネス定量化方法は、請求項3に記載のホールラフネス定量化方法において、前記差分距離算出工程で前記差分距離を算出する際に、前記計測対象パターンの輪郭線の対角線交点と前記リファレンスパターンの輪郭線の対角線交点とを基準点として前記差分距離を算出することを特徴とする。
The hole roughness quantifying method according to claim 3 of the present invention is the hole roughness quantifying method according to claim 2, wherein the second coordinate calculating step adds roundness to round the corner of the reference pattern. A step of extracting a contour line of a reference pattern with rounded corners in the rounding step, and calculating position coordinates of a plurality of points on the extracted contour line.
The hole roughness quantification method according to claim 4 of the present invention is the hole roughness quantification method according to claim 3, wherein when the difference distance is calculated in the difference distance calculation step, the measurement target pattern The difference distance is calculated using a diagonal intersection of a contour line and a diagonal intersection of a contour line of the reference pattern as a reference point.

本発明によれば、計測対象パターンとリファレンスパターンの輪郭線から計測対象パターンのラフネスを定量化する際に、計測対象パターンの輪郭線上に位置する複数点の位置座標とリファレンスパターンの輪郭線上に位置する複数点の位置座標との差分距離を算出し、算出された差分距離に基づいて計測対象パターンのラフネス値を算出することにより、計測対象パターンやリファレンスパターンの輪郭線の重心位置を算出したり、算出した重心位置と輪郭線との距離を算出したりする必要がないので、フォトマスクなどに形成されたホールパターンのラフネスを定量化する際に定量化すべき箇所を人為的に指定したりすることなくラフネスを迅速に定量化することができる。   According to the present invention, when the roughness of the measurement target pattern is quantified from the measurement target pattern and the reference pattern outline, the position coordinates of the plurality of points located on the measurement target pattern outline and the reference pattern outline are positioned. Calculating the difference distance from the position coordinates of multiple points to be calculated and calculating the roughness value of the measurement target pattern based on the calculated difference distance to calculate the center of gravity position of the outline of the measurement target pattern or reference pattern Since it is not necessary to calculate the distance between the calculated center of gravity position and the contour line, when the roughness of the hole pattern formed on the photomask or the like is quantified, the part to be quantified is manually specified. Roughness can be quickly quantified without any problems.

また、リファレンスパターンの角に丸みを付けた後、リファレンスパターンの輪郭線を抽出することにより、抽出されたリファレンスパターンの輪郭線が計測対象パターンの輪郭線とほぼ一致した形状になり、これにより、計測対象パターンの輪郭線の対角線交点とリファレンスパターンの輪郭線の対角線交点とを一致させて差分距離を算出できるので、フォトマスクなどに形成されたホールパターンのラフネスを正確に定量化することができる。
さらに、差分距離算出工程で差分距離を算出する際に、計測対象パターンの輪郭線の対角線交点とリファレンスパターンの輪郭線の対角線交点を基準点として差分距離を算出することにより、差分距離を正確に算出できるので、フォトマスクなどに形成されたホールパターンのラフネスをより正確に定量化することができる。
In addition, after rounding the corners of the reference pattern, by extracting the contour line of the reference pattern, the contour line of the extracted reference pattern becomes a shape that substantially matches the contour line of the measurement target pattern. Since the difference distance can be calculated by matching the diagonal intersection of the contour line of the measurement target pattern and the diagonal intersection of the reference pattern contour line, the roughness of the hole pattern formed on the photomask can be accurately quantified. .
Furthermore, when calculating the difference distance in the difference distance calculation step, the difference distance is accurately calculated by calculating the difference distance using the diagonal intersection of the contour line of the measurement target pattern and the diagonal intersection of the contour line of the reference pattern as a reference point. Since it can be calculated, the roughness of the hole pattern formed on the photomask or the like can be quantified more accurately.

本発明の一実施形態に係るホールラフネス定量化装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hole roughness quantification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るホールラフネス定量化装置により抽出される計測対象パターンの輪郭線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the outline of the measurement object pattern extracted by the hall | hole roughness quantification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るホールラフネス定量化装置により抽出されるリファレンスパターンの輪郭線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the outline of the reference pattern extracted by the hall | hole roughness quantification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るホールラフネス定量化装置により抽出される計測対象パターンの輪郭線とリファレンスパターンの輪郭線とを重ね合わせて示す図である。It is a figure which superimposes and shows the outline of the measurement object pattern extracted by the hall | hole roughness quantification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, and the outline of a reference pattern. 本発明の一実施形態に係るホールラフネス定量化装置により算出される差分距離情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the difference distance information calculated by the hall | hole roughness quantification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るホールラフネス定量化装置のラフネス値算出処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the roughness value calculation process of the hall | hole roughness quantification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るホールラフネス定量化装置のリファレンスパターン輪郭線抽出処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the reference pattern outline extraction process of the hall | hole roughness quantification apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図1〜図7を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本発明の一実施形態に係るホールラフネス定量化装置の概略構成を図1に示す。図中符号10は本発明の一実施形態に係るホールラフネス定量化装置を示し、このホールラフネス定量化装置10は、計測対象パターン入力部11、輪郭線抽出部12、座標算出部13、座標算出部14、差分距離算出部15、ラフネス値算出部16および表示部17を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a hole roughness quantification apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a hole roughness quantification apparatus according to an embodiment of the present invention. The hole roughness quantification apparatus 10 includes a measurement target pattern input unit 11, a contour line extraction unit 12, a coordinate calculation unit 13, and a coordinate calculation. Unit 14, difference distance calculation unit 15, roughness value calculation unit 16, and display unit 17.

計測対象パターン入力手段としての計測対象パターン入力部11は、例えばフォトマスクのホールパターンを走査型電子顕微鏡又は光学顕微鏡で観察することによって得られた256階調のビットマップ画像などをラフネスの計測対象パターンとして入力するためのものである。また、この計測対象パターン入力部11に入力された計測対象パターンは、輪郭線抽出手段としての輪郭線抽出部12に供給される。   The measurement target pattern input unit 11 serving as a measurement target pattern input unit is, for example, a 256 gradation bitmap image obtained by observing a hole pattern of a photomask with a scanning electron microscope or an optical microscope. It is for inputting as a pattern. The measurement target pattern input to the measurement target pattern input unit 11 is supplied to the contour line extraction unit 12 as a contour line extraction unit.

輪郭線抽出部12は計測対象パターン入力部11から供給された計測対象パターンの輪郭線a1(図2参照)を例えば一般的な画像処理法によって抽出するもので、この輪郭線抽出部12で得られた計測対象パターンの輪郭線a1は、第1の座標算出手段としての座標算出部13に供給される。なお、計測対象パターンが走査型電子顕微鏡から取得した画像などであって、ノイズや濃淡ムラなどの影響で一般的な画像処理方法で輪郭線の抽出が困難な場合には、特開2003−216959号公報に記載されている方法などを用いて、計測対象パターンの輪郭線を抽出することができる。   The contour extraction unit 12 extracts the contour a1 (see FIG. 2) of the measurement target pattern supplied from the measurement target pattern input unit 11 by, for example, a general image processing method. The contour line a1 of the measured pattern to be measured is supplied to the coordinate calculation unit 13 as the first coordinate calculation means. If the measurement target pattern is an image acquired from a scanning electron microscope or the like, and it is difficult to extract a contour line by a general image processing method due to the influence of noise, shading unevenness, or the like, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-216959 The contour line of the measurement target pattern can be extracted by using a method described in the publication.

座標算出部13は輪郭線抽出部12から供給された計測対象パターンの輪郭線a1上に位置する複数点の位置座標を算出するもので、この座標算出部13で算出された位置座標は、差分距離算出手段としての差分距離算出部15に供給される。
座標算出部14は計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線a2(図3参照)を抽出し、抽出された輪郭線a2上に位置する複数点の位置座標を算出するもので、この座標算出部14で算出された位置座標は、差分距離算出手段としての差分距離算出部15に供給される。
なお、計測対象パターンのリファレンスパターンとしては例えばホールパターンの設計パターンなどが用いられ、リファレンスパターンは図示しないリファレンスパターン入力手段から座標算出部14に入力される。
The coordinate calculation unit 13 calculates the position coordinates of a plurality of points located on the contour line a1 of the measurement target pattern supplied from the contour line extraction unit 12, and the position coordinates calculated by the coordinate calculation unit 13 are the difference. It is supplied to the difference distance calculation part 15 as a distance calculation means.
The coordinate calculation unit 14 extracts the reference pattern outline a2 (see FIG. 3) for comparison with the measurement target pattern, and calculates the position coordinates of a plurality of points located on the extracted outline a2. The position coordinates calculated by the coordinate calculation unit 14 are supplied to a difference distance calculation unit 15 as a difference distance calculation unit.
For example, a design pattern of a hole pattern is used as the reference pattern of the measurement target pattern, and the reference pattern is input to the coordinate calculation unit 14 from a reference pattern input unit (not shown).

差分距離算出部15は座標算出部13で算出された計測対象パターンの位置座標と座標算出部14で算出されたリファレンスパターンの位置座標との差分距離を算出するもので、差分距離の算出箇所を例えば図4に示すような複数の箇所c11,c12,c13,…に予め設定し、かつ計測対象パターンの輪郭線a1の対角線交点(図2に示す点b1)とリファレンスパターンの輪郭線a2の対角線交点(図3に示す点b1)とを基準点b1として差分距離(基準点b1から輪郭線a1,a2上の座標点までの距離の差)を算出するように構成されている。   The difference distance calculation unit 15 calculates a difference distance between the position coordinate of the measurement target pattern calculated by the coordinate calculation unit 13 and the position coordinate of the reference pattern calculated by the coordinate calculation unit 14. For example, the diagonal line of the diagonal line intersection (the point b1 shown in FIG. 2) of the outline a1 of the measurement target pattern and the outline a2 of the reference pattern is preset in a plurality of locations c11, c12, c13,. A difference distance (a difference in distance from the reference point b1 to the coordinate points on the contour lines a1 and a2) is calculated using the intersection (the point b1 shown in FIG. 3) as the reference point b1.

また、差分距離算出部15は、図4に示すように、差分距離を求める箇所c11,c12,c13,…の間隔が基準点b1として一定角度θ11,θ12,…(図4では45°)となるように差分距離を算出するように構成されている。
ラフネス値算出部16は差分距離算出部15で算出された差分距離に基づいて計測対象パターンのラフネス値を算出するもので、例えば図5に示す差分距離情報について標準偏差σの3σを計算してラフネス値を算出するように構成されている。なお、図5に示す差分距離情報は、差分距離算出部15からラフネス値算出部16に供給されるデータ数が90個の場合を示している。
Further, as shown in FIG. 4, the difference distance calculation unit 15 sets the intervals of the points c11, c12, c13,... For obtaining the difference distance as a reference point b1, and a constant angle θ11, θ12,. The difference distance is calculated to be as follows.
The roughness value calculation unit 16 calculates the roughness value of the measurement target pattern based on the difference distance calculated by the difference distance calculation unit 15. For example, the roughness value calculation unit 16 calculates 3σ of the standard deviation σ for the difference distance information shown in FIG. It is configured to calculate a roughness value. The difference distance information illustrated in FIG. 5 indicates a case where the number of data supplied from the difference distance calculation unit 15 to the roughness value calculation unit 16 is 90.

表示部17はラフネス値算出部16で算出されたラフネス値を表示するもので、LCD(LiquidCrystal Display)などの表示機器から構成されている。
図6及び図7は本発明の一実施形態に係るホールラフネス定量化装置の作用を説明するためのフローチャートであって、上述したホールラフネス定量化装置10を用いてホールパターンのラフネス値を測定する場合は、図6のステップS1に示されるように、まず、ラフネス測定の対象となる計測対象パターンをホールラフネス定量化装置10の計測対象パターン入力部11に入力する。
The display unit 17 displays the roughness value calculated by the roughness value calculation unit 16, and includes a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display).
6 and 7 are flowcharts for explaining the operation of the hole roughness quantifying apparatus according to the embodiment of the present invention, and the hole pattern roughness value is measured using the hole roughness quantifying apparatus 10 described above. In this case, as shown in step S <b> 1 of FIG. 6, first, a measurement target pattern to be subjected to roughness measurement is input to the measurement target pattern input unit 11 of the hole roughness quantification apparatus 10.

このとき、計測対象パターン入力部11に入力された計測対象パターンは、その輪郭線a1がホールラフネス定量化装置10の輪郭線抽出部12で抽出され(ステップS2)、輪郭線抽出部12で抽出された輪郭線a1上の複数点の位置座標がホールラフネス定量化装置10の座標算出部13で算出される(ステップS3)。また、このとき、ホールラフネス定量化装置10の座標算出部13では、リファレンスパターンにおける位置座標を算出する(ステップS4)。   At this time, the measurement target pattern input to the measurement target pattern input unit 11 has its contour a1 extracted by the contour extraction unit 12 of the hole roughness quantification apparatus 10 (step S2) and extracted by the contour extraction unit 12. The position coordinates of a plurality of points on the contour line a1 are calculated by the coordinate calculation unit 13 of the hole roughness quantification apparatus 10 (step S3). At this time, the coordinate calculation unit 13 of the hole roughness quantification apparatus 10 calculates position coordinates in the reference pattern (step S4).

座標算出部13における位置座標の算出は、リファレンスパターンとして計測対象パターンの設計パターンを用いる。ここで、ホールの設計パターンは通常、角が90度の矩形であるが、フォトマスク上の実パターンでは角が丸くなっているため、設計パターンの角に丸みをつけたものをリファレンスパターンとして図7に示すステップT1で入力する。そして、入力されたリファレンスパターンの輪郭線a2を図7に示すステップT2で抽出し、抽出された輪郭線a2上に位置する複数点の位置座標を図7に示すステップT3で算出する。   The calculation of the position coordinates in the coordinate calculation unit 13 uses a design pattern of a measurement target pattern as a reference pattern. Here, the hole design pattern is usually a rectangle with a 90-degree angle, but the actual pattern on the photomask has rounded corners, so the design pattern is rounded as a reference pattern. In step T1 shown in FIG. Then, the contour line a2 of the input reference pattern is extracted in step T2 shown in FIG. 7, and the position coordinates of a plurality of points located on the extracted contour line a2 are calculated in step T3 shown in FIG.

設計パターンの角の丸みは、CAD(ComputerAided Design)ソフトを用いて付加する。ホールは設計パターンの大きさや縦横比によってその角の丸み具合が異なるため、エッジラフネスを計測するパターンの角を予め計測して丸み具合を確認する。パターンの角は単純な円の弧に近い形状の場合もあれば、楕円の弧の形状になっている場合もある。CADソフトを用いて設計パターンの角に丸みを付加する際には、この角の丸み具合の情報を利用する。例えば、パターンの角が円弧に近い場合には、コーナーの半径の情報を入力し、パターンの角が楕円の弧に近い場合には、コーナーの縦・横の長さを入力することで、実パターンと同様の角の丸みを持つ、理想的なリファレンスパターンを生成する。   The roundness of the corners of the design pattern is added using CAD (Computer Aided Design) software. Since the roundness of the corner of the hole varies depending on the size and aspect ratio of the design pattern, the roundness of the pattern for measuring edge roughness is measured in advance to confirm the roundness. The corners of the pattern may have a shape close to a simple circular arc, or may have an elliptical arc shape. When adding roundness to the corner of the design pattern using CAD software, information on the roundness of the corner is used. For example, if the corner of the pattern is close to an arc, enter the radius information of the corner, and if the corner of the pattern is close to the arc of an ellipse, enter the vertical and horizontal lengths of the corner. Generate an ideal reference pattern with the same roundness as the pattern.

図6に示すステップS4でリファレンスパターンの位置座標情報が生成されると、ホールラフネス定量化装置10の差分距離算出部15では、ステップS3で生成された計測対象パターンの位置座標情報とステップS4で生成されたリファレンスパターンの位置座標情報とを取り込み、計測対象パターンの位置座標情報とリファレンスパターンの位置座標情報との差分距離を算出する(ステップS5)。   When the position coordinate information of the reference pattern is generated in step S4 shown in FIG. 6, the difference distance calculation unit 15 of the hole roughness quantification apparatus 10 and the position coordinate information of the measurement target pattern generated in step S3 and step S4. The generated position coordinate information of the reference pattern is taken in, and the difference distance between the position coordinate information of the measurement target pattern and the position coordinate information of the reference pattern is calculated (step S5).

このとき、差分距離算出部15で算出された差分距離は、例えば図5に示すような差分距離情報としてホールラフネス定量化装置10のラフネス値算出部16に供給され、ラフネス値算出部16では、差分距離算出部15で算出された差分距離の情報に基づいてラフネス値(図5に示す差分距離情報のばらつき)を算出する(ステップS6)。
なお、図5に示す差分距離データを差分距離算出部15からラフネス値算出部16に供給した結果、ラフネス値算出部16で算出されたラフネス値は6.05nmという値になった。
At this time, the difference distance calculated by the difference distance calculation unit 15 is supplied to the roughness value calculation unit 16 of the hole roughness quantification device 10 as, for example, difference distance information as shown in FIG. Based on the difference distance information calculated by the difference distance calculation unit 15, a roughness value (variation in the difference distance information shown in FIG. 5) is calculated (step S6).
The difference distance data shown in FIG. 5 is supplied from the difference distance calculation unit 15 to the roughness value calculation unit 16, and as a result, the roughness value calculated by the roughness value calculation unit 16 is 6.05 nm.

上述した本発明の一実施形態のように、計測対象パターンとリファレンスパターンの輪郭線から計測対象パターンのラフネスを定量化する際に、計測対象パターンの輪郭線上に位置する複数点の位置座標とリファレンスパターンの輪郭線上に位置する複数点の位置座標との差分距離を算出し、算出された差分距離に基づいて計測対象パターンのラフネス値を算出することにより、計測対象パターンやリファレンスパターンの輪郭線の重心位置を算出したり、算出した重心位置と輪郭線との距離を算出したりする必要がないので、フォトマスクなどに形成されたホールパターンのラフネスを定量化する際に定量化すべき箇所を人為的に指定したりすることなくラフネスを迅速に定量化することができる。   As in the above-described embodiment of the present invention, when quantifying the roughness of the measurement target pattern from the measurement target pattern and the reference pattern outline, the position coordinates of a plurality of points positioned on the measurement target pattern outline and the reference By calculating the difference distance from the position coordinates of multiple points located on the contour line of the pattern, and calculating the roughness value of the measurement target pattern based on the calculated difference distance, the contour line of the measurement target pattern or the reference pattern Since there is no need to calculate the center of gravity position or the distance between the calculated center of gravity position and the contour line, it is necessary to artificially determine the locations that should be quantified when quantifying the roughness of hole patterns formed on photomasks, etc. Roughness can be quickly quantified without specifying it manually.

また、上述した本発明の一実施形態のように、リファレンスパターンの角に丸みを付けた後、リファレンスパターンの輪郭線を抽出することにより、抽出されたリファレンスパターンの輪郭線が計測対象パターンの輪郭線とほぼ一致した形状になり、これにより、図4に示すように、計測対象パターンの輪郭線の対角線交点b1とリファレンスパターンの輪郭線の対角線交点b1とを一致させて差分距離を算出できるので、フォトマスクなどに形成されたホールパターンのラフネスを正確に定量化することができる。   Further, as in the embodiment of the present invention described above, the reference pattern outline is extracted after rounding the corners of the reference pattern, so that the extracted reference pattern outline becomes the outline of the measurement target pattern. As shown in FIG. 4, the diagonal intersection point b1 of the contour line of the measurement target pattern and the diagonal intersection point b1 of the reference pattern contour line can be matched to calculate the difference distance. The roughness of the hole pattern formed on the photomask or the like can be accurately quantified.

さらに、上述した本発明の一実施形態のように、計測対象パターンの輪郭線上に位置する複数点の位置座標とリファレンスパターンの輪郭線上に位置する複数点の位置座標との差分距離を算出する際に、計測対象パターンの輪郭線の対角線交点とリファレンスパターンの輪郭線の対角線交点とを基準点として差分距離を算出することで、差分距離を正確に算出できるので、フォトマスクなどに形成されたホールパターンのラフネスをより正確に定量化することができる。   Furthermore, when calculating the difference distance between the position coordinates of a plurality of points located on the contour line of the measurement target pattern and the position coordinates of the plurality of points located on the contour line of the reference pattern as in the embodiment of the present invention described above. In addition, by calculating the difference distance using the diagonal intersection of the contour line of the measurement target pattern and the diagonal intersection of the reference pattern contour line as a reference point, the difference distance can be accurately calculated. Pattern roughness can be quantified more accurately.

10…ホールラフネス定量化装置
11…計測対象パターン入力部
12…輪郭線抽出部
13…座標算出部
14…座標算出部
15…差分距離算出部
16…ラフネス値算出部
17…表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Hole roughness quantification apparatus 11 ... Measurement object pattern input part 12 ... Contour extraction part 13 ... Coordinate calculation part 14 ... Coordinate calculation part 15 ... Difference distance calculation part 16 ... Roughness value calculation part 17 ... Display part

Claims (4)

ホールパターンのラフネスを定量化する装置であって、
計測対象パターンを入力する計測対象パターン入力手段と、
前記計測対象パターンの輪郭線を抽出する第1の輪郭線抽出手段と、
前記輪郭線上の複数点の位置座標を算出する第1の座標算出手段と、
前記計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線上の複数点の位置座標を算出する第2の座標算出手段と、
前記第1の座標算出手段で算出した位置座標と前記第2の座標算出手段で算出した位置座標との差分距離を算出する差分距離算出手段と、
前記差分距離から前記計測対象パターンのラフネス値を算出するラフネス値算出手段と、
を備えたことを特徴とするホールラフネス定量化装置。
An apparatus for quantifying the roughness of a hole pattern,
A measurement target pattern input means for inputting a measurement target pattern;
First contour line extracting means for extracting a contour line of the measurement target pattern;
First coordinate calculating means for calculating position coordinates of a plurality of points on the contour line;
A second coordinate calculating unit that extracts a contour line of a reference pattern for comparison with the measurement target pattern, and calculates position coordinates of a plurality of points on the extracted contour line;
Difference distance calculation means for calculating a difference distance between the position coordinates calculated by the first coordinate calculation means and the position coordinates calculated by the second coordinate calculation means;
A roughness value calculating means for calculating a roughness value of the measurement target pattern from the difference distance;
A hall roughness quantification apparatus characterized by comprising:
ホールパターンのラフネスを定量化する方法であって、
計測対象パターンを入力する計測対象パターン入力工程と、
前記計測対象パターンの輪郭線を抽出する第1の輪郭線抽出工程と、
前記輪郭線上の複数点の位置座標を算出する第1の座標算出工程と、
前記計測対象パターンと比較するためのリファレンスパターンの輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線上の複数点の位置座標を算出する第2の座標算出工程と、
前記第1の座標算出工程で算出した位置座標と前記第2の座標算出工程で算出した位置座標との差分距離を算出する差分距離算出工程と、
前記差分距離から前記計測対象パターンのラフネス値を算出するラフネス値算出工程と、
を含むことを特徴とするホールラフネス定量化方法。
A method for quantifying the roughness of a hole pattern,
A measurement target pattern input process for inputting a measurement target pattern;
A first contour line extracting step of extracting a contour line of the measurement target pattern;
A first coordinate calculation step of calculating position coordinates of a plurality of points on the contour line;
Extracting a contour line of a reference pattern for comparison with the measurement target pattern, and calculating a position coordinate of a plurality of points on the extracted contour line; and
A difference distance calculating step of calculating a difference distance between the position coordinates calculated in the first coordinate calculating step and the position coordinates calculated in the second coordinate calculating step;
A roughness value calculating step of calculating a roughness value of the measurement target pattern from the difference distance;
A method for quantifying hole roughness characterized by comprising:
前記第2の座標算出工程が、前記リファレンスパターンの角に丸みを付ける丸み付加工程を有し、該丸み付加工程で角に丸みを付けられたリファレンスパターンの輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線上の複数点の位置座標を算出することを特徴とする請求項2に記載のホールラフネス定量化方法。   The second coordinate calculation step includes a rounding step for rounding the corners of the reference pattern, and extracts the contour line of the reference pattern with rounded corners in the rounding step, and the extracted contour 3. The hole roughness quantification method according to claim 2, wherein position coordinates of a plurality of points on the line are calculated. 前記差分距離算出工程で前記差分距離を算出する際に、前記計測対象パターンの輪郭線の対角線交点と前記リファレンスパターンの輪郭線の対角線交点とを基準点として前記差分距離を算出することを特徴とする請求項3に記載のホールラフネス定量化方法。   When calculating the difference distance in the difference distance calculation step, the difference distance is calculated using a diagonal intersection of a contour line of the measurement target pattern and a diagonal intersection of a contour line of the reference pattern as a reference point, The hole roughness quantification method according to claim 3.
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