JP2011186044A - 微細パターン測定方法及び微細パターン測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の微細パターン測定方法は、微細パターンを電子線で走査し得られた走査画像から信号プロファイルを生成する。前記信号プロファイルから微細パターン中のパターン平坦部に相当する輝度値を抽出する。走査画像の各画素の輝度値は、画像中の最大輝度値を基準とした圧縮比による規格化処理を施したものである。したがって、パターン平坦部の輝度値は、微細パターンの側壁角度に依存した値となる。そのため、前記輝度値を側壁角度の指標値として、微細パターンの側壁角度を算出することで、走査型電子顕微鏡のビーム径よりも狭い幅に相当する急峻な側壁角度も精度良く測定することが出来る。
【選択図】図4
Description
これら(1)から(3)の問題を解消し得る方法として、特許文献1においては、SEMを用いてパターンの側壁角度を非破壊で測定する方法が開示されている。この方法は、パターンエッジ部の二次電子信号を微分した信号を使って側壁角度に相当する幅を定義し、前記定義幅と側壁角度との間に相関があるものとして測定している。
本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、その目的は、微細パターンを精度良く測定することができる微細パターン測定方法及び微細パターン測定装置を提供することにある。
SEMでフォトマスクの微細パターンの側壁角度を測定する方法において、
SEMにより電子線で走査した前記微細パターンを撮像して該微細パターンの画像を取得する工程と、
前記取得した画像を画像処理して前記微細パターンの輝度値を示す信号の信号プロファイルを生成する工程と、
前記信号プロファイルから、前記微細パターンの平坦部の輝度値を算出する工程と、
前記平坦部の輝度値から、該平坦部の輝度値と前記微細パターンの側壁角度とがあらかじめ関連付けられた相関データに基づいて、前記微細パターンの側壁角度を算出する工程と、
を具備することを特徴とする微細パターン測定方法である。
請求項1記載の微細パターン測定方法であって、
前記相関データは、あらかじめ複数の微細パターンについて求めた前記輝度値と側壁角度の相関関係を示す近似式である
ことを特徴とする微細パターン測定方法である。
請求項1又は2記載の微細パターン測定方法であって、
前記微細パターンの画像を取得する前記工程は、前記微細パターンのパターンエッジの幅よりも大きいビーム径の電子線で前記微細パターンを走査する工程を含んでいる、
ことを特徴とする微細パターン測定方法である。
請求項4に記載の本発明は、
請求項1、2又は3記載の微細パターン測定方法であって、
前記微細パターンの画像を取得する前記工程は、前記取得した画像の各画素の輝度値に対し所定の圧縮比で規格化処理を施す工程を含んでおり、
前記信号プロファイルを生成する前記工程は、前記各画素の輝度値に前記規格化処理を施した後の前記画像を画像処理する工程を含んでいる、
ことを特徴とする微細パターン測定方法である。
請求項5に記載の本発明は、
請求項4記載の微細パターン測定方法であって、
前記所定の圧縮比を、前記取得した画像における最大輝度値を基準にして決定するようにした、
ことを特徴とする微細パターン測定方法である。
SEMにより電子線で走査した前記微細パターンを撮像して該微細パターンの画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得した画像を画像処理して前記微細パターンの輝度値を示す信号の信号プロファイルを生成する信号プロファイル生成手段と、
前記信号プロファイルから、前記微細パターンの平坦部の輝度値を算出する平坦部輝度値算出手段と、
前記平坦部の輝度値から、該平坦部の輝度値と前記微細パターンの側壁角度とがあらかじめ関連付けられた相関データに基づいて、前記微細パターンの側壁角度を算出する側壁角度算出手段と、
を具備することを特徴とする微細パターン測定装置である。
請求項6記載の微細パターン測定装置であって、
前記相関データは、あらかじめ複数の微細パターンについて求めた前記輝度値と側壁角度の相関関係を示す近似式である
ことを特徴とする微細パターン測定装置である。
請求項6又は7記載の微細パターン測定装置であって、
前記画像取得手段は、
前記画像取得手段により取得した画像の各輝度値に対し所定の圧縮比で規格化処理を施す規格化処理手段を有している、
ことを特徴とする微細パターン測定装置である。
請求項8に記載の微細パターン測定装置であって、
前記規格化処理手段は、前記信号プロファイルにおける最大輝度値を基準にした前記所定の圧縮比により、前記信号プロファイルの各輝度値に対し前記規格化処理を施す、
ことを特徴とする微細パターン測定装置である。
図5の101、102は微細パターンの断面形状を表している。図5(a)は側壁角度が垂直、(b)はテーパーである例を示している。103、104は側壁形状101、102に対応するSEM信号量のラインプロファイルを表している。このラインプロファイルは、二次電子の電子量に対応した輝度信号を表すものであり、パターンの側壁形状を反映すると考えられている。
次に、微細パターンの側壁角度を算出する。図6のようにあらかじめ実験などにより、前記指標値とパターンエッジ部の側壁角度との相関グラフおよび近似式(請求項中の相関データに相当)を求めておき、それを基にして側壁角度を決定すればよい。二次電子信号量はサンプルとする微細パターンの膜種や膜厚に依存するため、同種の膜種や膜厚を有する微細パターンの側壁角度を算出する際には、あらかじめ実験などにより作成しておいた相関図を利用することが出来る。
また、パターン平坦部に相当する輝度値11、12に基づいて側壁角度を算出するので、パターンエッジの幅がSEMのビーム径よりも狭く、パターンエッジ部分からの二次電子情報を正確に取得できない急峻な側壁角度についても、精度良く測定することができる。
まず、側壁角度とパターン平坦部輝度値との関係図を作成するため、いくつかの微細パターンに対して測定を行った。以下、一つの微細パターンに対して実施した測定例を図を用いて説明する。まず試料に対してビームを走査させ、走査画像を取得した(図8)。次に、画像処理を施し、信号プロファイルを生成した(図9)。次に、信号プロファイルからパターン平坦部Fに相当する輝度値を抽出した。抽出した値を任意の範囲で平均化し、これをパターン平坦部輝度値とした。次に、同一形状の試料を断裁し、断面SEM観察により実際のパターンの断面像を取得し(図10)、側壁角度を取得した。同様の測定を他の微細パターンに対しても行い、側壁角度とパターン平坦部輝度値の関係をグラフにプロットした(図11)。次に、グラフから近似直線式(y=1.48x−0.82、y:側壁角度 x:パターン平坦部輝度値)を導出した。本実施例での両者の相関係数(R2 値)は0.97であり、大変良好な相関結果が得られた。
次に、膜種、膜厚が同じで側壁角度が未知である試料を用意し測定を行った。試料に対し電子線を走査させ、試料の走査画像を取得し、信号プロファイルを生成した。信号プロファイルにおいてパターン平坦部に相当する輝度値を抽出した。このとき得られた輝度値は55.8であった。取得した輝度値を前記近似直線式に代入し、側壁角度81.8度を算出した。
なお、断面SEMを使って、この微細パターンの側壁角度を測定した結果が82.0度となり、本発明手法による測定結果とほぼ一致した。
このことからも、微細パターンのSEMによる撮影画像の輝度値から取得したパターン平坦部の輝度値に基づいて、微細パターンの側壁角度を測定する本実施例の方法は、精度良く側壁角度の測定を行えるものであることが分かった。
1a・・・規格化処理部
2・・・画像処理部
3・・・画像表示部
4・・・画像データ保存部
5・・・画像処理部
6・・・データ処理部
7・・・数値データ保存部
8・・・データ解析部
9・・・結果表示部
10・・・輝度値の差
11、12・・・パターン平坦部の輝度値
101、102・・・側壁形状
103、104・・・SEM信号量のラインプロファイル
F・・・パターン平坦部
x・・・入射電子侵入深さ
y…試料
Claims (9)
- SEMでフォトマスクの微細パターンの側壁角度を測定する方法において、
SEMにより電子線で走査した前記微細パターンを撮像して該微細パターンの画像を取得する工程と、
前記取得した画像を画像処理して前記微細パターンの輝度値を示す信号の信号プロファイルを生成する工程と、
前記信号プロファイルから、前記微細パターンの平坦部の輝度値を算出する工程と、
前記平坦部の輝度値から、該平坦部の輝度値と前記微細パターンの側壁角度とがあらかじめ関連付けられた相関データに基づいて、前記微細パターンの側壁角度を算出する工程と、
を具備することを特徴とする微細パターン測定方法。 - 請求項1記載の微細パターン測定方法であって、
前記相関データは、あらかじめ複数の微細パターンについて求めた前記輝度値と側壁角度の相関関係を示す近似式である
ことを特徴とする微細パターン測定方法。 - 請求項1又は2記載の微細パターン測定方法であって、
前記微細パターンの画像を取得する前記工程は、前記微細パターンのパターンエッジの幅よりも大きいビーム径の電子線で前記微細パターンを走査する工程を含んでいる、
ことを特徴とする微細パターン測定方法。 - 請求項1、2又は3記載の微細パターン測定方法であって、
前記微細パターンの画像を取得する前記工程は、前記取得した画像の各画素の輝度値に対し所定の圧縮比で規格化処理を施す工程を含んでおり、
前記信号プロファイルを生成する前記工程は、前記各画素の輝度値に前記規格化処理を施した後の前記画像を画像処理する工程を含んでいる、
ことを特徴とする微細パターン測定方法。 - 請求項4記載の微細パターン測定方法であって、
前記所定の圧縮比を、前記取得した画像における最大輝度値を基準にして決定するようにした、
ことを特徴とする微細パターン測定方法。 - SEMでフォトマスクの微細パターンの側壁角度を測定する装置において、
SEMにより電子線で走査した前記微細パターンを撮像して該微細パターンの画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得した画像を画像処理して前記微細パターンの輝度値を示す信号の信号プロファイルを生成する信号プロファイル生成手段と、
前記信号プロファイルから、前記微細パターンの平坦部の輝度値を算出する平坦部輝度値算出手段と、
前記平坦部の輝度値から、該平坦部の輝度値と前記微細パターンの側壁角度とがあらかじめ関連付けられた相関データに基づいて、前記微細パターンの側壁角度を算出する側壁角度算出手段と、
を具備することを特徴とする微細パターン測定装置。 - 請求項6記載の微細パターン測定装置であって、
前記相関データは、あらかじめ複数の微細パターンについて求めた前記輝度値と側壁角度の相関関係を示す近似式である
ことを特徴とする微細パターン測定装置。 - 請求項6又は7記載の微細パターン測定装置であって、
前記画像取得手段は、
前記画像取得手段により取得した画像の各輝度値に対し所定の圧縮比で規格化処理を施す規格化処理手段を有している、
ことを特徴とする微細パターン測定装置。 - 請求項8に記載の微細パターン測定装置であって、
前記規格化処理手段は、前記信号プロファイルにおける最大輝度値を基準にした前記所定の圧縮比により、前記信号プロファイルの各輝度値に対し前記規格化処理を施す、
ことを特徴とする微細パターン測定装置。
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