JP2012103015A - Evaluation method and evaluation device of semiconductor element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately define coordinates of respective spots in a nano electron beam diffraction pattern to calculate a lattice plane distance with sufficient accuracy.SOLUTION: The above object is attained by an evaluation method of a semiconductor element in which a computer executes steps of: generating data converted into black and white by converting an electron ray or X-ray diffraction pattern showing a plurality of spots including a diffraction spot and a penetration spot; creating a definition circle equivalent to areas of the spots using the data converted into black and white; acquiring an approximation circle of the spots by changing at least one of size or coordinates of the definition circle so that the square sum of difference in the respective pixels of the spots and the definition circle is minimized to be fit to the spots; and calculating a distance between the spots to acquire a lattice plane distance by defining the coordinates of the spots at center coordinates of the approximation circle.

Description

本発明は、半導体素子の評価方法及び評価装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor element evaluation method and an evaluation apparatus.

LSIの微細化に伴い、スケーリングに頼らず素子の性能を向上する技術が必要とされている。例えば、電界効果トランジスタのチャネル部のキャリア進行方向に圧縮や引っ張り応力を印加することで正孔や電子の移動を早くする仕組みがそのひとつの手段である。このような意図的に加えられた応力が実際どの程度であるのか定量的に評価することは非常に重要である。また、応力分布とデバイス構造の関係を実験的に評価しておくことはデバイス製造プロセスを最適化していく上で非常に重要である。また、歪を意図的に印加しないにしても、異種接合(ヘテロ)界面には材料間の熱膨張係数の違いなどに起因してイントリシックな歪が加わっていることが多く、プロセス不良の原因になることも少なくない。   Along with the miniaturization of LSI, a technique for improving the performance of the element without depending on the scaling is required. For example, one mechanism is a mechanism that accelerates the movement of holes and electrons by applying compression or tensile stress in the carrier traveling direction of the channel portion of the field effect transistor. It is very important to quantitatively evaluate how much such intentionally applied stress is actually. Further, it is very important to experimentally evaluate the relationship between the stress distribution and the device structure in order to optimize the device manufacturing process. Even if the strain is not intentionally applied, an intrinsic strain is often applied to the heterogeneous junction (hetero) interface due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the materials. It is often the cause.

このように、歪が印加されているデバイスをナノメータオーダの分解能で計測できる手段は、透過型電子顕微鏡(TEM)をベースにしたナノ電子線回折(Nano-beam Diffraction:NBD)と収束電子線回折(Convergent-Beam Electron Diffraction:CBED)のみである。特に、NBDはCBEDに比べて若干歪に対する感度が悪いが,より微小な領域の歪解析を比較的簡単に行うことができ(制限視野電子線回折と同様の手順で解析が可能)、CBEDに比べて散乱断面積が大きいため薄い試料に適用でき(厚さ方向の分解能が高い)、デバイスに垂直にプローブを入射できるので横方向の分解能が高いなどの特徴を有しており、微細素子を製造している現場で格子歪を評価するのに適している。NBDもCBEDも格子面距離の変位量から歪量を推測するものである。   In this way, the means that can measure a strain-applied device with nanometer-order resolution include nano-beam diffraction (NBD) based on a transmission electron microscope (TEM) and focused electron diffraction. (Convergent-Beam Electron Diffraction: CBED) only. In particular, NBD is slightly less sensitive to strain than CBED, but it can relatively easily analyze strain in a smaller area (analysis can be performed in the same procedure as limited-field electron diffraction). Compared with the large scattering cross section, it can be applied to thin samples (high resolution in the thickness direction), and the probe can be incident perpendicularly to the device, resulting in high lateral resolution. It is suitable for evaluating lattice strain at the manufacturing site. Both NBD and CBED estimate the amount of strain from the amount of displacement of the lattice plane distance.

NBDや制限視野電子線回折では,格子面間隔dが回折スポットと透過スポット(Direct spot)間の距離Rの逆数に比例する(d∝1/R)ことを利用している。(d=Lλ/Rの近似式を用いる。Lはカメラ長、λは電子の波長)つまり回折スポットと透過スポットの間の距離Rを正確に測ることが格子面距離を正確に計測することにつながり、歪量の定量精度に直接影響を与える。NBDを用いて歪量を求める際には、歪んでいない領域で求めた1/Rと歪計測箇所で求めた1/Rから以下の式で歪量Rdisを求めるのが一般的である。 In NBD and limited-field electron diffraction, the fact that the lattice spacing d is proportional to the inverse of the distance R between the diffraction spot and the transmission spot (Direct spot) (d spot1 / R) is used. (Approximate expression of d = Lλ / R is used. L is the camera length, λ is the electron wavelength) That is, to accurately measure the distance R between the diffraction spot and the transmission spot is to accurately measure the lattice plane distance. It directly affects the quantitative accuracy of distortion. When obtaining the distortion amount using NBD, it is common to obtain the distortion amount R dis by the following formula from 1 / R 0 obtained in the undistorted region and 1 / R obtained in the strain measurement location. .

制限視野電子線回折では、試料に平行な電子線を照射して電子線回折パタン画像を得ているもので、測定される各回折斑点はガウス分布をしている。ただし、試料の表面及び裏面のFIB(Focused Ion Beam)ダメージで非晶質化されている領域の影響で、ガウス分布の裾部がだれた形になっている。このため電子線回折パタン画像のプロファイルを抽出し、回折スポットをガウス分布であると仮定してフィッティングすることで回折スポット間の距離を、任意性無く正しく計測することが行われている。   In limited-field electron diffraction, an electron beam parallel pattern is irradiated to obtain an electron diffraction pattern image, and each diffraction spot measured has a Gaussian distribution. However, the bottom of the Gaussian distribution is distorted due to the influence of the region made amorphous by FIB (Focused Ion Beam) damage on the front and back surfaces of the sample. For this reason, a profile of an electron beam diffraction pattern image is extracted, and fitting is performed assuming that the diffraction spots have a Gaussian distribution, thereby correctly measuring the distance between the diffraction spots without arbitraryness.

一方、NBDでは、CBEDに比べ、平行なビームを用いるが、試料に収束して照射することに起因し数mrad程度の収束角を持つことは避けられず、回折パタンは制限視野電子線回折パタンに比べて広がり,ディスク状になるとともにディスクの中に試料構造を反映した構造を持っている。このように回折スポット内に構造を持ってしまうとその強度プロファイルから回折スポット間距離を定義する際に、任意性が出るばかりか、誤差も大きい。またディスク状の回折パタンであるため極大値を一点に定めるのが困難である。   On the other hand, in NBD, a parallel beam is used as compared with CBED. However, it is inevitable that the sample has a convergence angle of about several mrad due to focusing and irradiating the sample, and the diffraction pattern is limited-field electron diffraction pattern. It has a structure reflecting the sample structure in the disk. If a diffraction spot has a structure in this way, not only will there be arbitraryness in defining the distance between diffraction spots from the intensity profile, but there will also be a large error. Further, since it is a disc-shaped diffraction pattern, it is difficult to determine the maximum value at one point.

このような問題に対して、NBDで得られる回折パタン間の距離を、コンデンサレンズの形状が反映されるように中間レンズを調整し、コンデンサレンズの影と明るい部分(回折スポットディスク)の境で急峻に輝度が変化する箇所の距離を測定することによって、回折パタン間の距離を求めること等が提案されている。   To solve this problem, the distance between the diffraction patterns obtained by NBD is adjusted so that the shape of the condenser lens is reflected, and the boundary between the shadow of the condenser lens and the bright part (diffraction spot disk) It has been proposed to obtain the distance between diffraction patterns by measuring the distance of a portion where the luminance changes sharply.

特開2009−250943号公報JP 2009-250943 A

上記従来技術によって、コンデンサレンズ絞りの影が明瞭に回折パタンに現れるように中間レンズを調整することができるようになった。しかしながら、中間レンズを調整して回折スポットに影が反映するようにする必要がある。従って、現場のオペレータが簡単に調整できないほか、回折スポットが通常の何倍にも大きくなり、回折スポットとコンデンサレンズ絞りの影の境界で急峻に輝度が変化する点をオペレータによるマニュアルで定義する際の任意性をなくすることができない。また、NBDの技術革新により、収束しても平行なビームが得られるようになると、このような技術の適用ができなくなる等の問題があった。   With the above-described prior art, the intermediate lens can be adjusted so that the shadow of the condenser lens aperture clearly appears in the diffraction pattern. However, it is necessary to adjust the intermediate lens so that the shadow is reflected in the diffraction spot. Therefore, the operator at the site cannot easily adjust, and the diffraction spot is many times larger than usual, and the point where the brightness changes sharply at the boundary between the diffraction spot and the shadow of the condenser lens aperture is defined manually by the operator. Can not eliminate the arbitrary nature of. In addition, if a parallel beam can be obtained even after convergence due to NBD technological innovation, there is a problem that such a technique cannot be applied.

開示の技術は、回折スポット及び透過スポットを含む複数のスポットを表す電子線またはX線回折パタンを二階調化して二階調化データを生成するステップと、前記二階調化データを用いて、前記スポットの領域に相当する定義円を作成するステップと、前記スポットと前記定義円の各画素における差の二乗和が最小になるように前記定義円のサイズ又は座標の少なくとも1つを変化させて該スポットへフィッティングさせることによって、該スポットの近似円を取得するステップと、前記近似円の中心座標で前記スポットの座標を定義することによって、スポット間の距離を算出し格子面距離を取得するステップとをコンピュータが実行することを特徴とする半導体素子の評価方法のように構成される。   The disclosed technology includes a step of generating two-level data by converting a gradation of an electron beam or an X-ray diffraction pattern representing a plurality of spots including a diffraction spot and a transmission spot, and using the two-level data, the spot Creating a definition circle corresponding to the area of the spot, and changing the size or coordinates of the definition circle so that the sum of squares of differences between the spot and each pixel of the definition circle is minimized. Obtaining an approximate circle of the spot by fitting to the center, and calculating the distance between spots by defining the coordinates of the spot with the center coordinates of the approximate circle, and obtaining a lattice plane distance. The semiconductor device evaluation method is configured to be executed by a computer.

また、上記課題を解決するための手段として、コンピュータによって実現される半導体素子の評価装置、コンピュータに上記半導体素子の評価方法を実行させるためのプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体とすることもできる。   Further, as means for solving the above-described problems, a semiconductor device evaluation apparatus realized by a computer, a program for causing a computer to execute the semiconductor element evaluation method, and a recording medium recording the program are provided. You can also.

開示の技術では、ナノ電子線回折パタンにおける各スポットの座標を適切に定義できるため、格子面距離の算出を精度良く行うことができる。   In the disclosed technique, the coordinates of each spot in the nano-electron beam diffraction pattern can be appropriately defined, so that the lattice plane distance can be calculated with high accuracy.

情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of information processing apparatus. NBDパタンに基づくスポットのプロファイルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the profile of the spot based on a NBD pattern. 本実施例に係る情報処理装置の機能構成例を示す図である。It is a figure which shows the function structural example of the information processing apparatus which concerns on a present Example. スポット座標の定義処理の第一例を説明するためのフローチャート図である。It is a flowchart for demonstrating the 1st example of the definition process of a spot coordinate. スポット座標の定義処理の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the definition process of a spot coordinate. スポット座標の定義処理の第二例を説明するためのフローチャート図である。It is a flowchart for demonstrating the 2nd example of the definition process of a spot coordinate. スポット座標の定義処理の第三例を説明するためのフローチャート図である。It is a flowchart for demonstrating the 3rd example of the definition process of a spot coordinate. 回折スポットの選択例を示す図である。It is a figure which shows the example of selection of a diffraction spot. 本実施例の適用の有無による精度の違いを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the difference in the precision by the presence or absence of application of a present Example.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。半導体素子に印加された歪量を計測するNBDの測定装置のオペレータによる任意性を排除してNBD回折パタンの座標を定義する方法として、NBDで得られた電子線回折パタン画像(生データ)を二階調(二値)化して、二階調化された輝点部の平均座標を求める技術がある。輝点部の平均座標が電子線透過スポット(以下、単に透過スポット)の座標及び電子線回折スポット(以下、単に回折スポット)の座標になり、任意性を排除してスポット間の距離、すなわち格子面距離を規定できる反面、回折スポットや透過スポットに構造が現われ、非対称なパタンが得られたときは平均座標では正しくスポット座標を定義することが困難となる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. An electron beam diffraction pattern image (raw data) obtained by NBD is used as a method of defining the coordinates of the NBD diffraction pattern by eliminating the arbitraryness of the operator of the NBD measuring device that measures the amount of strain applied to the semiconductor element. There is a technique for obtaining the average coordinates of the two-graded bright spot portion by making two gradations (binary). The average coordinates of the bright spot are the coordinates of the electron beam transmission spot (hereinafter simply referred to as the transmission spot) and the coordinates of the electron beam diffraction spot (hereinafter simply referred to as the diffraction spot). Although the surface distance can be defined, the structure appears in the diffraction spot and the transmission spot, and when an asymmetric pattern is obtained, it is difficult to correctly define the spot coordinate in the average coordinate.

透過及び回折スポット(両者を総称して、単にスポットと言う)は本来ガウス(正規)分布をしており、発明者は、二階調化すると円とみなせることに着目し、本実施例では、スポットを円で近似し、近似した円の中心をスポットの座標にするものである。本実施例によって、NBDの測定装置のオペレータによる任意性を排除すると共に、高い精度でスポット座標を定義することが可能となる。   The transmission and diffraction spots (both are collectively referred to simply as spots) originally have a Gaussian (normal) distribution, and the inventor focuses on the fact that they can be regarded as circles when two gradations are used. Is approximated by a circle, and the center of the approximated circle is used as the coordinates of the spot. According to the present embodiment, it is possible to define the spot coordinates with high accuracy while eliminating the arbitraryness of the operator of the NBD measuring apparatus.

本実施例に係る情報処理装置は、図1に示すようなハードウェア構成を有する。図1は、情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図1において、情報処理装置100は、コンピュータによって制御される端末であって、CPU(Central Processing Unit)11と、メモリユニット12と、表示ユニット13と、出力ユニット14と、入力ユニット15と、通信ユニット16と、記憶装置17と、ドライバ18と、I/F(インターフェース)20とを有し、システムバスBに接続される。   The information processing apparatus according to the present embodiment has a hardware configuration as shown in FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the information processing apparatus. In FIG. 1, an information processing apparatus 100 is a terminal controlled by a computer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a memory unit 12, a display unit 13, an output unit 14, an input unit 15, and communication. The unit 16, the storage device 17, the driver 18, and an I / F (interface) 20 are included, and are connected to the system bus B.

CPU11は、メモリユニット12に格納されたプログラムに従って情報処理装置100を制御する。メモリユニット12には、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read-Only Memory)等が用いられ、CPU11にて実行されるプログラム、CPU11での処理に必要なデータ、CPU11での処理にて得られたデータ等を格納する。また、メモリユニット12の一部の領域が、CPU11での処理に利用されるワークエリアとして割り付けられている。   The CPU 11 controls the information processing apparatus 100 according to a program stored in the memory unit 12. The memory unit 12 uses a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read-Only Memory), or the like, and is obtained by a program executed by the CPU 11, data necessary for processing by the CPU 11, and processing by the CPU 11. Stored data. A part of the memory unit 12 is allocated as a work area used for processing by the CPU 11.

表示ユニット13は、CPU11の制御のもとに必要な各種情報を表示する。出力ユニット14は、プリンタ等を有し、ユーザからの指示に応じて各種情報を出力するために用いられる。入力ユニット15は、マウス、キーボード等を有し、ユーザが情報処理装置100が処理を行なうための必要な各種情報を入力するために用いられる。通信ユニット16は、例えばインターネット、LAN(Local Area Network)等に接続し、外部装置との間の通信制御をするための装置である。記憶装置17には、例えば、ハードディスクユニットが用いられ、各種処理を実行するプログラム等のデータを格納する。   The display unit 13 displays various information required under the control of the CPU 11. The output unit 14 includes a printer or the like, and is used for outputting various types of information according to instructions from the user. The input unit 15 includes a mouse, a keyboard, and the like, and is used by a user to input various information necessary for the information processing apparatus 100 to perform processing. The communication unit 16 is a device that is connected to, for example, the Internet, a LAN (Local Area Network), and the like and controls communication with an external device. For example, a hard disk unit is used as the storage device 17 and stores data such as programs for executing various processes.

情報処理装置100によって行われる処理を実現するプログラムは、例えば、CD−ROM(Compact Disc Read-Only Memory)等の記憶媒体19によって情報処理装置100に提供される。即ち、プログラムが保存された記憶媒体19がドライバ18にセットされると、ドライバ18が記憶媒体19からプログラムを読み出し、その読み出されたプログラムがシステムバスBを介して記憶装置17にインストールされる。そして、プログラムが起動されると、記憶装置17にインストールされたプログラムに従ってCPU11がその処理を開始する。尚、プログラムを格納する媒体としてCD−ROMに限定するものではなく、コンピュータが読み取り可能な媒体であればよい。コンピュータ読取可能な記憶媒体として、CD−ROMの他に、DVDディスク、USBメモリ等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリであっても良い。   A program that implements processing performed by the information processing apparatus 100 is provided to the information processing apparatus 100 by a storage medium 19 such as a CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory). That is, when the storage medium 19 storing the program is set in the driver 18, the driver 18 reads the program from the storage medium 19, and the read program is installed in the storage device 17 via the system bus B. . When the program is activated, the CPU 11 starts its processing according to the program installed in the storage device 17. The medium for storing the program is not limited to a CD-ROM, and any medium that can be read by a computer may be used. As a computer-readable storage medium, in addition to a CD-ROM, a portable recording medium such as a DVD disk or a USB memory, or a semiconductor memory such as a flash memory may be used.

I/F20は、NBD測定装置21と接続するためのインターフェースであり、NBD測定装置21による測定結果を含む回折データを取り込む。取り込んだ回折データは、記憶装置17に格納される。回折データの取り込みは、I/F20を介したデータ転送に限定されず、記憶媒体を介して記憶装置17に格納されてもよい。   The I / F 20 is an interface for connecting to the NBD measurement device 21, and takes in diffraction data including a measurement result by the NBD measurement device 21. The acquired diffraction data is stored in the storage device 17. The acquisition of diffraction data is not limited to data transfer via the I / F 20, and may be stored in the storage device 17 via a storage medium.

本実施例に係るNBDパタンのスポット座標を定義する方法について図2で説明する。図2は、NBDパタンに基づくスポットのプロファイルの例を示す図である。図2では、実際に得られたNBDの回折パタン2と、回折パタン2から抽出した強度プロファイル3及び4の例を示している。回折パタン2はNBD測定装置21で測定された回折データによって示される。   A method for defining the spot coordinates of the NBD pattern according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a spot profile based on the NBD pattern. FIG. 2 shows an example of the NBD diffraction pattern 2 actually obtained and intensity profiles 3 and 4 extracted from the diffraction pattern 2. The diffraction pattern 2 is shown by diffraction data measured by the NBD measuring device 21.

本実施例に係る二階調化処理は、回折パタン2における透過スポット(Direct)及び回折スポットの輝度の強度を示す強度ファイル3、4等を用いて、非晶質化層の存在等によりだれてガウス分布から外れる強度3c未満の分布の裾部を0とし、強度3c以上を1として二階調化を行う。強度プロファイル3、4は、後述される回折データに含まれる。なお、上記ガウス分布は二次元ガウス分布であってもよい。   The two-gradation processing according to the present embodiment uses a transmission spot (Direct) in the diffraction pattern 2 and intensity files 3 and 4 indicating the intensity of the luminance of the diffraction spot, depending on the presence of an amorphized layer. Two-gradation is performed by setting the skirt of the distribution less than the intensity 3c deviating from the Gaussian distribution to 0 and setting the intensity 3c or more to 1. The intensity profiles 3 and 4 are included in diffraction data described later. The Gaussian distribution may be a two-dimensional Gaussian distribution.

そして、本実施例に係るフィッティング処理は、二階調化した透過スポットと同じ面積の定義円を生成し、透過スポットと定義円と各画素における差の二乗和が最も小さくなるように定義円を所定値で僅かに拡大又は縮小することによってフィッティングして、近似円を取得する。取得した近似円の中心座標を透過スポットの座標として定義する。   Then, the fitting process according to the present embodiment generates a definition circle having the same area as the two-level transmission spot, and sets the definition circle so that the sum of squares of differences between the transmission spot, the definition circle, and each pixel is minimized. Fitting by slightly scaling up or down by value to get an approximate circle. The center coordinates of the obtained approximate circle are defined as the coordinates of the transmission spot.

同様に、各回折スポットについても強度ファイル3、4等を用いて座標を定義することが可能となる。   Similarly, coordinates can be defined for each diffraction spot using intensity files 3, 4 and the like.

NBDパタンのスポット座標を定義するための機能構成について説明する。図3は、本実施例に係る情報処理装置の機能構成例を示す図である。図3において、実施例に係る情報処理装置100は、二階調化処理部31と、定義円作成処理部32と、フィッティング処理部33と、距離算出処理部34とを有する。CPU11が対応するプログラムを実行することによって、二階調化処理部31と、定義円作成処理部32と、フィッティング処理部33と、距離算出処理部34として機能する。また、情報処理装置100は、メモリユニット12又は記憶装置17の記憶領域40に回折データ41、二階調化データ42、結果データ43、距離データ44などのデータを有する。   A functional configuration for defining the spot coordinates of the NBD pattern will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the information processing apparatus according to the present embodiment. 3, the information processing apparatus 100 according to the embodiment includes a two-gradation processing unit 31, a definition circle creation processing unit 32, a fitting processing unit 33, and a distance calculation processing unit 34. When the CPU 11 executes a corresponding program, it functions as a two-gradation processing unit 31, a definition circle creation processing unit 32, a fitting processing unit 33, and a distance calculation processing unit 34. In addition, the information processing apparatus 100 includes data such as diffraction data 41, two-level gradation data 42, result data 43, and distance data 44 in the storage area 40 of the memory unit 12 or the storage device 17.

二階調化処理部31は、回折パタン2を表す画像データである回折データ41を二階調化する。二階調化処理部31は、各スポットの輝度の強度を参照して、回折データ41を二階調化する。輝度の強度を表すガウス分布において、ガウス分布から外れる強度未満を0とし、強度以上を1で表した二階調化データ42を記憶領域40に記憶する。   The two-gradation processing unit 31 performs two-gradation on the diffraction data 41 that is image data representing the diffraction pattern 2. The two-gradation processing unit 31 converts the diffraction data 41 into two gradations with reference to the luminance intensity of each spot. In the Gaussian distribution representing the intensity of the luminance, the two-gradation data 42 in which the intensity less than the intensity deviating from the Gaussian distribution is set to 0 and the intensity above 1 is stored in the storage area 40.

定義円作成処理部32は、二階調化処理部31によって生成された二階調化データ42を用いて、透過スポットの面積となる円形の定義円を作成する。また、選択された回折スポットについても同様に定義円が作成される。   The definition circle creation processing unit 32 creates a circular definition circle serving as the area of the transmission spot using the two-gradation data 42 generated by the two-gradation processing unit 31. Similarly, a definition circle is created for the selected diffraction spot.

フィッティング処理部33は、定義円作成処理部32によって作成された定義円を所定値で僅かに拡大又は縮小することによって、透過スポットへのフィッティングを行い、近似円を取得する。フィッティング処理部33は、近似円の半径又は直径を示すサイズと、近似円の中心を示す座標とを含む結果データ43を記憶領域40に記憶する。   The fitting processing unit 33 performs fitting to the transmission spot by slightly enlarging or reducing the definition circle created by the definition circle creation processing unit 32 by a predetermined value, and acquires an approximate circle. The fitting processing unit 33 stores the result data 43 including the size indicating the radius or diameter of the approximate circle and the coordinates indicating the center of the approximate circle in the storage area 40.

距離算出処理部34は、結果データ43を用いて、透過スポットと各回折スポット間の距離を算出し、距離データ44を記憶領域40に記憶する。そして、二階調化データ42、結果データ43、距離データ44に基づいて生成されたNBDパタンが、情報処理装置100の表示ユニット13に表示される。   The distance calculation processing unit 34 uses the result data 43 to calculate the distance between the transmission spot and each diffraction spot, and stores the distance data 44 in the storage area 40. Then, the NBD pattern generated based on the two-gradation data 42, the result data 43, and the distance data 44 is displayed on the display unit 13 of the information processing apparatus 100.

図4は、スポット座標の定義処理の第一例を説明するためのフローチャート図である。図4において、情報処理装置100は、NBDの回折データ41を読み込み(ステップS11)、二階調化処理部31によって回折データ41の二階調化を行う(ステップS12)。二階調化処理部31は、各スポットの輝度の強度を現すガウス分布の所定強度未満を0とし、所定強度以上を1とした二階調化データ42を記憶領域40に記憶する。   FIG. 4 is a flowchart for explaining a first example of spot coordinate definition processing. In FIG. 4, the information processing apparatus 100 reads NBD diffraction data 41 (step S11), and the two-gradation processing unit 31 performs two-gradation of the diffraction data 41 (step S12). The two-gradation processing unit 31 stores in the storage area 40 the two-gradation data 42 in which less than a predetermined intensity of the Gaussian distribution representing the intensity of brightness of each spot is set to 0 and the specified intensity is 1 or more.

そして、情報処理装置100は、二階調化データ42のうち透過スポットを処理中スポットに設定し、定義円作成処理部32によって、処理中スポットを構成する画素からその平均座標と面積とを求め、平均座標を中心とする同面積の円を作成し定義円として設定する(ステップS14)。   Then, the information processing apparatus 100 sets the transmission spot in the two-gradation data 42 as the processing spot, and the definition circle creation processing unit 32 obtains the average coordinates and area from the pixels constituting the processing spot, A circle with the same area centered on the average coordinates is created and set as a definition circle (step S14).

次に、情報処理装置100は、フィッティング処理部33によって、定義円の処理中スポットへのフィッティングを行って処理中スポットの近似円を取得する(ステップS15)。ステップS15では、以下に説明するステップS151からS158までの処理が行われる。   Next, the information processing apparatus 100 uses the fitting processing unit 33 to fit the definition circle to the spot being processed to obtain an approximate circle of the spot being processed (step S15). In step S15, processing from step S151 to S158 described below is performed.

フィッティング処理部33は、処理中スポットと定義円との各画素における差の二乗和が最小になるように定義円の中心座標を移動する(ステップS151)。そして、フィッティング処理部33は、定義円をわずかに大きくし(ステップS152)、処理中スポットと定義円との各画素における差の二乗和が最小になるように定義円の中心座標を移動する(ステップS153)。   The fitting processing unit 33 moves the center coordinates of the definition circle so that the sum of squares of the difference between each spot between the spot being processed and the definition circle is minimized (step S151). Then, the fitting processing unit 33 slightly enlarges the definition circle (step S152), and moves the center coordinates of the definition circle so that the sum of squares of the difference between each pixel in the spot being processed and the definition circle is minimized (step S152). Step S153).

フィッティング処理部33は、ステップS151での先の差の二乗和とステップS152での差の二乗和とを比較し、先の差の二乗和よりも小さいか否かを判断する(ステップS154)。先の差の二乗和よりも小さい場合、フィッティング処理部33は、ステップS152での差の二乗和を先の差の二乗和に設定して、ステップS152へ戻り、定義円をわずかに大きくし、処理中スポットと定義円との各画素における差の二乗和が最小になるように定義円の中心座標を移動する(ステップS152及びS153)。フィッティング処理部33は、再度、先の差の二乗和と今回の差の二乗和とを比較し(ステップS154)、今回の差の二乗和が先の差の二乗和よりも小さい場合、今回の差の二乗和を先の差の二乗和に設定して、ステップS152へ戻り、今回の差の二乗和が先の二乗和以上となるまで上述同様の処理を繰り返す。   The fitting processing unit 33 compares the square sum of the previous difference in step S151 with the square sum of the difference in step S152, and determines whether or not it is smaller than the square sum of the previous difference (step S154). If smaller than the sum of squares of the previous difference, the fitting processing unit 33 sets the sum of squares of the difference in step S152 to the sum of squares of the previous difference, returns to step S152, slightly increases the definition circle, The center coordinates of the definition circle are moved so that the sum of squares of the difference between each spot between the spot being processed and the definition circle is minimized (steps S152 and S153). The fitting processing unit 33 again compares the sum of squares of the previous difference and the sum of squares of the current difference (step S154), and if the sum of squares of the current difference is smaller than the sum of squares of the previous difference, The difference sum of squares is set to the previous difference sum of squares, the process returns to step S152, and the same processing is repeated until the current difference square sum is equal to or greater than the previous difference square sum.

ステップS154での判断において、今回の二乗和が先の差の二乗和以上となった場合、フィッティング処理部33は、今回の差の二乗和を先の差の二乗和に設定した後、定義円をわずかに小さくし(ステップS155)、処理中スポットと定義円との各画素における差の二乗和が最小になるように定義円の中心座標を移動する(ステップS156)。   If it is determined in step S154 that the current sum of squares is equal to or greater than the sum of squares of the previous difference, the fitting processing unit 33 sets the sum of squares of the current difference to the sum of squares of the previous difference, and then the definition circle Is slightly reduced (step S155), and the center coordinates of the definition circle are moved so that the sum of squares of the difference between each spot between the spot being processed and the definition circle is minimized (step S156).

そして、フィッティング処理部33は、先の差の二乗和と今回の差の二乗和とを比較して、今回の差の二乗和が先の差の二乗和よりも小さいか否かを判断する(ステップS157)。先の差の二乗和よりも小さい場合、フィッティング処理部33は、今回の差の二乗和を先の差の二乗和に設定した後、ステップS155へ戻り、今回の差の二乗和が先の差の二乗和以上となるまで上述同様の処理を繰り返す。   Then, the fitting processing unit 33 compares the square sum of the previous difference with the square sum of the current difference, and determines whether or not the square sum of the current difference is smaller than the square sum of the previous difference ( Step S157). If the sum of squares of the previous differences is smaller than the previous sum of squares, the fitting processing unit 33 sets the current sum of squares of the previous differences to the sum of squares of the previous differences, and then returns to step S155. The same processing as described above is repeated until the sum of squares becomes equal to or greater.

ステップS157にて、今回の差の二乗和が先の差の二乗和以上であると判断した場合、フィッティング処理部33は、定義円のサイズと中心座標とを記憶領域40内の結果データ43に記録する(ステップS158)。定義円のサイズは、半径又は直径である。   If it is determined in step S157 that the current sum of squares of the differences is greater than or equal to the previous sum of squares of the differences, the fitting processing unit 33 stores the size of the defined circle and the center coordinates in the result data 43 in the storage area 40. Recording is performed (step S158). The size of the definition circle is a radius or a diameter.

次に、情報処理装置100は、ユーザによって選択された未処理の回折スポットが有るか否かを判断する(ステップS16)。未処理の回折スポットが有る場合、回折スポットを処理中スポットに設定し(ステップS16−2)、ステップS14へと戻り、全ての回折スポットについて処理が終了するまで、上述同様の処理を繰り返す。   Next, the information processing apparatus 100 determines whether there is an unprocessed diffraction spot selected by the user (step S16). If there is an unprocessed diffraction spot, the diffraction spot is set as a spot being processed (step S16-2), the process returns to step S14, and the same process as described above is repeated until the process is completed for all the diffraction spots.

ステップS16にて、全ての回折スポットについて処理が終了したと判断した場合、情報処理装置100は、距離算出処理部34によって、透過スポットから各回折スポットまでの距離を算出して格子面間隔を求め、その結果を含む距離データ44を記憶領域40に記憶する(ステップS17)。   If it is determined in step S16 that the processing has been completed for all the diffraction spots, the information processing apparatus 100 calculates the distance from the transmission spot to each diffraction spot by the distance calculation processing unit 34 to obtain the lattice plane interval. The distance data 44 including the result is stored in the storage area 40 (step S17).

そして、情報処理装置100は、記憶領域40に格納されている二階調化データ42、結果データ43、距離データ44を参照して、表示ユニット13に結果を表示して(ステップ18)、この処理を終了する。   The information processing apparatus 100 displays the result on the display unit 13 with reference to the two-gradation data 42, the result data 43, and the distance data 44 stored in the storage area 40 (step 18), and this processing Exit.

上述したステップS15での処理において、フィッティング処理部33は、所定長間隔で定義円の半径を長く又は短くしながら、最適な定義円の中心座標を定める。   In the processing in step S15 described above, the fitting processing unit 33 determines the optimum center coordinates of the definition circle while increasing or decreasing the radius of the definition circle at predetermined intervals.

図5は、スポット座標の定義処理の例を説明するための図である。図5(A)は、NBD測定装置21から取得した回折データ41の例を示している。図5(B)は、二階調化処理部31によって回折データ41が二階調化された二階調化データ42の例を示している。図5(C)は、二階調化データ42を用いて、定義円作成処理部32によって作成された透過スポット5と同面積の定義円6の例を示している。   FIG. 5 is a diagram for explaining an example of spot coordinate definition processing. FIG. 5A shows an example of diffraction data 41 acquired from the NBD measurement device 21. FIG. 5B shows an example of the two-gradation data 42 in which the diffraction data 41 is two-gradated by the two-gradation processing unit 31. FIG. 5C shows an example of the definition circle 6 having the same area as the transmission spot 5 created by the definition circle creation processing unit 32 using the two-gradation data 42.

ユーザが、表示ユニット13に表示された二階調化データ42上からマウス等の操作により定義円6を作成するようにしても良い。ユーザ作成した定義円6から円のサイズ(半径又は直径)と面積とを取得する。   The user may create the definition circle 6 from the two-gradation data 42 displayed on the display unit 13 by operating the mouse or the like. The size (radius or diameter) and area of the circle are acquired from the definition circle 6 created by the user.

次に、ユーザによって選択された回折スポットと透過スポットを介して対称に位置する回折スポットを同時に解析し、選択された回折スポットと透過スポットの距離X1と、対称に位置する回折スポットと透過スポットの距離X2との差を最小とする制限条件付きのフィッティングを行う場合について説明する。   Next, the diffraction spot selected by the user and the diffraction spot located symmetrically through the transmission spot are analyzed simultaneously, and the distance X1 between the selected diffraction spot and transmission spot and the diffraction spot and transmission spot located symmetrically are analyzed. A case where fitting with a limiting condition that minimizes the difference from the distance X2 is performed will be described.

図6は、スポット座標の定義処理の第二例を説明するためのフローチャート図である。図6中、図4に示すステップと同様の処理を行うステップには同一符号を付し、その説明を省略する。図6において、透過スポットに関し、ステップS11からS16までは図4で説明した同様の処理が行われる。ステップS15にて、透過スポットのサイズ0及び中心座標0が結果データ43に記録される。   FIG. 6 is a flowchart for explaining a second example of the spot coordinate definition process. In FIG. 6, steps that perform the same processing as the steps shown in FIG. 4 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. In FIG. 6, with respect to the transmitted spot, the same processing described in FIG. 4 is performed from step S11 to step S16. In step S 15, the transmission spot size 0 and center coordinate 0 are recorded in the result data 43.

ステップS16にて、未処理の選択された回折スポットが有ると判断した場合、情報処理装置100は、ユーザによって選択された回折スポットを第一処理中スポットに設定し、第一処理中スポットと透過スポットを介して対称に位置する回折スポットを第二処理中スポットに設定する(ステップS16−4)。   If it is determined in step S16 that there is an unprocessed selected diffraction spot, the information processing apparatus 100 sets the diffraction spot selected by the user as the first processing spot, and transmits the first processing spot and the transmission spot. A diffraction spot positioned symmetrically through the spot is set as a spot in the second process (step S16-4).

そして、情報処理装置100は、定義円作成処理部32によって、第一処理中スポットを構成する画素から、また、第二処理中スポットを構成する画素から定義円を夫々作成する(ステップS19)。   Then, the information processing apparatus 100 uses the definition circle creation processing unit 32 to create a definition circle from the pixels constituting the first processing spot and from the pixels constituting the second processing spot (step S19).

情報処理装置100は、第一処理中スポットと透過スポットの距離X1と第二処理中スポットと透過スポットの距離X2の差を最小とする制限条件付きで、フィッティング処理部33によって、各定義円の対応する処理中スポットへのフィッティングを行って処理中スポットの近似円を取得し(ステップS20)、ステップS16へ戻り、未処理の選択された回折スポットが無くなるまで同様の処理を繰り返す。ステップS20での処理において、フィッティング処理部33は、距離算出処理部34によって距離X1と距離X2とを計算しつつ、制限条件付きで各定義円の対応する処理中スポットへのフィッティングを行う。   The information processing apparatus 100 has a limiting condition that minimizes the difference between the distance X1 between the first processing spot and the transmission spot and the distance X2 between the second processing spot and the transmission spot. Fitting to the corresponding spot being processed is performed to obtain an approximate circle of the spot being processed (step S20), the process returns to step S16, and the same process is repeated until there is no unprocessed selected diffraction spot. In the process at step S20, the fitting processing unit 33 performs the fitting to the corresponding processing spot of each defined circle with a limiting condition while calculating the distance X1 and the distance X2 by the distance calculation processing unit 34.

ステップS20での処理によって、結果データ43には、ユーザによって選択された回折スポットのサイズ1及び中心座標1と、対称に位置する回折スポットのサイズ2及び中心座標2とが追加され記録される。また、差を最小とする距離X1と距離X2とが距離データ44に記録される。   As a result of the processing in step S20, the size 1 and center coordinate 1 of the diffraction spot selected by the user and the size 2 and center coordinate 2 of the diffraction spot positioned symmetrically are added and recorded in the result data 43. Further, the distance X1 and the distance X2 that minimize the difference are recorded in the distance data 44.

一方、ステップS16にて、未処理の選択された回折スポットが無いと判断した場合、情報処理装置100は、記憶領域40に格納されている二階調化データ42、結果データ43、距離データ44を参照して、表示ユニット13に結果を表示して(ステップ18)、この処理を終了する。   On the other hand, if it is determined in step S16 that there is no unprocessed selected diffraction spot, the information processing apparatus 100 stores the two-level gradation data 42, the result data 43, and the distance data 44 stored in the storage area 40. With reference to the result, the result is displayed on the display unit 13 (step 18), and this process is terminated.

次に、ユーザによって選択された回折スポットと透過スポットを介して対称に位置する回折スポットについてフィッティングを行い、選択された回折スポットと透過スポットを介して対称に位置する回折スポット間の距離D1(=距離X1+距離X2)を計算する場合について説明する。   Next, fitting is performed with respect to the diffraction spot positioned symmetrically via the diffraction spot selected by the user and the transmission spot, and the distance D1 (= A case where distance X1 + distance X2) is calculated will be described.

図7は、スポット座標の定義処理の第三例を説明するためのフローチャート図である。図7中、図4及び図6に示すステップと同様の処理を行うステップには同一符号を付し、その説明を省略する。図7において、透過スポットに関し、ステップS11からS16までは図4で説明した同様の処理が行われる。ステップS15にて、透過スポットのサイズ0及び中心座標0が結果データ43に記録される。   FIG. 7 is a flowchart for explaining a third example of the spot coordinate definition process. In FIG. 7, steps that perform the same processing as the steps shown in FIGS. 4 and 6 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. In FIG. 7, the same processing described in FIG. 4 is performed for steps S11 to S16 regarding the transmitted spot. In step S 15, the transmission spot size 0 and center coordinate 0 are recorded in the result data 43.

ステップS16にて、未処理の選択された回折スポットが有ると判断した場合、情報処理装置100は、ユーザによって選択された回折スポットを第一処理中スポットに設定し、第一処理中スポットと透過スポットを介して対称に位置する回折スポットを第二処理中スポットに設定する(ステップS16−4)。   If it is determined in step S16 that there is an unprocessed selected diffraction spot, the information processing apparatus 100 sets the diffraction spot selected by the user as the first processing spot, and transmits the first processing spot and the transmission spot. A diffraction spot positioned symmetrically through the spot is set as a spot in the second process (step S16-4).

そして、情報処理装置100は、定義円作成処理部32によって、第一処理中スポットを構成する画素から、また、第二処理中スポットを構成する画素から定義円を夫々作成する(ステップS19)。図6のスポット座標の定義処理の第二例と異なり、制限条件を与えることなく、各定義円のフィッティングを行う。   Then, the information processing apparatus 100 uses the definition circle creation processing unit 32 to create a definition circle from the pixels constituting the first processing spot and from the pixels constituting the second processing spot (step S19). Unlike the second example of the spot coordinate definition process of FIG. 6, each definition circle is fitted without giving a limiting condition.

情報処理装置100は、フィッティング処理部33によって、各定義円の対応する処理中スポットへのフィッティングを行って処理中スポットの近似円を取得し(ステップS20−4)、ステップS16へ戻り、未処理の選択された回折スポットが無くなるまで同様の処理を繰り返す。   In the information processing apparatus 100, the fitting processing unit 33 performs fitting to the corresponding spot in process of each definition circle to obtain an approximate circle of the spot being processed (step S20-4), and the process returns to step S16 and is unprocessed. The same process is repeated until the selected diffraction spot disappears.

ステップS20−4での処理によって、結果データ43には、ユーザによって選択された回折スポットのサイズ1及び中心座標1と、対称に位置する回折スポットのサイズ2及び中心座標2とが追加され記録されるが、図6のスポット座標の定義処理の第二例と異なり、距離データ44は記録されない。   As a result of the processing in step S20-4, the size 1 and center coordinate 1 of the diffraction spot selected by the user and the size 2 and center coordinate 2 of the diffraction spot positioned symmetrically are added and recorded in the result data 43. However, unlike the second example of the spot coordinate definition process of FIG. 6, the distance data 44 is not recorded.

一方、ステップS16にて、未処理の選択された回折スポットが無いと判断した場合、情報処理装置100は、距離算出処理部34によって、透過スポットを介して互いに対称な回折スポット間の距離の半分を算出する(ステップS17−4)。ユーザによって選択された回折スポットから透過スポットを介して対称に位置する回折スポットまでの距離D1の1/2である値が、距離データ44に記録される。ユーザが回折スポットを2箇所選択した場合、2つめの回折スポットから透過スポットを介して対称に位置する回折スポットまでの距離D2の1/2である値が、距離データ44に記録される。   On the other hand, if it is determined in step S16 that there is no unprocessed selected diffraction spot, the information processing apparatus 100 causes the distance calculation processing unit 34 to reduce the distance between diffraction spots that are symmetrical to each other through the transmission spot. Is calculated (step S17-4). A value that is ½ of the distance D1 from the diffraction spot selected by the user to the diffraction spot located symmetrically through the transmission spot is recorded in the distance data 44. When the user selects two diffraction spots, a value that is ½ of the distance D2 from the second diffraction spot to the diffraction spot located symmetrically through the transmission spot is recorded in the distance data 44.

そして、情報処理装置100は、記憶領域40に格納されている二階調化データ42、結果データ43、距離データ44を参照して、表示ユニット13に結果を表示して(ステップ18)、この処理を終了する。   The information processing apparatus 100 displays the result on the display unit 13 with reference to the two-gradation data 42, the result data 43, and the distance data 44 stored in the storage area 40 (step 18), and this processing Exit.

図8は、回折スポットの選択例を示す図である。表示ユニット13に表示される図8に示す回折パタン8において、図6の第二例及び図7の第三例でのスポット座標の定義処理のいずれにおいても、情報処理装置100は、ユーザが選択した{002}面の回折スポットに対して、透過スポット8aを介して対称に位置する回折スポット8bを特定する。更にユーザが{022}面の回折スポットを選択している場合、情報処理装置100は、{022}面の回折スポットに対して、透過スポット8aを介して対称に位置する回折スポット8cを特定する。   FIG. 8 is a diagram showing an example of selecting diffraction spots. In the diffraction pattern 8 shown in FIG. 8 displayed on the display unit 13, the information processing apparatus 100 is selected by the user in both of the spot coordinate definition processing in the second example of FIG. 6 and the third example of FIG. The diffraction spot 8b located symmetrically with respect to the {002} plane diffraction spot via the transmission spot 8a is specified. Further, when the user has selected a diffraction spot on the {022} plane, the information processing apparatus 100 specifies a diffraction spot 8c positioned symmetrically via the transmission spot 8a with respect to the diffraction spot on the {022} plane. .

図6のスポット座標の定義処理の第二例では、ユーザが選択した{002}面の回折スポットと透過スポット8a間の距離X1と、透過スポット8aと特定した回折スポット8b間の距離X2とが、各スポットの中心座標に基づいて算出される。選択された{022}面の回折スポットに対しても同様に、{022}面の回折スポットと透過スポット8a間の距離X1'と、透過スポット8aと特定した回折スポット8c間の距離X2'とが、各スポットの中心座標に基づいて算出される。   In the second example of the spot coordinate definition process of FIG. 6, the distance X1 between the diffraction spot of the {002} plane selected by the user and the transmission spot 8a and the distance X2 between the transmission spot 8a and the specified diffraction spot 8b are as follows. , And calculated based on the center coordinates of each spot. Similarly, for the selected diffraction spot of the {022} plane, a distance X1 ′ between the diffraction spot of the {022} plane and the transmission spot 8a, and a distance X2 ′ between the transmission spot 8a and the specified diffraction spot 8c Is calculated based on the center coordinates of each spot.

図7のスポット座標の定義処理の第三例では、ユーザが選択した{002}面の回折スポットと特定した回折スポット8b間の距離D1が、各スポットの中心座標に基づいて算出される。同様に、{022}面の回折スポットと特定した回折スポット8c間の距離D2が、各スポットの中心座標に基づいて算出される。各距離D1、D2の半分がスポット間の距離として、表示ユニット13に表示される。   In the third example of the spot coordinate definition process of FIG. 7, the distance D1 between the diffraction spot of the {002} plane selected by the user and the identified diffraction spot 8b is calculated based on the center coordinates of each spot. Similarly, the distance D2 between the diffraction spot on the {022} plane and the identified diffraction spot 8c is calculated based on the center coordinates of each spot. Half of each distance D1, D2 is displayed on the display unit 13 as the distance between the spots.

また、ユーザが各回折スポットを選択する場合の図4のスポット座標の定義処理の第一例では、各回折スポットと透過スポット8a間の距離X1、X1'、X2、X2'が、各スポットの中心座標に基づいて個々に算出される。   Further, in the first example of the spot coordinate definition process of FIG. 4 in the case where the user selects each diffraction spot, the distances X1, X1 ′, X2, and X2 ′ between the diffraction spots and the transmission spot 8a are as follows. It is calculated individually based on the center coordinates.

等価な面間隔であるため、本来、距離X1=X2、及び距離X1'=X2'である。従って、各面に相当する距離は、   Since the plane spacing is equivalent, the distance X1 = X2 and the distance X1 ′ = X2 ′ are inherently established. Therefore, the distance corresponding to each surface is

で示されるほど精度が高いと言える。 It can be said that the accuracy is higher as indicated by.

図9は、本実施例の適用の有無による精度の違いを説明するための図である。図9(A)では、回折データを二階調化したデータを用いて、スポットの端から端を計測した結果表示例を示している。図9(B)では、回折データを二階調化したデータに対して、本実施例に係るスポットの中心座標を求めるため定義円を用いてフィッティングする等の処理を施した場合の結果表示例を示している。   FIG. 9 is a diagram for explaining a difference in accuracy depending on whether or not the present embodiment is applied. FIG. 9A shows a display example of the result of measuring the end of the spot using the data obtained by making the diffraction data into two gradations. In FIG. 9B, a result display example in the case where processing such as fitting using a definition circle for obtaining the center coordinates of the spot according to the present embodiment is performed on the data obtained by converting the diffraction data into two gradations. Show.

図9(A)の結果表示例では、本実施例に係るスポットの中心座標を求めるため定義円を用いてフィッティングする等の処理が行われない。従って、上述したように、各面に対して同距離になるべき各スポット間距離が、
回折スポット91と透過スポット90間の距離=3.78cm
回折スポット92と透過スポット90間の距離=3.72cm
となり、上記数2を適用した距離の精度は「0.016」となる。また、
回折スポット93と透過スポット90間の距離=5.57cm
回折スポット94と透過スポット90間の距離=5.20cm
となり、上記数2を適用した距離の精度は「0.096」となる。
In the result display example of FIG. 9A, processing such as fitting using a definition circle is not performed in order to obtain the center coordinates of the spot according to the present embodiment. Therefore, as described above, the distance between spots that should be the same distance to each surface is
Distance between diffraction spot 91 and transmission spot 90 = 3.78 cm
Distance between diffraction spot 92 and transmission spot 90 = 3.72 cm
Thus, the accuracy of the distance applying the above formula 2 is “0.016”. Also,
Distance between diffraction spot 93 and transmission spot 90 = 5.57 cm
Distance between diffraction spot 94 and transmission spot 90 = 5.20 cm
Thus, the accuracy of the distance to which the above formula 2 is applied is “0.096”.

一方、図9(B)の結果表示例では、本実施例が適用されることにより、各スポットにてフィッティングされた近似円が示され、各定義円の中心座標を用いてスポット間の距離が算出される。   On the other hand, in the result display example of FIG. 9B, by applying this embodiment, an approximate circle fitted at each spot is shown, and the distance between the spots is determined using the center coordinates of each defined circle. Calculated.

回折スポット91と透過スポット90間の距離=3.76cm
回折スポット91と透過スポット90間の距離=3.78cm
となり、上記数2を適用した距離の精度は「0.005」となる。また、
回折スポット93と透過スポット90間の距離=5.39cm
回折スポット94と透過スポット90間の距離=5.39cm
となり、上記数2を適用した距離の精度は「0.000」となる。よって、各面に対して各スポット間距離が同距離で示される。
Distance between diffraction spot 91 and transmission spot 90 = 3.76 cm
Distance between diffraction spot 91 and transmission spot 90 = 3.78 cm
Thus, the accuracy of the distance to which the above equation 2 is applied is “0.005”. Also,
Distance between diffraction spot 93 and transmission spot 90 = 5.39 cm
Distance between diffraction spot 94 and transmission spot 90 = 5.39 cm
Thus, the accuracy of the distance obtained by applying the above formula 2 is “0.000”. Therefore, the distance between each spot is shown with the same distance with respect to each surface.

このように、本実施例を適用した場合には、ナノ電子線回折パタンにおける各スポットの座標を適切に定義できるため、距離の算出を精度良く行うことができる。   As described above, when the present embodiment is applied, the coordinates of each spot in the nano-electron beam diffraction pattern can be appropriately defined, so that the distance can be calculated with high accuracy.

従って、半導体素子基板にはドーピング或いは異種結合(ヘテロ)の応力による歪が生じるが、どの程度の歪が生じているのかの評価を適切に行うことができる。格子面間隔を反映する回折スポットと透過スポットのパタン自身にも歪が生じるが、本実施例の適用により、これらのスポット間の距離をより正確に測定することが可能となる。   Therefore, although distortion due to doping or heterogeneous (hetero) stress occurs in the semiconductor element substrate, it is possible to appropriately evaluate how much distortion has occurred. Although distortion also occurs in the patterns of the diffraction spot and the transmission spot that reflect the lattice spacing, application of this embodiment makes it possible to measure the distance between these spots more accurately.

また、NBDの技術革新により、収束しても平行なX線のビームに対しても適用可能であり、制限視野電子線回折への適用も可能である。   In addition, due to the NBD technological innovation, it can be applied to a parallel X-ray beam even if converged, and can also be applied to limited-field electron diffraction.

本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。また電子線回折スポットに限定されるものではなくX線回折パタン等にも適用可能である。   The present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. Further, the present invention is not limited to electron beam diffraction spots, and can be applied to X-ray diffraction patterns.

以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
回折スポット及び透過スポットを含む複数のスポットを表す電子線またはX線回折パタンを二階調化して二階調化データを生成するステップと、
前記二階調化データを用いて、前記スポットの領域に相当する定義円を作成するステップと、
前記スポットと前記定義円の各画素における差の二乗和が最小になるように前記定義円のサイズ又は座標の少なくとも1つを変化させて該スポットへフィッティングさせることによって、該スポットの近似円を取得するステップと、
前記近似円の中心座標で前記スポットの座標を定義することによって、スポット間の距離を算出し格子面距離を取得するステップと
をコンピュータが実行することを特徴とする半導体素子の評価方法。
(付記2)
前記二階調化データは、各スポットの輝度の強度を現すガウス分布から外れる強度未満を0で示し、該強度以上を1で示すことを特徴とする付記1記載の半導体素子の評価方法。
(付記3)
前記ガウス分布は二次元ガウス分布であることを特徴とする付記2記載の半導体素子の評価方法。
(付記4)
前記スポットの領域に相当する定義円は、該スポットの画素の平均座標を用いて作成されることを特徴とする付記1又は2記載の半導体素子の評価方法。
(付記5)
ユーザによって選択された回折スポットと前記透過スポットを介して対称に位置する回折スポットを特定する手順と、
前記スポットへフィッティングさせる際には、前記選択された回折スポットと前記透過スポット間の第一距離と、前記対称な回折スポットと前記透過スポット間の第二距離との差を最小とする制限条件に従って、各スポットに対応する定義円のサイズ又は座標の少なくとも1つを変化させて、各スポットへフィッティングさせることを特徴とする付記1乃至3のいずれか一項記載の半導体素子の評価方法。
(付記6)
ユーザによって選択された回折スポットと前記透過スポットを介して対称に位置する回折スポットを特定する手順と、
前記スポット間の距離を算出する際、前記選択された回折スポットと前記対称な回折スポット間の距離を半分にして前記格子面距離を取得することを特徴とする付記1乃至3のいずれか一項記載の半導体素子の評価方法。
(付記7)
前記定義円はユーザによって設定されることを特徴とする付記1乃至5のいずれか一項記載の半導体素子の評価方法。
(付記8)
回折スポット及び透過スポットを含む複数のスポットを表す電子線またはX線回折パタンを二階調化して二階調化データを生成する生成手段と、
前記二階調化データを用いて、前記スポットの領域に相当する定義円を作成する作成手段と、
前記スポットと前記定義円の各画素における差の二乗和が最小になるように前記定義円のサイズ又は座標の少なくとも1つを変化させて該スポットへフィッティングさせることによって、該スポットの近似円を取得する近似円取得手段と、
前記近似円の中心座標で前記スポットの座標を定義することによって、スポット間の距離を算出し格子面距離を取得する距離取得手段と
を有することを特徴とする半導体素子の評価装置。
(付記9)
回折スポット及び透過スポットを含む複数のスポットを表す電子線またはX線回折パタンを二階調化して二階調化データを生成するステップと、
前記二階調化データを用いて、前記スポットの領域に相当する定義円を作成するステップと、
前記スポットと前記定義円の各画素における差の二乗和が最小になるように前記定義円のサイズ又は座標の少なくとも1つを変化させて該スポットへフィッティングさせることによって、該スポットの近似円を取得するステップと、
前記近似円の中心座標で前記スポットの座標を定義することによって、スポット間の距離を算出し格子面距離を取得するステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータ実行可能な半導体素子の評価プログラム。
(付記10)
回折スポット及び透過スポットを含む複数のスポットを表す電子線またはX線回折パタンを二階調化して二階調化データを生成するステップと、
前記二階調化データを用いて、前記スポットの領域に相当する定義円を作成するステップと、
前記スポットと前記定義円の各画素における差の二乗和が最小になるように前記定義円のサイズ又は座標の少なくとも1つを変化させて該スポットへフィッティングさせることによって、該スポットの近似円を取得するステップと、
前記近似円の中心座標で前記スポットの座標を定義することによって、スポット間の距離を算出し格子面距離を取得するステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とする半導体素子の評価プログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体。
The following additional notes are further disclosed with respect to the embodiment including the above examples.
(Appendix 1)
Two-level gradation of electron beam or X-ray diffraction patterns representing a plurality of spots including diffraction spots and transmission spots, and generating two-level gradation data;
Creating a definition circle corresponding to the spot region using the two-gradation data;
An approximate circle of the spot is obtained by fitting to the spot by changing at least one of the size or coordinates of the definition circle so that the sum of squares of the differences between the spot and each pixel of the definition circle is minimized. And steps to
A method of evaluating a semiconductor device, wherein the computer executes a step of calculating a distance between spots and obtaining a lattice plane distance by defining the coordinates of the spots with the center coordinates of the approximate circle.
(Appendix 2)
2. The evaluation method of a semiconductor device according to appendix 1, wherein the two-gradation data indicates 0 less than an intensity deviating from a Gaussian distribution representing the intensity of brightness of each spot, and indicates 1 above the intensity.
(Appendix 3)
3. The semiconductor element evaluation method according to appendix 2, wherein the Gaussian distribution is a two-dimensional Gaussian distribution.
(Appendix 4)
3. The semiconductor element evaluation method according to appendix 1 or 2, wherein a definition circle corresponding to the spot region is created using an average coordinate of pixels of the spot.
(Appendix 5)
Identifying a diffraction spot selected by the user and a diffraction spot located symmetrically via the transmission spot;
When fitting to the spot, according to a limiting condition that minimizes the difference between the first distance between the selected diffraction spot and the transmission spot and the second distance between the symmetrical diffraction spot and the transmission spot. The semiconductor element evaluation method according to any one of appendices 1 to 3, wherein at least one of a size or a coordinate of a definition circle corresponding to each spot is changed to fit to each spot.
(Appendix 6)
Identifying a diffraction spot selected by the user and a diffraction spot located symmetrically via the transmission spot;
4. The calculation of the distance between the spots, wherein the distance between the selected diffraction spot and the symmetrical diffraction spot is halved to obtain the grating plane distance. The evaluation method of the semiconductor element of description.
(Appendix 7)
6. The semiconductor element evaluation method according to claim 1, wherein the defined circle is set by a user.
(Appendix 8)
Generation means for generating two-gradation data by two-grading an electron beam or an X-ray diffraction pattern representing a plurality of spots including a diffraction spot and a transmission spot;
Creating means for creating a definition circle corresponding to the spot area using the two-gradation data;
An approximate circle of the spot is obtained by fitting to the spot by changing at least one of the size or coordinates of the definition circle so that the sum of squares of the differences between the spot and each pixel of the definition circle is minimized. Approximating circle acquisition means to
An apparatus for evaluating a semiconductor device, comprising: distance acquisition means for calculating a distance between spots and acquiring a lattice plane distance by defining the coordinates of the spots with the center coordinates of the approximate circle.
(Appendix 9)
Two-level gradation of electron beam or X-ray diffraction patterns representing a plurality of spots including diffraction spots and transmission spots, and generating two-level gradation data;
Creating a definition circle corresponding to the spot region using the two-gradation data;
An approximate circle of the spot is obtained by fitting to the spot by changing at least one of the size or coordinates of the definition circle so that the sum of squares of the differences between the spot and each pixel of the definition circle is minimized. And steps to
A computer-executable evaluation of a semiconductor device, characterized in that a computer executes a step of calculating a distance between spots and obtaining a lattice plane distance by defining the coordinates of the spot with a center coordinate of the approximate circle program.
(Appendix 10)
Two-level gradation of electron beam or X-ray diffraction patterns representing a plurality of spots including diffraction spots and transmission spots, and generating two-level gradation data;
Creating a definition circle corresponding to the spot region using the two-gradation data;
An approximate circle of the spot is obtained by fitting to the spot by changing at least one of the size or coordinates of the definition circle so that the sum of squares of the differences between the spot and each pixel of the definition circle is minimized. And steps to
An evaluation program for a semiconductor device is stored, wherein a computer executes a step of calculating a distance between spots and obtaining a lattice plane distance by defining the coordinates of the spots with the center coordinates of the approximate circle A computer-readable storage medium.

2 回折パタン
3、4 強度ファイル
5 透過スポット
6 定義円
11 CPU
12 メモリユニット
13 表示ユニット
14 出力ユニット
15 入力ユニット
16 通信ユニット
17 記憶装置
18 ドライバ
19 記憶媒体
20 I/F
21 NBD測定装置
31 二階調化処理部
32 定義円作成処理部
33 フィッティング処理部
34 距離算出処理部
40 記憶領域
41 回折データ
42 二階調化データ
43 結果データ
44 距離データ
2 Diffraction pattern 3, 4 Intensity file 5 Transmission spot 6 Definition circle 11 CPU
12 memory unit 13 display unit 14 output unit 15 input unit 16 communication unit 17 storage device 18 driver 19 storage medium 20 I / F
21 NBD measurement apparatus 31 Two-gradation processing unit 32 Definition circle creation processing unit 33 Fitting processing unit 34 Distance calculation processing unit 40 Storage area 41 Diffraction data 42 Two-gradation data 43 Result data 44 Distance data

Claims (6)

回折スポット及び透過スポットを含む複数のスポットを表す電子線またはX線回折パタンを二階調化して二階調化データを生成するステップと、
前記二階調化データを用いて、前記スポットの領域に相当する定義円を作成するステップと、
前記スポットと前記定義円の各画素における差の二乗和が最小になるように前記定義円のサイズ又は座標の少なくとも1つを変化させて該スポットへフィッティングさせることによって、該スポットの近似円を取得するステップと、
前記近似円の中心座標で前記スポットの座標を定義することによって、スポット間の距離を算出し格子面距離を取得するステップと
をコンピュータが実行することを特徴とする半導体素子の評価方法。
Two-level gradation of electron beam or X-ray diffraction patterns representing a plurality of spots including diffraction spots and transmission spots, and generating two-level gradation data;
Creating a definition circle corresponding to the spot region using the two-gradation data;
An approximate circle of the spot is obtained by fitting to the spot by changing at least one of the size or coordinates of the definition circle so that the sum of squares of the differences between the spot and each pixel of the definition circle is minimized. And steps to
A method of evaluating a semiconductor device, wherein the computer executes a step of calculating a distance between spots and obtaining a lattice plane distance by defining the coordinates of the spots with the center coordinates of the approximate circle.
前記二階調化データは、各スポットの輝度の強度を現すガウス分布から外れる強度未満を0で示し、該強度以上を1で示すことを特徴とする請求項1記載の半導体素子の評価方法。   2. The method for evaluating a semiconductor device according to claim 1, wherein the two-gradation data indicates less than an intensity deviating from a Gaussian distribution representing the intensity of brightness of each spot by 0, and indicates 1 or more by the intensity. 前記ガウス分布は二次元ガウス分布であることを特徴とする請求項2記載の半導体素子の評価方法。   3. The method of evaluating a semiconductor device according to claim 2, wherein the Gaussian distribution is a two-dimensional Gaussian distribution. 前記スポットの領域に相当する定義円は、該スポットの画素の平均座標を用いて作成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載の半導体素子の評価方法。   4. The semiconductor element evaluation method according to claim 1, wherein a definition circle corresponding to the spot region is created using average coordinates of pixels of the spot. ユーザによって選択された回折スポットと前記透過スポットを介して対称に位置する回折スポットを特定する手順と、
前記スポットへフィッティングさせる際には、前記選択された回折スポットと前記透過スポット間の第一距離と、前記対称な回折スポットと前記透過スポット間の第二距離との差を最小とする制限条件に従って、各スポットに対応する定義円のサイズ又は座標の少なくとも1つを変化させて、各スポットへフィッティングさせることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項記載の半導体素子の評価方法。
Identifying a diffraction spot selected by the user and a diffraction spot located symmetrically via the transmission spot;
When fitting to the spot, according to a limiting condition that minimizes the difference between the first distance between the selected diffraction spot and the transmission spot and the second distance between the symmetrical diffraction spot and the transmission spot. 5. The semiconductor element evaluation method according to claim 1, wherein at least one of a size or a coordinate of a definition circle corresponding to each spot is changed to fit to each spot.
回折スポット及び透過スポットを含む複数のスポットを表す電子線またはX線回折パタンを二階調化して二階調化データを生成する生成手段と、
前記二階調化データを用いて、前記スポットの領域に相当する定義円を作成する作成手段と、
前記スポットと前記定義円の各画素における差の二乗和が最小になるように前記定義円のサイズ又は座標の少なくとも1つを変化させて該スポットへフィッティングさせることによって、該スポットの近似円を取得する近似円取得手段と、
前記近似円の中心座標で前記スポットの座標を定義することによって、スポット間の距離を算出し格子面距離を取得する距離取得手段と
を有することを特徴とする半導体素子の評価装置。
Generation means for generating two-gradation data by two-grading an electron beam or an X-ray diffraction pattern representing a plurality of spots including a diffraction spot and a transmission spot;
Creating means for creating a definition circle corresponding to the spot area using the two-gradation data;
An approximate circle of the spot is obtained by fitting to the spot by changing at least one of the size or coordinates of the definition circle so that the sum of squares of the differences between the spot and each pixel of the definition circle is minimized. Approximating circle acquisition means to
An apparatus for evaluating a semiconductor device, comprising: distance acquisition means for calculating a distance between spots and acquiring a lattice plane distance by defining the coordinates of the spots with the center coordinates of the approximate circle.
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