JP2013037009A - 輪郭線抽出方法、輪郭線抽出プログラム、および面積測定方法 - Google Patents
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Abstract
【構成】電子線ビームを測定対象の任意形状の図形に面走査してパターン画像を取得するステップと、パターン画像の輪郭線を抽出するステップと、輪郭線の所定各点において、直交する直交角度θを算出するステップと、算出した直交角度θの方向に、細く絞った電子線ビームでライン走査してラインプロファイルを生成するステップと、ラインプロファイルからエッジの位置を検出し、エッジの位置を図形の輪郭線の位置と決定するステップと、生成した図形の輪郭線の情報を出力および内部の面積を算出するステップとを有する。
【選択図】 図1
Description
図1において、走査型電子顕微鏡1は、試料3の拡大画像を生成するものであって、電子線ビーム2を発生する電子銃、発生された電子線ビーム2を集束する集束レンズ、集束された電子線ビーム2を試料3の上で細く絞る対物レンズ、微細かつ高速に電子線ビーム2を試料3の上に細く絞る(フォーカス調整、フォーカス合わせする)ためのダイナミックコイル、試料3の上で細く絞られた電子線ビーム2を平面走査(X方向およびY方向に走査)するための2段の偏向系、更に、細く紋った電子線ビーム2で試料3の上を平面走査したときに放出された2次電子、光、反射された反射電子を検出する検出器などから構成され、試料3の表面の画像(2次電子画像、反射電子画像)などを生成する公知のものである。
CAD又は設計データ23は、マスクやウェハに形成した図形(パターン)のCADデータまはは設計データであって、測定した結果(図形の面積など)と比較し、誤差、偏差などをチェックするためのものである。
図2は、本発明の動作説明フローチャートを示す。
S6は、ラインプロファイルからエッジを検出する。これらS5、S6は、S4で閉領域(図形)の輪郭線上の所定の各点において算出した直交角度θだけ、電子線ビーム2を回転させて設定する(即ち、電子線ビーム2が閉領域の輪郭線の当該各点を通りかつ輪郭線に直交する方向に走査されるように設定する)。そして、設定した方向に電子線ビームを走査してラインプロファイルを取得する。取得したラインプロファイルからエッジ位置を検出し、当該検出したエッジ位置を、正確な図形の輪郭線の位置と決定する。
S10は、面積を求める。これらS9、S10は、S8で三角形を作成して面積を求めることを、図形の輪郭線上の全ての隣接する2点について繰り返し、三角形の面積総和を求めて図形の輪郭線内の面積を算出する。例えば図12の例では、外接矩形の左上の1点と図形の輪郭線上の隣接する2点とで三角形をそれぞれ作成し、作成した三角形の面積の総和を求める(図12の(1))。同様に、外接矩形の左下の1点、右下の1点、右上の1点についても三角形の面積の総和をそれぞれ求める(図12の(2)、(3)、(4))。そして、全ての総和の面積((1)+(2)+(3)+(4))を求め、外接矩形の面積(0)から減算し、図形の輪郭線内の面積を算出する。
図3において、Sllは、画像を取得する。これは、図1の画像取得手段11が走査型電子顕微鏡1を制御し、細く絞った電子線ビーム2を試料3上の図形(パターン)に面走査し、放出された2次電子を検出・増幅して生成した画像を取得し、画像ファイル21に格納する。
S18は、閉ざされている図形の検出を行う。これらS17、S18は、S16で合成した後の画像中のエッジの追従を行い、領域にラベルを付与して連続した領域を閉領域(図形)として検出する。
図4の(a)は、2次微分波形例を示す。これは、図3のS14で画像を2次微分したときに、パターンの左端および右端で上(白)と下(黒)にそれぞれ強調された様子の1例を模式的に示す。
図5は、本発明のエッジ抽出フローチャートを示す。これは、図2のS4からS6の処理を詳細に説明するフローチャートである。
以上により、S31で読み込んだ輪郭線(画像から自動生成した閉領域毎の輪郭線)をもとに常に直交する方向に回転させてからライン走査して取得したラインプロファイルのエッジ位置を検出し、当該検出したエッジ位置を図形の正確な輪郭線の位置と測定することが可能となる。
図6の(a)は、直交角度θの例を示す。これは、既述した図5のS33で、輪郭線上の3点の平均の点の座標を求め、平均の点において直交する線分が水平からずれている角度θ1、θ2をそれぞれ求めた様子を模式的に示す。そして、水平方向から求めた角度θ1、θ2・・・だけ回転させた方向から電子線ビームで輪郭線(図形)をライン走査してラインプロファイルを取得する。次に、当該ラインプロファイルから直接にエッジ位置を検出し、輪郭線のエッジ位置とすることにより、極めて高精度にエッジ位置を検出して輪郭線の位置(エッジ位置)を測定することが可能となる。
・始点座標:
・終点座標:
・中点座標:
・角度:
・エッジ位置座標:
・エッジ対象点座標:
・その他:
ここで,NOは輪郭線(図形の輪郭線)上の始点座標と終点座標で決まる線分(区間)で分割したときに付与したシーケンシャルな番号である。始点座標、終点座標は輪郭線上で分割した始点座標と終点座標であり、中点座標は始点座標と終点座標との平均値である。角度は、中点座標の点と、始点座標、中点座標、終点座標で決まる線分に直交する線分が水平からずれている角度θである(図6の(a)のθ1など)。エッジ位置座標は、ラインプロファイルより求めたエッジ位置座標である(図5参照)。エッジ対象点座標は、エッジ位置座標を求めたときの回転角度のときのラインプロファイルから、反対側の輪郭線のエッジ位置座標を併せて求めたものである。このように、輪郭線が左右対称などの対称の場合には、ラインプロファイルの取得回数を半数に低減することが可能となる。
図8において、S41は、エッジを読み込みむ。これは、図7の線分テーブル26の先頭からエッジ位置座標を順に1つづつ読み込む。
図10において、S61は、外接矩形を求める。これは、図7の線分テーブル26のエッジ位置座標のX方向、Y方向の最小値、最大値を取り出し、図12の外接矩形を形成する。
図11において、S71は、測定対象パターンの面積を取り込む。これは、既述した対象図形について求めた面積を取り込む。
図12において、外接矩形は、既述した図7の線分テーブル26中の、ラインプロファイルから検出したエッジ位置座標のX方向、Y方向の最小値、最大値をそれぞれ検索して取り出し、これらエッジ位置座標をもとに形成した外接矩形であって、輪郭線に外接する矩形である。輪郭線で囲まれた対象図形の面積を算出する方法は、下記のような方法がある。
図13の(a)は、台形で面積を求める様子を模式的に示す。これは、外接矩形の1つの頂点Xと、輪郭線上の2つのエッジ位置座標とを含む台形を形成し、当該台形の面積を順次求め、求めた台形の面積の総和を算出し、当該頂点Xにおける面積を算出する様子を模式的に示す。
2:電子線ビーム
3:試料
10:コンピュータ(パソコン)
11:画像取得手段
12:ラインプロファイル取得手段
13:画像の前処理手段
14:微分処理手段
15:データ合成手段
16:ラベリング手段
17:輪郭抽出手段
18:エッジ抽出手段
19:面積算出手段
21:画像ファイル
22:結果ファイル
23:CAD又は設計データ
24:表示装置
25:入出力装置
26:線分テーブル
Claims (9)
- 走査型電子顕微鏡を用いて任意形状の閉領域からなる図形の輪郭線を抽出する輪郭線抽出方法において、
コンピュータが、
前記走査型電子顕微鏡を用いて細く絞った電子線ビームを、測定対象の前記任意形状の図形に面走査して画像を取得するステップと、
前記取得した画像の輪郭線を抽出するステップと、
前記抽出した画像の輪郭線が連続して閉領域と判明したときに検査対象の閉領域からなる図形と自動判定するステップと、
前記自動判定された検査対象の閉領域からなる図形について、前記抽出した輪郭線上の所定各点において、直交する直交角度θを算出するステップと、
前記輪郭線上の所定各点において算出した直交角度θの方向に、前記細く絞った電子線ビームをライン走査してラインプロファイルを生成することを、当該輪郭線上の全ての所定各点について繰り返すステップと、
前記所定各点におけるラインプロファイルからエッジの位置を検出し、当該エッジの位置を、前記図形の輪郭線の位置と決定することを繰り返して正確な図形の輪郭線を生成するステップと、
前記生成した図形の輪郭線の情報を出力するステップと
を実行することを特徴とする輪郭線抽出方法。 - 前記図形の輪郭線の情報を出力するとして、該輪郭線の情報を画面上に表示あるいはファイルに出力することを特徴とする請求項1記載の輪郭線抽出方法。
- 前記図形の輪郭線の情報を出力するとして、前記ラインプロファイルから検出したエッジ位置座標を出力することを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載の輪郭線抽出方法。
- 前記出力した図形の輪郭線の情報を読み込んで、前記生成した図形の輪郭線の内部の1つあるいは複数の点のうちのいずれか1つの点と、前記図形の輪郭線上の隣接する2つの点とで形成した3角形の面積を順次求めてその総和を算出し、当該図形の面積を算出することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の面積測定方法。
- 前記出力した図形の輪郭線の情報を読み込んで、前記生成した図形の輪郭線に外接する外接矩形を求め、当該求めた外接矩形の4つの各頂点のうちの1つと前記図形の輪郭線上の隣接する2つの点とで形成した3角形の面積を順次求めてその総和を算出し、外接矩形の面積から、当該4つの各頂点について求めた3角形の面積の総和を減算し、当該図形の面積を算出することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の面積測定方法。
- 前記出力した図形の輪郭線の情報を読み込んで、前記生成した図形の輪郭線に外接する外接矩形を求め、当該求めた外接矩形の4つの各頂点のうちの1つと前記図形の輪郭線上の隣接する2つの点とを含む台形を形成して当該台形の面積を順次求めてその総和を算出し、外接矩形の面積から、当該4つの各頂点について求めた台形の面積の総和を減算し、当該図形の面積を算出することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の面積測定方法。
- 前記出力した図形の輪郭線の情報を読み込んで、前記生成した図形の輪郭線に外接する外接矩形を求め、当該求めた外接矩形の4つの各頂点のうちの1つと前記図形の輪郭線上の隣接する2つの点とを含む台形を形成できたときは当該台形の面積を求め、台形を形成できないときは頂点のうちの1つと前記図形の輪郭線上の隣接する2つの点とで三角形を形成あるいは輪郭線上の隣接する3つの点で三角形を形成してその面積を求めてその総和を算出し、外接矩形の面積から、当該4つの各頂点について求めた3角形あるいは台形の面積の総和あるいは一部の面積を減算した総和を減算し、当該図形の面積を算出することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の面積測定方法。
- 前記出力した図形の輪郭線の情報を読み込んで、前記取得した画像を画面上に表示する際に、前記直交角度θだけ当該角度θに同期して回転させた画像を表示すると共に、必要に応じて前記ラインプロファイルとそのエッジ位置、および画像の輪郭線上の各所定点の直交方向を示す線分を表示することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の面積測定方法。
- 走査型電子顕微鏡を用いて任意形状の閉領域からなる図形の輪郭線を抽出する輪郭線抽出プログラムにおいて、
コンピュータを、
前記走査型電子顕微鏡を用いて細く絞った電子線ビームを、測定対象の前記任意形状の図形に面走査して画像を取得する手段と、
前記取得した画像の輪郭線を抽出する手段と、
前記抽出した画像の輪郭線が連続して閉領域と判明したときに検査対象の閉領域からなる図形と自動判定する手段と、
前記自動判定された検査対象の閉領域からなる図形について、前記抽出した輪郭線上の所定各点において、直交する直交角度θを算出する手段と、
前記輪郭線上の所定各点において算出した直交角度θの方向に、前記細く絞った電子線ビームをライン走査してラインプロファイルを生成することを、当該輪郭線上の全ての所定各点について繰り返す手段と、
前記所定各点におけるラインプロファイルからエッジの位置を検出し、当該エッジの位置を、前記図形の輪郭線の位置と決定することを繰り返して正確な図形の輪郭線を生成する手段と、
前記生成した図形の輪郭線の情報を出力する手段と
して機能させるための輪郭線抽出プログラム。
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