JP2014020917A - Sample evaluation method and sample evaluation program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate sample characteristics in a short time concerning a sample evaluation method and a sample evaluation program.SOLUTION: A sample evaluation method comprises: a step of expressing a microscopic image f(x,y) by a finite sum of products of bases and coefficients Zin a function space; a step of acquiring a computation image g(x,y) of electric characteristics of a computation model 20 by theoretical calculation with physical property information of the computation model 20 as an input value; a step of expressing a computation image g(x,y) by a finite sum of products of bases and coefficients Zin a function space; a step of determining whether or not a microscopic image f(x,y) is similar to a computation image g(x,y) with the use of coefficients Zand coefficients Z; a step of changing physical property information when dissimilarity is determined; a step of re-acquiring a computation image g(x,y) of electric characteristics of the computation model 20 by theoretical calculation with changed physical property information as an input value; and a step of determining that a sample A has changed physical property information when similarity is determined in a step of determining whether the images are similar or not.

Description

本発明は、試料評価方法及び試料評価プログラムに関する。   The present invention relates to a sample evaluation method and a sample evaluation program.

MOSトランジスタ等の半導体素子の開発段階や量産段階においては、半導体素子の電気的特性を評価するために様々な試験が行われる。その試験で用いられる装置としては走査プローブ顕微鏡(Scanning Probe Microscopy: SPM)がある。   In the development stage and mass production stage of semiconductor elements such as MOS transistors, various tests are performed to evaluate the electrical characteristics of the semiconductor elements. There is a scanning probe microscope (Scanning Probe Microscopy: SPM) as an apparatus used in the test.

走査プローブ顕微鏡は、試料の表面を探針で走査することにより、探針と試料との間における電流値、誘電率、及びインピーダンス等の電気的特性を可視化することができる。これらの電気的特性のどれを可視化するかにより、走査プローブ顕微鏡は様々なタイプに分類される。   The scanning probe microscope can visualize electrical characteristics such as a current value, a dielectric constant, and impedance between the probe and the sample by scanning the surface of the sample with the probe. Depending on which of these electrical properties are visualized, scanning probe microscopes are classified into various types.

例えば、電流を可視化する場合には走査型拡がり抵抗顕微鏡(Scanning Spreading Resistance Microscopy: SSRM)、インピーダンスを可視化する場合には走査型マイクロ波顕微鏡(Scanning Microwave Microscopy: SMM)と呼ばれる。そして、誘電率を可視化する場合には走査型静電容量顕微鏡(Scanning Capacitance Microscopy: SCM)又は走査型非線形誘電率顕微鏡(Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy: SNDM)と呼ばれる。   For example, when current is visualized, it is called a scanning spreading resistance microscope (SSRM), and when impedance is visualized, it is called a scanning microwave microscope (SMM). When the dielectric constant is visualized, it is called a scanning capacitance microscope (Scanning Capacitance Microscopy: SCM) or a scanning nonlinear dielectric microscope (Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy: SNDM).

ここで、走査プローブ顕微鏡で可視化された試料の電気的特性は、試料そのものの物性値だけでなく、試料中の歪みや観察環境にも依存する。例えば、半導体基板の不純物拡散領域の電気的特性は、その周囲からの応力が原因の歪みによって異なった値となる。また、抵抗値等の電気的特性が試料の表面において一様でない場合には、試料の表面と探針との間の電界分布が非等方的となり、試料の電気的特性を正確に可視化することができない。   Here, the electrical characteristics of the sample visualized by the scanning probe microscope depend not only on the physical property value of the sample itself but also on the distortion in the sample and the observation environment. For example, the electrical characteristics of the impurity diffusion region of the semiconductor substrate have different values depending on the strain caused by the stress from the periphery. In addition, when the electrical characteristics such as resistance value are not uniform on the surface of the sample, the electric field distribution between the surface of the sample and the probe becomes anisotropic, and the electrical characteristics of the sample are accurately visualized. I can't.

上記の走査プローブ顕微鏡で得られる像は、このように歪みや観察環境の影響を受けたものであり、歪みのない試料における電気的特性を正確に反映したものとはならない。   The image obtained by the scanning probe microscope is affected by the distortion and the observation environment as described above, and does not accurately reflect the electrical characteristics of the sample without distortion.

歪みの影響を排除することにより走査プローブ顕微鏡で試料の正確な像を取得する方法がいくつか提案されているが、いずれも改善の余地がある。   Several methods for acquiring an accurate image of a sample with a scanning probe microscope by eliminating the influence of distortion have been proposed, but all have room for improvement.

例えば、有限要素法により試料の電気的特性を表す正確な像を取得する方法が提案されている。この方法では、試料の計算モデルを構築し、歪みがない場合のその試料の電気的特性と、当該試料中に生じ得る歪みとを有限要素法の入力値とする。そして、これらの入力値から得られると想定される試料の電気的特性の計算像と、走査プローブ顕微鏡で得られた試料の顕微鏡像とを比較する。その後、計算像と顕微鏡像の各々の電気的特性の相違を画素ごとに求め、その相違が全ての画素において最小となるように有限要素法の入力値である電気的特性と歪みを変えていき、歪みがない場合に想定される電気的特性を求める。   For example, a method for obtaining an accurate image representing the electrical characteristics of a sample by a finite element method has been proposed. In this method, a calculation model of a sample is constructed, and the electric characteristics of the sample when there is no distortion and the distortion that can occur in the sample are used as input values of the finite element method. Then, the calculated image of the electrical characteristics of the sample assumed to be obtained from these input values is compared with the microscopic image of the sample obtained with the scanning probe microscope. After that, the difference between the electrical characteristics of the calculated image and the microscopic image is obtained for each pixel, and the electrical characteristics and distortion, which are input values of the finite element method, are changed so that the difference is minimized for all pixels. The electrical characteristics assumed when there is no distortion are obtained.

しかしながら、この方法では、比較を画素ごとに行っているため計算に膨大な時間を要してしまう。そのため、全画素のなかから代表点を選び出し、その代表点において計算像と顕微鏡像の各々の電気的特性の相違を求めざるをえず、高精度な解析を行うのが困難である。   However, in this method, since the comparison is performed for each pixel, a long time is required for the calculation. Therefore, it is difficult to select a representative point from all the pixels and obtain a difference in electrical characteristics between the calculated image and the microscope image at the representative point, and to perform a high-precision analysis.

試料評価方法と試料評価プログラムにおいて、試料の特性を短時間に計算することを目的とする。   The purpose of the sample evaluation method and sample evaluation program is to calculate the characteristics of a sample in a short time.

以下の開示によれば、走査プローブ顕微鏡を用いることにより、試料の顕微鏡像を取得するステップと、関数空間内の複数の基底と係数との積の有限和で前記顕微鏡像を表すステップと、前記試料の計算モデルを作成するステップと、前記計算モデルを利用した理論計算において、前記計算モデルの物性情報を入力値とすることにより、前記計算モデルの電気的特性の計算像を取得するステップと、前記関数空間内の複数の前記基底と係数との積の有限和で前記計算像を表すステップと、前記顕微鏡像を表す前記係数と、前記計算像を表す前記係数とを用いて、前記顕微鏡像と前記計算像とが類似しているか否かを判断するステップと、類似しているか否かを判断する前記ステップにおいて類似していないと判断された場合に、前記理論計算で使用する前記物性情報を変更するステップと、変更後の前記物性情報を前記入力値とする前記理論計算により、前記計算モデルの電気的特性の計算像を取得し直すステップと、前記計算像を取得し直すステップの後、類似しているか否かを判断する前記ステップを再び行い、該ステップにおいて類似していると判断された場合に、前記試料が変更後の前記物性情報を有しているものと判断するステップとを有することを特徴とする試料評価方法が提供される。   According to the following disclosure, using a scanning probe microscope, obtaining a microscopic image of a sample, representing the microscopic image as a finite sum of products of a plurality of bases and coefficients in a function space, and Creating a calculation model of a sample; and obtaining a calculation image of electrical characteristics of the calculation model by using physical property information of the calculation model as an input value in theoretical calculation using the calculation model; Using the step of representing the calculated image by a finite sum of products of a plurality of the bases and coefficients in the function space, the coefficient representing the microscope image, and the coefficient representing the calculated image, the microscope image And the step of determining whether or not the calculation image is similar and the step of determining whether or not they are similar in the step of determining whether or not they are similar A step of changing the physical property information to be used; a step of acquiring a calculated image of electrical characteristics of the calculation model by the theoretical calculation using the changed physical property information as the input value; and acquiring the calculated image. After the step of re-doing, the step of determining whether or not they are similar is performed again, and when it is determined that the steps are similar in the step, the sample has the physical property information after the change And a step of judging that the sample evaluation method is provided.

開示の試料評価方法では、試料の計算像と顕微鏡像とを関数空間内の基底と係数との積の有限和で表し、その関数空間におけるこれらの像の係数を利用することにより、計算像と顕微鏡像が類似しているか否かを判断する。類否判断に使用するこれらの係数の個数は、計算像や顕微鏡像の画素数に比べて少ないので、各像を一画素ずつ比較する場合と比較して計算に要する時間を短縮することができる。   In the disclosed sample evaluation method, a calculated image and a microscopic image of a sample are represented by a finite sum of products of bases and coefficients in a function space, and by using coefficients of these images in the function space, It is determined whether the microscopic images are similar. Since the number of these coefficients used for similarity determination is smaller than the number of pixels in the calculation image and the microscope image, the time required for calculation can be shortened compared with the case where each image is compared pixel by pixel. .

図1は、第1実施形態に係る試料評価システムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a sample evaluation system according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態において、SSRMによる画像データの取得方法について説明するための斜視図である。FIG. 2 is a perspective view for explaining a method of acquiring image data by SSRM in the first embodiment. 図3は、第1実施形態において、画像データで表される顕微鏡像の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a microscopic image represented by image data in the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係る試料評価方法を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the sample evaluation method according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態で使用する計算モデルの一例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an example of a calculation model used in the first embodiment. 図6は、第1実施形態において試料の形状を求めるのに使用し得るSTEM像の一例である。FIG. 6 is an example of an STEM image that can be used to determine the shape of the sample in the first embodiment. 図7は、第1実施形態で使用するEDX像の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an EDX image used in the first embodiment. 図8は、第1実施形態で使用する歪み分布の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a distortion distribution used in the first embodiment. 図9は、第1実施形態における顕微鏡像と、その顕微鏡像から得られたZernikeモーメントの計算結果とを示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a microscopic image in the first embodiment and a calculation result of a Zernike moment obtained from the microscopic image. 図10(a)〜(c)は、第1実施形態における計算像と、その顕微鏡像から得られたZernikeモーメントの計算結果とを示す図である。FIGS. 10A to 10C are diagrams showing a calculation image in the first embodiment and a calculation result of the Zernike moment obtained from the microscope image. 図11(a)〜(c)は、第2実施形態におけるビニング処理について説明するための図である。FIGS. 11A to 11C are diagrams for explaining the binning process in the second embodiment. 図12は、第2実施形態における計算像と顕微鏡像との類否の判断手法を模式的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a method for determining the similarity between a calculation image and a microscope image in the second embodiment. 図13は、第3実施形態における処理内容を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing the processing contents in the third embodiment. 図14は、第3実施形態における処理内容を模式的に示す図(その1)である。FIG. 14 is a diagram (part 1) schematically showing the processing contents in the third embodiment. 図15は、第3実施形態における処理内容を模式的に示す図(その2)である。FIG. 15 is a diagram (part 2) schematically illustrating processing contents in the third embodiment.

(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る試料評価システムの構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a sample evaluation system according to the present embodiment.

この試料評価システム1は、計算部2と走査プローブ顕微鏡3とを有する。このうち、計算部2は、例えばパーソナルコンピュータであって、後述の試料評価プログラムPに従って動作する。   The sample evaluation system 1 includes a calculation unit 2 and a scanning probe microscope 3. Among these, the calculation unit 2 is a personal computer, for example, and operates according to a sample evaluation program P described later.

その試料評価プログラムPは、任意の記録媒体から計算部2が読み取ることで実行される。そのような記録媒体としては、例えば、CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、USB(Universal Serial Bus)メモリ、フラッシュメモリ、及びハードディスクドライブ等がある。   The sample evaluation program P is executed by the calculation unit 2 reading from an arbitrary recording medium. Examples of such a recording medium include a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disc), a USB (Universal Serial Bus) memory, a flash memory, and a hard disk drive.

一方、走査プローブ顕微鏡3は、SSRM、SMM、SCM、又はSNDMであり、ネットワーク4を介して計算部2に試料の電気的特性を表す顕微鏡像の画像データDを出力する。出力される電気的特性は、走査プローブ顕微鏡3の種類によって定まる。例えば、SSRMでは試料の電流が電気的特性として出力され、SMMでは探針と試料との間のインピーダンスが電気的特性として出力される。また、SCMとSNDMでは探針と試料との間の誘電率が電気的特性として出力される。   On the other hand, the scanning probe microscope 3 is SSRM, SMM, SCM, or SNDM, and outputs image data D of a microscope image representing the electrical characteristics of the sample to the calculation unit 2 via the network 4. The output electrical characteristics are determined by the type of scanning probe microscope 3. For example, in SSRM, the current of the sample is output as an electrical characteristic, and in SMM, the impedance between the probe and the sample is output as an electrical characteristic. In SCM and SNDM, the dielectric constant between the probe and the sample is output as an electrical characteristic.

以下では走査プローブ顕微鏡3としてSSRMを使用する場合を例にして説明する。   Hereinafter, a case where SSRM is used as the scanning probe microscope 3 will be described as an example.

図2は、SSRMによる画像データDの取得方法について説明するための斜視図である。   FIG. 2 is a perspective view for explaining a method of acquiring image data D by SSRM.

SSRMにおいては、電源15により試料Aの裏面に−1V程度の所定のバイアス電圧を印加しながら、接地電位に維持された導電性の探針18で試料Aの表面を走査する。そして、試料Aと探針18との間に流れる電流を増幅器19で増幅し、その電流を探針18の位置と対応付けて画像データDとして出力する。   In SSRM, the surface of the sample A is scanned by the conductive probe 18 maintained at the ground potential while applying a predetermined bias voltage of about −1 V to the back surface of the sample A by the power source 15. The current flowing between the sample A and the probe 18 is amplified by the amplifier 19, and the current is associated with the position of the probe 18 and output as image data D.

なお、探針18の位置は、レーザ光源17から探針18にレーザ光Lを照射し、その反射光を光検出器16で検出することにより特定できる。   The position of the probe 18 can be specified by irradiating the probe 18 with the laser light L from the laser light source 17 and detecting the reflected light by the photodetector 16.

また、この例では、試料Aとして、トランジスタTRが形成されたシリコン基板10を用いている。そのトランジスタTRは、ソースドレイン領域11とゲート電極12とを有すると共に、層間絶縁膜13で覆われる。   In this example, as the sample A, the silicon substrate 10 on which the transistor TR is formed is used. The transistor TR has a source / drain region 11 and a gate electrode 12 and is covered with an interlayer insulating film 13.

図3は、その画像データDで表される顕微鏡像8の一例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing an example of the microscope image 8 represented by the image data D. As shown in FIG.

この例では、点線で表されるSTEM像に、SSRMによる顕微鏡像8を重ね合わせている。図3に示すように、試料Aを流れる電流値の違いにより、顕微鏡像8においてソースドレイン領域11やゲート電極12が可視化される。   In this example, the microscope image 8 by SSRM is superimposed on the STEM image represented by the dotted line. As shown in FIG. 3, the source / drain region 11 and the gate electrode 12 are visualized in the microscope image 8 due to the difference in the current value flowing through the sample A.

なお、SSRMに代えてSMMを用いた場合には、インピーダンスが顕微鏡像8に現され、SCMとSNDMを用いた場合には誘電率が顕微鏡像8に現される。   When SMM is used instead of SSRM, the impedance appears in the microscope image 8, and when SCM and SNDM are used, the dielectric constant appears in the microscope image 8.

ここで、顕微鏡像8は試料Aを流れる電流分布を可視化したものであるが、電流は試料Aの抵抗に比例するので、顕微鏡像8は試料Aの抵抗分布を可視化したものとみなせる。   Here, the microscopic image 8 is a visualization of the current distribution flowing through the sample A, but since the current is proportional to the resistance of the sample A, the microscopic image 8 can be regarded as a visualization of the resistance distribution of the sample A.

但し、抵抗分布等のような試料Aの電気的特性は、試料A内の歪みによって変わる。そして、上記の顕微鏡像8は、その歪みが存在する状態での試料Aの抵抗分布を示すものであって、試料Aに歪みがない場合の抵抗分布は顕微鏡像8のみからは分からない。   However, the electrical characteristics of the sample A such as the resistance distribution vary depending on the strain in the sample A. The above-described microscopic image 8 shows the resistance distribution of the sample A in a state where the strain exists, and the resistance distribution when the sample A is not strained cannot be understood from the microscopic image 8 alone.

そこで、本実施形態では以下のようにして歪みがない場合の試料Aの抵抗分布を取得すると共に、試料Aに生じている歪み分布を把握する。   Therefore, in the present embodiment, the resistance distribution of the sample A when there is no distortion is acquired as follows, and the strain distribution generated in the sample A is grasped.

図4は、本実施形態に係る試料評価方法を示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing a sample evaluation method according to this embodiment.

図4に示すように、この試料評価方法はステップS1〜S9を有する。これらのステップのうち、計算機2が実行するものは、計算機2が試料評価プログラムP(図1参照)を読み取ることで当該ステップを行う。   As shown in FIG. 4, this sample evaluation method includes steps S1 to S9. Among these steps, what the computer 2 executes is performed by the computer 2 reading the sample evaluation program P (see FIG. 1).

最初のステップS1では、計算部2が、走査プローブ顕微鏡3からネットワーク4を介して画像データDを取得することにより、走査プローブ顕微鏡3で作成された試料Aの顕微鏡像8を得る。   In the first step S 1, the calculation unit 2 obtains the image data D from the scanning probe microscope 3 via the network 4, thereby obtaining a microscope image 8 of the sample A created by the scanning probe microscope 3.

顕微鏡像8は、複数の画素の各々に電流値を対応付けてなり、関数f(x,y)で表される。なお、点(x,y)は、顕微鏡像8内に任意に設定された直交座標系における座標点である。   The microscope image 8 is formed by associating a current value with each of a plurality of pixels, and is represented by a function f (x, y). The point (x, y) is a coordinate point in an orthogonal coordinate system arbitrarily set in the microscope image 8.

次に、ステップS2に移り、計算部2が、顕微鏡像f(x,y)を所定の関数空間内で展開する。展開の仕方は特に限定されないが、本実施形態ではZernike多項式Vn,m(x,y)を基底とする関数空間内で以下の式(1)のように関数f(x,y)を有限和で表し、各基底の係数Zn,mを求める。 Next, the process proceeds to step S2, and the calculation unit 2 develops the microscope image f (x, y) in a predetermined function space. The method of expansion is not particularly limited, but in the present embodiment, the function f (x, y) is finite as shown in the following equation (1) in the function space based on the Zernike polynomial V n, m (x, y). Expressed as a sum, the coefficient Z n, m of each base is obtained.

Figure 2014020917
Figure 2014020917

式(1)において、各基底Vn,m(x,y)の係数Zn,mはZernikeモーメントと呼ばれ、次の式(2)から計算される。 In equation (1), the coefficient Z n, m of each basis V n, m (x, y) is called a Zernike moment and is calculated from the following equation (2).

Figure 2014020917
Figure 2014020917

但し、   However,

Figure 2014020917
Figure 2014020917

Figure 2014020917
Figure 2014020917

である。 It is.

Zernike多項式Vn,m(x,y)は、xy空間の原点を中心とする単位円内で完全直交系をなす。そして、ZernikeモーメントZn,mは、原点を中心として顕微鏡像f(x,y)を回転させてもその値が不変な回転不変量であり、回転不変特徴量とも呼ばれる。このことより、式(1)のように顕微鏡像f(x,y)のZernikeモーメントZn,mを求めることは、顕微鏡像f(x,y)の回転対象性を抽出することに相当する。 The Zernike polynomial V n, m (x, y) forms a complete orthogonal system within a unit circle centered at the origin of the xy space. The Zernike moment Z n, m is a rotation invariant whose value remains unchanged even when the microscope image f (x, y) is rotated around the origin, and is also called a rotation invariant feature. Thus, obtaining the Zernike moment Z n, m of the microscope image f (x, y) as shown in the equation (1) corresponds to extracting the rotation object property of the microscope image f (x, y). .

そのZernikeモーメントZn,mにおいて、添え字nは次数と呼ばれ、添え字mは反復数と呼ばれる。その添え字nのうち、式(1)における最大値Nを以下では最大次数と呼ぶ。最大次数Nは、計算精度に応じてユーザが任意に設定することができ、本実施形態では10とする。 In the Zernike moment Z n, m , the subscript n is called the order, and the subscript m is called the iteration number. Among the subscripts n, the maximum value N in the expression (1) is hereinafter referred to as the maximum order. The maximum order N can be arbitrarily set by the user according to the calculation accuracy, and is set to 10 in the present embodiment.

なお、次数nと反復数mは、   Note that the order n and the iteration number m are

Figure 2014020917
Figure 2014020917

という規則性を持つ。 It has the regularity.

この規則性より、上記のように最大次数Nをしたとき、式(1)におけるZernikeモーメントZn,mの個数は36となる。 Due to this regularity, when the maximum order N is set as described above , the number of Zernike moments Zn , m in equation (1) is 36.

また、複数のZernikeモーメントZn,mのどれを式(1)の右辺の和に入れるかも特に限定されない。例えば、顕微鏡像f(x,y)に所定の回転対象性がなく、その回転対象性に対応したZernikeモーメントZn,mの絶対値が小さい場合には、当該ZernikeモーメントZn,mを式(1)から除外して計算速度の高速化を図ってもよい。 Further, there is no particular limitation as to which of the plurality of Zernike moments Z n, m is included in the sum of the right side of Expression (1). For example, if the microscopic image f (x, y) does not have a predetermined rotation target property and the absolute value of the Zernike moment Z n, m corresponding to the rotation target property is small, the Zernike moment Z n, m is expressed by the equation The calculation speed may be increased by excluding from (1).

更に、関数空間は上記に限定されず、次の式(6)のように指数関数を基底とする関数空間内で関数f(x,y)をFourier展開してもよい。   Furthermore, the function space is not limited to the above, and the function f (x, y) may be subjected to Fourier expansion in a function space based on an exponential function as in the following equation (6).

Figure 2014020917
Figure 2014020917

式(6)の右辺の有限和において、基底exp[-2πi(ux+vy)/N]の係数Fu,vは、顕微鏡像f(x,y)のFourier係数である。 In the finite sum of the right side of Equation (6), the coefficient Fu , v of the base exp [-2πi (ux + vy) / N] is the Fourier coefficient of the microscopic image f (x, y).

次に、ステップS3に移り、ユーザが試料Aの計算モデルを作成する。   Next, the process moves to step S3, and the user creates a calculation model of sample A.

図5は、その計算モデルの一例を示す斜視図である。   FIG. 5 is a perspective view showing an example of the calculation model.

なお、図5において、図2で説明したのと同じ要素には図2におけるのと同じ符号を付し、その説明は省略する。   In FIG. 5, the same elements as those described in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2, and description thereof is omitted.

計算モデル20は、有限要素法等の理論計算において試料Aの電気的特性を計算する際に使用するものであって、試料Aの形状と試料Aの物性情報とを用いて作成される。   The calculation model 20 is used when calculating the electrical characteristics of the sample A in the theoretical calculation such as the finite element method, and is created using the shape of the sample A and the physical property information of the sample A.

このうち、試料Aの形状については、試料Aの設計に用いたCADデータや試料AのSTEM(Scanning Transmission Electron Microscope)像から求めることができる。   Among these, the shape of the sample A can be obtained from CAD data used for the design of the sample A and a STEM (Scanning Transmission Electron Microscope) image of the sample A.

図6は、このように試料Aの形状を求めるのに使用し得るSTEM像の一例である。   FIG. 6 is an example of an STEM image that can be used to determine the shape of the sample A in this way.

一方、試料Aの物性情報には、試料A内の歪み分布S(x,y)と、歪みがない場合の試料Aの抵抗分布R(x,y)とがある。なお、抵抗分布R(x,y)と歪み分布S(x,y)において、点(x,y)は、顕微鏡像f(x,y)におけるのと同じ直交座標系での座標点である。   On the other hand, the physical property information of the sample A includes a strain distribution S (x, y) in the sample A and a resistance distribution R (x, y) of the sample A when there is no strain. In the resistance distribution R (x, y) and the strain distribution S (x, y), the point (x, y) is a coordinate point in the same orthogonal coordinate system as in the microscopic image f (x, y). .

抵抗分布R(x,y)は、試料Aにおける元素分布から凡その目安が付く。そのため、本実施形態では、元素分布を把握するために試料AのEDX(Energy Dispersive X-ray spectroscopy)像を求め、そのEDX像から試料Aの抵抗分布R(x,y)を推定する。   The resistance distribution R (x, y) is roughly estimated from the element distribution in the sample A. Therefore, in this embodiment, an EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy) image of the sample A is obtained in order to grasp the element distribution, and the resistance distribution R (x, y) of the sample A is estimated from the EDX image.

図7は、そのEDX像の一例を示す図である。この例では、酸素元素(O)、窒素元素(N)、シリコン元素(Si)、リン元素(P)、砒素元素(As)、及びコバルト元素(Co)の各々の分布を例示している。   FIG. 7 is a diagram showing an example of the EDX image. In this example, the distribution of each of oxygen element (O), nitrogen element (N), silicon element (Si), phosphorus element (P), arsenic element (As), and cobalt element (Co) is illustrated.

抵抗分布R(x,y)の推定の仕方は特に限定されず、図7の各EDX像における元素分布をトレースすることにより抵抗分布R(x,y)を推定してもよい。   The method of estimating the resistance distribution R (x, y) is not particularly limited, and the resistance distribution R (x, y) may be estimated by tracing the element distribution in each EDX image of FIG.

更に、EDX像に代えてSIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)像を用いて抵抗分布R(x,y)を推定してもよい。   Further, the resistance distribution R (x, y) may be estimated using a SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) image instead of the EDX image.

そして、歪み分布S(x,y)については、特開2006−242914号公報や特開2007−093344号公報において本願発明者が開発した手法を用いて作成する。   The strain distribution S (x, y) is created using the technique developed by the inventors of the present invention in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-242914 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-093344.

図8は、これらの手法を用いて作成した歪み分布の一例を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing an example of a strain distribution created using these methods.

次に、ステップS4に移り、上記の計算モデル20を利用した理論計算において、計算モデル20の形状と物性情報とを入力値とすることにより、計算モデル20の電気的特性の計算像g(x,y)を取得する。その理論計算としては、例えば有限要素法がある。   Next, the process proceeds to step S4, and in the theoretical calculation using the calculation model 20 described above, the shape and physical property information of the calculation model 20 are used as input values, whereby the calculation image g (x , y). An example of the theoretical calculation is a finite element method.

その有限要素法の入力値となる物性情報は、上記したように、歪みがない場合の計算モデル20の抵抗分布R(x,y)と、計算モデル20の歪み分布S(x,y)である。また、求めるべき計算像g(x,y)は、歪み分布S(x,y)を有する場合に計算モデル20に想定される電流分布である。   The physical property information that is the input value of the finite element method is, as described above, the resistance distribution R (x, y) of the calculation model 20 when there is no distortion and the strain distribution S (x, y) of the calculation model 20. is there. The calculation image g (x, y) to be obtained is a current distribution assumed in the calculation model 20 when it has a strain distribution S (x, y).

そして、計算に際しては、図2の実際のSSRMと同じ条件で計算モデル20に電圧を印加した場合を想定する。例えば、計算モデル20の裏面に−1V程度の所定のバイアス電圧を印加し、探針18を接地電位した状態で、探針18と計算モデル20との間に流れる電流を計算モデル20の表面の各点ごとに求め、その電流値を画像化することにより計算像g(x,y)を得る。   In the calculation, it is assumed that a voltage is applied to the calculation model 20 under the same conditions as the actual SSRM in FIG. For example, a current flowing between the probe 18 and the calculation model 20 is applied to the surface of the calculation model 20 in a state where a predetermined bias voltage of about −1 V is applied to the back surface of the calculation model 20 and the probe 18 is grounded. A calculation image g (x, y) is obtained by obtaining each point and imaging the current value.

次いで、ステップS5に移り、計算部2が、ステップS2におけるのと同一の関数空間内で計算像g(x,y)を次の式(7)のように有限和に展開する。   Next, the process proceeds to step S5, where the calculation unit 2 expands the calculation image g (x, y) into a finite sum as in the following equation (7) in the same function space as in step S2.

Figure 2014020917
Figure 2014020917

式(1)と同様に、式(7)の関数Vn,m(x,y)は関数空間の基底となるZernike多項式であり、基底Vn,m(x,y)の係数Z' n,mはZernikeモーメントである。 Similar to equation (1), the function V n, m (x, y) in equation (7) is a Zernike polynomial that is the basis of the function space, and the coefficient Z n of the basis V n, m (x, y) , m is the Zernike moment.

また、式(7)におけるZernikeモーメントZ' n,mの最大次数Nは式(1)におけるのと同一であり、式(7)における項数も式(1)におけるのと同一である。 Further, the maximum order N of the Zernike moment Z n, m in equation (7) is the same as in equation (1), and the number of terms in equation (7) is also the same as in equation (1).

更に、式(1)と同様に顕微鏡像g(x,y)に所定の回転対象性がなく、その回転対象性に対応したZernikeモーメントZ' n,mの絶対値が小さい場合には、当該ZernikeモーメントZ' n,mを式(7)から除外して計算速度の高速度化を図ってもよい。 Further, the formula (1) as well as microscopic image g (x, y) in no predetermined rotational symmetry, Zernike moments Z 'n corresponding to the rotational symmetry, when the absolute value of m is small, the The Zernike moment Z n, m may be excluded from the equation (7) to increase the calculation speed.

なお、ステップS2で顕微鏡像f(x,y)を式(6)のようにFourier展開した場合には、本ステップS5では次の式(8)のように計算像g(x,y)をFourier展開する。   If the microscope image f (x, y) is Fourier expanded as shown in equation (6) in step S2, the calculated image g (x, y) is calculated as shown in equation (8) in step S5. Fourier expansion.

Figure 2014020917
Figure 2014020917

式(8)の右辺の有限和において、基底exp[-2πi(ux+vy)/N]の係数Gu,vは、計算像g(x,y)のFourier係数である。 In the finite sum of the right side of Expression (8), the coefficient Gu , v of the base exp [-2πi (ux + vy) / N] is the Fourier coefficient of the calculation image g (x, y).

次に、ステップS6に移り、顕微鏡像f(x,y)を表すZernikeモーメントZn,m(式(1)参照)と、計算像g(x,y)を表すZernikeモーメントZ' n,m(式(7)参照)とを用いて、顕微鏡像f(x,y)と計算像g(x,y)とが類似しているか否かを判断する。 Next, the process proceeds to step S6, where the Zernike moment Z n, m (see equation (1)) representing the microscopic image f (x, y) and the Zernike moment Z n, m representing the calculated image g (x, y) are obtained. (See equation (7)), it is determined whether or not the microscopic image f (x, y) and the calculated image g (x, y) are similar.

この判断に際しては、まず、次の式(9)の二乗和Δを計算部2が算出する。   For this determination, first, the calculation unit 2 calculates the square sum Δ of the following equation (9).

Figure 2014020917
Figure 2014020917

そして、この二乗和Δが、ユーザが設定した閾値Δthよりも小さいときに、計算部2は顕微鏡像f(x,y)と計算像g(x,y)とが類似していると判断する。一方、二乗和Δが閾値Δth以上のときには、計算部2は、顕微鏡像f(x,y)と計算像g(x,y)とが類似していないと判断する。 Then, determining that the sum of squares delta is, when smaller than the threshold delta th set by the user, calculating unit 2 is micrograph f (x, y) and calculate image g (x, y) and are similar To do. On the other hand, when the square sum delta is not less than the threshold delta th, the calculation section 2, the microscope image f (x, y) and calculate image g (x, y) and is determined not to be similar.

なお、ステップS1とステップS5において関数f(x,y)、g(x,y)をFourier展開した場合には、Fourier係数Fu,v、Gu,vを用いて次の式(10)のように二乗和Δを算出すればよい。 When the functions f (x, y) and g (x, y) are subjected to Fourier expansion in step S1 and step S5, the following equation (10) is used by using the Fourier coefficients Fu, v , Gu, v. The sum of squares Δ may be calculated as follows.

Figure 2014020917
Figure 2014020917

ここで、顕微鏡像f(x,y)と計算像g(x,y)とが類似していないと判断された場合は、ステップS4で計算像g(x,y)を算出するのに使用した歪み分布S(x,y)と抵抗分布R(x,y)が、試料Aにおけるこれらの実際の分布と乖離している可能性がある。   Here, if it is determined that the microscopic image f (x, y) and the calculated image g (x, y) are not similar, it is used to calculate the calculated image g (x, y) in step S4. There is a possibility that the strain distribution S (x, y) and the resistance distribution R (x, y) are different from these actual distributions in the sample A.

そこで、この場合はステップS7に移り、有限要素法で使用する物性情報を変更する。その物性情報は上記の抵抗分布R(x,y)と歪み分布S(x,y)であり、本ステップではこれらの分布を新しい抵抗分布R'(x,y)と新しい歪み分布S'(x,y)に変更する。 Therefore, in this case, the process proceeds to step S7, and the physical property information used in the finite element method is changed. The physical property information is the above-mentioned resistance distribution R (x, y) and strain distribution S (x, y) .In this step, these distributions are converted into a new resistance distribution R (x, y) and a new strain distribution S ( x, y).

その変更の仕方は特に限定されず、計算部3が任意のアルゴリズムにより自動で抵抗分布R(x,y)と歪み分布S(x,y)とを変更してもよい。本ステップで使用し得るアルゴリズムとしてはSimplex法がある。Simplex法においては、式(9)の二乗和を目的関数とし、当該目的関数の値を最小とするZernikeモーメントZ' n,mが得られるように新しい抵抗分布R'(x,y)と新しい歪み分布S'(x,y)とを見つける。 The method of the change is not particularly limited, and the calculation unit 3 may automatically change the resistance distribution R (x, y) and the strain distribution S (x, y) by an arbitrary algorithm. There is a Simplex method as an algorithm that can be used in this step. In Simplex method, and the square sum of the equation (9) and the objective function, Zernike moments to minimize the value of the objective function Z 'n, so that m is obtained new resistance distribution R' (x, y) and the new Find the strain distribution S (x, y).

なお、歪みは同一の材料内では同一の値となるので、計算モデル20の全ての点(x,y)において個別に歪みの値を変更するよりも、同一の材料内での歪みを一斉に変えるのが効率的である。   Note that since the strain has the same value in the same material, the strain in the same material is collectively changed rather than individually changing the strain value at all points (x, y) of the calculation model 20. It is efficient to change.

次に、ステップS8に移り、変更後の物性情報R'(x,y)、S'(x,y)を入力値とする有限要素法により、計算モデル20の電気的特性の計算像g(x,y)を取得し直す。 Next, the process proceeds to step S8, and a calculation image g () of the electrical characteristics of the calculation model 20 is obtained by the finite element method using the changed physical property information R (x, y) and S (x, y) as input values. Get x, y) again.

その後、ステップS6を再び行うことにより、顕微鏡像f(x,y)と計算像g(x,y)とが類似しているか否かを判断する。   Thereafter, by performing Step S6 again, it is determined whether or not the microscopic image f (x, y) and the calculated image g (x, y) are similar.

ここで、顕微鏡像f(x,y)と計算像g(x,y)とが類似していると判断された場合にはステップS9に移り、試料Aが変更後の新しい抵抗分布R'(x,y)と新しい歪み分布S'(x,y)とを有しているものと計算部2が判断する。 Here, if it is determined that the microscopic image f (x, y) and the calculated image g (x, y) are similar, the process proceeds to step S9, where the sample A has a new resistance distribution R ( The calculation unit 2 determines that x, y) and the new strain distribution S (x, y) are included.

以上により、本実施形態に係る試料評価方法の基本ステップを終了する。   The basic steps of the sample evaluation method according to the present embodiment are thus completed.

図9〜図10は、上記のようにステップS6を繰り返し行うことにより二乗和Δが小さくなっていく様子を示す図である。   9 to 10 are diagrams showing how the sum of squares Δ is reduced by repeating step S6 as described above.

このうち、図9は、顕微鏡像f(x,y)と、これより得られたZernikeモーメントZn,mの計算結果とを示す図である。 Among these, FIG. 9 is a diagram showing a microscopic image f (x, y) and a calculation result of the Zernike moments Zn , m obtained therefrom.

一方、図10(a)〜(c)は、計算像g(x,y)と、これより得られたZernikeモーメントZ' n,mの計算結果とを示す図である。また、これらの図には、各々のZernikeモーメントZ' n,mと図9のZernikeモーメントZn,mから得られた二乗和Δも併記してある。 On the other hand, FIG. 10 (a) ~ (c) is a calculated image g (x, y),, Zernike moments Z 'n obtained from this is a diagram showing the calculation results of the m. Further, these figures, each of the Zernike moment Z 'n, Zernike moments Z n of m and 9, also square sum Δ obtained from m are also shown.

この例では、図10(a)、図10(b)、図10(c)の順にステップS6の実行回数が増えており、これに伴って二乗和Δが次第に小さくなって最終的には計算像g(x,y)が顕微鏡像f(x,y)に類似するようになる。   In this example, the number of executions of step S6 increases in the order of FIG. 10 (a), FIG. 10 (b), and FIG. 10 (c). The image g (x, y) becomes similar to the microscopic image f (x, y).

上記した本実施形態によれば、計算像g(x,y)が顕微鏡像f(x,y)に類似するように、有限要素法の入力値である抵抗分布R(x,y)と歪み分布S(x,y)を更新し、更新後の抵抗分布R(x,y)を歪みがない場合の試料Aの抵抗分布と同定できる。また、この結果より、その試料Sには更新後の歪み分布S(x,y)が生じていると共に、最終的に得られた計算像g(x,y)が試料Sの電気的特性を正確に表す像であることが理解できる。   According to the present embodiment described above, the resistance distribution R (x, y), which is the input value of the finite element method, and the distortion are set so that the calculated image g (x, y) is similar to the microscopic image f (x, y). The distribution S (x, y) is updated, and the updated resistance distribution R (x, y) can be identified as the resistance distribution of the sample A when there is no distortion. Also, from this result, the sample S has an updated strain distribution S (x, y), and the finally obtained calculation image g (x, y) shows the electrical characteristics of the sample S. It can be understood that the image is an accurate representation.

更に、本実施形態では、計算像g(x,y)と顕微鏡像f(x,y)との類似性を判断するにあたり、これらの像を画素ごとに比較するのではなく、計算像g(x,y)と顕微鏡像f(x,y)とを関数空間内で有限和に展開して基底の係数同士を比較するので、短時間で計算を行うことができる。   Furthermore, in this embodiment, in determining the similarity between the calculated image g (x, y) and the microscopic image f (x, y), these images are not compared for each pixel, but the calculated image g ( Since x, y) and the microscopic image f (x, y) are expanded into a finite sum in the function space and the base coefficients are compared with each other, the calculation can be performed in a short time.

例えば、計算像g(x,y)と顕微鏡像f(x,y)の各々の画素数が256×256個の場合、一画素ごとに像の類似性を計算していたのでは、画素数と同じ回数だけ類似性を計算しなければならない。計算像g(x,y)が顕微鏡像f(x,y)に類似するのに一画素あたり10秒の計算を10回しなければばらないときには、最終的には76日(=10×10×256×256秒)も要してしまう。   For example, when the calculated image g (x, y) and the microscopic image f (x, y) each have 256 × 256 pixels, the image similarity is calculated for each pixel. The similarity must be calculated as many times as. If the calculation image g (x, y) is similar to the microscopic image f (x, y) and the calculation of 10 seconds per pixel has to be performed 10 times, finally, 76 days (= 10 × 10 ×) 256 × 256 seconds).

これに対し、本実施形態では式(9)のように最大次数が高々NのZernikeモーメントZn,m、Z' n,mを利用して、顕微鏡像f(x,y)と計算像g(x,y)との類否判断を行う。最大次数Nが10のとき、式(9)の項数は36個となり、上記のように画素ごとに計算する場合と比較して計算の回数を大幅に減らすことができる。 On the other hand, in the present embodiment, a microscopic image f (x, y) and a calculated image g are obtained by using Zernike moments Z n, m and Z n, m whose maximum order is N at most as shown in Expression (9). Judge the similarity with (x, y). When the maximum order N is 10, the number of terms in Equation (9) is 36, and the number of calculations can be greatly reduced as compared with the case of calculating for each pixel as described above.

また、計算精度と計算時間とはトレードオフの関係にあるが、これらは最大次数Nによってコントロールできるので、ユーザが最大次数Nを適宜設定することにより、ユーザの都合が良いように計算精度と計算時間とを容易に制御できる。   In addition, calculation accuracy and calculation time are in a trade-off relationship, but these can be controlled by the maximum order N. Therefore, the user can set the maximum order N appropriately so that the calculation accuracy and calculation are convenient for the user. Time can be easily controlled.

(第2実施形態)
本実施形態は、以下のように計算部2が第1実施形態の計算像g(x,y)と顕微鏡像f(x,y)の各々にビニング処理を施すことにより、第1実施形態よりも計算時間を短縮する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the calculation unit 2 performs binning processing on each of the calculation image g (x, y) and the microscope image f (x, y) of the first embodiment as described below. Also reduce calculation time.

図11(a)〜(c)は、ビニング処理について説明するための図である。   11A to 11C are diagrams for explaining the binning process.

図11(a)は、ビニング処理を施していない顕微鏡像f(x,y)である。   FIG. 11A is a microscopic image f (x, y) that has not been subjected to binning processing.

一方、図11(b)は、隣接する4×4個の画素を一つにまとめるビニング処理が施された顕微鏡像f(x,y)である。   On the other hand, FIG. 11B is a microscopic image f (x, y) that has been subjected to a binning process that groups adjacent 4 × 4 pixels into one.

そして、図11(c)は、隣接する8×8個の画素を一つにまとめるビニング処理が施された顕微鏡像f(x,y)である。   FIG. 11C shows a microscopic image f (x, y) that has been subjected to a binning process for grouping adjacent 8 × 8 pixels into one.

このようなビニング処理を用い、本実施形態では次のように計算像g(x,y)と顕微鏡像f(x,y)とが類似しているか否かを判断する。   Using such binning processing, in the present embodiment, it is determined whether the calculated image g (x, y) and the microscope image f (x, y) are similar as follows.

図12は、類否の判断手法を模式的に示す図であり、本実施形態におけるステップS6の内容を説明するための図である。   FIG. 12 is a diagram schematically showing the similarity determination method, and is a diagram for explaining the contents of step S6 in the present embodiment.

まず、一回目の類否判断では、計算部2が計算像g(x,y)と顕微鏡像f(x,y)の各々に対して8×8個の画素を一つにまとめるビニング処理を施した後、第1実施形態と同様にしてこれらの像を表すZernikeモーメントZn,m、Z' n,mを計算する。 First, in the first similarity determination, a binning process in which the calculation unit 2 combines 8 × 8 pixels into one for each of the calculation image g (x, y) and the microscope image f (x, y). Then, Zernike moments Z n, m and Z n, m representing these images are calculated in the same manner as in the first embodiment.

そして、式(9)の二乗和Δが閾値Δth以上であると計算部2が判断した場合には、第1実施形態に従って計算部2が再び二乗和Δを計算し直す。なお、閾値Δthは特に限定されないが、この例では閾値Δthを0.5とする。 When the calculation unit 2 determines that the square sum Δ in Expression (9) is greater than or equal to the threshold Δ th , the calculation unit 2 calculates the square sum Δ again according to the first embodiment. The threshold Δth is not particularly limited, but in this example, the threshold Δth is set to 0.5.

一方、二乗和Δが閾値Δthよりも小さいと判断された場合には計算部2が二回目の類否判断を行う。 On the other hand, the calculation unit 2 performs a second round of similarity judgment in the case of square sum delta is determined to be smaller than the threshold delta th.

二回目においては、一回目よりもビニング処理による解像度を高め、計算部2が計算像g(x,y)と顕微鏡像f(x,y)の各々に対して4×4個の画素を一つにまとめるビニング処理を施した後、第1実施形態と同様にこれらの像を表すZernikeモーメントZn,m、Z' n,mを計算する。 In the second time, the resolution by the binning process is increased more than in the first time, and the calculation unit 2 adds 4 × 4 pixels to each of the calculation image g (x, y) and the microscope image f (x, y). After the binning process is performed, the Zernike moments Z n, m and Z n, m representing these images are calculated as in the first embodiment.

また、これと共に、計算部2が、閾値Δthを一回目よりも所定の値だけ小さい値に変更する。この例では、一回目の値(0.5)よりも0.3だけ小さい0.2に閾値Δthを変更する。 At the same time, the calculation unit 2 changes the threshold value Δth to a value smaller than the first time by a predetermined value. In this example, the threshold Δth is changed to 0.2, which is smaller by 0.3 than the first value (0.5).

そして、式(9)の二乗和Δが閾値Δth以上であると計算部2が判断した場合には、第1実施形態に従って再び二乗和Δを計算し直す。 When the calculation unit 2 determines that the square sum Δ in Expression (9) is equal to or greater than the threshold value Δ th , the square sum Δ is calculated again according to the first embodiment.

一方、二乗和Δは閾値Δthよりも小さいと判断した場合には、計算部2が三回目の類否判断を行う。 On the other hand, when the square sum delta is determined to be smaller than the threshold delta th, the calculation unit 2 performs a third time similarity judgment.

三回目においては、計算像g(x,y)と顕微鏡像f(x,y)にビニング処理を行わずに、計算部2が閾値Δthを二回目よりも所定の値だけ小さい値に変更する。この例では、二回目の値(0.2)よりも0.1だけ小さい0.1に閾値Δthを変更する。 In the third time, the calculation unit 2 changes the threshold Δth to a value smaller than the second time by a predetermined value without performing binning processing on the calculated image g (x, y) and the microscopic image f (x, y). To do. In this example, the threshold value Δth is changed to 0.1, which is 0.1 smaller than the second value (0.2).

そして、式(9)の二乗和Δが変更後の閾値Δthよりも小さい場合には、計算像g(x,y)と顕微鏡像f(x,y)とが類似していると計算部2が判断する。よって、この場合には、第1実施形態で説明したステップS9に移り、試料Aが抵抗分布R'(x,y)と歪み分布S'(x,y)とを有しているものと判断する。 When the sum of the squares of Equation (9) delta is less than a threshold delta th after the change is calculated image g (x, y) and the calculation section microscopy image f (x, y) and are similar 2 judges. Therefore, in this case, the process proceeds to step S9 described in the first embodiment, and it is determined that the sample A has the resistance distribution R (x, y) and the strain distribution S (x, y). To do.

以上により、本実施形態に係る試料評価方法の基本ステップを終了する。   The basic steps of the sample evaluation method according to the present embodiment are thus completed.

上記した本実施形態によれば、図12に示したように、一回目と二回目の類否判断においてビニング処理を用いるので、計算像g(x,y)と顕微鏡像f(x,y)の各々の画素数が減り、これらの像からZernikeモーメントZn,m、Z' n,mを算出するための計算時間を短縮できる。 According to the present embodiment described above, as shown in FIG. 12, since the binning process is used in the first and second similarity determination, the calculated image g (x, y) and the microscopic image f (x, y) This reduces the number of pixels of each and reduces the calculation time for calculating the Zernike moments Z n, m and Z n, m from these images.

また、回を重ねるごとに閾値Δthを小さくしていくので、上記のように計算時間を短縮しながら計算精度も確保できる。 In addition, since the threshold value Δth is reduced every time it is repeated, the calculation accuracy can be ensured while reducing the calculation time as described above.

(第3実施形態)
走査プローブ顕微鏡で取得した顕微鏡像は、試料の物性情報の他に観察環境にも依存する。
(Third embodiment)
The microscopic image acquired by the scanning probe microscope depends on the observation environment in addition to the physical property information of the sample.

例えば、SSRMでは、試料と探針との間にバイアス電圧を印加してこれらの間に流れる電流を計測するが、試料の厚さが薄くなると試料中の抵抗の低い領域を電流が流れるようになるため、電流パスが試料表面に対して垂直とはならず、電流パスが広がることがある。   For example, in SSRM, a bias voltage is applied between the sample and the probe, and the current flowing between them is measured. However, when the thickness of the sample decreases, the current flows through the low-resistance region in the sample. Therefore, the current path is not perpendicular to the sample surface, and the current path may spread.

こうなると、探針の直下の試料の抵抗を正確に測定することができず、SSRMで取得した顕微鏡像が不正確となる。   In this case, the resistance of the sample directly under the probe cannot be measured accurately, and the microscopic image acquired by SSRM becomes inaccurate.

第1実施形態で最終的に求めた試料の抵抗分布R'(x,y)や歪み分布S'(x,y)は、観察環境によってこのように不正確となった顕微鏡像に計算像を類似させるためのものであるから、これらの抵抗分布R'(x,y)や歪み分布S'(x,y)も観察環境の影響が含まれてしまう。 The resistance distribution R (x, y) and strain distribution S (x, y) of the sample finally obtained in the first embodiment are calculated on the microscope image that has become inaccurate in this way depending on the observation environment. Since they are intended to be similar, the resistance distribution R (x, y) and the strain distribution S (x, y) also include the influence of the observation environment.

そこで、本実施形態では、以下のようにして抵抗分布R'(x,y)や歪み分布S'(x,y)から観察環境の影響を排除する。 Therefore, in this embodiment, the influence of the observation environment is excluded from the resistance distribution R (x, y) and the strain distribution S (x, y) as follows.

図13は、本実施形態におけるステップS4の処理内容を示すフローチャートである。第1実施形態で説明したように、ステップS4は、計算モデル20の電気的特性の計算像g(x,y)を取得するステップであるが、本実施形態ではステップS4は以下のサブステップS20〜S24に分けられる。   FIG. 13 is a flowchart showing the processing content of step S4 in the present embodiment. As described in the first embodiment, step S4 is a step of obtaining a calculation image g (x, y) of the electrical characteristics of the calculation model 20, but in this embodiment, step S4 is the following sub-step S20. ~ S24.

図14は、最初のサブステップS20の処理内容を模式的に示す図である。   FIG. 14 is a diagram schematically showing the processing content of the first sub-step S20.

サブステップS20では、図14に示すように、計算モデル20を複数の計算領域20aに分割する。この処理はセクショニング処理とも呼ばれ、図14ではセクショニング処理によって64×64個の計算領域20aに計算モデル20を分割した場合を例示している。   In sub-step S20, as shown in FIG. 14, the calculation model 20 is divided into a plurality of calculation areas 20a. This process is also called a sectioning process, and FIG. 14 illustrates a case where the calculation model 20 is divided into 64 × 64 calculation areas 20a by the sectioning process.

次に、サブステップS21に移る。   Next, the process proceeds to substep S21.

図15は、サブステップS21の処理内容を模式的に示す図である。   FIG. 15 is a diagram schematically showing the processing content of sub-step S21.

サブステップS21では、上記の計算領域20aの中から有限個の代表領域20bを選び出す。図15では、代表領域20bを黒色で現し、代表領域20b以外の計算領域20aを白色で現している。   In sub-step S21, a finite number of representative areas 20b are selected from the calculation areas 20a. In FIG. 15, the representative area 20b is shown in black, and the calculation area 20a other than the representative area 20b is shown in white.

代表領域20bは、後で計算モデル20の電流値を計算する領域であるが、代表領域20b同士が近接していると、計算結果によっては複数の代表領域20bにまたがるように電流パスが生じ、SSRMにおいて電流パスが広がるのと同じような状況となる。そのため、本サブステップでは、なるべくランダムに代表領域20bを選ぶのが好ましい。   The representative region 20b is a region where the current value of the calculation model 20 is calculated later. However, if the representative regions 20b are close to each other, a current path is generated so as to span a plurality of representative regions 20b depending on the calculation result. In SSRM, the situation is the same as the current path expanding. Therefore, in this substep, it is preferable to select the representative region 20b as randomly as possible.

次に、サブステップS22に移り、有限要素法により計算モデル20の電気的特性を代表領域20bごとに求め、計算モデル20の該電気的特性を表す第1の像g1(x,y)を取得する。その電気的特性は、最終的に求める計算像g(x,y)におけるのと同じであり、本実施形態では計算モデル20の電流分布を電気的特性として求める。 Next, the process proceeds to sub-step S22, where the electrical characteristics of the calculation model 20 are obtained for each representative region 20b by the finite element method, and a first image g 1 (x, y) representing the electrical characteristics of the calculation model 20 is obtained. get. The electrical characteristics are the same as those in the finally calculated image g (x, y). In this embodiment, the current distribution of the calculation model 20 is determined as the electrical characteristics.

また、その有限要素法の入力値は、第1実施形態で計算像g(x,y)を求めたときと同様に、計算モデル20の形状と、抵抗分布R(x,y)及び歪み分布S(x,y)等の計算モデル20の物性情報である。   The input values of the finite element method are the same as when calculating the calculation image g (x, y) in the first embodiment, the shape of the calculation model 20, the resistance distribution R (x, y), and the strain distribution. This is physical property information of the calculation model 20 such as S (x, y).

第1の像g1(x,y)で現される計算モデル20の電流分布は、図15の代表領域20bに限定して計算を行って得られたものであるため、電流パスが広がるような計算結果とはならない。 The current distribution of the calculation model 20 shown in the first image g 1 (x, y) is obtained by performing the calculation only in the representative region 20b in FIG. 15, so that the current path is widened. It is not a correct calculation result.

次に、サブステップS23に移り、有限要素法により計算モデル20の電気的特性を代表領域20b以外の計算領域20aごとに求め、計算モデル20の電気的特性を表す第2の像g2(x,y)を取得する。本ステップで計算する電気的特性は、サブステップS22と同様に計算モデル20の電流分布である。 Next, the process proceeds to sub-step S23, where the electric characteristics of the calculation model 20 are obtained for each calculation area 20a other than the representative area 20b by the finite element method, and the second image g 2 (x , y). The electrical characteristics calculated in this step are the current distribution of the calculation model 20 as in the sub-step S22.

また、その有限要素法の入力値も、サブステップS22と同様に、計算モデル20の形状と、抵抗分布R(x,y)及び歪み分布S(x,y)等の計算モデル20の物性情報である。   Similarly to the substep S22, the input values of the finite element method also include the shape of the calculation model 20 and physical property information of the calculation model 20 such as the resistance distribution R (x, y) and the strain distribution S (x, y). It is.

第2の像g2(x,y)で現される計算モデル20の電流分布は、図15の代表領域20b以外の計算領域20aに制限して計算を行って得られたものである。そのため、第1の像g1(x,y)と同様に、第2の像g2(x,y)の計算結果において電流パスが広がることはない。 The current distribution of the calculation model 20 shown in the second image g 2 (x, y) is obtained by performing calculation while limiting to the calculation region 20a other than the representative region 20b in FIG. Therefore, as in the first image g 1 (x, y), the current path does not spread in the calculation result of the second image g 2 (x, y).

次に、サブステップS24に移り、上記の第1の像g1(x,y)と第2の像g2(x,y)とを足し合わせて計算像g(x,y)を得る。 Next, the process proceeds to sub-step S24, where the first image g 1 (x, y) and the second image g 2 (x, y) are added to obtain a calculated image g (x, y).

上記のように第1の像g1(x,y)と第2の像g2(x,y)の計算結果においては電流パスの広がりが抑制されているので、これらを足し合わせてなる計算像g(x,y)においても電流パスの広がりが抑制される。 As described above, in the calculation result of the first image g 1 (x, y) and the second image g 2 (x, y), since the spread of the current path is suppressed, the calculation obtained by adding them together The spread of the current path is also suppressed in the image g (x, y).

この後は、第1実施形態で説明したステップS5〜ステップS9を行うことにより、試料Aの抵抗分布R'(x,y)と歪み分布S'(x,y)とを求める。 Thereafter, the resistance distribution R (x, y) and the strain distribution S (x, y) of the sample A are obtained by performing Steps S5 to S9 described in the first embodiment.

以上説明した本実施形態によれば、上記のように計算像g(x,y)において電流パスの広がりが抑制される。よって、その計算像g(x,y)が顕微鏡像f(x,y)に類似するように求めた抵抗分布R'(x,y)と歪み分布S'(x,y)は、SSRMの観察環境の影響を排除して試料中で電流パスの広がりがない場合のものである。これにより、本実施形態では、観察環境の影響が排除された正確な抵抗分布R'(x,y)と歪み分布S'(x,y)とを求めることができる。 According to the present embodiment described above, the spread of the current path is suppressed in the calculation image g (x, y) as described above. Therefore, the resistance distribution R (x, y) and the strain distribution S (x, y) obtained so that the calculated image g (x, y) is similar to the microscopic image f (x, y) This is a case where there is no spread of the current path in the sample by eliminating the influence of the observation environment. Thereby, in the present embodiment, it is possible to obtain an accurate resistance distribution R (x, y) and distortion distribution S (x, y) from which the influence of the observation environment is eliminated.

また、本実施形態を第1実施形態と第2実施形態の各々と組み合わせると、計算時間の更なる高速化が図られる。例えば、第1実施形態で使用するZernikeモーメントZn,mの最大次数を10とすると、第1実施形態で説明したようにそのZernikeモーメントZn,mの個数は36個となる。この場合、元々の顕微鏡像f(x,y)の画素数が256×256で、本実施形態のセクショニング処理による分割数を5×5個、第2実施形態のビニング処理の回数を3回とすると、計算速度は121(=256×256/(36×5×3))倍となる。 Further, when this embodiment is combined with each of the first embodiment and the second embodiment, the calculation time can be further increased. For example, if the maximum order of the Zernike moments Z n, m used in the first embodiment is 10 , the number of Zernike moments Z n, m is 36 as described in the first embodiment. In this case, the number of pixels of the original microscope image f (x, y) is 256 × 256, the number of divisions by the sectioning process of this embodiment is 5 × 5, and the number of binning processes of the second embodiment is three times. Then, the calculation speed is 121 (= 256 × 256 / (36 × 5 × 3)) times.

このような高速化は顕微鏡像f(x,y)の画素数が多い場合に特に実益があり、例えばその画素数が4096×4096の場合、上記と同じ計算をすると計算速度が約3万倍に高速化される。   Such speeding-up is particularly beneficial when the number of pixels of the microscope image f (x, y) is large. For example, when the number of pixels is 4096 × 4096, the calculation speed is about 30,000 times when the same calculation as described above is performed. To be faster.

(その他の実施形態)
第1実施形態では、ステップS2において、式(1)のように顕微鏡像f(x,y)をZernike多項式Vn,m(x,y)で展開した。
(Other embodiments)
In the first embodiment, in step S2, the microscopic image f (x, y) is developed with the Zernike polynomial V n, m (x, y) as shown in Equation (1).

ステップS2ではこのように顕微鏡像f(x,y)を直接Zernike多項式Vn,m(x,y)で展開するのではなく、次の式(11)のように一旦顕微鏡像f(x,y)をFourier変換してもよい。 In step S2, the microscopic image f (x, y) is not directly developed by the Zernike polynomial V n, m (x, y) as described above, but is temporarily given by the following formula (11). y) may be subjected to Fourier transform.

Figure 2014020917
Figure 2014020917

この場合は、式(11)のFourier係数Fu,vを次の式(12)のようにZernike多項式Vn,m(x,y)で展開する。 In this case, the Fourier coefficient Fu, v in the equation (11) is expanded by the Zernike polynomial V n, m (x, y) as in the following equation (12).

Figure 2014020917
Figure 2014020917

同様に、ステップS5においても、計算像g(x,y)を直接Zernike多項式Vn,m(x,y)で展開するのではなく、次の式(13)のように一旦顕計算像g(x,y)をFourier展開してもよい。 Similarly, in step S5, the calculated image g (x, y) is not directly expanded by the Zernike polynomial V n, m (x, y), but is temporarily expressed as the following expression (13). (x, y) may be Fourier expanded.

Figure 2014020917
Figure 2014020917

その後、式(13)のFourier係数Gu,vを次の式(14)のようにZernike多項式Vn,m(x,y)で展開する。 After that, the Fourier coefficient Gu, v of the equation (13) is expanded by the Zernike polynomial V n, m (x, y) as in the following equation (14).

Figure 2014020917
Figure 2014020917

そして、式(12)と式(14)のZernike係数Zn,m、Z' n,mを利用し、式(9)の二乗和Δを算出すればよい。 Then, the square sum Δ of Equation (9) may be calculated using Zernike coefficients Z n, m and Z n, m of Equation (12) and Equation (14).

以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   The following additional notes are disclosed for each embodiment described above.

(付記1) 走査プローブ顕微鏡を用いることにより、試料の顕微鏡像を取得するステップと、
関数空間内の複数の基底と係数との積の有限和で前記顕微鏡像を表すステップと、
前記試料の計算モデルを作成するステップと、
前記計算モデルを利用した理論計算において、前記計算モデルの物性情報を入力値とすることにより、前記計算モデルの電気的特性の計算像を取得するステップと、
前記関数空間内の複数の前記基底と係数との積の有限和で前記計算像を表すステップと、
前記顕微鏡像を表す前記係数と、前記計算像を表す前記係数とを用いて、前記顕微鏡像と前記計算像とが類似しているか否かを判断するステップと、
類似しているか否かを判断する前記ステップにおいて類似していないと判断された場合に、前記理論計算で使用する前記物性情報を変更するステップと、
変更後の前記物性情報を前記入力値とする前記理論計算により、前記計算モデルの電気的特性の計算像を取得し直すステップと、
前記計算像を取得し直すステップの後、類似しているか否かを判断する前記ステップを再び行い、該ステップにおいて類似していると判断された場合に、前記試料が変更後の前記物性情報を有しているものと判断するステップと、
を有することを特徴とする試料評価方法。
(Supplementary Note 1) By using a scanning probe microscope, obtaining a microscope image of the sample;
Representing the microscopic image as a finite sum of products of a plurality of bases and coefficients in a function space;
Creating a calculation model of the sample;
In the theoretical calculation using the calculation model, by obtaining physical property information of the calculation model as an input value, obtaining a calculation image of the electrical characteristics of the calculation model;
Representing the computed image as a finite sum of products of a plurality of the bases and coefficients in the function space;
Using the coefficient representing the microscopic image and the coefficient representing the calculated image to determine whether the microscopic image and the calculated image are similar;
Changing the physical property information used in the theoretical calculation when it is determined that they are not similar in the step of determining whether or not they are similar; and
Re-acquiring a calculation image of electrical characteristics of the calculation model by the theoretical calculation using the physical property information after the change as the input value;
After the step of re-acquiring the calculated image, the step of determining whether or not they are similar is performed again, and when it is determined that the samples are similar in the step, the physical property information after the change of the sample is obtained. Determining that it has,
A sample evaluation method characterized by comprising:

(付記2) 類似しているか否かを判断する前記ステップにおいて、前記計算像と前記顕微鏡像の各々の前記係数同士の絶対値の二乗和が閾値よりも小さいときに類似していると判断し、前記二乗和が前記閾値以上のときに類似していないと判断することを特徴とする付記1に記載の試料評価方法。   (Supplementary Note 2) In the step of determining whether or not they are similar, it is determined that they are similar when the sum of squares of the absolute values of the coefficients of the calculation image and the microscope image is smaller than a threshold value. The sample evaluation method according to appendix 1, wherein it is determined that the sum of squares is not similar when the sum of squares is equal to or greater than the threshold value.

(付記3) 類似しているか否かを判断する前記ステップにおいて、
ビニング処理が施された前記計算像と前記顕微鏡像の各々の前記係数同士が類似しているか否かを判断し、
類似していると判断された場合には、前記閾値を所定の値だけ小さい閾値に変更すると共に、前記ビニング処理による解像度を高めて、該ビニング処理が施された前記計算像と前記顕微鏡像の各々の前記係数同士が類似しているか否かを判断することを特徴とする付記2に記載の試料評価方法。
(Supplementary Note 3) In the step of determining whether or not they are similar,
It is determined whether or not the coefficients of the calculated image and the microscopic image subjected to the binning process are similar to each other,
If it is determined that they are similar, the threshold value is changed to a threshold value that is smaller by a predetermined value, the resolution by the binning process is increased, and the calculated image and the microscopic image subjected to the binning process are increased. The sample evaluation method according to appendix 2, wherein it is determined whether or not each of the coefficients is similar.

(付記4) 前記基底としてZernike多項式を用い、前記係数としてZernikeモーメントを用いることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれかに記載の試料評価方法。   (Supplementary note 4) The sample evaluation method according to any one of supplementary notes 1 to 3, wherein a Zernike polynomial is used as the base and a Zernike moment is used as the coefficient.

(付記5) 前記基底として指数関数を用い、前記係数としてFourier係数を用いることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれかに記載の試料評価方法。   (Supplementary note 5) The sample evaluation method according to any one of supplementary notes 1 to 3, wherein an exponential function is used as the base and a Fourier coefficient is used as the coefficient.

(付記6) 前記有限和で前記顕微鏡像を表すステップにおいて、前記顕微鏡像をFourier変換したものをZernike多項式とZernikeモーメントとの積の有限和で表して、前記Zernikeモーメントを前記係数とし、
前記有限和で前記計算像を表すステップにおいて、前記計算像をFourier変換したものをZernike多項式とZernikeモーメントとの積の有限和で表して、前記Zernikeモーメントを前記係数とすることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれかに記載の試料評価方法。
(Supplementary Note 6) In the step of representing the microscopic image by the finite sum, Fourier transform of the microscopic image is represented by a finite sum of products of a Zernike polynomial and a Zernike moment, and the Zernike moment is the coefficient.
In the step of representing the calculation image by the finite sum, Fourier transform of the calculation image is expressed by a finite sum of products of a Zernike polynomial and a Zernike moment, and the Zernike moment is used as the coefficient. The sample evaluation method according to any one of 1 to Appendix 3.

(付記7) 前記計算像を取得するステップは、
前記計算モデルを複数の計算領域に分けるステップと、
前記計算領域のなかから代表領域を選び出すステップと、
前記計算モデルの前記電気的特性を前記代表領域ごとに求め、前記計算モデルの該電気的特性を表す第1の像を取得するステップと、
前記計算モデルの前記電気的特性を前記代表領域以外の前記計算領域ごとに求め、前記計算モデルの該電気的特性を表す第2の像を取得するステップと、
前記第1の像と前記第2の像とを足し合わせて前記計算像とするステップとを有することを特徴とする付記1乃至付記6のいずれかに記載の試料評価方法。
(Supplementary Note 7) The step of acquiring the calculation image includes:
Dividing the calculation model into a plurality of calculation regions;
Selecting a representative area from among the calculation areas;
Obtaining the electrical characteristics of the calculation model for each representative region and obtaining a first image representing the electrical characteristics of the calculation model;
Obtaining the electrical characteristics of the calculation model for each of the calculation areas other than the representative area, and obtaining a second image representing the electrical characteristics of the calculation model;
The sample evaluation method according to any one of supplementary notes 1 to 6, further comprising a step of adding the first image and the second image to form the calculated image.

(付記8) 前記計算モデルの前記物性情報は、前記計算モデルの抵抗分布と歪み分布であり、
前記計算モデルの前記電気的特性は、前記計算モデルの電流分布であることを特徴とする付記1乃至付記7のいずれかに記載の試料評価方法。
(Supplementary Note 8) The physical property information of the calculation model is a resistance distribution and a strain distribution of the calculation model,
The sample evaluation method according to any one of appendix 1 to appendix 7, wherein the electrical characteristic of the calculation model is a current distribution of the calculation model.

(付記9) 走査プローブ顕微鏡を用いて得られた試料の電気的特性を表す顕微鏡像を取得し、
関数空間内の複数の基底と係数との積の有限和で前記顕微鏡像を表し、
前記試試料の計算モデルを利用した理論計算において、前記計算モデルの物性情報を入力値とすることにより、前記計算モデルの電気的特性の計算像を取得し、
前記関数空間内の複数の前記基底と係数との積の有限和で前記計算像を表し、
前記顕微鏡像を表す前記係数と、前記計算像を表す前記係数とを用いて、前記顕微鏡像と前記計算像とが類似しているか否かを判断し、
前記判断において類似していないと判断した場合に、前記理論計算で使用する前記物性情報を変更し、
変更後の前記物性情報を前記入力値とする前記理論計算により、前記計算モデルの電気的特性の計算像を取得し直し、
前記計算像を取得し直した後、類似しているか否かの前記判断を再び行い、該判断において類似していると判断した場合に、前記試料が変更後の前記物性情報を有しているものと判断する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする試料評価プログラム。
(Appendix 9) Obtaining a microscope image representing the electrical characteristics of a sample obtained using a scanning probe microscope,
The microscope image is represented by a finite sum of products of a plurality of bases and coefficients in the function space,
In the theoretical calculation using the calculation model of the test sample, by obtaining physical property information of the calculation model as an input value, a calculation image of the electrical characteristics of the calculation model is obtained,
The calculation image is represented by a finite sum of products of a plurality of the bases and coefficients in the function space,
Using the coefficient representing the microscopic image and the coefficient representing the calculated image, it is determined whether the microscopic image and the calculated image are similar,
When it is determined that the similarity is not similar in the determination, the physical property information used in the theoretical calculation is changed,
By the theoretical calculation using the physical property information after the change as the input value, a calculation image of the electrical characteristics of the calculation model is obtained again,
After re-acquisition of the calculated image, the determination as to whether or not they are similar is performed again, and when it is determined that the images are similar in the determination, the sample has the physical property information after the change. Judge that
A sample evaluation program for causing a computer to execute processing.

1…試料評価システム、2…計算部、3…走査プローブ顕微鏡、4…ネットワーク、10…シリコン基板、11…ソースドレイン領域、12…ゲート電極、13…層間絶縁膜、15…電源、16…光検出器、17…レーザ光源、18…探針、19…増幅器、20…計算モデル、20a…計算領域、20b…代表領域、A…試料、D…画像データ、TR…MOSトランジスタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample evaluation system, 2 ... Calculation part, 3 ... Scanning probe microscope, 4 ... Network, 10 ... Silicon substrate, 11 ... Source drain region, 12 ... Gate electrode, 13 ... Interlayer insulation film, 15 ... Power supply, 16 ... Light Detector: 17 ... Laser light source, 18 ... Probe, 19 ... Amplifier, 20 ... Calculation model, 20a ... Calculation area, 20b ... Representative area, A ... Sample, D ... Image data, TR ... MOS transistor.

Claims (5)

走査プローブ顕微鏡を用いることにより、試料の顕微鏡像を取得するステップと、
関数空間内の複数の基底と係数との積の有限和で前記顕微鏡像を表すステップと、
前記試料の計算モデルを作成するステップと、
前記計算モデルを利用した理論計算において、前記計算モデルの物性情報を入力値とすることにより、前記計算モデルの電気的特性の計算像を取得するステップと、
前記関数空間内の複数の前記基底と係数との積の有限和で前記計算像を表すステップと、
前記顕微鏡像を表す前記係数と、前記計算像を表す前記係数とを用いて、前記顕微鏡像と前記計算像とが類似しているか否かを判断するステップと、
類似しているか否かを判断する前記ステップにおいて類似していないと判断された場合に、前記理論計算で使用する前記物性情報を変更するステップと、
変更後の前記物性情報を前記入力値とする前記理論計算により、前記計算モデルの電気的特性の計算像を取得し直すステップと、
前記計算像を取得し直すステップの後、類似しているか否かを判断する前記ステップを再び行い、該ステップにおいて類似していると判断された場合に、前記試料が変更後の前記物性情報を有しているものと判断するステップと、
を有することを特徴とする試料評価方法。
Using a scanning probe microscope to obtain a microscopic image of the sample;
Representing the microscopic image as a finite sum of products of a plurality of bases and coefficients in a function space;
Creating a calculation model of the sample;
In the theoretical calculation using the calculation model, by obtaining physical property information of the calculation model as an input value, obtaining a calculation image of the electrical characteristics of the calculation model;
Representing the computed image as a finite sum of products of a plurality of the bases and coefficients in the function space;
Using the coefficient representing the microscopic image and the coefficient representing the calculated image to determine whether the microscopic image and the calculated image are similar;
Changing the physical property information used in the theoretical calculation when it is determined that they are not similar in the step of determining whether or not they are similar; and
Re-acquiring a calculation image of electrical characteristics of the calculation model by the theoretical calculation using the physical property information after the change as the input value;
After the step of re-acquiring the calculated image, the step of determining whether or not they are similar is performed again, and when it is determined that the samples are similar in the step, the physical property information after the change of the sample is obtained. Determining that it has,
A sample evaluation method characterized by comprising:
類似しているか否かを判断する前記ステップにおいて、前記計算像と前記顕微鏡像の各々の前記係数同士の絶対値の二乗和が閾値よりも小さいときに類似していると判断し、前記二乗和が前記閾値以上のときに類似していないと判断することを特徴とする請求項1に記載の試料評価方法。   In the step of determining whether or not they are similar, it is determined that they are similar when the sum of squares of the absolute values of the coefficients of the calculated image and the microscope image is smaller than a threshold, and the sum of squares The sample evaluation method according to claim 1, wherein it is determined that the similarity is not similar when the value is equal to or greater than the threshold value. 類似しているか否かを判断する前記ステップにおいて、
ビニング処理が施された前記計算像と前記顕微鏡像の各々の前記係数同士が類似しているか否かを判断し、
類似していると判断された場合には、前記閾値を所定の値だけ小さい閾値に変更すると共に、前記ビニング処理による解像度を高めて、該ビニング処理が施された前記計算像と前記顕微鏡像の各々の前記係数同士が類似しているか否かを判断することを特徴とする請求項2に記載の試料評価方法。
In the step of determining whether or not they are similar,
It is determined whether or not the coefficients of the calculated image and the microscopic image subjected to the binning process are similar to each other,
If it is determined that they are similar, the threshold value is changed to a threshold value that is smaller by a predetermined value, the resolution by the binning process is increased, and the calculated image and the microscopic image subjected to the binning process are increased. The sample evaluation method according to claim 2, wherein it is determined whether or not the coefficients are similar to each other.
前記計算像を取得するステップは、
前記計算モデルを複数の計算領域に分けるステップと、
前記計算領域のなかから代表領域を選び出すステップと、
前記計算モデルの前記電気的特性を前記代表領域ごとに求め、前記計算モデルの該電気的特性を表す第1の像を取得するステップと、
前記計算モデルの前記電気的特性を前記代表領域以外の前記計算領域ごとに求め、前記計算モデルの該電気的特性を表す第2の像を取得するステップと、
前記第1の像と前記第2の像とを足し合わせて前記計算像とするステップとを有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の試料評価方法。
The step of obtaining the calculated image includes
Dividing the calculation model into a plurality of calculation regions;
Selecting a representative area from among the calculation areas;
Obtaining the electrical characteristics of the calculation model for each representative region and obtaining a first image representing the electrical characteristics of the calculation model;
Obtaining the electrical characteristics of the calculation model for each of the calculation areas other than the representative area, and obtaining a second image representing the electrical characteristics of the calculation model;
The sample evaluation method according to claim 1, further comprising a step of adding the first image and the second image to form the calculated image.
走査プローブ顕微鏡を用いて得られた試料の電気的特性を表す顕微鏡像を取得し、
関数空間内の複数の基底と係数との積の有限和で前記顕微鏡像を表し、
前記試試料の計算モデルを利用した理論計算において、前記計算モデルの物性情報を入力値とすることにより、前記計算モデルの電気的特性の計算像を取得し、
前記関数空間内の複数の前記基底と係数との積の有限和で前記計算像を表し、
前記顕微鏡像を表す前記係数と、前記計算像を表す前記係数とを用いて、前記顕微鏡像と前記計算像とが類似しているか否かを判断し、
前記判断において類似していないと判断した場合に、前記理論計算で使用する前記物性情報を変更し、
変更後の前記物性情報を前記入力値とする前記理論計算により、前記計算モデルの電気的特性の計算像を取得し直し、
前記計算像を取得し直した後、類似しているか否かの前記判断を再び行い、該判断において類似していると判断した場合に、前記試料が変更後の前記物性情報を有しているものと判断する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする試料評価プログラム。
Obtain a microscope image representing the electrical characteristics of the sample obtained using a scanning probe microscope,
The microscope image is represented by a finite sum of products of a plurality of bases and coefficients in the function space,
In the theoretical calculation using the calculation model of the test sample, by obtaining physical property information of the calculation model as an input value, a calculation image of the electrical characteristics of the calculation model is obtained,
The calculation image is represented by a finite sum of products of a plurality of the bases and coefficients in the function space,
Using the coefficient representing the microscopic image and the coefficient representing the calculated image, it is determined whether the microscopic image and the calculated image are similar,
When it is determined that the similarity is not similar in the determination, the physical property information used in the theoretical calculation is changed,
By the theoretical calculation using the physical property information after the change as the input value, a calculation image of the electrical characteristics of the calculation model is obtained again,
After re-acquisition of the calculated image, the determination as to whether or not they are similar is performed again, and when it is determined that the images are similar in the determination, the sample has the physical property information after the change. Judge that
A sample evaluation program for causing a computer to execute processing.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008002952A (en) * 2006-06-22 2008-01-10 Toshiba Corp Scanning probe microscope, sample for scanning probe microscope and its forming method
JP2008076247A (en) * 2006-09-21 2008-04-03 Mizuho Information & Research Institute Inc Simulation apparatus, simulation method, and simulation program
JP2011053154A (en) * 2009-09-03 2011-03-17 Sii Nanotechnology Inc Method of measuring dielectric constant and scanning nonlinear dielectric microscope
JP2011069786A (en) * 2009-09-28 2011-04-07 Fujitsu Ltd Method and device for measuring internal structure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008002952A (en) * 2006-06-22 2008-01-10 Toshiba Corp Scanning probe microscope, sample for scanning probe microscope and its forming method
JP2008076247A (en) * 2006-09-21 2008-04-03 Mizuho Information & Research Institute Inc Simulation apparatus, simulation method, and simulation program
JP2011053154A (en) * 2009-09-03 2011-03-17 Sii Nanotechnology Inc Method of measuring dielectric constant and scanning nonlinear dielectric microscope
JP2011069786A (en) * 2009-09-28 2011-04-07 Fujitsu Ltd Method and device for measuring internal structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6015051656; 山崎貴司、他2名: 'ZernikeモーメントとCBED像を用いた歪み解析法の提案' 日本物理学会講演概要集 Vol. 66, 20110303, p. 987 *

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