JP2015161554A - Pattern measurement apparatus and management apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像から輪郭線を抽出する輪郭線抽出装置、及びパターン測定装置に係り、特に複数の輪郭線から適正な輪郭線を抽出する輪郭線抽出装置、及び適正な輪郭線を用いてパターン測定を実行するパターン測定装置に関する。 The present invention relates to a contour line extracting device and a pattern measuring device for extracting a contour line from an image, and in particular, a contour line extracting device for extracting a proper contour line from a plurality of contour lines and a pattern using the proper contour line. The present invention relates to a pattern measuring apparatus that performs measurement.
走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ:ＳＥＭ）に代表される荷電粒子線装置は、荷電粒子ビームを試料上で走査することによって得られる信号（二次電子や後方散乱電子）に基づいて画像を形成する装置である。このようなＳＥＭ等による検査、測定対象として半導体デバイスがある。半導体デバイスのパターンのエッジは、電子顕微鏡画像上では、エッジ効果により他領域と比較して相対的に輝度が高くなる。この輝度の高い部分はホワイトバンドと呼ばれている。 A charged particle beam apparatus represented by a scanning electron microscope (SEM) forms an image based on signals (secondary electrons and backscattered electrons) obtained by scanning a charged particle beam on a sample. Device. There is a semiconductor device as an inspection and measurement object by such SEM. The edge of the pattern of the semiconductor device has a relatively higher luminance on the electron microscope image than the other region due to the edge effect. This high luminance part is called a white band.
一方、半導体デバイスの二次元形状を正確に評価したいという要求があるが、ホワイトバンドはある程度の幅を持って形成されているため、形状が正確に表現されないことがある。このようなホワイトバンドからパターンの輪郭線を抽出する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１には、測定目的に応じた輪郭線を抽出する手法が説明されている。 On the other hand, there is a demand to accurately evaluate the two-dimensional shape of a semiconductor device, but the white band is formed with a certain width, and thus the shape may not be accurately expressed. Patent Document 1 discloses a technique for extracting a pattern outline from such a white band. Patent Document 1 describes a technique for extracting a contour line according to a measurement purpose.
一方、半導体デバイスの製造ラインでは、生産性を高めるべく、複数のＳＥＭを用いて、半導体デバイス上に形成されたパターンの測定を実行することがある。そして、製造プロセスの適正な管理のためには、複数のＳＥＭの性能が一致している必要がある。例えば、複数のＳＥＭを用いて同じパターンを測定した場合、同じ測定結果が出力されるべきであるが、装置間に機差が存在すると、同じ測定結果を得ることができない。このような場合には、測定結果が同じになるように、ＳＥＭを調整する必要がある。 On the other hand, in a semiconductor device manufacturing line, in order to improve productivity, a pattern formed on a semiconductor device may be measured using a plurality of SEMs. For proper management of the manufacturing process, the performances of a plurality of SEMs must match. For example, when the same pattern is measured using a plurality of SEMs, the same measurement result should be output. However, if there is a difference between devices, the same measurement result cannot be obtained. In such a case, it is necessary to adjust the SEM so that the measurement results are the same.
このような機差補正は、同一パターン等を、複数のＳＥＭで測定することによって行われるが、比較のための情報が適正に選択されてないと、適正な機差評価を行うことができない。例えば、半導体デバイス上に形成されるパターンにはスカムという欠陥が発生する可能性があるが、スカムが形成されている状態とそうでない状態とでは、適正な輪郭線を抽出するためのピーク波形閾値が変化する場合がある。このような欠陥の有無やパターンの出来具合に応じて、機差評価のためのパラメータは変化するため、特許文献１には機差評価等を行うための測定パラメータを如何に選択するか、その手法についての開示がない。 Such machine difference correction is performed by measuring the same pattern or the like with a plurality of SEMs, but proper machine difference evaluation cannot be performed unless information for comparison is properly selected. For example, there is a possibility that a defect called scum may occur in a pattern formed on a semiconductor device, but a peak waveform threshold value for extracting an appropriate contour line in a state where the scum is formed and a state where the scum is not formed May change. The parameter for machine difference evaluation changes depending on the presence or absence of such a defect and the degree of pattern, so in Patent Document 1, how to select a measurement parameter for performing machine difference evaluation, etc. There is no disclosure about the method.
以下に、機差評価等の特定の目的に応じた輪郭線抽出を、適正に行うための輪郭線抽出パラメータの選択を目的とするパターン測定装置、及びパターン測定装置の管理装置を提案する。 In the following, a pattern measuring device and a pattern measuring device management device for selecting a contour extraction parameter for appropriately performing contour extraction according to a specific purpose such as machine difference evaluation are proposed.
上記目的を達成するための一態様として、以下に、荷電粒子線装置によって得られた画像データに基づいて、画像データ上のパターンの輪郭線データを抽出する画像処理装置を備えたパターン測定装置であって、当該画像処理装置は、前記パターンエッジの輝度分布に対する複数の閾値設定に基づいて、複数の輪郭線を抽出すると共に、当該複数の輪郭線の歪みを示す指標値を求め、前記複数の輪郭線の輪郭線形成条件の中から、前記指標値が所定の条件を満たす輪郭線形成条件を選択するパターン測定装置を提案する。 As an aspect for achieving the above object, a pattern measuring apparatus including an image processing apparatus that extracts contour data of a pattern on image data based on image data obtained by a charged particle beam apparatus is described below. The image processing apparatus extracts a plurality of contour lines based on a plurality of threshold settings for the luminance distribution of the pattern edge, obtains an index value indicating distortion of the plurality of contour lines, and A pattern measuring apparatus is proposed that selects an outline forming condition that satisfies the predetermined index value from the outline forming conditions of the outline.
また、上記目的を達成するための他の態様として、以下に、複数の荷電粒子線装置によって得られた画像データに基づいて形成される輪郭線データを評価する画像処理装置を備えたパターン測定装置の管理装置であって、前記画像処理装置は、複数の輪郭線形成条件の中から、当該輪郭線の歪みを示す指標値が所定の条件を満たす輪郭線形成条件を選択するパターン測定装置の管理装置を提案する。 Moreover, as another aspect for achieving the above object, a pattern measuring device including an image processing device for evaluating contour data formed based on image data obtained by a plurality of charged particle beam devices will be described below. The image processing apparatus manages a pattern measuring apparatus that selects an outline forming condition that satisfies an index value indicating a distortion of the outline from a plurality of outline forming conditions. Propose the device.
上記構成によれば、機差評価等の特定の目的に応じた輪郭線抽出を、適正に行うための輪郭線抽出パラメータの選択が可能となる。 According to the above configuration, it is possible to select a contour line extraction parameter for appropriately performing contour line extraction according to a specific purpose such as machine difference evaluation.
以下に説明する実施例は、半導体パターンの測定、検査、及びそれに関わる装置を管理する方法、管理装置に関するものである。 The embodiments described below relate to a method and a management apparatus for measuring and inspecting a semiconductor pattern, and managing an apparatus related thereto.
正確な半導体パターンの転写には、複雑な設計パターンの作成や、製造／検査装置の安定した管理が必要となる。これらの作成／管理には半導体パターンの形状検査からのフィードバックが多く用いられる。 Accurate semiconductor pattern transfer requires creation of complex design patterns and stable management of manufacturing / inspection equipment. For these creation / management, feedback from the semiconductor pattern shape inspection is often used.
半導体パターンを撮像する荷電粒子線装置において、測定、検査を行うためにパターンのエッジから輪郭線を抽出する手法が用いられるが、本実施例では、特定の目的に応じた輪郭線抽出を自動で行う装置、及びコンピュータープログラムについて説明する。パターンエッジの情報から輪郭線を抽出するためには、或る程度の幅を持ったホワイトバンドから、輪郭線となる位置を特定する必要がある。パターンエッジに電子ビームを照射すると、エッジ効果によってエッジ以外の部分に対して相対的に多くの電子が放出されるため、ＳＥＭ画像上ではエッジ部分が明るく表示される。このホワイトバンドと呼ばれる部分は、或る程度の幅を持っているため、正確に輪郭線を抽出するためには、特定の輝度を持つ部分（画素）を抽出し、特定輝度部分をつなぎ合わせるようにして輪郭線を抽出する。本実施例では、一意に決定された輪郭線抽出方法を用いるか、あるいはオペレーター又はエンジニアが必要な都度、トライアンドエラーにより必要な輪郭線情報が得られるまで、輪郭線抽出を実施することなく、特定の目的に応じた輪郭線を自動で抽出する装置、プログラムについて説明する。 In a charged particle beam apparatus for imaging a semiconductor pattern, a technique for extracting a contour line from the edge of the pattern is used for measurement and inspection. In this embodiment, contour extraction according to a specific purpose is automatically performed. An apparatus to be performed and a computer program will be described. In order to extract a contour line from pattern edge information, it is necessary to specify a position to be a contour line from a white band having a certain width. When the pattern edge is irradiated with an electron beam, a relatively large number of electrons are emitted to a portion other than the edge due to the edge effect, so that the edge portion is displayed brightly on the SEM image. Since the portion called white band has a certain width, in order to accurately extract the contour line, a portion (pixel) having a specific luminance is extracted and the specific luminance portions are connected. To extract the contour line. In this embodiment, the contour extraction method uniquely determined is used, or whenever the operator or engineer needs, without performing contour extraction until necessary contour information is obtained by trial and error, An apparatus and program for automatically extracting a contour line according to a specific purpose will be described.
以下に説明する実施例では、主に荷電粒子線装置から得られる画像より、入力パラメータの異なる複数の輪郭線情報を取得し、それらを目的に応じた比較をすることにより、輪郭線抽出パラメータの最適化を自動で行う装置、プログラムについて説明する。目的に応じた形状（輪郭線）の自動取得を可能とすることによって、安定した半導体パターンの作成や装置管理の実現が可能となる。その結果、製品開発のＴＡＴ（Ｔｕｒｎ Ａｒｏｕｎｄ Ｔｉｍｅ）を向上させることができる。 In the embodiments described below, a plurality of contour information with different input parameters are obtained from an image obtained mainly from a charged particle beam device, and by comparing them according to the purpose, the contour extraction parameter An apparatus and program for automatically performing optimization will be described. By making it possible to automatically acquire the shape (contour line) according to the purpose, it is possible to create a stable semiconductor pattern and realize device management. As a result, TAT (Turn Around Time) of product development can be improved.
本実施例では、測定や検査目的に応じた自動輪郭線抽出として、荷電粒子線装置間の機差を確認する場合と、半導体製品のプロセスバイアス確認を行う場合について説明をする。 In the present embodiment, as automatic contour extraction according to the purpose of measurement and inspection, a case where a machine difference between charged particle beam apparatuses is confirmed and a case where a process bias of a semiconductor product is confirmed will be described.
図１は荷電粒子線装置を利用した自動輪郭線抽出装置の全体構成図を示す図である。本装置は、画像撮像部、全体制御部、輪郭線抽出部、画像記憶部、入出力部からなる。 FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration diagram of an automatic contour line extraction apparatus using a charged particle beam apparatus. This apparatus includes an image capturing unit, an overall control unit, an outline extraction unit, an image storage unit, and an input / output unit.
オペレーターによって半導体パターンの位置が入出力部を通して、全体制御部に記憶される。その記憶データを基に画像撮像部にて画像を取得し画像記憶部に保存される。取得された画像情報より輪郭線抽出部で、抽出パラメータの異なる輪郭線及び代表輪郭線、それらの距離差分が抽出され、Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値（パターンの歪みを示す指標値）が算出される。このＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値からオペレーターの目的に応じた輪郭線抽出結果を出力する。また図３は処理の流れの一例を示すフローチャートである。 The position of the semiconductor pattern is stored in the overall control unit through the input / output unit by the operator. An image is acquired by the image capturing unit based on the stored data and stored in the image storage unit. From the acquired image information, the contour extraction unit extracts contours and representative contours with different extraction parameters and distance differences between them, and calculates a distortion value (an index value indicating pattern distortion). An outline extraction result corresponding to the purpose of the operator is output from this Distortion value. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of processing.
荷電粒子線装置間の機差を評価する場合、先ず各パラメータを変更した輪郭線を抽出する。例えば、輪郭線抽出のパラメータの一つであるＴｈｒｅｓｈｏｌｄを１０％から９０％の範囲で２０％ずつの振り幅の場合を示す。この範囲及び振り幅はユーザーの任意とする。この場合、１０％、３０％、５０％、７０％、９０％の５本の輪郭線を抽出することが可能となる。このようにして得られた５本の輪郭線の平均から算出された代表輪郭線を図５に示す。なお、輪郭線の平均値を算出する場合、例えば所定方向に設計データの線分と、輪郭線との間の寸法値を求め、その平均となる位置を代表点として輪郭線を形成するようにすることが考えられる。代表輪郭線を求めた後、代表輪郭線と５本の輪郭線との差分に基づいて、Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値を算出し、当該Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値に基づいて、目的に応じた輪郭線を抽出し、その結果を出力する。 When evaluating machine differences between charged particle beam apparatuses, first, contour lines with different parameters are extracted. For example, a case where the threshold, which is one of the contour extraction parameters, is 20% in the range of 10% to 90% is shown. This range and amplitude are arbitrarily determined by the user. In this case, five contour lines of 10%, 30%, 50%, 70%, and 90% can be extracted. A representative contour calculated from the average of the five contours thus obtained is shown in FIG. When calculating the average value of the contour line, for example, the dimension value between the line segment of the design data and the contour line is obtained in a predetermined direction, and the contour line is formed with the average position as a representative point. It is possible to do. After obtaining the representative contour line, a distortion value is calculated based on the difference between the representative contour line and the five contour lines, and a contour line corresponding to the purpose is extracted based on the distribution value. Output.
上記のような構成によれば、目的に応じた輪郭線の抽出条件を見出すことが可能となる。 According to the configuration as described above, it is possible to find the extraction condition of the contour line according to the purpose.
次に、より具体的に、輪郭線抽出条件抽出工程、及びそれを実現する装置について、図面を用いて説明する。図２は、複数のＳＥＭと、これらのＳＥＭを管理する管理装置からなる測定、検査システムの一例を示す図である。ＳＥＭ本体２０１、及び当該ＳＥＭ本体の制御装置２０４が含まれている。管理装置２０５は、複数のＳＥＭ２０１から得られた画像から輪郭線を形成する画像処理装置として機能する。なお、本実施例では、管理装置２０５を輪郭線形成装置としているが、ＳＥＭ２０１内に管理装置２０５と同等の演算装置を備え、ＳＥＭを輪郭線形成装置とするようにしても良い。制御装置２０４は、所望の位置に走査位置を設定するための偏向信号を偏向器２０２に供給する。偏向器２０２は、供給される信号に応じて、所望の大きさに視野の大きさ（倍率）を変化させる。制御装置２０４は、偏向器２０２の走査と同期して検出器２０３によって得られた検出信号を配列することによって得られる画像の画像処理を行う画像処理部が内蔵されている。 Next, the contour line extraction condition extraction step and a device that realizes the same will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a measurement and inspection system including a plurality of SEMs and a management device that manages these SEMs. A SEM main body 201 and a control device 204 of the SEM main body are included. The management device 205 functions as an image processing device that forms a contour line from images obtained from a plurality of SEMs 201. In this embodiment, the management device 205 is the contour line forming device. However, the SEM 201 may be provided with an arithmetic device equivalent to the management device 205 and the SEM may be the contour line forming device. The control device 204 supplies the deflector 202 with a deflection signal for setting the scanning position at a desired position. The deflector 202 changes the size (magnification) of the visual field to a desired size in accordance with the supplied signal. The control device 204 includes an image processing unit that performs image processing of an image obtained by arranging the detection signals obtained by the detector 203 in synchronization with the scanning of the deflector 202.
試料から放出された電子は、検出器２０３にて捕捉され、制御装置２０４に内蔵されたＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された画像データは管理装置２０５に内蔵された画像処理部２０７に送られ、画像処理部２０７に内蔵されるＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の画像処理ハードウェアによって、目的に応じた画像処理が行われる。また、画像処理部２０７は、検出信号に基づいて、ラインプロファイルを作成する機能をも備えている。 Electrons emitted from the sample are captured by the detector 203 and converted into a digital signal by an A / D converter built in the control device 204. The image data converted into the digital signal is sent to an image processing unit 207 built in the management apparatus 205, and an image corresponding to the purpose is obtained by image processing hardware such as a CPU, ASIC, FPGA, etc. built in the image processing unit 207. Processing is performed. The image processing unit 207 also has a function of creating a line profile based on the detection signal.
更に管理装置２０５は、入力手段を備えた入力装置２１０と接続され、当該入力装置２１０に設けられた表示装置に、操作者に対して画像や検査結果等を表示するＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等の機能を有する。 Further, the management device 205 is connected to an input device 210 provided with an input unit, and a GUI (Graphical User Interface) or the like that displays an image, an inspection result, or the like to an operator on a display device provided in the input device 210. It has the function of.
なお，管理装置２０５における制御や処理の一部又は全てを，ＣＰＵや画像の蓄積が可能なメモリを搭載した電子計算機等に割り振って処理・制御することも可能である。また，入力装置２１０は，測定、検査等に必要とされる電子デバイスの座標，位置決めに利用するパターンマッチング用のテンプレート、撮影条件等を含む撮像レシピを手動もしくは，電子デバイスの設計データ記憶媒体２０６に記憶された設計データを活用して作成する撮像レシピ作成装置としても機能する。 It should be noted that some or all of the control and processing in the management device 205 can be assigned to a CPU or an electronic computer equipped with a memory capable of storing images and processed and controlled. In addition, the input device 210 manually captures an imaging recipe including the coordinates of an electronic device required for measurement, inspection, etc., a template for pattern matching used for positioning, imaging conditions, or the like, or a design data storage medium 206 of the electronic device It also functions as an imaging recipe creation device that creates the design data stored in the table.
画像処理部２０７には、後述する手法に基づいて輪郭線を抽出する輪郭線抽出部２１１、得られた輪郭線のデータに基づいて、輪郭線の歪み量（Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値）を演算する歪み量算出部２１２、及び設計データ記憶媒体２０６から抽出されるレイアウトデータと輪郭線間、或いは異なる輪郭線間の寸法測定を実行するＥＰＥ（Ｅｄｇｅ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｅｒｒｏｒ）測長実行部２１３が内蔵されている。測定パラメータ設定部２０９は、輪郭線抽出の際の閾値を設定する。 In the image processing unit 207, a contour line extraction unit 211 that extracts a contour line based on a method described later, and a distortion amount calculation that calculates a distortion amount (distortion value) of the contour line based on the obtained contour line data. 212 and an EPE (Edge Placement Error) length measurement execution unit 213 that performs dimension measurement between the layout data extracted from the design data storage medium 206 and the contour line or between different contour lines. The measurement parameter setting unit 209 sets a threshold value for contour line extraction.
輪郭線抽出部２１１は、例えば図６に例示するようなフローチャートに沿って画像データから輪郭線を抽出する。図４はその輪郭線抽出の概要を示す図である。 The contour line extraction unit 211 extracts a contour line from the image data according to a flowchart illustrated in FIG. 6, for example. FIG. 4 is a diagram showing an outline of the outline extraction.
まず、ＳＥＭ画像を取得する（ステップ６０１）。次に、ホワイトバンドの輝度分布に基づいて、第１の輪郭線を形成する（ステップ６０２）。ここではホワイトバンド法等を用いてエッジ検出を行う。次に、形成された第１の輪郭線に対して所定の方向に輝度分布を求め、所定の輝度値を持つ部分を抽出する（ステップ６０３）。ここで言うところの所定の方向とは、第１の輪郭線に対して垂直な方向であることが望ましい。図９に例示するように、ラインパターン９０１のホワイトバンド９０２に基づいて、第１の輪郭線を形成し、当該第１の輪郭線に対し、輝度分布取得領域４０２を設定することによって、第１の輪郭線に対し垂直な方向の輝度分布４０３を取得する。 First, an SEM image is acquired (step 601). Next, a first contour line is formed based on the luminance distribution of the white band (step 602). Here, edge detection is performed using a white band method or the like. Next, a luminance distribution is obtained in a predetermined direction with respect to the formed first contour line, and a portion having a predetermined luminance value is extracted (step 603). The predetermined direction here is preferably a direction perpendicular to the first contour line. As illustrated in FIG. 9, the first contour line is formed based on the white band 902 of the line pattern 901, and the luminance distribution acquisition region 402 is set for the first contour line to thereby obtain the first The luminance distribution 403 in the direction perpendicular to the contour line is acquired.
第１の輪郭線は粗い輪郭線であるが、パターンのおおよその形状を示しているため、この輪郭線を基準としてより高精度な輪郭線を形成するために、当該輪郭線を基準として輝度分布４０３を検出する。輪郭線に対し垂直方向に輝度分布を検出することによって、プロファイルのピーク幅を狭めることができ、結果として正確なピーク位置等を検出することが可能となる。例えばピークトップの位置を抽出（ステップ６０５）し、抽出部分を繋ぎ合わせるようにすれば、高精度な輪郭線（第２の輪郭線）を形成する（ステップ６０６）ことが可能となる。また、ピークトップを検出するのではなく、所定の明るさ部分を繋ぎ合わせるようにして、輪郭線を形成するようにしても良い。 Although the first contour line is a rough contour line, it indicates the approximate shape of the pattern. Therefore, in order to form a more accurate contour line based on this contour line, the luminance distribution is based on the contour line. 403 is detected. By detecting the luminance distribution in the direction perpendicular to the contour line, the peak width of the profile can be narrowed, and as a result, an accurate peak position and the like can be detected. For example, if the position of the peak top is extracted (step 605) and the extracted portions are connected, a highly accurate contour line (second contour line) can be formed (step 606). Further, instead of detecting the peak top, a contour line may be formed by connecting predetermined brightness portions.
更に、第２の輪郭線を作成するために、第１の輪郭線に対して、垂直な方向に電子ビームを走査することによってプロファイルを形成（ステップ６０４）し、当該プロファイルに基づいて、第２の輪郭線を形成することも可能である。 Further, in order to create the second contour line, a profile is formed by scanning the electron beam in a direction perpendicular to the first contour line (step 604), and the second contour line is then generated based on the profile. It is also possible to form a contour line.
輪郭線抽出部２１１は、複数の輝度分布情報領域４０２から得られた輝度情報４０３に対し複数の閾値を設定し、複数の輪郭線候補を抽出することができる。例えばピークトップ（Ｔｈ−ｈ）を１００％、ベース部分（Ｔｈ−ｌ）を０％として、１０％ごとに輪郭線を抽出することができる。 The contour line extraction unit 211 can set a plurality of threshold values for the luminance information 403 obtained from the plurality of luminance distribution information regions 402 and extract a plurality of contour line candidates. For example, the contour line can be extracted every 10%, with the peak top (Th-h) being 100% and the base portion (Th-l) being 0%.
以上のような装置を用いて、機差評価のための輪郭線抽出条件を求める工程を、図７に例示する。管理装置２０５に内蔵されたメモリ２０８には、図７に例示する工程に沿って、データ処理を行うためのプログラムが記憶されている。まず、ＳＥＭ１で、機差評価のための基準パターンのＳＥＭ画像を取得する（ステップ７０１）。更に、得られたＳＥＭ像に基づいて、閾値を変えた複数の輪郭線を抽出する（ステップ７０２）。ここでは、荷電粒子線装置から得られる画像に対して、パターンの検出位置を決定する各パラメータを任意のふり幅で変更した複数の輪郭線抽出を実施する。この際のパラメータの振り幅はユーザーに任意とする。本例では、１０％、３０％、５０％、７０％、９０％の５本の輪郭線を抽出する例について説明する。更に、歪み量算出部２１２では、この５本の輪郭線データに基づいて、代表輪郭線を算出する（ステップ７０２）。 FIG. 7 illustrates a process for obtaining the contour line extraction condition for machine difference evaluation using the apparatus as described above. A memory 208 built in the management device 205 stores a program for performing data processing along the steps illustrated in FIG. First, an SEM image of a reference pattern for machine difference evaluation is acquired by the SEM 1 (step 701). Furthermore, based on the obtained SEM image, a plurality of contour lines with different threshold values are extracted (step 702). Here, with respect to the image obtained from the charged particle beam apparatus, a plurality of contour lines are extracted by changing each parameter for determining the pattern detection position with an arbitrary swing width. The amplitude of the parameter at this time is arbitrary for the user. In this example, an example in which five contour lines of 10%, 30%, 50%, 70%, and 90% are extracted will be described. Further, the distortion amount calculation unit 212 calculates a representative contour line based on the five contour line data (step 702).
パラメータを複数変化させることによって、得られた形状の異なる複数の輪郭線を平均化し、代表輪郭線を作成する。この際、明らかに輪郭線抽出が崩れているパターンについては平均化の除外対象とする。 By changing a plurality of parameters, a plurality of contour lines having different shapes are averaged to create a representative contour line. At this time, the pattern whose outline extraction is clearly broken is excluded from averaging.
次に、歪み量算出部２１２では、得られた代表輪郭線とパラメータの異なる各輪郭線とを比較し、代表輪郭線をリファレンスとしたＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値を算出する（ステップ７０４）。Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値は数１によって求めることができる。
Next, the distortion amount calculation unit 212 compares the obtained representative contour line with each contour line having different parameters, and calculates a distortion value using the representative contour line as a reference (step 704). The Distortion value can be obtained by Equation 1.
ｅｐｅ（ｉ）は、代表輪郭線と対象となる輪郭線との寸法値である。ＳＩＺＥは代表輪郭線と対象となる輪郭線との寸法値をパターン全周に測定した場合の平均値であり数２によって求めることができる。
epe (i) is a dimension value between the representative contour line and the target contour line. SIZE is an average value when the dimension values of the representative contour line and the target contour line are measured on the entire circumference of the pattern, and can be obtained by Equation 2.
また、数1及び数２のｎは寸法測定を行う位置の数である。つまり、代表輪郭線と対象となる輪郭線との寸法値からと寸法値をパターン全周に測定した場合の平均値の絶対値を統計処理したものを、Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値とする。この演算を５本の輪郭線に対して行う。 Further, n in Equations 1 and 2 is the number of positions where the dimension measurement is performed. That is, a value obtained by statistically processing the absolute value of the average value when the dimension value is measured over the entire circumference of the pattern from the dimension value of the representative contour line and the target contour line is set as the Distortion value. This calculation is performed on five contour lines.
代表輪郭線と各輪郭線から得られたＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値の例を図８に示す。各荷電粒子線装置間の機差を確認する場合、荷電粒子線パターンのボトム側に変化が現れ易い。複数の輪郭線とそれらから算出された代表輪郭線から得られたＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値において、任意のＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値を超えない最もボトム側の輪郭線抽出パラメータを荷電粒子線装置間の機差を確認するための値とする（ステップ７０５）。 FIG. 8 shows an example of the distribution values obtained from the representative outline and each outline. When a machine difference between charged particle beam devices is confirmed, a change tends to appear on the bottom side of the charged particle beam pattern. In the distortion value obtained from a plurality of contour lines and the representative contour line calculated from them, the bottommost contour line extraction parameter that does not exceed any distortion value is used to confirm the machine difference between charged particle beam devices. A value is set (step 705).
図５において任意のＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値を３．０ｎｍとした場合、それ以下のＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値で最もＢｏｔｔｏｍ側に近い、Ｔｈ.３０％のパラメータで抽出された輪郭線を装置間の機差を確認するために使用する輪郭線とする。 In FIG. 5, when an arbitrary Distortion value is set to 3.0 nm, a contour line extracted with a Th. 30% parameter closest to the Bottom side with a Distortion value below that value is used to confirm the machine difference between devices. The contour line to be used.
本例では、Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値が所定値以下（或いは未満）であって、その中で最もボトムに近い（輝度が低い）位置から抽出された輪郭線を抽出するための抽出条件を選択する。測定パラメータ設定部２０９は、ＳＥＭ１〜３にて得られた画像から輪郭線を抽出する際の条件として、選択された閾値（Ｔｈ.３０％）を設定する（ステップ７０６）。次に、複数のＳＥＭを用いて、同一或いは同一条件で作成された標準パターン（基準パターン）の画像を取得（ステップ７０７）し、ＳＥＭごとに取得された画像データに基づいて、閾値条件が適正に設定された輪郭線抽出条件に基づいて、輪郭線抽出を行う（ステップ７０８）。 In this example, an extraction condition is selected for extracting a contour line extracted from a position whose Distortion value is equal to or less than (or less than) a predetermined value and is closest to the bottom (low luminance). The measurement parameter setting unit 209 sets the selected threshold value (Th. 30%) as a condition for extracting the contour line from the images obtained by the SEMs 1 to 3 (step 706). Next, using a plurality of SEMs, an image of a standard pattern (reference pattern) created under the same or the same conditions is acquired (step 707), and the threshold condition is appropriate based on the image data acquired for each SEM. The contour line is extracted based on the contour line extraction condition set in (Step 708).
以上のようにして得られた輪郭線データに関する寸法値（輪郭線間の寸法値、或いは基準データと輪郭線間の寸法値）をＳＥＭごとに算出する（ステップ７０９）。装置間に機差がなければ、寸法値は一致し、寸法値の差分はゼロになるため、例えば装置間の寸法値の差分や統計値を算出することによって、機差評価値を算出する（ステップ７１０）。この値を入力装置２１０のディスプレイやメモリ２０８に出力することによって、機差評価や機差管理を行う（ステップ７１１）。 A dimension value (dimension value between contour lines or a dimension value between reference data and the contour line) related to the contour line data obtained as described above is calculated for each SEM (step 709). If there is no machine difference between the apparatuses, the dimension values match and the difference between the dimension values becomes zero. Therefore, for example, by calculating the difference in the dimension values between the apparatuses and the statistical value, the machine difference evaluation value is calculated ( Step 710). By outputting this value to the display or memory 208 of the input device 210, machine difference evaluation and machine difference management are performed (step 711).
以上のような工程を実行するパターン測定装置、或いは管理装置によれば、特定の目的（本例の場合、機差評価）に適した輪郭線抽出条件を自動で求めることが可能となり、結果として適正な機差評価を行うことが可能となる。 According to the pattern measuring device or the management device that executes the process as described above, it is possible to automatically obtain the contour extraction condition suitable for a specific purpose (in this case, machine difference evaluation), and as a result Appropriate machine difference evaluation can be performed.
一方、これまでの説明では、機差評価に適した輪郭線抽出条件を見出すための処理について説明したが、半導体デバイスのプロセスバイアスの場合、上述の例とは異なり、荷電粒子線パターンのトップ側に変化が表れやすい。
従って、図８に例示したようなＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値が得られ、且つＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ値の閾値を３．０ｎｍと設定した場合、それ以下で最もトップ側に近いＴｈ.７０％のパラメータで抽出された輪郭線をプロセスバイアス確認のための輪郭線として使用する。
On the other hand, in the above description, the process for finding the contour extraction condition suitable for the machine difference evaluation has been described. However, in the case of the process bias of the semiconductor device, unlike the above example, the top side of the charged particle beam pattern Changes are likely to appear.
Therefore, when the Distortion value as illustrated in FIG. 8 is obtained and the threshold value of the Distortion value is set to 3.0 nm, the contour line extracted with the Th. 70% parameter closest to the top side below that is obtained. Used as an outline for process bias confirmation.
このような処理によれば、プロセスバイアスの評価に適した輪郭線抽出条件を自動で求めることが可能となり、結果として適正なプロセスバイアス評価を行うことが可能となる。 According to such processing, it is possible to automatically obtain contour extraction conditions suitable for process bias evaluation, and as a result, it is possible to perform appropriate process bias evaluation.
２０１ ＳＥＭ本体
２０２ 偏向器
２０３ 検出器
２０４ 制御装置
２０５ 管理装置
２０６ 設計データ記憶媒体
２０７ 画像処理部
２０８ メモリ
２０９ 測定パラメータ設定部
２１０ 入力装置
２１１ 輪郭線抽出部
２１２ 歪み量演算部
２１３ ＥＰＥ測長実行部
201 SEM main body 202 deflector 203 detector 204 control device 205 management device 206 design data storage medium 207 image processing unit 208 memory 209 measurement parameter setting unit 210 input device 211 contour line extraction unit 212 distortion amount calculation unit 213 EPE length measurement execution unit
Claims (7)
当該画像処理装置は、前記パターンエッジの輝度分布に対する複数の閾値設定に基づいて、複数の輪郭線を抽出すると共に、当該複数の輪郭線の歪みを示す指標値を求め、前記複数の輪郭線の輪郭線形成条件の中から、前記指標値が所定の条件を満たす輪郭線形成条件を選択することを特徴とするパターン測定装置。 In a pattern measuring apparatus provided with an image processing device that extracts contour data of a pattern on image data based on image data obtained by a charged particle beam device,
The image processing apparatus extracts a plurality of contour lines based on a plurality of threshold settings for the luminance distribution of the pattern edge, obtains an index value indicating distortion of the plurality of contour lines, and A pattern measuring apparatus, wherein an outline forming condition that satisfies the predetermined condition of the index value is selected from outline forming conditions.
前記画像処理装置は、前記所定の条件を満たす輪郭線形成条件の中で、前記パターンの最もボトム側、或いは最もトップ側の輪郭線の輪郭線形成条件を選択することを特徴とするパターン測定装置。 In claim 1,
The image processing apparatus selects a contour forming condition of a contour line at the bottom or the top side of the pattern among contour forming conditions that satisfy the predetermined condition. .
前記画像処理装置は、前記歪みを示す指標値が所定値以下、或いは所定値未満の輪郭線形成条件を選択することを特徴とするパターン測定装置。 In claim 1,
The image processing apparatus selects an outline forming condition in which an index value indicating the distortion is equal to or less than a predetermined value or less than a predetermined value.
前記画像処理装置は、前記歪みを示す指標値が所定値以下、或いは所定値未満の輪郭線形成条件の中で、前記パターンの最もボトム側、或いは最もトップ側の輪郭線の輪郭線形成条件を選択することを特徴とするパターン測定装置。 In claim 3,
In the image processing apparatus, the contour forming condition of the contour line at the bottom or the top side of the pattern is the contour forming condition where the index value indicating the distortion is equal to or less than a predetermined value or less than a predetermined value. A pattern measuring device characterized by selecting.
前記画像処理装置は、前記所定の条件を満たす輪郭線形成条件によって得られた輪郭線に関する寸法測定を実行することを特徴とするパターン測定装置。 In claim 1,
The image processing apparatus performs a dimension measurement on an outline obtained by an outline forming condition that satisfies the predetermined condition.
前記画像処理装置は、複数の輪郭線形成条件の中から、当該輪郭線の歪みを示す指標値が所定の条件を満たす輪郭線形成条件を選択することを特徴とするパターン測定装置の管理装置。 A management apparatus for a pattern measuring apparatus comprising an image processing apparatus for evaluating contour data formed based on image data obtained by a plurality of charged particle beam apparatuses,
The pattern processing apparatus management apparatus, wherein the image processing apparatus selects, from a plurality of outline forming conditions, an outline forming condition in which an index value indicating distortion of the outline satisfies a predetermined condition.
前記画像処理装置は、前記所定の条件を満たす輪郭線形成条件を、前記複数の荷電粒子線装置の機差評価を行うための輪郭線形成条件として設定することを特徴とするパターン測定装置の管理装置。 In claim 6,
The image processing apparatus sets a contour line forming condition satisfying the predetermined condition as a contour line forming condition for performing a machine difference evaluation of the plurality of charged particle beam devices. apparatus.
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