JP2016217816A - Pattern measurement device, pattern measurement method, and pattern measurement program - Google Patents

Pattern measurement device, pattern measurement method, and pattern measurement program Download PDF

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泰史 西山
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  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern measurement program, method and device in which the influences of noise are small, and with which it is possible to properly measure way up a high-frequency component.SOLUTION: The program includes the steps of: detecting electrons discharged from a sample that is irradiated with charged particle radiation and acquiring the luminance distribution of an image in which a scanned position and the detected quantity of electrons are correlated; integrating the luminance values of the image in the elongation direction of a pattern end and finding an integrated luminance profile; processing the integrated luminance profile with a function by fitting and obtaining an integrated profile optimization function; processing, by fitting, a measured luminance profile using the integrated profile optimization function, the measured luminance profile being the luminance profile of individual pixel rows not integrated using the integrated profile optimization function, and obtaining an individual profile optimization function; and comparing the individual profile optimization function with the measured luminance profile and determining whether or not the fitting process is good.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、半導体デバイスをリソグラフィ技術により製造する際に用いられるフォトマスクパターン、およびフォトマスクに形成したパターンを転写して生成したパターンの形状、特に粗さを計測する装置、方法およびプログラムに関する。   The present invention relates to a photomask pattern used when a semiconductor device is manufactured by a lithography technique, and an apparatus, method, and program for measuring the shape, particularly roughness, of a pattern generated by transferring a pattern formed on the photomask.

半導体集積回路は、性能および生産性を向上させるために微細化、高集積化が進んでおり、回路パターンを形成するためのリソグラフィ技術についても、より微細なパターンを高精度に形成するための技術開発が進められている。これに伴い、パターンの寸法や形状を計測するための技術についてもより高精度なものが求められている。
半導体デバイスを製造するために用いるフォトマスクパターン寸法は100nm未満となっており、これを用いた半導体デバイス製造プロセスにおいては20nm未満の構造を安定して形成する必要がある。このような微細なパターンの寸法や形状を計測する場合は、寸法測定用に特別に設計された走査型電子顕微鏡(以下、CD−SEMあるいはSEMと略する場合もある)が用いられる。
Semiconductor integrated circuits are being miniaturized and highly integrated in order to improve performance and productivity, and lithography technology for forming circuit patterns is also a technology for forming finer patterns with high accuracy. Development is underway. Along with this, there is a demand for more accurate techniques for measuring the dimensions and shapes of patterns.
The size of a photomask pattern used for manufacturing a semiconductor device is less than 100 nm. In a semiconductor device manufacturing process using this, it is necessary to stably form a structure of less than 20 nm. When measuring the dimension and shape of such a fine pattern, a scanning electron microscope (hereinafter sometimes abbreviated as CD-SEM or SEM) specially designed for dimension measurement is used.

半導体デバイスの微細化に伴って、パターンの寸法だけでなく、パターン端部の粗さがデバイスの特性に大きく影響するようになってきており、トランジスタのゲート電極などで特に顕著であることが知られている。このような粗さはライン状のパターンについては、その片側のエッジの粗さだけに着目したラインエッジラフネス(Line Edge Roughness、以下LERと略記する場合もある)と、両側のエッジすなわち線幅のラフネス(Line Width Roughness、以下LWRと略記する場合もある)が代表的な指標値となっている。また、コンタクトホールに対してはCER(Contact hole Edge RoughnessあるいはCircle Edge Roughness)とよばれる値で評価されている。   With the miniaturization of semiconductor devices, not only the pattern dimensions but also the roughness of the pattern edges have greatly affected the characteristics of the devices, and it is known that this is particularly noticeable in transistor gate electrodes and the like. It has been. Such a line pattern has a line edge roughness (Line Edge Roughness, hereafter may be abbreviated as LER) focusing only on the roughness of one edge of the line pattern, and the edges on both sides, that is, the line width. Roughness (Line Width Roughness, hereinafter also abbreviated as LWR) is a typical index value. The contact hole is evaluated by a value called CER (Contact hole Edge Roughness or Circle Edge Roughness).

このような粗さを計測する手段として、広い面積に規則的に配置されたパターンの平均的な値として評価する手段としてはスキャトロメトリー(Scatterometry)やX線小角散乱(Small Angle X−ray Scattering)などの手法も開発されているが、特定の微小領域の評価を行うためにはCD−SEMによる観察画像から解析するのが最も有効な方法である。   As means for measuring such roughness, as means for evaluating as an average value of a pattern regularly arranged in a wide area, scatterometry or small angle X-ray scattering can be used as scatterometry or small angle X-ray scattering. However, in order to evaluate a specific minute region, it is most effective to analyze from an observation image by CD-SEM.

以下に、説明を簡単にするためにラインパターンの評価について説明するが、記載された説明はホールパターンに対しても適用可能である。   In the following, the evaluation of the line pattern will be described for the sake of simplicity, but the described description can also be applied to the hole pattern.

図1はパターンの各点に対応するSEM画像の輝度値の一般的な変化を示したもの(図1の(a))と、ラインパターンの断面形状を単純化したもの(図1の(b))である。ラインパターンの線幅の計測においては、図1の位置Aの平坦な部分と比べて位置Bは脱出できる二次電子量が減少し、位置Cでは上面と側面とから二次電子が脱出できるので二次電子量の検出量が大きくなる。その結果、一次電子を走査して入射することにより観察される二次電子像の輝度分布はおおよそ図1の(a)に示したような形状となる。一般的に二次電子観察画像において二次電子量の多い部分は白く見えるので、パターン端部に対応して白い線状に見える部分はホワイトバンドと呼ばれることが多いため、この意味で以下の説明においてもホワイトバンドという用語を使用する。   FIG. 1 shows a general change in the luminance value of the SEM image corresponding to each point of the pattern (FIG. 1A), and a simplified cross-sectional shape of the line pattern (FIG. 1B). )). In the measurement of the line width of the line pattern, the amount of secondary electrons that can escape from position B is reduced compared to the flat portion at position A in FIG. 1, and secondary electrons can escape from the top and side surfaces at position C. The detected amount of secondary electrons is increased. As a result, the luminance distribution of the secondary electron image observed by scanning and entering the primary electrons has a shape as shown in FIG. In general, in a secondary electron observation image, a portion with a large amount of secondary electrons appears white, and a portion that looks like a white line corresponding to the pattern edge is often called a white band. Also uses the term white band.

線幅の計測においては、図1の(a)のようにして得られる輝度プロファイルをラインパターンの長手方向に積算することによってサンプリング数が増えてなめらかな曲線が得られる。しかしながら、パターン端部の粗さを計測しようとする場合には長さ方向に積算してしまうと細かい粗さの情報が消失してしまう。また、積算しなくてもノイズの少ない信号を得るために一次電子の照射量を上げると帯電によるドリフトや、レジストパターンの場合はシュリンクと呼ばれるような変形を生じてしまい、正確な計測ができないという問題がある。   In the measurement of the line width, the luminance profile obtained as shown in FIG. 1A is integrated in the longitudinal direction of the line pattern to increase the number of samplings and obtain a smooth curve. However, when measuring the roughness of the pattern edge, if it is integrated in the length direction, the information on the fine roughness will be lost. In addition, if the primary electron irradiation amount is increased to obtain a signal with less noise without integration, drift due to charging or deformation called shrink in the case of a resist pattern occurs, and accurate measurement cannot be performed. There's a problem.

また、粗さの計測においては粗さの空間周波数を考慮しない二乗平均平方根(Root Mean Square、以下RMSと略記する場合もある)のように単一の数値で表わす場合もあるが、近年その周波数成分に注目した解析が重要になってきている。例えば、特許文献1においては数10ナノメートルから数100ナノメートルの周期のウィグリングと呼ばれるラインパターンのうねりについて言及されている。   Further, in roughness measurement, there are cases where it is expressed by a single numerical value, such as root mean square (hereinafter sometimes abbreviated as RMS) that does not consider the spatial frequency of roughness, but in recent years the frequency has been Analysis focusing on components is becoming important. For example, Patent Document 1 mentions the undulation of a line pattern called wiggling having a period of several tens of nanometers to several hundreds of nanometers.

粗さの空間周波数特性についてはパワースペクトル密度(Power Spectrum Density、以下PSDと略記する場合もある)で表わすことができる。粗さのパワースペクトルを用いた解析は、例えば、特許文献2のように3次元形状測定装置で面の粗さを評価する目的で先行して開発されており、微細な構造については、走査型プローブ顕微鏡を使用した評価が、特許文献3にその一例が示されている。   The spatial frequency characteristic of roughness can be expressed by power spectral density (hereinafter sometimes abbreviated as PSD). The analysis using the power spectrum of roughness has been developed in advance for the purpose of evaluating the roughness of the surface with a three-dimensional shape measuring device as in Patent Document 2, for example. An example of evaluation using a probe microscope is shown in Patent Document 3.

半導体デバイス、またその回路原版であるフォトマスク等についても上記走査型プローブ顕微鏡による粗さ解析を適用することもできるが、計測に要する時間は、走査電子顕微鏡の方が圧倒的に短いことから多数の測定点の評価には走査電子顕微鏡を用いることが有効である。走査電子顕微鏡を用いて基板上に形成されたパターンのLERを評価する方法、ならびに装置は特許文献4に説明されている。   The roughness analysis by the scanning probe microscope can also be applied to the semiconductor device and the photomask which is the circuit original, but the time required for the measurement is much shorter because the scanning electron microscope is overwhelmingly shorter. It is effective to use a scanning electron microscope to evaluate the measurement points. A method and apparatus for evaluating the LER of a pattern formed on a substrate using a scanning electron microscope is described in Patent Document 4.

特許文献4においては、しきい値法を用いてパターン端部の位置を決定しており、複数のしきい値を用いることによってパターン底部と表面近傍とのLERを評価することが記載されている。しきい値法を用いてパターン端部の位置を精度良く決定する際には、ランダムなノイズは十分小さくなっている必要がある。なぜならば、ホワイトバンド部分に細かいノイズが含まれていると、しきい値を交差する点が複数存在してしまい、パターン端部を自動的に検出することが困難となる。そこで特許文献4においては、複数回の電子線の走査によって得られた画像を積算処理し、その後、ハミングウィンドウを用いて平滑化処理を行なっている。このような手法はホワイトバンドの左右の輝度が異なる場合に、ウィンドウ幅がホワイトバンド幅と同等以上の場合に、平滑化された輝度プロファイルのしきい値との交差点がその輝度差によってずれてしまうという問題がある。   Patent Document 4 describes that the position of a pattern end is determined using a threshold method, and the LER between the pattern bottom and the vicinity of the surface is evaluated by using a plurality of thresholds. . When the position of the pattern edge is accurately determined using the threshold method, the random noise needs to be sufficiently small. This is because if the white band portion contains fine noise, there are a plurality of points that cross the threshold, making it difficult to automatically detect the pattern edge. Therefore, in Patent Document 4, an image obtained by scanning a plurality of times of electron beams is subjected to integration processing, and then smoothing processing is performed using a Hamming window. In such a method, when the left and right luminances of the white band are different, if the window width is equal to or greater than the white band width, the intersection with the threshold value of the smoothed luminance profile is shifted due to the luminance difference. There is a problem.

上記の窓関数には多種多様なものが考案されているが、上記の輝度差によってパターン端部位置がずれる問題は解消されない。また別の手法としてスペクトルの平滑化処理方法としてSavitzky−Golay法と呼ばれるものもある。この方法を適切に用いると、上記のようにホワイトバンドの左右で輝度差があっても、しきい値と交差する位置の変動が小さいことが非特許文献1に記載されている。   A wide variety of window functions have been devised. However, the problem that the pattern end position is shifted due to the luminance difference cannot be solved. As another method, a spectrum smoothing method called a Savitzky-Golay method is also available. Non-Patent Document 1 describes that when this method is appropriately used, even if there is a luminance difference between the left and right sides of the white band as described above, the variation in the position that intersects the threshold value is small.

しかしながら上記の方法では、ノイズの周波数とホワイトバンド幅との関係によっては、1つのホワイトバンドについて最大値と最小値とから決まるしきい値と交差する回数が、複数発生してしまうことを避けることができない場合がある。   However, in the above method, depending on the relationship between the noise frequency and the white band width, it is possible to avoid multiple occurrences of crossing the threshold value determined by the maximum value and the minimum value for one white band. May not be possible.

そこで、ホワイトバンドの輝度プロファイルを関数で近似して、その関数に含まれるパラメータを最適化して観測したSEM画像の輝度値との差の二乗和を最小にする、いわゆる最小二乗法によるフィッティング(最適化)によりパターン端部位置を決定する方法が考案され、非特許文献2に説明されている。   Therefore, by fitting the brightness profile of the white band with a function and optimizing the parameters included in the function to minimize the sum of squares of the difference from the observed SEM image brightness value, fitting by the so-called least square method (optimum) The method for determining the position of the pattern edge by the above is devised and is described in Non-Patent Document 2.

非特許文献2においては、ホワイトバンドを表現する関数として輝度のピーク位置を基準に左右非対称なガウス関数を選択している。例えば、ラインパターンの長手方向に輝度値を積算して平均化したなめらかな輝度プロファイルを規格化してガウス関数の幅、バックグラウンド高さをホワイトバンド左右に対して最適化している。このようにして求めた関数をラインパターンの長手方向に1画素毎にフィッティングすることとし、ピーク高さで規格化すると、その際のフィッティングパラメータはバックグラウンド高さとピーク幅である。   In Non-Patent Document 2, a left-right asymmetric Gaussian function is selected on the basis of the luminance peak position as a function expressing the white band. For example, a smooth luminance profile obtained by integrating and averaging luminance values in the longitudinal direction of the line pattern is standardized to optimize the width and background height of the Gaussian function with respect to the left and right sides of the white band. When the function thus obtained is fitted to each pixel in the longitudinal direction of the line pattern and normalized by the peak height, the fitting parameters at that time are the background height and the peak width.

特許文献5においては、レジストパターンの計測をおこなう際のシュリンクを低減するために照射する電子の量を制限したり、電子線照射にともなうレジストパターンの変形を関数として記憶しておき、計測値を補正したりする方法が説明されている。   In Patent Document 5, the amount of electrons to be irradiated is limited in order to reduce shrinkage when measuring a resist pattern, or the deformation of the resist pattern accompanying electron beam irradiation is stored as a function, and the measured value is stored. A method of correcting is described.

特開2014−135214号公報JP 2014-135214 A 特開平7−332920号公報JP-A-7-332920 特開2000−19094号公報JP 2000-19094 A 特開2003−37139号公報JP 2003-37139 A 国際公開2003−21186号International Publication No. 2003-2186

Yasushi Nishiyama; Hidemitsu Hakii; Isao Yonekura; Keishi Tanaka; Yasutaka Kikuchi, "Influence of the charging effect on the precision of measuring EUV mask features," Proc. SPIE 7971, Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXV, 79710C (20 April 2011);Yasushi Nishiyama; Hidemitsu Hakii; Isao Yonekura; Keishi Tanaka; Yasutaka Kikuchi, "Influence of the charging effect on the precision of measuring EUV mask features," Proc. SPIE 7971, Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXV, 79710C (20 April 2011); Thomas Verduin; Pieter Kruit; Cornelis W. Hagen, "Determination of line edge roughness in low-dose top-down scanning electron microscopy images," J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS. 13 (3), 033009 (August 13, 2014);Thomas Verduin; Pieter Kruit; Cornelis W. Hagen, "Determination of line edge roughness in low-dose top-down scanning electron microscopy images," J. Micro / Nanolith. MEMS MOEMS. 13 (3), 033009 (August 13, 2014 );

試料上に照射する電子の量を少なくすると、計測される二次電子量にランダムなノイズ成分が加わることになる。図2は非特許文献2に記載されているような左右非対称なガウス関数による画像の輝度プロファイルの近似関数の一例を表わしている。近似関数にランダムなノイズを加えた結果の一例も合わせて示している。   When the amount of electrons irradiated on the sample is reduced, a random noise component is added to the measured amount of secondary electrons. FIG. 2 shows an example of an approximate function of the luminance profile of an image by a left-right asymmetric Gaussian function as described in Non-Patent Document 2. An example of the result of adding random noise to the approximate function is also shown.

図2のように、画素毎にノイズが加わると計測される輝度値は近似関数の上下に細かく分布することになる。その結果、しきい値法ではノイズの影響を直接的に受けてしまう。LERの評価を行う場合、例えばラインパターンの長手方向にスムージング処理をしないと、パターンエッジの計測ばらつきにつながることがわかる。このような場合、非特許文献2に示されるように、代表となる近似関数をラインパターンの長手方向に輝度プロファイルを積算した結果から、非線形最小二乗法によって計算し、そのピーク高さとピーク幅、全体のオフセット量とをフィッティングパラメータとして非線形最小二乗法により最適化された関数を基にして、パターンエッジ位置を決定することでノイズの影響を抑制できることが期待できる。   As shown in FIG. 2, when noise is applied to each pixel, the measured luminance value is finely distributed above and below the approximate function. As a result, the threshold method is directly affected by noise. When evaluating LER, it can be seen that, for example, if the smoothing process is not performed in the longitudinal direction of the line pattern, it leads to measurement variations of the pattern edge. In such a case, as shown in Non-Patent Document 2, a representative approximate function is calculated from the result of integrating the luminance profile in the longitudinal direction of the line pattern, and is calculated by a non-linear least square method. It can be expected that the influence of noise can be suppressed by determining the pattern edge position based on a function optimized by the non-linear least square method using the total offset amount as a fitting parameter.

ところで、上記の代表となる近似関数をラインパターンの長手方向に積算した結果に対して、関数のパラメータフィッティングから、求めることは簡便な手段であるが、以下に説明する3つの課題が考えられる。   By the way, it is a simple means to obtain the result obtained by integrating the above approximate representative functions in the longitudinal direction of the line pattern from the function parameter fitting. However, there are three problems described below.

第1の課題として、ラインパターンの長手方向に積算したプロファイルは粗さ成分を含んでいるので、粗さの無い理想的なラインエッジで計測されるプロファイルよりも幅が広くなることが容易に推定できる。   As a first problem, since the profile integrated in the longitudinal direction of the line pattern includes a roughness component, it is easily estimated that the width is wider than a profile measured at an ideal line edge without roughness. it can.

第2の課題として、被計測物表面の帯電によって、一次電子の入射位置がずれることにより画像に歪が生じる、いわゆるドリフト現象が起こる場合がある。ラインパターンが走査方向に垂直な直線で計測画像では底辺に垂直な直線であるべき場合に、このドリフト現象があると、計測画像上では傾斜した直線、あるいは曲線になってしまう。この場合もドリフト現象が起こらない場合と比較して、積算プロファイルは幅が広くなることが容易に推定できる。   As a second problem, there is a case where a so-called drift phenomenon occurs in which an image is distorted due to a shift of an incident position of primary electrons due to charging of the surface of an object to be measured. When the line pattern is a straight line perpendicular to the scanning direction and should be a straight line perpendicular to the bottom in the measurement image, this drift phenomenon results in a straight line or a curved line on the measurement image. Also in this case, it can be easily estimated that the integrated profile is wider than the case where the drift phenomenon does not occur.

第3の課題として、被計測物のパターンが形成されたXY座標とCD−SEMのXY座標のずれがある場合である。これには様々な要因が考えられるが結果的には計測画像が微小に回転することになる。したがって、積算プロファイルは上記と同様に幅が広くなることが容易に推定できる。   As a third problem, there is a case where there is a deviation between the XY coordinates on which the pattern of the object to be measured is formed and the XY coordinates of the CD-SEM. Various factors can be considered for this, but as a result, the measurement image rotates slightly. Therefore, it can be easily estimated that the integration profile becomes wider as described above.

したがって、上記の代表的な理由によって、ラインパターンの長手方向に積算した輝度プロファイルは、理想的な平均プロファイルと比較して幅が広くなっていることを考慮することが必要である。非特許文献2においては、第1の課題について記載されており、この成分は無視しうると記載されている。しかしながら、第2、第3の課題については記載されていない。   Therefore, for the above typical reasons, it is necessary to consider that the luminance profile integrated in the longitudinal direction of the line pattern is wider than the ideal average profile. Non-Patent Document 2 describes the first problem and states that this component can be ignored. However, the second and third problems are not described.

非特許文献2においては、積算プロファイルを(式1)に示す非対称の規格化されたガウス関数で表現している。ここでbとbとはそれぞれホワイトバンドの左と右とのベースラインレベルであり、σとσとはホワイトバンドの幅に対応し、輝度プロファイルのピーク位置から、左側および右側それぞれの広がりを表わしており、ガウス関数分布関数で定義される標準偏差と等価な値である。μは輝度プロファイルのピーク位置を表わしている。 In Non-Patent Document 2, the integration profile is expressed by an asymmetric standardized Gaussian function shown in (Equation 1). Here, b L and b R are the baseline levels of the left and right of the white band, respectively, σ L and σ R correspond to the width of the white band, and from the peak position of the luminance profile, the left side and the right side respectively. This is a value equivalent to the standard deviation defined by the Gaussian function distribution function. μ represents the peak position of the luminance profile.

Figure 2016217816
Figure 2016217816

非特許文献2においては、数1のbとbおよびσとσをフィッティングパラメータとして、積算していないそれぞれの画素列の輝度からなる輝度プロファイルに対してフィッティングを行ない、各パラメータを求めている。 In Non-Patent Document 2, fitting is performed on a luminance profile composed of the luminance of each pixel column that is not integrated, using b L and b R of Mathematical Formula 1 and σ L and σ R as fitting parameters. Looking for.

このような手法は、図2に示したように、計測された輝度プロファイルが理想的な関数の上下に細かく、疎らに分布しているような場合、非常に有効な手段である。   Such a method is a very effective means when the measured luminance profile is finely and sparsely distributed above and below the ideal function, as shown in FIG.

しかしながら、CD−SEM装置およびその計測条件によっては、必ずしも図2のような理想的な状態とはならない場合がある。図3は、電子線を16回走査して積算した画像から、ラインの長手方向に積算した輝度プロファイルの一部分であり、あるラインパターンの左側のホワイトバンド部分である。   However, depending on the CD-SEM apparatus and its measurement conditions, the ideal state as shown in FIG. FIG. 3 shows a part of the luminance profile integrated in the longitudinal direction of the line from the image integrated by scanning the electron beam 16 times, and is the white band part on the left side of a certain line pattern.

非特許文献2に示されるように、(式1)で示した左右非対称のガウス関数でフィッティングすると、図3の実線で示したような良好な解を見つけることができる。   As shown in Non-Patent Document 2, when a fitting is performed using the left-right asymmetric Gaussian function shown in (Equation 1), a good solution as shown by the solid line in FIG. 3 can be found.

フィッティングの代表的な方法としては、非線形最小二乗法と総称されるいくつかの方法を適用することができる。関数に含まれるフィッティングパラメータの初期値を与えて、関数と実測値との差の二乗和が最小になるように繰り返し計算して、最適なフィッティングパラメータを得るものが典型的である。このような手法においては、フィッティングパラメータの初期値が適正な解に近いほど早く計算結果が収束する。逆に初期値が適正でない場合、残差二乗和が十分小さい値に収束せずに解が得られないことも多いという特徴がある。   As a typical method of fitting, several methods collectively called a nonlinear least square method can be applied. Typically, an initial value of a fitting parameter included in a function is given, and repeated calculation is performed so that the sum of squares of the difference between the function and the actual measurement value is minimized to obtain an optimum fitting parameter. In such a method, the calculation result converges faster as the initial value of the fitting parameter is closer to an appropriate solution. On the other hand, when the initial value is not appropriate, there is a characteristic that the residual sum of squares does not converge to a sufficiently small value and a solution cannot often be obtained.

図4の(a)、(b)、(c)はラインパターンの長手方向に積算しない輝度プロファイルの例であり、ラインパターンに直交する方向に単一の画素幅の輝度値をプロットしたものの一部分を3つ選び出したものである。これらは、実測値が図2のようにガウス関数の上下に細かく分布しているのではなく、ある程度スムーズな曲線になっている。このような場合、ガウス関数で表現して最小二乗法でフィッティングしようとすると、残差二乗和が極小となる点が単一でなく、複数の極小点があらわれて解が特定できない場合や、典型的な非線形最小二乗法のアルゴリズムでは最適解が得られない頻度が高くなってしまう。   (A), (b), and (c) of FIG. 4 are examples of luminance profiles that are not integrated in the longitudinal direction of the line pattern, and a part of the luminance values plotted with a single pixel width in the direction orthogonal to the line pattern. Three are selected. In these, the actually measured values are not finely distributed above and below the Gaussian function as shown in FIG. 2, but are somewhat smooth curves. In such a case, when trying to fit with the least squares method expressed by a Gaussian function, there is not a single point where the residual sum of squares becomes a minimum, and multiple minimum points appear and the solution cannot be specified. In such a nonlinear least squares algorithm, the frequency with which an optimal solution cannot be obtained increases.

ところで、図3、図4ともにラインパターンの左側の輝度プロファイルを示したものである。そのため、図1を用いて説明した原理的なことから考えて、実際のパターン端部は、輝度プロファイルのピークより左側にあり、従来から典型的に用いられているしきい値法や、最大傾斜点を計算する方法においても、輝度プロファイルのピークよりも左側の部分を使用している。したがって、この場合、輝度プロファイルのピーク左側の情報の方が、ピーク右側よりも重要である。   3 and 4 show the luminance profile on the left side of the line pattern. Therefore, in consideration of the principle described with reference to FIG. 1, the actual pattern edge is on the left side of the peak of the luminance profile, and the threshold method or the maximum gradient that is typically used in the past is used. Also in the method of calculating points, the portion on the left side of the peak of the luminance profile is used. Therefore, in this case, the information on the left side of the peak of the luminance profile is more important than the right side of the peak.

一方、図3と図4を比較すると、図3はピークから右側に緩やかに減少しているのに対して、図4は様々な挙動を示している。上記のように、フィッティングにあまり重要でない部分をフィッティング処理の範囲に入れてしまうと、良好なフィッティングができない。その結果、得られるパターンエッジ位置のばらつきを生じる原因となってしまう。   On the other hand, when FIG. 3 and FIG. 4 are compared, FIG. 4 shows various behaviors while FIG. 3 gradually decreases from the peak to the right side. As described above, if a portion that is not so important for fitting is included in the range of the fitting process, good fitting cannot be performed. As a result, the resulting pattern edge position varies.

このような問題を生じるか、図2のように良好なフィッティングが得られるかは、ノイズの周波数や振幅の特徴を定量的に判断して判定する。問題があれば、改良した手順によってパターンエッジ位置を決定するように処理プログラムに記述する必要があるが、これまで、そのための有効な手法は一般的に知られていなかった。   Whether such a problem occurs or whether a good fitting can be obtained as shown in FIG. 2 is determined by quantitatively judging the noise frequency and amplitude characteristics. If there is a problem, it is necessary to describe it in the processing program so as to determine the pattern edge position by an improved procedure, but until now, an effective method for that purpose has not been generally known.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、パターンの長手方向に平滑化処理をすることなくパターンのエッジ粗さを計測しても、ノイズの影響が小さく、高周波成分まで適正に計測することができる計測プログラム、それを用いた計測方法およびそれを用いた計測装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and even if the edge roughness of a pattern is measured without performing a smoothing process in the longitudinal direction of the pattern, the influence of noise is small, and even a high-frequency component is appropriate. It is an object of the present invention to provide a measurement program that can be measured, a measurement method using the program, and a measurement apparatus using the measurement program.

上記課題を解決するための本発明の一局面は、パターン計測装置のコンピュータに実行させるパターン計測プログラムであって、パターンを形成した被計測試料に荷電粒子線を走査しながら照射して、被計測試料から放出された電子を検出して走査位置と電子の検出量とを関係付けた画像の輝度分布を、コンピュータが取得するステップと、コンピュータが、パターン端部の延びる方向に画像の輝度値を積算して積算輝度プロファイルを求めるステップと、コンピュータが、積算輝度プロファイルを関数で近似するフィッティング処理を行ない積算プロファイル最適化関数を得るステップと、コンピュータが、得られた積算プロファイル最適化関数を用いて、積算しない個別の画素列の輝度プロファイルである実測輝度プロファイルに対して積算プロファイル最適化関数を用いてフィッティング処理を行ない個別プロファイル最適化関数を得るステップと、コンピュータが、個別プロファイル最適化関数と実測輝度プロファイルとを比較して積算輝度プロファイルおよび実測輝度プロファイルに対するフィッティング処理の良否を判定するステップとを含む、パターン計測プログラムである。   One aspect of the present invention for solving the above-described problem is a pattern measurement program to be executed by a computer of a pattern measurement apparatus, which irradiates a measurement target sample on which a pattern is formed while scanning a charged particle beam, The computer obtains the luminance distribution of the image that detects the electrons emitted from the sample and associates the scanning position with the detected amount of electrons, and the computer calculates the luminance value of the image in the direction in which the pattern edge extends. A step of obtaining an integrated luminance profile by integrating, a step of performing a fitting process for approximating the integrated luminance profile by a function to obtain an integrated profile optimization function, and a computer using the obtained integrated profile optimization function , For the measured luminance profile that is the luminance profile of the individual pixel columns that are not integrated The step of performing the fitting process using the calculation profile optimization function to obtain the individual profile optimization function, and the computer compares the individual profile optimization function with the actually measured brightness profile to perform the fitting process for the integrated brightness profile and the actually measured brightness profile. A pattern measurement program including a step of determining pass / fail.

また、本発明の他の局面は、上述のパターン計測プログラムの各ステップと同様の処理を行うパターン計測方法である。   Another aspect of the present invention is a pattern measurement method that performs the same processing as each step of the above-described pattern measurement program.

また、本発明の他の局面は、上述のパターン計測プログラムの各ステップと同様の処理を行うパターン計測装置である。   Another aspect of the present invention is a pattern measurement device that performs the same processing as each step of the pattern measurement program described above.

本発明によれば、パターンの長手方向に平滑化処理をすることなくパターンのエッジ粗さを計測しても、ノイズの影響が小さく、高周波成分まで適正に計測することができる計測プログラム、それを用いた計測方法およびこれを用いた計測装置を提供できる。   According to the present invention, even if the edge roughness of a pattern is measured without performing a smoothing process in the longitudinal direction of the pattern, the measurement program is capable of appropriately measuring even a high frequency component with little influence of noise. It is possible to provide a measurement method used and a measurement apparatus using the same.

被計測物の断面形状とSEM画像の輝度との関係を示した説明図Explanatory diagram showing the relationship between the cross-sectional shape of the measurement object and the brightness of the SEM image 輝度プロファイルの近似関数と、その近似関数にノイズ成分を加えた状態との説明図Explanatory diagram of luminance profile approximation function and noise component added to the approximation function ラインパターンを計測したSEM画像のライン左側部分のライン長手方向に輝度値を積算して得た輝度プロファイルと、その輝度プロファイルピークの左右を個別のガウス関数でフィッティングした結果とを示した図The figure which showed the brightness | luminance profile obtained by integrating | accumulating a brightness | luminance value in the line longitudinal direction of the line left part of the line of the SEM image which measured the line pattern, and the result of fitting the right and left of the brightness | luminance profile peak with a separate Gaussian function ラインパターンを計測したSEM画像のライン左側部分について、ラインの長手方向に輝度値を積算していない輝度プロファイルを示した図The figure which showed the luminance profile which is not integrating | accumulating a luminance value in the longitudinal direction of a line about the left side part of the line of the SEM image which measured the line pattern 実測の個別輝度プロファイルに対し、左右非対称なガウス関数でフィッティング処理を実施した結果を示した図Figure showing the result of fitting the measured individual brightness profile with a symmetric Gaussian function 実測の個別輝度プロファイルに対し、フィッティング領域をピークの左側の方が右側よりも多い条件で、左右非対称なガウス関数でフィッティング処理を実施した結果を示した図A graph showing the result of fitting the measured area with the asymmetrical Gaussian function on the condition that the left side of the peak is larger than the right side of the fitting area with respect to the individual brightness profile. ラインエッジ粗さのパワースペクトル密度関数の典型的な形状の説明図Illustration of typical shape of power spectral density function of line edge roughness 単一のラインパターン観察画像について、ラインの長手方向に積算処理をせずにしきい値法を用いてパターン端部位置を検出した結果から得た自己共分散関数とパワースペクトル密度関数の一例とを示した図For a single line pattern observation image, the autocovariance function and an example of the power spectral density function obtained from the result of detecting the pattern edge position using the threshold method without performing integration processing in the longitudinal direction of the line. Illustration shown 10枚のラインパターン観察画像について、ラインの長手方向に積算処理をせずにしきい値法を用いてパターン端部位置を検出した結果から得た自己共分散関数とパワースペクトル密度関数の一例とを示した図An example of a self-covariance function and an example of a power spectral density function obtained from the result of detecting the pattern end position using the threshold method without performing integration processing in the longitudinal direction of the line for 10 line pattern observation images. Illustration shown 縦横5画素幅のガウシアンフィルタを適用した画像について、しきい値法を用いてパターン端部位置を検出した結果から得た自己共分散関数とパワースペクトル密度関数とを示した図The figure which showed the self-covariance function and the power spectral density function obtained from the result of detecting the pattern edge position using the threshold method for an image to which a Gaussian filter with a width of 5 pixels is applied 本発明の一実施形態に係る方法を用いてパターン端部位置を検出した結果から得た自己共分散関数とパワースペクトル密度関数を示した説明図Explanatory drawing which showed the autocovariance function and power spectral density function which were obtained from the result of having detected the pattern edge part position using the method which concerns on one Embodiment of this invention

本発明の実施形態荷電粒子線を被計測試料に走査しながら照射して、試料から放出された二次電子を検出する計測する装置を用いて、走査位置と二次電子の検出量とを関係付けた二次電子像の輝度分布から、試料上に形成されたパターンのエッジ粗さを計測評価する方法、装置、およびプログラムである。   Embodiments of the present invention A scanning particle and a detected amount of secondary electrons are related by using a measuring device that irradiates a charged sample beam while scanning the sample to be measured and detects secondary electrons emitted from the sample. A method, apparatus, and program for measuring and evaluating the edge roughness of a pattern formed on a sample from the luminance distribution of the attached secondary electron image.

なお、ここで厳密な意味として、二次電子とともに試料に入射した一次電子が、後方散乱したものも同時に検出される場合もある。しかしながら、説明を簡単にするため、被計測試料から放出される二次電子、後方散乱電子の両方を含む総称として、二次電子と呼ぶことにする。   Here, as a strict meaning, there may be a case where the backscattered primary electrons incident on the sample together with the secondary electrons are detected at the same time. However, in order to simplify the description, the generic name including both secondary electrons and backscattered electrons emitted from the sample to be measured will be referred to as secondary electrons.

本発明の実施形態に係るプログラム(以下、本プログラムという)は、パターンを観察した二次電子像からパターンのエッジ(端部)粗さを計測するプログラムである。そして、エッジの延びる方向に輝度値を積算して積算輝度プロファイルを求め、積算輝度プロファイルを関数で近似してそのパラメータを求めて積算プロファイル最適化関数を取得する。次に、積算しない個別の画素列の輝度プロファイルである実測輝度プロファイルについて、積算プロファイル最適化関数に含まれるフィッティングパラメータを最適化して得られた個別プロファイル最適化関数を取得し、個別プロファイル最適化関数の位置に関係するパラメータから、パターンのエッジ位置を特定するものである。本プログラムは、さらに個別プロファイル最適化関数と実測輝度プロファイルとを比較して処理方法を選択することを含む。   A program according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present program) is a program for measuring the edge (edge) roughness of a pattern from a secondary electron image obtained by observing the pattern. Then, the integrated luminance profile is obtained by integrating the luminance values in the extending direction of the edge, the integrated luminance profile is approximated by a function, and its parameters are obtained to obtain the integrated profile optimization function. Next, an individual profile optimization function obtained by optimizing the fitting parameters included in the integration profile optimization function is obtained for the actually measured luminance profile that is the luminance profile of the individual pixel columns that are not integrated, and the individual profile optimization function is obtained. The edge position of the pattern is specified from the parameters related to the position of the pattern. The program further includes selecting a processing method by comparing the individual profile optimization function and the actually measured luminance profile.

本プログラムにおいて、積算輝度プロファイルに対してフィッティング処理を行なうのに用いる関数および積算プロファイル最適化関数はホワイトバンドの幅を特徴づけるパラメータを含む。具体的にはガウス関数、ローレンツ関数、ガウス関数とローレンツ関数の混合関数(擬フォークト(pseudo−Voigt)関数)、フォークト(Voigt)関数から選択されるか、またはそれらを組合せたものである。   In this program, the function used to perform the fitting process on the integrated luminance profile and the integrated profile optimization function include a parameter characterizing the width of the white band. Specifically, it is selected from a Gaussian function, a Lorentz function, a mixed function of a Gaussian function and a Lorentz function (pseudo-voigt function), a forked function, or a combination thereof.

本プログラムにおいて、上記個別プロファイル最適化関数を求める際のフィッティングパラメータの初期値は、積算輝度プロファイルを生成するための積算方向とパターンを観察して認識されるパターンエッジの延びる方向とが、直交する角度からずれているか否かを判別する処理により決定されてもよい。すなわち、角度のずれを検出した場合には、上記積算輝度プロファイル最適化関数を前記角度のずれ量をもとに補正した関数を初期値として、個別プロファイル最適化関数を求める処理を含む。パターンエッジ(端部)の延びる方向は、パターンエッジの延びる方向の異なる位置において部分的に画像の輝度値を積算して複数の部分積算プロファイルを取得し、得られた部分積算プロファイルの位置関係から認識されてもよい。   In this program, the initial value of the fitting parameter when obtaining the individual profile optimization function is orthogonal to the integration direction for generating the integrated luminance profile and the extending direction of the pattern edge recognized by observing the pattern. It may be determined by a process of determining whether or not the angle is deviated. That is, when an angle shift is detected, a process of obtaining an individual profile optimization function using an initial value of a function obtained by correcting the integrated luminance profile optimization function based on the angle shift amount is included. The extending direction of the pattern edge (end) is obtained by partially integrating the luminance values of the image at different positions in the extending direction of the pattern edge to obtain a plurality of partial integration profiles, and from the positional relationship of the obtained partial integration profiles It may be recognized.

本プログラムは、実測輝度プロファイルとの残差二乗和が最小になる方針で最適化するように計算するものであれば、最適化アルゴリズムを限定されない。典型的に計算処理中に残差二乗和の値が十分小さくなるか、もしくは繰り返し計算における改善度が十分小さくなることにより収束判断するものを用いることができる。   This program is not limited to an optimization algorithm as long as it is calculated so as to optimize with a policy that the residual sum of squares with the measured luminance profile is minimized. Typically, it is possible to use a method for determining convergence when the value of the residual sum of squares becomes sufficiently small during the calculation process or when the degree of improvement in the iterative calculation becomes sufficiently small.

この場合、残差二乗和の値が十分小さくならない、あるいは計算を続行できない場合の処理として、最適化ができないと判断されることがありうる。その場合、その位置の個別プロファイル最適化関数について、最適化関数が未決定状態と保存処理する。   In this case, it may be determined that the optimization cannot be performed as a process when the value of the residual sum of squares is not sufficiently small or the calculation cannot be continued. In that case, the optimization function is stored as an undetermined state for the individual profile optimization function at that position.

本プログラムにおいて、上記個別プロファイル最適化関数と実測輝度プロファイルとを比較する処理は上記ホワイトバンドの幅を特徴づけるパラメータに基づいて決定した範囲内で個別プロファイル最適化関数と実測輝度プロファイルとの交点を計数することを含む。   In this program, the process of comparing the individual profile optimization function and the measured luminance profile is performed by calculating the intersection of the individual profile optimization function and the measured luminance profile within the range determined based on the parameter characterizing the width of the white band. Including counting.

上記個別プロファイル最適化関数と実測輝度プロファイルとの比較においては、個別プロファイル最適化関数と実測輝度プロファイルとの交点の計数値を設定されたしきい値と比較する。   In the comparison between the individual profile optimization function and the actually measured luminance profile, the count value at the intersection of the individual profile optimization function and the actually measured luminance profile is compared with a set threshold value.

本プログラムにおいて、上記個別プロファイル最適化関数と、実測輝度プロファイルとの交点の計数値が設定されたしきい値よりも少ない場合、および個別プロファイル最適化関数が未決定状態と保存処理された場合に、ホワイトバンドの輝度ピーク位置を基準にして、対応する被計測パターンの端部の高さの高い側(凸部側)のデータの方よりも、高さの低い側(凹部側)のデータの重みが大きくなる条件で再度最適化処理することが含まれる。高さの低い側の輝度値の重みを高くするために、輝度値のピーク位置に対してパターンの高い側より低い側の領域のデータ点数を多くしてもよい。   In this program, when the count value of the intersection between the individual profile optimization function and the actually measured luminance profile is smaller than the set threshold value, and when the individual profile optimization function is stored as undecided state Based on the luminance peak position of the white band, the data on the lower side (concave side) of the data on the higher side (convex side) of the end of the corresponding measured pattern end It includes re-optimization processing under conditions where the weight increases. In order to increase the weight of the luminance value on the lower side, the number of data points in the region on the lower side of the pattern with respect to the peak position of the luminance value may be increased.

例えば、ライン・アンド・スペースと呼ばれるようなライン状の繰り返しパターンの場合には、高さの高い側はライン部分、高さの低い側はスペース部分を意味する。   For example, in the case of a line-like repetitive pattern called a line and space, a high side means a line part and a low side means a space part.

上記重みをつける手段の1つとして、ホワイトバンドの輝度ピーク位置からのデータ数の一方を他方よりも多くする。   As one of the means for assigning the weight, one of the number of data from the luminance peak position of the white band is made larger than the other.

上記重みをつける具体的な量として、重みの大きい方はピーク位置から設定した範囲の最小値まで、重みの小さい方はピーク位置から変曲点を検出するまでとする。   As a specific amount of weighting, the larger weight is from the peak position to the minimum value of the set range, and the smaller weight is from the peak position until the inflection point is detected.

また、上記重みをつける別の手段の1つとして、ホワイトバンドの輝度ピーク位置の左右で残差の二乗に異なる計数を乗じて残差二乗和が最小になるように演算する。   Further, as another means for assigning the weight, the residual square is calculated by multiplying the square of the residual by different counts on the left and right of the luminance peak position of the white band.

個別プロファイル最適化関数をもとに決定される個別のエッジ位置は関数のピーク位置、あるいは被計測パターン端部の高さの低い側の変曲点である。   The individual edge position determined based on the individual profile optimization function is the peak position of the function or the inflection point on the lower side of the measured pattern end.

本発明の実施形態に係るパターン計測方法は、個別のエッジ位置を決定して、近似関数を算出し、個々の画素列についてエッジ位置と近似関数の差とを求めてその二乗和の平方根から二乗平均平方根(root mean square、またはrmsとも称する)粗さを計測する方法、または自己共分散関数のフーリエ変換により求められるパワースペクトル密度を計測してエッジ粗さを計測する。   The pattern measurement method according to the embodiment of the present invention determines an individual edge position, calculates an approximate function, obtains the edge position and the difference between the approximate functions for each pixel column, and squares the square of the sum of the squares thereof. The edge roughness is measured by measuring a power spectral density obtained by a method of measuring a mean square root (also referred to as a root mean square or rms) roughness or a Fourier transform of an autocovariance function.

本発明の実施形態に係るパターン計測装置は、前記パターン計測方法によりパターンエッジ粗さを計測することができるパターン計測装置である。   A pattern measurement apparatus according to an embodiment of the present invention is a pattern measurement apparatus that can measure pattern edge roughness by the pattern measurement method.

以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1に示したように、被計測物の上部に検出器があるCD−SEMにおいてライン状パターンを計測した場合、典型的にはパターン端部で輝度が高くなり、見かけ上、白くなるホワイトバンドが現れる。これは、図1の点Bの位置では二次電子放出確率が減少して対応する画素は暗くなり、図1の点Cでは二次電子放出確率が高くなり対応する画素は明るくなるためである。   As shown in FIG. 1, when a line pattern is measured with a CD-SEM having a detector on the top of the object to be measured, a white band that typically has a high luminance at the end of the pattern and appears white. Appears. This is because at the position of point B in FIG. 1, the secondary electron emission probability decreases and the corresponding pixel becomes dark, and at point C in FIG. 1, the secondary electron emission probability increases and the corresponding pixel becomes bright. .

ラインをまたぐ方向に輝度値をプロットした輝度プロファイルは、理想的には図1に示したようななめらかな曲線となる。しかし、ノイズレベルを低減させるために多量の電子を照射すると、試料が帯電したり、表面に炭素を主成分とする汚染物質が堆積したり、またレジストパターンなどは収縮して寸法が変動したりする。このため、実際には、なるべく少ない電子照射量で計測を実施するのが一般的である。   The luminance profile in which the luminance values are plotted in the direction across the line is ideally a smooth curve as shown in FIG. However, when a large amount of electrons are irradiated to reduce the noise level, the sample is charged, contaminants mainly composed of carbon are deposited on the surface, and the resist pattern shrinks and the dimensions change. To do. Therefore, in practice, measurement is generally performed with as little electron irradiation dose as possible.

ラインパターンの観察画像からパターンエッジ粗さを計算処理する領域は、手動で設定しても良い。さらに、ラインの長手方向に積算した輝度分布から、ピークを検出し、観察条件に応じた幅をパラメータとしてあらかじめ入力しておくことで、ピークを含む領域を自動的に抽出することもできる。   The area where the pattern edge roughness is calculated from the line pattern observation image may be set manually. Furthermore, by detecting a peak from the luminance distribution integrated in the longitudinal direction of the line and inputting in advance as a parameter a width corresponding to the observation condition, it is possible to automatically extract a region including the peak.

また、複数のラインとスペースとが一つの画像内にある場合、図1に示すようにBの位置で信号強度が低下することや、ライン部とスペース部との輝度情報をあらかじめ登録しておくことで、複数のホワイトバンドの間が、ラインであるのか、スペースであるのか、を自動的に判断することもできる。   Further, when a plurality of lines and spaces are in one image, the signal intensity is lowered at the position B as shown in FIG. 1, and luminance information of the line portion and the space portion is registered in advance. As a result, it is also possible to automatically determine whether the space between the plurality of white bands is a line or a space.

図3の四角形および、ひし形の点はラインパターンの長手方向に積算して平均化した輝度プロファイルの一部分であり、ラインパターンの左側のホワイトバンド部分である。このピークを境に左右、すなわち四角形とひし形との点について個別にガウス関数でフィッティングを行なうと、図3の実線に示したように良くフィットする。   The square and rhombus points in FIG. 3 are a part of the luminance profile integrated and averaged in the longitudinal direction of the line pattern, and are the white band part on the left side of the line pattern. If fitting is performed individually with a Gaussian function on the left and right sides, that is, the points of the square and the rhombus, with this peak as a boundary, a good fit is obtained as shown by the solid line in FIG.

このようにして得られた2つのガウス関数の高さ、幅、および高さのオフセット値の左右差を記録して、次の段階である積算していない輝度プロファイルである実測輝度プロファイルに対するフィッティングの初期値とすることができる。   The left and right differences in the height, width, and height offset values of the two Gaussian functions obtained in this way are recorded, and the next step is the fitting of the measured luminance profile, which is the luminance profile that has not been integrated. It can be an initial value.

既に述べたように、画像の縦あるいは横方向に単純に積算して得た積算輝度プロファイルはエッジ粗さによるものの他、帯電によるドリフトあるいは試料ステージのずれ等に起因する回転の成分を含んでいる可能性もあり、理想的な計測条件よりも幅が広くなっていると考えられる。   As described above, the integrated luminance profile obtained by simple integration in the vertical or horizontal direction of the image includes not only the edge roughness but also a rotation component caused by charging drift or sample stage deviation. There is a possibility, and it is thought that the range is wider than ideal measurement conditions.

ドリフトと回転とを見分けるには、画像を取得する際の電子の照射条件、たとえば電流値、走査速度、走査方向、積算数、積算順序等を変えた際の挙動から判断することができる。   In order to distinguish between drift and rotation, it is possible to judge from the behavior when the electron irradiation conditions when acquiring an image, for example, the current value, the scanning speed, the scanning direction, the number of integrations, the order of integration, and the like are changed.

回転成分については、画像の全体ではなく複数の領域でノイズが十分に小さくなるだけ積算して、複数の積算輝度プロファイルを作成し、そのピーク位置、あるいは上記フィッティング処理により近似関数を求めて、そのピーク位置のずれ量から抽出することができる。   As for the rotation component, the noise is accumulated in a plurality of areas rather than the entire image so that the noise is sufficiently small to create a plurality of accumulated luminance profiles, and the approximate function is obtained by the peak position or the above fitting process. It can be extracted from the shift amount of the peak position.

また、回転成分を抽出することができれば、上記の全体の積算輝度プロファイルに対して逆コンボリューション処理を施すことにより、回転成分を除去した積算輝度プロファイルを生成することもできる。   If the rotation component can be extracted, an integrated luminance profile from which the rotation component has been removed can be generated by performing a reverse convolution process on the entire integrated luminance profile.

ドリフト成分については、上記複数の輝度プロファイルのずれ量を曲線で近似することによって補正することもできるが、1つの観察画像の大きさと同等の長さを持つ長周期のLERを打ち消してしまうおそれがある。このような場合は、複数の画像を取得して重ね合わせて比較することによって、ドリフト成分と長周期ラフネスとを判別することができる。   The drift component can be corrected by approximating the shift amount of the plurality of luminance profiles with a curve, but there is a possibility that a long-period LER having a length equivalent to the size of one observation image may be canceled. is there. In such a case, the drift component and the long-period roughness can be discriminated by acquiring a plurality of images and comparing them by overlapping.

次に、ラインパターンの長手方向に積算しない輝度プロファイルである実測輝度プロファイルについてフィッティング処理をおこなう。この場合、初期値として積算輝度プロファイルのフィッティング結果を用いても良いし、上記回転成分を除去した積算輝度プロファイルを用いてもよい。   Next, fitting processing is performed on the actually measured luminance profile that is a luminance profile that is not integrated in the longitudinal direction of the line pattern. In this case, an integrated luminance profile fitting result may be used as an initial value, or an integrated luminance profile from which the rotational component is removed may be used.

図4はラインパターンを観察したSEM画像内のライン左側端部について輝度プロファイルを出力した結果の例を示したものである。これらはラインの長手方向に1画素幅で平滑化処理をしていないもの3つを選択したものである。   FIG. 4 shows an example of the result of outputting the luminance profile for the left end of the line in the SEM image in which the line pattern is observed. These are selected from three that are not smoothed with a width of one pixel in the longitudinal direction of the line.

このようなプロファイルに対してガウス関数によりフィッティングを行なう場合、残差二乗和をなるべく小さくするために、輝度プロファイルのベースラインを規定して減算すると全体の信号強度に対してピーク部分の変動が強調されることからピーク部分の最適化に対して有効である。図4のグラフにおいては一様に減算処理を行なっているため、図3の積算輝度プロファイルと比較して値が小さくなっている。   When fitting such a profile with a Gaussian function, to reduce the residual sum of squares as much as possible, if the base line of the luminance profile is defined and subtracted, fluctuations in the peak part are emphasized with respect to the overall signal strength. Therefore, it is effective for optimizing the peak portion. In the graph of FIG. 4, since the subtraction process is uniformly performed, the value is smaller than the integrated luminance profile of FIG.

図5は図4の(a)に示した輝度プロファイルに対して、ピーク部分を基準に左右に分割して、2つのガウス関数を用いてフィッティング処理をおこなった結果である。概ねフィッティングできているように見えるが、従来のしきい値法で使用されるホワイトバンド左側に着目すると、実測値のノイズが小さく比較的なめらかであることを考慮すると十分なフィッティングとは言えない。   FIG. 5 shows the result of fitting the luminance profile shown in FIG. 4A by dividing it into left and right with reference to the peak portion and using two Gaussian functions. Although it seems that the fitting is generally possible, when focusing on the left side of the white band used in the conventional threshold method, it cannot be said that the fitting is sufficient considering that the noise of the actual measurement value is small and relatively smooth.

したがって、フィッティング関数のピーク位置、あるいは左側の変曲点を使用したとしても、計測結果から推定される最適値からのずれを生じ、このような処理を多数の個別プロファイルに適用してもランダムな成分が多く含まれることが懸念される。このような現象が起こっていることを自動的に判別する手段として、図2と比較すると、フィッティング関数と実測輝度プロファイルとの交点の数が測定画素数に対して図5ではグラフ内の矢印でしめしたように顕著に少ないという特徴があることを本発明者は見出した。したがって、処理画素数に対する、フィッティング関数と実測輝度プロファイルとの交点の数の関係を用いてフィッティング処理の良否判定のフラグを立てることができる。   Therefore, even if the peak position of the fitting function or the left inflection point is used, a deviation from the optimum value estimated from the measurement result occurs, and even if such processing is applied to a large number of individual profiles, it is random. There is a concern that many components are contained. As a means for automatically determining that such a phenomenon has occurred, the number of intersections between the fitting function and the actually measured luminance profile is indicated by an arrow in the graph in FIG. The present inventor has found that there is a characteristic that it is remarkably small as shown. Therefore, it is possible to set a flag for determining whether the fitting process is good or bad using the relationship between the number of processed pixels and the number of intersections between the fitting function and the actually measured luminance profile.

上記処理画素数と交点との関係については、経験的な式を用いて判定してもよいし、データテーブルを用意しておき、これを参照することによって判定することも可能である。   The relationship between the number of processed pixels and the intersection point may be determined using an empirical formula, or may be determined by preparing a data table and referring to it.

別のフィッティング条件として、本プログラムではラインパターンの外側、すなわち図5の左側に重み付けがされたフィッティング処理を行なう。重み付けは実測値とフィッティング関数値との差の二乗の値にピークの左右で異なる値を乗ずることによっても可能であるし、ピークを基準に処理するデータ点数を変えることでも可能である。   As another fitting condition, in this program, a fitting process weighted outside the line pattern, that is, on the left side of FIG. 5 is performed. Weighting can be performed by multiplying the square of the difference between the actual measurement value and the fitting function value by a different value on the left and right of the peak, or by changing the number of data points to be processed based on the peak.

図6は図5に示した実測輝度プロファイルに対して、ピークの左側の点数をピークの右側の点数よりも多くして同様のフィッティング処理を行なった結果である。注目するピーク左側のプロファイルは図5と比較して大幅にフィッティング精度が向上している。非特許文献2においては積算プロファイルをもとに左右のオフセットとピーク幅とをフィッティングパラメータとしているので、左右のフィッティング関数はピーク位置で一致するが、本プログラムにおいては、必ずしも一致させる必要はない。   FIG. 6 shows the result of performing the same fitting process on the actually measured luminance profile shown in FIG. 5 by increasing the number of points on the left side of the peak to the number of points on the right side of the peak. The profile on the left side of the peak of interest has greatly improved fitting accuracy compared to FIG. In Non-Patent Document 2, since the left and right offsets and the peak width are used as fitting parameters based on the integration profile, the left and right fitting functions match at the peak position, but in this program, it is not always necessary to match.

このようにしてフィッティングにより得た最適パラメータから、例えばガウス関数のピーク位置、あるいはピーク左側の変曲点をパターンエッジ位置として決定することができる。これらの値は(式1)のμあるいは(μ−σ)から算出することができる。ラインパターンの右側のホワイトバンドについて処理を行なう場合は、上記と逆にピーク右側の変曲点を(μ+σ)から求める。この場合、右に向かって位置を表わす値が大きくなっていることを前提としている。位置座標の向きが上記と逆の場合はそれぞれ(μ+σ)、(μ−σ)となる。 From the optimum parameters obtained by fitting in this way, for example, the peak position of the Gaussian function or the inflection point on the left side of the peak can be determined as the pattern edge position. These values can be calculated from μ or (μ−σ L ) in (Expression 1). When processing is performed for the white band on the right side of the line pattern, the inflection point on the right side of the peak is obtained from (μ + σ R ) contrary to the above. In this case, it is assumed that the value representing the position increases toward the right. When the direction of the position coordinates is opposite to the above, (μ + σ L ) and (μ−σ R ) are obtained.

ラインエッジ粗さを評価する領域について、上記の処理を繰り返すことによって、ラインの長手方向にSEM観察画像の画素サイズのサンプリング周波数にてラインエッジ位置を決定することができる。   By repeating the above processing for the region where the line edge roughness is evaluated, the line edge position can be determined at the sampling frequency of the pixel size of the SEM observation image in the longitudinal direction of the line.

上記の手順により取得したラインエッジ位置から、二乗平均平方根粗さを求める手順は、公知の手法を用いることができる。各エッジ位置から回帰直線を最小二乗法により取得してエッジの平均的な位置を求め、この直線からの差の二乗を取って、その平均の平方根を計算すればよい。   A known method can be used as the procedure for obtaining the root mean square roughness from the line edge position obtained by the above procedure. A regression line is obtained from each edge position by the method of least squares, an average position of the edge is obtained, the square of the difference from this line is taken, and the square root of the average may be calculated.

さらに、ラインエッジ粗さの周波数特性を評価するには、公知の手法を用いてパワースペクトル密度を計算して評価することができる。パワースペクトル密度はエッジ位置の自己共分散関数G(|r−r|)をフーリエ変換することによって得ることができる。ここでr、rはラインの長手方向の位置を表わしており、画像内の距離が|r−r|離れた位置について前記回帰直線からの差h(r)とh(r)との積、すなわちh(r)h(r)をすべての画素間の組合せについて計算して平均することによって得られる。数学的には全周波数領域にわたってパワースペクトル密度を積分すると、全周波数の粗さを表わす二乗平均粗さとなる。 Furthermore, in order to evaluate the frequency characteristics of the line edge roughness, the power spectral density can be calculated and evaluated using a known method. The power spectral density can be obtained by Fourier transforming the autocovariance function G (| r 1 −r 2 |) of the edge position. Here, r 1 and r 2 represent the positions in the longitudinal direction of the line, and the differences h (r 1 ) and h (r) from the regression line at positions where the distance in the image is | r 1 −r 2 | 2 ), i.e., h (r 1 ) h (r 2 ) is calculated and averaged over the combination between all pixels. Mathematically, when the power spectral density is integrated over the entire frequency range, the root mean square roughness representing the roughness of all frequencies is obtained.

図7はラインエッジ粗さのパワースペクトルを対数目盛りでプロットした場合の典型的な形状を示したものである。図7のグラフに示したAの点は相関距離と呼ばれ、粗さの周波数特性を表わす1つの指標値であり、また、点Aから点Bにかけて直線的に減少する部分の傾きなども、粗さの周波数特性を特徴づける値として用いることができる。   FIG. 7 shows a typical shape when the power spectrum of the line edge roughness is plotted on a logarithmic scale. The point A shown in the graph of FIG. 7 is called a correlation distance, which is one index value representing the frequency characteristic of roughness, and the slope of the portion that linearly decreases from the point A to the point B It can be used as a value that characterizes the frequency characteristics of roughness.

このようなパワースペクトル関数の形状は、粗さが自己アフィン性を有する場合に典型的にみられるものである。連続関数のフーリエ変換では理想的には点Bのような変曲点は見られず直線的に減少する。一方で、画素毎にサンプリングしているような場合の離散フーリエ変換では、エイリアシングが発生し始めるナイキスト周波数よりも、やや低周波側に点Bのように変曲点があらわれることが知られている。   Such a shape of the power spectrum function is typically seen when the roughness is self-affine. In the Fourier transform of the continuous function, an inflection point such as point B is ideally not found and decreases linearly. On the other hand, in the discrete Fourier transform in which sampling is performed for each pixel, it is known that an inflection point appears as a point B at a slightly lower frequency side than the Nyquist frequency at which aliasing starts to occur. .

また、エッジ位置を計測したときにランダムなノイズが含まれる場合、変曲点Bは理想的な場合よりもグラフの左側、すなわち低周波数側にあらわれる。また、周波数依存性のないランダムなノイズにより、それよりも高周波数の粗さ成分は、パワースペクトル密度は平坦になってしまい、高周波数成分が見えなくなってしまうという特徴がある。   Further, when random noise is included when the edge position is measured, the inflection point B appears on the left side of the graph, that is, on the lower frequency side than in the ideal case. Further, due to random noise having no frequency dependence, the roughness component having a higher frequency has a characteristic that the power spectral density becomes flat and the high frequency component becomes invisible.

したがって、本発明によれば、自己共分散関数のノイズ成分を低下させるとともに、パワースペクトル密度関数における高周波成分のより正確な抽出を可能にする。   Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the noise component of the autocovariance function and more accurately extract the high frequency component in the power spectral density function.

以下に本発明の実施例をフォトマスクのパターンのエッジ粗さの計測に適用した場合について示す。   The case where the embodiment of the present invention is applied to the measurement of the edge roughness of the pattern of the photomask will be described below.

まず、6インチ角の合成石英ガラス基板上にモリブデンとシリコンとを主成分とする薄膜を形成し、その上に化学増幅型電子線用ネガレジストが塗布された市販のフォトマスクブランクを用意した。   First, a commercially available photomask blank in which a thin film mainly composed of molybdenum and silicon was formed on a 6-inch square synthetic quartz glass substrate and a negative resist for chemically amplified electron beam was applied thereon was prepared.

次にフォトマスクブランク上にラインパターンが形成されるように電子線描画装置を用いて電子線を照射し、ベーク処理によりレジスト内の化学増幅反応を進行させた後に水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を主成分とする現像液にて現像処理を行ない、ライン状のレジストパターンを形成した。   Next, an electron beam irradiating apparatus is used to irradiate an electron beam so that a line pattern is formed on the photomask blank, and a chemical amplification reaction in the resist is advanced by a baking process. Development processing was performed with a developer as a component to form a linear resist pattern.

次いで、誘導結合プラズマエッチング装置を用いてフッ素を含有する化合物ガスを用いたプラズマによってガラス基板上の薄膜をエッチングした。その後、薄膜上に残留したレジストを除去して洗浄し、ライン状パターンが形成されたフォトマスクを作製した。   Next, the thin film on the glass substrate was etched by plasma using a compound gas containing fluorine using an inductively coupled plasma etching apparatus. Thereafter, the resist remaining on the thin film was removed and washed to produce a photomask on which a line-shaped pattern was formed.

上記フォトマスクに形成した設計線幅200nmのパターンをCD−SEMを用いて観察したデジタル画像を取得した。観察時の電子線のエネルギーは1000V、電流値は5pA、積算回数は16回とした。観察画像の1画素の大きさはおおよそ1.5nmである。   A digital image obtained by observing a pattern with a designed line width of 200 nm formed on the photomask using a CD-SEM was obtained. The energy of the electron beam during observation was 1000 V, the current value was 5 pA, and the number of integrations was 16. The size of one pixel of the observation image is approximately 1.5 nm.

(比較例1)
図8の(a)は1本のラインパターンについて自己共分散関数をしきい値法にてしきい値50%で計算した結果である。図4の(c)に示したように、ホワイトバンドのしきい値を取る側に折れ曲がりがあって、しきい値を交差する点が複数検出された場合には、あらかじめ計算した積算プロファイルから予想される位置に最も近い点を採用した。その結果非常に細かいノイズとともに、1000画素以上の長距離のうねりを含む結果を得た。
(Comparative Example 1)
FIG. 8A shows the result of calculating the self-covariance function with a threshold value of 50% for one line pattern. As shown in FIG. 4C, when there is a bend on the white band threshold value side and a plurality of points crossing the threshold value are detected, it is predicted from the pre-calculated integration profile. The point closest to the position is adopted. As a result, a result including a long distance swell of 1000 pixels or more was obtained together with very fine noise.

図8の(b)は図8の(a)のデータをフーリエ変換処理して得たパワースペクトル密度関数である。高周波数側はエイリアシングの起こる限界までではなく、途中までしか含まれていない。グラフ内の全周波数領域にわたってノイズが多い結果となっている。   FIG. 8B is a power spectral density function obtained by Fourier transforming the data of FIG. The high frequency side is not included up to the limit where aliasing occurs, but is included only halfway. The result is noisy over the entire frequency range in the graph.

(比較例2)
図9の(a)は10本のラインパターンについて図8と同様の処理を行ない、データ点数を増やしたときの効果を確認した結果である。図8にみられた長距離の相関は消失しており、図8のデータを取得した位置に特異的なものであったとみなすことができる。
(Comparative Example 2)
FIG. 9A shows the result of confirming the effect when the number of data points is increased by performing the same processing as FIG. 8 for 10 line patterns. The long-distance correlation seen in FIG. 8 has disappeared, and can be regarded as specific to the position where the data of FIG. 8 was acquired.

図9ではデータ数が図8の10倍になっていることから、もとのラインエッジ粗さに起因するものであれば、統計学的には10の平方根から約3分の1程度のノイズ振幅になることが期待できる。図9の(b)は図9の(a)から求めたパワースペクトル密度であり、図8の(b)に比べてノイズが低減していることがわかる。しかしながら、データ取得領域を増やしたことによって、図8を観察した位置に見られた局所的な現象を評価できないことになる。また、自己共分散関数である図9の(a)の高周波数のノイズの振幅は図8の(a)とほとんど変わらないことから、しきい値法に基づくサンプリングノイズがかなり含まれていると判断できる。   Since the number of data in FIG. 9 is 10 times that in FIG. 8, if it is caused by the original line edge roughness, statistically noise of about one third from the square root of 10 It can be expected to become an amplitude. FIG. 9B shows the power spectral density obtained from FIG. 9A, and it can be seen that the noise is reduced as compared with FIG. 8B. However, by increasing the data acquisition area, the local phenomenon seen at the position where FIG. 8 is observed cannot be evaluated. Further, since the amplitude of the high-frequency noise in FIG. 9A, which is an autocovariance function, is almost the same as that in FIG. 8A, the sampling noise based on the threshold method is considerably included. I can judge.

(比較例3)
図10の(a)、(b)は図9の計測画像に対して5画素サイズの二次元ガウシアンフィルタを施してノイズを除去してから、図9と同様に自己共分散関数とパワースペクトル密度とを計算した結果である。自己共分散関数のノイズレベルは大幅に低減されており、これは二次元フィルタの2方向のうち、ラインの長手方向のスムージング効果の寄与率が高い。
(Comparative Example 3)
10 (a) and 10 (b) show a self-covariance function and power spectral density in the same manner as in FIG. 9, after removing noise by applying a two-dimensional Gaussian filter of 5 pixels to the measured image in FIG. It is the result of calculating. The noise level of the autocovariance function is greatly reduced, and this contributes to the smoothing effect in the longitudinal direction of the line out of the two directions of the two-dimensional filter.

ラインパターンの長手方向にスムージングすると高周波数の粗さ成分を過小評価してしまうことが懸念されることから、このような処理は高周波成分の粗さの評価には適さない。   Since smoothing in the longitudinal direction of the line pattern may cause an underestimation of the high frequency roughness component, such a process is not suitable for evaluating the roughness of the high frequency component.

(実施例)
図11の(a)、(b)は図8と同様の観察領域のホワイトバンド1本について本発明による方法を用いたプログラムにより計算処理して得た自己共分散関数ならびにパワースペクトル密度関数である。図8の(a)と比較して高周波のノイズの振幅が小さくガウシアンフィルタを適用したものに匹敵し、かつ、図9の(a)のように特徴的な形状を消失せずに残している。また、ラインパターンの長手方向にスムージング処理をしていないので高周波数側の粗さの過小評価を防止できる。
(Example)
FIGS. 11A and 11B are an autocovariance function and a power spectral density function obtained by performing calculation processing with a program using the method according to the present invention for one white band in the observation region similar to FIG. . Compared with the case where the Gaussian filter is applied, the amplitude of the high frequency noise is small compared to FIG. 8A, and the characteristic shape is not lost as shown in FIG. 9A. . Further, since the smoothing process is not performed in the longitudinal direction of the line pattern, underestimation of roughness on the high frequency side can be prevented.

本発明は、コンピュータに実行させるパターン計測プログラムの実施態様で提供することができるが、同様の処理を行うパターン計測方法および同様の処理を行う手段を備えたパターン計測装置の実施態様で提供することもできる。上記のように本発明によれば、スムージングによる高周波数成分の情報消失を抑制しつつ、計測ノイズの少ないパターンエッジ粗さ評価が可能となる。本発明によれば、パターンの長手方向に平滑化処理をすることなくパターンのエッジ粗さを計測しても、ノイズの影響が小さく、高周波成分まで適正に計測することができる計測プログラム、それを用いた計測方法およびこれを用いた計測装置を提供できる。   The present invention can be provided in an embodiment of a pattern measurement program to be executed by a computer, but is provided in an embodiment of a pattern measurement method including a pattern measurement method and a means for performing similar processing. You can also. As described above, according to the present invention, it is possible to evaluate pattern edge roughness with little measurement noise while suppressing information loss of high frequency components due to smoothing. According to the present invention, even if the edge roughness of a pattern is measured without performing a smoothing process in the longitudinal direction of the pattern, the measurement program is capable of appropriately measuring even a high frequency component with little influence of noise. It is possible to provide a measurement method used and a measurement apparatus using the same.

本発明は半導体デバイスやその製造に用いるフォトマスク、その他微細加工製品の形状を観察してその粗さの特性を評価するのに好適に用いることができる。   The present invention can be suitably used for observing the shape of a semiconductor device, a photomask used for manufacturing the semiconductor device, and other microfabricated products and evaluating the roughness characteristics thereof.

Claims (9)

パターン計測装置のコンピュータに実行させるパターン計測プログラムであって、
パターンを形成した被計測試料に荷電粒子線を走査しながら照射して、前記被計測試料から放出された電子を検出して走査位置と電子の検出量とを関係付けた画像の輝度分布を、前記コンピュータが取得するステップと、
前記コンピュータが、前記パターン端部の延びる方向に前記画像の輝度値を積算して積算輝度プロファイルを求めるステップと、
前記コンピュータが、前記積算輝度プロファイルを関数で近似するフィッティング処理を行ない積算プロファイル最適化関数を得るステップと、
前記コンピュータが、得られた前記積算プロファイル最適化関数を用いて、積算しない個別の画素列の輝度プロファイルである実測輝度プロファイルに対して前記積算プロファイル最適化関数を用いてフィッティング処理を行ない個別プロファイル最適化関数を得るステップと、
前記コンピュータが、前記個別プロファイル最適化関数と前記実測輝度プロファイルとを比較して前記積算輝度プロファイルおよび前記実測輝度プロファイルに対するフィッティング処理の良否を判定するステップとを含む、パターン計測プログラム。
A pattern measurement program to be executed by a computer of a pattern measurement device,
Irradiating the sample to be measured with the pattern formed while scanning the charged particle beam, detecting the electrons emitted from the sample to be measured, and calculating the luminance distribution of the image relating the scanning position and the detected amount of electrons, Obtaining by the computer;
The computer integrating the luminance values of the image in a direction in which the pattern edge extends to obtain an integrated luminance profile;
The computer performs a fitting process to approximate the integrated luminance profile with a function to obtain an integrated profile optimization function;
The computer uses the obtained integration profile optimization function to perform fitting processing using the integration profile optimization function on the actually measured luminance profile that is the luminance profile of individual pixel columns that are not integrated, and optimizes the individual profile. Obtaining an optimization function;
A pattern measurement program comprising: the computer comparing the individual profile optimization function with the measured luminance profile to determine whether the integrated luminance profile and the fitting process for the measured luminance profile are acceptable.
前記積算輝度プロファイルおよび実測輝度プロファイルに対するフィッティング処理に用いる関数は、前記パターン端部で前記輝度値が高くなる領域の幅を特徴づけるパラメータを含む、請求項1に記載のパターン計測プログラム。   The pattern measurement program according to claim 1, wherein the function used for the fitting process with respect to the integrated luminance profile and the actually measured luminance profile includes a parameter that characterizes a width of a region where the luminance value increases at the pattern end. 前記積算輝度プロファイルおよび実測輝度プロファイルに対するフィッティング処理に用いる関数が、ガウス関数、ローレンツ関数、擬フォークト関数、フォークト関数またはこれらの関数の組合せからなる、請求項1または2に記載のパターン計測プログラム。   The pattern measurement program according to claim 1, wherein a function used for fitting processing for the integrated luminance profile and the actually measured luminance profile is a Gaussian function, a Lorentz function, a pseudo-Forked function, a Forked function, or a combination of these functions. 前記コンピュータが、前記パターン端部の延びる方向の異なる位置における画像の輝度値を積算して複数の部分積算プロファイルを取得するステップと、
前記コンピュータが、前記複数の部分積算プロファイルに基づいて前記パターン端部の延びる方向を算出し、当該延びる方向と、前記積算輝度プロファイルの積算方向との角度のずれを検出するステップと、
前記コンピュータが、前記角度のずれに基づき、前記パターン端部で前記輝度値が高くなる領域の幅を特徴づけるパラメータを補正して、前記個別プロファイル最適化関数を得るステップにおいてフィッティング処理に用いる初期パラメータを得るステップとをさらに含む、請求項2に記載のパターン計測プログラム。
The computer acquires a plurality of partial integration profiles by integrating the luminance values of the images at different positions in the extending direction of the pattern ends; and
The computer calculates a direction in which the pattern end extends in accordance with the plurality of partial integration profiles, and detects an angular deviation between the extension direction and the integration direction of the integrated luminance profile;
The computer corrects a parameter that characterizes the width of the region where the brightness value is high at the edge of the pattern based on the angle shift, and uses the initial parameter for fitting processing in the step of obtaining the individual profile optimization function The pattern measurement program according to claim 2, further comprising:
前記フィッティング処理の良否を判定するステップにおいて、前記個別プロファイル最適化関数と、前記実測輝度プロファイルとの交点の数を計数し、これをもとにした演算処理により判定を行う、請求項1ないし4のいずれかに記載のパターン計測プログラム。   5. The step of determining whether the fitting process is good or bad is performed by counting the number of intersections between the individual profile optimization function and the actually measured luminance profile, and performing a determination by an arithmetic process based on the counted number. The pattern measurement program according to any one of the above. 前記被計測試料に形成された凹凸のあるパターンの端部で前記輝度値が高くなる観察画像に対しては、前記輝度値のピーク位置よりも前記パターンの凹部側の前記輝度値の重みを高くして、前記実測輝度プロファイルのフィッティング処理を行なう、請求項1ないし5のいずれかに記載のパターン計測プログラム。   For an observation image in which the brightness value is high at the end of the uneven pattern formed on the measurement sample, the weight of the brightness value on the concave side of the pattern is set higher than the peak position of the brightness value. The pattern measurement program according to claim 1, wherein the actual luminance profile fitting process is performed. 前記凹部側の前記輝度値の重みを高くするために、フィッティング処理に用いるデータの点数を、前記輝度値のピーク位置に対してパターンの凸部側より凹部側の領域において多くする、請求項6に記載のパターン計測プログラム。   7. In order to increase the weight of the luminance value on the concave portion side, the number of data points used for fitting processing is increased in the region on the concave side from the convex portion side of the pattern with respect to the peak position of the luminance value. Pattern measurement program described in 1. パターン計測装置のコンピュータに実行させるパターン計測方法であって、
パターンを形成した被計測試料に荷電粒子線を走査しながら照射して、前記被計測試料から放出された電子を検出して走査位置と電子の検出量とを関係付けた画像の輝度分布を、前記コンピュータが取得するステップと、
前記コンピュータが、前記パターン端部の延びる方向に前記画像の輝度値を積算して積算輝度プロファイルを求めるステップと、
前記コンピュータが、前記積算輝度プロファイルを関数で近似するフィッティング処理を行ない積算プロファイル最適化関数を得るステップと、
前記コンピュータが、得られた前記積算プロファイル最適化関数を用いて、積算しない個別の画素列の輝度プロファイルである実測輝度プロファイルに対して前記積算プロファイル最適化関数を用いてフィッティング処理を行ない個別プロファイル最適化関数を得るステップと、
前記コンピュータが、前記個別プロファイル最適化関数と前記実測輝度プロファイルとを比較して前記積算輝度プロファイルおよび前記実測輝度プロファイルに対するフィッティング処理の良否を判定するステップとを含む、パターン計測方法。
A pattern measuring method to be executed by a computer of a pattern measuring device,
Irradiating the sample to be measured with the pattern formed while scanning the charged particle beam, detecting the electrons emitted from the sample to be measured, and calculating the luminance distribution of the image relating the scanning position and the detected amount of electrons, Obtaining by the computer;
The computer integrating the luminance values of the image in a direction in which the pattern edge extends to obtain an integrated luminance profile;
The computer performs a fitting process to approximate the integrated luminance profile with a function to obtain an integrated profile optimization function;
The computer uses the obtained integration profile optimization function to perform fitting processing using the integration profile optimization function on the actually measured luminance profile that is the luminance profile of individual pixel columns that are not integrated, and optimizes the individual profile. Obtaining an optimization function;
And a step of comparing the individual profile optimization function and the actually measured brightness profile to determine whether the integrated brightness profile and the fitting process for the actually measured brightness profile are acceptable.
パターンを形成した被計測試料に荷電粒子線を走査しながら照射して、前記被計測試料から放出された電子を検出して走査位置と電子の検出量とを関係付けた画像の輝度分布を取得する手段と、
前記パターン端部の延びる方向に前記画像の輝度値を積算して積算輝度プロファイルを求める手段と、
前記積算輝度プロファイルを関数で近似するフィッティング処理を行ない積算プロファイル最適化関数を得る手段と、
得られた前記積算プロファイル最適化関数を用いて、積算しない個別の画素列の輝度プロファイルである実測輝度プロファイルに対して前記積算プロファイル最適化関数を用いてフィッティング処理を行ない個別プロファイル最適化関数を得る手段と、
前記個別プロファイル最適化関数と前記実測輝度プロファイルとを比較して前記積算輝度プロファイルおよび前記実測輝度プロファイルに対するフィッティング処理の良否を判定する手段とを備える、パターン計測装置。
Irradiate the sample to be measured with a pattern while scanning with a charged particle beam, detect the electrons emitted from the sample to be measured, and obtain the luminance distribution of the image that correlates the scanning position with the detected amount of electrons. Means to
Means for accumulating luminance values of the image in the extending direction of the pattern edge to obtain an integrated luminance profile;
Means for performing a fitting process for approximating the integrated luminance profile with a function to obtain an integrated profile optimization function;
Using the obtained integration profile optimization function, the individual profile optimization function is obtained by performing fitting processing using the integration profile optimization function on the actually measured luminance profile that is the luminance profile of the individual pixel columns that are not integrated. Means,
A pattern measuring apparatus comprising: means for comparing the individual profile optimization function and the measured luminance profile to determine whether the integrated luminance profile and the fitting process for the measured luminance profile are acceptable.
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