JP3488707B2 - Pattern dimension measuring device - Google Patents

Pattern dimension measuring device

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JP3488707B2
JP3488707B2 JP2001256596A JP2001256596A JP3488707B2 JP 3488707 B2 JP3488707 B2 JP 3488707B2 JP 2001256596 A JP2001256596 A JP 2001256596A JP 2001256596 A JP2001256596 A JP 2001256596A JP 3488707 B2 JP3488707 B2 JP 3488707B2
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型電子顕微鏡
など走査プローブを用いてパターン寸法を測定するため
の方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring a pattern size using a scanning probe such as a scanning electron microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子ビーム、イオンビーム、光ビーム等
のプローブ、あるいはメカニカルプローブを用いて微細
なパターン寸法を測定することが行われている。典型的
な例として、半導体製造工程でウェハ上に加工されたパ
ターンの寸法測定を走査型電子顕微鏡(測長SEM)を
用いて行う場合について説明する。
2. Description of the Related Art Fine pattern dimensions are measured using a probe such as an electron beam, an ion beam, a light beam, or a mechanical probe. As a typical example, a case where the dimensions of a pattern processed on a wafer in a semiconductor manufacturing process are measured using a scanning electron microscope (length measurement SEM) will be described.

【0003】図1は、測長SEMの基本的な原理と構成
を示す略図である。電子銃1から放出された電子ビーム
2は、収束レンズ3及び対物レンズ4によって細く絞ら
れ、ウェハ5上に焦点を結ぶ。同時に、電子ビーム2
は、偏向器6によって軌道を曲げられ、ウェハ5上を二
次元あるいは一次元走査する。電子ビーム2で照射され
たウェハ部分からは二次電子7が放出される。二次電子
7は、二次電子検出器8で検出されて電気信号に変換さ
れた後、増幅などの処理を受ける。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic principle and configuration of a length measuring SEM. The electron beam 2 emitted from the electron gun 1 is narrowed down by the converging lens 3 and the objective lens 4 and focused on the wafer 5. At the same time, electron beam 2
Is bent by a deflector 6 to scan the wafer 5 two-dimensionally or one-dimensionally. Secondary electrons 7 are emitted from the wafer portion irradiated with the electron beam 2. The secondary electrons 7 are detected by the secondary electron detector 8 and converted into an electric signal, and then undergo processing such as amplification.

【0004】二次電子信号は、CRT等のディスプレイ
9の輝度変調信号あるいは偏向信号として使われる。電
子ビーム2のウェハ面上二次元走査と同期してディスプ
レイ9の画面を二次元走査し、輝度信号を二次電子信号
で変調すれば、ディスプレイ9上にSEM像が形成され
る。一方、電子ビーム2の主走査信号をディスプレイ9
のX偏向信号とし、二次電子検出信号をディスプレイの
Y偏向信号とすれば、ディスプレイ上にラインプロファ
イルが表示される。
The secondary electron signal is used as a brightness modulation signal or a deflection signal of the display 9 such as a CRT. If the screen of the display 9 is two-dimensionally scanned in synchronization with the two-dimensional scanning of the electron beam 2 on the wafer surface and the luminance signal is modulated by the secondary electron signal, an SEM image is formed on the display 9. On the other hand, the main scanning signal of the electron beam 2 is displayed on the display 9
, And the secondary electron detection signal is the Y deflection signal of the display, the line profile is displayed on the display.

【0005】測長SEMを用いてウェハ上のパターン寸
法を測定する時の手順の一例を、以下に説明する。ウェ
ハカセット10から取り出された被測定ウェハ5は、ウ
ェハのオリエンテーションフラットやノッチなどを基準
としてプリアライメントされると同時に、ウェハ上に書
き込まれたウェハ番号が、図示しないウェハ番号読み取
り器によって読み込まれる。ウェハ番号は各ウェハに固
有のものであり、読み込まれたウェハ番号をキーとして
被測定ウェハ5に対応したレシピが読み出される。レシ
ピはウェハの測定手順や測定条件を定めたものであって
各ウェハ毎に予め登録されており、以降の操作は全てこ
のレシピに従って行われる。
An example of a procedure for measuring a pattern dimension on a wafer using a length measuring SEM will be described below. The wafer 5 to be measured taken out from the wafer cassette 10 is pre-aligned with the orientation flat or notch of the wafer as a reference, and at the same time, the wafer number written on the wafer is read by a wafer number reader (not shown). The wafer number is unique to each wafer, and the recipe corresponding to the measured wafer 5 is read using the read wafer number as a key. The recipe defines the measurement procedure and measurement conditions of the wafer and is registered in advance for each wafer, and all the subsequent operations are performed according to this recipe.

【0006】ウェハ番号が読み込まれた後、ウェハ5
は、真空に保持された試料室11内に搬送され、XYス
テージ12上に搭載される。XYステージ12上に装填
されたウェハ5は、その上に形成されたアライメントパ
ターンを用いてアライメントされる。アライメントパタ
ーンは、試料室11の上面壁に装着された光学顕微鏡1
3及び撮像装置14を用いて数百倍程度に拡大して撮像
される。撮像されたアライメントパターンは、予め登録
されている参照画像と制御装置15で比較される。制御
装置15は、撮像されたパターンが参照画像と丁度重な
るように駆動モータ16を駆動してXYステージ12の
位置座標を補正することによってウェハ5をアライメン
トする。
After the wafer number is read, the wafer 5
Are transported into the sample chamber 11 held in vacuum and mounted on the XY stage 12. The wafer 5 loaded on the XY stage 12 is aligned using the alignment pattern formed thereon. The alignment pattern is the optical microscope 1 mounted on the upper wall of the sample chamber 11.
3 and the imaging device 14 are used to magnify the image about several hundred times. The captured alignment pattern is compared with a reference image registered in advance by the control device 15. The controller 15 aligns the wafer 5 by driving the drive motor 16 to correct the position coordinates of the XY stage 12 so that the captured pattern exactly overlaps the reference image.

【0007】アライメントされた後、被測定ウェハ5は
所定の測長点にステージ移動される。測長点では、走査
電子ビーム2が照射され、高倍率のSEM像が形成され
る。このSEM像を用いて、ウェハ上に形成された被測
定パターンの高精度な位置決めが行われる。位置決め
は、アライメント操作と同様に、測長点のSEM像を参
照用画像と比較し、SEM像が参照用画像と丁度重なり
合うように、電子ビーム走査領域を微調整することによ
って行われる。位置決めされたウェハ5は、被測定パタ
ーンがほぼ画面中央すなわち電子ビーム2の直下に位置
する。この状態で、電子ビーム2がSEM像形成時と同
じ走査ピッチ(画素サイズ)で被測定パターン上を一次
元走査し、得られたラインプロファイルから所定の測長
アルゴリズムに従ってパターン寸法が求められる。ウェ
ハ上に複数の測長点が有る場合には、測長点移動後の操
作が繰返し行われる。また、ウェハカセット内に複数の
被測定ウェハが有る場合には、ウェハの試料室11への
搬送以降の操作が繰返し行われる。
After being aligned, the wafer 5 to be measured is moved to a predetermined measuring point. At the measurement point, the scanning electron beam 2 is irradiated and a high-magnification SEM image is formed. Using this SEM image, the pattern to be measured formed on the wafer is positioned with high accuracy. Similar to the alignment operation, the positioning is performed by comparing the SEM image of the length measurement point with the reference image and finely adjusting the electron beam scanning region so that the SEM image exactly overlaps the reference image. The measured pattern of the positioned wafer 5 is located substantially in the center of the screen, that is, immediately below the electron beam 2. In this state, the electron beam 2 scans the pattern to be measured one-dimensionally at the same scanning pitch (pixel size) as when forming the SEM image, and the pattern dimension is obtained from the obtained line profile according to a predetermined length measurement algorithm. When there are a plurality of measuring points on the wafer, the operation after the measuring point movement is repeated. When there are a plurality of wafers to be measured in the wafer cassette, the operation after the wafer is transferred to the sample chamber 11 is repeated.

【0008】ラインプロファイルからパターン寸法を求
める測長アルゴリズムには各種有るが、一般的には図2
に示す閾値法、最大傾斜値法、直線近似法などが用いら
れる。図2において、(a)はウェハ5上の被測定パタ
ーン19を電子ビーム2で走査する様子を模式的に示
し、(b)は得られたラインプロファイルを示す。ま
た、(c)は閾値法、(d)は直線近似法、(e)は最
大傾斜値法をそれぞれ説明する説明図である。
There are various length measuring algorithms for obtaining the pattern size from the line profile, but generally, FIG.
The threshold method, the maximum slope value method, the linear approximation method, etc. shown in FIG. In FIG. 2, (a) schematically shows how the measured pattern 19 on the wafer 5 is scanned by the electron beam 2, and (b) shows the obtained line profile. Further, (c) is a threshold method, (d) is a linear approximation method, and (e) is a maximum slope value method.

【0009】閾値法は、ラインプロファイルの両端のス
ロープ部分が所定のレベル(閾値)Lと交わる位置2
1,22を求め、その2つの位置21,22の間の距離
Wをパターン19の寸法とするものである。閾値Lは、
通常はラインプロファイルの最大高さに対する割合とし
て定められる。直線近似法は、ラインプロファイルの両
端のスロープ部分を最小自乗法で直線近似し、各直線と
ベースラインとの交点23,24の間の距離Wをパター
ン寸法とするものである。また、最大傾斜法は、ライン
プロファイルの両端のスロープ部分が最大の傾斜を持つ
部分に接線を引き、その接線とベースラインとの交点2
5,26の間の距離Wをパターン寸法とするものであ
る。
In the threshold method, the position 2 where the slope portions at both ends of the line profile intersect a predetermined level (threshold value) L
1, 22 are obtained, and the distance W between the two positions 21, 22 is used as the dimension of the pattern 19. The threshold L is
It is usually defined as a percentage of the maximum height of the line profile. In the straight line approximation method, the slope portions at both ends of the line profile are linearly approximated by the least squares method, and the distance W between the intersections 23 and 24 of each straight line and the baseline is used as the pattern dimension. In the maximum inclination method, a tangent line is drawn on the slope portions at both ends of the line profile having the maximum inclination, and the intersection point 2 between the tangent line and the baseline is drawn.
The distance W between 5 and 26 is the pattern size.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】被測定パターンの位置
決めに際しては、数多くのパターンの中から所望のパタ
ーンを容易に見つけられるようにするため、比較的に低
倍率のSEM像を用いることが多い。また、高倍率でパ
ターン寸法を測定する際にも、倍率を変えて測定を行う
場合がある。
When positioning a pattern to be measured, a SEM image with a relatively low magnification is often used so that a desired pattern can be easily found from a large number of patterns. Also, when measuring the pattern dimension at a high magnification, the measurement may be performed while changing the magnification.

【0011】ところで、同一のパターンを測定した場合
においても、倍率を変えるとその倍率に依存して測定値
及び測定精度が変化する現象がある。このため、上記の
ような目的で低倍率の観測を行う場合、測定値が実寸法
から大きくずれてしまうとともに、測定値のばらつきも
増大してしまう。また、直線近似法や最大傾斜値法は、
閾値法に比べて測定値の観測倍率依存性が大きい。
Even when the same pattern is measured, when the magnification is changed, there is a phenomenon that the measurement value and the measurement accuracy change depending on the magnification. For this reason, when performing observation at a low magnification for the above purpose, the measured value largely deviates from the actual size, and the variation in the measured value also increases. In addition, the linear approximation method and maximum slope method
The dependence of the measured value on the observation magnification is greater than that of the threshold method.

【0012】本発明は、このような従来技術の問題に鑑
みてなされたものであり、観察倍率あるいはラインプロ
ファイルからパターン寸法を求める測長アルゴリズムの
設定の如何によらずに正確にパターン寸法を求めること
のできる方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and accurately obtains the pattern dimension regardless of the setting of the length measurement algorithm for obtaining the pattern dimension from the observation magnification or the line profile. The purpose is to provide a possible method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】図3は測長値のSEM像
倍率依存性の測定例であり、図4は測長値のばらつき
(3σ)の倍率依存性を示したものである。横軸は倍率
である。図には最大傾斜値法による測定値と、閾値法に
よる測定値を示した。閾値法で20%、50%、80%
と記されているのは閾値レベルを表し、例えば20%と
して示されたグラフは、閾値法で閾値レベルをラインプ
ロファイルの最大高さの20%とした場合の測定結果で
ある。
FIG. 3 shows an example of measurement of SEM image magnification dependency of length measurement value, and FIG. 4 shows magnification dependency of variation (3σ) of length measurement value. The horizontal axis is the magnification. The figure shows the measured value by the maximum slope method and the measured value by the threshold method. 20%, 50%, 80% by threshold method
Represents the threshold level, and the graph shown as 20%, for example, is the measurement result when the threshold level is set to 20% of the maximum height of the line profile by the threshold method.

【0014】図3及び図4から、最大傾斜値法及び閾値
法で閾値レベルを20%としたときには、比較的低倍率
でパターン幅の測定値が大きくなるとともに、測定ばら
つきも増大することが分かる。また、閾値レベルを80
%とした閾値法では、逆に高倍率で測定するとパターン
幅の測定値が大きくなる。このようなパターン寸法測定
値の観測倍率依存性の原因を検討した結果、観測倍率が
小さくなって走査ピッチ(画素サイズ)が大きくなると
ともに、ラインプロファイルの波形鈍りが増大するため
と分かった。特に、走査ピッチが電子ビーム径以上の場
合に、この傾向は顕著となる。
From FIGS. 3 and 4, it can be seen that when the threshold level is set to 20% by the maximum slope value method and the threshold value method, the measured value of the pattern width increases at a relatively low magnification and the measurement variation increases. . Also, the threshold level is set to 80
On the contrary, in the threshold method with%, the measured value of the pattern width becomes large when the measurement is performed at a high magnification. As a result of investigating the cause of the dependence of the measured value of the pattern size on the observation magnification, it was found that the observation magnification becomes smaller, the scanning pitch (pixel size) becomes larger, and the waveform dullness of the line profile increases. In particular, this tendency becomes remarkable when the scanning pitch is equal to or larger than the electron beam diameter.

【0015】図5に、そのメカニズムを模式的に示す。
走査ピッチに描かれている白丸は電子ビーム2によるサ
ンプリング点を示し、画素サイズdは1個のサンプリン
グ点がカバーする範囲に等しい。ラインプロファイルと
して描かれているのは、その走査ピッチでサンプリング
したデータによって作られたラインプロファイルであ
る。倍率として記した数字は参考のためのものである。
(a)に示されているように、低倍率の時にはラインプ
ロファイルの波形鈍りが大きく、ラインプロファイルに
現れるパターンの大きさWは実際のパターン19より大
きくなる。(b),(c),(d)と順に倍率を上げる
に従って、ラインプロファイルに現れるパターンの大き
さWが変化していく。
FIG. 5 schematically shows the mechanism.
White circles drawn at the scanning pitch indicate sampling points by the electron beam 2, and the pixel size d is equal to the range covered by one sampling point. What is drawn as a line profile is a line profile created by data sampled at the scanning pitch. The numbers given as magnifications are for reference only.
As shown in (a), when the magnification is low, the waveform blunting of the line profile is large, and the pattern size W appearing in the line profile is larger than the actual pattern 19. As the magnification is increased in the order of (b), (c), and (d), the size W of the pattern appearing in the line profile changes.

【0016】[0016]

【0017】本発明は、このようなパターン寸法測定値
の観測倍率依存性の原因解明に基づいてなされたもの
で、プローブによって試料を所定の走査ピッチで走査
し、試料から得られる走査信号を用いて試料画像を形成
し、試料画像中の被測定パターンの所定部分を前記プロ
ーブで走査し、得られる走査信号を閾値法で処理して所
定部分の寸法を求めるパターン寸法測定方法において、
低倍率領域では閾値を略50%のレベルに設定すること
を特徴とする。
The present invention provides such a pattern dimension measurement value.
Based on the elucidation of the cause of the observation magnification dependence of
Scans the sample with a probe at a predetermined scan pitch.
And form a sample image using the scan signal obtained from the sample
The predetermined part of the pattern to be measured in the sample image.
In the pattern dimension measuring method, in which the dimension of a predetermined portion is obtained by scanning the obtained scanning signal with the threshold method,
The low magnification region is characterized in that the threshold value is set to a level of about 50%.

【0018】また、本発明は、測長アルゴリズムとし
て、直線近似線あるいは最大傾斜線を引いた後、閾値法
で寸法を求めるアルゴリズムを用いることを特徴とす
る。また、本発明は、低倍率領域では測長アルゴリズム
を閾値法に切り換えることを特徴とする。本発明による
と、寸法測定値の観測倍率依存性が低減されるため、低
倍率で観測しても実寸法に近い測定値を得ることがで
き、かつ高い再現精度での測定が可能となる。
Further, the present invention is characterized in that an algorithm for obtaining a dimension by a threshold method after a straight line approximation or a maximum slope line is drawn is used as a length measurement algorithm. Further, the present invention is characterized in that the length measurement algorithm is switched to the threshold method in the low magnification region. According to the present invention, the dependence of the dimension measurement value on the observation magnification is reduced, so that it is possible to obtain a measurement value close to the actual dimension even when observing at a low magnification, and to perform measurement with high reproducibility.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。ここでは、測長SEMを用いてウ
ェハ上のパターン寸法を測定する場合を例にとって説明
する。図6は、参考例1の説明図である。この参考例1
では、低倍率での観測時、被測定パターン位置決め時の
走査ピッチとパターン寸法を求める時の走査ピッチとを
自動的に切り換え、パターン寸法を求める時の走査ピッ
チを電子ビーム径程度となるように細かくする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a case where the pattern dimension on the wafer is measured by using the length measurement SEM will be described as an example. FIG. 6 is an explanatory diagram of Reference Example 1 . This reference example 1
Then, when observing at a low magnification, the scanning pitch when positioning the measured pattern and the scanning pitch when determining the pattern dimension are automatically switched so that the scanning pitch when determining the pattern dimension is approximately the electron beam diameter. Make it fine.

【0020】観察及び測定は、図示した操作フローに従
って行われる。まず、被測定ウェハをXYステージに搭
載し(S1)、ウェハ上のアライメントパターンを用い
てウェハアライメントを行う(S2)。その後、XYス
テージを測長点に移動し(S3)、SEM像61中の特
定パターンを用いて被測定パターンpが電子ビーム直下
に位置するように被測定パターンの位置決めが行われる
(S4)。被測定パターンpの位置決めが終了した時点
でのSEM像62では、被測定パターンpが画面の中央
に位置する。続いて、SEM像63中に破線で囲んで示
すように、パターンp中の被測定部を指定する(S
5)。
Observation and measurement are performed according to the operation flow shown in the figure. First, the wafer to be measured is mounted on the XY stage (S1), and wafer alignment is performed using the alignment pattern on the wafer (S2). After that, the XY stage is moved to the length measurement point (S3), and the pattern to be measured is positioned using the specific pattern in the SEM image 61 so that the pattern p to be measured is located immediately below the electron beam (S4). In the SEM image 62 at the time when the positioning of the measured pattern p is completed, the measured pattern p is located at the center of the screen. Subsequently, as shown by enclosing with a broken line in the SEM image 63, the measured portion in the pattern p is designated (S
5).

【0021】ステップ5が終了すると、走査ピッチが電
子ビーム径と同程度になるように自動的に切り換えられ
(S6)、この小さな走査ピッチでパターン寸法測定を
行う(S7)。このときの電子ビーム走査領域は64の
ようになる。ステップ4の位置決めの時のSEM像の画
素の相対的寸法を領域66で表すと、ステップ7のパタ
ーン寸法測定時のSEM像の画素寸法は領域67で表さ
れる。
When step 5 is completed, the scanning pitch is automatically switched so as to be approximately the same as the electron beam diameter (S6), and the pattern dimension is measured at this small scanning pitch (S7). The electron beam scanning area at this time becomes like 64. When the relative dimension of the pixel of the SEM image at the time of positioning in step 4 is represented by the area 66, the pixel dimension of the SEM image at the time of measuring the pattern dimension in step 7 is represented by the area 67.

【0022】このように、被測定パターン位置決め時の
観察倍率にかかわらず、パターン寸法測定時には走査ピ
ッチをパターンの実寸法を正確に測定するのに適した所
定のピッチに切り換えることで、常に同一精度で寸法測
定を行うことができ、倍率の相違による測長値の変動を
防止することができる。図7は、第の実施の形態の説
明図である。この実施の形態では、低倍率かつ閾値法で
の観測時、閾値をほぼ50%のレベルに自動設定する。
As described above, regardless of the observation magnification when positioning the pattern to be measured, the scanning pitch is switched to a predetermined pitch suitable for accurately measuring the actual size of the pattern when measuring the pattern size, so that the same accuracy is always achieved. It is possible to measure the dimensions with, and it is possible to prevent the variation of the length measurement value due to the difference in magnification. FIG. 7 is an explanatory diagram of the first embodiment. In this embodiment, the threshold value is automatically set to a level of about 50% during observation with the low magnification and the threshold method.

【0023】図7(a)は、閾値法による高倍率でのパ
ターン寸法測定を説明する図である。パターン寸法測定
は左に示したSEM像の中で指定された破線領域で行わ
れ、その右に示すようなラインプロファイルが得られ
る。高倍率の場合には、図3からも分かるように、測長
値の倍率依存性が小さいので閾値レベルL1は任意に設
定しても倍率による測長値の変動は小さい。
FIG. 7A is a diagram for explaining pattern dimension measurement at high magnification by the threshold method. The pattern dimension measurement is performed in the designated broken line area in the SEM image shown on the left, and the line profile shown on the right is obtained. In the case of a high magnification, as can be seen from FIG. 3, since the dependency of the length measurement value on the magnification is small, even if the threshold level L1 is arbitrarily set, the variation of the length measurement value due to the magnification is small.

【0024】ところが低倍率の場合には、図3から分か
るように、閾値20%や80%では倍率による測長値の
変動が大きいが、閾値50%では倍率による測定値の変
動が小さい。従って、図7(b)に示すように、低倍率
で閾値法で測長するときには、閾値L2を約50%に自
動設定することで、倍率の相違による測長値の変動を最
小限に抑制することができる。
However, when the magnification is low, as can be seen from FIG. 3, the variation of the length measurement value due to the magnification is large at the threshold values of 20% and 80%, but the variation of the measurement value due to the magnification is small at the threshold value of 50%. Therefore, as shown in FIG. 7B, when measuring with the threshold method at a low magnification, the threshold L2 is automatically set to about 50% to minimize the fluctuation of the length measurement value due to the difference in magnification. can do.

【0025】図8は、参考例2の説明図である。この
考例2では、低倍率かつ直線近似法あるいは最大傾斜値
法での観測時、測長値を、直線近似線あるいは最大傾斜
線で求めた値から観測倍率で決まる所定の値を差し引い
た値に補正する。図8は最大傾斜値法の例であり、倍率
5万倍のときラインプロファイルから最大傾斜値法で求
めたパターン寸法がW1であったとする。この場合には
次式によりパターン寸法Wを計算して表示する。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the second reference example . This ginseng
In consideration example 2 , when observing with the low magnification and the linear approximation method or the maximum slope value method, the measurement value is set to the value obtained by subtracting the predetermined value determined by the observation magnification from the value obtained from the linear approximation line or the maximum slope line. to correct. FIG. 8 is an example of the maximum inclination value method, and it is assumed that the pattern dimension obtained by the maximum inclination value method from the line profile is W1 when the magnification is 50,000 times. In this case, the pattern dimension W is calculated and displayed by the following equation.

【0026】W=W1−ΔW ここで、ΔWは、図3に示したように、倍率5万倍にお
ける最大傾斜値法での測長値と閾値約50%とした閾値
法による測長値との差である。前述したように、低倍率
の時、閾値が約50%の閾値法によると測長値の変動が
小さいため、上式によって最大傾斜値法での測長値を閾
値が約50%の閾値法による測長値に換算することで、
倍率に依存しない測長値を得ることができる。図3から
明らかなようにΔWは倍率依存性を有するので、予め各
倍率毎にΔWの値を求めて記憶しておき、上記計算では
倍率に応じたΔWの値を使用する。
W = W1−ΔW Here, ΔW is, as shown in FIG. 3, a length measurement value by the maximum slope value method at a magnification of 50,000 times and a length measurement value by the threshold method with a threshold value of about 50%. Is the difference. As described above, when the magnification is low, the variation of the length measurement value is small according to the threshold value method with the threshold value of about 50%. By converting to the measured value by
It is possible to obtain a length measurement value that does not depend on the magnification. As is clear from FIG. 3, since ΔW has a magnification dependency, the value of ΔW is obtained and stored in advance for each magnification, and the value of ΔW corresponding to the magnification is used in the above calculation.

【0027】ここでは最大傾斜値法について説明した。
直線近似法においても、同様の手法で測長値を閾値を約
50%とする閾値法での測長値に換算することにより、
低倍率での測長値の倍率依存性を除去することができ
る。図9は、第の実施の形態の説明図である。この実
施の形態では、図9(a)に示すように、ラインプロフ
ァイルのスロープ部分に最大傾斜で接線を引き、上辺を
直線近似して、ラインプロファイル全体を台形状に直線
近似する。その後、図7(b)に示すように、その接線
に対して閾値を約50%とした閾値法でパターン寸法W
を求める。この方法による測定値が実寸法を反映したも
のであることは、図5(a)より明らかである。
The maximum slope value method has been described here.
Also in the linear approximation method, by converting the length measurement value to the length measurement value by the threshold value method in which the threshold value is set to about 50% by the same method,
It is possible to eliminate the magnification dependency of the length measurement value at low magnification. FIG. 9 is an explanatory diagram of the second embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 9A, a tangent line is drawn on the slope portion of the line profile with the maximum inclination, and the upper side is linearly approximated to linearly approximate the entire line profile to a trapezoidal shape. After that, as shown in FIG. 7B, the pattern dimension W is set by the threshold method in which the threshold value is about 50% with respect to the tangent line.
Ask for. It is clear from FIG. 5A that the measured value by this method reflects the actual size.

【0028】図10は、第の実施の形態の説明図であ
る。この実施の形態は、低倍率での測長時は、最大傾斜
値法あるいは直線近似法から閾値法に自動的に切り換え
るものである。いま測長SEMにおいて、測定法が最大
傾斜値法に設定されていたとする。図10(a)に示す
ように、高倍率での測長時には、設定通り最大傾斜値法
でパターン寸法Wを測定する。何かの理由で倍率を低倍
率に変更すると、図10(b)に示すように、ラインプ
ロファイルの波形鈍りが大きくなるため、設定に従って
最大傾斜値法で測長すると誤差が大きくなる。そこでこ
の実施の形態では、測定法が最大傾斜値法あるいは直線
近似法に設定されている場合に低倍率で測長するときに
は、測定法を測長値の倍率依存性が小さい閾値が約50
%の閾値法に自動的に切り換えるものとする。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the third embodiment. In this embodiment, the maximum slope value method or the linear approximation method is automatically switched to the threshold value method when measuring the length at a low magnification. Now, it is assumed that the measurement method is set to the maximum slope value method in the length measurement SEM. As shown in FIG. 10A, when measuring the length at a high magnification, the pattern dimension W is measured by the maximum inclination value method as set. If the magnification is changed to a low magnification for some reason, as shown in FIG. 10B, the waveform blunting of the line profile becomes large. Therefore, when the maximum slope value method is used to measure the length according to the setting, the error becomes large. Therefore, in this embodiment, when the measurement method is set to the maximum slope value method or the linear approximation method and the length is measured at a low magnification, the measurement method has a threshold value at which the dependency of the measurement value on the magnification is small is about 50.
The% threshold method shall be automatically switched.

【0029】ここでは、プローブに電子ビームを用いる
測長SEMを例にとって説明した。しかし、プローブは
光ビーム(レーザ走査顕微鏡)、イオンビーム(FI
B)、あるいは、メカニカルプローブ(走査型原子間力
顕微鏡)のようなものであっても構わない。一プローブ
・一画素の場合を例として説明したが、この他にマルチ
プローブやマルチ画素のようなものにも適用できる。
Here, the length measurement SEM using the electron beam as the probe has been described as an example. However, the probe is a light beam (laser scanning microscope), an ion beam (FI
B) or a mechanical probe (scanning atomic force microscope). Although the case of one probe and one pixel has been described as an example, the present invention can be applied to a multi-probe and a multi-pixel type in addition to this.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によると、低倍率領域においても
測長値の倍率依存性を低減することができ、測長精度を
向上することができる。
According to the present invention, the dependency of the length measurement value on the magnification can be reduced even in the low magnification region, and the length measurement accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】SEMの原理と構成を説明するための図。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle and configuration of an SEM.

【図2】ラインプロファイルからパターン寸法を求める
ための方法の説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for obtaining a pattern dimension from a line profile.

【図3】測長値の倍率依存性の例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example of magnification dependency of a length measurement value.

【図4】測長値のばらつきと倍率の関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between variation in length measurement values and magnification.

【図5】寸法測定値の倍率依存性のメカニズムを説明す
るための図。
5A and 5B are views for explaining a mechanism of magnification dependency of a dimension measurement value.

【図6】参考例1の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of Reference Example 1 .

【図7】第の実施の形態の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of the first embodiment.

【図8】参考例2の説明図。8 is an explanatory diagram of Reference Example 2. FIG.

【図9】第の実施の形態の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of the second embodiment.

【図10】第の実施の形態の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電子銃、2…電子ビーム、3…収束レンズ、4…対
物レンズ、5…ウェハ、6…偏向コイル、7…二次電
子、8…二次電子検出器、9…ディスプレイ、10…ウ
ェハカセット、11…試料室、12…XYステージ、1
3…光学顕微鏡、14…撮像装置、15…制御装置、1
6…駆動モータ、19…パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun, 2 ... Electron beam, 3 ... Converging lens, 4 ... Objective lens, 5 ... Wafer, 6 ... Deflection coil, 7 ... Secondary electron, 8 ... Secondary electron detector, 9 ... Display, 10 ... Wafer Cassette, 11 ... Sample chamber, 12 ... XY stage, 1
3 ... Optical microscope, 14 ... Imaging device, 15 ... Control device, 1
6 ... Drive motor, 19 ... Pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 15/00 - 15/08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 21/00-21/32 G01B 15/00-15/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プローブによって試料を所定の走査ピッ
チで走査し、試料から得られる走査信号を用いて試料画
像を形成し、前記試料画像中の被測定パターンの所定部
分を前記プローブで走査し、得られる走査信号を閾値法
で処理して前記所定部分の寸法を求めるパターン寸法測
定装置において、 所定の倍率より低い倍率で測長する際に、その際の設定
閾値レベルに依らず、自動的に閾値を略50%に設定す
る手段を備えたことを特徴とするパターン寸法測定装
置。
1. A sample is scanned by a probe at a predetermined scanning pitch, a sample image is formed using a scanning signal obtained from the sample, and a predetermined portion of a measured pattern in the sample image is scanned by the probe, In the pattern dimension measuring device for obtaining the dimension of the predetermined portion by processing the obtained scanning signal by the threshold method, when measuring the length at a magnification lower than the predetermined magnification, it does not depend on the set threshold level at that time and automatically. A pattern dimension measuring apparatus comprising means for setting a threshold value to about 50%.
【請求項2】 プローブによって試料を所定の走査ピッ
チで走査し、試料から得られる走査信号を用いて試料画
像を形成し、前記試料画像中の被測定パターンの所定部
分を前記プローブで走査し、得られる走査信号を所定の
測長アルゴリズムに従って処理して前記所定部分の寸法
を求めるパターン寸法測定装置において、 所定の倍率より低い倍率に変更された場合、最大傾斜法
あるいは直線近似法から、測長アルゴリズムを閾値法に
自動的に切り換える手段を備えたことを特徴とするパタ
ーン寸法測定装置。
2. A sample is scanned by a probe at a predetermined scanning pitch, a sample image is formed using a scanning signal obtained from the sample, and a predetermined portion of a pattern to be measured in the sample image is scanned by the probe, In the pattern dimension measuring apparatus for processing the obtained scanning signal according to a predetermined length measurement algorithm to obtain the dimension of the predetermined portion, when the magnification is changed to a lower magnification than the predetermined magnification, the maximum inclination method or the linear approximation method is used to measure the length. A pattern dimension measuring apparatus comprising means for automatically switching an algorithm to a threshold method.
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