JP3512621B2 - パターン寸法測定方法およびパターン寸法測定処理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
パターン寸法測定方法およびパターン寸法測定処理プログラムを記録した記録媒体Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は走査型電子顕微鏡を
用いてパターンの寸法測定を行うパターン寸法測定方法
およびパターン寸法測定処理プログラムを記録した記録
媒体に関する。
用いてパターンの寸法測定を行うパターン寸法測定方法
およびパターン寸法測定処理プログラムを記録した記録
媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、基板上に形成された微細パターン
の寸法を走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ（Scanning E
lectron Microscope）を用いて自動的に測定する方法が
各種知られている（例えば特公昭６３−５６４８２号公
報参照）。
の寸法を走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ（Scanning E
lectron Microscope）を用いて自動的に測定する方法が
各種知られている（例えば特公昭６３−５６４８２号公
報参照）。
【０００３】この従来のパターン寸法測定方法を図１５
を参照して説明する。まず図１５（ａ）に示すように、
測定対象の試料２には、基板４上にフォトレジストパタ
ーン６が形成されている。このフォトレジストパターン
６に直交するように電子ビーム８を走査し、表面の各点
から発生した二次電子の信号強度プロファイルを図１５
（ｂ）に示す。
を参照して説明する。まず図１５（ａ）に示すように、
測定対象の試料２には、基板４上にフォトレジストパタ
ーン６が形成されている。このフォトレジストパターン
６に直交するように電子ビーム８を走査し、表面の各点
から発生した二次電子の信号強度プロファイルを図１５
（ｂ）に示す。
【０００４】図１５（ｂ）に示すようにこの信号強度プ
ロファイルの中心を通る直線ｌで上記プロファイルを左
側部分Ｌと右側部分Ｒに分ける。左側部分Ｌ、右側部分
Ｒにおける最大値を各々ＭＡＸＬ，ＭＡＸＲとし、最小
値を各々ＭＩＮＬ、ＭＩＮＲとし、上記プロファイルと
直線ｌとの交点をＣＯとする。
ロファイルの中心を通る直線ｌで上記プロファイルを左
側部分Ｌと右側部分Ｒに分ける。左側部分Ｌ、右側部分
Ｒにおける最大値を各々ＭＡＸＬ，ＭＡＸＲとし、最小
値を各々ＭＩＮＬ、ＭＩＮＲとし、上記プロファイルと
直線ｌとの交点をＣＯとする。
【０００５】図１５（ｃ）に、従来のパターン寸法測定
方法を模式的に示す。この従来のパターン寸法測定方法
は直線近似法を用いたものであって、図１５（ｂ）に示
す左側部分Ｌにおいて、最小値ＭＩＮＬから最大値ＭＡ
ＸＬの間の傾斜部（最小値ＭＩＮＬと最大値ＭＡＸＬと
の間を１００％としたときＭＩＮＬから２０％の点と８
０％の点との間）を、最小２乗法を用いて直線ＡＬで近
似する。最小値ＭＩＮＬの点から左側の水平部分を直線
ＢＬで近似し、直線ＡＬと直線ＢＬの交点ＣＬをパター
ンのエッジとして求める。なお、上記水平部分は基板４
（図１５（ａ）参照）からの二次電子強度を示してい
る。右側部分Ｒにおいても同様の方法でパターンのエッ
ジＣＲを求め、点ＣＬと点ＣＲ間の距離をパターン寸法
として出力する。
方法を模式的に示す。この従来のパターン寸法測定方法
は直線近似法を用いたものであって、図１５（ｂ）に示
す左側部分Ｌにおいて、最小値ＭＩＮＬから最大値ＭＡ
ＸＬの間の傾斜部（最小値ＭＩＮＬと最大値ＭＡＸＬと
の間を１００％としたときＭＩＮＬから２０％の点と８
０％の点との間）を、最小２乗法を用いて直線ＡＬで近
似する。最小値ＭＩＮＬの点から左側の水平部分を直線
ＢＬで近似し、直線ＡＬと直線ＢＬの交点ＣＬをパター
ンのエッジとして求める。なお、上記水平部分は基板４
（図１５（ａ）参照）からの二次電子強度を示してい
る。右側部分Ｒにおいても同様の方法でパターンのエッ
ジＣＲを求め、点ＣＬと点ＣＲ間の距離をパターン寸法
として出力する。
【０００６】図１５（ｄ）に、曲線近似法を用いた従来
のパターン寸法測定方法を模式的に示す。図１５（ｂ）
に示すプロファイルの左側部分Ｌにおいて、最小値ＭＩ
ＮＬと最大値ＭＡＸＬとの間の傾斜部を直線近似法と同
様の手法を用いて直線ＡＬで近似し、最小値ＭＩＮＬの
点の左側の傾斜部分を二次曲線ＢＬで近似する。そして
直線ＡＬと曲線ＢＬとの交点ＣＬをパターンのエッジと
する。プロファイルの右側部分Ｒにおいても同様の方法
でパターンのエッジＣＲを定義し、点ＣＬと点ＣＲの間
の距離をパターン寸法として出力する。
のパターン寸法測定方法を模式的に示す。図１５（ｂ）
に示すプロファイルの左側部分Ｌにおいて、最小値ＭＩ
ＮＬと最大値ＭＡＸＬとの間の傾斜部を直線近似法と同
様の手法を用いて直線ＡＬで近似し、最小値ＭＩＮＬの
点の左側の傾斜部分を二次曲線ＢＬで近似する。そして
直線ＡＬと曲線ＢＬとの交点ＣＬをパターンのエッジと
する。プロファイルの右側部分Ｒにおいても同様の方法
でパターンのエッジＣＲを定義し、点ＣＬと点ＣＲの間
の距離をパターン寸法として出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図１５（ａ）に示すよ
うに、パターンのエッジ部が傾斜した台形形状で、しか
も測定対象のパターンが孤立している場合には、パター
ンのボトムエッジからの信号（エッジ部からの信号ピー
クの下に存在するへこみ部分）およびウエハ基板からの
信号（パターンエッジより外側の水平部）は安定して得
ることができる。このため、基板からの信号とエッジ部
からの信号の２つの信号プロファイルを用いて近似して
いる従来法はパターンのボトムエッジ間の寸法を求める
には適していた。
うに、パターンのエッジ部が傾斜した台形形状で、しか
も測定対象のパターンが孤立している場合には、パター
ンのボトムエッジからの信号（エッジ部からの信号ピー
クの下に存在するへこみ部分）およびウエハ基板からの
信号（パターンエッジより外側の水平部）は安定して得
ることができる。このため、基板からの信号とエッジ部
からの信号の２つの信号プロファイルを用いて近似して
いる従来法はパターンのボトムエッジ間の寸法を求める
には適していた。
【０００８】しかし、最近のパターンの断面形状は図１
６（ａ）に示すようにパターンのエッジがほぼ垂直にな
ってきており、さらにデバイスの本体パターンを測定す
ることから、他のパターンが隣接する構造となってい
る。これにより二次電子信号の強度プロファイルは図１
６（ｂ）に示すようにボトム近傍の二次電子信号は検出
できず、パターンの上部からのみの信号によって二次電
子信号強度プロファイルが形成されている。このような
場合、フォトレジストパターンのエッジ近傍にて二次電
子信号の強度プロファイルのピークが位置することが最
近の実験でわかってきた。
６（ａ）に示すようにパターンのエッジがほぼ垂直にな
ってきており、さらにデバイスの本体パターンを測定す
ることから、他のパターンが隣接する構造となってい
る。これにより二次電子信号の強度プロファイルは図１
６（ｂ）に示すようにボトム近傍の二次電子信号は検出
できず、パターンの上部からのみの信号によって二次電
子信号強度プロファイルが形成されている。このような
場合、フォトレジストパターンのエッジ近傍にて二次電
子信号の強度プロファイルのピークが位置することが最
近の実験でわかってきた。
【０００９】従来の方法では、二次電子信号の強度プロ
ファイルのピーク信号の裾が真のパターンエッジより大
きく、外側になっているため、従来の方法を用いた測定
値が真の寸法値より大きめになってしまう問題が発生し
ている。この測定値と真の寸法値との差を本明細書中で
寸法ＳＥＭバイアスと呼ぶ。またパターンの真の寸法と
は、ウエハを切断しパターンの断面をＳＥＭを用いて測
定した値とする。
ファイルのピーク信号の裾が真のパターンエッジより大
きく、外側になっているため、従来の方法を用いた測定
値が真の寸法値より大きめになってしまう問題が発生し
ている。この測定値と真の寸法値との差を本明細書中で
寸法ＳＥＭバイアスと呼ぶ。またパターンの真の寸法と
は、ウエハを切断しパターンの断面をＳＥＭを用いて測
定した値とする。
【００１０】さらに従来の方法では基板部分から発生し
た二次電子信号のプロファイルを近似してパターンエッ
ジを検出するため、隣接パターン距離によって基板部分
からの信号強度が異なり寸法値が変化するという問題を
持つ。
た二次電子信号のプロファイルを近似してパターンエッ
ジを検出するため、隣接パターン距離によって基板部分
からの信号強度が異なり寸法値が変化するという問題を
持つ。
【００１１】図１７に、従来法（曲線近似法）を用いた
寸法値、真の寸法値および寸法ＳＥＭバイアス値（従来
法寸法値−真の寸法値）の隣接パターンとの距離の依存
性を示す。従来の方法による測定値が真の寸法値に比較
して、最大で４７ｎｍ大きくなっている（バイアス値が
大きくなる）。さらに、隣接パターンまでの距離によっ
て、そのバイアス値が変動していることがわかる。測定
値が一定のバイアス値で安定しているならば、測定され
た寸法値にオフセットを載せることで寸法値の管理が可
能である。しかし、このように隣接パターン距離によっ
て、寸法値が変化してしまうと、任意のパターン寸法を
同一の絶対寸法精度で測定出来ないことになる。これ
は、メモリーデバイスにおけるセル内の寸法と周辺回路
寸法の測定の場合、及びロジックデバイスにおける寸法
測定などで大きな問題となる。
寸法値、真の寸法値および寸法ＳＥＭバイアス値（従来
法寸法値−真の寸法値）の隣接パターンとの距離の依存
性を示す。従来の方法による測定値が真の寸法値に比較
して、最大で４７ｎｍ大きくなっている（バイアス値が
大きくなる）。さらに、隣接パターンまでの距離によっ
て、そのバイアス値が変動していることがわかる。測定
値が一定のバイアス値で安定しているならば、測定され
た寸法値にオフセットを載せることで寸法値の管理が可
能である。しかし、このように隣接パターン距離によっ
て、寸法値が変化してしまうと、任意のパターン寸法を
同一の絶対寸法精度で測定出来ないことになる。これ
は、メモリーデバイスにおけるセル内の寸法と周辺回路
寸法の測定の場合、及びロジックデバイスにおける寸法
測定などで大きな問題となる。
【００１２】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、パターンの寸法を精度良く測定することので
きるパターン寸法測定方法およびパターン寸法測定処理
プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的と
する。
であって、パターンの寸法を精度良く測定することので
きるパターン寸法測定方法およびパターン寸法測定処理
プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によるパターン寸
法測定方法は、走査型電子顕微鏡から出力される測定す
べきパターンの画像信号を画像処理することによって得
られたプロファイルデータのピーク付近のプロファイル
波形を所定の関数で近似する第１のステップと、前記所
定の関数の、前記ピーク付近における極大値およびこの
極大値を取る点の位置を求め、この位置を前記パターン
のエッジ位置とする第２のステップと、を備えているこ
とを特徴とする。
法測定方法は、走査型電子顕微鏡から出力される測定す
べきパターンの画像信号を画像処理することによって得
られたプロファイルデータのピーク付近のプロファイル
波形を所定の関数で近似する第１のステップと、前記所
定の関数の、前記ピーク付近における極大値およびこの
極大値を取る点の位置を求め、この位置を前記パターン
のエッジ位置とする第２のステップと、を備えているこ
とを特徴とする。
【００１４】また、前記第１のステップは、前記プロフ
ァイルの異なる２つのピークを選択し、この選択された
２つのピークの各々に対してピーク付近のプロファイル
波形を所定の関数で近似し、前記第２のステップは、前
記２つのピークの各々に対して、ピーク付近における極
大値およびこの極大値を取る点の位置を求めるように構
成することが好ましい。
ァイルの異なる２つのピークを選択し、この選択された
２つのピークの各々に対してピーク付近のプロファイル
波形を所定の関数で近似し、前記第２のステップは、前
記２つのピークの各々に対して、ピーク付近における極
大値およびこの極大値を取る点の位置を求めるように構
成することが好ましい。
【００１５】また、前記所定の関数として前記ピーク波
形の左右の傾斜部の一方の傾斜部では直線を表す関数が
用いられ、他方の傾斜部では直線または曲線を表わす関
数が用いられることが好ましい。
形の左右の傾斜部の一方の傾斜部では直線を表す関数が
用いられ、他方の傾斜部では直線または曲線を表わす関
数が用いられることが好ましい。
【００１６】また、本発明によるパターン寸法測定方法
は、走査型電子顕微鏡から出力される測定すべきパター
ンの画像信号を画像処理することによって得られたプロ
ファイル波形の中心位置を検出し、この中心位置を通る
直線によって前記プロファイル波形を左側部分と右側部
分に分けるステップと、前記左側部分および前記右側部
分の各々における最大値となる第１および第２の点を検
出するとともに、前記左側部分の前記第１の点の左側に
あるプロファイル波形の最小値となる第３の点を検出
し、更に前記右側部分の前記第２の点の右側にあるプロ
ファイル波形の最小値となる第４の点を検出するステッ
プと、前記左側部分において、前記第１の点と前記３の
点との間の前記プロファイル波形上の第５の点を選択す
るとともに前記第１の点と前記中心位置との間のプロフ
ァイル波形上の第６の点を選択し、更に前記右側部分に
おいて、前記第２の点と前記中心位置との間の前記プロ
ファイル波形上の第７の点を選択するとともに前記第２
の点と前記第４の点との間の前記プロファイル波形上の
第８の点を選択するステップと、前記左側部分において
前記第５の点から第１の点を介して前記第６の点に至る
までの前記プロファイル波形を第１の曲線で近似すると
ともに前記右側部分において前記第７の点から第２の点
を介して前記第８の点に至るまでの前記プロファイル波
形を第２の曲線で近似するステップと、前記第５の点と
前記第６の点の間の区間における前記第１の曲線の最大
値となる第９の点を求めるとともに前記第７の点と前記
第８の点との間の区間における前記第２の曲線の最大値
となる第１０の点とを求め、前記第９の点と第１０の点
を前記パターンのエッジ位置としてこれらのエッジ間距
離を求めるステップと、を備えていることを特徴とす
る。
は、走査型電子顕微鏡から出力される測定すべきパター
ンの画像信号を画像処理することによって得られたプロ
ファイル波形の中心位置を検出し、この中心位置を通る
直線によって前記プロファイル波形を左側部分と右側部
分に分けるステップと、前記左側部分および前記右側部
分の各々における最大値となる第１および第２の点を検
出するとともに、前記左側部分の前記第１の点の左側に
あるプロファイル波形の最小値となる第３の点を検出
し、更に前記右側部分の前記第２の点の右側にあるプロ
ファイル波形の最小値となる第４の点を検出するステッ
プと、前記左側部分において、前記第１の点と前記３の
点との間の前記プロファイル波形上の第５の点を選択す
るとともに前記第１の点と前記中心位置との間のプロフ
ァイル波形上の第６の点を選択し、更に前記右側部分に
おいて、前記第２の点と前記中心位置との間の前記プロ
ファイル波形上の第７の点を選択するとともに前記第２
の点と前記第４の点との間の前記プロファイル波形上の
第８の点を選択するステップと、前記左側部分において
前記第５の点から第１の点を介して前記第６の点に至る
までの前記プロファイル波形を第１の曲線で近似すると
ともに前記右側部分において前記第７の点から第２の点
を介して前記第８の点に至るまでの前記プロファイル波
形を第２の曲線で近似するステップと、前記第５の点と
前記第６の点の間の区間における前記第１の曲線の最大
値となる第９の点を求めるとともに前記第７の点と前記
第８の点との間の区間における前記第２の曲線の最大値
となる第１０の点とを求め、前記第９の点と第１０の点
を前記パターンのエッジ位置としてこれらのエッジ間距
離を求めるステップと、を備えていることを特徴とす
る。
【００１７】また、前記第５の点は、前記第３の点の位
置を０％、前記第１の点の位置を１００％としたとき５
０％の位置であり、前記第６の点は前記中心位置を０
％、前記第１の点の位置を１００％としたとき５０％の
位置であり、前記第７の点は前記中心位置を０％、前記
第２の点の位置を１００％としたとき５０％の位置であ
り、前記第８の点は前記第４の点の位置を０％、前記第
２の点の位置を１００％としたとき５０％の位置であ
り、前記第１および第２の曲線は放物線であることが好
ましい。
置を０％、前記第１の点の位置を１００％としたとき５
０％の位置であり、前記第６の点は前記中心位置を０
％、前記第１の点の位置を１００％としたとき５０％の
位置であり、前記第７の点は前記中心位置を０％、前記
第２の点の位置を１００％としたとき５０％の位置であ
り、前記第８の点は前記第４の点の位置を０％、前記第
２の点の位置を１００％としたとき５０％の位置であ
り、前記第１および第２の曲線は放物線であることが好
ましい。
【００１８】また、本発明によるパターン寸法測定方法
は、走査型電子顕微鏡から出力される測定すべきパター
ンの画像信号を画像処理することによって得られたプロ
ファイル波形の中心位置を検出し、この中心位置を通る
直線によって前記プロファイル波形を左側部分と右側部
分に分けるステップと、前記左側部分および前記右側部
分の各々における最大値となる第１および第２の点を検
出するとともに、前記左側部分の前記第１の点の左側に
あるプロファイル波形の最小値となる第３の点を検出
し、更に前記右側部分の前記第２の点の右側にあるプロ
ファイル波形の最小値となる第４の点を検出するステッ
プと、前記左側部分において、前記第１の点と前記第３
の点との間の前記プロファイル波形上の第５および第６
の点を選択するとともに、前記第１の点と前記中心位置
との間のプロファイル波形上の第７および第８の点を選
択し、更に前記右側部分において、前記第２の点と前記
中心位置との間のプロファイル波形上の第９および第１
０の点を選択するとともに、前記第２の点と前記第４の
点との間のプロファイル波形上の第１１およひ第１２の
点を選択するステップと、前記第５の点と前記第６の点
との間のプロファイル波形を第１の直線で近似し、前記
第７の点と前記第８の点との間のプロファイル波形を、
直線または曲線を表す第１の関数で近似し、更に前記第
９の点と前記第１０の点との間のプロファイル波形を、
直線または曲線を表す第２の関数で近似するとともに前
記第１１の点と前記第１２の点との間のプロファイル波
形を、第２の直線で近似するステップと、前記第１の直
線と前記第１の関数で表される直線または曲線との交点
となる第１３の点を求めるとともに前記第２の関数で表
される直線または曲線と前記第２の直線との交点となる
第１４の点を求め、前記第１３の点と第１４の点とを前
記パターンのエッジ位置としてこれらのエッジ間距離を
求めるステップと、を備えていることを特徴とする。
は、走査型電子顕微鏡から出力される測定すべきパター
ンの画像信号を画像処理することによって得られたプロ
ファイル波形の中心位置を検出し、この中心位置を通る
直線によって前記プロファイル波形を左側部分と右側部
分に分けるステップと、前記左側部分および前記右側部
分の各々における最大値となる第１および第２の点を検
出するとともに、前記左側部分の前記第１の点の左側に
あるプロファイル波形の最小値となる第３の点を検出
し、更に前記右側部分の前記第２の点の右側にあるプロ
ファイル波形の最小値となる第４の点を検出するステッ
プと、前記左側部分において、前記第１の点と前記第３
の点との間の前記プロファイル波形上の第５および第６
の点を選択するとともに、前記第１の点と前記中心位置
との間のプロファイル波形上の第７および第８の点を選
択し、更に前記右側部分において、前記第２の点と前記
中心位置との間のプロファイル波形上の第９および第１
０の点を選択するとともに、前記第２の点と前記第４の
点との間のプロファイル波形上の第１１およひ第１２の
点を選択するステップと、前記第５の点と前記第６の点
との間のプロファイル波形を第１の直線で近似し、前記
第７の点と前記第８の点との間のプロファイル波形を、
直線または曲線を表す第１の関数で近似し、更に前記第
９の点と前記第１０の点との間のプロファイル波形を、
直線または曲線を表す第２の関数で近似するとともに前
記第１１の点と前記第１２の点との間のプロファイル波
形を、第２の直線で近似するステップと、前記第１の直
線と前記第１の関数で表される直線または曲線との交点
となる第１３の点を求めるとともに前記第２の関数で表
される直線または曲線と前記第２の直線との交点となる
第１４の点を求め、前記第１３の点と第１４の点とを前
記パターンのエッジ位置としてこれらのエッジ間距離を
求めるステップと、を備えていることを特徴とする。
【００１９】また、前記第５および第６の点は前記第３
の点の位置を０％、前記第１の点の位置を１００％とし
たとき各々４０％および９０％の位置であり、前記第７
および第８の点は前記中心位置を０％、前記第１の点の
位置を１００％としたとき各々４０％および９０％の位
置であり、前記第９および第１０の点は前記中心位置を
０％、前記第２の点の位置を１００％としたとき各々４
０％および９０％であり、前記第１１および第１２の点
は前記第４の点の位置を０％、前記第２の点の位置を１
００％としたとき各々４０％および９０％であり、前記
第１および第２の関数は各々直線を表すことが好まし
い。
の点の位置を０％、前記第１の点の位置を１００％とし
たとき各々４０％および９０％の位置であり、前記第７
および第８の点は前記中心位置を０％、前記第１の点の
位置を１００％としたとき各々４０％および９０％の位
置であり、前記第９および第１０の点は前記中心位置を
０％、前記第２の点の位置を１００％としたとき各々４
０％および９０％であり、前記第１１および第１２の点
は前記第４の点の位置を０％、前記第２の点の位置を１
００％としたとき各々４０％および９０％であり、前記
第１および第２の関数は各々直線を表すことが好まし
い。
【００２０】また、前記第５および第６の点は前記第３
の点の位置を０％、前記第１の点の位置を１００％とし
たとき各々４０％および９０％の位置であり、前記第７
および第８の点は前記中心位置を０％、前記第１の点の
位置を１００％としたとき各々２０％および９０％の位
置であり、前記第９および第１０の点は前記中心位置を
０％、前記第２の点の位置を１００％としたとき各々４
０％および９０％であり、前記第１１および第１２の点
は前記第４の点の位置を０％、前記第２の点の位置を１
００％としたとき各々２０％および９０％であり、前記
第１および第２の関数は各々放物線を表すことが好まし
い。
の点の位置を０％、前記第１の点の位置を１００％とし
たとき各々４０％および９０％の位置であり、前記第７
および第８の点は前記中心位置を０％、前記第１の点の
位置を１００％としたとき各々２０％および９０％の位
置であり、前記第９および第１０の点は前記中心位置を
０％、前記第２の点の位置を１００％としたとき各々４
０％および９０％であり、前記第１１および第１２の点
は前記第４の点の位置を０％、前記第２の点の位置を１
００％としたとき各々２０％および９０％であり、前記
第１および第２の関数は各々放物線を表すことが好まし
い。
【００２１】また、本発明によるパターン寸法測定処理
プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒
体は、走査型電子顕微鏡から出力される測定すべきパタ
ーンの画像信号を画像処理することによって得られたプ
ロファイル波形の中心位置を検出し、この中心位置を通
る直線によって前記プロファイル波形を左側部分と右側
部分に分ける手順と、前記左側部分および前記右側部分
の各々における最大値となる第１および第２の点を検出
するとともに、前記左側部分の前記第１の点の左側にあ
るプロファイル波形の最小値となる第３の点を検出し、
更に前記右側部分の前記第２の点の右側にあるプロファ
イル波形の最小値となる第４の点を検出する手順と、前
記左側部分において、前記第１の点と前記３の点との間
の前記プロファイル波形上の第５の点を選択するととも
に前記第１の点と前記中心位置との間のプロファイル波
形上の第６の点を選択し、更に前記右側部分において、
前記第２の点と前記中心位置との間の前記プロファイル
波形上の第７の点を選択するとともに前記第２の点と前
記第４の点との間の前記プロファイル波形上の第８の点
を選択する手順と、前記左側部分において前記第５の点
から第１の点を介して前記第６の点に至るまでの前記プ
ロファイル波形を第１の曲線で近似するとともに前記右
側部分において前記第７の点から第２の点を介して前記
第８の点に至るまでの前記プロファイル波形を第２の曲
線で近似する手順と、前記第５の点と前記第６の点の間
の区間における前記第１の曲線の最大値となる第９の点
を求めるとともに前記第７の点と前記第８の点との間の
区間における前記第２の曲線の最大値となる第１０の点
とを求め、前記第９の点と第１０の点を前記パターンの
エッジ位置としてこれらのエッジ間距離を求める手順
と、が記録されていることを特徴とする。
プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒
体は、走査型電子顕微鏡から出力される測定すべきパタ
ーンの画像信号を画像処理することによって得られたプ
ロファイル波形の中心位置を検出し、この中心位置を通
る直線によって前記プロファイル波形を左側部分と右側
部分に分ける手順と、前記左側部分および前記右側部分
の各々における最大値となる第１および第２の点を検出
するとともに、前記左側部分の前記第１の点の左側にあ
るプロファイル波形の最小値となる第３の点を検出し、
更に前記右側部分の前記第２の点の右側にあるプロファ
イル波形の最小値となる第４の点を検出する手順と、前
記左側部分において、前記第１の点と前記３の点との間
の前記プロファイル波形上の第５の点を選択するととも
に前記第１の点と前記中心位置との間のプロファイル波
形上の第６の点を選択し、更に前記右側部分において、
前記第２の点と前記中心位置との間の前記プロファイル
波形上の第７の点を選択するとともに前記第２の点と前
記第４の点との間の前記プロファイル波形上の第８の点
を選択する手順と、前記左側部分において前記第５の点
から第１の点を介して前記第６の点に至るまでの前記プ
ロファイル波形を第１の曲線で近似するとともに前記右
側部分において前記第７の点から第２の点を介して前記
第８の点に至るまでの前記プロファイル波形を第２の曲
線で近似する手順と、前記第５の点と前記第６の点の間
の区間における前記第１の曲線の最大値となる第９の点
を求めるとともに前記第７の点と前記第８の点との間の
区間における前記第２の曲線の最大値となる第１０の点
とを求め、前記第９の点と第１０の点を前記パターンの
エッジ位置としてこれらのエッジ間距離を求める手順
と、が記録されていることを特徴とする。
【００２２】また、本発明によるパターン寸法測定処理
プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒
体は、走査型電子顕微鏡から出力される測定すべきパタ
ーンの画像信号を画像処理することによって得られたプ
ロファイル波形の中心位置を検出し、この中心位置を通
る直線によって前記プロファイル波形を左側部分と右側
部分に分ける手順と、前記左側部分および前記右側部分
の各々における最大値となる第１および第２の点を検出
するとともに、前記左側部分の前記第１の点の左側にあ
るプロファイル波形の最小値となる第３の点を検出し、
更に前記右側部分の前記第２の点の右側にあるプロファ
イル波形の最小値となる第４の点を検出する手順と、前
記左側部分において、前記第１の点と前記第３の点との
間の前記プロファイル波形上の第５および第６の点を選
択するとともに、前記第１の点と前記中心位置との間の
プロファイル波形上の第７および第８の点を選択し、更
に前記右側部分において、前記第２の点と前記中心位置
との間のプロファイル波形上の第９および第１０の点を
選択するとともに、前記第２の点と前記第４の点との間
のプロファイル波形上の第１１およひ第１２の点を選択
する手順と、前記第５の点と前記第６の点との間のプロ
ファイル波形を第１の直線で近似し、前記第７の点と前
記第８の点との間のプロファイル波形を、直線または曲
線を表す第１の関数で近似し、更に前記第９の点と前記
第１０の点との間のプロファイル波形を、直線または曲
線を表す第２の関数で近似するとともに前記第１１の点
と前記第１２の点との間のプロファイル波形を、第２の
直線で近似する手順と、前記第１の直線と前記第１の関
数で表される直線または曲線との交点となる第１３の点
を求めるとともに前記第２の関数で表される直線または
曲線と前記第２の直線との交点となる第１４の点を求
め、前記第１３の点と第１４の点とを前記パターンのエ
ッジ位置としてこれらのエッジ間距離を求める手順と、
が記録されていることを特徴とする。
プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒
体は、走査型電子顕微鏡から出力される測定すべきパタ
ーンの画像信号を画像処理することによって得られたプ
ロファイル波形の中心位置を検出し、この中心位置を通
る直線によって前記プロファイル波形を左側部分と右側
部分に分ける手順と、前記左側部分および前記右側部分
の各々における最大値となる第１および第２の点を検出
するとともに、前記左側部分の前記第１の点の左側にあ
るプロファイル波形の最小値となる第３の点を検出し、
更に前記右側部分の前記第２の点の右側にあるプロファ
イル波形の最小値となる第４の点を検出する手順と、前
記左側部分において、前記第１の点と前記第３の点との
間の前記プロファイル波形上の第５および第６の点を選
択するとともに、前記第１の点と前記中心位置との間の
プロファイル波形上の第７および第８の点を選択し、更
に前記右側部分において、前記第２の点と前記中心位置
との間のプロファイル波形上の第９および第１０の点を
選択するとともに、前記第２の点と前記第４の点との間
のプロファイル波形上の第１１およひ第１２の点を選択
する手順と、前記第５の点と前記第６の点との間のプロ
ファイル波形を第１の直線で近似し、前記第７の点と前
記第８の点との間のプロファイル波形を、直線または曲
線を表す第１の関数で近似し、更に前記第９の点と前記
第１０の点との間のプロファイル波形を、直線または曲
線を表す第２の関数で近似するとともに前記第１１の点
と前記第１２の点との間のプロファイル波形を、第２の
直線で近似する手順と、前記第１の直線と前記第１の関
数で表される直線または曲線との交点となる第１３の点
を求めるとともに前記第２の関数で表される直線または
曲線と前記第２の直線との交点となる第１４の点を求
め、前記第１３の点と第１４の点とを前記パターンのエ
ッジ位置としてこれらのエッジ間距離を求める手順と、
が記録されていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明によるパターン寸法測定方
法の第１の実施の形態を図１乃至図５を参照して説明す
る。図１は第１の実施の形態のパターン寸法測定方法に
かかるパターンエッジの検出の手順を示すフローチャー
ト、図２は第１の実施の形態のパターンエッジの検出を
説明する説明図、図３は第１の実施の形態のパターン寸
法測定方法の処理手順を示すフローチャート、図４は本
発明によるパターン寸法測定方法を実行するのに用いら
れるパターン寸法測定装置の構成を示すブロック図であ
る。
法の第１の実施の形態を図１乃至図５を参照して説明す
る。図１は第１の実施の形態のパターン寸法測定方法に
かかるパターンエッジの検出の手順を示すフローチャー
ト、図２は第１の実施の形態のパターンエッジの検出を
説明する説明図、図３は第１の実施の形態のパターン寸
法測定方法の処理手順を示すフローチャート、図４は本
発明によるパターン寸法測定方法を実行するのに用いら
れるパターン寸法測定装置の構成を示すブロック図であ
る。
【００２４】図４において、ＳＥＭ２０の電子銃２１か
ら射出された一次電子ビーム２２はコンデンサレンズ２
３ａ，２３ｂおよび対物レンズ２５によって、スポット
サイズが５ｎｍ以下に絞られて測定資料２に垂直に入射
する。そしてこの一次電子ビーム２２は偏向器２４によ
って、測定資料２のパターンに直交する方向に走査され
る。測定資料２から発生した二次電子２６は二次電子検
出器２７によって画像信号として検出され、増幅器３２
によって増幅される。増幅器３２によって増幅された画
像信号は、１画素毎にＡ／Ｄ変換器３３によってＡ／Ｄ
変換されて例えば２５６階長の画像データとなる。この
画像データは画像記憶部３４に記憶されている。
ら射出された一次電子ビーム２２はコンデンサレンズ２
３ａ，２３ｂおよび対物レンズ２５によって、スポット
サイズが５ｎｍ以下に絞られて測定資料２に垂直に入射
する。そしてこの一次電子ビーム２２は偏向器２４によ
って、測定資料２のパターンに直交する方向に走査され
る。測定資料２から発生した二次電子２６は二次電子検
出器２７によって画像信号として検出され、増幅器３２
によって増幅される。増幅器３２によって増幅された画
像信号は、１画素毎にＡ／Ｄ変換器３３によってＡ／Ｄ
変換されて例えば２５６階長の画像データとなる。この
画像データは画像記憶部３４に記憶されている。
【００２５】この画像記憶部３４に記憶された画像デー
タはＣＰＵ３５を介してモニタ３６によって図５に示す
ように表示される。測定対象のフォトレジストパターン
６を画面の中心にもってきた状態でカーソル設定部３７
を操作することによりカーソル１０を設定すると、この
カーソル１０を中心にして画面の縦方向に幅Ｌの範囲で
画像信号を画像処理、すなわち幅Ｌの範囲の画像信号
（波形）を積算して平均化する処理が行われ、これによ
りＳ／Ｎ比の良いプロファイルデータ（プロファイル波
形）が作成される。
タはＣＰＵ３５を介してモニタ３６によって図５に示す
ように表示される。測定対象のフォトレジストパターン
６を画面の中心にもってきた状態でカーソル設定部３７
を操作することによりカーソル１０を設定すると、この
カーソル１０を中心にして画面の縦方向に幅Ｌの範囲で
画像信号を画像処理、すなわち幅Ｌの範囲の画像信号
（波形）を積算して平均化する処理が行われ、これによ
りＳ／Ｎ比の良いプロファイルデータ（プロファイル波
形）が作成される。
【００２６】なお画像記憶部３４、偏向器制御部３１、
モニタ３６、およびカーソル設定部３７はＣＰＵ３５に
よって制御される。
モニタ３６、およびカーソル設定部３７はＣＰＵ３５に
よって制御される。
【００２７】次に第１の実施の形態のパターン寸法測定
方法の手順を図３を参照して説明する。
方法の手順を図３を参照して説明する。
【００２８】まず、取り込んだ画像データを積算処理等
の画像処理を行ってＳ／Ｎ比の良いプロファイルデータ
を取得する（ステップＦ２１参照）。続いてこのプロフ
ァイルデータの最大値を２５５、最小値を０として規格
化し、エッジ部からの信号ピークの振幅が一定（＝２５
５）となるようにプロファイルを成形する（ステップＦ
２２参照）。
の画像処理を行ってＳ／Ｎ比の良いプロファイルデータ
を取得する（ステップＦ２１参照）。続いてこのプロフ
ァイルデータの最大値を２５５、最小値を０として規格
化し、エッジ部からの信号ピークの振幅が一定（＝２５
５）となるようにプロファイルを成形する（ステップＦ
２２参照）。
【００２９】次に、得られたプロファイルから後述する
手法を用いてパターンの２つのエッジ位置（画素数）を
検出し（ステップＦ２３参照）、エッジ間の間隔（画素
数）を求める（ステップＦ２４参照）。そして、予め求
めておいた、画素数と寸法の関係に基づいてパターン寸
法値の算出を行ない（ステップＦ２５参照）、測定を終
了する。
手法を用いてパターンの２つのエッジ位置（画素数）を
検出し（ステップＦ２３参照）、エッジ間の間隔（画素
数）を求める（ステップＦ２４参照）。そして、予め求
めておいた、画素数と寸法の関係に基づいてパターン寸
法値の算出を行ない（ステップＦ２５参照）、測定を終
了する。
【００３０】次に第１の実施の形態にかかる、パターン
のエッジ位置の検出方法について図１および図２を参照
して説明する。
のエッジ位置の検出方法について図１および図２を参照
して説明する。
【００３１】まず、図２（ａ）に示すように測定すべき
フォトレジストパターン６の測長領域をカーソル１０を
用いて設定する（図１のステップＦ１参照）。次に図２
（ｂ）に示すように、画像処理することによって得られ
たプロファイルデータ（プロファイル波形）からその中
心位置ＣＯを検出し、この中心位置ＣＯを通る直線ｌに
よってプロファイルデータを左側部分Ｌと右側部分Ｒに
分ける（図１のステップＦ２参照）。
フォトレジストパターン６の測長領域をカーソル１０を
用いて設定する（図１のステップＦ１参照）。次に図２
（ｂ）に示すように、画像処理することによって得られ
たプロファイルデータ（プロファイル波形）からその中
心位置ＣＯを検出し、この中心位置ＣＯを通る直線ｌに
よってプロファイルデータを左側部分Ｌと右側部分Ｒに
分ける（図１のステップＦ２参照）。
【００３２】次に図２（ｂ）に示すように、左側部分Ｌ
におけるプロファイル波形の最大階調数ＭＡＸＬと最小
階調数ＭＩＮＬを検出するとともに、右側部分Ｒにおけ
るプロファイル波形の最大階調数ＭＡＸＲと最小階調数
ＭＩＮＲを検出する（図１のステップＦ３，Ｆ４参
照）。
におけるプロファイル波形の最大階調数ＭＡＸＬと最小
階調数ＭＩＮＬを検出するとともに、右側部分Ｒにおけ
るプロファイル波形の最大階調数ＭＡＸＲと最小階調数
ＭＩＮＲを検出する（図１のステップＦ３，Ｆ４参
照）。
【００３３】次に図２（ｃ）に示すようにしきい値法を
用いて、左側部分ＬにおけるＭＩＮＬの点とＭＡＸＬの
点との間のプロファイルを１００％としたときＭＩＮＬ
の点から５０％の位置ＰＬと、中心位置ＣＯとＭＡＸＬ
の点との間のプロファイルを１００％としたときＣＯの
点から５０％の位置ＰＬ′とを求める（図１のステップ
Ｆ５参照）。同様に右側部分Ｒにおいても、ＭＩＮＲの
点とＭＡＸＲの点との間のプロファイルを１００％とし
たときＭＩＮＲの点から５０％の位置ＰＲと、中心位置
ＣＯとＭＡＸＲの点との間のプロファイルを１００％と
したとき中心位置ＣＯから５０％の位置ＰＲ′とを求め
る（図１のステップＦ６参照）。
用いて、左側部分ＬにおけるＭＩＮＬの点とＭＡＸＬの
点との間のプロファイルを１００％としたときＭＩＮＬ
の点から５０％の位置ＰＬと、中心位置ＣＯとＭＡＸＬ
の点との間のプロファイルを１００％としたときＣＯの
点から５０％の位置ＰＬ′とを求める（図１のステップ
Ｆ５参照）。同様に右側部分Ｒにおいても、ＭＩＮＲの
点とＭＡＸＲの点との間のプロファイルを１００％とし
たときＭＩＮＲの点から５０％の位置ＰＲと、中心位置
ＣＯとＭＡＸＲの点との間のプロファイルを１００％と
したとき中心位置ＣＯから５０％の位置ＰＲ′とを求め
る（図１のステップＦ６参照）。
【００３４】次に図２（ｃ）示すように、左側部分Ｌに
おいて点ＰＬ〜点ＭＡＸＬ〜点ＰＬ′の範囲のプロファ
イル波形を、最小２乗法を用いて二次曲線ＦＬで近似す
るとともに右側部分Ｒにおいて点ＰＲ〜点ＭＡＸＲ〜点
ＰＲ′の範囲のプロファイル波形を最小２乗法を用いて
二次曲線ＦＲで近似する（図１のステップＦ７，Ｆ８参
照）。
おいて点ＰＬ〜点ＭＡＸＬ〜点ＰＬ′の範囲のプロファ
イル波形を、最小２乗法を用いて二次曲線ＦＬで近似す
るとともに右側部分Ｒにおいて点ＰＲ〜点ＭＡＸＲ〜点
ＰＲ′の範囲のプロファイル波形を最小２乗法を用いて
二次曲線ＦＲで近似する（図１のステップＦ７，Ｆ８参
照）。
【００３５】次に図２（ｃ）に示すように左側部分Ｌに
おける二次曲線ＦＬの極大値を検出するとともに右側部
分Ｒにおける二次曲線ＦＲの極大値を検出する（図１の
ステップＦ９，Ｆ１０参照）。そして各々の二次曲線Ｆ
Ｌ，ＦＲの極大値となる位置ＣＬ，ＣＲを求め、これら
の位置ＣＬ，ＣＲをパターンのエッジ位置として定め、
エッジ位置ＣＬ，ＣＲをモニタ上に表示する（図１のス
テップＦ１１参照）。
おける二次曲線ＦＬの極大値を検出するとともに右側部
分Ｒにおける二次曲線ＦＲの極大値を検出する（図１の
ステップＦ９，Ｆ１０参照）。そして各々の二次曲線Ｆ
Ｌ，ＦＲの極大値となる位置ＣＬ，ＣＲを求め、これら
の位置ＣＬ，ＣＲをパターンのエッジ位置として定め、
エッジ位置ＣＬ，ＣＲをモニタ上に表示する（図１のス
テップＦ１１参照）。
【００３６】なお、エッジ位置ＣＬとエッジ位置ＣＲと
の間の画素数Ｗに比例した値がフォトレジストパターン
６のパターン寸法となる（図２（ｃ）参照）。
の間の画素数Ｗに比例した値がフォトレジストパターン
６のパターン寸法となる（図２（ｃ）参照）。
【００３７】異なるピッチ間隔に配列されたパターンの
寸法を第１の実施の形態の寸法測定方法を用いて測定し
た場合と、真のパターン寸法値を測定した場合の測定結
果を図６に示す。横軸はパターンのピッチ寸法値（μ
ｍ）を示し、縦軸は測定した寸法値（ｎｍ）および寸法
ＳＥＭバイアス値（ｎｍ）を示している。なお寸法ＳＥ
Ｍバイアス値はパターンの真の寸法値と第１の実施の形
態の測定方法を用いて上記パターン測定した場合の寸法
値との差を示している。グラフｇ1 が真の寸法値の計測
結果であり、グラフｇ2 が第１の実施の形態の測定方法
を用いて測定した場合の結果であり、ｇ3 が寸法ＳＥＭ
バイアスを示す。
寸法を第１の実施の形態の寸法測定方法を用いて測定し
た場合と、真のパターン寸法値を測定した場合の測定結
果を図６に示す。横軸はパターンのピッチ寸法値（μ
ｍ）を示し、縦軸は測定した寸法値（ｎｍ）および寸法
ＳＥＭバイアス値（ｎｍ）を示している。なお寸法ＳＥ
Ｍバイアス値はパターンの真の寸法値と第１の実施の形
態の測定方法を用いて上記パターン測定した場合の寸法
値との差を示している。グラフｇ1 が真の寸法値の計測
結果であり、グラフｇ2 が第１の実施の形態の測定方法
を用いて測定した場合の結果であり、ｇ3 が寸法ＳＥＭ
バイアスを示す。
【００３８】この図６に示す本実施の形態の方法による
測定結果と図１７に示す従来の方法による測定結果とを
比較すると、従来の方法ではピッチ寸法が１μｍ以下の
範囲で寸法ＳＥＭバイアス値が増加しており、ピッチ寸
法によって寸法ＳＥＭバイアス値が＋５〜＋３０ｎｍの
範囲で変動している。
測定結果と図１７に示す従来の方法による測定結果とを
比較すると、従来の方法ではピッチ寸法が１μｍ以下の
範囲で寸法ＳＥＭバイアス値が増加しており、ピッチ寸
法によって寸法ＳＥＭバイアス値が＋５〜＋３０ｎｍの
範囲で変動している。
【００３９】一方、本実施の形態のパターン寸法測定方
法を用いた場合はピッチ寸法によって寸法ＳＥＭバイア
ス値が変動する傾向はなく、これによりバイアス値のパ
ターンの疎密依存性はないことになる。また、寸法ＳＥ
Ｍバイアス値の絶対値は２０ｎｍ以下に収まっている。
この寸法ＳＥＭバイアス値のバイアス値がゼロに近いほ
ど測長値は真の寸法値に近いことを意味しているので、
本実施の形態の方法は、従来の場合に比べてパターンの
寸法を精度良く測定することができる。
法を用いた場合はピッチ寸法によって寸法ＳＥＭバイア
ス値が変動する傾向はなく、これによりバイアス値のパ
ターンの疎密依存性はないことになる。また、寸法ＳＥ
Ｍバイアス値の絶対値は２０ｎｍ以下に収まっている。
この寸法ＳＥＭバイアス値のバイアス値がゼロに近いほ
ど測長値は真の寸法値に近いことを意味しているので、
本実施の形態の方法は、従来の場合に比べてパターンの
寸法を精度良く測定することができる。
【００４０】次に本発明によるパターン寸法測定方法の
第２の実施の形態を図７および図８を参照して説明す
る。第１の実施の形態の方法ではピーク部分を１本の曲
線で近似しているのに対してこの第２の実施の形態の方
法はピーク部分を２本の直線で近似している点で異な
る。
第２の実施の形態を図７および図８を参照して説明す
る。第１の実施の形態の方法ではピーク部分を１本の曲
線で近似しているのに対してこの第２の実施の形態の方
法はピーク部分を２本の直線で近似している点で異な
る。
【００４１】まず、第１の実施の形態の測定方法と同様
にしてカーソルを用いて測長領域を設定し（図７のステ
ップＦ３１参照）、図２（ｂ）に示すように、画像処理
することによって得られたプロファイルデータ（プロフ
ァイル波形）からその中心位置を検出するとともに、こ
の中心位置ＣＯを通る直線によってプロファイルデータ
を左側部分Ｌと右側部分Ｒに分ける（図７のステップＦ
３２参照）。
にしてカーソルを用いて測長領域を設定し（図７のステ
ップＦ３１参照）、図２（ｂ）に示すように、画像処理
することによって得られたプロファイルデータ（プロフ
ァイル波形）からその中心位置を検出するとともに、こ
の中心位置ＣＯを通る直線によってプロファイルデータ
を左側部分Ｌと右側部分Ｒに分ける（図７のステップＦ
３２参照）。
【００４２】次に、第１の実施の形態の場合と同様にし
て左側部分Ｌにおけるプロファイル波形の最大階調数Ｍ
ＡＸＬと最小階調数ＭＩＮＬを検出するとともに、右側
部分Ｒにおけるプロファイル波形の最大階調数ＭＡＸＲ
と最小階調数ＭＩＮＲを検出する（図７のステップＦ３
３，Ｆ３４参照）。
て左側部分Ｌにおけるプロファイル波形の最大階調数Ｍ
ＡＸＬと最小階調数ＭＩＮＬを検出するとともに、右側
部分Ｒにおけるプロファイル波形の最大階調数ＭＡＸＲ
と最小階調数ＭＩＮＲを検出する（図７のステップＦ３
３，Ｆ３４参照）。
【００４３】次に図８に示すように、しきい値法を用い
て、左側部分ＬにおけるＭＩＮＬの点とＭＡＸＬの点と
の間のプロファイルを１００％としたときＭＩＮＬの点
から９０％の位置Ｐ1 および４０％の位置Ｐ2 を検出す
るとともに、中心位置ＣＯとＭＡＸＬの点との間のプロ
ファイルを１００％としたとき、中心位置ＣＯの点から
９０％の位置Ｐ1 ′および４０％の位置Ｐ2 ′を検出す
る（図７のステップＦ３５参照）。同様に右側部分にお
いても、ＭＩＮＲの点とＭＡＸＲの点との間を１００％
としたときＭＩＮＲの点から９０％の位置Ｐ3 および４
０％の位置Ｐ4を求めるとともに中心位置ＣＯとＭＡＸ
Ｒの点との間のプロファイルを１００％としたとき中心
位置ＣＯから９０の位置Ｐ3 ′および４０％の位置
Ｐ4 ′を検出する（図７のステップＦ３６参照）。
て、左側部分ＬにおけるＭＩＮＬの点とＭＡＸＬの点と
の間のプロファイルを１００％としたときＭＩＮＬの点
から９０％の位置Ｐ1 および４０％の位置Ｐ2 を検出す
るとともに、中心位置ＣＯとＭＡＸＬの点との間のプロ
ファイルを１００％としたとき、中心位置ＣＯの点から
９０％の位置Ｐ1 ′および４０％の位置Ｐ2 ′を検出す
る（図７のステップＦ３５参照）。同様に右側部分にお
いても、ＭＩＮＲの点とＭＡＸＲの点との間を１００％
としたときＭＩＮＲの点から９０％の位置Ｐ3 および４
０％の位置Ｐ4を求めるとともに中心位置ＣＯとＭＡＸ
Ｒの点との間のプロファイルを１００％としたとき中心
位置ＣＯから９０の位置Ｐ3 ′および４０％の位置
Ｐ4 ′を検出する（図７のステップＦ３６参照）。
【００４４】次に図８に示すように左側部分Ｌにおい
て、位置Ｐ1 と位置Ｐ2 との間のプロファイルを最小２
乗法を用いて直線ＡＬで近似するとともに、位置Ｐ1 ′
と位置Ｐ2 ′との間のプロファイルを最小２乗法を用い
て直線ＡＬ′で近似する（図７のステップＦ３７参
照）。同様に右側部分Ｒにおいて、図８に示すように位
置Ｐ3 と位置Ｐ4 との間のプロファイルを最小２乗法を
用いて直線ＡＲで近似し、位置Ｐ3 ′と位置Ｐ4 ′との
間のプロファイルを最小２乗法を用いて直線ＡＲ′で近
似する（図７のステップＦ３８参照）。
て、位置Ｐ1 と位置Ｐ2 との間のプロファイルを最小２
乗法を用いて直線ＡＬで近似するとともに、位置Ｐ1 ′
と位置Ｐ2 ′との間のプロファイルを最小２乗法を用い
て直線ＡＬ′で近似する（図７のステップＦ３７参
照）。同様に右側部分Ｒにおいて、図８に示すように位
置Ｐ3 と位置Ｐ4 との間のプロファイルを最小２乗法を
用いて直線ＡＲで近似し、位置Ｐ3 ′と位置Ｐ4 ′との
間のプロファイルを最小２乗法を用いて直線ＡＲ′で近
似する（図７のステップＦ３８参照）。
【００４５】次に左側部分Ｌにおいて直線ＡＬと直線Ａ
Ｌ′の交点ＣＬを検出するとともに、右側部分Ｒにおい
て直線ＡＲと直線ＡＲ′の交点ＣＲを検出する（図７の
ステップＦ３９，Ｆ４０参照）。そしてこれらの交点位
置ＣＬ，ＣＲをパターンのエッジ位置として定め、この
エッジ位置をモニタ上に表示する（図７のステップＦ４
１参照）。エッジ位置ＣＬとエッジ位置ＣＲとの間の画
素数Ｗに比例した値がフォトレジストパターンのパター
ン寸法となる（図８参照）。
Ｌ′の交点ＣＬを検出するとともに、右側部分Ｒにおい
て直線ＡＲと直線ＡＲ′の交点ＣＲを検出する（図７の
ステップＦ３９，Ｆ４０参照）。そしてこれらの交点位
置ＣＬ，ＣＲをパターンのエッジ位置として定め、この
エッジ位置をモニタ上に表示する（図７のステップＦ４
１参照）。エッジ位置ＣＬとエッジ位置ＣＲとの間の画
素数Ｗに比例した値がフォトレジストパターンのパター
ン寸法となる（図８参照）。
【００４６】この第２の実施の形態は図１９に示すよう
に第１の実施の形態に比べてパターンの寸法を正確に測
定することができる。なお、図１９は第１および第２の
実施の形態ならびに後述の第３の実施の形態のパターン
寸法測定法を用いて異なるピッチ寸法値のパターンを測
定した場合のピッチ寸法値と寸法ＳＥＭバイアス値との
関係を示すグラフである。いずれの実施の形態を用いて
も寸法ＳＥＭバイアス値の絶対値を２０ｎｍ以下とする
ことができ、従来の場合に比べて精度良く寸法測定を行
うことができる。
に第１の実施の形態に比べてパターンの寸法を正確に測
定することができる。なお、図１９は第１および第２の
実施の形態ならびに後述の第３の実施の形態のパターン
寸法測定法を用いて異なるピッチ寸法値のパターンを測
定した場合のピッチ寸法値と寸法ＳＥＭバイアス値との
関係を示すグラフである。いずれの実施の形態を用いて
も寸法ＳＥＭバイアス値の絶対値を２０ｎｍ以下とする
ことができ、従来の場合に比べて精度良く寸法測定を行
うことができる。
【００４７】次に本発明によるパターン寸法測定方法の
第３の実施の形態を図９および図１０を参照して説明す
る。この第３の実施の形態のパターン寸法測定方法は、
ピーク部分を直線と曲線で近似するという点で第１の実
施の形態と異なる。
第３の実施の形態を図９および図１０を参照して説明す
る。この第３の実施の形態のパターン寸法測定方法は、
ピーク部分を直線と曲線で近似するという点で第１の実
施の形態と異なる。
【００４８】まず、第１の実施の形態の測定方法と同様
にしてカーソルを用いて測長領域を設定し（図９のステ
ップＦ５１参照）、図２（ｂ）に示すように画像処理す
ることによって得られたプロファイルデータ（プロファ
イル波形）からその中心位置を検出するとともに、この
中心位置ＣＯを通る直線によってプロファイルデータを
左側部分Ｌと右側部分Ｒに分ける（図９のステップＦ５
２参照）。
にしてカーソルを用いて測長領域を設定し（図９のステ
ップＦ５１参照）、図２（ｂ）に示すように画像処理す
ることによって得られたプロファイルデータ（プロファ
イル波形）からその中心位置を検出するとともに、この
中心位置ＣＯを通る直線によってプロファイルデータを
左側部分Ｌと右側部分Ｒに分ける（図９のステップＦ５
２参照）。
【００４９】次に、第１の実施の形態の場合と同様にし
て左側部分Ｌにおけるプロファイル波形の最大階調数Ｍ
ＡＸＬと最小階調数ＭＩＮＬを検出するとともに、右側
部分Ｒにおけるプロファイル波形の最大階調数ＭＡＸＲ
と最小階調数ＭＩＮＲを検出する（図９のステップＦ５
３，Ｆ５４参照）。
て左側部分Ｌにおけるプロファイル波形の最大階調数Ｍ
ＡＸＬと最小階調数ＭＩＮＬを検出するとともに、右側
部分Ｒにおけるプロファイル波形の最大階調数ＭＡＸＲ
と最小階調数ＭＩＮＲを検出する（図９のステップＦ５
３，Ｆ５４参照）。
【００５０】次に図１０に示すように、しきい値法を用
いて、左側部分ＬにおけるＭＩＮＬの点とＭＡＸＬの点
との間のプロファイルを１００％としたときＭＩＮＬの
点から９０％の位置Ｐ1 および４０％の位置Ｐ2 を検出
するとともに、中心位置ＣＯとＭＡＸＬの点との間のプ
ロファイルを１００％としたとき、中心位置ＣＯの点か
ら９０％の位置Ｐ1 ′および２０％の位置Ｐ2 ′を検出
する（図９のステップＦ５５参照）。同様に右側部分に
おいても、ＭＩＮＲの点とＭＡＸＲの点との間を１００
％としたときＭＩＮＲの点から９０％の位置Ｐ3 およひ
４０％の位置Ｐ4 を求めるとともに中心位置ＣＯとＭＡ
ＸＲの点との間のプロファイルを１００％としたとき中
心位置ＣＯから９０の位置Ｐ3 ′および２０％の位置Ｐ
4 ′を検出する（図９のステップＦ５６参照）。
いて、左側部分ＬにおけるＭＩＮＬの点とＭＡＸＬの点
との間のプロファイルを１００％としたときＭＩＮＬの
点から９０％の位置Ｐ1 および４０％の位置Ｐ2 を検出
するとともに、中心位置ＣＯとＭＡＸＬの点との間のプ
ロファイルを１００％としたとき、中心位置ＣＯの点か
ら９０％の位置Ｐ1 ′および２０％の位置Ｐ2 ′を検出
する（図９のステップＦ５５参照）。同様に右側部分に
おいても、ＭＩＮＲの点とＭＡＸＲの点との間を１００
％としたときＭＩＮＲの点から９０％の位置Ｐ3 およひ
４０％の位置Ｐ4 を求めるとともに中心位置ＣＯとＭＡ
ＸＲの点との間のプロファイルを１００％としたとき中
心位置ＣＯから９０の位置Ｐ3 ′および２０％の位置Ｐ
4 ′を検出する（図９のステップＦ５６参照）。
【００５１】次に図１０に示すように左側部分Ｌにおい
て、位置Ｐ1 と位置Ｐ2 との間のプロファイルを最小２
乗法を用いて、直線ＡＬで近似するとともに、位置
Ｐ1 ′と位置Ｐ2 ′との間のプロファイルを最小２乗法
を用いて２次曲線ＦＬで近似する（図９のステップＦ５
７参照）。同様に右側部分Ｒにおいて図１０に示すよう
に位置Ｐ3 と位置Ｐ4 との間のプロファイルを最小２乗
法を用いて直線ＡＲで近似し、位置Ｐ3 ′と位置Ｐ4 ′
との間のプロファイルを最小２乗法を用いて２次曲線Ｆ
Ｒで近似する（図９のステップＦ５８参照）。
て、位置Ｐ1 と位置Ｐ2 との間のプロファイルを最小２
乗法を用いて、直線ＡＬで近似するとともに、位置
Ｐ1 ′と位置Ｐ2 ′との間のプロファイルを最小２乗法
を用いて２次曲線ＦＬで近似する（図９のステップＦ５
７参照）。同様に右側部分Ｒにおいて図１０に示すよう
に位置Ｐ3 と位置Ｐ4 との間のプロファイルを最小２乗
法を用いて直線ＡＲで近似し、位置Ｐ3 ′と位置Ｐ4 ′
との間のプロファイルを最小２乗法を用いて２次曲線Ｆ
Ｒで近似する（図９のステップＦ５８参照）。
【００５２】次に左側部分Ｌにおいて直線ＡＬと２次曲
線ＦＬの延長部の交点ＣＬを検出するとともに、右側部
分Ｒにおいて直線ＡＲと２次曲線ＦＲの延長部の交点Ｃ
Ｒを検出する（図９のステップＦ５９，Ｆ６０参照）。
そしてこれらの交点位置ＣＬ，ＣＲをパターンのエッジ
位置として定め、このエッジ位置をモニタ上に表示する
（図９のステップＦ６１参照）。エッジ位置ＣＬとエッ
ジ位置ＣＲとの間の画素数Ｗに比例した値がフォトレジ
ストパターンのパターン寸法となる（図１０参照）。
線ＦＬの延長部の交点ＣＬを検出するとともに、右側部
分Ｒにおいて直線ＡＲと２次曲線ＦＲの延長部の交点Ｃ
Ｒを検出する（図９のステップＦ５９，Ｆ６０参照）。
そしてこれらの交点位置ＣＬ，ＣＲをパターンのエッジ
位置として定め、このエッジ位置をモニタ上に表示する
（図９のステップＦ６１参照）。エッジ位置ＣＬとエッ
ジ位置ＣＲとの間の画素数Ｗに比例した値がフォトレジ
ストパターンのパターン寸法となる（図１０参照）。
【００５３】この第３の実施の形態も図１９に示すよう
に第２の実施の形態と同様にパターンの寸法を正確に測
定することができる。
に第２の実施の形態と同様にパターンの寸法を正確に測
定することができる。
【００５４】上記第１乃至第３の実施の形態において
は、図２（ａ）に示すパターン６の幅を測定したが、パ
ターン間の寸法や、パターンのピッチ寸法を求める場合
にも本発明の方法を用いることができる。これを次に説
明する。
は、図２（ａ）に示すパターン６の幅を測定したが、パ
ターン間の寸法や、パターンのピッチ寸法を求める場合
にも本発明の方法を用いることができる。これを次に説
明する。
【００５５】パターン間の寸法を測定する場合を図１１
を参照して説明する。この測定方法は図１１（ａ）に示
すように２つのフォトレジストパターン６1 ，６2 のパ
ターン間寸法を測定するものである。
を参照して説明する。この測定方法は図１１（ａ）に示
すように２つのフォトレジストパターン６1 ，６2 のパ
ターン間寸法を測定するものである。
【００５６】まず図１１（ａ）に示すように測定すべき
領域をカーソル１０を操作することにより設定する。す
ると画像処理することによって得られたプロファイルデ
ータは例えば図１１（ｂ）に波線で示すようにパターン
６1 ，６2 の各々に対して２つの山（ピーク）がある形
状となる。
領域をカーソル１０を操作することにより設定する。す
ると画像処理することによって得られたプロファイルデ
ータは例えば図１１（ｂ）に波線で示すようにパターン
６1 ，６2 の各々に対して２つの山（ピーク）がある形
状となる。
【００５７】次に第１乃至第３の実施の形態のパターン
寸法測定方法のうちの１つの測定方法を用いてパターン
６1 の２つのエッジ位置のうちの、パターン６2 側のエ
ッジ位置ＣＬを求めるとともにパターン６2 の２つのエ
ッジ位置のうちの、パターン６1 側のエッジ位置ＣＲを
求める。第１の実施の形態の測定方法を用いたときのプ
ロファイルデータと近似曲線を図１１（ｂ）に示し、第
２の実施の形態の測定方法を用いたときのプロファイル
データと近似直線を図１１（ｃ）に示し、第３の実施の
形態の測定方法を用いたときのプロファイルデータと近
似曲線および近似直線を図１１（ｄ）に示す。
寸法測定方法のうちの１つの測定方法を用いてパターン
６1 の２つのエッジ位置のうちの、パターン６2 側のエ
ッジ位置ＣＬを求めるとともにパターン６2 の２つのエ
ッジ位置のうちの、パターン６1 側のエッジ位置ＣＲを
求める。第１の実施の形態の測定方法を用いたときのプ
ロファイルデータと近似曲線を図１１（ｂ）に示し、第
２の実施の形態の測定方法を用いたときのプロファイル
データと近似直線を図１１（ｃ）に示し、第３の実施の
形態の測定方法を用いたときのプロファイルデータと近
似曲線および近似直線を図１１（ｄ）に示す。
【００５８】このようにした求めたエッジ位置間の画素
数に比例した値がパターン間の寸法となる。
数に比例した値がパターン間の寸法となる。
【００５９】次に２つのパターンのピッチ間寸法を測定
する方法を図１２を参照して説明する。この測定方法
は、図１２（ａ）に示すように２つのフォトレジストパ
ターン６1 ，６2 のピッチ寸法を測定するものである。
する方法を図１２を参照して説明する。この測定方法
は、図１２（ａ）に示すように２つのフォトレジストパ
ターン６1 ，６2 のピッチ寸法を測定するものである。
【００６０】まず図１２（ａ）に示すように測定すべき
領域をカーソル１０を操作することにより設定する。す
ると画像処理することによって得られたプロファイルデ
ータは例えば図１２（ｂ）に波線で示すようにパターン
６1 ，６2 の各々に対して２つの山がある形状となる。
領域をカーソル１０を操作することにより設定する。す
ると画像処理することによって得られたプロファイルデ
ータは例えば図１２（ｂ）に波線で示すようにパターン
６1 ，６2 の各々に対して２つの山がある形状となる。
【００６１】次に第１乃至第３の実施の形態のパターン
寸法測定方法のうちの１つの測定方法を用いてパターン
６1 の２つのエッジ位置のうちの、パターン６2 側のエ
ッジ値ＣＬを求めるとともにパターン６2 の２つのエッ
ジ位置のうちの、パターン６1 側と反対側のエッジ位置
ＣＲを求める。第１の実施の形態の測定方法を用いたと
きのプロファイルデータと近似曲線を図１２（ｂ）に示
し、第２の実施の形態の測定方法を用いたときのプロフ
ァイルデータと近似直線を図１２（ｃ）に示し、第３の
実施の形態の測定方法を用いたときのプロファイルデー
タと近似曲線および近似直線を図１２（ｄ）に示す。
寸法測定方法のうちの１つの測定方法を用いてパターン
６1 の２つのエッジ位置のうちの、パターン６2 側のエ
ッジ値ＣＬを求めるとともにパターン６2 の２つのエッ
ジ位置のうちの、パターン６1 側と反対側のエッジ位置
ＣＲを求める。第１の実施の形態の測定方法を用いたと
きのプロファイルデータと近似曲線を図１２（ｂ）に示
し、第２の実施の形態の測定方法を用いたときのプロフ
ァイルデータと近似直線を図１２（ｃ）に示し、第３の
実施の形態の測定方法を用いたときのプロファイルデー
タと近似曲線および近似直線を図１２（ｄ）に示す。
【００６２】このようにして求めたエッジ位置間の画素
数に比例した値がパターンピッチ寸法となる。
数に比例した値がパターンピッチ寸法となる。
【００６３】更に上記第１乃至第３の実施の形態のパタ
ーン寸法測定方法は、特に薄膜のレジストのパターン寸
法測定に有効であるという実験結果も得られている。第
２の実施の形態の測定方法を用いてレジスト膜厚０．８
５μｍのパターンと、レジスト膜厚の０．４８μｍのパ
ターンとを各々寸法測定したときの寸法ＳＥＭバイアス
値の疎密依存性を図１３に示す。どちらの膜厚において
も、寸法ＳＥＭバイアス値はパターンの疎密に依存して
はいない。しかも膜厚の薄いパターンの方が厚い膜厚の
パターンに比べて寸法ＳＥＭバイアス値は約２０％減少
している。したがって本発明による寸法測定方法は、レ
ジストの薄膜化の傾向にある今後のプロセス工程におい
て効果を発揮することが分かる。
ーン寸法測定方法は、特に薄膜のレジストのパターン寸
法測定に有効であるという実験結果も得られている。第
２の実施の形態の測定方法を用いてレジスト膜厚０．８
５μｍのパターンと、レジスト膜厚の０．４８μｍのパ
ターンとを各々寸法測定したときの寸法ＳＥＭバイアス
値の疎密依存性を図１３に示す。どちらの膜厚において
も、寸法ＳＥＭバイアス値はパターンの疎密に依存して
はいない。しかも膜厚の薄いパターンの方が厚い膜厚の
パターンに比べて寸法ＳＥＭバイアス値は約２０％減少
している。したがって本発明による寸法測定方法は、レ
ジストの薄膜化の傾向にある今後のプロセス工程におい
て効果を発揮することが分かる。
【００６４】ピーク位置を検出する従来の方法として微
分法と、最大値（１００％）をピーク位置とするしきい
値法が知られている。これらの二種類の方法では二次電
子信号波形のピーク部分が複数に割れるなど、不安定化
した場合、その微妙な変化が測定値に反映され、測長再
現性が落ちるという欠点があった。また上記従来のしき
い値法においては、画像の分解能に限界があるため、信
号波形のスロープ部分の位置を補間により決定してい
る。しかしピーク位置は補間による位置決めができない
ため、測定値は誤差を生じ易いという問題がある。
分法と、最大値（１００％）をピーク位置とするしきい
値法が知られている。これらの二種類の方法では二次電
子信号波形のピーク部分が複数に割れるなど、不安定化
した場合、その微妙な変化が測定値に反映され、測長再
現性が落ちるという欠点があった。また上記従来のしき
い値法においては、画像の分解能に限界があるため、信
号波形のスロープ部分の位置を補間により決定してい
る。しかしピーク位置は補間による位置決めができない
ため、測定値は誤差を生じ易いという問題がある。
【００６５】第１乃至第３の実施の形態の測定方法なら
びに従来のしきい値法の測長再現性を比較したグラフを
図１４に示す。この図１４は二次電子信号の近似範囲
と、このときの測長再現性を３σ値（ｎｍ）として表わ
したグラフであり、横軸に近似範囲を、縦軸に３σの値
を取っている。なおσは測定値の分散を表わしている。
横軸に示す近似範囲は、例えば第１の実施の形態の場
合、図２（ｂ）における最小階調数ＭＩＮＲとＭＩＮＬ
の位置を０％、最大階調数ＭＡＸＬとＭＡＸＲの位置を
１００％としたときの２０％〜６０％の位置範囲を示し
ており、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％の位
置で測定した。なお、第１の実施の形態においては、図
２（ｃ）のＰＬ，ＰＬ′，ＰＲおよびＰＲ′の位置が、
第２の実施の形態においては、図８のＰ２，Ｐ２′，Ｐ
４およびＰ４′の位置が、第３の実施の形態において
は、図１０に示すＰ２およびＰ２′の位置が、各々、上
述の近似範囲（％）である。
びに従来のしきい値法の測長再現性を比較したグラフを
図１４に示す。この図１４は二次電子信号の近似範囲
と、このときの測長再現性を３σ値（ｎｍ）として表わ
したグラフであり、横軸に近似範囲を、縦軸に３σの値
を取っている。なおσは測定値の分散を表わしている。
横軸に示す近似範囲は、例えば第１の実施の形態の場
合、図２（ｂ）における最小階調数ＭＩＮＲとＭＩＮＬ
の位置を０％、最大階調数ＭＡＸＬとＭＡＸＲの位置を
１００％としたときの２０％〜６０％の位置範囲を示し
ており、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％の位
置で測定した。なお、第１の実施の形態においては、図
２（ｃ）のＰＬ，ＰＬ′，ＰＲおよびＰＲ′の位置が、
第２の実施の形態においては、図８のＰ２，Ｐ２′，Ｐ
４およびＰ４′の位置が、第３の実施の形態において
は、図１０に示すＰ２およびＰ２′の位置が、各々、上
述の近似範囲（％）である。
【００６６】この図１４から分かるように第１および第
２の実施の形態のいずれの測定方法も、上述の近似範囲
において、従来のしきい値法に比べて安定した寸法値を
出力することが可能である。また第３の実施の形態の測
定方法は近似範囲を限定することで従来のしきい値法に
優る再現性を確保できる。なお図１４から分かるように
測長再現性という観点から第１の実施の形態の測定方法
が最も優れている。寸法ＳＥＭバイアス値という観点で
第１乃至第３の実施の形態の測定方法は、従来の方法に
比べて優れており（図１９参照）、第２及び第３の実施
の形態が第１の実施の形態に勝っている。したがって第
２の実施の形態の方法は、寸法ＳＥＭバイアス値と測長
再現性の点でバランスのとれた特に有効な測定方法であ
るといえる。
２の実施の形態のいずれの測定方法も、上述の近似範囲
において、従来のしきい値法に比べて安定した寸法値を
出力することが可能である。また第３の実施の形態の測
定方法は近似範囲を限定することで従来のしきい値法に
優る再現性を確保できる。なお図１４から分かるように
測長再現性という観点から第１の実施の形態の測定方法
が最も優れている。寸法ＳＥＭバイアス値という観点で
第１乃至第３の実施の形態の測定方法は、従来の方法に
比べて優れており（図１９参照）、第２及び第３の実施
の形態が第１の実施の形態に勝っている。したがって第
２の実施の形態の方法は、寸法ＳＥＭバイアス値と測長
再現性の点でバランスのとれた特に有効な測定方法であ
るといえる。
【００６７】なお、第１および第３の実施の形態におい
ては、プロファイルを２次曲線（放物線）で近似したが
３次以上の多項式又は双曲線等で近似しても良いことは
言うまでもない。また測定すべきパターンはレジストパ
ターンに限定されるものでもない。
ては、プロファイルを２次曲線（放物線）で近似したが
３次以上の多項式又は双曲線等で近似しても良いことは
言うまでもない。また測定すべきパターンはレジストパ
ターンに限定されるものでもない。
【００６８】また第１の実施の形態においては、図１に
示すステップＦ２からステップＦ１１までの処理手順、
第２の実施の形態においては図７に示すステップＦ３２
からステップＦ４１までの処理手順、第３の実施の形態
においては図９に示すステップＦ５２からステップＦ６
１までの処理手順は各々、プログラムとして記録媒体
（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、またはＤＶ
Ｄ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）
等の光ディスクや、フロッピーディスク、メモリカード
等）に記録される。
示すステップＦ２からステップＦ１１までの処理手順、
第２の実施の形態においては図７に示すステップＦ３２
からステップＦ４１までの処理手順、第３の実施の形態
においては図９に示すステップＦ５２からステップＦ６
１までの処理手順は各々、プログラムとして記録媒体
（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、またはＤＶ
Ｄ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）
等の光ディスクや、フロッピーディスク、メモリカード
等）に記録される。
【００６９】この記録は次のようにして行われる。まず
図１８に示すようにコンピュータ８０を起動し、記録媒
体を記録装置（図１８においてはＦＤドライブ８１また
はＣＤ−ＲＯＭドライブ８２）にセットする。続いて入
力手段（例えばキーボー８５）を用いて、例えば第１の
実施の形態の場合はステップＦ２からステップＦ１１ま
での処理手順をプログラムとして順次入力する。すると
この入力されたプログラムはコンピュータ８０のＣＰＵ
（図示せず）によって、記録媒体に書込まれる。この書
込む際には表示装置８６を利用すると便利である。
図１８に示すようにコンピュータ８０を起動し、記録媒
体を記録装置（図１８においてはＦＤドライブ８１また
はＣＤ−ＲＯＭドライブ８２）にセットする。続いて入
力手段（例えばキーボー８５）を用いて、例えば第１の
実施の形態の場合はステップＦ２からステップＦ１１ま
での処理手順をプログラムとして順次入力する。すると
この入力されたプログラムはコンピュータ８０のＣＰＵ
（図示せず）によって、記録媒体に書込まれる。この書
込む際には表示装置８６を利用すると便利である。
【００７０】このような記録媒体に記録された寸法測定
処理手順を実行する場合について説明する。まず寸法測
定処理手順がプログラムとして記録された記録媒体を読
取り装置（図１８ではＦＤドライブ８１またはＣＤ−Ｒ
ＯＭドライブ８２）にセットする。続いて上記読取り装
置に接続されたコンピュータ８０のＣＰＵによって上記
記録媒体から上記プログラムが順次、読出されてパター
ン寸法測定装置７０に送られ実行される。
処理手順を実行する場合について説明する。まず寸法測
定処理手順がプログラムとして記録された記録媒体を読
取り装置（図１８ではＦＤドライブ８１またはＣＤ−Ｒ
ＯＭドライブ８２）にセットする。続いて上記読取り装
置に接続されたコンピュータ８０のＣＰＵによって上記
記録媒体から上記プログラムが順次、読出されてパター
ン寸法測定装置７０に送られ実行される。
【００７１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、パタ
ーンの寸法を精度良く測定することができる。
ーンの寸法を精度良く測定することができる。
【図１】本発明によるパターン寸法測定方法の第１の実
施の形態の処理手順を示すフローチャート。
施の形態の処理手順を示すフローチャート。
【図２】第１の実施の形態のパターンエッジの求める方
法を説明する説明図。
法を説明する説明図。
【図３】本発明による測定方法の処理手順の概要を示す
フローチャート。
フローチャート。
【図４】本発明の測定方法が用いられる測定装置の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図５】測長領域の設定手順を説明する説明図。
【図６】第１の実施の形態の測定方法の効果を説明する
グラフ。
グラフ。
【図７】本発明によるパターン寸法測定方法の第２の実
施の形態の処理手順を示すフローチャート。
施の形態の処理手順を示すフローチャート。
【図８】第２の実施の形態のパターンエッジの求める方
法を説明する説明図。
法を説明する説明図。
【図９】本発明によるパターン寸法測定方法の第３の実
施の形態の処理手順を示すフローチャート。
施の形態の処理手順を示すフローチャート。
【図１０】第３の実施の形態のパターンエッジの求める
方法を説明する説明図。
方法を説明する説明図。
【図１１】本発明の測定方法をパターン間寸法の測定に
用いた場合のパターン間寸法の求め方を説明する説明
図。
用いた場合のパターン間寸法の求め方を説明する説明
図。
【図１２】本発明の測定方法をパターンのピッチ寸法の
測定に用いる場合のピッチ寸法求め方を説明する説明
図。
測定に用いる場合のピッチ寸法求め方を説明する説明
図。
【図１３】本発明の測定方法を薄膜のレジストパターン
に用いた場合の効果を説明するグラフ。
に用いた場合の効果を説明するグラフ。
【図１４】本発明の測定方法の測長再現性を説明するグ
ラフ。
ラフ。
【図１５】従来のパターン寸法測定方法を説明する説明
図。
図。
【図１６】従来のパターン寸法測定方法の問題点を説明
する説明図。
する説明図。
【図１７】従来のパターン寸法測定方法の問題点を説明
するグラフ。
するグラフ。
【図１８】本発明によるパターン寸法測定処理プログラ
ムを記録した記録媒体が使用されるコンピュータシステ
ムの構成図。
ムを記録した記録媒体が使用されるコンピュータシステ
ムの構成図。
【図１９】本発明の第１乃至第３の実施の形態の各々の
寸法ＳＥＭバイアス値特性を示すグラフ。
寸法ＳＥＭバイアス値特性を示すグラフ。
２ 測定試料
４ 基板
６ フォトレジストパターン
８ 電子ビーム
１０ カーソル
２０ 走査型電子顕微鏡
２１ 電子銃
２２ 一次電子ビーム
２３ａ，２３ｂ コンデンサレンズ
２４ 偏向器
２５ 対物レンズ
２６ 二次電子
２７ 二次電子検出器
３１ 偏向器制御部
３２ 増幅器
３３ Ａ／Ｄ変換器
３４ 画像記憶部
３５ ＣＰＵ
３６ モニタ
３７ カーソル設定部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｚ
(56)参考文献 特開 平１−221607（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−196654（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−289507（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−296754（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 51/00 - 15/08
G01N 23/00 - 23/227
G06T 1/00 - 9/40
H01J 37/00 - 37/295
H01L 21/66
Claims (9)
- 【請求項１】走査型電子顕微鏡から出力される測定すべ
きパターンの画像信号を画像処理することによって得ら
れたプロファイルデータのピーク付近のプロファイル波
形を所定の関数で近似する第１のステップと、 前記所定の関数の、前記ピーク付近における極大値およ
びこの極大値を取る点の位置を求め、この位置を前記パ
ターンのエッジ位置とする第２のステップと、 を備
え、前記所定の関数として前記ピーク波形の左右の傾斜部の
一方の傾斜部では直線を表す関数が用いられ、他方の傾
斜部では直線または曲線を表わす関数が用いられる こと
を特徴とするパターン寸法測定方法。 - 【請求項２】前記第１のステップは、前記プロファイル
の異なる２つのピークを選択し、この選択された２つの
ピークの各々に対してピーク付近のプロファイル波形を
所定の関数で近似し、 前記第２のステップは、前記２つのピークの各々に対し
て、ピーク付近における極大値およびこの極大値を取る
点の位置を求めることを特徴とする請求項１記載のパタ
ーン寸法測定方法。 - 【請求項３】走査型電子顕微鏡から出力される測定すべ
きパターンの画像信号を画像処理することによって得ら
れたプロファイル波形の中心位置を検出し、この中心位
置を通る直線によって前記プロファイル波形を左側部分
と右側部分に分けるステップと、 前記左側部分および前記右側部分の各々における最大値
となる第１および第２の点を検出するとともに、前記左
側部分の前記第１の点の左側にあるプロファイル波形の
最小値となる第３の点を検出し、更に前記右側部分の前
記第２の点の右側にあるプロファイル波形の最小値とな
る第４の点を検出するステップと、 前記左側部分において、前記第１の点と前記３の点との
間の前記プロファイル波形上の第５の点を選択するとと
もに前記第１の点と前記中心位置との間のプロファイル
波形上の第６の点を選択し、更に前記右側部分におい
て、前記第２の点と前記中心位置との間の前記プロファ
イル波形上の第７の点を選択するとともに前記第２の点
と前記第４の点との間の前記プロファイル波形上の第８
の点を選択するステップと、 前記左側部分において前記第５の点から第１の点を介し
て前記第６の点に至るまでの前記プロファイル波形を第
１の曲線で近似するとともに前記右側部分において前記
第７の点から第２の点を介して前記第８の点に至るまで
の前記プロファイル波形を第２の曲線で近似するステッ
プと、 前記第５の点と前記第６の点の間の区間における前記第
１の曲線の最大値となる第９の点を求めるとともに前記
第７の点と前記第８の点との間の区間における前記第２
の曲線の最大値となる第１０の点とを求め、前記第９の
点と第１０の点を前記パターンのエッジ位置としてこれ
らのエッジ間距離を求めるステップと、 を備えている
ことを特徴とするパターン寸法測定方法。 - 【請求項４】前記第５の点は、前記第３の点の位置を０
％、前記第１の点の位置を１００％としたとき５０％の
位置であり、前記第６の点は前記中心位置を０％、前記
第１の点の位置を１００％としたとき５０％の位置であ
り、前記第７の点は前記中心位置を０％、前記第２の点
の位置を１００％としたとき５０％の位置であり、前記
第８の点は前記第４の点の位置を０％、前記第２の点の
位置を１００％としたとき５０％の位置であり、前記第
１および第２の曲線は放物線であることを特徴とする請
求項３記載のパターン測定方法。 - 【請求項５】走査型電子顕微鏡から出力される測定すべ
きパターンの画像信号を画像処理することによって得ら
れたプロファイル波形の中心位置を検出し、この中心位
置を通る直線によって前記プロファイル波形を左側部分
と右側部分に分けるステップと、 前記左側部分および前記右側部分の各々における最大値
となる第１および第２の点を検出するとともに、前記左
側部分の前記第１の点の左側にあるプロファイル波形の
最小値となる第３の点を検出し、更に前記右側部分の前
記第２の点の右側にあるプロファイル波形の最小値とな
る第４の点を検出するステップと、 前記左側部分において、前記第１の点と前記第３の点と
の間の前記プロファイル波形上の第５および第６の点を
選択するとともに、前記第１の点と前記中心位置との間
のプロファイル波形上の第７および第８の点を選択し、
更に前記右側部分において、前記第２の点と前記中心位
置との間のプロファイル波形上の第９および第１０の点
を選択するとともに、前記第２の点と前記第４の点との
間のプロファイル波形上の第１１およひ第１２の点を選
択するステップと、 前記第５の点と前記第６の点との間のプロファイル波形
を第１の直線で近似し、前記第７の点と前記第８の点と
の間のプロファイル波形を、直線または曲線を表す第１
の関数で近似し、更に前記第９の点と前記第１０の点と
の間のプロファイル波形を、直線または曲線を表す第２
の関数で近似するとともに前記第１１の点と前記第１２
の点との間のプロファイル波形を、第２の直線で近似す
るステップと、 前記第１の直線と前記第１の関数で表される直線または
曲線との交点となる第１３の点を求めるとともに前記第
２の関数で表される直線または曲線と前記第２の直線と
の交点となる第１４の点を求め、前記第１３の点と第１
４の点とを前記パターンのエッジ位置としてこれらのエ
ッジ間距離を求めるステップと、 を備えていることを特徴とするパターン寸法測定方法。 - 【請求項６】前記第５および第６の点は前記第３の点の
位置を０％、前記第１の点の位置を１００％としたとき
各々４０％および９０％の位置であり、前記第７および
第８の点は前記中心位置を０％、前記第１の点の位置を
１００％としたとき各々４０％および９０％の位置であ
り、前記第９および第１０の点は前記中心位置を０％、
前記第２の点の位置を１００％としたとき各々４０％お
よび９０％であり、前記第１１および第１２の点は前記
第４の点の位置を０％、前記第２の点の位置を１００％
としたとき各々４０％および９０％であり、前記第１お
よび第２の関数は各々直線を表すことを特徴とする請求
項５記載のパターン寸法測定方法。 - 【請求項７】前記第５および第６の点は前記第３の点の
位置を０％、前記第１の点の位置を１００％としたとき
各々４０％および９０％の位置であり、前記第７および
第８の点は前記中心位置を０％、前記第１の点の位置を
１００％としたとき各々２０％および９０％の位置であ
り、前記第９および第１０の点は前記中心位置を０％、
前記第２の点の位置を１００％としたとき各々４０％お
よび９０％であり、前記第１１および第１２の点は前記
第４の点の位置を０％、前記第２の点の位置を１００％
としたとき各々２０％および９０％であり、前記第１お
よび第２の関数は各々放物線を表すことを特徴とする請
求項５記載のパターン寸法測定方法。 - 【請求項８】走査型電子顕微鏡から出力される測定すべ
きパターンの画像信号を画像処理することによって得ら
れたプロファイル波形の中心位置を検出し、この中心位
置を通る直線によって前記プロファイル波形を左側部分
と右側部分に分ける手順と、 前記左側部分および前記右側部分の各々における最大値
となる第１および第２の点を検出するとともに、前記左
側部分の前記第１の点の左側にあるプロファイル波形の
最小値となる第３の点を検出し、更に前記右側部分の前
記第２の点の右側にあるプロファイル波形の最小値とな
る第４の点を検出する手順と、 前記左側部分において、前記第１の点と前記３の点との
間の前記プロファイル波形上の第５の点を選択するとと
もに前記第１の点と前記中心位置との間のプロファイル
波形上の第６の点を選択し、更に前記右側部分におい
て、前記第２の点と前記中心位置との間の前記プロファ
イル波形上の第７の点を選択するとともに前記第２の点
と前記第４の点との間の前記プロファイル波形上の第８
の点を選択する手順と、 前記左側部分において前記第５の点から第１の点を介し
て前記第６の点に至るまでの前記プロファイル波形を第
１の曲線で近似するとともに前記右側部分において前記
第７の点から第２の点を介して前記第８の点に至るまで
の前記プロファイル波形を第２の曲線で近似する手順
と、 前記第５の点と前記第６の点の間の区間における前記第
１の曲線の最大値となる第９の点を求めるとともに前記
第７の点と前記第８の点との間の区間における前記第２
の曲線の最大値となる第１０の点とを求め、前記第９の
点と第１０の点を前記パターンのエッジ位置としてこれ
らのエッジ間距離を求める手順と、 を、コンピュータに実行させるパターン寸法測定処理プ
ログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒
体。 - 【請求項９】走査型電子顕微鏡から出力される測定すべ
きパターンの画像信号を画像処理することによって得ら
れたプロファイル波形の中心位置を検出し、この中心位
置を通る直線によって前記プロファイル波形を左側部分
と右側部分に分ける手順と、 前記左側部分および前記右側部分の各々における最大値
となる第１および第２の点を検出するとともに、前記左
側部分の前記第１の点の左側にあるプロファイル波形の
最小値となる第３の点を検出し、更に前記右側部分の前
記第２の点の右側にあるプロファイル波形の最小値とな
る第４の点を検出する手順と、 前記左側部分において、前記第１の点と前記第３の点と
の間の前記プロファイル波形上の第５および第６の点を
選択するとともに、前記第１の点と前記中心位置との間
のプロファイル波形上の第７および第８の点を選択し、
更に前記右側部分において、前記第２の点と前記中心位
置との間のプロファイル波形上の第９および第１０の点
を選択するとともに、前記第２の点と前記第４の点との
間のプロファイル波形上の第１１およひ第１２の点を選
択する手順と、 前記第５の点と前記第６の点との間のプロファイル波形
を第１の直線で近似し、前記第７の点と前記第８の点と
の間のプロファイル波形を、直線または曲線を表す第１
の関数で近似し、更に前記第９の点と前記第１０の点と
の間のプロファイル波形を、直線または曲線を表す第２
の関数で近似するとともに前記第１１の点と前記第１２
の点との間のプロファイル波形を、第２の直線で近似す
る手順と、 前記第１の直線と前記第１の関数で表される直線または
曲線との交点となる第１３の点を求めるとともに前記第
２の関数で表される直線または曲線と前記第２の直線と
の交点となる第１４の点を求め、前記第１３の点と第１
４の点とを前記パターンのエッジ位置としてこれらのエ
ッジ間距離を求める手順と、 を、コンピュータに実行させるパターン寸法測定処理プ
ログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04206998A JP3512621B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | パターン寸法測定方法およびパターン寸法測定処理プログラムを記録した記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04206998A JP3512621B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | パターン寸法測定方法およびパターン寸法測定処理プログラムを記録した記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11237231A JPH11237231A (ja) | 1999-08-31 |
| JP3512621B2 true JP3512621B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=12625802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04206998A Expired - Fee Related JP3512621B2 (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | パターン寸法測定方法およびパターン寸法測定処理プログラムを記録した記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3512621B2 (ja) |
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| KR100383258B1 (ko) * | 2000-11-09 | 2003-05-09 | 삼성전자주식회사 | 주사 전자 현미경을 이용한 측정 장치의 측정 에러 검출방법 |
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-
1998
- 1998-02-24 JP JP04206998A patent/JP3512621B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH11237231A (ja) | 1999-08-31 |
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