JP4053913B2

JP4053913B2 - Sample observation apparatus, edge position calculation apparatus, and program

Info

Publication number: JP4053913B2
Application number: JP2003078697A
Authority: JP
Inventors: 正行栗原
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP2004286580A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームにより試料の表面を観察する試料観察装置に関する。特に、本発明は、試料表面に設けられたパターンのエッジを観察する試料観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子ビームを用いて試料を観察する装置に電子顕微鏡がある。電子顕微鏡は、電子ビームを試料に照射することにより試料から生じる２次電子、反射電子等を検出し、検出したこれらの電子に基づいて、試料表面の電子像を取得する。
【０００３】
試料の表面には所望のパターンが設けられており、電子顕微鏡が取得した電子像から、当該パターンの寸法を測定する場合がある。この場合、当該パターンの断面のそれぞれの位置に対応する電子量から、当該パターンのエッジを検出し、パターン寸法を測定している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２９９６７５４号公報（第２−３頁、第７図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電子顕微鏡は、様々な要因によって電子像を精度よく取得できない場合がある。例えば、試料、試料ステージ等の帯電等の電気的な要因によって電子ビームがドリフトしたり、電子ビームの焦点がずれてしまった場合、精度よく電子像を取得できない。また、試料ステージの振動等の物理的な要因によっても、電子ビームの照射位置等がずれてしまい、精度よく電子像を取得することができない。このため、測定したパターンの寸法は、測定環境等により変動し、再現性のある測定をすることが困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、電子ビームを照射して、所望のパターンが形成された試料の表面を観察する試料観察装置であって、電子ビームを試料の表面に照射する電子銃と、電子ビームが試料の表面に照射されることにより、試料から生じる電子を検出する電子検出部と、電子検出部が検出した電子に基づいて、試料の表面上の位置と、当該位置に対応して電子検出部が検出した電子量との関係を示す信号プロファイルを生成する状態取得部と、信号プロファイルに基づいて、試料の表面に設けられたパターンのエッジの位置を算出するエッジ位置算出装置とを備え、エッジ位置算出装置は、信号プロファイルをスムージングしたスムージングプロファイルを生成するスムージング部と、信号プロファイルにおける位置と、スムージングプロファイルにおける位置とが略同一となる特異点を算出し、特異点の位置をエッジの位置とする特異点検出部とを有し、エッジ位置算出装置は、信号プロファイルにおいて位置の異なる２つの基準点と、スムージングプロファイルにおいて２つの基準点と対応する２つのスムージング基準点とを抽出する基準点抽出部を更に有し、特異点検出部は、２つの基準点の位置、２つのスムージング基準点の位置、及び対応する基準点に対するスムージング基準点のそれぞれの位置の変動量に基づいて、特異点を検出する試料観察装置を提供する。
【０００８】
基準点抽出部は、対応するスムージング基準点の基準点に対する位置の変動方向が異なる２点を、２つの基準点として抽出してよい。また、基準点抽出部は、信号プロファイルのエッジを含むエッジ領域において、信号の強度が最大となる信号最大点と、信号プロファイルのエッジ領域における信号の強度の微分値が最大となる微分最大点とを２つの基準点として抽出し、スムージングプロファイルのエッジを含むエッジ領域において信号の強度が最大となる信号最大点と、スムージングプロファイルのエッジ領域における信号の強度の微分値が最大となる微分最大点とを２つのスムージング基準点として抽出してよい。
【０００９】
特異点検出部は、信号プロファイルの信号最大点と微分最大点との間を、それぞれの変動量に応じた分割比で分割した点を特異点として算出してよい。また、特異点検出部は、信号プロファイル及びスムージングプロファイルの各信号最大点の位置を結ぶ直線と、信号プロファイル及びスムージングプロファイルの各微分最大点の位置を結ぶ直線とが交わる位置を特異点の位置として算出してよい。また、特異点検出部は、予め同一形状のパターンを用いて測定した各信号最大点の変動量及び各微分最大点の変動量を格納し、格納した各変動量を用いて特異点の位置を算出してよい。スムージング部は、基準点の位置と、対応するスムージング基準点の位置との変動量が、スムージングプロファイルの各点を算出するために用いる信号プロファイルのサンプル点数に対して線形に変化するサンプル点数の領域で、信号プロファイルをスムージングしてスムージングプロファイルを生成してよい。
【００１０】
本発明の第２の形態においては、試料の表面に照射された電子ビームによって取得された、試料の表面の状態を示す信号プロファイルから、試料の表面におけるエッジの位置を算出するエッジ位置算出装置であって、信号プロファイルにおいて、エッジを含むエッジ領域をスムージングしたスムージングプロファイルを生成するスムージング部と、信号プロファイルにおける位置と、スムージングプロファイルにおける位置とが略同一となる特異点を検出し、特異点の位置をエッジの位置として算出する特異点検出部とを備え、エッジ位置算出装置は、信号プロファイルにおいて位置の異なる２つの基準点と、スムージングプロファイルにおいて２つの基準点と対応する２つのスムージング基準点とを抽出する基準点抽出部を更に有し、特異点検出部は、２つの基準点の位置、２つのスムージング基準点の位置、及び対応する基準点に対するスムージング基準点のそれぞれの位置の変動量に基づいて、特異点を検出するエッジ位置算出装置を提供する。
【００１１】
本発明の第３の形態においては、エッジ位置算出装置に、試料の表面に照射された電子ビームによって取得された試料の表面の状態を示す信号プロファイルから、試料の表面におけるエッジの位置を算出させるプログラムであって、エッジ位置算出装置を、信号プロファイルをスムージングしたスムージングプロファイルを生成するスムージング部と、信号プロファイルにおける位置と、スムージングプロファイルにおける位置とが略同一となる特異点を検出し、特異点の位置をエッジの位置として算出する特異点検出部と、信号プロファイルにおいて位置の異なる２つの基準点と、スムージングプロファイルにおいて２つの基準点と対応する２つのスムージング基準点とを抽出する基準点抽出部として機能させ、特異点検出部は、前記２つの基準点の位置、前記２つのスムージング基準点の位置、及び対応する前記基準点に対する前記スムージング基準点のそれぞれの位置の変動量に基づいて、前記特異点を検出するプログラムを提供する。
【００１２】
尚、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又、発明となりうる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る試料観察装置１００の構成の一例を示す。試料観察装置１００は、測定するべき試料１１０に電子ビーム２４を照射することにより、試料１１０の表面の状態を観察する。試料観察装置１００は、筐体１０、電子銃１２、偏向器１４、レンズ１８、電子検出部１６、試料ホルダ２０、試料ステージ２２、及び信号処理部３０を備える。
【００１５】
まず、試料観察装置１００の動作の概要について説明する。電子銃１２は、電子ビーム２４を生成する。電子銃１２には、電子ビーム２４を試料１１０方向に加速するための負の加速電圧が印加される。偏向器１４は、電子ビーム２４を、試料１１０の表面の所望の位置に偏向させる。偏向器１４は、例えば、電界を生成することにより電子ビーム２４を偏向させる。
【００１６】
レンズ１８は、偏向された電子ビーム２４を、試料１１０の表面において合焦させる。レンズ１８は、例えば与えられる電流に応じて電子ビームの焦点位置を変更させるものであってよい。
【００１７】
試料ホルダ２０は、試料２４を載置する。試料ホルダ２０には、電子銃１２より高い電位が与えられ、電子ビーム２４を試料１１０の方向に加速させる。また、試料ステージ２２は、試料ホルダ２０を載置する。試料観察装置１００は、試料ステージ２２を移動させることにより、電子ビーム２４が照射される試料１１０の位置を変更する。
【００１８】
電子検出部１６は、電子ビーム２４が試料１１０の表面に照射されることにより生じる電子を検出する。信号処理部３０は、電子検出部１６が検出した電子に基づいて、試料１１０の表面の状態を示す電子像を取得する。また、信号処理部３０は、試料１１０の表面上の位置と、当該位置に対応して電子検出部１６が検出した電子量との関係を示す信号プロファイルを生成し、当該信号プロファイルに基づいて、試料１１０の表面に設けられたパターンのエッジ位置を算出する。また、信号処理部３０は、当該パターンの寸法を算出する。
【００１９】
図２は、信号処理部３０が取得する電子像及び信号プロファイルを説明する図である。図２（ａ）は、試料１１０の表面に設けられたパターン１１２の一例を示す。例えば、試料１１０は、半導体基板であって、パターン１１２は試料１１０の表面に設けられた配線パターンである。パターン１１２は、試料１１０の表面に対し角度を有して設けられたエッジ１１４を有する。本例における試料観察装置１００は、当該エッジ１１４の試料１１０の表面における位置を測定し、測定したエッジ位置に基づいてパターン１１２の寸法を測定する。
【００２０】
図２（ｂ）は、信号処理部３０が取得する電子像の一例を示す。電子ビーム２４が試料１１０の表面に照射されることにより、電子ビーム２４が照射された試料１１０の表面において２次電子及び反射電子が生じる。信号処理部３０は、電子ビーム２４が照射された位置と、当該位置に電子ビーム２４が照射されたときに電子検出部１６が検出した電子量とを対応付けて格納し、電子ビーム２４が照射された位置と、当該位置に対応する電子量との関係を示す電子像を生成する。
【００２１】
図２（ｃ）は、信号処理部３０が生成する信号プロファイルの一例を示す。信号処理部３０は、寸法を測定するべきパターン１１２の断面Ａ−Ａ’のそれぞれの位置と、当該位置に対応する電子量との関係を示す信号プロファイルを生成する。図２（ｃ）に示すように、信号プロファイルにはパターン１１２のエッジ１１４に対応する位置に、波形のエッジを含むエッジ領域１１６を有する。信号処理部３０は、当該信号プロファイルの波形のエッジの位置を算出することにより、パターン１１２のエッジ１１４の位置を算出する。
【００２２】
図３は、信号処理部３０の構成の一例を示す。信号処理部３０は、状態取得部３２、及びエッジ位置算出装置３４を有する。状態取得部３２は、電子検出部１６が検出した電子に基づいて、試料１１０の表面上の位置と、当該位置に対応して電子検出部１６が検出した電子量との関係を示す信号プロファイルを生成する。
【００２３】
エッジ位置算出装置３４は、状態取得部３２が生成した信号プロファイルに基づいて、試料１１０の表面に設けられたパターン１１２のエッジ１１４の位置を算出する。エッジ位置算出装置３４は、スムージング部３６、基準点抽出部３８、及び特異点検出部４０を有する。
【００２４】
スムージング部３６は、状態取得部３２から信号プロファイルを受け取り、当該信号プロファイルをスムージングしたスムージングプロファイルを生成する。ここで、スムージングとは、例えば信号プロファイルにおけるそれぞれの位置の電子量を、隣接する位置の電子量と加算平均し、当該位置におけるスムージングプロファイルの電子量の値として算出する操作を指す。つまり、スムージングプロファイルの所望の位置における電子量を算出するために、信号プロファイルから対応する複数のサンプル点を抽出し、抽出したサンプル点における電子量を加算平均することにより、当該スムージングプロファイルの所望の位置における電子量を算出する。
【００２５】
また、スムージングにおいては、スムージングプロファイルのそれぞれの位置の電子量を算出する場合に用いる、信号プロファイルにおけるサンプル点数を変化させることにより、スムージング強度を変化させることができる。例えば、スムージングプロファイルの所望の位置の電子量を算出するために、信号プロファイルの対応する位置を含む所定の領域に存在するサンプル点の電子量を加算平均するが、当該所定の領域の幅を変化させることにより、当該所定の領域に含まれるサンプル点数を変化させ、スムージング強度を変化させる。
【００２６】
また、上述したスムージングの操作では、複数のサンプル点の電子量を加算平均したが、他の例においては、それぞれのサンプル点の電子量に重み付けをして加算平均してもよい。また、当該重み付けの係数を変化させることにより、スムージングの強度を変化させてもよい。
【００２７】
信号プロファイルをスムージングすることにより、当該信号プロファイルを取得したときの測定条件に対して、電子ビーム２４のドリフト、焦点ずれ等が生じている場合の、信号プロファイルを疑似的に算出することができる。このため、信号プロファイルにおける位置と、スムージングプロファイルにおける位置とが変動しない特異点を検出すれば、電子ビーム２４のドリフト、焦点ずれ等により、測定位置が変動しない点を検出することができる。信号処理部３０は、このような特異点をエッジ領域において検出して、当該特異点の位置をエッジの位置として算出する。
【００２８】
基準点抽出部３８は、状態取得部３２が生成した信号プロファイルと、スムージング部３６が生成したスムージングプロファイルとを受け取り、信号プロファイルにおいて位置の異なる２つの基準点と、スムージングプロファイルにおいて２つの基準点と対応する２つのスムージング基準点とを抽出する。
【００２９】
特異点検出部４０は、基準点抽出部３８が抽出した２つの基準点の位置、２つのスムージング基準点の位置、及び対応する基準点に対するスムージング基準点のそれぞれの位置の変動量に基づいて、信号プロファイルにおける位置と、スムージングプロファイルにおける位置とが略同一となる特異点を算出する。また、特異点検出部４０は、当該特異点の位置をエッジ１１４の位置として算出する。特異点の算出方法の詳細については、図４及び図５を用いて説明する。
【００３０】
図４は、信号プロファイル及びスムージングプロファイルのエッジ領域の一例を示す。図４において、実線１１８で示される波形は、信号プロファイルのエッジ領域を示し、破線１２０で示される波形は、スムージングプロファイルのエッジ領域を示す。
【００３１】
また、本例において、基準点抽出部３８は、対応するスムージング基準点の、信号プロファイルの基準点に対する位置の変動方向が異なる２点を、２つの基準点として抽出する。例えば、基準点抽出部３８は、信号プロファイルにおいて、エッジを含むエッジ領域１１６において、信号（電子量）の強度が最大となる信号最大点と、信号プロファイルのエッジ領域１１６における信号の強度の微分値が最大となる微分最大点とを当該２つの基準点として抽出する。
【００３２】
また、基準点抽出部３８は、スムージングプロファイルのエッジを含むエッジ領域において信号の強度が最大となる信号最大点と、スムージングプロファイルのエッジ領域における信号の強度の微分値が最大となる微分最大点とを２つのスムージング基準点として抽出する。これらのような特徴点を基準点として抽出することにより、これらの基準点の信号プロファイル及びスムージングプロファイルにおける位置を容易に特定することができる。
【００３３】
スムージングプロファイルの信号最大点は、信号プロファイルの信号最大点に対し、右側に変動する。また、スムージングプロファイルの微分最大点は、信号プロファイルの微分最大点に対し、左側に変動する。信号最大点の変動方向と、微分最大点の変動方向との極性が変化しているため、変動量が略零となる特異点は、信号最大点と微分最大点との間に有ることがわかる。特異点検出部４０は、信号プロファイルの信号最大点及び微分最大点の位置、及び信号プロファイルをスムージングした場合のこれらの基準点の変動量及び変動方向に基づいて、特異点を検出する。例えば、特異点検出部４０は、信号プロファイルの信号最大点のと微分最大点との間を、前述したそれぞれの変動量に応じた分割比で分割した点を特異点として算出する。
【００３４】
図５は、特異点の位置を算出する方法の一例を説明するための図である。図５において横軸はスムージング部３６におけるスムージングの強度を示し、縦軸は信号プロファイルにおける２つの基準点の位置、及びスムージングプロファイルにおける２つのスムージング基準点の位置を示す。
【００３５】
特異点検出部４０は、まず信号プロファイルの２つの基準点の位置Ａ及び位置Ｂを算出する。２つの特異点は、例えば図４において説明したように信号最大点と微分最大点である。
【００３６】
次に、特異点検出部４０は、スムージングプロファイルの２つのスムージング基準点の位置Ａ’及び位置Ｂ’を算出する。そして一の基準点と、対応するスムージング基準点との位置の変動量ΔＡ、及び他の基準点と、対応するスムージング基準点との位置の変動量ΔＢを算出する。
【００３７】
そして、特異点検出部４０は、２つの基準点の位置Ａ、位置Ｂ、及び位置の変動量ΔＡ、変動量ΔＢから、特異点の位置Ｅを算出する。例えば、位置Ａ及び位置Ａ’を結ぶ直線と、位置Ｂ及び位置Ｂ’を結ぶ直線とが交わる位置を特異点の位置Ｅとして算出する。例えば、特異点検出部４０は下式に基づいて特異点の位置Ｅを算出する。
【数１】

また、ΔＡ及びΔＢは、測定するべきパターン１１２の形状によって定まるため、特異点検出部４０は、予め同一形状のパターンを用いて測定したΔＡ及びΔＢを格納し、格納したΔＡ及びΔＢを用いて特異点の位置Ｅを算出してもよい。また、特異点検出部４０は、α＝ΔＡ／ΔＢの値を予め格納していてもよい。この場合、特異点検出部４０は、下式を用いて特異点の位置Ｅを算出する。
【数２】

【００３８】
また、それぞれの基準点の位置の変動量が、スムージングの強度に対して線形に変化する領域と、非線形に変化する領域がある。スムージング部３６は、基準点の位置の変動量がスムージングの強度に対して線形に変化する領域で、信号プロファイルをスムージングすることが好ましい。例えば、スムージング部３６は、基準点の位置と、対応するスムージング基準点の位置との位置の変動量が、スムージングプロファイルの各点を算出するために用いる信号プロファイルのサンプル点数に対して線形に変化するサンプル点数の領域で、信号プロファイルをスムージングしてスムージングプロファイルを生成する。
【００３９】
以上説明した処理により、信号プロファイルにおける位置と、スムージングプロファイルにおける位置とが略同一である特異点の位置を算出することができる。算出した特異点の位置を、測定するべきパターン１１２のエッジ１１４の位置とすることで、電子ビーム２４のドリフト、焦点ずれ等が生じた場合であっても、再現性のある測定を行うことができる。
【００４０】
また、本例における試料観察装置１００は、信号プロファイルをスムージングすることにより、電子ビームのドリフトや焦点ずれが生じた場合の信号プロファイルを擬似的に算出していたが、他の例においては、偏向器１４、レンズ１８等を制御することにより電子ビームのドリフトや焦点ずれを実際に生じさせた場合の信号プロファイルを更に取得して特異点を検出してもよい。
【００４１】
また、試料観察装置１００は、観察するべきパターンの形状毎に、前述した特異点の信号レベルが予め与えられており、観察するパターン１１２の信号プロファイルにおいて当該信号レベルとなる位置をエッジの位置として算出してもよい。
【００４２】
図６は、エッジ１１４の形状及び信号プロファイルの一例を示す。図６（ａ）は、エッジ１１４の形状の一例を示す。このようなエッジ１１４に電子ビームを照射した場合、エッジ１１４の形状と材質に応じて２次電子が放出される。但し、いわゆる傾斜角効果により、電子ビームの入射方向に対して傾きを有する場所から放出される２次電子量は、電子ビームの入射方向に対して傾きを有さない場所から放出される２次電子量より増大する。
【００４３】
図６（ｂ）は、傾斜角効果を考慮しない場合の信号プロファイルを示し、図６（ｃ）は、傾斜角効果により増大する電子量の信号プロファイルを示す。状態取得部３２は、図６（ｄ）に示すように、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示した信号プロファイルを加算した信号プロファイルを生成する。
【００４４】
このような信号プロファイルをスムージングした場合、信号最大点は右側に変動し、微分最大点は左側に変動する。このため、スムージングに応じた信号最大点及び微分最大点の変動に基づいて、特異点を精度よく検出することができる。
【００４５】
図７は、試料観察装置１００を制御するコンピュータ３００の構成の一例を示す。本例において、コンピュータ３００は、試料観察装置１００を図１〜図６において説明した試料観察装置１００として機能させるプログラムを格納する。また、コンピュータ３００は、試料観察装置１００のエッジ位置算出装置３４として更に機能してもよい。
【００４６】
コンピュータ３００は、ＣＰＵ７００と、ＲＯＭ７０２と、ＲＡＭ７０４と、通信インターフェース７０６と、ハードディスクドライブ７１０と、フレキシブルディスクドライブ７１２と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ７１６とを備える。ＣＰＵ７００は、ＲＯＭ７０２、ＲＡＭ７０４、ハードディスク７１０、フレキシブルディスク７２０、及び／又はＣＤ−ＲＯＭ７１８に格納されたプログラムに基づいて動作する。
【００４７】
例えば、コンピュータ３００が、エッジ位置算出装置３４として機能する場合、当該プログラムは、コンピュータ３００が、エッジ位置算出装置３４として機能するためのプログラムを格納する。コンピュータ３００をエッジ位置算出装置として機能させるプログラムは、コンピュータ３００を、図３に関連して説明したスムージング部３６、基準点抽出部３８、及び特異点検出部４０として機能させる。
【００４８】
通信インターフェース７０６は、例えば試料観察装置１００の電子銃１２、偏向器１４、電子検出部１６、レンズ１８、及び試料ステージ２２と通信し、それぞれを制御するための制御信号を送信する。格納装置の一例としてのハードディスクドライブ７１０、ＲＯＭ７０２、又はＲＡＭ７０４は、設定情報、及びＣＰＵ７００を動作させるためのプログラム等を格納する。また、これらのプログラムは、フレキシブルディスク７２０、ＣＤ−ＲＯＭ７２２等の記録媒体に格納されていてもよい。
【００４９】
フレキシブルディスクドライブ７１２は、フレキシブルディスク７２０がプログラムを格納している場合、フレキシブルディスク７２０からプログラムを読み取りＣＰＵ７００に提供する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ７１６は、ＣＤ−ＲＯＭがプログラムを格納している場合、ＣＤ−ＲＯＭ７１８からプログラムを読み取りＣＰＵ７００に提供する。
【００５０】
また、プログラムは記録媒体から直接ＲＡＭに読み出されて実行されても、一旦ハードディスクドライブにインストールされた後にＲＡＭに読み出されて実行されてもよい。更に、上記プログラムは単一の記録媒体に格納されても複数の記録媒体に格納されても良い。また記録媒体に格納されるプログラムは、オペレーティングシステムとの共同によってそれぞれの機能を提供してもよい。例えば、プログラムは、機能の一部または全部を行うことをオペレーティングシステムに依頼し、オペレーティングシステムからの応答に基づいて機能を提供するものであってもよい。
【００５１】
プログラムを格納する記録媒体としては、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭの他にも、ＤＶＤ、ＰＤ等の光学記録媒体、ＭＤ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、ＩＣカードやミニチュアーカードなどの半導体メモリー等を用いることができる。又、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の格納装置を記録媒体として使用してもよい。
【００５２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、パターンのエッジ位置の測定等において、測定条件によらず再現性のある測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る試料観察装置１００の構成の一例を示す図である。
【図２】信号処理部３０が取得する電子像及び信号プロファイルを説明する図である。図２（ａ）は、試料１１０の表面に設けられたパターン１１２の一例を示し、図２（ｂ）は、信号処理部３０が取得する電子像の一例を示し、図２（ｃ）は、信号処理部３０が生成する信号プロファイルの一例を示す。
【図３】信号処理部３０の構成の一例を示す図である。
【図４】信号プロファイル及びスムージングプロファイルのエッジ領域の一例を示す図である。
【図５】特異点の位置を算出する方法の一例を説明するための図である。
【図６】エッジ１１４の形状及び信号プロファイルの一例を示す図である。図６（ａ）は、エッジ１１４の形状の一例を示し、図６（ｂ）は、傾斜角効果を考慮しない場合の信号プロファイルを示し、図６（ｃ）は、傾斜角効果により増大する電子量の信号プロファイルを示し、図６（ｄ）は、信号処理部３０が生成する信号プロファイルを示す。
【図７】試料観察装置１００を制御するコンピュータ３００の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・筐体、１２・・・電子銃、１４・・・偏向器、１６・・・電子検出部、１８・・・レンズ、２０・・・試料ホルダ、２２・・・試料ステージ、３０・・・信号処理部、３２・・・状態取得部、３４・・・エッジ位置算出部、２６・・・スムージング部、３８・・・基準点抽出部、４０・・・特異点検出部、１００・・・試料観察装置、１１０・・・試料、３００・・・コンピュータ、７００・・・ＣＰＵ、７０２・・・ＲＯＭ、７０４・・・ＲＡＭ、７０６・・・通信インターフェース、７１０・・・ハードディスクドライブ、７１２・・・ＦＤドライブ、７１４・・・ＣＤ−ＲＯＭドライブ、７２０・・・フレキシブルディスク、７２２・・・ＣＤ−ＲＯＭ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample observation apparatus that observes the surface of a sample with an electron beam. In particular, the present invention relates to a sample observation apparatus that observes an edge of a pattern provided on a sample surface.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is an electron microscope as an apparatus for observing a sample using an electron beam. The electron microscope detects secondary electrons, reflected electrons, and the like generated from the sample by irradiating the sample with an electron beam, and acquires an electron image of the sample surface based on the detected electrons.
[0003]
A desired pattern is provided on the surface of the sample, and the dimension of the pattern may be measured from an electronic image acquired by an electron microscope. In this case, the edge of the pattern is detected from the amount of electrons corresponding to each position of the cross section of the pattern, and the pattern dimension is measured (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-299754 (page 2-3, FIG. 7)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the electron microscope may not be able to acquire an electronic image with high accuracy due to various factors. For example, when an electron beam drifts due to an electrical factor such as charging of a sample or a sample stage or the focus of the electron beam is deviated, an electron image cannot be obtained with high accuracy. In addition, due to physical factors such as the vibration of the sample stage, the irradiation position of the electron beam is shifted, and an electronic image cannot be obtained with high accuracy. For this reason, the dimension of the measured pattern varies depending on the measurement environment and the like, and it is difficult to perform reproducible measurement.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in a first embodiment of the present invention, a sample observation apparatus for irradiating an electron beam to observe the surface of a sample on which a desired pattern is formed, An electron gun that irradiates the surface, an electron detector that detects electrons generated from the sample by irradiating the surface of the sample with an electron beam, and a position on the surface of the sample based on the electrons detected by the electron detector And a state acquisition unit that generates a signal profile indicating the relationship between the amount of electrons detected by the electron detection unit corresponding to the position, and the position of the edge of the pattern provided on the surface of the sample based on the signal profile. An edge position calculation device for calculating, and the edge position calculation device generates a smoothing profile obtained by smoothing a signal profile; and a signal profile A position definitive calculates a singularity position in the smoothing profile is substantially the same, the positions of the singular points possess a singular point detection unit for a position of the edge, the edge position calculating device, of the positions in the signal profile It further includes a reference point extraction unit that extracts two different reference points and two smoothing reference points corresponding to the two reference points in the smoothing profile, and the singular point detection unit includes the positions of the two reference points, Provided is a sample observation device for detecting a singular point based on a position of a smoothing reference point and a variation amount of each position of the smoothing reference point with respect to a corresponding reference point .
[0008]
The reference point extraction unit may extract two points having different direction of variation of the position of the corresponding smoothing reference point with respect to the reference point as two reference points. Further, the reference point extraction unit includes a signal maximum point at which the signal strength is maximum in the edge region including the edge of the signal profile, and a differential maximum point at which the differential value of the signal strength in the edge region of the signal profile is maximum. Are extracted as two reference points, and a signal maximum point at which the signal intensity is maximum in the edge region including the edge of the smoothing profile, and a differential maximum point at which the differential value of the signal strength in the edge region of the smoothing profile is maximum May be extracted as two smoothing reference points.
[0009]
The singular point detection unit may calculate, as a singular point, a point obtained by dividing the signal profile between the signal maximum point and the differential maximum point with a division ratio corresponding to each variation amount. Also, the singular point detection unit uses the position where the straight line connecting the position of each signal maximum point of the signal profile and smoothing profile and the line connecting the position of each differential maximum point of the signal profile and smoothing profile as the position of the singular point. It may be calculated. Further, the singular point detection unit stores the variation amount of each signal maximum point and the variation amount of each differential maximum point measured in advance using a pattern of the same shape, and the position of the singular point is determined using each stored variation amount. It may be calculated. The smoothing unit is an area of the number of sample points where the amount of variation between the position of the reference point and the corresponding smoothing reference point changes linearly with respect to the number of sample points of the signal profile used to calculate each point of the smoothing profile. The signal profile may be smoothed to generate a smoothing profile.
[0010]
In the second embodiment of the present invention, an edge position calculation device that calculates the position of the edge on the surface of the sample from the signal profile indicating the state of the surface of the sample acquired by the electron beam irradiated on the surface of the sample. In the signal profile, a smoothing unit that generates a smoothing profile obtained by smoothing an edge region including an edge, a singular point where the position in the signal profile and the position in the smoothing profile are substantially the same are detected, and the position of the singular point A singular point detector that calculates the position of the edge as an edge position, and the edge position calculation device includes two reference points having different positions in the signal profile and two smoothing reference points corresponding to the two reference points in the smoothing profile. It also has a reference point extraction unit to extract Detector, the position of the two reference points, the positions of the two smoothing reference points, and based on the amount of variation in the respective positions of smoothing the reference point for the corresponding reference points, providing an edge position calculating device for detecting a singularity To do.
[0011]
In the third embodiment of the present invention, the edge position calculation device calculates the position of the edge on the surface of the sample from the signal profile indicating the state of the surface of the sample acquired by the electron beam irradiated on the surface of the sample. The edge position calculation device detects a singular point where a smoothing unit that generates a smoothing profile obtained by smoothing a signal profile, a position in the signal profile, and a position in the smoothing profile are substantially the same, and A singular point detection unit that calculates a position as an edge position, a reference point extraction unit that extracts two reference points having different positions in the signal profile, and two smoothing reference points corresponding to the two reference points in the smoothing profile; and by function, singularity detection section, the two Position of the reference point, the position of the two smoothing reference points, and based on the amount of variation in the respective positions of the smoothing reference point for the corresponding the reference point, to provide a program that detects the singular points.
[0012]
The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.
[0014]
FIG. 1 shows an example of the configuration of a sample observation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The sample observation apparatus 100 observes the state of the surface of the sample 110 by irradiating the sample 110 to be measured with the electron beam 24. The sample observation apparatus 100 includes a housing 10, an electron gun 12, a deflector 14, a lens 18, an electron detection unit 16, a sample holder 20, a sample stage 22, and a signal processing unit 30.
[0015]
First, the outline | summary of operation | movement of the sample observation apparatus 100 is demonstrated. The electron gun 12 generates an electron beam 24. A negative acceleration voltage for accelerating the electron beam 24 toward the sample 110 is applied to the electron gun 12. The deflector 14 deflects the electron beam 24 to a desired position on the surface of the sample 110. For example, the deflector 14 deflects the electron beam 24 by generating an electric field.
[0016]
The lens 18 focuses the deflected electron beam 24 on the surface of the sample 110. The lens 18 may change the focal position of the electron beam in accordance with, for example, an applied current.
[0017]
The sample holder 20 places the sample 24 thereon. The sample holder 20 is given a higher potential than the electron gun 12 and accelerates the electron beam 24 in the direction of the sample 110. The sample stage 22 places the sample holder 20 thereon. The sample observation apparatus 100 changes the position of the sample 110 irradiated with the electron beam 24 by moving the sample stage 22.
[0018]
The electron detector 16 detects electrons generated when the surface of the sample 110 is irradiated with the electron beam 24. The signal processing unit 30 acquires an electronic image indicating the surface state of the sample 110 based on the electrons detected by the electron detection unit 16. Further, the signal processing unit 30 generates a signal profile indicating the relationship between the position on the surface of the sample 110 and the amount of electrons detected by the electron detection unit 16 corresponding to the position, and based on the signal profile, The edge position of the pattern provided on the surface of the sample 110 is calculated. In addition, the signal processing unit 30 calculates the dimension of the pattern.
[0019]
FIG. 2 is a diagram for explaining an electronic image and a signal profile acquired by the signal processing unit 30. FIG. 2A shows an example of the pattern 112 provided on the surface of the sample 110. For example, the sample 110 is a semiconductor substrate, and the pattern 112 is a wiring pattern provided on the surface of the sample 110. The pattern 112 has an edge 114 provided at an angle with respect to the surface of the sample 110. The sample observation apparatus 100 in this example measures the position of the edge 114 on the surface of the sample 110, and measures the dimension of the pattern 112 based on the measured edge position.
[0020]
FIG. 2B shows an example of an electronic image acquired by the signal processing unit 30. By irradiating the surface of the sample 110 with the electron beam 24, secondary electrons and reflected electrons are generated on the surface of the sample 110 irradiated with the electron beam 24. The signal processing unit 30 stores the position irradiated with the electron beam 24 and the amount of electrons detected by the electron detection unit 16 when the electron beam 24 is irradiated at the position, and stores the electron beam 24 irradiated with the electron beam 24. An electronic image showing the relationship between the determined position and the amount of electrons corresponding to the position is generated.
[0021]
FIG. 2C shows an example of a signal profile generated by the signal processing unit 30. The signal processing unit 30 generates a signal profile indicating the relationship between each position of the cross section AA ′ of the pattern 112 whose dimension is to be measured and the amount of electrons corresponding to the position. As shown in FIG. 2C, the signal profile has an edge region 116 including a waveform edge at a position corresponding to the edge 114 of the pattern 112. The signal processing unit 30 calculates the position of the edge 114 of the pattern 112 by calculating the position of the edge of the waveform of the signal profile.
[0022]
FIG. 3 shows an exemplary configuration of the signal processing unit 30. The signal processing unit 30 includes a state acquisition unit 32 and an edge position calculation device 34. Based on the electrons detected by the electron detection unit 16, the state acquisition unit 32 generates a signal profile indicating the relationship between the position on the surface of the sample 110 and the amount of electrons detected by the electron detection unit 16 corresponding to the position. Generate.
[0023]
The edge position calculation device 34 calculates the position of the edge 114 of the pattern 112 provided on the surface of the sample 110 based on the signal profile generated by the state acquisition unit 32. The edge position calculation device 34 includes a smoothing unit 36, a reference point extraction unit 38, and a singular point detection unit 40.
[0024]
The smoothing unit 36 receives the signal profile from the state acquisition unit 32 and generates a smoothing profile obtained by smoothing the signal profile. Here, the smoothing refers to, for example, an operation in which the amount of electrons at each position in the signal profile is averaged with the amount of electrons at adjacent positions, and is calculated as the value of the amount of electrons in the smoothing profile at that position. That is, in order to calculate the amount of electrons at a desired position of the smoothing profile, a plurality of corresponding sample points are extracted from the signal profile, and the amount of electrons at the extracted sample points is added and averaged to obtain the desired amount of the smoothing profile. The amount of electrons at the position is calculated.
[0025]
In the smoothing, the smoothing intensity can be changed by changing the number of sample points in the signal profile used when calculating the electron quantity at each position of the smoothing profile. For example, in order to calculate the amount of electrons at a desired position of the smoothing profile, the amount of electrons at the sample points existing in a predetermined area including the corresponding position of the signal profile is averaged, but the width of the predetermined area is changed. As a result, the number of sample points included in the predetermined region is changed, and the smoothing intensity is changed.
[0026]
Further, in the smoothing operation described above, the amount of electrons at a plurality of sample points is added and averaged. However, in another example, the amount of electrons at each sample point may be weighted and averaged. Further, the intensity of smoothing may be changed by changing the weighting coefficient.
[0027]
By smoothing the signal profile, it is possible to artificially calculate the signal profile in the case where drift, defocus, etc. of the electron beam 24 occur with respect to the measurement conditions when the signal profile is acquired. For this reason, if a singular point where the position in the signal profile and the position in the smoothing profile do not change is detected, it is possible to detect a point where the measurement position does not change due to drift of the electron beam 24, defocus, or the like. The signal processing unit 30 detects such a singular point in the edge region, and calculates the position of the singular point as an edge position.
[0028]
The reference point extraction unit 38 receives the signal profile generated by the state acquisition unit 32 and the smoothing profile generated by the smoothing unit 36, two reference points having different positions in the signal profile, and two reference points in the smoothing profile. Two corresponding smoothing reference points are extracted.
[0029]
The singular point detection unit 40 is based on the positions of the two reference points extracted by the reference point extraction unit 38, the positions of the two smoothing reference points, and the variation amounts of the respective positions of the smoothing reference points with respect to the corresponding reference points. A singular point where the position in the signal profile and the position in the smoothing profile are substantially the same is calculated. Further, the singular point detection unit 40 calculates the position of the singular point as the position of the edge 114. Details of the method of calculating the singular point will be described with reference to FIGS.
[0030]
FIG. 4 shows an example of edge regions of the signal profile and smoothing profile. In FIG. 4, the waveform indicated by the solid line 118 indicates the edge region of the signal profile, and the waveform indicated by the broken line 120 indicates the edge region of the smoothing profile.
[0031]
Further, in this example, the reference point extraction unit 38 extracts two points whose corresponding smoothing reference points have different position change directions with respect to the reference point of the signal profile as two reference points. For example, in the signal profile, the reference point extraction unit 38 has a signal maximum point at which the intensity of the signal (electron amount) is maximum in the edge region 116 including the edge, and a differential value of the signal intensity in the edge region 116 of the signal profile. Are extracted as the two reference points.
[0032]
Further, the reference point extraction unit 38 includes a signal maximum point at which the signal strength is maximum in the edge region including the edge of the smoothing profile, and a differential maximum point at which the differential value of the signal strength in the edge region of the smoothing profile is maximum. Are extracted as two smoothing reference points. By extracting such feature points as reference points, the positions of these reference points in the signal profile and smoothing profile can be easily specified.
[0033]
The signal maximum point of the smoothing profile varies to the right with respect to the signal maximum point of the signal profile. Further, the differential maximum point of the smoothing profile varies to the left with respect to the differential maximum point of the signal profile. Since the polarity of the fluctuation direction of the signal maximum point and the fluctuation direction of the differential maximum point has changed, it can be seen that the singular point where the fluctuation amount is almost zero is between the signal maximum point and the differential maximum point. . The singular point detection unit 40 detects a singular point based on the position of the signal maximum point and the differential maximum point of the signal profile, and the variation amount and the variation direction of these reference points when the signal profile is smoothed. For example, the singular point detection unit 40 calculates, as a singular point, a point obtained by dividing the signal maximum point and the differential maximum point of the signal profile by the above-described division ratio according to each variation amount.
[0034]
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a method for calculating the position of a singular point. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the intensity of smoothing in the smoothing unit 36, and the vertical axis indicates the positions of two reference points in the signal profile and the positions of two smoothing reference points in the smoothing profile.
[0035]
The singularity detection unit 40 first calculates the positions A and B of the two reference points of the signal profile. The two singular points are, for example, the signal maximum point and the differential maximum point as described in FIG.
[0036]
Next, the singularity detection unit 40 calculates the positions A ′ and B ′ of the two smoothing reference points of the smoothing profile. Then, a position variation ΔA between one reference point and the corresponding smoothing reference point and a position variation ΔB between the other reference point and the corresponding smoothing reference point are calculated.
[0037]
Then, the singular point detection unit 40 calculates the position E of the singular point from the positions A and B of the two reference points, the position variation ΔA, and the variation ΔB. For example, a position where a straight line connecting the position A and the position A ′ and a straight line connecting the position B and the position B ′ intersect is calculated as the position E of the singular point. For example, the singularity detection unit 40 calculates the position E of the singularity based on the following equation.
[Expression 1]

Further, since ΔA and ΔB are determined by the shape of the pattern 112 to be measured, the singularity detection unit 40 stores ΔA and ΔB measured in advance using a pattern having the same shape, and uses the stored ΔA and ΔB. The position E of the singular point may be calculated. Further, the singularity detection unit 40 may store a value of α = ΔA / ΔB in advance. In this case, the singularity detection unit 40 calculates the position E of the singularity using the following equation.
[Expression 2]

[0038]
In addition, there are a region where the amount of variation in the position of each reference point changes linearly with respect to the smoothing intensity, and a region where the amount of change varies nonlinearly. The smoothing unit 36 preferably smoothes the signal profile in a region where the amount of change in the position of the reference point changes linearly with respect to the smoothing intensity. For example, the smoothing unit 36 linearly changes the amount of position variation between the reference point position and the corresponding smoothing reference point position with respect to the number of sample points of the signal profile used to calculate each point of the smoothing profile. In the region of the number of sample points to be smoothed, the signal profile is smoothed to generate a smoothing profile.
[0039]
By the processing described above, the position of the singular point where the position in the signal profile and the position in the smoothing profile are substantially the same can be calculated. By calculating the position of the singular point as the position of the edge 114 of the pattern 112 to be measured, even when drift of the electron beam 24, defocusing, or the like occurs, reproducible measurement can be performed. it can.
[0040]
Further, the sample observation apparatus 100 in the present example artificially calculates the signal profile when the electron beam drift or defocusing occurs by smoothing the signal profile. The singular point may be detected by further acquiring a signal profile when the electron beam drift or the defocus is actually generated by controlling the detector 14, the lens 18, and the like.
[0041]
Further, the sample observation apparatus 100 is provided with the signal level of the singular point described above in advance for each shape of the pattern to be observed, and the position of the signal level of the pattern 112 to be observed is set as the edge position. It may be calculated.
[0042]
FIG. 6 shows an example of the shape of the edge 114 and the signal profile. FIG. 6A shows an example of the shape of the edge 114. When such an edge 114 is irradiated with an electron beam, secondary electrons are emitted according to the shape and material of the edge 114. However, due to the so-called tilt angle effect, the amount of secondary electrons emitted from a place having an inclination with respect to the incident direction of the electron beam becomes a secondary quantity emitted from a place having no inclination with respect to the incident direction of the electron beam. More than the amount of electrons.
[0043]
FIG. 6B shows a signal profile when the tilt angle effect is not taken into account, and FIG. 6C shows a signal profile of the amount of electrons that increases due to the tilt angle effect. As shown in FIG. 6D, the state acquisition unit 32 generates a signal profile obtained by adding the signal profiles shown in FIGS. 6B and 6C.
[0044]
When such a signal profile is smoothed, the maximum signal point varies to the right and the maximum differential point varies to the left. For this reason, a singular point can be detected with high accuracy based on fluctuations in the maximum signal point and the maximum differential point according to smoothing.
[0045]
FIG. 7 shows an example of the configuration of a computer 300 that controls the sample observation apparatus 100. In this example, the computer 300 stores a program that causes the sample observation apparatus 100 to function as the sample observation apparatus 100 described with reference to FIGS. Further, the computer 300 may further function as the edge position calculation device 34 of the sample observation device 100.
[0046]
The computer 300 includes a CPU 700, a ROM 702, a RAM 704, a communication interface 706, a hard disk drive 710, a flexible disk drive 712, and a CD-ROM drive 716. The CPU 700 operates based on programs stored in the ROM 702, RAM 704, hard disk 710, flexible disk 720, and / or CD-ROM 718.
[0047]
For example, when the computer 300 functions as the edge position calculation device 34, the program stores a program for the computer 300 to function as the edge position calculation device 34. A program that causes the computer 300 to function as an edge position calculation device causes the computer 300 to function as the smoothing unit 36, the reference point extraction unit 38, and the singular point detection unit 40 described with reference to FIG.
[0048]
The communication interface 706 communicates with, for example, the electron gun 12, the deflector 14, the electron detector 16, the lens 18, and the sample stage 22 of the sample observation apparatus 100 and transmits a control signal for controlling each of them. The hard disk drive 710, the ROM 702, or the RAM 704 as an example of a storage device stores setting information, a program for operating the CPU 700, and the like. These programs may be stored in a recording medium such as the flexible disk 720 and the CD-ROM 722.
[0049]
When the flexible disk 720 stores a program, the flexible disk drive 712 reads the program from the flexible disk 720 and provides it to the CPU 700. When the CD-ROM stores a program, the CD-ROM drive 716 reads the program from the CD-ROM 718 and provides it to the CPU 700.
[0050]
The program may be read from the recording medium directly into the RAM and executed, or once installed in the hard disk drive, the program may be read into the RAM and executed. Further, the program may be stored in a single recording medium or a plurality of recording media. The program stored in the recording medium may provide each function in cooperation with the operating system. For example, the program may request the operating system to perform a part or all of the function and provide the function based on a response from the operating system.
[0051]
As a recording medium for storing a program, in addition to a flexible disk and a CD-ROM, an optical recording medium such as a DVD and a PD, a magneto-optical recording medium such as an MD, a tape medium, a magnetic recording medium, an IC card, a miniature card, etc. A semiconductor memory or the like can be used. A storage device such as a hard disk or a RAM provided in a server system connected to a dedicated communication network or the Internet may be used as a recording medium.
[0052]
As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
[0053]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to perform reproducible measurement regardless of measurement conditions in measuring the edge position of a pattern.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a sample observation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an electronic image and a signal profile acquired by a signal processing unit 30. FIG. 2A shows an example of the pattern 112 provided on the surface of the sample 110, FIG. 2B shows an example of an electronic image acquired by the signal processing unit 30, and FIG. An example of the signal profile which the signal processing part 30 produces | generates is shown.
3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a signal processing unit 30. FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an edge region of a signal profile and a smoothing profile.
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a method for calculating the position of a singular point;
FIG. 6 is a diagram showing an example of the shape of an edge 114 and a signal profile. 6A shows an example of the shape of the edge 114, FIG. 6B shows a signal profile when the tilt angle effect is not taken into account, and FIG. 6C shows electrons that increase due to the tilt angle effect. FIG. 6D shows a signal profile generated by the signal processing unit 30.
7 is a diagram illustrating an example of the configuration of a computer 300 that controls a sample observation apparatus 100. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Case, 12 ... Electron gun, 14 ... Deflector, 16 ... Electron detection part, 18 ... Lens, 20 ... Sample holder, 22 ... Sample stage, 30 ... Signal processing unit, 32 ... State acquisition unit, 34 ... Edge position calculation unit, 26 ... Smoothing unit, 38 ... Reference point extraction unit, 40 ... Singular point detection unit, 100 ... Sample observation device, 110 ... Sample, 300 ... Computer, 700 ... CPU, 702 ... ROM, 704 ... RAM, 706 ... Communication interface, 710 ... Hard disk drive 712 ... FD drive, 714 ... CD-ROM drive, 720 ... flexible disk, 722 ... CD-ROM

Claims

A sample observation device for irradiating an electron beam to observe the surface of a sample on which a desired pattern is formed,
An electron gun for irradiating the surface of the sample with the electron beam;
An electron detector that detects electrons generated from the sample by irradiating the surface of the sample with the electron beam;
Based on the electrons detected by the electron detection unit, a state acquisition unit that generates a signal profile indicating a relationship between the position on the surface of the sample and the amount of electrons detected by the electron detection unit corresponding to the position; ,
An edge position calculating device that calculates the position of the edge of the pattern provided on the surface of the sample based on the signal profile;
The edge position calculation device includes:
A smoothing unit for generating a smoothing profile obtained by smoothing the signal profile;
And position in the signal profile and the position of the smoothing profile calculates the singularity becomes substantially the same, the position of the singular point possess a singularity detection section for the location of the edge,
The edge position calculation device further includes a reference point extraction unit that extracts two reference points having different positions in the signal profile and two smoothing reference points corresponding to the two reference points in the smoothing profile,
The singular point detection unit determines the singular point based on the position of the two reference points, the position of the two smoothing reference points, and the amount of variation in the position of the smoothing reference point with respect to the corresponding reference point. Sample observation device to detect .

The sample observation apparatus according to claim 1 , wherein the reference point extraction unit extracts, as the two reference points, two points having different direction of variation of the position of the corresponding smoothing reference point with respect to the reference point.

The reference point extraction unit includes:
In the edge region including the edge of the signal profile, a signal maximum point at which the signal strength is maximum and a differential maximum point at which the differential value of the signal strength in the edge region of the signal profile is maximum Extract as a reference point,
The two smoothing criteria are a signal maximum point at which the signal strength is maximum in an edge region including an edge of the smoothing profile and a differential maximum point at which the differential value of the signal strength in the edge region of the smoothing profile is maximum. The sample observation apparatus according to claim 1, which is extracted as a point.

The sample observation according to claim 3, wherein the singular point detection unit calculates, as a singular point, a point obtained by dividing a signal maximum point and a differential maximum point of the signal profile by a division ratio corresponding to each variation amount. apparatus.

The singular point detection unit is configured to detect a position where a straight line connecting the position of each signal maximum point of the signal profile and the smoothing profile and a straight line connecting the position of each differential maximum point of the signal profile and the smoothing profile intersect each other. The sample observation device according to claim 3, wherein the sample observation device calculates the position of the sample.

The singular point detection unit stores the variation amount of each signal maximum point and the variation amount of each differential maximum point measured in advance using a pattern of the same shape, and the position of the singular point using each stored variation amount The sample observation apparatus according to claim 3, wherein

The smoothing unit changes a variation amount between the position of the reference point and the position of the corresponding smoothing reference point linearly with respect to the number of sample points of the signal profile used for calculating each point of the smoothing profile. The specimen observation apparatus according to claim 1 , wherein the smoothing profile is generated by smoothing the signal profile in the region of the number of sample points to be generated.

An edge position calculation device that calculates the position of an edge on the surface of the sample from a signal profile indicating the state of the surface of the sample acquired by an electron beam applied to the surface of the sample,
A smoothing unit that generates a smoothing profile obtained by smoothing an edge region including the edge in the signal profile;
A singular point detection unit that detects a singular point where the position in the signal profile and the position in the smoothing profile are substantially the same, and calculates the position of the singular point as the position of the edge ; and
The edge position calculation device further includes a reference point extraction unit that extracts two reference points having different positions in the signal profile and two smoothing reference points corresponding to the two reference points in the smoothing profile,
The singular point detection unit determines the singular point based on the position of the two reference points, the position of the two smoothing reference points, and the amount of variation in the position of the smoothing reference point with respect to the corresponding reference point. Edge position calculation device to detect .

A program for causing an edge position calculation device to calculate the position of an edge on the surface of the sample from a signal profile indicating the state of the surface of the sample acquired by an electron beam applied to the surface of the sample,
The edge position calculating device;
A smoothing unit for generating a smoothing profile obtained by smoothing the signal profile;
A singular point detection unit that detects a singular point where the position in the signal profile and the position in the smoothing profile are substantially the same, and calculates the position of the singular point as the position of the edge ;
And two reference points having different positions in the signal profile, to function as a reference point extraction unit which extracts the two smoothing reference point corresponding to the two reference points in the smoothing profile,
The singular point detection unit determines the singular point based on the position of the two reference points, the position of the two smoothing reference points, and the amount of variation in the position of the smoothing reference point with respect to the corresponding reference point. The program to detect .