JP4865147B2 - ディスプレイ顕微鏡画像を用いたパターン測定方法及び測定システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型イオン顕微鏡や走査型電子顕微鏡のようにディスプレイ上に表示される顕微鏡像の画像情報を用いたパターン測定方法とそれを実行するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
走査型イオン顕微鏡や走査型電子顕微鏡のような走査型顕微鏡を用いたパターン測長は、高倍率の顕微鏡画像の中で画面座標情報として扱えるので、二点間距離測定においては原理的に画像分解能の精度で検出することができる。この技術を用いて従来から半導体パターンなどのサブミクロンオーダーの測長が広く実行されている。この方法は例えば図５のＡに示すようなパターンの測長において、顕微鏡の観察画像で水平方向に２本のカーソル線40a、40bを引いて領域を設定し、その領域内の複数本の走査線に沿った輝度情報を垂直方向に積算して図５のＢに示すようなラインプロファイル信号32を得てエッジ検出を行い、エッジ間の距離を測定するものである。エッジ検出はラインプロファイル信号32の最大傾斜の位置、すなわちラインプロファイル信号32の微分信号33をとってその最大値最小値の位置から割り出すのが一般的である。この方法はこの例のようにパターンが一定幅のものである場合には適正な測定が出来るのであるが、不定形の複雑形状のものや、非平行である２本の直線のなす角度や台形の上辺や底辺の寸法を得ようとする際には適用出来ない。
【０００３】
従来、非平行な線によって形成されたパターンを測長する場合は、パターン画像から先端幅寸法、基部幅寸法、パターン長手方向寸法といった測定すべき２点間部署を予め定めておき、オペレーターが該当点を観察画像上でプロットして特定し、画面座標から２点間距離を演算する方法が取られている。この方法はプロットした２点間距離を画像解像度オーダーで精密に測定できるのであるが、該当点の特定がオペレーターのパターン認識に基いてなされる上、人的操作によってプロットが行われるため、同じ試料について測長してもその取得データには個人差や測定時毎のバラツキが伴うことになる。例えば、半導体デバイスに形成されたパターンの先端幅を測長する場合において、パターンの角部はリソグラフィによる形成過程で観察画像上でみると一般的には鈍って形成されているが、その先端幅部の両端位置を何処に特定するかは絶対的基準がない。したがって、該当点の特定はその時その時のオペレーターの判断に基く選択に委ねられることになるが、これがバラツキの原因となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、走査型顕微鏡等のディスプレイ画像情報を用いたパターン測長において非平行線で囲まれたような任意パターンの形状測定が可能であり、しかも個人差や測定毎の誤差が出にくい客観性と再現性の高い測定手法を提供すること、また、その測定手法を実現するシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の測長手法は、顕微鏡画像におけるパターンの各辺部に対してエッジ検出範囲とエッジポイントの数とを指定してエッジ検出基準線を設定するステップと、該設定されたエッジ検出基準線に対して垂直方向からサーチして輝度変化点であるエッジポイントを画像情報より抽出するステップと、複数のエッジポイントの位置情報を基にパターンの各辺部を近似する線を割り出すステップと、該パターンの各辺部の近似線情報から２本の線の交点、複数の交点から割り出される特定点、２本の直線のなす角度、特定された二点間の距離によってパターンの形状を特定するステップとからなるディスプレイ顕微鏡画像を用いたパターン測定手法とからなる。
本発明のエッジポイントを画像情報より抽出する手段は、エッジ検出基準線方向に前後する複数の輝度プロファイル信号を積算することによりエッジポイントを抽出するようにした。
本発明の輝度変化点検出は、パターン境界の検出を着実にするため輝度変化点をサーチする方向と輝度変化方向と何番目の輝度変化点かを設定できる機能をもたせるようにした。また、断面パターンに対しては該パターンと輝度の異なる物質を予め集束イオンビーム装置を用いたデポジションによって被覆する方法を採用した。
また、パターンの各部分を近似する線の綜合の形態は、２本の線の交点であったり、複数の交点から割り出される特定点であったり、２本の直線のなす角度であったり、特定された二点間の距離であったりする。そしてパターンの辺部を近似する２本の線の交わる角度や、該２本の線の交点位置情報を求めるために、２本の線を特定した上で単に角度又は交点を指定するだけで演算を実行する機能を備えるようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、走査型顕微鏡を用いたパターン測定において非平行線で囲まれたような任意パターンの形状測定が可能であり、しかも個人差や測定毎の誤差が出ない測定手法を提供することを目的課題とするものである。例えば非平行な直線で囲まれた台形パターンの上辺寸法を測定するにあたって、従来の走査線の輝度プロファイル信号からでは、パターンのエッジ位置を検出してこの寸法を得ることはできず、従来システムにおいてこの測長を行なおうとすれば観察画像上で台形パターンの上辺両端部をオペレーターが特定し、その２点間距離を画面座標情報から演算して求めることになる。この値は２点間距離の測長値としては精度のよいデータといえるが、この上辺端部は必ずしも画像上のパターンにおいて明確に特定できるものではなく、半導体パターンであるような場合はどうしても角部は鈍って形成されているので、その特定はオペレーターの個人差や測定毎の誤差を伴うものである。しかも、この上辺は底辺に対し設計どおりの平行な関係に仕上がっているとは限らないもので、非平行であった場合にその両端寸法がパターンを評価する上辺幅データとして必ずしも適当でないという問題もある。
【０００７】
そこで、本発明ではパターンの形状測定において特定が困難である角部位置というものに重点をおかず、パターンを形成している辺の線情報を重視してそれに基づくパターン形状の把握・評価を行うことに想到した。そしてパターンを形成している辺の線情報を検出する手法として、顕微鏡画像におけるパターンの辺に対して、その辺を代表する領域にエッジ検出基準線を設定するステップと、該設定されたエッジ検出基準線に沿って抽出すべきエッジポイントの数を指定し、該エッジ検出基準線に対し垂直方向からサーチして輝度変化点であるエッジポイントを画像情報より抽出するステップと、複数の該エッジポイントの位置情報を基にパターンの各辺部を近似する線を割り出すステップとを踏むようにした。パターンの辺は必ずしも顕微鏡画像において水平または垂直方向にあるわけではなく、一般的にはあらゆる方向であり得るので、エッジ検出はビーム走査に伴い得られる輝度プロファイル信号ではなく、既に観察画像として画像メモリに蓄積された画像情報から指定する任意方向からの画像読取によって得られる輝度プロファイル信号を用いてなされる。そして、本発明はこのようにして輝度変化点である複数のエッジポイントの位置情報を基にパターンの各辺を近似する線を割り出し、該パターンを形成する各辺の近似線を綜合することによってパターンの形状を特定して測定するステップを更に踏んでなるディスプレイ顕微鏡画像を用いたパターン測定手法である。
【０００８】
いま観察パターンが図１に示すような台形パターンであったとする。図中Ａは設計パターンを示し、図のＢに破線で示されたものが設計パターンであり、実線で示されたものが実際に形成されたパターンである。いま、観察画像において台形パターンを形成している４つの辺イ，ロ，ハ，ニについて図のＣに示すようにそれぞれ該当辺を代表すると思われる領域を始点と終点をプロットして特定しエッジ検出基準線を設定する。例えば上辺イについてマウス等を用いて位置入力することにより実行し、エッジポイント情報を得る範囲を指定する。このとき該エッジ検出基準線分１内にいくつのエッジポイント情報を得るかの数の指定（この数はエッジポイント間隔で表現することもできる。）や輝度変化をサーチする方向とこの領域の輝度変化点をサーチ範囲に必ず含むようにサーチラインの長さの設定も行う。画像情報から輝度プロファイル信号を出力させて輝度変化点をパターンのエッジ位置として検出するのであるが、このエッジポイント抽出は本発明ではエッジポイント２を含むラインのサーチで得た検出値だけで決めてしまうのではなく、エッジ検出基準線１における該エッジポイント２の両側近傍エッジをもサーチしてそのプロファイル信号を積算し、近傍を代表するエッジポイント情報として抽出する。いま、パターン部分が基板部分に対して暗く表示される形態であるとすると、基板側からパターン側へのサーチにおいて輝度が急激に下がった点をエッジと判定する。この判定は輝度変化点としプロファイル信号の微分や輝度閾値線との交点位置などによって検知する。他のエッジポイント２についても同じように輝度変化点を検知し、その位置情報を蓄積する。エッジポイント２の数だけエッジ位置情報が得られるのでこれらの位置情報を基に全体としてこれらと整合する近似線Ｌを求め、該近似線情報を蓄積する。この場合の辺イはパターンが設計上台形でありその上辺であることから、この近似線は直線情報となる。他の３辺についても同様の作業を行い４つの近似直線で囲まれた領域がパターン領域に対応する。図のＤに示すように、４つの近似直線情報として得られた台形パターン情報は、更に演算によってこの形成パターンに対する形状の把握・評価するに適したデータ、例えば底辺の寸法、底辺に対する両側辺と上辺の角度、上辺底辺間距離、上辺の寸法などの形で算出され、記憶される。このとき、底辺の寸法は角部が鈍ったパターンから測長するのではなく、底辺の近似直線と両側辺の近似直線との交点を演算によって求め、その２点の座標情報から２点間を距離計算して得る。底辺に対する両側辺と上辺の角度α，βは底辺の近似直線と両側辺の近似直線とから演算で算出する。また、上辺近似直線と底辺近似直線は必ずしも設計どおり平行の関係にないので、底辺に対する上辺の角度γはそれぞれの近似直線から演算により求めておく。上辺近似式が底辺近似式と非平行であるときは上辺底辺間距離は一義的に定まらないので、上辺の中点から底辺近似線に対して垂直な線を下ろし該底辺近似直線と交わる点までの距離と定義する。上辺寸法は底辺寸法と同様に上辺の近似直線と両側辺の近似直線との交点を演算によって求め、その２点の座標情報から２点間を距離計算して得ることもできるが、上辺が底辺と非平行である場合その距離は必ずしも台形を評価する上辺寸法としては適当ではないことがある。そこで例えば、２点からそれぞれ底辺に垂直な線を立て両線間の距離をもって上辺寸法と定義する。これは底辺と平行な方向から見た２点間距離に相当するものである。なお、上記したような計測すべき測長点の定義は一例であって、常にそのように定義しなければならないというものではない。要は各形成パターンの形状を把握し評価するのに適した定義をすればよいのである。そのことにより、角部が鈍ったようなパターンの形状の角部間距離測定が可能であり、しかも個人差や測定毎の誤差が出ないという客観性と安定性のあるデータが取得できる点に測定手法としての技術的意義がある。
【０００９】
本発明においては、パターンのエッジ検出が基礎データであり重要な意味を持つ。そこでこのエッジ検出について図２を参照し詳細に説明する。図２の上段に示す顕微鏡画像において形成されたパターンの境界情報を得るものとする。×印で示す始点終点を指定してエッジ検出基準線１を設定する。続いてエッジポイント２の数を指定すると始点終点間をその数マイナス１でで均等に分割する。この数はポイント間隔によって指定してもよい。また、輝度変化をサーチするサーチラインの長さを設定するが、このサーチラインはエッジ検出基準線１に垂直な直線となり、設定された該エッジ検出基準線１に領域において必ずパターンエッジを含むように長さを設定する。図においてエッジ検出基準線１を中心とした矩形領域が輝度プロファイルをサーチする領域となる。いまここでは簡単のためエッジ基準線１を垂直方向にとっているが、この方向は一般にはあらゆる方向をとることになる。そして、この例ではエッジポイント２の位置情報は図中で白抜き表示した両側のエッジポイント間の領域のエッジ情報をすべてサーチし、得られた輝度プロファイルを積算し綜合する。図２の下段にグラフ表示したような積算輝度プロファイル32が得られたなら、この情報から最も輝度変化の急峻な位置を求め、この領域を代表するエッジポイント情報として抽出する。このプロファイル信号は顕微鏡の走査によって得るのではなく、画像メモリに蓄積された画像情報から読み出すものであるから、この例のようにサーチ方向が水平である必要は無くあらゆる方向であっても対応することができる。最も輝度変化が急峻な位置は図３に示すように輝度プロファイルを微分した微分プロファイル信号33のピーク値として割り出すことができる。この例ではパターンエッジが一旦明るくなった後の暗くなる部分であるから微分プロファイル信号の最小値を取る位置ということになる。閾値を設定して暗い部分を抽出しそのピーク値を得ればよい。なお、パターンが周囲に対して明るい画像であるときは反対に最大値を得ることになる。以上説明したように本発明ではエッジポイントの位置情報は該当位置の実際のパターンエッジ検出値では無くその周辺のエッジ情報を綜合したものとなっている。
【００１０】
さて、試料によっては顕微鏡画像中にグレインパターンと呼ばれる縞模様や粒模様が観察されるものがあって、このような試料のグレインパターン領域中にある材質の変化する境界線を輝度変化点として割り出すことは必ずしも容易ではない。そこで、本発明においてはエッジ検出基準線を指定する際に、サーチ方向を選択できる機能を持たせることを想到した。すなわち、グレインパターン領域から異質材料のパターン領域方向に輝度変化をサーチした場合、グレインパターン領域内でたびたび輝度が変化することになり、検出したいパターンのエッジ信号と紛らわしく、誤検出をしてしまう危惧がある。そこで本発明では輝度安定領域である異質材料のパターン領域側からグレインパターン領域へサーチ方向を選択することができるようにした。この機能により、最初の輝度変化点が検出したいパターンのエッジ信号となるので、誤認をしない安定検出が可能となる。
また、パターンによってはその外側に他のパターンが存在しその他のパターン中に着目パターンが存在するような場合もある。そのような場合、本発明におけるエッジ検出基準線に沿った輝度信号のサーチを実行すると、複数の輝度変化点を通過することになり、何れの輝度変化点を着目パターンのエッジと判定すべきかが問題となる。そこで、本発明では顕微鏡画像を観察しながら行うエッジ検出基準線指定の際に、着目パターンのエッジは何番目の輝度変化点であるかを顕微鏡画像をモニターしながら特定できる機能を備えるようにした。これによって、着目画像のパターンのエッジ検出を誤認することなく適正に検出することを可能にした。
更に、試料が凸部の断面であるような場合、該断面の顕微鏡画像を観察すると、着目断面パターンの外側は空間になっており、その背景部分の情報を画像情報として検出してしまうが、その際輝度信号による境界部の検出が難しい場合がある。そこで、本発明では断面部の素材と輝度信号として識別しやすい物質を、断面加工前にこの凸部表面に対して集束イオンビーム装置を用いたデポジションによって被覆させておく前処理を実行する手法を採用した。試料の凸部断面の境界の外側にはこのデポジションによって輝度の異なる異質物が存在することになるので、エッジ検出基準線に沿った輝度信号のサーチがなされたならば、その境界部において明瞭な輝度信号変化を検出することが出来る。なお、デポジションする材料とパターンの材質からサーチ方向が決まれば輝度変化は上昇変化か下降変化かは予め分かるので、変化方向を指定しておきエッジ検出を更に確実にすることもできる。このような本発明はディスプレイに表示される高倍率顕微鏡画像情報に基いて実行されるものであるから、走査型イオン顕微鏡や走査型電子顕微鏡に限らず、高倍率顕微鏡画像情報が得られるプローブ顕微鏡やレーザビームを用いた暗視野画像の高倍率光学顕微鏡に適用することが可能である。
【００１１】
【実施例１】
本発明のパターン測長システム、この例では集束イオンビーム装置を用いて、図４に示すような磁気ヘッド（書込み用）の断面形状を測長する例を示す。図中Ａは顕微鏡画像であり、Ｂはその設計画像である。ステップ１：観察したい磁気ヘッド部表面にまず、フェナントレンを吹きつけながら集束イオンビームを照射し、カーボンの被膜をデポジション形成する。ヘッド部分の素材はパーマロイであるからそれと輝度コントラストがとれるデポジション素材を選択することがこの際に重要である。ステップ２：イオン電流を高くして照射し粗削り形態で磁気ヘッド部をスパッタエッチングし、断面部が削られ露出したならばイオン電流を低くして断面表面を仕上加工する。ステップ３：形成された断面が観察できる方向に試料をチルトして位置決めし、滑らかな平面として露出された磁気ヘッド断面を走査型イオン顕微鏡の機能で画像取得し画像メモリに蓄積する。ステップ４：着目パターンの設計形状（図のＢ）はＣＡＤ情報等により既知であるから、当該試料の形状把握・評価に適する測長点の選択は一般的には事前に決められているので、図のＡに示されるようなディスプレイ上の顕微鏡画像を見ながらその対応点の確認をするか、場合によっては改めて独自の選択をする。この磁気ヘッドの場合、設計上の断面形状は図のＢに示されるように基台部分に側辺が長く上辺が底辺より若干長い台形形状のヘッド部が形成され、そのヘッド部の基部近傍にライトギャップが底辺に平行して形成されたものである。したがって、この磁気ヘッドの形状を把握するために抽出が必要な近似線は、基台表面の線Ｌ1、磁気ヘッドの両側辺Ｌ2，Ｌ3、磁気ヘッドの上辺Ｌ4、そして対向磁極となっているライトギャップの両端辺Ｌ5，Ｌ6の６本の直線ということになる。そしてこの６本の近似線が得られれば当該磁気ヘッドの形状把握がなされれることになるが、次には該形状を評価するのに適した測長点の選択が行われる。この場合、求めるべき寸法をヘッド基部の寸法Ｄ1（台形の底辺に当たる。）、ヘッド先端部の寸法Ｄ2（台形の上辺に当たる。）、ヘッド部の長手寸法Ｄ3、ライトギャップの間隔寸法Ｄ4、該ギャップの下辺寸法Ｄ5、該ギャップの上辺寸法Ｄ6そして該ギャップの下辺と基台表面との距離Ｄ7の７種とし、まず、ヘッド基部の寸法Ｄ1は近似線Ｌ1とＬ2との交点ｇから近似線Ｌ1とＬ3との交点ｈまでの距離で表すものと定義し、ヘッド先端部の寸法Ｄ2は、まず近似線Ｌ4とＬ2との交点ａを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き、次いで近似線Ｌ4とＬ3との交点ｂを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き平行する両補助線間の距離で表すものと、またヘッド部の長手寸法Ｄ3は近似線Ｌ4とＬ2との交点ａと近似線Ｌ4とＬ3との交点ｂ間の中点ｉから近似線Ｌ1に垂直に下ろした線の長さと、ライトギャップの間隔寸法Ｄ4は近似線Ｌ5とＬ2との交点ｃと近似線Ｌ5とＬ3との交点ｄ間の中点ｊから近似線Ｌ6に垂直に下ろした線の長さと、ギャップの下辺寸法Ｄ5は近似線Ｌ6とＬ2との交点ｅを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き、次いで近似線Ｌ6とＬ3との交点ｆを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き平行する両補助線間の距離で表すものと、ギャップの上辺寸法Ｄ6は近似線Ｌ5とＬ2との交点ｃを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き、次いで近似線Ｌ5とＬ3との交点ｄを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き平行する両補助線間の距離で表すものと、そしてギャップの下辺と基台表面との距離Ｄ7は近似線Ｌ6とＬ2との交点ｅと近似線Ｌ6とＬ3との交点ｆ間の中点ｋから近似線Ｌ1に垂直に下ろした線の長さとそれぞれ定義する。なお、以上の定義は基台の表面をベースに磁気ヘッドの形状を評価することが適当であるとの判断に基づいている。この場合、近似直線Ｌ1が得られたならば、これが画面横軸に平行になるように画面座標系を調整すると後の座標計算は縦座標と横座標だけの単純差演算になる。
【００１２】
ステップ５：次に形状把握に必要な６本の近似線の抽出を行う。顕微鏡画像をモニターしながら磁気ヘッドの上辺近似線Ｌ4を抽出するため、図に×印で示すようにこの辺を代表すると認められる線領域の２点をマウスで特定し作業領域に対応するエッジ検出基準線１を選定する。そして、その領域内から必要と認められるエッジポイント２の数とサーチ方向とを指定する。この場合ヘッドの外側には輝度的に安定したデポジション層が形成されているので、外側からヘッド部への輝度信号変化点サーチを指定する。輝度プロファイル信号の微分値からエッジポイント情報が指定された数得られたならばこれらの点を綜合する近似直線を割り出す。この割り出しには複数の取得データをグラフ座標上にプロットし、それを綜合する近似線をグラフ表示させるような一般的なプログラムが応用できる。この近似線情報は画面座標上の関数として蓄積される。以下近似線Ｌ2，Ｌ3，Ｌ5，Ｌ6についても同様の手法で抽出し情報を蓄積する。近似線Ｌ1はヘッド基部によって左右に分割されているので、左右の線のそれぞれを代表すると認められる線領域をマウスで特定しエッジ検出基準線を選定する。そして、その領域内から必要と認められるエッジポイントの数を指定する点は他の辺の場合と同様であるが、このＬ1の近似線は左右２つエッジ検出基準線について得られた輝度信号変化点を全て綜合して１本の近似直線Ｌ1を抽出する点が他の近似線抽出と異なるところである。ステップ６：得られた６本の近似直線のデータから必要な交点ａ乃至ｈの画面座標情報と中点ｉ乃至ｋの画面座標情報を割り出してメモリに蓄積する。本実施例のシステムは交点演算モードにおいて２本の線を特定してやると画面座標における交点位置情報の演算を実行する機能を備えている。なお、この実施例では使わないが、角度演算モードを設定した状態で２本の直線を特定してやると両線の交わる角度を演算する機能も備えている。続いて２点を特定し中点演算を指定して中点ｉ，ｊ，ｋの位置情報を得てメモリに蓄積する。ステップ７：形状を評価するのに適した７種の測長を実行する。まず、ヘッド基部の寸法Ｄ1は交点ｇから交点ｈまでの距離から算出し、ヘッド先端部の寸法Ｄ2は、交点ａを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き、次いで交点ｂを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き平行する両補助線間の距離から算出し、ギャップの下辺寸法Ｄ5は交点ｅを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き、次いで近似線Ｌ6とＬ3との交点ｆを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き平行する両補助線間の距離から算出し、ギャップの上辺寸法Ｄ6は交点ｃを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き、次いで交点ｄを通る近似線Ｌ1に垂直な補助線を引き平行する両補助線間の距離から算出することになるが、基台の表面近似線であるＬ1が画面の横軸に平行となるように調整されていれば、これらは補助線を考慮する必要が無く両交点の横座標の差演算によって単純に得られる。またヘッド部の長手寸法Ｄ3は交点ａと交点ｂ間の中点ｉから近似線Ｌ1に垂直に下ろした線の長さから算出し、ライトギャップの間隔寸法Ｄ4は交点ｃと交点ｄ間の中点ｊから近似線Ｌ6に垂直に下ろした線の長さから算出し、ギャップの下辺と基台表面との距離Ｄ7は交点ｅと交点ｆ間の中点ｋから近似線Ｌ1に垂直に下ろした線の長さから算出することになるが、近似線Ｌ1が画面の横軸に平行となるように調整されていれば、これらは垂直線を考慮する必要が無く中点と近似直線Ｌ1の縦座標の差演算によって単純に得られることになる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明のディスプレイ顕微鏡画像を用いたパターン測定手法は、顕微鏡画像におけるパターンの各辺部に対してエッジ検出範囲とエッジポイントの数とを指定してエッジ検出基準線を設定するステップと、該設定されたエッジ検出基準線に対して垂直方向からサーチして輝度変化点であるエッジポイントを画像情報より抽出するステップと、複数のエッジポイントの位置情報を基にパターンの各辺部を近似する線を割り出すステップと、該パターンの各辺部の近似線情報を綜合することによってパターンの形状を特定するステップとからなるもの、すなわちパターン角部等の形状把握に不確定な位置情報を基礎とすることなく、辺のエッジ近似線情報を基礎にするものであるから、非平行線で囲まれたような任意パターンの形状測定が可能であり、しかも個人差や測定毎の誤差が出にくい測定手法を提供することができる。
【００１４】
また、本発明におけるパターンの各辺部を近似する線情報を綜合する形態は、２本の線の交点、複数の交点から割り出される特定点、２本の直線のなす角度、特定された二点間の距離等を、上記線情報を基礎にした演算によって得るものであって、この演算は２本の線を特定した上で単に角度又は交点を指定するだけで演算を実行する機能をシステム上に備えるようにしたので、簡単な操作によって形状を把握し評価できる所望の形状情報を得ることができる。
本発明においてはイオンビーム装置を用いたデポジションによって予め試料表面に輝度識別が容易な物質を被覆させる手法を採用したので、パターン周囲が空間であるような試料の場合にも背景に影響されずパターンのエッジ検出が容易にしかも確実に実行できる。
【００１５】
本発明のディスプレイ顕微鏡画像を用いたパターン測長システムにおける輝度変化点抽出手段は、パターンを構成する辺を代表する領域を指定でき、エッジポイント情報はサーチするエッジ検出基準線の範囲も特定できる機能を備えているので、該当する辺を近似する線を適正に抽出することができる。
エッジポイントを画像情報より抽出する本発明の手段は、エッジポイントの実際の位置のエッジ情報を採用するのではなく、エッジ検出基準線方向に前後する複数の輝度プロファイル信号を積算することによりエッジポイントを抽出するようにしたので、形成されたパターンのエッジ情報をより正確に捉えられる。また、エッジ検出基準線に対しサーチする方向を選択できるものであるから、グレインパターン領域に存在するパターンであっても輝度的に安定しているパターン側から輝度変化点をサーチでき確実なエッジ検出が可能となる。
又本発明のシステムには輝度変化方向も指定できる機能を備えたので、顕微鏡画像をモニターして輝度変化方向を特定すれば一層確実なエッジ検出が可能となる。更に本発明のシステムには何番目の輝度変化点かをエッジ検出基準線毎に指定できる機能をもたせるようにしたので、他のパターン内に存在する着目パターンであっても誤認識すること無く着目パターンのエッジを確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】台形パターンを例に本発明の形状測定手法を説明する図である。
【図２】本発明におけるエッジポイント情報を抽出する手法を説明する図である。
【図３】輝度プロファイル信号から最大輝度変化点であるエッジポイントを求める方法を説明する図である。
【図４】磁気ヘッドの断面を試料として本発明の形状測定を実施した例を示す図である。
【図５】従来のパターンの測長技術を説明する図である。
【符号の説明】
１ エッジ検出基準線 イ,ロ,ハ,ニ パターンの辺
２ エッジポイント Ｌ1,Ｌ2,…,Ｌ6 辺の近似線
32 輝度プロファイル a,b,…,ｈ 近似線の交点
33 微分プロファイル α,β,γ 近似線の交わる角
D1,D2,…,D7 寸法

Claims (5)

1. 顕微鏡画像におけるパターンの辺部に前記パターンのエッジを検出するためのエッジ検出基準線を設定するステップと、
   前記エッジ検出基準線に沿って複数のエッジポイントを設定するステップと、
   前記複数のエッジポイントのうちの一つのエッジポイントにおいて前記エッジ検出基準線と交差するサーチライン近傍の輝度プロファイルを積算し、前記一つのエッジポイントに関するエッジ位置を算出するステップと、
   前記複数のエッジポイントでそれぞれ算出した前記エッジ位置から前記辺部の近似線を算出するステップと、
   前記近似線により前記パターンの形状を測定するステップと、からなるディスプレイ顕微鏡画像を用いたパターン測定手法。
2. 前記エッジ位置を算出するステップは、前記エッジ検出基準線に対し垂直な方向を長手方向とする短形領域の輝度情報を積算し、前記エッジ位置を算出する請求項１に記載のディスプレイ顕微鏡画像を用いたパターン測定手法。
3. 前記顕微鏡画像は、試料の断面の顕微鏡画像であり、前記エッジ検出基準線を設定する前に、イオンビームを用いたデポジションにより、前記パターンの外側に前記パターンと輝度の異なる物質を前記試料に被覆させる請求項１又は２に記載のディスプレイ顕微鏡画像を用いたパターン測定手法。
4. 顕微鏡画像におけるパターンの辺部に前記パターンのエッジを検出するためのエッジ検出基準線を設定する手段と、
   前記エッジ検出基準線に沿って複数のエッジポイントを設定する手段と、
   前記複数のエッジポイントのうちの一つのエッジポイントにおいて前記エッジ検出基準線と交差するサーチライン近傍の輝度プロファイルを積算し、前記一つのエッジポイントに関するエッジ位置を算出する手段と、
   前記複数のエッジポイントでそれぞれ算出した前記エッジ位置から前記辺部の近似線を算出する手段と、
   前記近似線により前記パターンを測定する手段と、からなるディスプレイ顕微鏡画像を用いたパターン測定システム。
5. 前記エッジ位置を算出する手段は、前記エッジ検出基準線に対し垂直な方向を長手方向とする短形領域の輝度情報を積算し、前記エッジ位置を算出する請求項４に記載のディスプレイ顕微鏡画像を用いたパターン測定システム。

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