JP5236615B2 - Edge detection method, length measurement method, charged particle beam device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体パターンのエッジ部分検出方法、半導体パターン間隔の測長方法、これらの方法を実行する荷電粒子線装置に関するものである。 The present invention relates to a method for detecting an edge portion of a semiconductor pattern, a method for measuring a distance between semiconductor patterns, and a charged particle beam apparatus that executes these methods.
半導体デバイスの半導体形成パターンを検査する際には、半導体デバイスに荷電粒子を照射して観察画像を取得し、その画像を解析することにより検査を行う。半導体パターンの検査項目の1つとして、半導体パターン間の間隔を測定する検査がある。下記特許文献1には、荷電粒子ビームを用いて測長を行う技術が記載されている。
When inspecting a semiconductor formation pattern of a semiconductor device, the semiconductor device is irradiated with charged particles to obtain an observation image, and the inspection is performed by analyzing the image. One of the inspection items of the semiconductor pattern is an inspection for measuring an interval between the semiconductor patterns.
半導体パターン間の間隔を測定する際には、測定対象領域を測定者が判断し、その領域を走査して観察画像の輝度変化を検出することにより、半導体パターンのエッジ部分を検出し、そのエッジ部分を用いて間隔を測定する。このとき、観察画像上のパターンのサイズと測定対象領域のサイズが大きく乖離していると、走査線上でノイズなどの雑信号を多く検出し、パターンのエッジ部分を識別することが難しくなる。 When measuring the interval between semiconductor patterns, the measurer determines the area to be measured, scans the area and detects the luminance change of the observation image, detects the edge portion of the semiconductor pattern, and the edge The interval is measured using the part. At this time, if the size of the pattern on the observation image and the size of the measurement target area are greatly different from each other, it is difficult to detect many miscellaneous signals such as noise on the scanning line and identify the edge portion of the pattern.
例えば、FEM(Focus Exposure Matrix)ウェハのように1枚のウェハ内でパターン形状が大きく変化する場合、測定対象領域のサイズに対して半導体パターン幅が小さすぎるなどの状況が発生する。この場合、上記のような状況が発生しやすくなる。その他、OPC(Optics Proximity Collection)設計のために用いられるテスト用の半導体パターンには、ラインエンドパターンが多く含まれるため、上記のような状況が発生しやすい。 For example, when the pattern shape largely changes in one wafer like a FEM (Focus Exposure Matrix) wafer, a situation occurs in which the semiconductor pattern width is too small with respect to the size of the measurement target region. In this case, the above situation is likely to occur. In addition, since the test semiconductor pattern used for the OPC (Optics Proximity Collection) design includes many line end patterns, the above situation is likely to occur.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、測定対象領域のサイズを動的に設定し、半導体パターンのエッジ部分を精度良く検出する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique for dynamically setting the size of a measurement target region and detecting an edge portion of a semiconductor pattern with high accuracy. To do.
本発明に係るエッジ部分検出方法では、観察画像のうち半導体パターンのエッジ部分を含む大きめの画像領域を走査することにより、検出対象のエッジ部分と直交する第2エッジ部分を検出し、最終的な走査範囲を第2エッジ部分よりも内側に設定する。 In the edge portion detection method according to the present invention, a second image portion that is orthogonal to the edge portion to be detected is detected by scanning a larger image area including the edge portion of the semiconductor pattern in the observed image. The scanning range is set inside the second edge portion.
本発明に係るエッジ部分検出方法によれば、エッジ部分を検出するための走査範囲サイズを、エッジ部分の幅よりもやや小さいサイズに設定することができる。これにより、パターンのサイズと走査範囲のサイズが大きく乖離する状況を発生しにくくし、エッジ部分の検出精度を高めることができる。 According to the edge portion detection method of the present invention, the scan range size for detecting the edge portion can be set to a size slightly smaller than the width of the edge portion. As a result, it is difficult to generate a situation in which the pattern size and the scanning range size greatly deviate, and the edge portion detection accuracy can be improved.
以下では、まず初めに半導体ラインパターンのエッジ部分を検出するための一般的な手法を説明するとともに、エッジ部分の検出精度が低下する状況について説明する。その後、本発明に係るエッジ部分検出方法を説明する。 In the following, first, a general method for detecting an edge portion of a semiconductor line pattern will be described, and a situation in which the detection accuracy of the edge portion is reduced will be described. Then, the edge part detection method according to the present invention will be described.
図1は、半導体パターン110の観察画像100を示す図である。ここでは2つの半導体ラインパターンのエッジ部分が対向して配置されている例を示した。図1において、観察画像100は、例えば荷電粒子ビームを半導体デバイスに照射することによって得られる。SEM(Scanning Electron Microscope)観察画像などがこれに相当する。観察画像を取得する手法は任意でよく、SEM観察像以外の観察画像を用いることもできる。
FIG. 1 is a view showing an
図1において、半導体パターン110間の距離を測定対象とする。半導体パターン110間の間隔を測定するためには、各半導体パターン110が対向しているエッジ部分を検出する必要がある。そこで、測長カーソル120を観察画像100上のエッジ部分近傍に配置し、輝度走査を行う。
In FIG. 1, the distance between the
図2は、測長カーソル120内の画像輝度を走査している様子を示す図である。半導体パターン110のエッジ部分に沿って走査位置を変化させながら画像輝度を取得すると、エッジ部分で画像輝度が大きく変化する。この輝度変化に基づき、エッジ部分の位置を検出することができる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the image brightness in the
図3は、半導体パターン110のエッジ部分のサイズよりも測長カーソルのサイズが大幅に大きい例を示す図である。図3において、半導体パターン110は図1よりも細い形状を有しており、エッジ部分の幅が測長カーソルの幅よりも大幅に狭い。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the size of the length measurement cursor is significantly larger than the size of the edge portion of the
図4は、図3の測長カーソル120内の画像輝度を走査している様子を示す図である。図3のように測長カーソル120の幅が半導体パターン110のエッジ部分の幅よりも大幅に広い場合、エッジ部分と交差しない走査線が多く存在することになる。この場合、エッジ部分と交差しない走査線が観察画像100上のノイズを多く検出し、エッジ部分の輝度とノイズの輝度の区別をつけにくくなる。そのため、エッジ部分の検出精度が低下する傾向がある。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the image luminance in the
ノイズをできる限り検出しないようにするためには、エッジ部分と交差しない走査線ができる限り少なくなることが望ましい。 In order to prevent detection of noise as much as possible, it is desirable that the number of scanning lines that do not intersect the edge portion be as small as possible.
以上説明した理由から、半導体パターン110のエッジ部分を精度良く検出するためには、測長カーソル120のエッジ幅方向(図1の縦方向)のサイズを、エッジ幅よりもやや小さく設定することが望ましいといえる。
For the reason described above, in order to accurately detect the edge portion of the
<実施の形態1>
以下、測長カーソル120のエッジ幅方向のサイズを望ましいサイズに設定して測長を行う手法を、下記(ステップ1)〜(ステップ6)で説明する。
<
Hereinafter, a method of measuring the length by setting the size of the
(ステップ1:FOVの設定)
図5は、エッジ部分を包含するFOV(Field Of View)領域を設定した様子を示す図である。FOVは、半導体パターン110のエッジ部分の幅を測定するため観察画像100上に設定される領域である。FOVは、本発明における「エッジ部分を包含する画像領域」に相当する。FOVは、半導体パターン110のエッジ部分を内部に包含する程度のサイズと位置に設定される。FOVのサイズは、測長カーソル120よりも大きめに設定される。FOVのサイズと位置を設定する手法として、例えば以下のようなものが考えられる。
(Step 1: FOV setting)
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which an FOV (Field Of View) region including an edge portion is set. The FOV is an area set on the
(ステップ1:FOVの設定:例1)
測定者が画面上で観察画像100を目視確認しながら、半導体パターン110のエッジ部分を包含する好適な位置とサイズでFOVを手動設定する。
(Step 1: FOV setting: Example 1)
While the measurer visually confirms the
(ステップ1:FOVの設定:例2)
荷電粒子線装置が備える演算装置または外部のコンピュータは(以下記載の便宜上、演算装置についてのみ述べる)、半導体パターン110の設計データをあらかじめ取得しておく。演算装置は、設計データ上で定義されているエッジ部分をFOVの中央に設定し、FOVのサイズは、半導体パターン110の設計データ上の幅よりも十分大きなサイズ(例えば2倍の幅)とする。
(Step 1: FOV setting: Example 2)
An arithmetic unit or an external computer included in the charged particle beam apparatus (only the arithmetic unit will be described for convenience in the following description) acquires design data of the
(ステップ2:FOV内を走査する)
図6は、FOV内を走査している様子を示す図である。演算装置は、ステップ1で設定したFOV内を、半導体パターン110のエッジ部分と平行な座標軸方向(図6のy軸方向)に順次走査する。x軸方向の走査位置は、x座標が小さいほうから大きいほうに向かって順次変化させる。y軸方向の走査は、y座標が大きいほうから小さいほうに向かう。演算装置は、各走査線上の画像輝度値を取得する。
(Step 2: Scan the FOV)
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which scanning is performed in the FOV. The arithmetic device sequentially scans the FOV set in
(ステップ3:FOV内を逆方向に走査する)
図7は、FOV内を逆方向に走査している様子を示す図である。演算装置は、ステップ2とは逆方向にFOV内を走査する。x軸方向の走査位置は、x座標が大きいほうから小さいほうに向かって順次変化させる。y軸方向の走査は、y座標が小さいほうから大きいほうに向かう。演算装置は、各走査線上の画像輝度値を取得する。
(Step 3: Scan the FOV in the reverse direction)
FIG. 7 is a diagram illustrating a state where the FOV is scanned in the reverse direction. The arithmetic unit scans the FOV in the direction opposite to that in
(ステップ4:x軸に沿ったエッジ部分を検出する)
図8は、ステップ2〜ステップ3の検出結果をグラフ上にプロットした様子を示す図である。図8の左半分はステップ2の検出結果、図8の右半分はステップ3の検出結果を示す。演算装置は、走査線上で最初に輝度値のピークを検出した位置を、図8のようなグラフ上にプロットする。実際に画面上にグラフを表示する必要はなく、内部的にプロットと同等の処理を実行すればよい。以後のステップおよび実施形態でも同様である。演算装置は、プロットした点が連続している部分に、x軸に沿ったエッジ部分が存在していると判断する。
(Step 4: Detect an edge part along the x-axis)
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the detection results of
(ステップ4:x軸に沿ったエッジ部分を検出する:補足)
演算装置は、走査線上で最初に輝度値のピークを検出した位置を図8のようにプロットするため、半導体パターン110が存在しない部分では、ノイズを検出してプロットすることになる。ノイズはFOV内全体にわたって存在しているため、半導体パターン110が存在しない部分では、走査を開始してすぐにピークを検出することになる。したがってx軸方向の走査位置がy軸に沿ったエッジ部分を通過する前後で、ピークを検出する位置が大きく異なる。演算装置は、このことを利用して、半導体パターン110のx軸に沿ったエッジ部分を検出することができる。
(Step 4: Detect edge part along x-axis: Supplement)
Since the arithmetic unit plots the position where the peak of the luminance value is first detected on the scanning line as shown in FIG. 8, the noise is detected and plotted in the portion where the
(ステップ5:測長カーソル120のy座標とサイズを定める)
図9は、測長カーソル120のy座標とサイズを定める様子を示す図である。演算装置は、ステップ4で検出したx軸沿いのエッジ部分よりも若干内側の位置をそれぞれのエッジ部分について設定する。演算装置は、2つの位置のy座標の中央を、測長カーソル120の中心y座標として設定する。また、2つの位置のy軸方向の間隔を、測長カーソル120のy軸方向サイズとする。
(Step 5: Determine the y coordinate and size of the length measurement cursor 120)
FIG. 9 is a diagram illustrating how the y coordinate and size of the
(ステップ5:測長カーソル120のy座標とサイズを定める:補足)
本ステップでいう内側とは、x軸沿いのエッジ部分よりも半導体パターン110の内部寄りの方向をいう。エッジ部分よりも内側の位置を基準として測長カーソル120のy軸方向サイズを設定することにより、半導体パターン110のy軸方向幅よりもやや小さい幅を有する測長カーソル120を生成することができる。すなわち、測長カーソル120のy軸方向サイズと、半導体パターンのy軸方向幅とが、大きく乖離しないようにすることができる。
(Step 5: Determine y-coordinate and size of measuring cursor 120: Supplement)
The inside in this step means a direction closer to the inside of the
(ステップ6:測長カーソル120のx座標とサイズを定める)
図10は、測長カーソル120のx座標とサイズを定めた様子を示す図である。演算装置は、測長カーソル120のx座標とサイズを、設計データに基づき定める。例えば、設計データ上における半導体パターン110のy軸方向に沿ったエッジ部分のx座標を、測長カーソル120の中心x座標として設定する。x軸方向のサイズは、ステップ5で定めたy軸方向のサイズy1の定数倍、例えば2倍の2y1とする。
(Step 6: Determine the x coordinate and size of the length measurement cursor 120)
FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the x coordinate and the size of the
以上、本実施の形態1において、演算装置が測長カーソル120の位置とサイズを自動的に設定する手法を説明した。
As described above, in the first embodiment, the method in which the arithmetic device automatically sets the position and size of the
以上のように、本実施の形態1によれば、演算装置は、半導体パターン110のy軸に沿ったエッジ部分を包含するFOV領域を観察画像100上で設定し、FOV内をy軸に沿って走査してx軸に沿ったエッジ部分を検出する。x軸に沿ったエッジ部分のy座標に基づき、測長カーソル120のy軸方向のサイズを、y軸に沿ったエッジ幅よりも若干小さい幅に自動設定することができる。したがって、測長カーソル120のy軸方向のサイズと半導体パターン110のy軸方向のエッジ幅とが大きく乖離せず、エッジ部分を精度良く検出することができる。
As described above, according to the first embodiment, the arithmetic device sets the FOV region including the edge portion along the y axis of the
<実施の形態2>
本発明の実施の形態2では、実施の形態1で説明したステップ5の変形例を説明する。その他のステップは実施の形態1と同様であるため、以下ではステップ5のみ説明する。本実施の形態2において、ステップ5はステップ5−1とステップ5−2の2段階で実行される。
<
In the second embodiment of the present invention, a modification of step 5 described in the first embodiment will be described. Since other steps are the same as those in the first embodiment, only step 5 will be described below. In the second embodiment, step 5 is executed in two stages, step 5-1 and step 5-2.
(ステップ5−1:x軸に沿ったエッジ部分の形状を近似する)
図11は、ステップ4で検出した、x軸に沿ったエッジ部分の形状を多項式で近似した様子を示す図である。ここで用いる近似式は、x軸に沿ったエッジ部分の上下に2つ以上の極値が存在し、x軸に沿ったエッジ部分をこれらの極値が間に挟むような形状を有する多項式を用いる。2つの極値がx軸に沿ったエッジ部分を挟む場合は、図11の左半分に2つ、右半分に2つの合計4つの極値が存在することになるので、5次多項式を用いることができる。エッジ部分を極値で挟む理由は、次の図12で説明する。
(Step 5-1: Approximate the shape of the edge portion along the x-axis)
FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which the shape of the edge portion along the x-axis detected in step 4 is approximated by a polynomial. The approximate expression used here is a polynomial having a shape in which two or more extreme values exist above and below the edge portion along the x-axis, and these extreme values sandwich the edge portion along the x-axis. Use. When two extreme values sandwich the edge along the x-axis, there are two extreme values in the left half and two in the right half of FIG. 11, so use a fifth order polynomial. Can do. The reason why the edge portion is sandwiched between extreme values will be described with reference to FIG.
(ステップ5−2:測長カーソル120のy座標とサイズを定める)
図12は、測長カーソル120のy座標とサイズを定めた様子を示す図である。演算装置は、ステップ5−1で定めた近似式のうち、半導体パターン110のx軸方向に沿ったエッジ部分よりも内側の極値点を2つ特定する。該当する極値が3つ以上ある場合は、ステップ2で検出したエッジ部分とステップ3で検出したエッジ部分それぞれに対応する極値を1つずつ任意に選択する。演算装置は、2つの極値点のy座標の中央を、測長カーソル120の中心y座標として設定する。また、2つの極値点のy軸方向の間隔を、測長カーソル120のy軸方向サイズとする。
(Step 5-2: Determine y-coordinate and size of measuring cursor 120)
FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which the y coordinate and the size of the
以上のように、本実施の形態2によれば、半導体パターンのx軸に沿ったエッジ部分を多項式で近似することにより、実施の形態1と同様の効果を発揮することができる。 As described above, according to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be exhibited by approximating the edge portion along the x-axis of the semiconductor pattern with a polynomial.
<実施の形態3>
実施の形態1〜2のステップ6では、測長カーソル120のx座標を設計データに基づき定めることを説明した。本発明の実施の形態3では、ステップ6においてFOV内の走査結果に基づき測長カーソル120のx座標を定める手順を説明する。ステップ6以外のステップは実施の形態1〜2いずれかと同様であるため、以下ではステップ6のみ説明する。
<Embodiment 3>
In step 6 of the first and second embodiments, it has been described that the x coordinate of the
図13は、測長カーソル120のx座標とサイズが不適切である例を示す図である。図13では、測長カーソル120が半導体パターン110のy軸方向に沿ったエッジ部分の内側に入り込んでしまい、測長カーソル120内でエッジ部分を走査することができない。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which the x coordinate and the size of the
図13のような状況を避けるため、測長カーソル120のx座標とサイズを適切に設定する必要がある。しかし、設計データに基づき測長カーソル120のx座標とサイズを定めた場合、設計データと実際の半導体パターン110が大きく乖離している可能性がある。この場合、測長カーソル120の位置が想定とずれてしまい、図13のような状況が発生し得る。そこで本実施の形態3では、実際の観察画像100を用いて、測長カーソル120のx座標とサイズを定める。以下、本実施の形態3におけるステップ6の内容を説明する。
In order to avoid the situation shown in FIG. 13, it is necessary to appropriately set the x coordinate and the size of the
(ステップ6:測長カーソル120のx座標とサイズを定める)
図14は、測長カーソル120のx座標とサイズを定める様子を示す図である。実施の形態1の図8で説明したように、走査線上の半導体パターン110が存在しない部分ではノイズを拾うため、輝度ピークを検出する位置がx軸に沿ったエッジ部分から大きく離れている。したがって、輝度ピークをプロットすると、エッジ部分とノイズ部分が非連続となる。演算装置は、この非連続部分を検出することにより、半導体パターン110のy軸に沿ったエッジ部分のx座標を検出することができる。演算装置は、このエッジ部分のx座標を測長カーソル120の中心x座標とする。測長カーソル120のx軸方向サイズは、実施の形態1〜2と同様に定めればよい。
(Step 6: Determine the x coordinate and size of the length measurement cursor 120)
FIG. 14 is a diagram showing how the x coordinate and the size of the
(ステップ6:測長カーソル120のx座標とサイズを定める:補足)
エッジ部分のx座標を定める処理は、ステップ2で検出したx軸沿いのエッジ部分またはステップ3で検出したx軸沿いのエッジ部分いずれかについてのみ行えばよい。すなわち、図14に示すプロット結果の左右いずれか半分についてのみ実行すればよい。
(Step 6: Determine x-coordinate and size of measuring cursor 120: Supplement)
The process of determining the x coordinate of the edge portion may be performed only for either the edge portion along the x axis detected in
以上のように、本実施の形態3によれば、観察画像100上のFOVを走査した結果に基づき、測長カーソル120のx座標とサイズを定めることができる。すなわち、実際の測定結果に基づき動的に測長カーソル120のx座標とサイズを定めることになる。したがって、設計データと実際の半導体パターン110が乖離していても、測長カーソル120のx座標とサイズを適切に定め、エッジ部分を測長カーソル120内に含めることができる。
As described above, according to the third embodiment, the x coordinate and the size of the
<実施の形態4>
図15は、実施の形態3のステップ6においてエッジ部分を検出する別手法を説明する図である。図14において、走査線上の輝度ピークをプロットすると、x軸沿いのエッジ部分とノイズ部分が非連続となることを説明した。この性質を利用して、統計処理的にエッジ部分を検出することができる。以下、本実施の形態4におけるステップ6の内容を説明する。その他のステップは実施の形態3と同様である。
<Embodiment 4>
FIG. 15 is a diagram for explaining another method for detecting an edge portion in step 6 of the third embodiment. In FIG. 14, it has been described that when the luminance peak on the scanning line is plotted, the edge portion and the noise portion along the x-axis are discontinuous. Using this property, the edge portion can be detected statistically. The contents of step 6 in the fourth embodiment will be described below. Other steps are the same as those in the third embodiment.
(ステップ6:測長カーソル120のx座標とサイズを定める)
演算装置は、FOV内を走査して得られた輝度ピークのy座標値を取得し、これらの平均値と分散値を図15のようにプロットする。x軸沿いのエッジ部分とノイズ部分の輝度ピークが非連続となることに起因して、y軸沿いのエッジ部分のx座標に相当する位置で極値が得られる。演算装置は、この極値を特定することにより、y軸沿いのエッジ部分のx座標を特定することができる。演算装置は、このエッジ部分のx座標を測長カーソル120の中心x座標とする。測長カーソル120のx軸方向サイズは、実施の形態1〜2と同様に定めればよい。
(Step 6: Determine the x coordinate and size of the length measurement cursor 120)
The arithmetic unit obtains the y coordinate value of the luminance peak obtained by scanning the FOV, and plots the average value and the variance value as shown in FIG. An extreme value is obtained at a position corresponding to the x coordinate of the edge portion along the y axis due to the discontinuity of the luminance peaks of the edge portion and the noise portion along the x axis. The arithmetic unit can specify the x coordinate of the edge portion along the y axis by specifying the extreme value. The arithmetic unit sets the x coordinate of the edge portion as the center x coordinate of the
以上のように、本実施の形態4によれば、走査線上の輝度ピークがx軸沿いのエッジ部分とノイズ部分で非連続となる性質を利用して、y軸沿いのエッジ部分のx座標を統計処理的に検出することができる。これにより、実施の形態3と同様の効果を発揮することができる。 As described above, according to the fourth embodiment, the x-coordinate of the edge portion along the y-axis is obtained by utilizing the property that the luminance peak on the scanning line is discontinuous between the edge portion along the x-axis and the noise portion. It can be detected statistically. Thereby, the same effect as Embodiment 3 can be exhibited.
<実施の形態5>
本発明の実施の形態5では、測長カーソル120の位置とサイズを設定した後、他の測長カーソル120と重なってしまった場合の処理手順を説明する。
<Embodiment 5>
In the fifth embodiment of the present invention, a processing procedure when the position and size of the
図16は、2つの対向する測長カーソル120が重なっている様子を示す図である。図16において、個々の測長カーソル120は半導体パターン110のエッジ部分を含んでおり、適正な位置とサイズに設定されているが、対向配置されている他の測長カーソル120と重なっている。
FIG. 16 is a diagram illustrating a state in which two opposing
図17は、測長カーソル120の位置とサイズを再調整した後の様子を示す図である。演算装置は、各測長カーソル120の位置とサイズに基づき、各測長カーソル120が重なっているか否かを判断することができる。いずれかの測長カーソル120が重なっている場合、演算装置は、重なっている部分の中央を中心として、重なっている各測長カーソル120の位置を移動させ、重複部分をなくす。このとき、測長カーソル120のサイズを適宜再設定してもよい。
FIG. 17 is a diagram illustrating a state after the position and size of the
以上のように、本実施の形態5によれば、演算装置は、測長カーソル120が重なっている部分がなくなるように、測長カーソル120の位置とサイズを調整する。これにより本来検出すべきでない他の半導体パターン110のエッジ部分を検出するなどの不都合を回避することができる。
As described above, according to the fifth embodiment, the arithmetic device adjusts the position and size of the
<実施の形態6>
本発明の実施の形態5では、測長カーソル120の位置とサイズを設定した後、測長カーソル120が観察画像100の外に突出してしまった場合の処理手順を説明する。
<Embodiment 6>
In the fifth embodiment of the present invention, a processing procedure when the
図18は、測長カーソル120が観察画像100の外に突出している様子を示す図である。図18において、個々の測長カーソル120は半導体パターン110のエッジ部分を含んでおり、適正な位置とサイズに設定されているが、サイズが観察画像100サイズに比して大きいため、観察画像100の外まで突出してしまっている。
FIG. 18 is a diagram illustrating a state in which the
図19は、測長カーソル120の位置とサイズを再調整した後の様子を示す図である。演算装置は、各測長カーソル120の位置とサイズに基づき、各測長カーソル120が観察画像100の外に突出しているか否かを判断することができる。いずれかの測長カーソル120が観察画像100の外に突出している場合、演算装置は、各測長カーソル120のサイズと位置を再調整して、突出部分をなくす。
FIG. 19 is a diagram illustrating a state after the position and size of the
以上のように、本実施の形態6によれば、演算装置は、測長カーソル120が観察画像100の外に突出している部分がなくなるように、測長カーソル120の位置とサイズを調整する。これにより半導体パターン110が観察画像100上で存在しない領域で走査処理を行うなどの不要な処理を行う必要がなくなり、また観察画像100の外を走査することに起因する測定エラーを回避することができる。
As described above, according to the sixth embodiment, the arithmetic device adjusts the position and size of the
<実施の形態7>
以上の実施の形態1〜6で説明した手法により、演算装置は半導体パターン110のエッジ部分を精度良く検出することができる。演算装置は、エッジ部分を検出した後、その検出結果を用いてその他の測定を行うこともできる。例えば対向する半導体パターン110間の間隔を測定する測長処理を実行することができる。
<Embodiment 7>
By the method described in the first to sixth embodiments, the arithmetic unit can detect the edge portion of the
<実施の形態8>
図20は、本発明の実施の形態8に係る荷電粒子線装置200の構成を示す模式図である。本実施の形態8に係る荷電粒子線装置200は、演算装置270を備える。演算装置270は荷電粒子線装置200の全体動作を制御する。演算装置270はその他、実施の形態1〜6のいずれかで説明した半導体パターン110のエッジ部分を検出する方法、および実施の形態7で説明した半導体パターン110間の間隔を測定する方法の少なくともいずれかを実行する。以下図20の各構成について説明する。
<Eighth embodiment>
FIG. 20 is a schematic diagram showing a configuration of a charged
エミッタ211から放出された荷電粒子ビーム212は、静電レンズ221、222で集束され、試料ステージ214上の試料213上に照射される。試料213上での荷電粒子ビーム212の照射位置は、偏向器231および232で荷電粒子ビーム212を偏向することによって調整される。
The charged
試料213から発生した2次電子215は2次電子検出器240で検出され、その信号強度を偏向強度と対応させた2次電子観察像が演算装置270で形成される。ユーザは、演算装置270が出力する2次電子観察像をディスプレイなどの表示装置上で見ながら、測定結果を画面上で確認することができる。
The
静電レンズ221および222、ビーム制限絞り223、アライナー224を含むレンズ系220は、レンズ系制御器250で制御される。偏向器231、232を含む偏向系230は、偏向系制御器260で制御される。なお、各部のドライバを表すボックスの符号は省略してある。
The lens system 220 including the
本実施の形態8における「荷電粒子照射部」は、エミッタ211が相当する。「画像取得部」は、2次電子検出器240および演算装置270が相当する。
The “charged particle irradiation unit” in the eighth embodiment corresponds to the
以上のように、本実施の形態8によれば、実施の形態1〜6のいずれかで説明した半導体パターン110のエッジ部分を検出する方法、および実施の形態7で説明した半導体パターン110間の間隔を測定する方法を、荷電粒子線装置200が備える演算装置270を用いて実行することができる。なお演算装置270に代えて、外部のコンピュータなどを用いてもよい。
As described above, according to the eighth embodiment, the method for detecting the edge portion of the
100:観察画像、110:半導体パターン、120:測長カーソル、200:荷電粒子線装置、211:エミッタ、212:荷電粒子ビーム、213:試料、214:試料ステージ、215:2次電子、220:レンズ系、221、222:静電レンズ、223:ビーム制限絞り、224:アライナー、230:偏向系、231、232:偏向器、240:2次電子検出器、250:レンズ系制御器、260:偏向系制御器、270:演算装置。 100: Observation image, 110: Semiconductor pattern, 120: Measuring cursor, 200: Charged particle beam device, 211: Emitter, 212: Charged particle beam, 213: Sample, 214: Sample stage, 215: Secondary electrons, 220: Lens system, 221 and 222: electrostatic lens, 223: beam limiting aperture, 224: aligner, 230: deflection system, 231 and 232: deflector, 240: secondary electron detector, 250: lens system controller, 260: Deflection system controller, 270: arithmetic unit.
Claims (8)
前記半導体デバイスの観察画像を得るステップと、
前記観察画像のうち前記エッジ部分を包含する画像領域を特定するステップと、
前記画像領域を前記観察画像上における前記エッジ部分と平行な座標軸方向に走査して前記半導体パターンのうち前記エッジ部分と直交する座標軸方向に存在する第2エッジ部分を検出する直交エッジ検出ステップと、
前記エッジ部分を検出するための走査範囲のうち前記エッジ部分と平行な座標軸方向の端部を前記第2エッジ部分よりも前記半導体パターン寄りに設定する走査範囲設定ステップと、
前記走査範囲を走査して前記エッジ部分を検出するステップと、
を有することを特徴とするエッジ部分検出方法。 A method for detecting an edge portion of a semiconductor pattern of a semiconductor device,
Obtaining an observation image of the semiconductor device;
Identifying an image region that includes the edge portion of the observed image;
An orthogonal edge detection step of scanning the image region in a coordinate axis direction parallel to the edge portion on the observation image and detecting a second edge portion existing in a coordinate axis direction orthogonal to the edge portion of the semiconductor pattern;
A scanning range setting step of setting an end portion in a coordinate axis direction parallel to the edge portion of the scanning range for detecting the edge portion closer to the semiconductor pattern than the second edge portion;
Scanning the scanning range to detect the edge portion;
An edge portion detection method characterized by comprising:
前記第2エッジ部分よりも前記半導体パターン寄りに極値を有する多項式を用いて前記第2エッジ部分の形状を近似し、
前記極値に対応する位置を前記走査範囲の前記エッジ部分と平行な座標軸方向の端部として設定する
ことを特徴とする請求項1記載のエッジ部分検出方法。 In the scanning range setting step,
Approximating the shape of the second edge portion using a polynomial having extreme values closer to the semiconductor pattern than the second edge portion,
The edge portion detection method according to claim 1, wherein a position corresponding to the extreme value is set as an end portion in a coordinate axis direction parallel to the edge portion of the scanning range.
前記第2エッジ部分の検出結果が非連続になっている部分が前記走査範囲に含まれるように、前記走査範囲の前記エッジ部分と直交する座標軸方向の端部を設定する
ことを特徴とする請求項1記載のエッジ部分検出方法。 In the scanning range setting step,
The end in the coordinate axis direction orthogonal to the edge portion of the scanning range is set so that a portion where the detection result of the second edge portion is discontinuous is included in the scanning range. Item 2. The edge portion detection method according to Item 1.
前記第2エッジ部分の検出結果が非連続になっている部分を、前記走査範囲のうち前記エッジ部分と直交する座標軸方向の中心座標とし、
前記走査範囲のうち前記エッジ部分と直交する座標軸方向のサイズを、前記走査範囲のうち前記エッジ部分と平行な座標軸方向のサイズの定数倍に設定する
ことを特徴とする請求項3記載のエッジ部分検出方法。 In the scanning range setting step,
A portion where the detection result of the second edge portion is discontinuous is set as a central coordinate in a coordinate axis direction orthogonal to the edge portion in the scanning range,
4. The edge portion according to claim 3, wherein the size in the coordinate axis direction orthogonal to the edge portion in the scanning range is set to a constant multiple of the size in the coordinate axis direction parallel to the edge portion in the scanning range. Detection method.
前記走査範囲が他のエッジ部分を検出するための走査範囲と重複する場合は、前記走査範囲の位置またはサイズを調整して重複を回避する
ことを特徴とする請求項3記載のエッジ部分検出方法。 In the scanning range setting step,
The edge part detection method according to claim 3, wherein, when the scanning range overlaps with a scanning range for detecting another edge part, the position or size of the scanning range is adjusted to avoid the overlap. .
前記走査範囲が前記観察画像外に突出する場合は、前記走査範囲の位置またはサイズを調整して突出を回避する
ことを特徴とする請求項3記載のエッジ部分検出方法。 In the scanning range setting step,
The edge part detection method according to claim 3, wherein when the scanning range protrudes outside the observation image, the position or size of the scanning range is adjusted to avoid the protrusion.
請求項1記載のエッジ部分検出方法を用いて対向する前記複数の半導体パターンのエッジ部分を検出するステップと、
前記エッジ部分の検出結果を用いて前記複数の半導体パターン間の間隔を測定するステップと、
を有することを特徴とする測長方法。 A method for measuring an interval between a plurality of semiconductor patterns of a semiconductor device,
Detecting edge portions of the plurality of semiconductor patterns facing each other using the edge portion detection method according to claim 1;
Measuring a distance between the plurality of semiconductor patterns using a detection result of the edge portion;
A length measuring method characterized by comprising:
前記測定対象の観察画像を取得する画像取得部と、
前記観察画像を用いて請求項1記載のエッジ部分検出方法および請求項7記載の測長方法の少なくともいずれかを実行する演算部と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。 A charged particle irradiation unit that irradiates the measurement target with charged particles;
An image acquisition unit for acquiring an observation image of the measurement object;
An arithmetic unit for performing at least one of the edge portions detection method and claim 7 measurement method according to claim 1, wherein using the observation image,
A charged particle beam apparatus comprising:
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