JP5378266B2 - 測定領域検出方法および測定領域検出プログラム - Google Patents

測定領域検出方法および測定領域検出プログラム Download PDF

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Description

本発明は、走査型電子顕微鏡を用いて生成した画像上で幅、長さが同じあるいは所定範囲内にある複数の測定領域および測定結果を表示する測定領域検出方法および測定領域検出プログラムに関するものである。
従来、CADデータから生成したCAD画像をマスクに露光して現像した当該マスク上のパターンや、更に、マスクを用いて露光して現像したウェハ上のパターンについて、走査型電子顕微鏡を用いたパターン検査装置で実画像のパターンを取得(撮影)して測定する場合、マスク基板やウェハ基板の上に形成されたパターンがある部分をラインと呼び、パターンがない部分をスペースと呼び、測定する場合に画像(CAD画像あるいは実画像)上でいずれの部分を測定するかを指定する必要があり、測定者が画像を見てこの部分を測定すると1つ1つ全て指定していた。
このため、測定個所が多数になると、全ての測定個所を画像上で指定する必要があり、多大の作業が必要になってしまうと共に、画像上で同じ幅、長さのライン、スペースであっても全て1つ1つ指定しないと測定できないという問題があった。
本発明は、これらの問題を解決するため、走査型電子顕微鏡を用いて生成した画像上で幅、長さが同じあるいは所定範囲内にある複数の測定領域および測定結果を表示する測定領域検出方法において、CADデータから生成したCAD画像上で測定場所を指定するステップと、CAD画像上で指定された測定場所をもとにCAD画像上で指定された測定場所において内接する矩形の測定領域(指定)を検出して表示するステップと、検出した測定領域(指定)と幅あるいは長さあるいは両者が同じあるいは所定範囲内で同じ他の測定領域を抽出して測定領域(予測)を生成するステップと、測定領域(指定)および測定領域(予測)をもとに、走査型電子顕微鏡を制御して、CADデータをもとに作製した被測定試料からSEM画像を取得するステップと、取得したSEM画像上で前記CAD画像上の測定領域(指定)および測定領域(予測)に対応するパターンの測定を行って測定結果を取得するステップと、取得した測定結果をSEM画像上の対応する前記測定領域(指定)および測定領域(予測)にそれぞれ表示するステップとを有するようにしている。
この際、測定領域(指定)および測定領域(予測)は、CAD画像上のパターンの存在するライン内あるいはパターンの存在しないスペース内で、指定された測定場所においてそれぞれ内接する、幅あるいは長さあるいは両者が同じあるいは所定範囲内で同じ矩形を抽出するようにしている。
また、測定領域(指定)および測定領域(予測)は、CAD画像上のパターンの存在するラインあるいはパターンの存在しないスペース内で、指定された測定場所においてそれぞれ内接する矩形であって、測定領域(予測)の矩形は測定領域(指定)の矩形と同一の内接する矩形が抽出できない場合には、矩形の幅および長さのうちのいずれか一方あるいは指定されない方を小さくして内接する、幅あるいは長さあるいは両者あるいは所定範囲内で同じ矩形を抽出するようにしている。
また、測定結果は、実際の測定結果と、SEM画像とCAD画像の差、全数のバラつき、全数の平均のうちの1つ以上とするようにしている。
本発明は、CAD画像上で測定領域が指定されると自動的に幅あるいは長さが同じ測定領域を予測して抽出し、対応するSEM画像を取得して当該予測した測定領域の測定結果を表示することにより、画像上である測定領域を指定すると当該測定領域と幅、長さが同じパターン(スペース、ライン)の複数の測定領域を併せて抽出して測定し測定結果を出力することが可能となる。
本発明は、画像上である測定領域を指定すると当該測定領域と幅、長さが同じパターン(スペース、ライン)の複数の測定領域を併せて抽出して測定し測定結果を出力するを実現した。
図1は、本発明のシステム構成図を示す。
図1において、測定SEM1は、試料(マスク)4の拡大画像を生成してパターン(ライン、スペースなどのパターン)の寸法を測定するものであって、電子線ビームを発生する電子銃11、発生された電子線ビームを集束する集束レンズ12、集束された電子線ビームを試料17の上に細く絞る対物レンズ16、試料17の上で細く絞られた電子線ビームを平面走査(X方向およびY方向に走査)するための2段の偏向器14、更に、細く絞った電子線ビーム2で試料4の上を平面走査したときに放出された2次電子、光、反射された反射電子を検出する検出器15などから構成され、試料17の表面の画像(2次電子画像、反射電子画像)などを生成する公知のものである。
アライメント12は、電子銃11から放出された電子ビームの光軸を集束レンズ13、対物レンズ16から構成される光学系の軸に、軸合わせするための偏向器である。
ステージ18は、試料(マスクなど)17を搭載し、X方向、Y方向、Z方向に移動するものであって、図示外のレーザ干渉計によりその座標を検出しつつ試料17を所定の場所に正確に位置づけるための移動台である。
増幅器19は、2次電子、反射電子などを検出する検出器15などで検出された信号を増幅するものである。
PC(パソコン)2は、プログラムに従い各種制御、処理を行う公知のものであって、ここでは、CAD画像表示手段21、測定領域表示手段22、SEM画像取得手段23、結果表示手段24、SEM画像表示手段25、CADデータ25、表示装置26、および入力装置27などから構成されるものである。
CAD画像表示手段21は、CADデータ26をもとに、当該CAD画像データ26をもとに作製したマスクのパターンの画像を作成して表示装置27上にCAD画像として表示するものである(図3から図7参照)。
測定領域表示手段22は、CAD画像上に測定領域を表示するものであって、例えばCAD画像上で利用者からマウスなどにより測定場所が指定されるとその指定された場所を中心にパターン(ライン、スペース)内で内接する矩形(測定領域(指定))を検出し、更に、当該検出した矩形と幅、長さ、両者、更に、所定範囲で同じ他のパターンの矩形(測定領域(予測))を検出し、これら検出した矩形(測定領域(指定)、測定領域(予測))をCAD画像上に重畳して測定領域として表示するものである(図2から図7参照)。
SEM画像取得手段23は、SEM画像上の測定領域(指定)および測定領域(予測)の情報をもとに、測定SEM1を制御して、ステージ18に装填された試料(マスク)17上の対応する領域のSEM画像を撮影して取得するものである。具体的には、CAD画像(CADデータ26)上の測定領域(指定)および測定領域(予測)の座標をもとに、試料(マスク)17を搭載したステージ18を図示外のレーザ干渉計で測定しつつ該当する領域に位置づけ、所定倍率で焦点合わせしてSEM画像を撮影して取得するものである(公知技術である)。
結果表示手段24は、SEM画像取得手段23で取得したSEM画像上で、CAD画像上で指定された測定領域(指定)およびその測定領域(予測)に対応する当該SEM画像上のパターン(ライン、スペースなどのパターン)の寸法を測定し、その測定結果をSEM画像上の該当領域に表示するものである(図3の(c)参照)。
SEM画像表示手段25は、SEM画像取得手段23により取得したSEM画像を表示装置27に表示するものである(図3の(c)参照)。
CADデータ26は、ウェハ上のパターンを設計したCADデータである(図3から図7参照)。
表示装置27は、画像などを表示する表示装置である。
入力装置28は、データや指示を入力するものであって、マウス、キーボード、タッチペンなどの入力装置である。
次に、図2のフローチャートの順番に従い、図1の構成の動作を詳細に説明する。
図2は、本発明の動作説明フローチャートを示す。
図2において、S1は、CAD画像を表示する。これは、利用者がこれから図1の測定SEM1のステージ18に装着してパターン(スペース、ラインなど)の寸法を測定する対象の試料(マスク)17を作製したCADデータ26をもとに生成したCAD画像を表示装置27に表示する(図3の(a)参照)。この際、CAD画像は、例えば
・CADデータ:
・画像(中心):
・領域(X0,Y0):
の3つを指定して表示させる。CADデータは、これから測定しようとする試料(マスク)を作製したCADデータである。画像(中心)は、測定しようとするCAD画像の中心を指定する。領域(X0,Y0)は、CAD画像上で、指定された画像(中心)を中心に、測定する領域を当該領域(X0.Y0)として指定する。
S2は、測定領域(指定)を表示する。これは、利用者が図1の入力装置28を操作し、S1で表示装置27上に表示されたCAD画像上で測定領域を入力装置(マウス)28でクリックして測定場所を指定すると、当該指定された場所においてラインあるいはスペース内で内接する矩形を検出して測定領域(指定)として表示する(図3の(a)参照)。この際、指定された場所を含む内接する矩形の幅を見つけてデフォルトの長さの矩形(測定領域(指定))を生成して表示する。
S3は、両端のスペース(ライン)を考慮か判別する。これは、S2で生成して表示した矩形(測定領域(指定))について、両端のスペース(ライン)がほぼ同じ幅であることを考慮して測定対象とするか判別する。YESの場合には、ライン(スペース)の幅あるいは長さがほぼ同一のみならず、隣接するスペース(ライン)の幅あるいは長さもほぼ同一であることが条件となると判明したので、S4に進む。NOの場合には、S5に進む。
S4は、S3のYESで、測定領域(指定)のライン(スペース)の幅あるいは長さがほぼ同一の他のライン(スペース)みならず、隣接するスペース(ライン)の幅あるいは長さもほぼ同一であることが条件となると判明したので、測定領域(指定)のライン(スペース)の両側のスペース(ライン)の幅と同一(ほぼ同一を含む)のものを選択(例えば図3の(b)の○1の測定領域(指定)に対して、○2、○3、○4の測定領域(予測)を選択)し、S5に進む。
S5は、デフォルトの長さが確保できないか判別する。これは、S2で生成した測定領域(指定)の矩形(例えば図3の(b)の○1の矩形)およびS4で生成した測定領域(予測)の矩形(例えば図3の(b)の○2、○3、○4の矩形)がデフォルトの長さが確保できないか判別する。YESの場合には、S6に進む。NOの場合には、S7に進む。
S6は、S5のYESで、フォルトの長さが確保できない、例えば図6の(b)に示す、○1の測定領域(指定)の矩形のデフォルトの矩形の長さが、○2と○3の測定領域(予測)の矩形では確保できず、短くなってしまうので、この場合には、デフォルトを確保できる最大の長さに変更する。例えば図6の(b)の○2と○3の測定領域(予測)の矩形の場合には、図示のように最大に確保できる長さに変更した矩形とし、S7に進む。
S7は、同一幅の測定領域(予測)の表示する。これは、S3からS6で生成した測定領域(予測)を、CAD画面上に表示、例えば図3の(b)の○1の測定領域(指定)に加えて○2、○3、○4の測定領域(予測)を表示、あるいは図6の(c)の○1の測定領域(指定)に加えて○2、○3の測定領域(予測)を表示する。
S8は、対応するSEM画像を取得して測定する。これは、S7でCAD画像上で表示された測定領域(指定)および測定領域(予測)について、公知の技術により図1の測定SEM1を制御して対応するSEM画像を撮影して測定(測定)する。
S9は、SEM画像上に測定結果を表示する。これは、S8で測定した測定結果(測定結果)をSEM画像上に測定領域(指定)および測定領域(予測)に対応づけて表示、例えば図3の(c)に示すように、測定領域(指定)および測定領域(予測)の矩形の各場所における測定場所のマークと測定数値(図示せず)、更に、SEM画像とCAD画像の差、全数のバラツキ、全数の平均などを併せて表示する(図示せず)。
以上によって、利用者がCAD画像上でマウスで測定場所を指定する、自動的に当該指定された測定場所のパターン(ラインあるいはスペース)内で内接する矩形(測定領域(指定))を自動生成して表示(図3の(b)の○1)、更に、同じ幅、長さを持つ他のパターン内で内接する矩形(測定領域(予測))を自動的に検出してCAD画像上に表示(図3の(b)の○2、○3、○4)し、これらの際、デフォルトの長さ、幅が確保できない場合には短くした矩形(測定領域(指定)、測定領域(予測))を自動生成してCAD画像上に表示し、更に、測定領域(指定)の両側のスペース(ライン)の幅、長さを同一(ほぼ同一を含む)の条件を付加して類似の他の矩形(測定領域(予測))を検出してより同じ条件での測定領域(予測)を自動検出して表示することが可能となる。そして、自動検出した測定領域(指定)および測定領域(予測)について、自動的にCADデータをもとに当該CADデータから作成した試料(マスク)からSEM画像を撮影して当該SEM画像上で測定してその結果を測定領域(指定)および測定領域(予測)に対応付けて表示すると共にCADデータ上のCAD画像との差、更に、全数のバラつき、全数の平均などを集計して表示することが可能となる。
以下詳細に順次説明する。
図3は、本発明の説明図を示す。
図3の(a)は、CAD画像上の測定領域(指定)の例を示す。図示の画像は、CADデータをもとに生成したCAD画像であって、当該CADデータをもとに作製した試料(マスク)のパターンに対応するCAD画像であり、ラインと記載した部分が実際にパターンの残っている部分であり、スペースと記載した部分が実際にパターンの無い部分である(以下同様)。
図3の(a)において、○1の矩形は、測定領域(指定)の例であって、CAD画像上で利用者がマウスを操作して図示のスペースの部分をクリックすると、当該クリックした部分(指定場所)を含むパターン(ここでは、スペース)内に内接する矩形を図示のように自動生成して表示したものである。測定領域(指定)の表示手順は、利用者がマウスで測定場所をクリックすると、当該クリックして選択した測定場所を含む、ここでは、スペース内で幅が内接し、長さがデフォルトの図示の○1の矩形を測定領域(指定)として生成して表示する。そして、併せて、ここでは、幅が同じ矩形の候補を、図示の横矢印でそれぞれ表示する。
図3の(b)は、CAD画像上の測定領域(指定)および測定領域(予測)の例を示す。ここでは、図3の(a)で示した幅が同じ矩形の候補を、測定領域(予測)として検出して○2、○3、○4の測定領域(予測)を併せて表示したものである(図2のフローチャート参照)。
図3の(c)は、SEM画像とその測定結果の表示例を示す。図示のSEM画像は、図3の(b)のCAD画像上に表示した測定領域(指定)および測定領域(予測)をもとに、図1のSEM画像取得手段23が図1の測定SEM1を制御してステージ18に装着した試料(マスク)17から対応する領域のSEM画像を取得して表示したものである。そして、SEM画像上に測定結果として、CAD画像上の測定領域(指定)および測定領域(予測)の矩形について当該SEM画像上で測定し、測定した各幅の部分の横矢印で表示すると共に併せて測定値(値は図示せず)を表示する。これに加えて更に、
・SEM画像とCAD画像(設計データ)との差:
・全数のバラツキ(標準偏差):
・全数の平均:
などを集計して表示する。
以上のように、利用者がCAD画像上で測定場所をマウスで指定すると、指定場所を含むパターン内で内接する矩形を測定領域(指定)として表示すると共に、併せて幅、長さが同じ他のパターン内で内接する矩形を測定領域(予測)として自動検出して表示し、これら表示した測定領域(指定)および測定領域(予測)について自動的にSEM画像を取得して表示すると共に測定して測定結果を重畳して表示することにより、あるパターンと同一の幅、長さを持つ他のパターンとのバラツキなどを利用者は非常に簡単な操作で測定することが可能となる。
図4は、本発明のCAD画像例(その1)を示す。
図4の(a)は、CAD画像のライン・スペース内で内接する矩形を生成する例を示す。図示では、スペース内の測定場所を利用者がマウスでクリックしたことに対応して、当該指定された測定場所を含む、ここでは、図示のスペース内に内接する矩形(測定領域(指定))を自動生成してCAD画像上に表示した例を示す。測定領域(指定)を表す矩形は、幅は内接し、長さはデフォルトの長さの矩形である。尚、図示では、スペース内に測定領域(指定)を生成して表示したが、ライン内に測定領域(指定)を生成して表示してもよい。いずれかに表示するかは、利用者がラインあるいはスペース内のいずれをマウスでクリックして場所を指定するかに依存している。
図4の(b)は、CAD画像のホール内で内接する矩形を生成する例を示す。図示では、ホールとなる正方形のスペース内の測定場所を利用者がマウスでクリックしたことに対応して、当該指定された測定場所を含む、ここでは、図示の正方形のスペース内に内接する矩形(測定領域(指定))を自動生成してCAD画像上に表示した例を示す。測定領域(指定)を表す矩形は、幅は内接し、長さはデフォルトの長さの矩形であるがここでは確保できないので同様に内接する長さの矩形としたものである。
図5は、本発明のCAD画像例(その2)を示す。図示のCAD画像上で全パターン(ラインあるいはスペース)の端点を全て図示の●のように検出し、これら端点を点線で示すように結んで領域の大きさ(横、縦、中心位置)を表すことで、当該CAD画像上にどのようなパターン(領域)が配列されているかを自動認識することが可能となる。これにより、既述した測定領域(指定)、測定領域(予測)をパターン内に生成して表示することが可能となる。
図6は、本発明の説明図(ライン/スペース)を示す。
図6の(a)は、測定領域(指定)の例を示す。図示の測定領域(指定)は、CAD画像上で利用者がマウスでスペース内の場所をクリックしたことに対応して、当該クリックしたスペース内の測定場所を含む内接する矩形の幅を求め、次に、デフォルトの長さの当該矩形を○1測定領域(指定)として生成して表示したものである。
図6の(b)は、測定領域(予測)の矩形の長さがデフォルトよりも小さくなる例を示す。ここで、図6の(a)で表示した○1測定領域(指定)の幅と同じ幅のスペースの部分が○2、○3として見つかける。しかし、当該見つけた○2、○3のスペース部分には、測定領域(指定)と同じ長さの矩形を確保できないことが、各端点の座標から判明したので、ここでは、確保できる長さに変更して図示の○2、○3の点線の矩形として生成することが判明する。
図6の(c)は、測定領域(指定)および測定領域(予測)の表示例を示す。図中の○1は測定領域(指定)であり、○2、○3は測定領域(予測)である。○2、○3の測定領域(予測)は、図6の(b)のように、即ち、幅が同じで長さが確保できないときは確保できる長さにした矩形を測定領域(予測)として生成して表示したものである。これにより、測定領域(指定)と同じ幅であるが、長さが確保できない測定領域(予測)では長さを短くした内接矩形を確保して図示○2、○3の測定領域(予測)とすることにより、あるパターンを指定するのみで、幅が同じで長さが異なる矩形となる測定領域(予測)を自動生成して表示し、同じ幅のパターンの測定結果を自動的に取得してその測定値、バラツキなどを測定することが可能となる。
図7は、本発明の説明図(ホール)を示す。
図7の(a)は、CAD画像のホールの端点例を示す。CAD画像上でホールは、図示の●のようにそれぞれ端点を検出することができる。これら端点を点線のように結んでホールとなり、ここではスペース、ラインの領域を認識することが可能となる。
図7の(b)は、CAD画像の測定領域(指定)の例を示す。図示の測定領域(指定)は、利用者がCAD画像上で中央のスペース内をマウスでクリックして場所を指定したことに対応して、当該指定場所を含む内接矩形を生成し、○1測定領域(指定)として表示したものである。尚、詳細には既述したように、クリックされた指定場所内の内接する幅を求め、次にデフォルトの長さの矩形とするがここで長すぎるので内接する長さ(確保できる最大の長さ)を求め図示の内接する幅と長さとからなる矩形を測定領域(指定)として自動生成して表示したものである。
図7の(c)は、CAD画像の測定領域(指定)および測定領域(予測)の例を示す。ここでは、○1は測定領域(指定)を示し、○2から○9は測定領域(予測)を示す。○2から○9の測定領域(予測)は、○1の測定領域(指定)の幅が同じ他のスペース内の○2から○9を求めてこれらを測定領域(予測)として生成して表示したものである。
本発明は、CAD画像上で測定領域が指定されると自動的に幅あるいは長さが同じ測定領域を予測して抽出し、対応するSEM画像を取得して当該予測した測定領域の測定結果を表示する測定領域検出方法および測定領域検出プログラムに関するものである。
本発明のシステム構成図である。 本発明の動作説明フローチャートである。 本発明の説明図である。 本発明のCAD画像例(その1)である。 本発明のCAD画像例(その2)である。 本発明の説明図(ライン/スペース)である。 本発明の説明図(ホール)である。
1:測定SEM
11:電子銃
12:アライメント
13:集束レンズ
14:偏向器
15:2次電子検出器
16:対物レンズ
17:試料(マスク)
18:ステージ
19:増幅器
2:PC(パソコン)
21:CAD画像表示手段
22:測定領域表示手段
23:SEM画像取得手段
24:結果表示手段
25:SEM画像表示手段
26:CADデータ
27:表示装置
28:入力装置

Claims (5)

  1. 走査型電子顕微鏡を用いて生成した画像上で幅、長さが同じあるいは所定範囲内にある複数の測定領域および測定結果を表示する測定領域検出方法において、
    CADデータから生成したCAD画像上で測定場所を指定するステップと、
    前記CAD画像上で指定された測定場所をもとに当該CAD画像上で指定された測定場所において内接する矩形の測定領域(指定)を検出して表示するステップと、
    前記検出した測定領域(指定)と幅あるいは長さあるいは両者が同じあるいは所定範囲内で同じ他の測定領域を抽出して測定領域(予測)を生成するステップと、
    前記測定領域(指定)および測定領域(予測)をもとに、走査型電子顕微鏡を制御して、前記CADデータをもとに作製された被測定試料からSEM画像を取得するステップと、
    前記取得したSEM画像上で前記CAD画像上の測定領域(指定)および測定領域(予測)に対応するパターンの測定を行って測定結果を取得するステップと、
    前記取得した測定結果を、前記SEM画像上の対応する前記測定領域(指定)および測定領域(予測)にそれぞれ表示するステップと
    を有することを特徴とする測定領域検出方法。
  2. 前記測定領域(指定)および測定領域(予測)は、CAD画像上のパターンの存在するラインあるいはパターンの存在しないスペース内で、前記指定された測定場所においてそれぞれ内接する、幅あるいは長さあるいは両者が同じあるいは所定範囲内で同じ矩形を抽出することを特徴とする請求項1記載の測定領域検出方法。
  3. 前記測定領域(指定)および測定領域(予測)は、CAD画像上のパターンの存在するライン内あるいはパターンの存在しないスペース内で、前記指定された測定場所においてそれぞれ内接する矩形であって、測定領域(予測)の矩形は測定領域(指定)の矩形と同一の内接する矩形が抽出できない場合には、矩形の幅および長さのうちのいずれか一方あるいは指定されない方を小さくして内接する、幅あるいは長さあるいは両者あるいは所定範囲内で同じ矩形を抽出することを特徴とする請求項1記載の測定領域検出方法。
  4. 前記測定結果は、実際の測定結果と、SEM画像とCAD画像の差、全数のバラツキ、全数の平均のうちの1つ以上としたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の測定領域検出方法。
  5. 走査型電子顕微鏡を用いて生成した画像上で幅、長さが同じあるいは所定範囲内にある複数の測定領域および測定結果を表示する測定領域検出プログラムであって、
    コンピュータを、
    CADデータから生成したCAD画像上で測定場所を指定するステップと、
    前記CAD画像上で指定された測定場所をもとに当該CAD画像上で指定された測定場所において内接する矩形の測定領域(指定)を検出して表示するステップと、
    前記検出した測定領域(指定)と幅あるいは長さあるいは両者が同じあるいは所定範囲内で同じ他の測定領域を抽出して測定領域(予測)を生成するステップと、
    前記測定領域(指定)および測定領域(予測)をもとに、走査型電子顕微鏡を制御して、前記CADデータをもとに作製された被測定試料からSEM画像を取得するステップと、
    前記取得したSEM画像上で前記CAD画像上の測定領域(指定)および測定領域(予測)に対応するパターンの測定を行って測定結果を取得するステップと、
    前記取得した測定結果を、前記SEM画像上の対応する前記測定領域(指定)および測定領域(予測)にそれぞれ表示するステップと
    して機能させるための測定領域検出プログラム。
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