JP5817383B2 - Pattern measurement method - Google Patents

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Description

本発明は、パターン測定方法に関し、特に、走査型電子顕微鏡から取得された二次電子走査像からパターンを測定する方法に関する。   The present invention relates to a pattern measuring method, and more particularly to a method for measuring a pattern from a secondary electron scanning image acquired from a scanning electron microscope.

近年、半導体回路パターンの微細化に伴い、光露光装置の解像度は限界に達し、設計パターンの寸法(マスク寸法)と、該設計パターンがレジスト上に転写されてなる転写パターン(レジストパターン)の寸法(加工寸法)との間に生じる差の大きさが無視できなくなってきている。このようなマスク寸法と加工寸法との差を縮小するために、フォトマスクの設計データにあらかじめ補正パターンを入れる技術、つまり近接効果補正(光近接効果補正:Optical Proximity Correction(OPC))が用いられている。一般に、OPC技術によって形成されたフォトマスクのパターンをOPCパターンと呼び、フォトマスク製造工程において、このOPCパターンの寸法を測定することが多い。   In recent years, with the miniaturization of semiconductor circuit patterns, the resolution of an optical exposure apparatus has reached its limit. The dimensions of the design pattern (mask dimension) and the dimensions of the transfer pattern (resist pattern) formed by transferring the design pattern onto the resist. The magnitude of the difference that occurs between (processed dimensions) cannot be ignored. In order to reduce the difference between the mask dimension and the processing dimension, a technique of previously adding a correction pattern to the photomask design data, that is, proximity effect correction (Optical Proximity Correction (OPC)) is used. ing. In general, a photomask pattern formed by the OPC technique is called an OPC pattern, and the dimensions of the OPC pattern are often measured in the photomask manufacturing process.

半導体デバイスのパターン寸法を測定する際には、半導体デバイスに荷電粒子を照射して試料表面から放出される二次電子から走査画像を取得し、その画像を解析することにより半導体デバイスのパターン寸法を測定する。下記特許文献1には、走査型電子顕微鏡を用いてOPCパターンの寸法を測定する技術が記載されている。   When measuring the pattern dimensions of a semiconductor device, scan the semiconductor device with charged particles, obtain a scanned image from secondary electrons emitted from the sample surface, and analyze the image to determine the pattern dimension of the semiconductor device. taking measurement. Patent Document 1 listed below describes a technique for measuring the dimensions of an OPC pattern using a scanning electron microscope.

特開2009−36572号公報JP 2009-36572 A

フォトマスクのパターン寸法を測定する場合、オペレーターが設計データに基づき、測定対象領域(Region Of Interest(ROI))を設定し、自動測定レシピを作成し測定を行う。   When measuring the pattern dimension of a photomask, an operator sets a measurement target region (Region Of Interest (ROI)) based on design data, creates an automatic measurement recipe, and performs measurement.

OPC処理されていない一般的なフォトマスクのパターンは、幅寸法が一定の矩形であるため、自動測定レシピで設定したROIが測定を行いたい所望のパターンに対し、ずれることはなく、自動測定が可能であった。しかし、OPC処理されたフォトマスクのパターンは、幅寸法が一定ではなく階段状に変化する多角形であったり、角部が丸まった形状であることが多く、適切なROIを設定することが困難である。そのため、測定が適切に行われなかった場合には、オペレーターがその都度適切なROIをマニュアルで設定しなければならず、測定に多大な時間を要するといった問題があった。   Since a general photomask pattern not subjected to OPC processing is a rectangle having a constant width dimension, the ROI set in the automatic measurement recipe does not deviate from the desired pattern to be measured, and automatic measurement is possible. It was possible. However, the OPC-processed photomask pattern is often a polygon whose width dimension is not constant but has a stepped shape, or a shape with rounded corners, making it difficult to set an appropriate ROI. It is. Therefore, when the measurement is not performed properly, the operator has to manually set an appropriate ROI each time, and there is a problem that it takes a lot of time for the measurement.

特許文献1には、OPCパターンの寸法を測定する技術が記載されており、測定パターンの輪郭線データと設計データとの差分の変化量が、ある閾値を超えるまでの範囲を、測定範囲として設定し、測定する方法が開示されている。しかし、輪郭線データと設計データのマッチング手法に関して、有効な方法が説明されていないため、重ね合わせに失敗した場合、適切な測定領域を設定できないという問題がある。また、走査画像の画質が悪い場合、輪郭線データ抽出が適切に行われない場合があり、この場合にも適切な測定領域を設定できないという問題がある。   Patent Document 1 describes a technique for measuring the dimension of an OPC pattern, and sets a range until the amount of change in the difference between the contour line data of the measurement pattern and the design data exceeds a certain threshold as a measurement range. And a method of measuring is disclosed. However, there is a problem that an effective measurement area cannot be set when overlaying fails because an effective method for matching the contour line data and the design data is not described. Further, when the image quality of the scanned image is poor, there is a case where the outline data is not properly extracted, and there is a problem that an appropriate measurement region cannot be set in this case as well.

上述した課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、走査型電子顕微鏡で撮像された単一のパターン画像から複数箇所のパターン寸法を測定するパターン測定方法において、前記パターン画像に対して前記複数箇所を包含する測定対象領域を設定する設定工程と、前記測定対象領域に含まれるパターンのエッジ位置を検出して前記測定対象領域内の前記パターン寸法を測定する測定工程と、前記測定対象領域内の前記パターン寸法の測定値から、前記複数箇所のパターン寸法を推定する推定工程と、を含み、前記推定工程は、前記パターンの設計データから前記複数箇所にそれぞれ対応する第1の閾値群を前記測定値に設定して、前記複数箇所にそれぞれ対応する複数の領域を前記測定値から抽出する工程と、前記測定対象領域内の前記パターン寸法の測定値の変化量を算出し、前記変化量の絶対値が第2の閾値以下の第2の測定対象領域を抽出する工程と、前記複数の領域のうちいずれかの領域と前記第2の測定対象領域との両方に含まれる領域の前記パターン寸法の測定値の平均値を、前記複数箇所のうち前記いずれかの領域に対応する箇所のパターン寸法の測定値として推定する工程と、を含む、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is directed to a pattern measurement method for measuring pattern dimensions at a plurality of locations from a single pattern image captured by a scanning electron microscope. A setting step of setting a measurement target region including the plurality of locations , a measurement step of detecting an edge position of a pattern included in the measurement target region and measuring the pattern dimension in the measurement target region, and the measurement target An estimation step of estimating the pattern dimensions of the plurality of locations from the measured values of the pattern dimensions in the region, and the estimation step includes a first threshold value group respectively corresponding to the plurality of locations from the design data of the pattern And setting the measured value to extract a plurality of regions respectively corresponding to the plurality of locations from the measured value; and Calculating a change amount of the measurement value of the turn dimension, extracting a second measurement target region whose absolute value of the change amount is equal to or less than a second threshold, one of the plurality of regions, and the first A step of estimating an average value of the measurement values of the pattern dimensions of the regions included in both of the two measurement target regions as a measurement value of the pattern dimensions at a location corresponding to any one of the plurality of locations; It is characterized by including.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のパターン測定方法において、前記設定工程では、前記複数箇所をすべて含み、かつ前記複数箇所よりも大きい範囲を前記測定対象領域として設定することを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the pattern measurement method according to claim 1, wherein in the setting step, a range including all of the plurality of locations and larger than the plurality of locations is set as the measurement target region. Features.

請求項3に記載の本発明は、請求項1または2に記載のパターン測定方法において、前記測定工程では、前記測定対象領域の両端に測定ボックスを設定し、前記測定ボックスの範囲内において前記パターンのエッジと直交する方向のラインプロファイルを前記パターン画像から所定の間隔毎に取得し、前記ラインプロファイルを微分した微分プロファイルのピークから前記所定の間隔毎の前記エッジ位置を検出し、前記所定の間隔毎の前記パターン寸法を計測する。   According to a third aspect of the present invention, in the pattern measurement method according to the first or second aspect, in the measurement step, a measurement box is set at both ends of the measurement target region, and the pattern is within the range of the measurement box. A line profile in a direction orthogonal to the edge of the pattern is acquired from the pattern image at predetermined intervals, the edge position is detected at each predetermined interval from a differential profile peak obtained by differentiating the line profile, and the predetermined interval is detected. The pattern dimension is measured every time.

本発明によれば、フォトマスクのOPCパターンの寸法を容易に且つ正確に測定することができる。   According to the present invention, the dimension of the OPC pattern of the photomask can be easily and accurately measured.

フォトマスクパターン11の観察画像10を示す図である。It is a figure which shows the observation image 10 of the photomask pattern 11. FIG. フォトマスクパターンに測定対象領域を設定する処理を説明する図である。It is a figure explaining the process which sets a measurement object area | region to a photomask pattern. フォトマスクパターン31の観察画像30を示す図である。It is a figure which shows the observation image 30 of the photomask pattern 31. FIG. フォトマスクパターンの線幅を微小な領域毎に測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the line width of the photomask pattern for every micro area | region. 線幅の測定結果を統計的に処理して曲線で近似した図である。It is the figure which processed the measurement result of line width statistically, and approximated it with the curve. フォトマスクパターンの線幅を微小な領域毎に測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the line width of the photomask pattern for every micro area | region. 隣接する寸法値の間の変化量を表した図である。It is a figure showing the variation | change_quantity between adjacent dimension values. フォトマスクパターン81の観察画像80を示す図である。It is a figure which shows the observation image 80 of the photomask pattern 81. FIG. フォトマスクパターンの線幅を微小な領域毎に測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the line width of the photomask pattern for every micro area | region. 隣接する寸法値の間の変化量を表した図である。It is a figure showing the variation | change_quantity between adjacent dimension values. フォトマスクパターン111を撮像したSEM像110を示す図である。It is a figure which shows the SEM image 110 which imaged the photomask pattern 111. FIG. フォトマスクパターン111の線幅を微小な領域毎に測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the line | wire width of the photomask pattern 111 for every micro area | region. 隣接する寸法値の間の変化量を表した図である。It is a figure showing the variation | change_quantity between adjacent dimension values.

以下、本発明によるパターン測定方法について、図示の実施の形態により詳細に説明する。まず初めに、OPCパターンを測定するための一般的な手法を説明する。その後、本発明に係るパターン測定方法を説明する。   Hereinafter, a pattern measuring method according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. First, a general method for measuring the OPC pattern will be described. Then, the pattern measuring method according to the present invention will be described.

図1は、フォトマスクパターン11の観察画像10を示す図である。以下の図において、x軸方向のパターン寸法を長さ、y軸方向のパターン寸法を幅という。ここでは、一般的なOPCパターンの例を示した。光近接効果を補正するためパターン中心付近の幅寸法が狭くなっている。図1において、観察画像10は、例えば荷電粒子ビームをパターンに照射し、表面から放出される二次電子を基に走査された観察画像である。SEM(Scanning Electron Microscope)観察画像などがこれに相当する。   FIG. 1 is a view showing an observation image 10 of the photomask pattern 11. In the following drawings, the pattern dimension in the x-axis direction is called the length, and the pattern dimension in the y-axis direction is called the width. Here, an example of a general OPC pattern is shown. In order to correct the optical proximity effect, the width dimension near the center of the pattern is narrowed. In FIG. 1, an observation image 10 is an observation image that is scanned based on secondary electrons emitted from the surface by, for example, irradiating a pattern with a charged particle beam. An SEM (Scanning Electron Microscope) observation image corresponds to this.

図1において、中心付近の幅寸法が狭くなっている部分をパターン寸法の測定対象とする。測定対象の幅寸法を測定するためには、上下のエッジ部分を検出する必要がある。そこで図2のように、ROI12を測定対象領域に合わせるように設定する。図2は、フォトマスクパターンに測定対象領域を設定する処理を説明する図である。フォトマスクパターン11は中心付近にかけて幅が徐々に狭くなっているため、角に丸みがある。この部分は測定対象とはならないため、ROI12がこの領域にかからないように設定する。ROI12の両端には測定ボックス13及び14があり、それぞれの測定ボックスの領域内にパターンエッジが入るように適切な大きさに設定する。   In FIG. 1, a portion whose width dimension near the center is narrowed is a measurement target of the pattern dimension. In order to measure the width dimension of the measurement object, it is necessary to detect the upper and lower edge portions. Therefore, as shown in FIG. 2, the ROI 12 is set to match the measurement target region. FIG. 2 is a diagram illustrating processing for setting a measurement target region in a photomask pattern. Since the width of the photomask pattern 11 gradually decreases toward the center, the corners are rounded. Since this portion is not a measurement target, the ROI 12 is set so as not to cover this region. There are measurement boxes 13 and 14 at both ends of the ROI 12, and they are set to an appropriate size so that the pattern edge enters the area of each measurement box.

次に、測定ボックス内において、走査画像からエッジと直交する方向のラインプロファイルを取得し、パターンエッジ位置を決定する。一般的に、各ピクセル毎に取得したラインプロファイルを、測定ボックス内で積算平均したラインプロファイルを生成する。パターンエッジ位置の決め方は前記ラインプロファイルを微分した微分プロファイルを生成し、微分ピークをエッジとする方法などがある。両端のパターンエッジの位置が決定すれば、その間の距離を幅寸法として測定する。以上のように、OPCパターンの寸法を測定するためには、ROIを適切なサイズに設定し測定しなければならない。   Next, in the measurement box, a line profile in the direction orthogonal to the edge is acquired from the scanned image, and the pattern edge position is determined. Generally, a line profile is generated by averaging the line profiles acquired for each pixel in a measurement box. As a method for determining the pattern edge position, there is a method in which a differential profile obtained by differentiating the line profile is generated and a differential peak is used as an edge. If the positions of the pattern edges at both ends are determined, the distance between them is measured as the width dimension. As described above, in order to measure the dimension of the OPC pattern, the ROI must be set to an appropriate size and measured.

以下、測定対象のパターンに対してROIのサイズを詳細に設定することなく、測定対象範囲のパターン寸法を測定することが可能となる方法について説明する。   Hereinafter, a method capable of measuring the pattern dimension in the measurement target range without setting the ROI size in detail for the measurement target pattern will be described.

<実施の形態1>
図3は、フォトマスクパターン31の観察画像30を示す図である。このOPCパターンも中心付近で幅寸法が狭くなるパターンで、この領域が測定範囲(所望の範囲)となる。まず、OPCパターンに対して、ROI32を適当な大きさに設定する。ROI32は、測定対象パターンが含まれるように一回り大きめにサイズ、すなわち所望の範囲をすべて含み、かつ所望の範囲よりも大きい範囲を設定することが望ましい。ROI32のサイズは適当なため、測定範囲のパターン以外の領域も、このROIは含んでいる。これは、角が丸まっている部分や幅寸法が広い領域などを指す。
<Embodiment 1>
FIG. 3 is a diagram showing an observation image 30 of the photomask pattern 31. This OPC pattern is also a pattern in which the width dimension becomes narrow near the center, and this region becomes the measurement range (desired range). First, the ROI 32 is set to an appropriate size for the OPC pattern. The ROI 32 is desirably set to a size slightly larger so that the measurement target pattern is included, that is, a range that includes all the desired range and is larger than the desired range. Since the size of the ROI 32 is appropriate, this ROI includes regions other than the pattern of the measurement range. This indicates a portion with rounded corners, a region with a wide width dimension, or the like.

次に、両端の測定ボックス内においてラインプロファイルを取得し、パターンエッジを決定し、幅寸法を測定する。一般的には、ROIの領域全体の平均値が幅寸法として測定されるが、本発明では、幅寸法は微小な領域毎に区切って測定する。すなわち、測定ボックスの範囲内においてパターンのエッジと直交する方向のラインプロファイルをパターン画像から所定の間隔毎(微小な領域毎)に取得し、ラインプロファイルを微分した微分プロファイルのピークから所定の間隔毎のエッジ位置を検出して、所定の間隔毎のパターン寸法(線幅)を測定する。   Next, line profiles are acquired in the measurement boxes at both ends, pattern edges are determined, and width dimensions are measured. In general, the average value of the entire ROI region is measured as the width dimension, but in the present invention, the width dimension is measured by dividing each minute area. That is, the line profile in the direction orthogonal to the pattern edge within the measurement box is acquired from the pattern image at predetermined intervals (for each minute region), and the differential of the line profile is differentiated from the peak of the differential profile at predetermined intervals. The edge position is detected, and the pattern dimension (line width) for each predetermined interval is measured.

図4は、フォトマスクパターンの線幅を微小な領域毎に測定した結果を示す図である。図4では横軸がX座標、縦軸が幅寸法を表している。図4のグラフは、実際は連続した値ではなく、所定の間隔毎の線幅の値を結んだものである。図4ではX座標の中心付近で幅寸法が小さくなっている。図5は、線幅の測定結果を統計的に処理して曲線で近似した図である。フォトマスクパターン31は、中心付近の線幅が短い領域と両端付近の線幅が長い領域の2つに大別される。よって、図5は線幅が短いD1と線幅が長いD2の2つにデータ群が表れる。このD1及びD2は、図4に示すD1及びD2に対応する。フォトマスクパターン31は、線幅が短い領域が測定対象領域であるため、D1のデータ群の平均値をパターン寸法として推定する。実際には、データ群のピーク値から±数nmの範囲を平均すればよく、平均化範囲に関しては、ユーザーが適宜決めればよい。この方法によれば、ROIのサイズを詳細に設定する必要がないため、オペレーターによるマニュアル操作が不要となり、容易に且つ正確にOPCパターンの幅寸法を測定することが可能となる。   FIG. 4 is a diagram illustrating a result of measuring the line width of the photomask pattern for each minute region. In FIG. 4, the horizontal axis represents the X coordinate, and the vertical axis represents the width dimension. The graph in FIG. 4 is not actually a continuous value but a line width value for each predetermined interval. In FIG. 4, the width dimension is small near the center of the X coordinate. FIG. 5 is a diagram in which the measurement result of the line width is statistically processed and approximated by a curve. The photomask pattern 31 is broadly divided into two regions: a region having a short line width near the center and a region having a long line width near both ends. Therefore, in FIG. 5, a data group appears in two, D1 having a short line width and D2 having a long line width. These D1 and D2 correspond to D1 and D2 shown in FIG. Since the photomask pattern 31 has a short line width as the measurement target area, the average value of the data group of D1 is estimated as the pattern dimension. Actually, the range of ± several nm from the peak value of the data group may be averaged, and the user may determine the averaging range as appropriate. According to this method, since it is not necessary to set the size of the ROI in detail, manual operation by the operator is unnecessary, and the width dimension of the OPC pattern can be measured easily and accurately.

<実施の形態2>
本発明の実施の形態2では、実施の形態1で説明した方法の変形例を説明する。図4の工程までは実施の形態1と同様であるため、以下ではそれ以降の工程についてのみ説明する。
<Embodiment 2>
In the second embodiment of the present invention, a modification of the method described in the first embodiment will be described. Since the steps up to and including FIG. 4 are the same as those of the first embodiment, only the subsequent steps will be described below.

図6は図4と同様のグラフで、図7は図6の線幅のデータから、隣接する(所定間隔毎に隣り合う)寸法値の間の変化量を表した図である。図6のTh1及び図7のE1はそれぞれ所望の寸法値を測定するために必要な閾値を表す。閾値Th1(第1の閾値)は、フォトマスクパターン31のように線幅が短い領域と広い領域がある場合に、所望の測定領域に限定させて測る場合に必要な閾値である。閾値Th1はあらかじめ設計データより決定しておけばよい。閾値E1(第2の閾値)は、隣接する寸法値の間の変化量が小さい領域に限定させて測るために必要な閾値である。閾値E1はラフネスの程度などにより適切な値を設定すればよい。本例によると、角部の丸みや寸法値が大きく変化する領域は隣接する寸法値の間の変化量が閾値E1より大きくなる。従って、閾値E1を超える領域は、測定領域から除去することができ、角部の丸みの影響を除去することができる。   FIG. 6 is a graph similar to FIG. 4, and FIG. 7 is a diagram showing the amount of change between adjacent dimension values (adjacent at predetermined intervals) from the line width data of FIG. Th1 in FIG. 6 and E1 in FIG. 7 each represent a threshold value necessary for measuring a desired dimension value. The threshold value Th <b> 1 (first threshold value) is a threshold value that is necessary when measurement is limited to a desired measurement region when there are a short region and a wide region such as the photomask pattern 31. The threshold value Th1 may be determined in advance from design data. The threshold value E1 (second threshold value) is a threshold value necessary for limiting the measurement to an area where the amount of change between adjacent dimension values is small. The threshold E1 may be set to an appropriate value depending on the degree of roughness. According to this example, the amount of change between adjacent dimension values is larger than the threshold value E1 in the region where the roundness of the corners and the dimension value change greatly. Therefore, the region exceeding the threshold value E1 can be removed from the measurement region, and the influence of the roundness of the corner can be removed.

図3のフォトマスクパターン31では、図6における値が閾値Th1より小さい領域が測定対象に含まれる。よってまずは、図6のXaが測定対象領域として限定することができる。次に、図7における変化量の値が閾値±E1より小さい領域が測定対象領域となる。図7中では、Xb、Xc、Xdが該当される。測定対象領域はXaの範囲内で且つXb、Xc、Xdのいずれかに包含される領域となるので、本例ではXcが最終的な測定対象領域として限定することができる。図6の測定結果のうち、Xcの範囲内の線幅の平均値を測定結果として出力させる。この方法によれば、複雑な形状のOPCパターンでも正確且つ容易に幅寸法を測定することができる。   In the photomask pattern 31 of FIG. 3, the measurement target includes a region whose value in FIG. 6 is smaller than the threshold Th1. Therefore, first, Xa in FIG. 6 can be limited as the measurement target region. Next, a region where the value of the change amount in FIG. 7 is smaller than the threshold ± E1 is a measurement target region. In FIG. 7, Xb, Xc, and Xd are applicable. Since the measurement target region is a region within the range of Xa and included in any of Xb, Xc, and Xd, Xc can be limited as the final measurement target region in this example. Among the measurement results of FIG. 6, the average value of the line widths within the range of Xc is output as the measurement result. According to this method, the width dimension can be measured accurately and easily even with an OPC pattern having a complicated shape.

<実施の形態3>
本発明の実施の形態3では、一つのOPCパターン内で複数箇所の線幅を測定する場合について説明する。
<Embodiment 3>
In the third embodiment of the present invention, a case where line widths at a plurality of locations are measured within one OPC pattern will be described.

図8は、フォトマスクパターン81の観察画像80を示す図である。このOPCパターン全体が含まれるようにROI82を設定する。次に、両端の測定ボックス83及び84内においてラインプロファイルを取得し、パターンエッジを決定し、幅寸法を測定する。図9は、フォトマスクパターンの線幅を微小な領域毎に測定した結果を示す図である。あらかじめ設計データから、測定領域の幅寸法が測定できるように閾値を設定しておく。図9中のTh2,Th3、Th4は、それぞれ測定領域を限定させて測定するための閾値を表す。本例では、OPCパターン81において、4つの測定すべき領域があるため、閾値を3つ設定している。図10は、図9の線幅のデータから、隣接する線幅の間の変化量を表した図である。閾値E2はラフネスの程度などにより適切な値を設定する。   FIG. 8 is a view showing an observation image 80 of the photomask pattern 81. The ROI 82 is set so that the entire OPC pattern is included. Next, line profiles are acquired in the measurement boxes 83 and 84 at both ends, the pattern edge is determined, and the width dimension is measured. FIG. 9 is a diagram illustrating a result of measuring the line width of the photomask pattern for each minute region. A threshold value is set in advance from the design data so that the width dimension of the measurement region can be measured. Th2, Th3, and Th4 in FIG. 9 each represent a threshold value for measurement with a measurement region limited. In this example, since there are four areas to be measured in the OPC pattern 81, three threshold values are set. FIG. 10 is a diagram showing the amount of change between adjacent line widths from the line width data of FIG. The threshold E2 is set to an appropriate value depending on the degree of roughness.

ここで例えば、測定領域A1を測定する場合には、図9の値がTh2より小さく且つ図10の値がE2より小さい領域の幅寸法の平均値を測定結果として出力すればよい。前記領域は図10のXjに相当する。測定領域A2の場合には、図9の値がTh2以上Th3以下で且つ図10の値がE2より小さい領域となる。前記領域は図10のXkに相当する。その他の測定領域においても同様に、幅寸法の閾値と変化量の閾値より測定領域を決定し、その領域の幅寸法の平均値を測定結果として出力すればよい。従って、この方法によれば、測定箇所が複数存在するOPCパターンに対して、ROIを一つ設定するのみで、複数箇所の幅寸法を測定することができる。   Here, for example, when measuring the measurement area A1, the average value of the width dimensions of the area where the value in FIG. 9 is smaller than Th2 and the value in FIG. 10 is smaller than E2 may be output as the measurement result. The region corresponds to Xj in FIG. In the case of the measurement region A2, the value in FIG. 9 is a region between Th2 and Th3 and the value in FIG. 10 is smaller than E2. The region corresponds to Xk in FIG. Similarly, in the other measurement regions, the measurement region may be determined from the width dimension threshold value and the change amount threshold value, and the average value of the width dimensions of the region may be output as the measurement result. Therefore, according to this method, it is possible to measure the width dimension of a plurality of locations only by setting one ROI for an OPC pattern having a plurality of measurement locations.

以下、本発明のパターン測定方法について具体的な実施例を示す。   Specific examples of the pattern measuring method of the present invention will be described below.

図11は、フォトマスクパターン111を撮像したSEM像110を示す図である。フォトマスクパターン111は、OPCにより中心付近で線幅が狭くなっており、この部分が測定対象領域である。フォトマスクパターン111の測定対象領域が包含されるように、ROI112を設定した。次に、線幅を微小な領域毎に区切って測定を行った。ここでは、測定幅を20ピクセル、測定間隔を5ピクセルとした。測定幅と測定間隔はSEM画像の分解能などから適切な値を決定すればよい。図12は、フォトマスクパターン111の線幅を微小な領域毎に測定した結果を示す図である。横軸はX座標(ROI112の左端を原点とした)、縦軸は線幅の測定値を表している。図12のTh5は測定領域を限定させるための閾値で、設計データから200nmと設定した。測定対象領域は閾値Th5より小さいため、X方向のおよそ50ピクセルから160ピクセルの範囲が測定対象領域に相当する。図13は、隣接する寸法値の間の変化量を表した図である。ここでは、閾値E3を±2.0nmとした。前記測定対象領域の範囲で、閾値E3より小さい領域を最終的な測定対象領域として決定した。ここでは、X方向の70ピクセルから140ピクセルが測定対象領域となった。次に、前記測定対象領域の線幅の測定値の平均値を測定結果として計算したところ、152.6nmと算出した。以上から、フォトマスクパターン111の測定対象領域の線幅を、ROIの大きさを詳細に設定することなく算出することができた。   FIG. 11 is a diagram showing an SEM image 110 obtained by imaging the photomask pattern 111. The photomask pattern 111 has a narrow line width near the center due to OPC, and this portion is a measurement target region. The ROI 112 was set so that the measurement target region of the photomask pattern 111 was included. Next, measurement was performed by dividing the line width into minute regions. Here, the measurement width is 20 pixels and the measurement interval is 5 pixels. Appropriate values for the measurement width and the measurement interval may be determined from the resolution of the SEM image. FIG. 12 is a diagram illustrating a result of measuring the line width of the photomask pattern 111 for each minute region. The horizontal axis represents the X coordinate (the left end of the ROI 112 is the origin), and the vertical axis represents the measured line width. Th5 in FIG. 12 is a threshold for limiting the measurement region, and is set to 200 nm from the design data. Since the measurement target area is smaller than the threshold Th5, the range of about 50 pixels to 160 pixels in the X direction corresponds to the measurement target area. FIG. 13 is a diagram illustrating the amount of change between adjacent dimension values. Here, the threshold value E3 is set to ± 2.0 nm. A region smaller than the threshold value E3 in the range of the measurement target region is determined as a final measurement target region. Here, 70 to 140 pixels in the X direction are measurement target areas. Next, when the average value of the measurement values of the line width of the measurement target region was calculated as a measurement result, it was calculated to be 152.6 nm. From the above, it was possible to calculate the line width of the measurement target region of the photomask pattern 111 without setting the ROI size in detail.

本発明のパターン測定方法は、複雑なOPCパターンに対して、ROIを詳細に設定することなく正確且つ容易に線幅を測定できることから、半導体、フォトマスク、ナノインプリントなどのパターン寸法を計測する分野に利用することが期待される。   Since the pattern measurement method of the present invention can accurately and easily measure the line width of a complex OPC pattern without setting the ROI in detail, it can be used in the field of measuring pattern dimensions of semiconductors, photomasks, nanoimprints, and the like. Expected to be used.

10、30、80、110・・・パターン観察画像
11、31、81、111・・・フォトマスクパターン
12、32、82、112・・・ROI
Th1、Th2、Th3、Th4、Th5・・・寸法閾値
Xa、Xb、Xc、Xd、Xj、Xk・・・測定対象領域となる範囲
10, 30, 80, 110 ... pattern observation image 11, 31, 81, 111 ... photomask pattern 12, 32, 82, 112 ... ROI
Th1, Th2, Th3, Th4, Th5... Dimensional threshold value Xa, Xb, Xc, Xd, Xj, Xk ... Range to be measured region

Claims (3)

走査型電子顕微鏡で撮像された単一のパターン画像から複数箇所のパターン寸法を測定するパターン測定方法において、
前記パターン画像に対して前記複数箇所を包含する測定対象領域を設定する設定工程と、
前記測定対象領域に含まれるパターンのエッジ位置を検出して前記測定対象領域内の前記パターン寸法を測定する測定工程と、
前記測定対象領域内の前記パターン寸法の測定値から、前記複数箇所のパターン寸法を推定する推定工程と、を含み、
前記推定工程は、
前記パターンの設計データから前記複数箇所にそれぞれ対応する第1の閾値群を前記測定値に設定して、前記複数箇所にそれぞれ対応する複数の領域を前記測定値から抽出する工程と、
前記測定対象領域内の前記パターン寸法の測定値の変化量を算出し、前記変化量の絶対値が第2の閾値以下の第2の測定対象領域を抽出する工程と、
前記複数の領域のうちいずれかの領域と前記第2の測定対象領域との両方に含まれる領域の前記パターン寸法の測定値の平均値を、前記複数箇所のうち前記いずれかの領域に対応する箇所のパターン寸法の測定値として推定する工程と、を含む、
ことを特徴とするパターン測定方法。
In the pattern measurement method for measuring the pattern dimensions of a plurality of locations from a single pattern image captured by a scanning electron microscope,
A setting step for setting a measurement target region including the plurality of locations for the pattern image;
A measurement step of detecting an edge position of a pattern included in the measurement target region and measuring the pattern dimension in the measurement target region;
Estimating the pattern dimensions of the plurality of locations from the measured values of the pattern dimensions in the measurement target region, and
The estimation step includes
Setting a first threshold value group corresponding to each of the plurality of locations from the design data of the pattern, and extracting a plurality of regions respectively corresponding to the plurality of locations from the measurement values;
Calculating a change amount of the measurement value of the pattern dimension in the measurement target region, and extracting a second measurement target region whose absolute value of the change amount is a second threshold value or less;
The average value of the measurement values of the pattern dimensions of the areas included in both of the plurality of areas and the second measurement target area corresponds to any one of the plurality of areas. Including a step of estimating as a measurement value of the pattern dimension of the location,
A pattern measuring method characterized by the above.
前記設定工程では、前記複数箇所をすべて含み、かつ前記複数箇所よりも大きい範囲を前記測定対象領域として設定することを特徴とする請求項1に記載のパターン測定方法。 The pattern measurement method according to claim 1, wherein in the setting step, a range including all of the plurality of locations and larger than the plurality of locations is set as the measurement target region. 前記測定工程では、前記測定対象領域の両端に測定ボックスを設定し、前記測定ボックスの範囲内において前記パターンのエッジと直交する方向のラインプロファイルを前記パターン画像から所定の間隔毎に取得し、前記ラインプロファイルを微分した微分プロファイルのピークから前記所定の間隔毎の前記エッジ位置を検出し、前記所定の間隔毎の前記パターン寸法を計測することを特徴とする請求項1または2に記載のパターン測定方法。   In the measurement step, measurement boxes are set at both ends of the measurement target region, line profiles in a direction perpendicular to the edge of the pattern within the measurement box are obtained at predetermined intervals from the pattern image, and 3. The pattern measurement according to claim 1, wherein the edge position at each predetermined interval is detected from a peak of a differential profile obtained by differentiating a line profile, and the pattern dimension is measured at each predetermined interval. Method.
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