JP6173659B2 - Electron beam image acquisition apparatus and electron beam image acquisition method - Google Patents

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  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Description

本発明は、フォトマスクなどに形成されたパターンの画像を高速に取得して検査する電子ビーム画像取得装置および電子ビーム画像取得方法に関するものである。   The present invention relates to an electron beam image acquisition apparatus and an electron beam image acquisition method for acquiring and inspecting a pattern image formed on a photomask or the like at high speed.

近年、半導体用フォトマスクは半導体の微細化ロードマップに従って年々縮小し、フィーチャーサイズがどんどん小さく成っている。一方、液浸露光やダブル露光技術等による193nm紫外線光露光技術延命技術が採用された為、大量のOPCと呼ばれる光学的補正技術が導入され、複雑な形状を持ちかつ本来のフィーチャーサイズの何分の1という小さなサブパターンがマスクに沢山現れるように成って来た。   In recent years, photomasks for semiconductors have been reduced year by year according to a semiconductor miniaturization roadmap, and feature sizes have become smaller and smaller. On the other hand, 193nm UV light exposure technology, such as immersion exposure and double exposure technology, has been adopted, so a large amount of optical correction technology called OPC has been introduced. A small sub-pattern of 1 has come to appear on the mask.

フォトマスクは半導体デバイス製造における根幹であり、その欠陥は直ちにそれを用いて作られるデバイスの欠陥を意味する。そのため、マスクの品質を保証することは半導体デバイス製造を正しく行うために非常に重要である。   A photomask is the basis of semiconductor device manufacturing, and its defect means a defect of a device that is immediately made using it. Therefore, guaranteeing the quality of the mask is very important for correctly performing semiconductor device manufacturing.

マスクが正確に出来ているかどうかを知るためには、本来のフィーチャーと共に、OPC等を含むサブフィーチャーの大きさや形状を検査する必要がある。これらは、通常、ミクロン以下より正確にはnmサイズなので、光学的に測定することが困難で、現在は電子ビーム技術つまり、電子顕微鏡技術を用いて実現されている。   In order to know whether or not the mask is accurately formed, it is necessary to inspect the size and shape of the sub-feature including OPC and the like together with the original feature. Since these are usually nm size more accurately than submicron, they are difficult to measure optically and are currently realized using electron beam technology, that is, electron microscope technology.

nmフィーチャーサイズの測定を行うためには、サブnm以上の測定再現性を要求される。サブnmとは原子の大きさにも匹敵する小ささであり、非常に微少量の測定が求められている。   In order to measure the nm feature size, measurement reproducibility of sub-nm or more is required. Sub-nm is as small as the size of an atom, and a very small amount of measurement is required.

一方、OPC等サブフィーチャーが増加したことにより、1つのマスクの測定点はOPC以前とは比較に成らないほど増加した。そのため、より高い再現性精度と超高速測定の両方が必要とされてきている。一般に、両者は強いトレードオフの関係にあるため、両方を同時に向上させる技術は従来存在しなかった。   On the other hand, as the number of sub-features such as OPC increased, the number of measurement points of one mask increased compared to before OPC. Therefore, both higher reproducibility accuracy and ultra-high speed measurement have been required. In general, since there is a strong trade-off between the two, there has been no technology that improves both at the same time.

従来のCD測定方法は以下の様に行われてきた。   Conventional CD measurement methods have been performed as follows.

先ず、XYテーブルを利用してマスクと電子ビーム照射位置を移動して測定対象を含む場所に移動する。次いで、図15に示すように、予めFOVと呼ばれるミクロンの整数倍で定められる視野を設定する。視野とは電子ビームが走査される領域を示す。その領域の広さは測定対象を完全に含むように定められている。フォーカス値を幾つか代えて画像取得を行い、ベストフォーカスの値を求める。その後、そのフォーカス値を用いて電子ビーム走査をFOV全体に対して複数回行って画像を蓄積し、測定対象画像を取得する。次に画像に含まれるフィーチャーの形状を特定するために必要な複数のピーク位置を平均化や近似処理演算によって検出し、ピーク間の距離を測定することによって、フィーチャーサイズを求めていた。   First, the mask and the electron beam irradiation position are moved using an XY table to move to a place including the measurement target. Next, as shown in FIG. 15, a field of view determined in advance by an integral multiple of microns called FOV is set. The field of view indicates an area where the electron beam is scanned. The size of the area is determined so as to completely include the measurement object. Image acquisition is performed with several focus values changed to obtain the best focus value. Thereafter, using the focus value, electron beam scanning is performed a plurality of times on the entire FOV to accumulate images, and a measurement target image is obtained. Next, a plurality of peak positions necessary for specifying the shape of the feature included in the image are detected by averaging or approximation processing, and the feature size is obtained by measuring the distance between the peaks.

また、試料上に形成されたパターンの測定領域を設定し、電子ビームをビームブランカで遮断して前記測定領域のみを電子ビームで照射し、当該測定領域のみの画像を取得する技術がある(特許文献1)。
再公表特許WO2008/111365
Also, there is a technique for setting a measurement region of a pattern formed on a sample, blocking an electron beam with a beam blanker, irradiating only the measurement region with an electron beam, and acquiring an image of only the measurement region (patent) Reference 1).
Republished patent WO2008 / 111365

従来の前者の図15に記載の方法では、電子ビーム走査領域が旧来の汎用電子顕微鏡の時代から残る習慣によって、FOVと呼ばれるミクロンの整数倍等の予め装置によって決められた測定対象を含む非常に広い領域を電子ビーム走査することが行われてきた。この様な走査方法が利用し続けられてきた理由は、電子ビーム走査の安定化を担保し易い偏向コイル方式を利用した装置が従来から使用されてきたためである。偏向コイルを利用した場合、磁場を用いて電子ビームを偏向するため、真空中に偏向装置を配置する必要が無く、電子ビームの通り道をシンプルに保って汚染防止が出来ることにある。電子ビームの通り道が炭素等によって汚染すると、そこに電荷が蓄積し、ビームドリフト等不安定性の要因となることが知られている。   According to the conventional method shown in FIG. 15, the electron beam scanning region includes a measurement object that is determined in advance by an apparatus such as an integer multiple of microns called FOV, due to the custom that has remained from the era of the conventional general-purpose electron microscope. Electron beam scanning has been performed over a wide area. The reason why such a scanning method has continued to be used is that an apparatus using a deflection coil system that easily ensures stabilization of electron beam scanning has been used. When the deflection coil is used, the electron beam is deflected using a magnetic field, so that it is not necessary to arrange a deflecting device in a vacuum, and the path of the electron beam can be kept simple to prevent contamination. It is known that when the path of the electron beam is contaminated with carbon or the like, electric charges accumulate therein and cause instabilities such as beam drift.

更に、偏向コイルは大きなインダクタンスやヒステリシスなどを持つため、電子ビーム走査を電気的に安定化させるためには、常に同じ様にコイルを駆動させる必要がある。つまり、安定動作を担保するためには同じ走査(例えば図15の固定のFOV)の繰り返ししか出来ないという欠点があった。   Further, since the deflection coil has a large inductance, hysteresis, etc., it is necessary to always drive the coil in the same way in order to electrically stabilize the electron beam scanning. That is, in order to ensure stable operation, there is a drawback that only the same scanning (for example, the fixed FOV in FIG. 15) can be repeated.

仮に、図15に示すFOVを変えるために急激にコイルに加える電流を変化させたりすると、コイルによる逆電流、逆起電力や磁気回路の持つヒステリシスや磁気回路中の磁気スピンの動きの遅れなどがあるために、意図しない偏向が生じ、偏向装置としての安定性や信頼性(再現性)が欠けて測長装置などの定量測定装置に利用できなくなる。   If the current applied to the coil is suddenly changed in order to change the FOV shown in FIG. 15, the reverse current by the coil, the back electromotive force, the hysteresis of the magnetic circuit, the delay of the movement of the magnetic spin in the magnetic circuit, etc. For this reason, unintended deflection occurs, and stability and reliability (reproducibility) as a deflecting device are lacking, making it unusable for a quantitative measuring device such as a length measuring device.

このような古いタイプの偏向装置を測長装置に使用しているメーカは依然として存在するが、それらの装置のパフォーマンス、特にスループットを向上させることは既に限界にきている。   Although there are still manufacturers that use such an old type deflection device for the length measuring device, improving the performance of these devices, particularly the throughput, has already reached its limit.

そのため、現状では、従来に増して非常に多くの測定点を効率良く、スループットを向上させて測定することが強く求められている。従来の電子ビーム走査方法では、無駄な電子ビーム走査が多く、測定再現性の向上と測定速度の向上を同時に実現することは困難と言う問題があった。   Therefore, under the present circumstances, there is a strong demand for measuring a greater number of measurement points more efficiently and with improved throughput. In the conventional electron beam scanning method, there are many useless electron beam scans, and there is a problem that it is difficult to simultaneously improve the measurement reproducibility and the measurement speed.

また、後者の特許文献1に記載の方法では、パターンの測定領域を設定し、ビームブランカで遮断して測定領域のみを電子ビームで照射し、当該測定領域の画像を取得していたため、余分は領域を偏向装置で走査する必要があり、スループットが悪いという問題があった。   In the latter method disclosed in Patent Document 1, a pattern measurement area is set, and is blocked by a beam blanker, and only the measurement area is irradiated with an electron beam to acquire an image of the measurement area. There was a problem that the area had to be scanned with a deflecting device, and the throughput was poor.

本発明は、試料上に形成されたパターンの寸法を測長する画像を取得する電子ビーム画像取得装置において、試料上に形成されたパターンについて、電子ビームを最大走査可能な最大走査領域中で、指定された任意の領域のみを走査する走査装置と、電子ビームで最大走査可能な最大走査領域内で、画像取得の指定された各パターンについて当該パターンの測定対象の対向するエッジ部分を含んだ走査領域あるいは対向するエッジ部分をそれぞれ含んだそれぞれの部分走査領域を設定する走査領域設定手段と、走査領域設定手段で設定されたパターンの走査領域あるいは部分走査領域のみを、走査手段を制御して走査して走査領域画像あるいは部分走査領域画像を取得する画像取得手段とを備えるようにしている。   The present invention provides an electron beam image acquisition apparatus for acquiring an image for measuring a dimension of a pattern formed on a sample, in a maximum scanning region where the electron beam can be scanned at a maximum with respect to the pattern formed on the sample. A scanning device that scans only a specified area and a scanning that includes the opposing edge portions of the pattern measurement target for each pattern that is specified for image acquisition within the maximum scanning area that can be scanned with an electron beam. A scanning area setting means for setting each partial scanning area including each of the areas or opposing edge portions, and scanning only the scanning area or the partial scanning area of the pattern set by the scanning area setting means by controlling the scanning means. And an image acquisition means for acquiring a scanning area image or a partial scanning area image.

この際、走査装置は、1段あるいは2段の静電偏向器で構成するようにしている。   At this time, the scanning device is configured by a one-stage or two-stage electrostatic deflector.

また、走査装置は電子ビームで最大走査可能な最大走査領域中で、任意の領域についてそれぞれ基準パターンの画像を取得して所定精度内であることの確認のメッセージを出力あるいは所定精度内でないときは補正あるいは所定精度内でないときはその旨のメッセージを出力するようにしている。   In addition, the scanning device obtains a reference pattern image for each arbitrary region in the maximum scanning region that can be scanned at the maximum with an electron beam, and outputs a confirmation message that it is within a predetermined accuracy, or when it is not within a predetermined accuracy If it is not corrected or within a predetermined accuracy, a message to that effect is output.

また、走査領域あるいは部分走査領域の設定は前記試料上に形成されたパターンを設計した設計データ上で設定し、当該設定した設計データ上の設定した走査領域あるいは部分走査領域について、予め前記試料上の所定パターンを電子ビームで走査して取得した画像をもとに校正し、当該校正した値をもとにステージを移動させて当該ステージ上に搭載した試料を所定の場所に移動させた状態で、画像取得手段によって走査領域画像あるいは部分走査領域画像を取得するようにしている。   In addition, the setting of the scanning area or the partial scanning area is set on the design data in which the pattern formed on the sample is designed, and the set scanning area or partial scanning area on the set design data is previously set on the sample. In a state where the predetermined pattern is calibrated based on an image acquired by scanning with an electron beam, the stage is moved based on the calibrated value, and the sample mounted on the stage is moved to a predetermined location. The scanning area image or the partial scanning area image is acquired by the image acquisition means.

また、試料上に形成されたパターンに対応する設計データ上のパターンを画面上に表示し、当該画面上で画像取得のパターンが指定されたときに、当該指定されたパターンについてその走査領域画像あるいは部分走査領域画像を取得するようにしている。   In addition, when a pattern on the design data corresponding to the pattern formed on the sample is displayed on the screen and an image acquisition pattern is specified on the screen, the scanning region image or the specified pattern is displayed. A partial scanning area image is acquired.

また、取得した走査領域画像あるいは部分走査領域画像をもとに、対向するエッジ間の距離あるいはエッジで囲まれた面積を算出するようにしている。   Further, based on the acquired scanning area image or partial scanning area image, the distance between opposing edges or the area surrounded by the edges is calculated.

また、走査領域あるいは部分走査領域内の画像のエッジ部分を用いて電子ビームの焦点合わせを行うようにしている。   Further, focusing of the electron beam is performed using the edge portion of the image in the scanning region or the partial scanning region.

また、走査領域画像あるいは部分走査領域画像の同一の画像を蓄積した蓄積回数あるいは当該画像取得時の電子ビームのピクセル密度について、当該蓄積回数あるいは当該ピクセル密度のときの画像から求めたパターンのサイズの再現性が閾値よりも良いときに蓄積回数を少なく、あるいはピクセル密度を低く、あるいは両者を少なくまたは低く、してスループットを向上させ、一方、閾値よりも悪いときに蓄積回数を多く、あるいはピクセル密度を高く、あるいは両者を多くまたは高く、して再現性を向上させるようにしている。   In addition, regarding the number of times of accumulation of the same image of the scanning area image or partial scanning area image or the pixel density of the electron beam at the time of acquiring the image, the size of the pattern obtained from the image at the time of the accumulation number or the pixel density Reduce the number of accumulations when the reproducibility is better than the threshold, or lower the pixel density, or both lower or lower to improve the throughput, while increasing the number of accumulations when the reproducibility is lower than the threshold, or the pixel density The reproducibility is improved by increasing or increasing both of them.

本発明は、試料上に形成されたパターンについて、電子ビームを最大走査可能な最大走査領域内で、画像取得の指定された各パターンについて当該パターンの測定対象の対向するエッジ部分を含んだ走査領域あるいは対向するエッジ部分をそれぞれ含んだそれぞれの部分走査領域を設定し、設定された走査領域あるいは部分走査領域のみを走査して走査領域画像あるいは部分走査領域画像を取得することにより、試料上の測定対象のパターンのエッジ部分を含む必要最小限の画像を取得して測長し、測長の再現性を確保した上で画像取得時間を短縮してスループットを向上させることが可能となる。   The present invention relates to a scanning region that includes an edge portion that faces an object to be measured for each pattern designated for image acquisition within a maximum scanning region where the electron beam can be scanned at maximum for the pattern formed on the sample. Alternatively, the measurement on the sample is performed by setting each partial scanning area including each of the opposing edge portions and scanning only the set scanning area or partial scanning area to obtain a scanning area image or partial scanning area image. It is possible to acquire the minimum necessary image including the edge portion of the target pattern and measure the length, to ensure the reproducibility of the length measurement, and to shorten the image acquisition time and improve the throughput.

(1)従来のCDSEMでは測定位置はCDSEMのハードウエアーで固定されたFOVによって制限されるため、任意の電子ビーム照射領域を定めることが出来なかったが,本発明では自由に出来る。従来画素の大きさはFOVに連動していたため、視野範囲は全て同じ分解能で走査していた。そのため、従来は例えば0.3nmの分解能で電子ビーム走査を行いたい場合、FOV3ミクロンで10000ピクセル×10000ピクセルと言うような指定を行う必要があり、全体として1億ピクセルの画像取得が必要であり、膨大な時間が掛かり、実用的で無かった。   (1) In the conventional CDSEM, since the measurement position is limited by the FOV fixed by the CDSEM hardware, an arbitrary electron beam irradiation area could not be determined, but in the present invention it can be freely set. Conventionally, since the size of the pixel is linked to the FOV, the entire visual field range is scanned with the same resolution. For this reason, conventionally, for example, when it is desired to perform electron beam scanning with a resolution of 0.3 nm, it is necessary to specify 10000 pixels × 10000 pixels in an FOV of 3 microns, and it is necessary to acquire an image of 100 million pixels as a whole. It took a lot of time and was not practical.

本発明では電子ビーム走査範囲および測定箇所の画素サイズを自由に定めることが可能であるため非常に短時間で電子ビーム走査を行うことが出来る。そのため、例えば、フィーチャーサイズ(パターン)が800nm、長さ200nmであれば、例えば100nm×220nm 程度の領域を電子ビーム走査すれば測定に十分な情報が取得出来るため、3000ピクセル×660ピクセル程度の領域つまり200万ピクセル程度を走査すれば良い。ピクセルクロックが一定の場合、従来の方法と比較して50倍も画像取得時間を短くできる。   In the present invention, since the electron beam scanning range and the pixel size of the measurement location can be freely determined, the electron beam scanning can be performed in a very short time. Therefore, for example, if the feature size (pattern) is 800 nm and the length is 200 nm, for example, an area of about 100 nm × 220 nm can be obtained by scanning an electron beam, so that sufficient information can be obtained for measurement. That is, it is sufficient to scan about 2 million pixels. When the pixel clock is constant, the image acquisition time can be shortened by 50 times compared to the conventional method.

(2)また、本発明は、フィーチャー(パターン)の幅に無関係に電子ビーム走査範囲を決められるように成る。例えば、フォトマスク上のパターンのエッチングの出来が非常に良くて、パターンのエッジが10nm程度の範囲の画像で表現出来るとすれば、その範囲の情報を集めれば、幅の測定は可能に成る。例えば0.3nmのピクセルサイズを用いた場合、横方向に30ピクセル走査するだけで良く、この値はフィーチャーの幅が変化しても一定である。従って、本発明では、更に1測定に必要とされる時間を短くすることが可能となる。例えば、横方向に30ピクセル縦方向に200ピクセル取ったとすると、計12000ピクセルの領域を走査すれば良いことに成り、先の方法よりもさらに100倍程度速度が向上する。   (2) Further, according to the present invention, the electron beam scanning range can be determined regardless of the width of the feature (pattern). For example, if the pattern on the photomask can be etched very well and the edge of the pattern can be represented by an image in the range of about 10 nm, the width can be measured by collecting information in that range. For example, when a pixel size of 0.3 nm is used, it is only necessary to scan 30 pixels in the horizontal direction, and this value is constant even if the width of the feature changes. Therefore, in the present invention, the time required for one measurement can be further shortened. For example, if 30 pixels are taken in the horizontal direction and 200 pixels are taken in the vertical direction, it is sufficient to scan a total area of 12000 pixels, and the speed is further improved by about 100 times compared to the previous method.

(3)更に、本発明は、画像蓄積回数やピクセル密度を増減して実測再現性を目標再現性に合致するように走査領域(走査領域、部分走査領域)を走査する回数や走査するときの電子ビームのピクセル密度を動的に設定することにより、保証再現性を担保した上で短時間に画像を取得し、測長のスループットを向上できる。   (3) Furthermore, the present invention increases or decreases the number of times of image accumulation and the pixel density, and the number of times the scanning region (scanning region, partial scanning region) is scanned so that the measured reproducibility matches the target reproducibility. By dynamically setting the pixel density of the electron beam, an image can be acquired in a short time while guaranteeing reproducibility, and the length measurement throughput can be improved.

本発明は、試料上に形成されたパターンについて、電子ビームを最大走査可能な最大走査領域内で、画像取得の指定された各パターンについて当該パターンの測定対象の対向するエッジ部分を含んだ走査領域あるいは対向するエッジ部分をそれぞれ含んだそれぞれの部分走査領域を設定し、設定された走査領域あるいは部分走査領域のみを走査して走査領域画像あるいは部分走査領域画像を取得し、試料上の測定対象のパターンのエッジ部分を含む必要最小限の画像を取得して測長し、測長の再現性を確保した上で画像取得時間を短縮してスループットを向上させることを実現した。   The present invention relates to a scanning region that includes an edge portion that faces an object to be measured for each pattern designated for image acquisition within a maximum scanning region where the electron beam can be scanned at maximum for the pattern formed on the sample. Alternatively, each partial scanning area including each of the opposing edge portions is set, and only the set scanning area or partial scanning area is scanned to obtain a scanning area image or partial scanning area image. The minimum necessary image including the edge part of the pattern was acquired and measured, and the reproducibility of length measurement was secured and the image acquisition time was shortened to improve the throughput.

図1は、本発明のシステム構成図を示す。   FIG. 1 shows a system configuration diagram of the present invention.

図1において、電子銃1は、電子線ビームを発生・縮小するものであって、電子発生源(加熱した熱電子源、先端の尖った冷陰極など)、加速電極などから構成される公知のものである。   In FIG. 1, an electron gun 1 generates and reduces an electron beam, and includes a known electron source (a heated thermoelectron source, a cold cathode with a sharp tip), an acceleration electrode, and the like. Is.

アパチャー2は、電子銃1から放出された電子ビームの中心部分(所定立体角内)の電子ビームを通過させ、それ以外を遮断する円形の絞りであって、ここでは、自動的に複数の穴径をもつものに切り替え可能なものである。図示のアパチャー2は、CL3の上側に配置したが、これに限らず、当該CL3の主面(レンズ中心)や下側になどに配置してもよい。   The aperture 2 is a circular aperture that allows the electron beam at the central portion (within a predetermined solid angle) of the electron beam emitted from the electron gun 1 to pass therethrough and blocks the others. It can be switched to one with a diameter. The illustrated aperture 2 is disposed on the upper side of CL3. However, the present invention is not limited to this, and the aperture 2 may be disposed on the main surface (lens center) of CL3 or the lower side.

CL(コンデンサレンズ)3は、電子銃1から放出されてアパチャー2の中心部分を通過した電子ビームを収束する公知のものである。図示のCL3は、模式的に表し、実際は磁界レンズあるいは静電レンズから構成されるものである。   The CL (condenser lens) 3 is a known lens that converges the electron beam emitted from the electron gun 1 and passed through the central portion of the aperture 2. CL3 shown in the figure is schematically shown, and is actually composed of a magnetic lens or an electrostatic lens.

DEF(1)4,DEF(2)5は、2段の偏向器を表し、対向した電極をそれぞれ持つ静電偏向器であって、細く絞った電子ビーム11をサンプル8上に照射しつつ平面走査(X方向およびY方向に走査)するものである。尚、ヒステリシスなどを特別に小さく設計した2段の磁気偏向器でもよい。   DEF (1) 4 and DEF (2) 5 represent two-stage deflectors, each of which is an electrostatic deflector having opposed electrodes, and is flattened while irradiating a thinly focused electron beam 11 onto the sample 8. Scanning (scanning in the X direction and the Y direction) is performed. Note that a two-stage magnetic deflector having a particularly small hysteresis may be used.

MCP6は、2次電子検出器の例を表し、電子ビームがサンプル8に照射しつつ平面走査されたときに、放出された2次電子を検出するものであって、前面に正の電圧を印加したものである。   The MCP 6 represents an example of a secondary electron detector, and detects a secondary electron emitted when an electron beam is scanned on a plane while irradiating the sample 8, and applies a positive voltage to the front surface. It is a thing.

対物レンズ7は、電子ビーム11をサンプル8上に細く絞って照射するためのものであって、通常、磁界型対物レンズである。   The objective lens 7 is for narrowly irradiating the electron beam 11 onto the sample 8 and is usually a magnetic field type objective lens.

サンプル8は、ステージ9上に固定されたサンプル(例えばマスクなど)である。   The sample 8 is a sample (for example, a mask) fixed on the stage 9.

ステージ9は、サンプル8を固定し、測長器27で精密にX方向およびY方向の座標位置を測長しつつ所定場所に移動させるものである。   The stage 9 fixes the sample 8 and moves it to a predetermined location while measuring the coordinate positions in the X direction and the Y direction precisely by the length measuring device 27.

電子ビーム11は、電子銃1から放出された1次電子ビームである。   The electron beam 11 is a primary electron beam emitted from the electron gun 1.

2次電子ビーム12は、電子ビーム11を細く絞ってサンプル8上に照射しつつ平面走査したときに放出された2次電子である。サンプル8から放出された2次電子12は、対物レンズ7の磁界により軸上を螺旋しながら正電圧の印加されているMCP6に向かって進行し、当該MCP6の検出面に衝突して増幅されて2次電子画像を生成するものである。   The secondary electron beam 12 is a secondary electron emitted when the electron beam 11 is narrowed down and irradiated on the sample 8 while performing a plane scan. The secondary electrons 12 emitted from the sample 8 travel toward the MCP 6 to which a positive voltage is applied while spiraling on the axis by the magnetic field of the objective lens 7, collide with the detection surface of the MCP 6 and are amplified. A secondary electron image is generated.

高圧電源21は、PC31からの指示に従い、電子銃1に正の高電圧を印加したり、陰極に加熱電圧を供給したりなどするものである。   The high-voltage power supply 21 applies a positive high voltage to the electron gun 1 or supplies a heating voltage to the cathode in accordance with an instruction from the PC 31.

CL電源22は、PC31からの指示に従い、CL3に所定電流を供給するものである。   The CL power source 22 supplies a predetermined current to the CL 3 in accordance with an instruction from the PC 31.

偏向電源23は、PC31からの指示に従い、DEF(1)4,DEF(2)5に所定の偏向電圧を印加するものである。   The deflection power source 23 applies a predetermined deflection voltage to the DEF (1) 4 and DEF (2) 5 in accordance with an instruction from the PC 31.

2次電子検出器24は、MCP6に所定電圧を印加したり、MCP6で増幅された信号を更に増幅したりなどし、PC31に2次電子信号(2次電子画像)を送出するものである。   The secondary electron detector 24 sends a secondary electron signal (secondary electron image) to the PC 31 by applying a predetermined voltage to the MCP 6 or further amplifying the signal amplified by the MCP 6.

対物電源25は、PC31からの指示に従い、対物レンズ7に所定電流を供給したりなどするものである。   The objective power supply 25 supplies a predetermined current to the objective lens 7 in accordance with an instruction from the PC 31.

ステージ制御電源26は、ステージ9を駆動するモータに所定制御電源を供給してサンプル8を所定場所に移動させるものである。   The stage control power supply 26 supplies a predetermined control power to a motor that drives the stage 9 to move the sample 8 to a predetermined location.

測長器27は、ステージ9あるいはサンプル8の位置を精密に測定するレーザ干渉計などである。   The length measuring device 27 is a laser interferometer or the like that accurately measures the position of the stage 9 or the sample 8.

PC31は、プログラムにより各種制御、処理を行う公知のパソコンであって、ここでは、走査領域設定手段32、走査方法指定手段33、グローバルアライメント手段34、画像取得手段35、測長手段36、信頼性判定手段37、DB41などから構成されるものである。   The PC 31 is a known personal computer that performs various controls and processes by a program. Here, the scanning area setting unit 32, the scanning method designating unit 33, the global alignment unit 34, the image acquisition unit 35, the length measuring unit 36, the reliability It is comprised from the determination means 37, DB41, etc.

走査領域設定手段32は、サンプル8上のパターンの走査領域(走査領域、部分走査領域)を設定するものである(図2などを用いて後述する)。   The scanning area setting unit 32 sets a scanning area (scanning area, partial scanning area) of a pattern on the sample 8 (which will be described later with reference to FIG. 2 and the like).

走査方法指定手段33は、サンプル8上のパターンの走査領域を走査する走査方法を指定するものである(図2などを用いて後述する)。   The scanning method designating unit 33 designates a scanning method for scanning the scanning area of the pattern on the sample 8 (which will be described later with reference to FIG. 2 and the like).

グローバルアライメント手段34は、サンプル8上のパターンと、設計データ上のパターンとの座標変換式を生成するものである(図2などを用いて後述する)。   The global alignment unit 34 generates a coordinate conversion formula between the pattern on the sample 8 and the pattern on the design data (described later with reference to FIG. 2 and the like).

画像取得手段35は、サンプル8上のパターンの走査領域(走査領域、部分走査領域)を細く絞った電子ビームで走査して画像(走査領域画像、部分走査領域画像)を取得するものである(図2などを用いて後述する)。   The image acquisition means 35 acquires an image (scanning region image, partial scanning region image) by scanning the scanning region (scanning region, partial scanning region) of the pattern on the sample 8 with a finely focused electron beam ( This will be described later with reference to FIG.

測長手段36は、画像取得手段35によって取得した画像(走査領域画像、部分走査領域画像)からエッジ部分を抽出してパターンの測長を行うものである(図2などを用いて後述する)。   The length measuring means 36 extracts the edge portion from the image (scanning area image, partial scanning area image) acquired by the image acquisition means 35 and measures the pattern (to be described later with reference to FIG. 2 and the like). .

信頼性判定手段37は、取得した画像(走査領域画像、部分走査領域画像)からエッジ部分を抽出してパターンの測長した値の信頼性を判定するものである(図14を用いて後述する)。   The reliability determination means 37 is for determining the reliability of the measured value of the pattern by extracting the edge portion from the acquired image (scanning area image, partial scanning area image) (to be described later with reference to FIG. 14). ).

DB41は、各種データを検索し易く格納したものであって、ここでは、CADデータ、結果データ、信頼性データなどを格納したものである。   The DB 41 stores various data so that it can be easily searched. Here, CAD data, result data, reliability data, and the like are stored.

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。   Next, the operation of the configuration of FIG. 1 will be described in detail according to the order of the flowchart of FIG.

図2は、本発明の動作説明フローチャートを示す。   FIG. 2 shows a flowchart for explaining the operation of the present invention.

図2において、S1(ステップS1という、以下同一)は、CADデータ(GDSII,VSB,OASISなど)を読み込む。これは、画像取得対象のパターンの設計データを読み込む。設計データは、右側に記載されているように、パターンの始点、終点の座標(X1,Y1,X2,Y2)などから構成されている。   In FIG. 2, CAD data (GDSII, VSB, OASIS, etc.) is read in S1 (referred to as step S1, hereinafter the same). This reads design data of a pattern to be acquired. As described on the right side, the design data includes the coordinates of the start point and end point of the pattern (X1, Y1, X2, Y2) and the like.

S2は、指定された位置を画像情報の展開する。これは、S1で読み込んだCADデータ上で、図1のステージ9に固定したサンプル8(マスク)上のパターンのうち測定したいとして指定されたパターンの位置の画像を、表示可能な画像情報に展開する。   In S2, image information is developed at the designated position. This is to develop the image of the position of the pattern designated as the one to be measured among the patterns on the sample 8 (mask) fixed on the stage 9 in FIG. 1 on the CAD data read in S1 into displayable image information. To do.

S3は、1回の電子ビーム走査可能な範囲を画面に表示する。これは、S2で表示可能な画像情報に展開されたうちの、1回の電子ビーム走査可能な範囲の画像をディスプレイ上の画面に表示、例えば図3に示すように表示する。   In S3, a range in which one electron beam scanning is possible is displayed on the screen. In the image information that can be displayed in S2, the image in the range that can be scanned once is displayed on the screen on the display, for example, as shown in FIG.

S4は、走査領域、走査方法、ピクセルサイズ、走査分解能、蓄積回数等の設定を行う。これは、S3で画面上に表示された例えば図5の1回の電子ビーム走査可能な範囲の画像上に示すように、走査領域(走査領域、部分走査領域)を表示、および図示外で走査方法(図9、図10参照)、ピクセルサイズ(図14参照)、走査分解能、蓄積回数(図14参照)などを設定する。ここでは、走査領域として、右側に記載した、走査領域の(始点座標、終点座標)として、
・走査領域(X1,Y1,X2,Y2)
を設定する。
In S4, settings such as a scanning region, a scanning method, a pixel size, a scanning resolution, and the number of accumulations are performed. This is because, for example, the scanning area (scanning area, partial scanning area) is displayed on the screen displayed in S3 and scanned outside the figure, as shown in the image of the range in which one electron beam scanning is possible in FIG. A method (see FIGS. 9 and 10), a pixel size (see FIG. 14), a scanning resolution, the number of accumulations (see FIG. 14), and the like are set. Here, as the scanning area, as described on the right side, (starting point coordinates, end point coordinates) of the scanning area,
・ Scanning area (X1, Y1, X2, Y2)
Set.

S5は、走査領域の抽出を行う。これは、S4で設定された情報のうち、ここでは、走査領域の情報を抽出する。   In S5, the scanning area is extracted. In this step, information on the scanning area is extracted from the information set in S4.

S6は、走査開始始点、終点の座標の抽出を行う。   In S6, the coordinates of the scanning start start point and end point are extracted.

S7は、グローバルアライメントを行う。これは、CADデータの位置座標とマスクの位置座標との関係を算出し、CADデータ上の座標を指定すると、自動的にステージ9を移動制御してサンプル(マスク)8をCADデータ上で指定された座標(電子ビームが照射する座標)に移動できるようにする。   In step S7, global alignment is performed. This calculates the relationship between the position coordinates of the CAD data and the position coordinates of the mask, and when the coordinates on the CAD data are designated, the stage 9 is automatically controlled to designate the sample (mask) 8 on the CAD data. It is possible to move to the coordinates (coordinates irradiated by the electron beam).

S8は、測定位置に移動する。これは、S7でグローバルアライメントした後、CADデータ上で指定された測定位置(走査領域)にステージ9を移動させてサンプル(マスク)8を位置づける。   S8 moves to the measurement position. In this process, after global alignment is performed in S7, the stage 9 is moved to the measurement position (scanning region) designated on the CAD data, and the sample (mask) 8 is positioned.

S9は、走査開始電圧、終了電圧の計算を行う。これは、S8で測定位置(走査領域)にステージ9を位置付けた状態で、S6で抽出した走査領域の走査開始点、終了点の座標に対応する走査開始電圧、終了電圧の計算を行う(図9、図10など参照)。   In S9, the scan start voltage and end voltage are calculated. In this state, the stage 9 is positioned at the measurement position (scan area) in S8, and the scan start voltage and end voltage corresponding to the coordinates of the scan start point and end point of the scan area extracted in S6 are calculated (see FIG. 9, see FIG.

S10は、DACに電圧値を設定する。これは、PC31が偏向電源23に偏向電圧を供給する図示外のDAC(デジタル・アナログ変換器)に走査開始電圧、走査終了電圧値を設定し、走査開始電圧値から走査終了電圧値に向けて一定速度で変化する電圧を偏向電源23を経由してDEF(1)4,DEF(2)5に印加するように設定する。   In S10, a voltage value is set in the DAC. This is because the PC 31 sets a scan start voltage and a scan end voltage value to a DAC (digital / analog converter) (not shown) that supplies a deflection voltage to the deflection power supply 23, and moves from the scan start voltage value to the scan end voltage value. A voltage changing at a constant speed is set to be applied to DEF (1) 4 and DEF (2) 5 via the deflection power supply 23.

S11は、電子ビームを走査し、2次電子信号を取得する。これは、S10で設定した走査開始電圧から走査終了電圧に向けて一定速度で変化する電圧をDEF(1)4,DEF(2)5に印加し、電子ビームをサンプル8上で走査領域(走査領域、部分走査領域)を走査させ、そのときに発生した2次電子12をMCP6,2次電子検出器24を経由してPC31が取り込んで取得し、図示外のメモリ上に保存(蓄積)する。   In step S11, the electron beam is scanned to acquire a secondary electron signal. This is because a voltage that changes at a constant speed from the scan start voltage set in S10 to the scan end voltage is applied to DEF (1) 4, DEF (2) 5, and the electron beam is scanned on the sample 8 in the scan region (scanning). The secondary electrons 12 generated at that time are acquired by the PC 31 via the MCP 6 and the secondary electron detector 24, and are stored (accumulated) in a memory (not shown). .

S12は、走査位置座標と信号強度の対応計算を行う。   In S12, the correspondence calculation between the scanning position coordinates and the signal intensity is performed.

S13は、エッジ抽出する。   In step S13, edge extraction is performed.

S14は、長さ等の計算を行う。これらS12からS14は、S11でメモリ上に保存した走査領域(走査領域、部分走査領域)の2次電子画像をもとに、走査位置座標と信号強度の関係からパターンのエッジ部分を抽出し、当該抽出したエッジ部分をもとに長さ等の計算(例えば対向するエッジの最大部分(あるいは最大と最小の平均、最大から所定だけ小さい部分など)を算出してエッジ間の距離を寸法として計算)など公知の手法でパタンの長さなどを算出する。   In S14, the length and the like are calculated. In S12 to S14, based on the secondary electron image of the scanning region (scanning region, partial scanning region) stored in the memory in S11, the edge portion of the pattern is extracted from the relationship between the scanning position coordinates and the signal intensity, Calculate the length, etc. based on the extracted edge part (for example, calculate the maximum part of the opposing edges (or the average of the maximum and minimum, the part that is smaller than the maximum by a predetermined amount), and calculate the distance between the edges as a dimension. The length of the pattern is calculated by a known method such as

S15は、結果を出力する。   S15 outputs the result.

以上によって、CADデータを読み込んで指定されたパターンのエッジ部分を含む走査領域(走査領域、部分走査領域)を設定し、CADデータと、ステージ9に固定されたサンプル(マスク)8上のパターンとをグローバルアライメントによって座標変換式を算出し、これをもとにサンプル(マスク)8を位置づけて前記走査領域を電子ビームで平面走査して走査領域画像(走査領域画像、部分走査領域画像)を取得してメモリに蓄積し、これらをもとにパターンの寸法を測定することが可能となる。この際、CADデータ上で指定されたパターンについて、当該パターンのサイズなどに対応して必要最小限の走査領域(走査領域、部分走査領域)を設定し、電子ビームでエッジ部分を検出するために必要最小限の走査領域を電子ビームで走査して画像を取得することにより、測長の再現性を確保した上で画像取得時間を短縮してスループットを向上させることが可能となる。以下順次詳細に説明する。   As described above, the scan area (scan area, partial scan area) including the edge portion of the designated pattern is set by reading the CAD data, and the CAD data and the pattern on the sample (mask) 8 fixed to the stage 9 are set. The coordinate conversion formula is calculated by global alignment, the sample (mask) 8 is positioned based on this, and the scanning area is scanned with the electron beam to obtain a scanning area image (scanning area image, partial scanning area image). Then, it can be stored in the memory, and the dimension of the pattern can be measured based on these. At this time, for the pattern designated on the CAD data, in order to set the minimum necessary scanning area (scanning area, partial scanning area) corresponding to the size of the pattern, etc., and to detect the edge portion with the electron beam By scanning the minimum necessary scanning area with an electron beam and acquiring an image, it is possible to improve the throughput by shortening the image acquisition time while ensuring the reproducibility of length measurement. Details will be sequentially described below.

図3は、本発明の動作説明フローチャート(グローバルアライメント)を示す。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the present invention (global alignment).

図3において、S21は、グローバルアライメントでマスクとCADデータの座標変換式を求める。これは、後述する図4に示すように、マスク(サンプル)8上に予め形成されている3点のグローバルアライメント(グローバルアライメントの位置に形成された所定のマーク)の画像を取得し、マスク上の位置(座標)をそれぞれ計算する。そして、計算したマスク上の3点のグローバルアライメントの位置(座標)と、CADデータ上の3点のグローバルアライメントの位置(座標)との関係を表す座標変換式を求める。以降は、CADデータ上の座標を、マスク上の座標に当該座標変換式で変換し、図1のステージ9をレーザ干渉計(測長器27)で測長しつつ精密に移動制御する。   In FIG. 3, in S21, a coordinate conversion formula between the mask and CAD data is obtained by global alignment. As shown in FIG. 4 to be described later, an image of three points of global alignment (predetermined marks formed at the position of global alignment) formed in advance on a mask (sample) 8 is acquired and Calculate the position (coordinates) of. Then, a coordinate conversion expression representing the relationship between the calculated three global alignment positions (coordinates) on the mask and the three global alignment positions (coordinates) on the CAD data is obtained. Thereafter, the coordinates on the CAD data are converted into coordinates on the mask by the coordinate conversion formula, and the stage 9 in FIG. 1 is precisely controlled while measuring with the laser interferometer (length measuring device 27).

S22は、ある時間経過後、同上の座標変換式を求める。これは、S21でマスク上の3点のグローバルアライメントの位置と、CADデータ上の3点のグローバルアライメントの位置とから求めた両者の座標変換式について、ある時間経過後に再度、両者の座標変換式を求める。   In S22, after a certain time elapses, the above coordinate conversion formula is obtained. This is because both coordinate conversion expressions obtained from the global alignment positions of the three points on the mask and the three global alignment positions on the CAD data in S21 again after a certain period of time. Ask for.

S23は、座標が全体にシフトか判別する。YESの場合には、CADデータ上の3点のグローバルアライメントの位置に対して、マスク上のグローバルアライメントの位置が全体にシフトしていると判明したので、S24で図1のDEF(1)4,DEF(2)5の電極が片側汚染と判定、即ち、DEF(1)4,DEF(2)5の対向する電極のうち片側が汚染してチャージして無用の偏向成分が発生したと判明したので、S27でその旨(電極の片側汚染)のエラーメッセージを表示する。NOの場合には、S25に進む。   In step S23, it is determined whether the coordinates are shifted as a whole. In the case of YES, since it has been found that the global alignment position on the mask has shifted to the whole with respect to the three global alignment positions on the CAD data, DEF (1) 4 in FIG. , DEF (2) 5 electrode is judged to be contaminated on one side, that is, it turned out that one of the opposing electrodes of DEF (1) 4, DEF (2) 5 was contaminated and charged, and an unnecessary deflection component was generated. Therefore, an error message to that effect (electrode one side contamination) is displayed in S27. If NO, the process proceeds to S25.

S25は、幅が変化(拡縮)か判別する。YESの場合には、CADデータ上の3点のグローバルアライメントの位置の配置に対して、マスク上のグローバルアライメントの位置の配置が拡大、あるいは縮小されていると判明したので、S26で図1のDEF(1)4,DEF(2)5の電極が両側汚染と判定、即ち、DEF(1)4,DEF(2)5の対向する電極の両側が汚染してチャージして無用の拡大あるいは縮小成分が発生したと判明したので、S27でその旨(電極の両側汚染)のエラーメッセージを表示する。NOの場合には、終了する。   In S25, it is determined whether the width is changed (enlargement / reduction). In the case of YES, it is found that the global alignment position arrangement on the mask is expanded or reduced with respect to the arrangement of the three global alignment positions on the CAD data. DEF (1) 4, DEF (2) 5 electrodes are judged to be contaminated on both sides, that is, both sides of opposite electrodes of DEF (1) 4, DEF (2) 5 are contaminated and charged to unnecessarily expand or contract. Since it is determined that a component has occurred, an error message to that effect (contamination on both sides of the electrode) is displayed in S27. If NO, the process ends.

S28は、S27でエラーメッセージを表示した後、復旧処理を行う。ここでは、S29で電極にオゾン、プラズマによる洗浄、即ち、図1のDEF(1)4,DEF(2)5の電極の表面にオゾン、プラズマを照射して汚染の除去を行う。そして、終了する。   In S28, after displaying an error message in S27, a recovery process is performed. Here, in S29, the electrodes are cleaned with ozone and plasma, that is, the surfaces of the electrodes of DEF (1) 4 and DEF (2) 5 in FIG. 1 are irradiated with ozone and plasma to remove contamination. And it ends.

以上のように、所定時間毎に、マスク上のグローバルアライメントと、CADデータ上のグローバルアライメントとの位置関係を求め、マスク上のグローバルアライメントの配置がシフト、拡縮しているか判定し、シフトあるいは拡縮していると判明した場合には電極(図1のDEF(1)4,DEF(2)5の電極)の汚染と自動判定し、自動的にオゾン、プラズマを照射して当該汚染を除去して自動復旧を図ることが可能となる。   As described above, the positional relationship between the global alignment on the mask and the global alignment on the CAD data is obtained every predetermined time, it is determined whether the arrangement of the global alignment on the mask is shifted or expanded, and the shift or expansion is performed. If it is found that the electrode is contaminated, it is automatically determined as contamination of the electrodes (electrodes of DEF (1) 4 and DEF (2) 5 in FIG. 1), and ozone and plasma are automatically irradiated to remove the contamination. Automatic recovery is possible.

図4は、本発明の説明図(その2)を示す。図4は、マスク上のグローバルアライメントを3点設けた例を示す。グローバルアライメントは、3点に限らす、2点、4点、5点・・・などであってもよい。ここでは、マスクの寸法は、例えば図示の10cm×10cmのサイズであり、4辺のうちの3辺(あるいは4辺)の所定位置に所定寸法、所定パターンを予め形成したものである、CADデータ上にも同一場所に同一寸法、パターンのデータが形成されているので、両者の配置や拡縮を比較することで、マスク上の画像のシフトや、拡縮を判定することが可能となる。   FIG. 4 shows an explanatory diagram (part 2) of the present invention. FIG. 4 shows an example in which three global alignments on the mask are provided. The global alignment is not limited to three points, but may be two points, four points, five points, and the like. Here, the dimension of the mask is, for example, the size of 10 cm × 10 cm shown in the figure, and CAD data in which a predetermined dimension and a predetermined pattern are formed in advance at predetermined positions on three sides (or four sides) of the four sides. Since data of the same size and pattern is also formed at the same place, it is possible to determine the shift of the image on the mask and the enlargement / reduction by comparing the arrangement and enlargement / reduction of both.

図5は、本発明の説明図(その2)を示す。図5は、図4のマスクのうち1度の電子ビーム走査可能な領域(最大走査領域)の例を模式的に示す。   FIG. 5 shows an explanatory diagram (part 2) of the present invention. FIG. 5 schematically shows an example of a region (maximum scanning region) in which the electron beam can be scanned once in the mask of FIG.

図5において、測定対象パターンは、ユーザから指定(CADデータ上で指定)された測定対象のパターン(マスク上のパターン)を示す。   In FIG. 5, a measurement target pattern indicates a measurement target pattern (pattern on a mask) specified by the user (specified on CAD data).

走査領域の指定(1)は、ユーザから×の位置あるいは座標が指定(CADデータ上で指定)された場合に、当該指定された位置を中心に、当該測定対象のパターンのエッジ部分の両側を含む所定矩形を走査領域(1)として自動設定したものである。   Scanning area designation (1) is performed when both the sides of the edge of the measurement target pattern are centered around the designated position when the position or coordinates of x are designated (designated on CAD data) by the user. A predetermined rectangle including the image is automatically set as the scanning area (1).

走査領域の指定(2)は、ユーザから×の位置あるいは座標が指定(CADデータ上で指定)された場合に、当該指定された位置を中心に、当該測定対象のパターンの各エッジ部分を含む所定矩形をそれぞれ走査領域(2)として自動設定したものである。   The scanning area designation (2) includes each edge portion of the measurement target pattern centered on the designated position when the position or coordinates of x are designated (designated on CAD data) by the user. Each of the predetermined rectangles is automatically set as a scanning area (2).

尚、走査領域以外の他の情報、例えばパターンの測定方向(縦方向、横方向など)、走査方法(図9参照)、ピクセルサイズ(図14参照)、走査分解能、蓄積回数などは、予め測定情報として指定あるいはデフォルトの値を設定する。   It should be noted that information other than the scanning area, for example, pattern measurement direction (vertical direction, horizontal direction, etc.), scanning method (see FIG. 9), pixel size (see FIG. 14), scanning resolution, number of accumulations, etc. are measured in advance. Set as information or set a default value.

また、エッジ部分を含む走査領域は、エッジの最大部分から所定ピクセル(実験で予め求めた値)だけ外側および内側に設け、更にマージ(実験で求めた余裕値)をとった領域に自動設定すればよい。   Also, the scanning area including the edge portion is provided outside and inside by a predetermined pixel (value determined in advance by experiment) from the maximum portion of the edge, and is automatically set to an area where merging (the margin value determined in experiment) is taken. That's fine.

以上のように、パターンのサイズ、形状などに対応して、当該測定対象のパターンの対向するエッジ部分を含む走査領域(1)、各エッジ部分を含むそれぞれの走査領域(2)を自動設定することにより、パターンの大きさや形状に依存して測定するときに必要なエッジ部分を1つあるいは対向する2つを含む走査領域(1)、(2)を設定してエッジ抽出に必要最小限の走査領域を設定して走査時間を最小必要限に削減し、スループットを向上させることが可能となる。   As described above, in accordance with the pattern size, shape, and the like, the scanning area (1) including the opposing edge portions of the measurement target pattern and the respective scanning areas (2) including the respective edge portions are automatically set. By setting the scanning areas (1) and (2) including one or two opposing edge portions necessary for measurement depending on the pattern size and shape, the minimum necessary for edge extraction is set. By setting the scanning area, it is possible to reduce the scanning time to the minimum necessary and improve the throughput.

図6は、本発明の走査領域の測定条件の設定データ例を示す。ここでは、設計データとして、図示の下記の情報を設定する。   FIG. 6 shows an example of setting data for the measurement conditions of the scanning region according to the present invention. Here, the following information shown in the figure is set as the design data.

・走査領域:
・開始座標:
・終了座標:
・走査分解能(X):
・走査分解能(Y):
・蓄積回数:
・その他:
ここで、走査領域は走査領域を表すインデックスである。開始座標、終了座標は矩形の走査領域を表す開始座標(矩形の左上の座標)と終了座標(矩形の右下の座標)である。走査分解能(X)、走査分解能(Y)は走査領域を電子ビームが走査するときのX方向、Y方向の分解能(間隔)である。蓄積回数は画像(走査画像、部分走査画像)を取得してメモリに蓄積する回数である。
・ Scanning area:
・ Starting coordinates:
・ End coordinates:
Scanning resolution (X):
Scanning resolution (Y):
・ Number of accumulation:
・ Other:
Here, the scanning area is an index representing the scanning area. The start coordinates and end coordinates are start coordinates (upper left coordinates of the rectangle) and end coordinates (lower right coordinates of the rectangle) representing the rectangular scanning region. The scanning resolution (X) and the scanning resolution (Y) are resolutions (intervals) in the X direction and the Y direction when the electron beam scans the scanning region. The number of accumulations is the number of times an image (scanned image, partial scanned image) is acquired and accumulated in the memory.

図7は、本発明の動作説明図(リニアリティーの測定)を示す。   FIG. 7 shows an operation explanatory diagram (measurement of linearity) of the present invention.

図7の(a)はフローチャートを示す。   FIG. 7A shows a flowchart.

図7の(a)において、S31は、ステージで測定位置に移動する。   In FIG. 7A, S31 moves to the measurement position on the stage.

S32は、測長する。これらS31、S32は、図1のステージ9に固定したマスク(サンプル)8上の特定のパターンの位置に当該ステージ9で移動させて位置付け、特定のパターンの画像を取得して当該パターンの寸法を測長する。   In S32, the length is measured. These S31 and S32 are moved to the position of the specific pattern on the mask (sample) 8 fixed on the stage 9 in FIG. Measure length.

S33は、次の測定点に移動して測定する。次の測定点に移動し、S32と同様にパターンの寸法を測定する。   In S33, the measurement is performed by moving to the next measurement point. Move to the next measurement point and measure the dimension of the pattern as in S32.

S34は、おわりか判別する。YESの場合には、S35に進む。NOの場合には、S31に戻り繰り返す。   In S34, it is determined whether the end. If YES, the process proceeds to S35. If NO, return to S31 and repeat.

S35は、評価する。   S35 evaluates.

S36は、補正計数を算出する。   In S36, a correction count is calculated.

S37は、リニアリティーを求める。これらS35からS37は、S32、S33で測定したパターンの測定点1の測定データ1、測定点2の測定データ2・・・測定点Nの測定データNについて、後述する図7の(b)に示すようにプロットし、補正計数を算出おおびリニアリティーを求める。   S37 calculates | requires linearity. These S35 to S37 are the measurement data 1 of the measurement point 1 of the pattern measured in S32 and S33, the measurement data 2 of the measurement point 2, ... the measurement data N of the measurement point N in FIG. Plot as shown to calculate the correction factor and determine linearity.

図7の(b)は、リニアリティーの例を示す。   FIG. 7B shows an example of linearity.

図7の(b−1)は、グラフの例を示す。図示のグラフは、図7の(a)で測定した各点の座標XまたはYを横軸、そのときの測定データの基準値Dからのずれ量Δdを縦軸にプロットして線でつないだもの(リニアリティーを表すグラフ)である。   (B-1) of FIG. 7 shows an example of a graph. In the illustrated graph, the coordinate X or Y of each point measured in FIG. 7A is plotted on the horizontal axis, and the deviation Δd from the reference value D of the measurement data at that time is plotted on the vertical axis and connected by a line. It is a thing (a graph showing linearity).

図7の(b−2)は、補正係数の例を示す。補正係数は、図示の下記の式(1)で求める。   FIG. 7B-2 shows an example of the correction coefficient. The correction coefficient is obtained by the following equation (1) shown in the figure.

補正係数Kx又はy=±Δdx又はy/Dx又はy・・・・・・(式1)
以上のように、マスク上の測定点1の測定データ1、次の測定点2の測定データ2、・・・・測定点Nの測定データNを測定し、CADデータ上の測定データと比較してその誤差を算出し、図7の(b−1)のグラフに示すように、基準値Dからの誤差Δdをプロットして線でつないて当該グラフをを生成し、マスク上の各位置におけるリニアリティー(誤差)を算出することが可能となる。そして、リニアリティーが許容範囲を超えるときには電極(図1のDEF(1)4,DEF(2)5の電極)が汚染したと判定し、自動クリーニング(オゾン、プラズマを照射して除去)して自動復旧(リニアリティーを許容範囲に自動復旧)させることが可能となる。
Correction coefficient Kx or y = ± Δdx or y / Dx or y (Equation 1)
As described above, the measurement data 1 of the measurement point 1 on the mask, the measurement data 2 of the next measurement point 2,..., The measurement data N of the measurement point N are measured and compared with the measurement data on the CAD data. The error is calculated, and as shown in the graph of (b-1) in FIG. 7, the error Δd from the reference value D is plotted and connected by a line to generate the graph, and at each position on the mask The linearity (error) can be calculated. When the linearity exceeds the allowable range, it is determined that the electrodes (DEF (1) 4, DEF (2) 5 in FIG. 1) are contaminated and automatically cleaned (removed by irradiating with ozone and plasma). It becomes possible to restore (linearity is automatically restored to an allowable range).

図8は、本発明の動作説明図(自動フォーカス合わせ)を示す。   FIG. 8 is an operation explanatory diagram (automatic focusing) of the present invention.

図8の(a)はフローチャートを示す。   FIG. 8A shows a flowchart.

図8の(a)において、S41は、フォーカスレンズの値を初期値にする。   In FIG. 8A, S41 sets the value of the focus lens to an initial value.

S42は、電子ビームをエッジ部分に照射する。   In S42, the edge portion is irradiated with the electron beam.

S43は、2次電子信号を取得する。   S43 acquires a secondary electron signal.

S44は、フォーカスの値を変化させる。   In S44, the focus value is changed.

S45は、最大値か判別する。YESの場合にはS46に進む。NOの場合には、S42以降を繰り返す。   S45 determines whether the maximum value. If YES, the process proceeds to S46. In the case of NO, S42 and subsequent steps are repeated.

以上のS41からS45のYESにより、図1の対物レンズ7の値を初期値に設定し、ステージ9に固定したマスク(サンプル)8の上の所定のパターンのエッジ部分に電子ビームを照射しながら走査し、そのときに放出された2次電子信号を取得し、メモリに格納することを、フォーカスレンズの値を初期値から最大値にまで所定幅で順次繰り返し、フォーカス値の初期値から最大値まで所定幅で変化させたときのエッジ部分の2次電子信号をメモリに格納することができる。   1 is set to the initial value, and the edge portion of the predetermined pattern on the mask (sample) 8 fixed to the stage 9 is irradiated with the electron beam. Scanning, acquiring secondary electron signals emitted at that time, and storing them in the memory are repeated in order from the initial value of the focus value to the maximum value, and the focus lens value is sequentially repeated from the initial value to the maximum value. It is possible to store the secondary electron signal of the edge portion when changing to a predetermined width to the memory.

S46は、プロファイルを抽出する。   In S46, a profile is extracted.

S47は、最大ピークを持つものを合焦点とする。これらS46、S47は、S41からS45でメモリに保存した2次電子信号のプロファイルを順次抽出し、最大ピークを持つときのフォーカスレンズの値を合焦点の値と決定する。   In S47, the focal point is the one having the maximum peak. In S46 and S47, the profile of the secondary electron signal stored in the memory in S41 to S45 is sequentially extracted, and the value of the focus lens having the maximum peak is determined as the in-focus value.

以上によって、マスク上の任意のパターンのエッジ部分の2次電子信号をフォーカスレンズの値を変えて保存し、当該保存した2次電子信号のプロファイルのエッジ部分の最大のフォーカスレンズの値を合焦点と自動判定することにより、パターンのエッジ部分の2次電子信号のみで高速に画像を取得し、自動フォーカスすることが可能となる。   As described above, the secondary electron signal at the edge portion of an arbitrary pattern on the mask is stored by changing the value of the focus lens, and the maximum focus lens value at the edge portion of the profile of the stored secondary electron signal is focused. By automatic determination, the image can be acquired at high speed only with the secondary electron signal at the edge portion of the pattern, and automatic focusing can be performed.

図8の(b)は動作説明図を示す。   FIG. 8B shows an operation explanatory diagram.

図8の(b−1)から(b−3)は、幅が広いパターンの例を示す。   (B-1) to (b-3) in FIG. 8 show examples of wide patterns.

図8の(b−1)は、図1のDEF(1)4,DEF(2)5の電極に印加する電圧波形を示す。横軸は時間で、縦軸は電圧を示す。   (B-1) of FIG. 8 shows a voltage waveform applied to the electrodes of DEF (1) 4 and DEF (2) 5 of FIG. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage.

図8の(b−2)は、幅が大きいパターンの例を示す。この幅が大きいパターンでも、走査領域(1)はパターンのエッジ部分を検出するのみでよいので、図8の(b−5)の幅が狭いパターンの場合の走査領域(1)と同一でよく、2次電子信号の取得時間を大幅に短縮できる。   FIG. 8B-2 shows an example of a pattern having a large width. Even in this wide pattern, the scanning region (1) only needs to detect the edge portion of the pattern, so it may be the same as the scanning region (1) in the case of the narrow pattern of (b-5) in FIG. The acquisition time of the secondary electron signal can be greatly shortened.

図8の(b−3)は、図8の(b−2)の走査領域(1)を電子ビームで走査したときにフォーカスレンズの値を初期値1から最大値5まで順次変化させたときに取得された2次電子信号のプロファイルを模式的に示したものである。このプロファイル中の最大のピークのものが合焦点と判定(ベストフォーカスと判定)されるものである。   FIG. 8B-3 shows a case where the value of the focus lens is sequentially changed from the initial value 1 to the maximum value 5 when the scanning region (1) of FIG. 8B-2 is scanned with the electron beam. 2 schematically shows the profile of the secondary electron signal acquired in (1). The maximum peak in this profile is determined as the in-focus point (determined as the best focus).

図8の(b−4)から(b−6)は、幅が小さいパターンの例を示す。   (B-4) to (b-6) in FIG. 8 show examples of patterns having a small width.

図8の(b−4)は、図1のDEF(1)4,DEF(2)5の電極に印加する電圧波形を示す。横軸は時間で、縦軸は電圧を示す。   (B-4) in FIG. 8 shows a voltage waveform applied to the electrodes of DEF (1) 4 and DEF (2) 5 in FIG. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage.

図8の(b−5)は、幅が小さいパターンの例を示す。この幅が小さいパターンは、走査領域(1)はパターンのエッジ部分を検出するのみでよいので、図8の(b−2)の幅が広いパターンの場合の走査領域(1)と同一である。   (B-5) of FIG. 8 shows an example of a pattern having a small width. The pattern having the small width is the same as the scanning area (1) in the case of the wide pattern in FIG. 8B-2 because the scanning area (1) only needs to detect the edge portion of the pattern. .

図8の(b−6)は、図8の(b−5)の走査領域(1)を電子ビームで走査したときにフォーカスレンズの値を初期値1から最大値5まで順次変化させたときに取得された2次電子信号のプロファイルを模式的に示したものである。このプロファイル中の最大のピークのものが合焦点と判定(ベストフォーカスと判定)されるものである。   (B-6) in FIG. 8 shows the case where the value of the focus lens is sequentially changed from the initial value 1 to the maximum value 5 when the scanning region (1) in FIG. 8 (b-5) is scanned with the electron beam. 2 schematically shows the profile of the secondary electron signal acquired in (1). The maximum peak in this profile is determined as the in-focus point (determined as the best focus).

図9は、本発明の説明図を示す。   FIG. 9 is an explanatory diagram of the present invention.

図9の(a)は、パターンの対向するエッジ部分を含む走査領域を設定した場合の走査方法の例を示す。   FIG. 9A shows an example of a scanning method in a case where a scanning region including edge portions facing each other in a pattern is set.

図9の(a−1)から(a−2)はパターンの対向するエッジ部分の間の距離が大の場合の例を模式的に示し、図9の(a−3)から(a−4)はパターンの対向するエッジ部分の間の距離が小の場合の例を模式的に示す。   (A-1) to (a-2) in FIG. 9 schematically show an example where the distance between the opposing edge portions of the pattern is large, and (a-3) to (a-4) in FIG. ) Schematically shows an example in which the distance between the opposing edge portions of the pattern is small.

図9の(a−1)は、測定対象のパターンと走査領域と走査電圧(X,Y)の例を示す。以下画像取得の手順を詳細に説明する。   (A-1) in FIG. 9 shows an example of a pattern to be measured, a scanning region, and a scanning voltage (X, Y). The image acquisition procedure will be described in detail below.

(1)図9の(a−1)に示すように、測定対象のパターン51が指定されると、当該指定されたパターン51を走査するための走査領域52として、パターン51の測定指定された方向の対向するエッジ部分を含む走査領域52を図示の下記のように設定する。   (1) As shown in (a-1) of FIG. 9, when the measurement target pattern 51 is designated, the measurement of the pattern 51 is designated as a scanning region 52 for scanning the designated pattern 51. The scanning region 52 including the edge portions facing in the direction is set as shown below.

・走査領域52:
・左上の座標:(X1、Y1)
・左下の座標:(X2,Y2)
(2)(1)で設定した走査領域52を走査するように、図1のDEF(1)4,DEF(2)5の電極に印加する電圧として、
・X方向:始点をX1に電子ビームを偏向する電圧EX1
終点をX2に電子ビームを偏向する電圧EX2
・Y方向:始点をY1に電子ビームを偏向する電圧EY1
終点をY2に電子ビームを偏向する電圧EY2
を設定する。
Scan area 52:
-Upper left coordinates: (X1, Y1)
・ Lower left coordinates: (X2, Y2)
(2) As the voltage applied to the electrodes of DEF (1) 4 and DEF (2) 5 in FIG. 1 so as to scan the scanning region 52 set in (1),
X direction: voltage EX1 for deflecting the electron beam with the starting point being X1
Voltage EX2 that deflects the electron beam to the end point X2.
Y direction: voltage EY1 for deflecting the electron beam from the starting point to Y1
Voltage EY2 for deflecting the electron beam to the end point Y2.
Set.

(3)(2)で設定した電圧をもとにX方向の始点から終点に向けて電子ビームをクロックに同期して1走査する。   (3) Based on the voltage set in (2), the electron beam is scanned one time from the start point in the X direction to the end point in synchronization with the clock.

(4)次に、Y方向に始点から終点に向けて所定量だけ(所定ステップだけ、1クロックに相当する量だけ)電子ビームを走査(偏向)させる。そして、(3)と同様に(2)で設定した電圧をもとにX方向の始点から終点に向けて電子ビームをクロックに同期して1走査する。   (4) Next, the electron beam is scanned (deflected) in the Y direction from the start point to the end point by a predetermined amount (by a predetermined step by an amount corresponding to one clock). Then, similarly to (3), based on the voltage set in (2), the electron beam is scanned once in synchronization with the clock from the start point in the X direction to the end point.

(5)同様に、Y方向に終点まで(4)を繰り返す。   (5) Similarly, repeat (4) until the end point in the Y direction.

以上の(1)から(5)により、図9の(a−1)の走査領域52について、上から下に向けて横方向に電子ビームをパターン51の対向するエッジ部分を含んで走査することを繰り返し、そのときの2次電子信号をメモリに、走査信号の座標に対応づけてそれぞれ記憶することにより、パターン51について走査領域52で設定した部分(パターンの対向するエッジ部分を含んだ部分)の2次電子画像を取得することが可能となる。   According to the above (1) to (5), the scanning region 52 of (a-1) in FIG. 9 is scanned from the top to the bottom including the opposing edge portions of the pattern 51 in the lateral direction. , And the secondary electron signal at that time is stored in the memory in association with the coordinates of the scanning signal, so that the portion set in the scanning region 52 for the pattern 51 (the portion including the opposing edge portion of the pattern) It becomes possible to acquire the secondary electron image.

同様に、図9の(a−3)から(a−4)に示すパターン53の幅が小さい場合についても当該幅が小さいパターンの対向するエッジ部分を含んだ狭い走査領域54について走査してその2次電子信号をメモリに保存し、幅の狭いパターン53について幅の狭い走査領域54で設定した部分(パターンの対向するエッジ部分を含んだ部分)の2次電子画像を取得することが可能となる。   Similarly, when the width of the pattern 53 shown in (a-3) to (a-4) of FIG. 9 is small, the narrow scanning region 54 including the opposing edge portions of the pattern having the small width is scanned and It is possible to store a secondary electron signal in a memory and obtain a secondary electron image of a portion (a portion including an edge portion opposite to the pattern) set in a narrow scanning region 54 for a narrow pattern 53. Become.

図9の(a−2)は、図9の(a−1)の走査領域52を電子ビームでX方向に1走査したときに検出される2次電子信号のプロファイルも例を示す。エッジ部分でピークがそれぞれ検出される。   FIG. 9A-2 also shows an example of the profile of the secondary electron signal detected when the scanning region 52 of FIG. 9A-1 is scanned once in the X direction with an electron beam. Peaks are detected at the edge portions.

以上のように、測定対象として指定されたパターン51,53の測定方向の幅に大小があった場合でも、測長に必要なパターンの対向するエッジ部分を含む必要最小限の幅の走査領域52,54を設定し、当該必要最小限の幅の走査領域52,54を走査して2次電子画像を取得することにより、電子ビームの走査領域を必要最小限に動的に設定し、高速に2次電子画像を取得し、スループットを向上させることが可能となる。   As described above, even when the widths in the measurement direction of the patterns 51 and 53 designated as the measurement target are large and small, the scanning area 52 having the minimum necessary width including the opposing edge portions of the pattern necessary for length measurement. , 54, and scanning the scanning areas 52, 54 having the minimum necessary width to acquire a secondary electron image, thereby dynamically setting the scanning area of the electron beam to the minimum necessary and at high speed. A secondary electron image can be acquired and the throughput can be improved.

図9の(b)は、パターンの対向するエッジ部分毎に走査領域52をそれぞれ設定した例を模式的に示す。以下画像取得の手順を詳細に説明する。   FIG. 9B schematically shows an example in which the scanning region 52 is set for each of the opposing edge portions of the pattern. The image acquisition procedure will be described in detail below.

(1)図9の(b−1)に示すように、測定対象のパターン51が指定されると、当該指定されたパターン51を走査するための部分走査領域52’として、パターン51の測定指定された方向の対向するエッジ部分をそれぞれ独立に含む部分走査領域52’を図示の下記のように、ここでは、2つ設定する。   (1) As shown in (b-1) of FIG. 9, when a measurement target pattern 51 is designated, the measurement designation of the pattern 51 is made as a partial scanning region 52 ′ for scanning the designated pattern 51. As shown below, two partial scanning regions 52 ′ each independently including opposing edge portions in the specified direction are set here.

・左側の部分走査領域52’:
・左上の座標:(X1、Y1)
・左下の座標:(X2,Y2)
・右側の部分走査領域52’:
・左上の座標:(X3、Y3)
・左下の座標:(X4,Y4)
(2)(1)で設定した2つの部分走査領域52’をそれぞれ走査するように、図1のDEF(1)4,DEF(2)5の電極に印加する電圧として、
・左側の部分走査領域52’:
・X方向:始点をX1に電子ビームを偏向する電圧EX1
終点をX2に電子ビームを偏向する電圧EX2
・Y方向:始点をY1に電子ビームを偏向する電圧EY1
終点をY2に電子ビームを偏向する電圧EY2
・右側の部分走査領域52’:
・X方向:始点をX3に電子ビームを偏向する電圧EX3
終点をX4に電子ビームを偏向する電圧EX4
・Y方向:始点をY3に電子ビームを偏向する電圧EY3
終点をY4に電子ビームを偏向する電圧EY4
をそれぞれ設定する。
-Left partial scanning area 52 ':
-Upper left coordinates: (X1, Y1)
・ Lower left coordinates: (X2, Y2)
Right partial scan area 52 ′:
-Upper left coordinates: (X3, Y3)
-Lower left coordinates: (X4, Y4)
(2) As voltages applied to the electrodes of DEF (1) 4 and DEF (2) 5 in FIG. 1 so as to scan the two partial scanning regions 52 ′ set in (1),
-Left partial scanning area 52 ':
X direction: voltage EX1 for deflecting the electron beam with the starting point being X1
Voltage EX2 that deflects the electron beam to the end point X2.
Y direction: voltage EY1 for deflecting the electron beam from the starting point to Y1
Voltage EY2 for deflecting the electron beam to the end point Y2.
Right partial scan area 52 ′:
X direction: voltage EX3 for deflecting the electron beam from the starting point to X3
Voltage EX4 that deflects the electron beam to the end point X4
Y direction: Voltage EY3 for deflecting the electron beam from the starting point to Y3
Voltage EY4 for deflecting the electron beam to the end point Y4
Set each.

(3)(2)で設定した電圧をもとに、左側の部分走査領域52’について、X方向の始点から終点に向けて電子ビームをクロックに同期して1走査する。   (3) Based on the voltage set in (2), the left partial scanning region 52 'is scanned one time in synchronization with the clock from the start point to the end point in the X direction.

(4)次に、Y方向に始点から終点に向けて所定量だけ(所定ステップだけ、1クロックに相当する量だけ)電子ビームを走査(偏向)させる。そして、(3)と同様に(2)で設定した電圧をもとにX方向の始点から終点に向けて電子ビームをクロックに同期して1走査する。   (4) Next, the electron beam is scanned (deflected) in the Y direction from the start point to the end point by a predetermined amount (by a predetermined step by an amount corresponding to one clock). Then, similarly to (3), based on the voltage set in (2), the electron beam is scanned once in synchronization with the clock from the start point in the X direction to the end point.

(5)同様に、Y方向に終点まで(4)を繰り返す。   (5) Similarly, repeat (4) until the end point in the Y direction.

(6)次に、右側の部分走査領域52’についても、(3)から(5)を繰り返す。   (6) Next, (3) to (5) are repeated for the right partial scanning region 52 '.

以上の(1)から(6)により、図9の(b−1)の左側の走査領域52について、上から下に向けて横方向に電子ビームをパターン51の対向するエッジ部分を含んで走査することを繰り返し、そのときの2次電子信号をメモリに、走査信号の座標に対応づけてそれぞれ記憶し、同様に、右側の部分走査領域52’についても走査して記憶することにより、パターン51の対応するエッジ部分についてそれぞれ部分走査領域52’で設定した部分(パターンの対向する1つのエッジ部分を含んだ部分)の2次電子画像をそれぞれ取得することが可能となる。   From the above (1) to (6), the scanning region 52 on the left side of (b-1) in FIG. 9 is scanned from the top to the bottom including the opposing edge portions of the pattern 51 in the horizontal direction. The secondary electron signal at that time is stored in the memory in association with the coordinates of the scanning signal, and similarly, the right side partial scanning region 52 ′ is also scanned and stored, whereby the pattern 51 Secondary electron images of the portions set in the partial scanning region 52 ′ (the portions including one edge portion facing the pattern) can be respectively acquired.

同様に、図9の(b−3)から(b−4)に示すパターン53の幅が小さい場合についても当該幅が小さいパターンの対向するエッジ部分についてそれぞれ設定した部分走査領域54’について走査してその2次電子信号をメモリに保存することが可能となる。   Similarly, when the width of the pattern 53 shown in (b-3) to (b-4) of FIG. 9 is small, scanning is performed with respect to the partial scanning regions 54 ′ set for the opposing edge portions of the pattern with the small width. The secondary electron signal can be stored in the memory.

図9の(b−2)は、図9の(b−1)の2つの部分走査領域52’を電子ビームでX方向にそれぞれ1走査したときに検出される2次電子信号のプロファイルも例を示す。エッジ部分でピークがそれぞれ検出される。   FIG. 9B-2 shows an example of the profile of the secondary electron signal detected when the two partial scanning regions 52 ′ of FIG. 9B-1 are each scanned in the X direction with an electron beam. Indicates. Peaks are detected at the edge portions.

以上のように、測定対象として指定されたパターン51,53の測定方向の幅に大小があった場合でも、測長に必要なパターンの対向するエッジ部分のみを含む必要最小限の幅の2つの部分走査領域52’,54’を設定し、当該必要最小限の幅の部分走査領域52’,54’を走査して2次電子画像を取得することにより、パターンの測定方向の幅に大小があってもほぼ同じ幅の必要最小限に動的に設定し、高速に2次電子画像を取得し、スループットを向上させることが可能となる。   As described above, even when the widths in the measurement direction of the patterns 51 and 53 designated as the measurement target are large and small, the two necessary minimum widths including only the opposing edge portions of the pattern necessary for the length measurement are included. By setting the partial scanning areas 52 ′ and 54 ′ and scanning the partial scanning areas 52 ′ and 54 ′ having the minimum necessary width to acquire a secondary electron image, the width in the pattern measurement direction can be increased or decreased. Even in such a case, it is possible to dynamically set the necessary minimum of substantially the same width, acquire a secondary electron image at high speed, and improve the throughput.

図10は、本発明の説明図(図9の続き)を示す。   FIG. 10 is an explanatory diagram of the present invention (continuation of FIG. 9).

図10の(c)は、部分走査領域52’,54’について、左側の部分走査領域から右側の部分走査領域にジャンプして走査を継続する実施例を示す。図9の(b)は左側の部分走査領域52’と右側の部分走査領域52’は、それぞれ独立に走査した後に次の部分走査領域52’を走査していたが、当該図10の(c)ではX方向の走査について、左側の部分走査領域52’を走査した次に右側の部分走査領域52’にジャンプにして継続して走査することを繰り返すように走査制御する実施例である。これにより、横方向に同じ位置(横方向にY座標が同じ位置)の2次電子画像を取得することが可能となる。   FIG. 10C shows an embodiment in which scanning is continued by jumping from the left partial scanning region to the right partial scanning region for the partial scanning regions 52 ′ and 54 ′. In FIG. 9B, the left partial scanning region 52 ′ and the right partial scanning region 52 ′ are scanned independently after scanning the next partial scanning region 52 ′. ) Is an example of scanning in the X direction so as to repeat scanning after scanning the left partial scanning region 52 'and then jumping to the right partial scanning region 52'. This makes it possible to acquire a secondary electron image at the same position in the horizontal direction (the position where the Y coordinate is the same in the horizontal direction).

図11は、本発明の部分走査領域画像から幅を測定する方法説明図を示す。これは、既述した図9の(b),図10の(c)の部分走査領域52’、54’を電子ビームで走査して取得した部分走査領域画像からパターンの幅を測定する方法を説明するものである。   FIG. 11 is an explanatory diagram of a method for measuring the width from the partial scanning region image of the present invention. This is a method of measuring the width of the pattern from the partial scanning region images acquired by scanning the partial scanning regions 52 ′ and 54 ′ of FIG. 9B and FIG. Explain.

図11において、S51は、部分走査領域画像を取得する。   In FIG. 11, S51 acquires a partial scanning area image.

S52は、部分走査領域52’をそれぞれ電子ビームで走査して部分走査領域画像を取得する様子を模式的に示す。これは、既述した図9の(b−1)のパターンの対向するエッジ部分をそれぞれ含む2つの部分走査領域52’を、電子ビームでX方向に走査し、そのときに発生した2次電子信号を取得する様子を模式的に示す。   S52 schematically shows how the partial scanning region 52 'is scanned with an electron beam to obtain a partial scanning region image. This is because the two partial scanning regions 52 ′ each including the opposing edge portions of the pattern of FIG. 9B-1 described above are scanned in the X direction with an electron beam, and secondary electrons generated at that time are scanned. A mode that a signal is acquired is shown typically.

S53は、部分走査領域画像に含まれるエッジ位置を抽出する。これは、S52で取得した例えば既述した図9の(b−2)に示す2次電子信号のプロファイル上で、エッジ部分のエッジ位置(例えばエッジ部分の最大ピークの位置あるいは最大ピークから所定値だけ小さい位置など)を抽出する。   In step S53, edge positions included in the partial scanning region image are extracted. For example, in the secondary electron signal profile shown in (b-2) of FIG. 9 described above acquired in S52, the edge position of the edge portion (for example, the position of the maximum peak of the edge portion or a predetermined value from the maximum peak). Only a small position).

S54は、得られた複数のエッジ間の距離を求める。そして、距離を複数組求めて平均などし、更に標準偏差を求めて所定閾値以下のときに当該平均の値をパターンのサイズと決定する。   S54 calculates | requires the distance between the several obtained edges. Then, a plurality of sets of distances are obtained and averaged, and further a standard deviation is obtained. When the distance is equal to or smaller than a predetermined threshold, the average value is determined as the pattern size.

以上のように、部分走査領域画像中のエッジ位置をもとにエッジ間の距離を求めて平均化、更に標準偏差などを求めて当該標準偏差が所定閾値以下のときにパターンのサイズと決定することが可能となる。   As described above, the distance between the edges is obtained based on the edge position in the partial scanning region image, averaged, and further the standard deviation is obtained, and the pattern size is determined when the standard deviation is equal to or smaller than a predetermined threshold. It becomes possible.

図12は、本発明の画像取得例(その1)を示す。   FIG. 12 shows an image acquisition example (part 1) of the present invention.

図12の(a)は、パターンが円形の場合の画像取得例を示す。パターンが円形の場合としては、パターンがコンタクトホールの場合がある。   FIG. 12A shows an image acquisition example when the pattern is circular. As a case where the pattern is circular, the pattern may be a contact hole.

図12の(a−1)は、X方向およびY方向にエッジ部分のみそれぞれ走査して2組の2次電子画像を取得する走査方向の例を示す。   (A-1) of FIG. 12 shows an example of the scanning direction in which only the edge portions are scanned in the X direction and the Y direction, respectively, and two sets of secondary electron images are acquired.

図12の(a−2)は、45°方向にエッジ部分のみ1回走査して1組の2次電子画像を取得する走査方向の例を示す。   (A-2) in FIG. 12 shows an example of the scanning direction in which only the edge portion is scanned once in the 45 ° direction to acquire a set of secondary electron images.

図12の(a−3)は、本発明の方法であって、円形のパターンの中心に向かって角度分割した方向からエッジ部分のみ走査したり、逆に中心から外方向にエッジ部分のみ走査したりして1組の2次電子画像を取得する走査方法の例を示す。   (A-3) in FIG. 12 shows the method of the present invention, in which only the edge portion is scanned from the direction of angle division toward the center of the circular pattern, or conversely, only the edge portion is scanned from the center to the outer direction. An example of a scanning method for acquiring a set of secondary electron images will be described.

以上のいずれの走査方向においても、円形のパターンのエッジ部分のみを電子ビームで走査するので、全体を走査する従来に比して走査時間を短縮してスループットを向上させることが可能となる。   In any of the above scanning directions, only the edge portion of the circular pattern is scanned with the electron beam, so that the scanning time can be shortened and the throughput can be improved as compared with the conventional scanning method.

図12の(b)は、円形方向に半径を変えて複数回、走査して1組の2次電子画像を取得する走査方向の例を示す。これにより、円形のパターンのエッジ部分のみを含む円形状の2次電子信号のプロファイルを、走査時間を短縮して取得することが可能となる。   FIG. 12B shows an example of the scanning direction in which a set of secondary electron images is acquired by scanning a plurality of times while changing the radius in the circular direction. As a result, it is possible to acquire a circular secondary electron signal profile including only the edge portion of the circular pattern while reducing the scanning time.

図13は、本発明の画像取得例(その2)を示す。   FIG. 13 shows an image acquisition example (part 2) of the present invention.

図13において、マスク上に形成されたパターン1は、パターンの幅が大きく、ここでは、走査分解能が2nmと設定されている。   In FIG. 13, the pattern 1 formed on the mask has a large pattern width, and here, the scanning resolution is set to 2 nm.

マスク上に形成されたパターン2は、パターンの幅が小さく、ここでは、走査分解能が0.3nmと設定されている。   The pattern 2 formed on the mask has a small pattern width, and here, the scanning resolution is set to 0.3 nm.

以上のようにパターン1,2のサイズに対応して走査分解能(縦方向の許容測定誤差に相当)を設定することにより、部分走査領域55、56内を当該設定された走査分解能で電子ビームを走査して2次電子信号を検出して部分走査領域画像として保存することにより、パターン1,2のサイズに応じた最適な走査分解能で高速に部分走査領域画像を取得することが可能となる。   As described above, by setting the scanning resolution (corresponding to the allowable measurement error in the vertical direction) corresponding to the sizes of the patterns 1 and 2, the electron beam is emitted in the partial scanning regions 55 and 56 with the set scanning resolution. By scanning and detecting a secondary electron signal and storing it as a partial scanning region image, it becomes possible to acquire a partial scanning region image at high speed with an optimal scanning resolution corresponding to the size of the patterns 1 and 2.

図14は、本発明の画像取得例(その3)を示す。   FIG. 14 shows an image acquisition example (part 3) according to the present invention.

図14の(a)は、保証できる装置性能の例を模式的に示す。ここでは、横軸をパターンのサイズ、形状などの違いによる測定対象種類を示し、縦軸は各測定対象種類の測定再現性を示す。   FIG. 14A schematically shows an example of device performance that can be guaranteed. Here, the horizontal axis indicates the type of measurement object due to differences in pattern size, shape, etc., and the vertical axis indicates the measurement reproducibility of each type of measurement object.

図14の(a−1)は、従来の固定測定法による保証できる装置性能の例を模式的に示す。従来の固定測定法は、パターンのサイズ、形状などに対応して動的にパラメータを変えることなく固定パラメータの画像取得、蓄積回数などで測定していたため、パターンのサイズ、形状に応じて図示のように保証できる装置性能にバラツキが生じていた。   (A-1) in FIG. 14 schematically shows an example of apparatus performance that can be guaranteed by a conventional fixed measurement method. In the conventional fixed measurement method, measurement is performed based on the number of times of acquisition and accumulation of fixed parameters without dynamically changing parameters corresponding to the size and shape of the pattern. Thus, the device performance that can be guaranteed varied.

図14の(a−2)は、本発明の条件個別最適化測定法による保証できる装置性能の例を模式的に示す。本発明の条件個別最適化測定法は、パターンのサイズ、形状などに対応して動的にパラメータを変えて測定していたため、パターンのサイズ、形状に応じて図示のように保証できる装置性能が測定対象種類について一定となり、安定した再現性を保証できるとい特徴があります。次に、以下具体的に詳細に説明する。   (A-2) in FIG. 14 schematically shows an example of the apparatus performance that can be guaranteed by the condition-specific optimization measurement method of the present invention. Since the condition-specific optimization measurement method of the present invention was measured by dynamically changing parameters corresponding to the size and shape of the pattern, the device performance that can be guaranteed as shown in the figure according to the size and shape of the pattern. There is a feature that it is constant for the type of measurement object and can guarantee stable reproducibility. Next, specific details will be described below.

図14の(b)は、条件個別最適化測定法(蓄積回数)の例を示す。   FIG. 14B shows an example of the condition-specific optimized measurement method (accumulation count).

図14の(b)において、図示のテーブルは、下記の情報を対応づけて登録したものであって、パラメータとして蓄積回数を動的に変更するためのものである。   In FIG. 14B, the illustrated table is a table in which the following information is registered in association with each other, and is used for dynamically changing the number of accumulations as a parameter.

・測定点:
・初期画像蓄積回数:
・実測再現性:
・目標再現性:
・最適画像蓄積回数:
ここで、測定点は測定対象のパターンを特定する測定点である。初期画像蓄積回数は測定点の走査領域画像(走査領域画像、部分走査領域画像)を蓄積する回数である。実測再現性は実測した再現性(例えば標準偏差3σ)である。目標再現性は当該測定点のパターンの目標とする再現性(例えば標準偏差3σ)である。最適画像蓄積回数は実測再現性が目標再現性と同じとなるときの走査領域画像を蓄積する回数(取得する回数)である。
・ Measurement points:
・ Initial image storage count:
・ Measurement reproducibility:
・ Target reproducibility:
-Optimal image storage count:
Here, the measurement point is a measurement point that specifies a pattern to be measured. The initial image accumulation count is the number of times the scan area image (scan area image, partial scan area image) of the measurement point is accumulated. The measured reproducibility is measured reproducibility (for example, standard deviation 3σ). The target reproducibility is a target reproducibility (for example, standard deviation 3σ) of the pattern of the measurement point. The optimum number of times of image accumulation is the number of times (the number of times to acquire) the scanning area image when the measured reproducibility is the same as the target reproducibility.

次に、測定法を説明する。   Next, the measurement method will be described.

(1)上記テーブルに設定されている初期画像蓄積回数だけ、測定点のパターンについて走査領域画像を取得してメモリに蓄積し、当該蓄積した各走査領域画像をもとにエッジ位置を抽出して算出した蓄積数分の測定値について平均値、標準偏差3σ(再現性)を求めると図示のようになる。   (1) The scanning area image is acquired for the pattern of the measurement points as many times as the initial image accumulation number set in the above table and accumulated in the memory, and the edge position is extracted based on each accumulated scanning area image. When an average value and a standard deviation 3σ (reproducibility) are obtained for the measured values corresponding to the calculated number of accumulations, it is as illustrated.

(2)次に、初期画像蓄積回数で図示のテーブルに示すように、実測再現性が得られたので、この実測再現性が目標再現性よりも大きい(悪い)、あるいは小さい(良い)場合について、蓄積回数を増減する手順を説明する。   (2) Next, as shown in the table of the number of initial image accumulations, the measured reproducibility was obtained, and therefore the measured reproducibility is larger (bad) or smaller (good) than the target reproducibility. A procedure for increasing / decreasing the number of times of accumulation will be described.

・実測再現性が目標再現性よりも大きい(悪い)場合:ここでは、測定点Cは実測再現性が0.4で目標再現性0.2よりも大きい(悪い)ので、再現性を小さく(良く)するために、蓄積回数を例えば4の整数倍に増やして走査領域画像を蓄積してそのときの再現性(例えば標準偏差3σ)を求め、目標再現性と等しくなる当該蓄積回数を求める、ここでは、64回となったので、図示の最適画像蓄積回数を64と設定し、以降、測定点Cのパターン(および同じ形状のパターン)について当該最適画像蓄積回数64と設定することにより、目標再現性に合致させて再現性を向上させることが可能となる。   When the measured reproducibility is larger (bad) than the target reproducibility: Here, since the measured reproducibility is 0.4 and larger (bad) than the target reproducibility 0.2, the reproducibility is small ( In order to increase the number of times of accumulation to an integral multiple of 4, for example, to accumulate the scanning region image, to obtain the reproducibility at that time (for example, standard deviation 3σ), and to obtain the number of times of accumulation equal to the target reproducibility. Here, since the number of times is 64, the optimum image accumulation number shown in the figure is set to 64, and thereafter, the pattern of the measurement point C (and the pattern having the same shape) is set to the optimum image accumulation number 64, thereby achieving the target. The reproducibility can be improved by matching the reproducibility.

・実測再現性が目標再現性よりも小さい(良い)場合:ここでは、測定点Bは実測再現性が0.1で目標再現性0.2よりも小さい(良い)ので、再現性を大きく(悪く)して蓄積回数を減らしてスループットを向上させるために、蓄積回数を減らして走査領域画像を蓄積してそのときの再現性(例えば標準偏差3σ)を求め、目標再現性と等しくなる当該蓄積回数を求める、ここでは、4回となったので、図示の最適画像蓄積回数を4と設定し、以降、測定点Bのパターン(および同じ形状のパターン)について当該最適画像蓄積回数4と設定することにより、目標再現性に合致させてスループットを向上させることが可能となる。   When the measured reproducibility is smaller (good) than the target reproducibility: Here, since the measured reproducibility is 0.1 and smaller than the target reproducibility 0.2 (good), the reproducibility is increased ( In order to improve the throughput by reducing the number of times of accumulation and reducing the number of times of accumulation, the number of times of accumulation is reduced, the scanning area image is accumulated, and the reproducibility at that time (for example, standard deviation 3σ) is obtained. The number of times is obtained. Here, the number of times is 4, so the optimum image accumulation number shown in the figure is set to 4, and thereafter, the optimum image accumulation number 4 is set for the pattern at the measurement point B (and the pattern having the same shape). As a result, the throughput can be improved in accordance with the target reproducibility.

図14の(c)は、条件個別最適化測定法(ピクセル密度)の例を示す。   FIG. 14C shows an example of the condition-specific optimization measurement method (pixel density).

図14の(c)において、図示のテーブルは、下記の情報を対応づけて登録したものであって、パラメータとしてピクセル密度を動的に変更するためのものである。   In FIG. 14C, the illustrated table is a table in which the following information is registered in association with each other, and is used for dynamically changing the pixel density as a parameter.

・測定点:
・初期ピクセル密度/μm:
・実測再現性:
・目標再現性:
・最適ピクセル密度/μm:
ここで、測定点は測定対象のパターンを特定する測定点である。初期ピクセル密度/μmは測定点の走査領域(走査領域画、部分走査領域画)を走査する電子ビームのピクセル密度/μmである。実測再現性は実測した再現性(例えば標準偏差3σ)である。目標再現性は当該測定点のパターンの目標とする再現性(例えば標準偏差3σ)である。最適ピクセル密度/μmは実測再現性が目標再現性と同じとなるときの走査領域画を走査する電子ビームのピクセル密度/μmである。
・ Measurement points:
Initial pixel density / μm:
・ Measurement reproducibility:
・ Target reproducibility:
Optimal pixel density / μm:
Here, the measurement point is a measurement point that specifies a pattern to be measured. The initial pixel density / μm is the pixel density / μm of the electron beam that scans the scanning area (scanning area image, partial scanning area image) of the measurement point. The measured reproducibility is measured reproducibility (for example, standard deviation 3σ). The target reproducibility is a target reproducibility (for example, standard deviation 3σ) of the pattern of the measurement point. The optimum pixel density / μm is the pixel density / μm of the electron beam that scans the scanning area image when the measured reproducibility is the same as the target reproducibility.

次に、測定法を説明する。   Next, the measurement method will be described.

(1)上記テーブルに設定されている初期ピクセル密度/μmの電子ビームで、測定点のパターンの走査領域を走査して画像を取得してメモリに蓄積し、当該蓄積した各走査領域画像をもとにエッジ位置を抽出して算出した測定値について平均値、標準偏差3σ(再現性)を求めると図示のようになる。   (1) The scanning area of the pattern of the measurement point is scanned with the electron beam having the initial pixel density / μm set in the above table, an image is acquired and stored in the memory, and each of the accumulated scanning area images is stored. The average value and standard deviation 3σ (reproducibility) of the measured values calculated by extracting the edge positions are as shown in the figure.

(2)次に、初期ピクセル密度/μmで図示のテーブルに示すように、実測再現性が得られたので、この実測再現性が目標再現性よりも大きい(悪い)、あるいは小さい(良い)場合について、ピクセル密度/μmを増減する手順を説明する。   (2) Next, as shown in the table in the drawing with the initial pixel density / μm, the measured reproducibility was obtained, and this measured reproducibility is larger (bad) or smaller (good) than the target reproducibility. A procedure for increasing or decreasing the pixel density / μm will be described.

・実測再現性が目標再現性よりも大きい(悪い)場合:ここでは、測定点Cは実測再現性が0.4で目標再現性0.2よりも大きい(悪い)ので、再現性を小さく(良く)するために、ピクセル密度/μmを例えば512から整数倍に順次増やして走査領域画像を蓄積してそのときの再現性(例えば標準偏差3σ)を求め、目標再現性と等しくなる当該ピクセル密度/μmを求める、ここでは、2048となったので、図示の最適ピクセル密度/μmを2048と設定し、以降、測定点Cのパターン(および同じ形状のパターン)について当該最適ピクセル密度/μm 2048と設定することにより、目標再現性に合致させて再現性を向上させることが可能となる。   When the measured reproducibility is larger (bad) than the target reproducibility: Here, since the measured reproducibility is 0.4 and larger (bad) than the target reproducibility 0.2, the reproducibility is small ( In order to improve the pixel density / μm, for example, the pixel density / μm is sequentially increased from, for example, 512 to an integral multiple to accumulate the scanning area image, and the reproducibility (eg, standard deviation 3σ) at that time is obtained. / Μm is obtained. Here, since it is 2048, the optimum pixel density / μm shown in the figure is set to 2048. Thereafter, the optimum pixel density / μm 2048 for the pattern of the measurement point C (and the pattern having the same shape) is set as follows. By setting, it becomes possible to improve the reproducibility by matching with the target reproducibility.

・実測再現性が目標再現性よりも小さい(良い)場合:ここでは、測定点Bは実測再現性が0.1で目標再現性0.2よりも小さい(良い)ので、再現性を大きく(悪く)してピクセル密度/μmを減らしてスループットを向上させるために、ピクセル密度/μmを減らして走査領域画像を蓄積してそのときの再現性(例えば標準偏差3σ)を求め、目標再現性と等しくなる当該ピクセル密度/μmを求める、ここでは、126となったので、図示の最適ピクセル密度/μmを126と設定し、以降、測定点Bのパターン(および同じ形状のパターン)について当該最適ピクセル密度/μmを126と設定することにより、目標再現性に合致させてスループットを向上させることが可能となる。   When the measured reproducibility is smaller (good) than the target reproducibility: Here, since the measured reproducibility is 0.1 and smaller than the target reproducibility 0.2 (good), the reproducibility is increased ( In order to reduce the pixel density / μm and improve the throughput, the pixel density / μm is reduced and the scanning area image is accumulated to obtain the reproducibility (for example, standard deviation 3σ) at that time. The pixel density / μm to be equal is obtained. Here, since it is 126, the optimum pixel density / μm shown in the figure is set to 126, and thereafter the optimum pixel for the pattern at the measurement point B (and the pattern having the same shape). By setting the density / μm to 126, it becomes possible to improve the throughput in accordance with the target reproducibility.

本発明のシステム構成図である。It is a system configuration diagram of the present invention. 本発明の動作説明フローチャートである。It is an operation | movement explanatory flowchart of this invention. 本発明の動作説明フローチャート(グローバルアライメント)である。It is operation | movement description flowchart (global alignment) of this invention. 本発明の説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) of this invention. 本発明の説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) of this invention. 本発明の走査領域の測定条件の設定データ例である。It is an example of setting data of the measurement conditions of the scanning area of the present invention. 本発明の動作説明図(リニアリティーの測定)である。It is operation | movement explanatory drawing (measurement of linearity) of this invention. 本発明の動作説明図(自動フォーカス合わせ)である。It is operation | movement explanatory drawing (automatic focus adjustment) of this invention. 本発明の説明図である。It is explanatory drawing of this invention. 本発明の説明図(図9の続き)である。It is explanatory drawing (continuation of FIG. 9) of this invention. 本発明の部分走査領域画像から幅を測定する方法説明図である。It is explanatory drawing of the method of measuring a width | variety from the partial scanning area | region image of this invention. 本発明の画像取得例(その1)である。It is an image acquisition example (the 1) of this invention. 本発明の画像取得例(その2)である。It is an image acquisition example (the 2) of this invention. 本発明の画像取得例(その3)である。It is an image acquisition example (the 3) of this invention. 従来の電子ビーム走査方法である。This is a conventional electron beam scanning method.

1:電子銃
2:アパチャー
3:CL(コンデンサレンズ)
4:DEF(1)
5:DEF(2)
6:MCP
7:対物レンズ
8:サンプル
9:ステージ
11:電子ビーム
12:2次電子
21:高圧電源
22:CL電源
23:偏向電源
24:2次電子検出器
25:対物電源
26:ステージ制御電源
27:測長器
31:PC(パソコン)
32:走査領域設定手段
33:走査方法指定手段
34:グローバルアライメント手段
35:画像取得手段
36:測長手段
37:信頼性判定手段
41:DB
1: Electron gun 2: Aperture 3: CL (condenser lens)
4: DEF (1)
5: DEF (2)
6: MCP
7: Objective lens 8: Sample 9: Stage 11: Electron beam 12: Secondary electron 21: High voltage power supply 22: CL power supply 23: Deflection power supply 24: Secondary electron detector 25: Objective power supply 26: Stage control power supply 27: Measurement Feature 31: PC (PC)
32: Scanning region setting means 33: Scanning method designating means 34: Global alignment means 35: Image acquisition means 36: Length measuring means 37: Reliability determination means 41: DB

Claims (9)

試料上に形成されたパターンの寸法を測長する画像を取得する電子ビーム画像取得装置において、
前記試料上に形成されたパターンについて、電子ビームを最大走査可能な最大走査領域中で、指定された任意の領域のみを走査する走査手段と、
前記電子ビームで最大走査可能な最大走査領域内で、画像取得の指定された各パターンについて、設計データ上で指定された位置を中心に、各パターンの測定対象の対向するエッジ部分を含んだ走査領域あるいは対向するエッジ部分をそれぞれ含んだそれぞれの部分走査領域を、走査する走査領域あるいは部分走査領域として自動設定する走査領域設定手段と、
前記走査領域設定手段で設定されたパターンの前記走査領域あるいは前記部分走査領域のみを、前記走査手段を制御して走査して走査領域画像あるいは部分走査領域画像を取得する画像取得手段と
を備えたことを特徴とする電子ビーム画像取得装置。
In an electron beam image acquisition apparatus for acquiring an image for measuring the dimension of a pattern formed on a sample,
A scanning unit that scans only a specified region in a maximum scanning region where the electron beam can be scanned at a maximum with respect to the pattern formed on the sample;
In the maximum scanning area that can be scanned with the electron beam, for each pattern that is designated for image acquisition, scanning that includes the opposite edge portions of the measurement target of each pattern, centered on the position designated on the design data Scanning region setting means for automatically setting each partial scanning region including each region or opposing edge portions as a scanning region or partial scanning region to be scanned;
Image acquisition means for acquiring only a scanning area image or a partial scanning area image by controlling the scanning means to scan only the scanning area or the partial scanning area of the pattern set by the scanning area setting means; An electron beam image acquisition apparatus characterized by that.
前記走査手段は、1段あるいは2段の静電偏向器で構成したことを特徴とする請求項1記載の電子ビーム画像取得装置。    2. The electron beam image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the scanning means is composed of a one-stage or two-stage electrostatic deflector. 前記走査手段は電子ビームで最大走査可能な最大走査領域中で、任意の領域についてそれぞれ基準パターンの画像を取得して所定精度内であることの確認のメッセージを出力あるいは所定精度内でないときは補正あるいは所定精度内でないときはその旨のメッセージを出力することを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載の電子ビーム画像取得装置。    The scanning means obtains a reference pattern image for each arbitrary area in the maximum scanning area that can be scanned with the electron beam, and outputs a confirmation message indicating that it is within a predetermined accuracy, or corrects if it is not within the predetermined accuracy. 3. The electron beam image acquisition apparatus according to claim 1, wherein a message to that effect is output when the accuracy is not within the predetermined accuracy. 前記走査領域あるいは前記部分走査領域の設定は前記試料上に形成されたパターンを設計した設計データ上で設定し、当該設定した設計データ上の設定した走査領域あるいは部分走査領域について、予め前記試料上の所定パターンを電子ビームで走査して取得した当該所定パターンであるグローバルアライメント画像をもとに設計データの位置座標とマスクの位置座標との関係を算出し、当該算出した関係をもとにステージを移動させて当該ステージ上に搭載した前記試料を所定の場所に移動させた状態で、前記画像取得手段によって走査領域画像あるいは部分走査領域画像を取得する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電子ビーム画像取得装置。    The scan area or the partial scan area is set on design data that designs a pattern formed on the sample, and the set scan area or partial scan area on the set design data is previously set on the sample. The relationship between the position coordinates of the design data and the position coordinates of the mask is calculated based on the global alignment image that is the predetermined pattern obtained by scanning the predetermined pattern with an electron beam, and the stage is calculated based on the calculated relationship. The scanning area image or the partial scanning area image is acquired by the image acquisition means in a state where the sample mounted on the stage is moved to a predetermined location. 4. The electron beam image acquisition apparatus according to any one of 3 above. 試料上に形成されたパターンに対応する設計データ上のパターンを画面上に表示し、当該画面上で画像取得のパターンが指定されたときに、当該指定されたパターンについてその走査領域画像あるいは部分走査領域画像を取得することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の電子ビーム画像取得装置。    When the pattern on the design data corresponding to the pattern formed on the sample is displayed on the screen, and the image acquisition pattern is specified on the screen, the scan area image or partial scan of the specified pattern 5. The electron beam image acquisition apparatus according to claim 1, wherein an area image is acquired. 前記取得した走査領域画像あるいは部分走査領域画像をもとに、対向するエッジ間の距離あるいはエッジで囲まれた面積を算出することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の電子ビーム画像取得装置。    6. The distance between opposing edges or the area surrounded by the edges is calculated based on the acquired scanning area image or partial scanning area image. Electron beam image acquisition device. 前記走査領域あるいは前記部分走査領域内の画像のエッジ部分を用いて電子ビームの焦点合わせを行うことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の電子ビーム画像取得装置。    The electron beam image acquisition apparatus according to claim 1, wherein electron beam focusing is performed using an edge portion of an image in the scanning area or the partial scanning area. 前記走査領域画像あるいは前記部分走査領域画像の同一場所の画像を蓄積した蓄積回数あるいは当該画像取得時の電子ビームのピクセル密度について、当該蓄積回数あるいは当該ピクセル密度のときの画像から求めたパターンのサイズの再現性が閾値よりも良いときに蓄積回数を少なく、あるいはピクセル密度を低く、あるいは両者を少なくまたは低く、してスループットを向上させ、一方、閾値よりも悪いときに蓄積回数を多く、あるいはピクセル密度を高く、あるいは両者を多くまたは高く、して再現性を向上させることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の電子ビーム画像取得装置。    The number of times of accumulation of images at the same location of the scanning area image or the partial scanning area image or the pixel density of the electron beam at the time of acquiring the image, the size of the pattern obtained from the image at the time of the accumulation number or the pixel density When the reproducibility of image quality is better than the threshold value, the number of accumulation is decreased, or the pixel density is decreased, or both are decreased or decreased to improve the throughput. 8. The electron beam image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the reproducibility is improved by increasing the density or increasing or increasing both. 試料上に形成されたパターンの寸法を測長する画像を取得する電子ビーム画像取得方法において、
前記試料上に形成されたパターンについて、電子ビームを最大走査可能な最大走査領域中で、指定された任意の領域のみを走査する走査手段を備え、
前記電子ビームで最大走査可能な最大走査領域内で、画像取得の指定された各パターンについて、設計データ上で指定された位置を中心に、各パターンの測定対象の対向するエッジ部分を含んだ走査領域あるいは対向するエッジ部分をそれぞれ含んだそれぞれの部分走査領域を、走査する走査領域あるいは部分走査領域として自動設定する走査領域設定ステップと、
前記走査領域設定ステップで設定されたパターンの前記走査領域あるいは前記部分走査領域のみを、前記走査手段を制御して走査して走査領域画像あるいは部分走査領域画像を取得する画像取得ステップと
を有することを特徴とする電子ビーム画像取得方法。
In an electron beam image acquisition method for acquiring an image for measuring a dimension of a pattern formed on a sample,
A scanning unit that scans only a specified area in a maximum scanning area where the electron beam can be scanned at maximum with respect to the pattern formed on the sample,
In the maximum scanning area that can be scanned with the electron beam, for each pattern that is designated for image acquisition, scanning that includes the opposite edge portions of the measurement target of each pattern, centered on the position designated on the design data A scanning region setting step for automatically setting each partial scanning region including the region or the opposing edge portion as a scanning region or partial scanning region to be scanned;
An image acquisition step of acquiring only a scanning region image or a partial scanning region image by controlling the scanning unit to scan only the scanning region or the partial scanning region of the pattern set in the scanning region setting step. An electron beam image acquisition method characterized by the above.
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