JPH0445047B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0445047B2 JPH0445047B2 JP21835584A JP21835584A JPH0445047B2 JP H0445047 B2 JPH0445047 B2 JP H0445047B2 JP 21835584 A JP21835584 A JP 21835584A JP 21835584 A JP21835584 A JP 21835584A JP H0445047 B2 JPH0445047 B2 JP H0445047B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- dimensional
- edges
- image signal
- memory
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 17
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 16
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
- G01B15/04—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring contours or curvatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、走査型電子顕微鏡の２次電子像から
立体形状を測定する装置に係り、特に配線、絶縁
膜、露光用レジスト等を形成した半導体等の試料
を破壊又は加工することなく、配線、絶縁膜、露
光用レジスト等の立体形状を測定するのに好適な
走査形電子顕微鏡による立体形状測定装置に関す
る。
立体形状を測定する装置に係り、特に配線、絶縁
膜、露光用レジスト等を形成した半導体等の試料
を破壊又は加工することなく、配線、絶縁膜、露
光用レジスト等の立体形状を測定するのに好適な
走査形電子顕微鏡による立体形状測定装置に関す
る。
超LSI等、半導体素子の集積度向上に伴い、素
子の多層構造化への技術的要望が強い。この多層
化を生産技術の面で実行する上で、半導体基板上
の配線、絶縁、露光用レジスト等のパターンの膜
厚の制御、管理が重要となつている。これらパタ
ーンはサブミクロンの線幅であり、光学的手法で
は、もはや明瞭な３次元形状を得ることは不可能
である。
子の多層構造化への技術的要望が強い。この多層
化を生産技術の面で実行する上で、半導体基板上
の配線、絶縁、露光用レジスト等のパターンの膜
厚の制御、管理が重要となつている。これらパタ
ーンはサブミクロンの線幅であり、光学的手法で
は、もはや明瞭な３次元形状を得ることは不可能
である。
従来、走査電子顕微鏡の二次元濃淡画像からの
被写体の三次元形状を求める方法として、
Artificial Intelligence 17（1981年）におけるK.
Ikeuchi及びB.K.P.Hornによる“Numerical
Shape from Shading and Occluding
Boundaries”と題する文献において論じられて
いる。また、両眼立体視、いわゆるステレオ法に
よる高さ情報と二次元濃淡画像を併用して被写体
の三次元形状を求める方法としては、M.I.T.1983
年８月A.I.memo.No.744におけるK.Ikeuchiによる
“Constructing Ａ Depth Map from Images”
と題する文献において論じられている。
被写体の三次元形状を求める方法として、
Artificial Intelligence 17（1981年）におけるK.
Ikeuchi及びB.K.P.Hornによる“Numerical
Shape from Shading and Occluding
Boundaries”と題する文献において論じられて
いる。また、両眼立体視、いわゆるステレオ法に
よる高さ情報と二次元濃淡画像を併用して被写体
の三次元形状を求める方法としては、M.I.T.1983
年８月A.I.memo.No.744におけるK.Ikeuchiによる
“Constructing Ａ Depth Map from Images”
と題する文献において論じられている。
前者の方法は、測定対象物の面は滑らかである
ことが原理上必要であり、Ikeuch＆Hornは、外
縁線拘束条件を使つて境界面の傾きを一意に決め
ていた（第１２図）。この手法は、面の傾きの初
期値が与えられる方が早く解が得られるが、パタ
ーンのエツジ状の滑らかでない面を測定対象が含
む場合には適用不可能であつた。即ち、第１３図
に示す様な形状であれば外縁線拘束条件が使える
が、第１４図の様な形状ではこの条件を使えなか
つた。
ことが原理上必要であり、Ikeuch＆Hornは、外
縁線拘束条件を使つて境界面の傾きを一意に決め
ていた（第１２図）。この手法は、面の傾きの初
期値が与えられる方が早く解が得られるが、パタ
ーンのエツジ状の滑らかでない面を測定対象が含
む場合には適用不可能であつた。即ち、第１３図
に示す様な形状であれば外縁線拘束条件が使える
が、第１４図の様な形状ではこの条件を使えなか
つた。
後者の方法はエツジ部分の高さをステレオ法に
より算出し前者の手法を補うものであるが、通常
の光学像に対して案出されたものであつた。即
ち、光学像ではエツジ部分の明るさが面の傾きに
依存しているが、２次電子像を用いる走査型電子
顕微鏡像にあつては、エツジ部分の明るさが面の
傾きの複雑な関数となつており、状況が特殊であ
る（第６図）。図では照射電子線と面の法線のな
す角が0°に近いほど暗く、エツジ部分のように角
度が90°に近いほど明るく観察される。しかしエ
ツジ部分は極小値が観測されることもあり、面の
傾きだけに依存するわけではない。ステレオ法を
用いて高さを求めるためには第６図と第７図から
わかるように、対応関係を決定する必要がある。
このためエツジ検出が不可欠であるが、通常行わ
れる手法では、既述の電子線像の特殊性によりエ
ツジの検出が困難であつた。
より算出し前者の手法を補うものであるが、通常
の光学像に対して案出されたものであつた。即
ち、光学像ではエツジ部分の明るさが面の傾きに
依存しているが、２次電子像を用いる走査型電子
顕微鏡像にあつては、エツジ部分の明るさが面の
傾きの複雑な関数となつており、状況が特殊であ
る（第６図）。図では照射電子線と面の法線のな
す角が0°に近いほど暗く、エツジ部分のように角
度が90°に近いほど明るく観察される。しかしエ
ツジ部分は極小値が観測されることもあり、面の
傾きだけに依存するわけではない。ステレオ法を
用いて高さを求めるためには第６図と第７図から
わかるように、対応関係を決定する必要がある。
このためエツジ検出が不可欠であるが、通常行わ
れる手法では、既述の電子線像の特殊性によりエ
ツジの検出が困難であつた。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決す
べく、半導体等の試料を破壊又は加工することな
く、配線、絶縁膜、露光用レジスト等の立体形
状、即ち厚さ寸法を走査型電子顕微鏡により高精
度に測定することができるようにした走査型電子
顕微鏡による立体形状測定装置を提供することに
ある。
べく、半導体等の試料を破壊又は加工することな
く、配線、絶縁膜、露光用レジスト等の立体形
状、即ち厚さ寸法を走査型電子顕微鏡により高精
度に測定することができるようにした走査型電子
顕微鏡による立体形状測定装置を提供することに
ある。
本発明は、上記目的を達成するために、試料を
保持する試料台と、該試料台に保持された試料に
電子線を照射する電子線照射手段と、該電子線照
射手段で照射された電子線を走査する電子線走査
手段と、前記試料表面から発生する２次電子を検
出する２次電子検出手段とを備えた走査型電子顕
微鏡において、前記試料台を傾斜させるべく制御
すると共に該傾きデータを出力する傾斜制御手段
と、予め、立体形状を測定する被測定試料と同じ
材質の平坦なデータ収集用の試料を前記試料台に
載置して前記傾斜制御手段を作動させ、前記傾斜
制御手段から出力される平坦なデータ収集用の試
料の多数の傾きデータと該多数の傾きの各々にお
ける前記２次電子検出手段によつて検出されるデ
ータ収集用の試料からの平均的な２次電子濃淡画
像信号との関係データを記憶しておく第１のメモ
リと、前記立体形状を測定しようとする被測定試
料を前記試料台に載置して前記傾斜制御手段を作
動させて被測定試料表面を傾斜させ、相異なる少
なくとも２つの傾斜角度の各々において、前記電
子線走査手段を作動させて前記２次電子検出手段
によつて検出される被測定試料表面からの少なく
とも１次元の２次電子濃淡画像信号を記憶する第
２のメモリと、該第２のメモリから少なくとも２
つの少なくとも１次元の２次電子濃淡画像信号を
読出して、各々の１次元の２次電子濃淡画像信号
について対応する少なくとも両端の変化の急峻な
エツジの相対的位置関係を算出し、該算出された
少なくとも両端のエツジの相対的位置関係と前記
傾斜制御手段から出力される被測定試料の少なく
とも２つの傾きデータとに基づいて両端のエツジ
の高さを算出し、更に前記第２のメモリから読出
された少なくとも１つの１次元の２次電子濃淡画
像信号から前記第１のメモリから読出された多数
の傾きと平均的な２次電子濃淡画像信号との関係
データを参照して前記エツジ間の連続した各点に
おける傾きに基づく表面形状を算出し、これら算
出された両端のエツジの高さとエツジ間の表面形
状とに基づいて被測定試料表面の立体形状を算出
する演算手段とを備えたことを特徴とする走査型
電子顕微鏡による立体形状測定装置である。
保持する試料台と、該試料台に保持された試料に
電子線を照射する電子線照射手段と、該電子線照
射手段で照射された電子線を走査する電子線走査
手段と、前記試料表面から発生する２次電子を検
出する２次電子検出手段とを備えた走査型電子顕
微鏡において、前記試料台を傾斜させるべく制御
すると共に該傾きデータを出力する傾斜制御手段
と、予め、立体形状を測定する被測定試料と同じ
材質の平坦なデータ収集用の試料を前記試料台に
載置して前記傾斜制御手段を作動させ、前記傾斜
制御手段から出力される平坦なデータ収集用の試
料の多数の傾きデータと該多数の傾きの各々にお
ける前記２次電子検出手段によつて検出されるデ
ータ収集用の試料からの平均的な２次電子濃淡画
像信号との関係データを記憶しておく第１のメモ
リと、前記立体形状を測定しようとする被測定試
料を前記試料台に載置して前記傾斜制御手段を作
動させて被測定試料表面を傾斜させ、相異なる少
なくとも２つの傾斜角度の各々において、前記電
子線走査手段を作動させて前記２次電子検出手段
によつて検出される被測定試料表面からの少なく
とも１次元の２次電子濃淡画像信号を記憶する第
２のメモリと、該第２のメモリから少なくとも２
つの少なくとも１次元の２次電子濃淡画像信号を
読出して、各々の１次元の２次電子濃淡画像信号
について対応する少なくとも両端の変化の急峻な
エツジの相対的位置関係を算出し、該算出された
少なくとも両端のエツジの相対的位置関係と前記
傾斜制御手段から出力される被測定試料の少なく
とも２つの傾きデータとに基づいて両端のエツジ
の高さを算出し、更に前記第２のメモリから読出
された少なくとも１つの１次元の２次電子濃淡画
像信号から前記第１のメモリから読出された多数
の傾きと平均的な２次電子濃淡画像信号との関係
データを参照して前記エツジ間の連続した各点に
おける傾きに基づく表面形状を算出し、これら算
出された両端のエツジの高さとエツジ間の表面形
状とに基づいて被測定試料表面の立体形状を算出
する演算手段とを備えたことを特徴とする走査型
電子顕微鏡による立体形状測定装置である。
以下、本発明に図に従つて詳細に説明する。
第１図は、本発明を走査型電子顕微鏡と電子計
算機を使つて構成した場合の一実施例の装置構成
図であり、第２図は、その動作を説明するための
フローチヤートである。
算機を使つて構成した場合の一実施例の装置構成
図であり、第２図は、その動作を説明するための
フローチヤートである。
第１図において、１は走査型電子顕微鏡鏡筒で
あり、２は傾きを変えられる回転軸を有した試料
台であり、３は傾き角を変えるアクチユエータで
あり、４は２次電子をとらえるシンチレータ等の
検出器であり、５はとらえた像を観察するための
モニタ装置であり、６はノイズ除去のためのロー
パスフイルタであり、７はアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。８は計算
機のCPUであり、９，１０は試料台の傾きを変
えて入力した２枚の画像を格納するメモリであ
り、１１は面の傾きと明るさ（２次電子濃淡画像
信号）の関係を示すデータを格納するメモリであ
り、１２は試料台の傾きを変えるアクチユエータ
を制御するための出力装置であり、１３はパター
ンの形状を測定するためのプログラムを格納する
メモリであり、１４は中間結果である面素の傾き
を格納するメモリであり、１５は最終的な結果で
あるパターンの形状を格納するメモリであり、１
６は得られた結果を表示する装置である。
あり、２は傾きを変えられる回転軸を有した試料
台であり、３は傾き角を変えるアクチユエータで
あり、４は２次電子をとらえるシンチレータ等の
検出器であり、５はとらえた像を観察するための
モニタ装置であり、６はノイズ除去のためのロー
パスフイルタであり、７はアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。８は計算
機のCPUであり、９，１０は試料台の傾きを変
えて入力した２枚の画像を格納するメモリであ
り、１１は面の傾きと明るさ（２次電子濃淡画像
信号）の関係を示すデータを格納するメモリであ
り、１２は試料台の傾きを変えるアクチユエータ
を制御するための出力装置であり、１３はパター
ンの形状を測定するためのプログラムを格納する
メモリであり、１４は中間結果である面素の傾き
を格納するメモリであり、１５は最終的な結果で
あるパターンの形状を格納するメモリであり、１
６は得られた結果を表示する装置である。
次に第２図のフローチヤートに基いて第１図の
各部の動作を説明する。
各部の動作を説明する。
(1) 反射率地図の作成（100〜108）
まず、立体形状を画像の濃淡情報から計測す
るためには、面の傾きと明るさの関係を示すデ
ータが必要である。２次電子放出量は、面の傾
きだけでなく試料の材質や走査型電子顕微鏡の
加速電圧にも強く影響される。そのため、面の
傾きと２次電子信号強度（像の濃淡）を簡単な
関数で近似することは困難である。そこでデー
タ収集用の試料の２次電子信号強度（２次電子
濃淡画像信号）を測定し、面の傾きと信号強度
（像の濃淡）の関係を表に書き込む。この表の
反射率地図と呼ぶ。
るためには、面の傾きと明るさの関係を示すデ
ータが必要である。２次電子放出量は、面の傾
きだけでなく試料の材質や走査型電子顕微鏡の
加速電圧にも強く影響される。そのため、面の
傾きと２次電子信号強度（像の濃淡）を簡単な
関数で近似することは困難である。そこでデー
タ収集用の試料の２次電子信号強度（２次電子
濃淡画像信号）を測定し、面の傾きと信号強度
（像の濃淡）の関係を表に書き込む。この表の
反射率地図と呼ぶ。
データ収集用の試料は、測定しようとする物
体と同じ材質で作る。測定条件は、実際に測定
する時と同じ加速電圧、倍率とする。本発明で
は、平面状の試料をデータ収集用として用い、
平面を傾けることによつて面の傾きと明るさの
関係を得る。
体と同じ材質で作る。測定条件は、実際に測定
する時と同じ加速電圧、倍率とする。本発明で
は、平面状の試料をデータ収集用として用い、
平面を傾けることによつて面の傾きと明るさの
関係を得る。
第２図において、まずモード設定（ステツプ
100）によつて反射地図作成のモードを選択す
る（101）。次に十分細いきざみ角度θωを設定
する（102）。初めは、試料台の傾き角θ＝0°に
しておき（103）、焦点を合わせて面の明るさを
入力する（105）。この時、平面試料の上をｎラ
イン（ｎは１以上）電子線で走査する。この時
の明るさを各画素ごとに加算し平均をとる
（106）。このようにすれば、ノイズや試料表面
の微小凹凸に左右されないデータが得られる。
得られたデータは反射率地図に書き込む
（107）。次に傾き角θをきざみ角θωだけ増加さ
せ（108）、焦点を合わせてステツプ105、106、
107、108をθが90°を越えるまで繰り返す。
100）によつて反射地図作成のモードを選択す
る（101）。次に十分細いきざみ角度θωを設定
する（102）。初めは、試料台の傾き角θ＝0°に
しておき（103）、焦点を合わせて面の明るさを
入力する（105）。この時、平面試料の上をｎラ
イン（ｎは１以上）電子線で走査する。この時
の明るさを各画素ごとに加算し平均をとる
（106）。このようにすれば、ノイズや試料表面
の微小凹凸に左右されないデータが得られる。
得られたデータは反射率地図に書き込む
（107）。次に傾き角θをきざみ角θωだけ増加さ
せ（108）、焦点を合わせてステツプ105、106、
107、108をθが90°を越えるまで繰り返す。
そして出力装置１２から得られる傾き角θx、
θyについて、CPU８は∂z／∂x＝tanθx、∂z／
∂y＝tanθyなる変換を施して傾き（∂z／∂x、
∂z／∂y）で表現し、２次元の表の上に傾き
（∂z／∂x、∂z／∂y）に対する上記傾き角θx、
θyによつて得られる明るさ（２次電子濃淡画
像信号）のデータをメモリ１１に書き込めば、
反射率地図が出来上がる。しかし、面の傾きが
90°になると∂z／∂xまたは∂z／∂yは無限大とな
り表を作成することができない。したがつて通
常は、fg平面による反射率地図がよく使われ
る。fg平面では、面の傾きを次のように表現す
る。
θyについて、CPU８は∂z／∂x＝tanθx、∂z／
∂y＝tanθyなる変換を施して傾き（∂z／∂x、
∂z／∂y）で表現し、２次元の表の上に傾き
（∂z／∂x、∂z／∂y）に対する上記傾き角θx、
θyによつて得られる明るさ（２次電子濃淡画
像信号）のデータをメモリ１１に書き込めば、
反射率地図が出来上がる。しかし、面の傾きが
90°になると∂z／∂xまたは∂z／∂yは無限大とな
り表を作成することができない。したがつて通
常は、fg平面による反射率地図がよく使われ
る。fg平面では、面の傾きを次のように表現す
る。
ただしｐ＝∂z／∂x、ｑ＝∂z／∂y
fg平面では、傾き90°の面は半径２の円上で
表現され、それより傾きの小さな点はすべて円
の内部の点で表現できる。
表現され、それより傾きの小さな点はすべて円
の内部の点で表現できる。
しかし、fg平面においても２次元の表を十分
な精度で作成しようとするとメモリ容量が膨大
なものとなる。そこで本発明では、走査型電子
顕微鏡における照明方向（電子線照射方向）と
視線の方向が一致しており、しかも照射方向は
ほぼ真上からと考えることができることを利用
して反射率地図を１次元のものとした。すなわ
ち、第１５図のような試料台の座標系を考えた
時、照明方向がＺ軸と平行でしかも視線方向と
も一致しているので、反射率地図上の等明るさ
線は原点を中心とする同心円状になる。このこ
とから、半径に沿つた１次元データを用いれば
十分であることがわかる。
な精度で作成しようとするとメモリ容量が膨大
なものとなる。そこで本発明では、走査型電子
顕微鏡における照明方向（電子線照射方向）と
視線の方向が一致しており、しかも照射方向は
ほぼ真上からと考えることができることを利用
して反射率地図を１次元のものとした。すなわ
ち、第１５図のような試料台の座標系を考えた
時、照明方向がＺ軸と平行でしかも視線方向と
も一致しているので、反射率地図上の等明るさ
線は原点を中心とする同心円状になる。このこ
とから、半径に沿つた１次元データを用いれば
十分であることがわかる。
反射率地図に精度が必要ではあるが、きざみ
角θωを十分小さくできないときは、直線又は
２次曲線により補間する必要がある。
角θωを十分小さくできないときは、直線又は
２次曲線により補間する必要がある。
以上説明したように、面の傾きと明るさ（２
次電子濃淡画像信号）との関係データを示す反
射率地図がメモリ１０に格納されることにな
り、準備作業が完了する。
次電子濃淡画像信号）との関係データを示す反
射率地図がメモリ１０に格納されることにな
り、準備作業が完了する。
以下実際のウエハ上の配線等パターン形状
（膜厚）測定について説明する。
（膜厚）測定について説明する。
(2) パターンエツジの検出（100〜101、109〜
113） 第２図において、まず測定モードを選択し
（ステツプ100、101）、次に試料台の傾き角をθ
＝0°に設定する（109）。焦点を合わせた後、画
像を入力する（110）。次に試料台の傾き角をθ
＝θ0に設定し（111）、焦点を合わせθ＝0°の時
のパターンの画像を入力（112）する。次に入
力した画像のエツジを検出する（113）。
113） 第２図において、まず測定モードを選択し
（ステツプ100、101）、次に試料台の傾き角をθ
＝0°に設定する（109）。焦点を合わせた後、画
像を入力する（110）。次に試料台の傾き角をθ
＝θ0に設定し（111）、焦点を合わせθ＝0°の時
のパターンの画像を入力（112）する。次に入
力した画像のエツジを検出する（113）。
エツジの検出には、空間微分法がよく使われ
る。そのうち、３×３の大きさのマスクを使用
したものを第８図に示す。これは、第９図に示
すｅ点の画素に注目したとき、その近傍の濃淡
の変化の大きさを２次元的に求めるもので、 SX＝ｃ＋2f＋ｉ−（ａ＋2d＋ｇ） ……(3) SY＝ｇ＋2h＋ｉ−（ａ＋2b＋ｃ） ……(4) としたとき、その出力Ｅは Ｅ＝｜SX｜＋｜SY｜ ……(5) エツジの方向は Ｄ＝tan-1（SY／SX） ……(6) で与えられる。
る。そのうち、３×３の大きさのマスクを使用
したものを第８図に示す。これは、第９図に示
すｅ点の画素に注目したとき、その近傍の濃淡
の変化の大きさを２次元的に求めるもので、 SX＝ｃ＋2f＋ｉ−（ａ＋2d＋ｇ） ……(3) SY＝ｇ＋2h＋ｉ−（ａ＋2b＋ｃ） ……(4) としたとき、その出力Ｅは Ｅ＝｜SX｜＋｜SY｜ ……(5) エツジの方向は Ｄ＝tan-1（SY／SX） ……(6) で与えられる。
エツジ要素は、出力Ｅがある一定値以上のも
のとする。このようにエツジでは、濃淡画像信
号において急峻な変化が見受けられるので、容
易に検出することができる。なお、後述するテ
ンプレート法によつてもエツジを検出すること
ができる。
のとする。このようにエツジでは、濃淡画像信
号において急峻な変化が見受けられるので、容
易に検出することができる。なお、後述するテ
ンプレート法によつてもエツジを検出すること
ができる。
(3) 領域分割（114）
このエツジ要素点とその方向Ｄをもとに領域
分割をする。この領域分割は、形状を求めるア
ルゴリズムの原理上、物体の面はなめらかであ
るという拘束条件が必要なため、エツジ部分を
境界とする領域分割をして、領域内では形状を
求めるアルゴリズムを適用できるようにするた
めである。形状を求めるアルゴリズムは、試料
台の傾き角θ＝0°の画像に対してのみ適用する
ので、θ＝0°の画像だけ領域分割する。
分割をする。この領域分割は、形状を求めるア
ルゴリズムの原理上、物体の面はなめらかであ
るという拘束条件が必要なため、エツジ部分を
境界とする領域分割をして、領域内では形状を
求めるアルゴリズムを適用できるようにするた
めである。形状を求めるアルゴリズムは、試料
台の傾き角θ＝0°の画像に対してのみ適用する
ので、θ＝0°の画像だけ領域分割する。
領域分割（第２図のステツプ114）は、エツ
ジ要素を連結し境界線を作ることによつて行
う。一般的な形状をしたものに対しては、エツ
ジ強度Ｅとエツジの方向Ｄを用いてエツジを追
跡する。
ジ要素を連結し境界線を作ることによつて行
う。一般的な形状をしたものに対しては、エツ
ジ強度Ｅとエツジの方向Ｄを用いてエツジを追
跡する。
直線部分を多く含むようなパターンに関して
は、Hough変換と呼ばれる手法を使う。この
方法は、直線を xsinθ＋ycosθ＝ρ
……(7) のような極座標で表現し、各エツジ要素の位置
と方向からθ、ρを求め、それをθ−ρパラメ
ータ空間にマツプする。もしエツジ要素がある
直線に属しているならば（θ、ρ）パラメータ
空間上で極値を有する。この極値を検出すれ
ば、直線が検出できる。
は、Hough変換と呼ばれる手法を使う。この
方法は、直線を xsinθ＋ycosθ＝ρ
……(7) のような極座標で表現し、各エツジ要素の位置
と方向からθ、ρを求め、それをθ−ρパラメ
ータ空間にマツプする。もしエツジ要素がある
直線に属しているならば（θ、ρ）パラメータ
空間上で極値を有する。この極値を検出すれ
ば、直線が検出できる。
直線を検出したならば、実際のエツジ要素と
照合して端点を決める。
照合して端点を決める。
次に線分と線分を連結するが、角の部分では
パターンが丸くなつていることもあるので、こ
の部分はエツジ強度とエツジ方向値より追跡を
する。
パターンが丸くなつていることもあるので、こ
の部分はエツジ強度とエツジ方向値より追跡を
する。
以上の方法によりエツジを検出し、エツジを
連結することによつて領域を決める。
連結することによつて領域を決める。
また、分割された領域が非常に小さい場合に
は、小異物やノイズとして、その領域を平滑化
することによつて消去する。
は、小異物やノイズとして、その領域を平滑化
することによつて消去する。
(4) 高さ算出（115〜116）
次にステレオ法によつて、パターンの高さを
求める。本発明では、走査型電子顕微鏡の２次
電子像の濃淡の特性に対処するため、２次元テ
ンプレートマツチング法を用いる。
求める。本発明では、走査型電子顕微鏡の２次
電子像の濃淡の特性に対処するため、２次元テ
ンプレートマツチング法を用いる。
一般的な形状については、テンプレート法は
困難であるがたとえば、半導体ウエハなどを測
定しようとする場合、パターンの形状の種類や
材質の種類は限られており、エツジ近傍のテン
プレートの種類を限定できる。
困難であるがたとえば、半導体ウエハなどを測
定しようとする場合、パターンの形状の種類や
材質の種類は限られており、エツジ近傍のテン
プレートの種類を限定できる。
そこで、あらかじめ対応点のわかつている像
の対応点近傍の濃淡値をテンプレートとして持
つておく。それには、傾き角度を変えた２枚の
画像の対応点を指定して、それぞれの対応点近
傍の画像を２次元テンプレートとする。
の対応点近傍の濃淡値をテンプレートとして持
つておく。それには、傾き角度を変えた２枚の
画像の対応点を指定して、それぞれの対応点近
傍の画像を２次元テンプレートとする。
測定する場合には、パターン種類と傾き角よ
りテンプレートを選び、それを測定対象の画像
の上で２次元的に動かして、もつとも一致する
点をさがす。このようにして対応点を見つけ
る。
りテンプレートを選び、それを測定対象の画像
の上で２次元的に動かして、もつとも一致する
点をさがす。このようにして対応点を見つけ
る。
傾き角度0°の画像と傾き角度θの画像から、
それぞれ２つの対応点Ａ（x0、y0）とA′（x0′、
y0′）Ｂ（x1、y1）とB′（x1′、y1′）が見つかつた
とする。また試料台の回転軸をｙ軸とするとパ
ターンの高さｈは次式により求まる（第１０
図、第１１図参照） ｈ＝｜x1′−x0′｜／sinθ−cosθ／sinθ｜x1−x0｜
……(8) (5) 画素の傾き決定（117） エツジの高さが求まつたならば、分割された
領域内で面素の傾き決定繰り返しアルゴリズム
（第２図ステツプ117）で、傾き角0°の画像にお
ける各画素の傾きを計算する。
それぞれ２つの対応点Ａ（x0、y0）とA′（x0′、
y0′）Ｂ（x1、y1）とB′（x1′、y1′）が見つかつた
とする。また試料台の回転軸をｙ軸とするとパ
ターンの高さｈは次式により求まる（第１０
図、第１１図参照） ｈ＝｜x1′−x0′｜／sinθ−cosθ／sinθ｜x1−x0｜
……(8) (5) 画素の傾き決定（117） エツジの高さが求まつたならば、分割された
領域内で面素の傾き決定繰り返しアルゴリズム
（第２図ステツプ117）で、傾き角0°の画像にお
ける各画素の傾きを計算する。
このアルゴリズムは、Ikeuchi及びHornによ
るくり返しアルゴリズムとほぼ同様であるが本
発明では、反射率地図Ｒが１次元のデータとな
つている点が違つている。
るくり返しアルゴリズムとほぼ同様であるが本
発明では、反射率地図Ｒが１次元のデータとな
つている点が違つている。
このアルゴリズムは、領域内で面は滑らかで
あるという拘束条件と反射率地図の拘束を使い
繰り返しアルゴリズムを形成する。
あるという拘束条件と反射率地図の拘束を使い
繰り返しアルゴリズムを形成する。
なめらか拘束による近似解との誤差は
Si
Claims (1)
- １ 試料を保持する試料台と、該試料台に保持さ
れた試料に電子線を照射する電子線照射手段と、
該電子線照射手段で照射された電子線を走査する
電子線走査手段と、前記試料表面から発生する２
次電子を検出する２次電子検出手段とを備えた走
査型電子顕微鏡において、前記試料台を傾斜させ
るべく制御すると共に該傾きデータを出力する傾
斜制御手段と、予め、立体形状を測定する被測定
試料と同じ材質の平坦なデータ収集用の試料を前
記試料台に載置して前記傾斜制御手段を作動さ
せ、前記傾斜制御手段から出力される平坦なデー
タ収集用の試料の多数の傾きデータと該多数の傾
きの各々における前記２次電子検出手段によつて
検出されるデータ収集用の試料からの平均的な２
次電子濃淡画像信号との関係データを記憶してお
く第１のメモリと、前記立体形状を測定しようと
する被測定試料を前記試料台に載置して前記傾斜
制御手段を作動させて被測定試料表面を傾斜さ
せ、相異なる少なくとも２つの傾斜角度の各々に
おいて、前記電子線走査手段を作動させて前記２
次電子検出手段によつて検出される被測定試料表
面からの少なくとも１次元の２次電子濃淡画像信
号を記憶する第２のメモリと、該第２のメモリか
ら少なくとも２つの少なくとも１次元の２次電子
濃淡画像信号を読出して、各々の１次元の２次電
子濃淡画像信号について対応する少なくとも両端
の変化の急峻なエツジの相対的位置関係を算出
し、該算出された少なくとも両端のエツジの相対
的位置関係と前記傾斜制御手段から出力される被
測定試料の少なくとも２つの傾きデータとに基づ
いて両端のエツジの高さを算出し、更に前記第２
のメモリから読出された少なくとも１つの１次元
の２次電子濃淡画像信号から前記第１のメモリか
ら読出された多数の傾きと平均的な２次電子濃淡
画像信号との関係データを参照して前記エツジ間
の連続した各点における傾きに基づく表面形状を
算出し、これら算出された両端のエツジの高さと
エツジ間の表面形状とに基づいて被測定試料表面
の立体形状を算出する演算手段とを備えたことを
特徴とする走査型電子顕微鏡による立体形状測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21835584A JPS6197510A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 走査型電子顕微鏡による立体形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21835584A JPS6197510A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 走査型電子顕微鏡による立体形状測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197510A JPS6197510A (ja) | 1986-05-16 |
| JPH0445047B2 true JPH0445047B2 (ja) | 1992-07-23 |
Family
ID=16718580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21835584A Granted JPS6197510A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 走査型電子顕微鏡による立体形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6197510A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0727943B2 (ja) * | 1986-12-22 | 1995-03-29 | 三菱電機株式会社 | 半導体パタ−ン形状評価装置 |
| JPH01211849A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-08-25 | Kobe Steel Ltd | 走査型電子顕微鏡画像からの３次元形状の再構成法および装置 |
| US7539340B2 (en) | 2003-04-25 | 2009-05-26 | Topcon Corporation | Apparatus and method for three-dimensional coordinate measurement |
| JP4065817B2 (ja) * | 2003-08-12 | 2008-03-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 露光プロセスモニタ方法 |
| US20140088440A1 (en) * | 2011-05-26 | 2014-03-27 | Elliot Krishna Swart | Stereoscopic Plug-And-Play Dermatoscope And Web Interface |
| JP6061496B2 (ja) * | 2012-05-21 | 2017-01-18 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | パターン計測装置、パターン計測方法及びパターン計測プログラム |
| JP6002480B2 (ja) | 2012-07-06 | 2016-10-05 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | オーバーレイ誤差測定装置、及びパターン測定をコンピューターに実行させるコンピュータープログラム |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP21835584A patent/JPS6197510A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6197510A (ja) | 1986-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI776163B (zh) | 得到積體半導體樣本之立體影像之方法、電腦程式產品、及半導體檢測裝置 | |
| JP5439575B2 (ja) | 試料の観察方法 | |
| US7539340B2 (en) | Apparatus and method for three-dimensional coordinate measurement | |
| KR100309635B1 (ko) | 자동비쥬얼 검사장치, 자동비쥬얼 검사방법 및 자동비쥬얼 검사 프로그램이 기록된 기록매체 | |
| US7329867B2 (en) | Electron beam system and electron beam measuring and observing methods | |
| JP4262592B2 (ja) | パターン計測方法 | |
| JPH0555802B2 (ja) | ||
| US6363168B1 (en) | Measurement position determination on a semiconductor wafer | |
| US20090200465A1 (en) | Pattern measuring method and pattern measuring device | |
| JP4067677B2 (ja) | 走査電子顕微鏡の自動検出シーケンスファイル作成方法及び走査電子顕微鏡の自動測長シーケンス方法 | |
| JP2005156436A (ja) | 半導体パターン計測方法、およびプロセス管理方法 | |
| JP4585822B2 (ja) | 寸法計測方法及びその装置 | |
| JP4500653B2 (ja) | 試料の観察方法及びその装置 | |
| JPH11325877A (ja) | 測定誤差を減少させるための方法及び装置 | |
| JPH0445047B2 (ja) | ||
| JP3545542B2 (ja) | ウェハの回転方向検出方法 | |
| KR20000034922A (ko) | 이미징 시스템에 의해 얻은 신호로부터 잡음을 제거하는 방법 및 장치 | |
| JP2000205821A (ja) | 三次元形状計測装置及びその三次元形状計測方法 | |
| JP3413110B2 (ja) | パターン検査装置、パターン検査方法およびパターン検査プログラムを格納した記録媒体 | |
| JPH10173029A (ja) | ウェハの測定位置決定方法 | |
| JP2567923B2 (ja) | 距離計測方法 | |
| JP4409850B2 (ja) | 三次元座標測定装置及び方法 | |
| KR100287319B1 (ko) | 피측정 웨이퍼의 회전방향 검출방법과 측정위치 결정방법 및 그 장치 | |
| Beil et al. | A combination of topographical contrast and stereoscopy for the reconstruction of surface topographies in SEM | |
| JP2711582B2 (ja) | 位置合わせ方法 |