JPH05102259A - 二次電子像倍率検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、電子ビーム装置に用いられる二次電
子像倍率検出装置に関し、二次電子像の倍率を容易に検
出することにより、配線パターンのＣＡＤレイアウト図
と二次電子像とのパターンマッチングを容易に行えるよ
うにすることを目的とする。 【構成】二次電子像の輝度をＸＹ直交座標のＸ軸上に投
影した投影輝度分布Ｂを求め、投影輝度分布Ｂから最上
配線層の配線パターンの幅方向のエッジを検出し、エッ
ジ位置に基づいて二次電子像上の配線ピッチｐ_t を決定
し、配線ピッチｐ _t 及び設計上の配線ピッチｐ_s に基づ
いて二次電子像のＸ軸方向の倍率ｍ_t を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配線パターンの設計デ
ータを利用して故障解析や設計検証等を行う電子ビーム
装置に用いられ、電子ビームを試料面に走査して得られ
る二次電子像（ＳＥＭ像）の倍率を検出する二次電子像
倍率検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子ビームテスタで半導体チップ上の配
線の電圧を測定する場合、チップ表面上を電子ビームで
走査して二次電子像を取得し、これをディスプレイ装置
に表示させ、二次電子像を目視して測定点を指定した後
に、その点に電子ビームを照射して電圧測定を行ってい
る。

【０００３】しかし、二次電子像上で測定点を指定する
のは、次のような理由により容易でない。

【０００４】半導体集積回路の大規模化、高集積化に
伴い、二次電子像の視野が相対的に極めて狭くなり、か
つ、試料が搭載されるステージの位置決め誤差が配線ピ
ッチに対し相対的に大きくなってきている。

【０００５】二次電子像では、最上層の配線パターン
は明瞭であるが、最上層の１つ下層の配線のパターン
は、コントラストが低くて明瞭ではない。

【０００６】そこで、配線のマスクパターンのＣＡＤレ
イアウトデータに基づいて指定した測定点を、レイアウ
ト図と二次電子像のパターンマッチングにより二次電子
像上の測定点に自動変換する方法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このパターン
マッチングは、次のような理由により容易でない。

【０００８】画像データが多量、例えば二次電子像の
みで５１２×５１２画素×８ビットもある。

【０００９】二次電子像が画素毎の輝度データである
のに対し、ＣＡＤデータはポリゴンデータ（ベクトルデ
ータ）である。

【００１０】二次電子像の設定倍率に対する実際の倍
率の誤差が±２％程度あり、かつ、試料が搭載されたス
テージの位置決め誤差が±２μｍ程度ある。

【００１１】半導体チップ製造プロセスの条件によ
り、配線に太りや細りが生じ、しかも、太りや細りの程
度が配線層毎に異なる。

【００１２】通常のパターンマッチングでは画像をシフ
トさせる毎に対応する画素の積和をパターン一致度とし
て計算し、パターン一致度が最大となるシフト量を求め
ればよいが、上記パターンマッチングでは、画像の倍率
及び各配線の太りや細りの程度を変える毎に画像をシフ
トさせてパターン一致度を計算し、パターン一致度が最
大となる倍率、配線の太りや細りの程度及びシフト量を
求めなければならないので、処理が複雑かつ処理時間が
長くなる。

【００１３】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、二次電子像の倍率を容易に検出することにより、配
線パターンのＣＡＤレイアウト図と二次電子像とのパタ
ーンマッチングを容易に行えるようにすることが可能な
二次電子像倍率検出装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段及びその作用】図１（Ａ）
は、本第１発明に係る二次電子像倍率検出装置の原理構
成図である。この二次電子像倍率検出装置は、電子ビー
ム装置１で電子ビームＥＢを試料２上に走査して得られ
た配線パターンの二次電子像の倍率を検出するものであ
って、次のような構成要素を備えている。

【００１５】図中、３は二次電子像記憶手段であり、該
二次電子像が格納される。４は投影輝度分布作成手段で
あり、該二次電子像の輝度をＸＹ直交座標の一方の軸上
に投影した投影輝度分布Ｂを求める。５はパターンエッ
ジ検出手段であり、投影輝度分布Ｂから最上配線層の配
線パターンの幅方向のエッジを検出する。６は配線ピッ
チ決定手段であり、該一方の軸上のエッジ位置に基づい
て該二次電子像上の配線ピッチｐ_tを決定する。７は倍
率決定手段であり、検出された配線ピッチｐ_t及び設計
上の配線ピッチｐ_sに基づいて該二次電子像の該一方の
軸方向の倍率ｍ_tを求める。

【００１６】本第１発明では、二次電子像の輝度をＸＹ
直交座標の一方の軸上に投影した投影輝度分布Ｂを求
め、投影輝度分布Ｂから最上配線層の配線パターンの幅
方向のエッジを検出し、エッジ位置に基づいて二次電子
像上の配線ピッチｐ_tを決定し、配線ピッチｐ_t及び設計
上の配線ピッチｐ_sに基づいて二次電子像の該一方の軸
方向の倍率ｍ_tを求めるので、製造プロセス条件による
配線パターンの太りや細りを考慮することなく、画像を
シフトしたり画像の倍率を変えたりすることなく、しか
も処理対象のデータを一次元に圧縮して、二次電子像の
倍率を容易かつ正確に検出することができ、これによ
り、配線パターンのＣＡＤレイアウト図と二次電子像と
のパターンマッチングを容易かつ正確に行うことが可能
となる。

【００１７】本第１発明の第１態様では、パターンエッ
ジ検出手段５は、投影輝度分布Ｂを微分し、微分した値
Ｃの絶対値が所定値以上となるピークに対応する上記一
方の軸の値をエッジ位置とする。例えば、投影輝度分布
Ｂが図５（Ａ）の場合、Ｃは図６（Ａ）に示す如くな
り、Ｃの絶対値が所定値以上となるピークは図６（Ｂ）
に示す如くなる。

【００１８】この構成の場合、二次電子像上の最上層配
線パターンのエッジ位置を投影輝度分布Ｂから直接求め
る場合よりも容易かつ正確にエッジ位置を求めることが
可能となる。

【００１９】本第１発明の第２態様では、配線ピッチ決
定手段６は、正の該ピークの高さＤ _L1、Ｄ_L2、・・・、
Ｄ_Lmに対応する該エッジ位置をＸ_L1、Ｘ_L2、・・・、Ｘ
_Lmとし、負の該ピークの高さＤ_R1、Ｄ_R2、・・・、Ｄ_Rn
に対応する該エッジ位置をＸ _R1、Ｘ_R2、・・・、Ｘ_Rnと
し、ｉ＝１〜ｍ−１についてｇ_Li＝（Ｄ_Li＋Ｄ_Li+1）／
２とし、ｉ＝１〜ｎ−１についてｇ_Ri＝−（Ｄ_Ri＋Ｄ
_Ri+1）／２とし、二次電子像上の配線ピッチｐ_tに相当
する設計上の配線ピッチをｐ_gとし、［ｕ］がｕの整数
部分のみを表すとしたとき、配線ピッチｐ_tを、 ｐ_t＝｛ｇ_L1（Ｘ_L2−Ｘ_L1）＋ｇ_L2（Ｘ_L3−Ｘ_L2）＋・・・＋ｇ_Lm-1（Ｘ_Lm− Ｘ_Lm-1）＋ｇ_R1（Ｘ_R2−Ｘ_R1）＋ｇ_R2（Ｘ_R3−Ｘ_R2）＋・・・＋ｇ_Rn-1（Ｘ_Rn− Ｘ_Rn-1）｝／｛ｇ_L1［（Ｘ_L2−Ｘ_L1）／ｐ_g］＋ｇ_L2［（Ｘ_L3−Ｘ_L2）／ｐ_g］ ＋・・・＋ｇ_Lm-1［（Ｘ_Lm−Ｘ_Lm-1）／ｐ_g］＋ｇ_R1［（Ｘ_R2−Ｘ_R1）／ｐ_g］ ＋ｇ_R2［（Ｘ_R3−Ｘ_R2）／ｐ_g］＋・・・＋ｇ_Rn-11［（Ｘ_Rn−Ｘ_Rn-1）／ｐ_g ］｝ ・・・（１） で算出する。

【００２０】配線ピッチの平均を求めるのに重みｇ_Li、
ｇ_Riを付けたのは、ピークの高さがエッジの画素数にほ
ぼ比例しているからである。この構成の場合、一方側及
び他方側のエッジに関し平均化された配線ピッチが求ま
るので、二次電子像上のより正確な配線ピッチを求める
ことができる。

【００２１】図１（Ｂ）は、本第２発明に係る二次電子
像倍率検出装置の原理構成図である。この二次電子像倍
率検出装置は、次のような構成要素を備えている。

【００２２】図中、３は二次電子像記憶手段であり、該
二次電子像が格納される。４は投影輝度分布作成手段で
あり、該二次電子像の輝度をＸＹ直交座標の一方の軸上
に投影した投影輝度分布Ｂを求める。８は投影輝度分布
拡大手段であり、投影輝度分布Ｂを補間法で該一方の軸
方向にＭ倍拡大する。９は高低度算出手段であり、拡大
した投影輝度分布を該一方の軸方向に沿って幅ｑで分割
しかつ分割したものを重ね合わせたＦの高低度、例えば
最大値Ｆ_maxと最小値Ｆ_minの差ｈ等の統計学上の散布度
又は該一方の軸に平行なＦの平均値軸に対するＦのｎ次
モーメント等を求める。６Ａは配線ピッチ決定手段であ
り、幅ｑを、設計上の配線ピッチｐ_sに基づいて得られ
た推定配線ピッチの前後で変化させたときに差ｈが最大
となる幅ｑを配線ピッチｐ_tと決定する。７Ａは倍率決
定手段であり、配線ピッチｐ_t、倍率Ｍ及び設計上の配
線ピッチｐ_sに基づいて該二次電子像の該一方の軸方向
の倍率ｍ_tを求める。

【００２３】本第２発明では、二次電子像の輝度をＸＹ
直交座標の一方の軸上に投影した投影輝度分布Ｂを求
め、投影輝度分布Ｂを補間法で該一方の軸方向にＭ倍拡
大し、拡大した投影輝度分布を該一方の軸方向に沿って
幅ｑで分割しかつ分割したものを重ね合わせてその高低
度を求め、幅ｑを、設計上の配線ピッチｐ_sに基づいて
得られた推定配線ピッチの前後で変化させたときに差ｈ
が最大となる幅ｑを配線ピッチｐ_tと決定し、配線ピッ
チｐ_t、倍率Ｍ及び設計上の配線ピッチｐ_sに基づいて該
二次電子像の該一方の軸方向の倍率ｍ_tを求めるので、
製造プロセス条件による配線パターンの太りや細りを考
慮することなく、画像をシフトしたり画像の倍率を変え
たりすることなく、しかも処理対象のデータを一次元に
圧縮して、二次電子像の倍率を容易かつ正確に検出する
ことができ、これにより、配線パターンのＣＡＤレイア
ウト図と二次電子像とのパターンマッチングを容易かつ
正確に行うことが可能となる。

【００２４】本第１及び第２の発明の他の態様では、上
記構成にさらに、配線パターンのＣＡＤデータに基づい
て、二次電子像の視野に相当する領域内の配線本数ｎが
ある範囲内になるように、電子ビーム装置１に対し該二
次電子像の倍率ｍ_sを設定する二次電子像倍率設定手段
Ａを備えている。

【００２５】配線本数ｎの値が小さ過ぎると配線ピッチ
を検出することができなくなり、逆に配線本数ｎの値が
大き過ぎると、測定点の位置決め精度が悪くなるが、こ
の構成によれば、このような問題が生じない。

【００２６】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００２７】（１）第１実施例 図２は、配線パターンの設計データに基づいて測定点を
指定することにより、二次電子像上の対応する測定点を
自動的に決定して電圧測定する電子ビームテスタのハー
ドウエア構成を示す。

【００２８】電子ビーム照射装置１０は、測定点の電圧
及びエネルギー分析グリッドの印加電圧に応じた二次電
子量を検出するものであり、ステージ１１上に載置され
た試料１２に対し電子銃１３から電子ビームＥＢを射出
させると、電子ビームＥＢがコンデンサ磁界レンズ１４
Ａ、ブランキング用偏向器１５及びブランキング用アパ
ーチャ１６を通ってパルス化され、コンデンサ磁界レン
ズ１４Ｂ、偏向器１７及び対物磁界レンズ１８を通って
試料１２上の測定点に収束照射され、照射点から放出さ
れた二次電子ＳＥが引出しグリッド１９１、制御グリッ
ド１９２及びエネルギー分析グリッド１９３を通って二
次電子検出器２０で検出される。

【００２９】試料１２上の電子ビーム照射点は、偏向制
御装置２１から偏向器１７に供給される駆動電圧により
走査される。二次電子像の倍率は、この駆動電圧の振幅
Ｅ₀により定まる。偏向制御装置２１は、電子ビームＥ
Ｂ走査位置に対応した走査カウンタ２１ａを備えてお
り、そのクロック計数値Ａは画像入力装置２２に供給さ
れる。例えば、Ａは１８ビットであり、その上位９ビッ
トをｙ、下位９ビットをｘとすると、偏向器１７のＸ偏
向板には電圧Ｅ₀ｘ／５１１が印加され、偏向器１７の
Ｙ偏向板には電圧Ｅ₀ｙ／５１１が印加され、試料１２
上の電子ビーム照射点の座標（Ｘ，Ｙ）は、理想的な場
合、（Ｅ₀ｋｘ、Ｅ₀ｋｙ）となる。ここにｋは定数であ
る。

【００３０】画像入力装置２２は、二次電子検出器２０
の出力を増幅した後デジタル値に変換し、これを輝度Ｌ
としてＳＥＭ像フレームメモリ２３のアドレスＡに書き
込む。ＳＥＭ像フレームメモリ２３の内容は、ディスプ
レイ装置２４で読み出されて二次電子像がその画面に表
示され、かつ、コンピュータ２５で読み出されて後述の
如く画像処理される。

【００３１】一方、ＣＡＤデータ記憶装置２６には配線
パターンのフォトマスクを得るためのＣＡＤデータが格
納されている。コンピュータ２５は、後述の如く、ＣＡ
Ｄデータ記憶装置２６からこのＣＡＤデータを読み出し
てレイアウト図に変換した後、レイアウト図フレームメ
モリ２７に格納し、二次電子像の設定倍率ｍ_sを決定
し、二次電子像とレイアウト図とのパターンマッチング
を行って、レイアウト図上の測定点から二次電子像上の
測定点を決定する。

【００３２】レイアウト図上の測定点は、キーボードや
記憶装置などの入力装置２８から供給され、ディスプレ
イ装置２９にはこの入力データや他のデータが表示され
る。また、二次電子像設定倍率ｍ_sは偏向制御装置２１
に供給され、偏向制御装置２１はこの倍率ｍ_sに反比例
した振幅Ｅ₀の上記駆動電圧を偏向器１７に供給する。

【００３３】次に、図３に基づいて、コンピュータ２５
による電圧測定手順の概略を説明する。以下、括弧内の
数値は図中のステップ識別番号を表す。なお、入力装置
２８で測定点が指定され、これに応じてステージ１１
が、光軸上に測定点が存在するように移動されていると
する。ステージ１１の位置決め誤差は通常±２μｍ程度
である。

【００３４】（３０）入力装置２８で設定された測定点
の付近のＣＡＤデータをＣＡＤデータ記憶装置２６から
読み出し、これをレイアウト図のデータに変換してレイ
アウト図フレームメモリ２７に格納する。レイアウト図
の倍率ｍ_sの初期値は、配線ピッチに反比例した標準的
な値であり、この配線ピッチは、ＣＡＤデータから得ら
れる。

【００３５】（３１）レイアウト図フレームメモリ２７
上のレイアウト図に含まれる配線の本数ｎを求める。

【００３６】（３２、３３）ｎの値が小さ過ぎると、後
述の処理で配線ピッチを検出することができなくなり、
逆にｎの値が大き過ぎると、測定点の位置決め精度が悪
くなる。そこで、ｎ₁ ≦ｎ≦ｎ₂ でなければ、レイアウ
ト図フレームメモリ２７上のレイアウト図の倍率ｍ_sを
変更して、上記ステップ３０へ戻る。

【００３７】（３４）ｎ₁ ≦ｎ≦ｎ₂ となれば、レイア
ウト図の倍率ｍ_sを二次電子像の設定倍率ｍ_sとして偏向
制御装置２１に対し設定し、二次電子像をＳＥＭ像フレ
ームメモリ２３に取得する。

【００３８】（３５）後述の図４に示す処理を行って、
二次電子像の配線ピッチｐ_tを検出する。

【００３９】（３６）検出された配線ピッチｐ_tとレイ
アウト図上の配線ピッチｐ_sとから、二次電子像の実際
の倍率ｍ_t＝ｍ_sｐ_t／ｐ_sを求める。配線ピッチｐ_t及び
二次電子像倍率ｍ_tは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の各々に
ついて求める（この点は、以下同様）。

【００４０】（３７）レイアウト図フレームメモリ２７
上のレイアウト図の倍率をｍ_sからｍ_tに変更する。すな
わち、二次電子像の倍率とレイアウト図の倍率を同一に
する。

【００４１】（３８）二次電子像とレイアウト図のパタ
ーンマッチングを行い、レイアウト図上の指定された測
定点から、ＳＥＭ上の測定点を決定する。このパターン
マッチングは、例えば次のようにして行う。ＳＥＭ像フ
レームメモリ２３上の二次電子像又はこれを２値化した
像をレイアウト図に対し相対的にシフトさせる毎に、レ
イアウト図との間の相関係数、例えば対応する両画素の
積又は論理積の総和を求め、相関係数が最大となるシフ
ト量を求める。或いは、後述の輝度投影パターンの相関
係数が最大となるシフト量をＸ軸及びＹ軸の各々につい
て求める。

【００４２】（３９）決定された二次電子像上の測定点
に電子ビームＥＢを照射し、公知の方法で電圧を測定す
る。

【００４３】次に、上記ステップ３５の詳細を図４に基
づいて説明する。

【００４４】（３５１）ＸＹ直交座標系におけるＳＥＭ
像フレームメモリ２３上の輝度Ｌ（Ｘ，Ｙ）のＸ軸上へ
の投影分布Ｂ（Ｘ）を求める。Ｘ及びＹは画素ピッチを
単位とする整数であり、０≦Ｘ≦Ｘ_max、０≦Ｙ≦Ｙ_max
とする。この場合、 Ｂ（Ｘ）＝Ｌ（Ｘ，０）＋Ｌ（Ｘ，１）＋・・・＋Ｌ（Ｘ，Ｙ_max） となる。Ｘ_max及びＹ_maxは例えば共に５１１である。

【００４５】図５（Ａ）は、ディスプレイ装置２４の画
面に表示された二次電子像の写真をコピーしたものであ
り、図５（Ｂ）はＸ軸上への投影輝度Ｂを示す。

【００４６】（３５２）Ｂ（Ｘ）を微分したＣ（Ｘ）＝
Ｂ（Ｘ＋１）−Ｂ（Ｘ）を求め、かつ、Ｃ（Ｘ）の最大
値Ｃ_maxを求める。

【００４７】図６（Ａ）は、図５（Ｂ）に対応したＣを
示す。図６（Ａ）中の小さな振幅は、最上層の配線パタ
ーンより下層の配線パターンに対応している。図６
（Ａ）中の大きな振幅のピークは配線パターンのエッジ
に対応しているが、小さな振幅のピークは、必ずしも配
線パターンのエッジに対応していない。

【００４８】（３５３）そこで、例えば−０．１Ｃ_max
≦Ｃ（Ｘ）≦０．１Ｃ_maxなるＣ（Ｘ）を０にしたもの
をＤ（Ｘ）とする。

【００４９】図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に対応したＤで
ある。このＤには、最上層の配線パターンのエッジ部の
みの情報が含まれている。図６（Ｂ）において、正のピ
ークは図５（Ａ）の配線パターンの左側エッジに対応
し、負のピークは図５（Ａ）の配線パターンの右側エッ
ジに対応している。

【００５０】（３５４）Ｄ（Ｘ）の正のピークＤ_L1（Ｘ
_L1）、Ｄ_L2（Ｘ_L2）、・・・、Ｄ_Lm（Ｘ_Lm）及び負のピ
ークＤ_R1（Ｘ_R1）、Ｄ_R2（Ｘ_R1）、・・・、Ｄ
_Rn（Ｘ_Rn）を求める。

【００５１】配線は、設計段階でグリッドに沿って配置
されているので、配線間隔はグリッドのピッチの整数倍
となる。レイアウト図上の配線ピッチｐ_gは、グリッド
のピッチｐ_gに等しい。

【００５２】（３５５）Ｄ_L1、Ｄ_L2、・・・、Ｄ_Lm、Ｘ
_L1、Ｘ_L2、・・・、Ｘ_Lm及びＤ_R1、Ｄ_R2、・・・、
Ｄ_Rn、Ｘ_R1、Ｘ_R2、・・・、Ｘ_Lnから、Ｘ軸方向の配線
ピッチの平均値ｐ_tを上式（１）で算出する。

【００５３】露光時間やエッチングの程度等により、二
次電子像上の配線パターンの幅とレイアウト図上の配線
パターンの幅は異なるが、同一配線層では配線の太りや
細りの程度は各配線についてほぼ同一である。したがっ
て、配線ピッチ自体は、二次電子像の倍率とレイアウト
図の倍率が実際に等しければ、二次電子像上の配線パタ
ーンとレイアウト図上の配線パターンとで同一、すなわ
ち、配線左側エッジ、配線中央又は配線の右側エッジを
基準とする配線ピッチは両パターンについて同一であ
る。

【００５４】（３５６）上記ステップ３５１〜３５５と
同様にして、輝度Ｌ（Ｘ，Ｙ）のＹ軸への投影分布に基
づきＹ軸方向の配線ピッチを検出する。なお、二次電子
像のＸ軸方向倍率とＹ軸方向倍率の比を予め求め又は調
整して、この比が既知であれば、一方の倍率から他方の
倍率が求まるので、ステップ３５６の処理は不要とな
る。

【００５５】以上のように、製造プロセス条件による配
線パターンの太りや細りを考慮することなく、画像をシ
フトしたり画像の倍率を変えたりすることなく、しかも
処理対象のデータを一次元に圧縮して、二次電子像上の
配線ピッチを容易かつ正確に検出することができる。

【００５６】なお、上記ステップ３８での処理以外は、
ＣＡＤデータをレイアウト図に変換せずにポリゴンデー
タ（ベクトルデータ）のままで処理してもよい。この点
は、次の第２実施例についても同様である。また、上記
ステップ３０〜３３の代わりに、得ようとする二次電子
像に相当する範囲をＣＡＤデータに基づいて指定しても
よい。

【００５７】（２）第２実施例 次に、本発明の第２実施例の電子ビームテスタを説明す
る。この第２実施例のハードウエア構成は図２と同一で
あり、コンピュータ２５のソフトウエア構成は、図３の
ステップ３５での処理方法以外は第１実施例と同一であ
る。図７は、このステップ３５の他の処理方法の詳細を
示す。

【００５８】（５０）ＸＹ直交座標系におけるＳＥＭ像
フレームメモリ２３上の輝度Ｌ（Ｘ，Ｙ）のＸ軸上への
投影分布Ｂ（Ｘ）を上記ステップ３５１と同様にして求
める。

【００５９】図８（Ａ）は、ディスプレイ装置２４の画
面に表示された二次電子像の写真をコピーしたものであ
り、図８（Ｂ）はＸ軸上への投影輝度Ｂを示す。

【００６０】（５１）補間法により、Ｂ（Ｘ）をＸ軸方
向に例えば１０倍拡大したＢ₁₀（Ｘ）を求める。すなわ
ち、 Ｂ₁₀（１０ｉ＋ｊ）＝Ｂ（ｉ）＋ｊ｛Ｂ（ｉ＋１）−Ｂ（ｉ）｝／１０ を求める。ここにｉ、ｊは、ｉ≧０、０≦ｊ≦９なる整
数である。

【００６１】これにより、例えば図８（Ｂ）のＸ₁ から
Ｘ₂ までのＢ（Ｘ）は、図９に示す如くＸ軸方向に拡大
される。

【００６２】（５２）レイアウト図上の拡大前の配線ピ
ッチｐに対し、ｑ＝１０ｐ−１０、ｈ_max＝０と初期設
定する。

【００６３】（５３）Ｂ₁₀（Ｘ）をＸ軸に沿ってｑの整
数倍、すなわちＸ＝ｑ、２ｑ・・・で分割した後、これ
らを重合わせたＦ（Ｘ）、 Ｆ（Ｘ）＝Ｂ₁₀（Ｘ）＋Ｂ₁₀（ｑ＋Ｘ）＋Ｂ₁₀（２ｑ＋Ｘ）＋・・・ を求める。ここに、０≦Ｘ≦ｑ−１である。

【００６４】図１０はｐ＝２２の場合であり、（Ａ）は
ｑ＝２１４、（Ｂ）はｑ＝２２０、（Ｃ）はｑ＝２２
２、（Ｄ）はｑ＝２２７の場合である。

【００６５】（５４）Ｆ（Ｘ）の高低度ｈ、例えば最大
値Ｆ_maxと最小値Ｆｍｉｘとの差ｈを求める。

【００６６】（５５、５６）ｈ＞ｈ_maxの場合には、ｈ
_max＝ｈ、ｗ＝ｑと更新する。

【００６７】（５７、５８）ｑ≠１０ｐ＋１０であれ
ば、ｑをインクリメントし、上記ステップ５３へ戻る。

【００６８】（５９）ｑ＝１０ｐ＋１０となれば、二次
電子像の配線ピッチｐ_tをｗ／１０と決定する。ｗの単
位は、拡大前の画素ピッチである。図１０の場合、ｐ_t
＝２２．２となり、精度が一桁向上した。

【００６９】（６０）上記ステップ５０〜５９と同様に
して、輝度Ｌ（Ｘ，Ｙ）のＹ軸への投影分布に基づきＹ
軸方向の配線ピッチを検出する。なお、上記ステップ３
５６と同様に、二次電子像のＸ軸方向倍率とＹ軸方向倍
率の比が既知であれば、ステップ６０の処理は不要とな
る。

【００７０】以上のように、製造プロセス条件による配
線パターンの太りや細りを考慮することなく、画像をシ
フトしたり画像の倍率を変えたりすることなく、しかも
処理対象のデータを一次元に圧縮して、二次電子像上の
配線ピッチを容易かつ正確に検出することができる。

【００７１】なお、Ｆ（Ｘ）の高低度ｈとしては、統計
学上の各種散布度の他、Ｘ軸に平行なＦの平均値Ｆ＝Ｆ
_meanの軸に対するＦのｎ次モーメント、 ｈ＝Σ｜Ｆ（ｉ）−Ｆ_mean｜ⁿ ／Ｆ_mean ⁿ （Σ：ｉ＝０〜ｑ−１について総和） 又は、 ｈ＝Σ｜Ｆ（ｉ＋１）−Ｆ（ｉ）｜ⁿ ／Ｆ_mean ⁿ （Σ：ｉ＝０〜ｑ−２について総和） 等を用いてもよい。

【００７２】

【発明の効果】以上説明した如く、本第１発明に係る二
次電子像倍率検出装置では、二次電子像の輝度をＸＹ直
交座標の一方の軸上に投影した投影輝度分布Ｂを求め、
投影輝度分布Ｂから最上配線層の配線パターンの幅方向
のエッジを検出し、エッジ位置に基づいて二次電子像上
の配線ピッチｐ_tを決定し、配線ピッチｐ_t及び設計上の
配線ピッチｐ_sに基づいて二次電子像の該一方の軸方向
の倍率ｍ_tを求めるので、製造プロセス条件による配線
パターンの太りや細りを考慮することなく、画像をシフ
トしたり画像の倍率を変えたりすることなく、しかも処
理対象のデータを一次元に圧縮して、二次電子像の倍率
を容易かつ正確に検出することができ、これにより、配
線パターンのＣＡＤレイアウト図と二次電子像とのパタ
ーンマッチングを容易かつ正確に行うことが可能となる
という優れた効果を奏し、電子ビーム装置の操作性向上
に寄与するところが大きい。

【００７３】本第１発明の第１態様では、パターンエッ
ジ検出手段が、投影輝度分布Ｂを微分し、微分した値Ｃ
の絶対値が所定値以上となるピークに対応する上記一方
の軸の値をエッジ位置とするので、二次電子像上の最上
層配線パターンのエッジ位置を投影輝度分布Ｂから直接
求める場合よりも容易かつ正確にエッジ位置を求めるこ
とが可能となるという効果を奏する。

【００７４】本第１発明の第２態様では、配線ピッチ決
定手段が、配線ピッチｐ_tを上式（１）で算出するの
で、一方側及び他方側のエッジに関し平均化された配線
ピッチが求まり、二次電子像上のより正確な配線ピッチ
を求めることができるという効果を奏する。

【００７５】本第２発明に係る二次電子像倍率検出装置
では、二次電子像の輝度をＸＹ直交座標の一方の軸上に
投影した投影輝度分布Ｂを求め、投影輝度分布Ｂを補間
法で該一方の軸方向にＭ倍拡大し、拡大した投影輝度分
布を該一方の軸方向に沿って幅ｑで分割しかつ分割した
ものを重ね合わせてその高低度を求め、幅ｑを、設計上
の配線ピッチｐ_sに基づいて得られた推定配線ピッチの
前後で変化させたときに差ｈが最大となる幅ｑを配線ピ
ッチｐ_tと決定し、配線ピッチｐ_t、倍率Ｍ及び設計上の
配線ピッチｐ_sに基づいて該二次電子像の該一方の軸方
向の倍率ｍ_tを求めるので、製造プロセス条件による配
線パターンの太りや細りを考慮することなく、画像をシ
フトしたり画像の倍率を変えたりすることなく、しかも
処理対象のデータを一次元に圧縮して、二次電子像の倍
率を容易かつ正確に検出することができ、これにより、
配線パターンのＣＡＤレイアウト図と二次電子像とのパ
ターンマッチングを容易かつ正確に行うことが可能とな
るという優れた効果を奏し、電子ビーム装置の操作性向
上に寄与するところが大きい。。

【００７６】本第１及び第２の発明の他の態様では、配
線パターンのＣＡＤデータに基づいて、二次電子像の視
野に相当する領域内の配線本数ｎがある範囲内になるよ
うに、電子ビーム装置に対し該二次電子像の倍率ｍ_sを
設定する二次電子像倍率設定手段を備えているので、配
線本数ｎの値が小さ過ぎて配線ピッチを検出することが
できなくなるのを防止することができ、かつ、逆に配線
本数ｎの値が大き過ぎて測定点の位置決め精度が悪くな
るのを防止することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る二次電子像倍率検出装置の原理構
成図である。

【図２】本発明が適用された電子ビームテスタの要部構
成図である。

【図３】電圧測定手順を示す概略フローチャートであ
る。

【図４】図３のステップ３５の詳細フローチャートであ
る。

【図５】図４のステップ３５１の説明図であって、
（Ａ）は二次電子像の写真の複写図であり、（Ｂ）は輝
度のＸ軸上への投影分布図である。

【図６】図４のステップ３５３及び３５４の説明図であ
って、（Ａ）は投影輝度Ｂ（Ｘ）を微分した線図であ
り、（Ｂ）は最上層配線パターンのみのエッジ情報を含
む線図である。

【図７】図３のステップ３５の他の詳細フローチャート
である。

【図８】図７のステップ５０の説明図であって、（Ａ）
は二次電子像の写真の複写図であり、（Ｂ）は輝度のＸ
軸上への投影分布図である。

【図９】図７のステップ５１の説明図である。

【図１０】図７のステップ５３及び５４の説明図であ
る。

【符号の説明】

１０ 電子ビーム照射装置 １１ ステージ １２ 試料 １３ 電子銃 １４Ａ、１４Ｂ コンデンサ磁界レンズ １５ ブランキング用偏向器 １６ ブランキング用アパーチャ １７ 偏向器 １８ 対物磁界レンズ １９１ 引出しグリッド １９２ 制御グリッド １９３ エネルギー分析グリッド ２０ 二次電子検出器 ＥＢ 電子ビーム ＳＥ 二次電子 ２１ 偏向制御装置 ２１ａ 走査カウンタ ２２ 画像入力装置 ２３ ＳＥＭ像フレームメモリ ２４、２９ ディスプレイ装置 ２５ コンピュータ ２６ ＣＡＤデータ記憶装置 ２７ レイアウト図フレームメモリ ２８ 入力装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビーム装置（１）で電子ビーム（Ｅ
   Ｂ）を試料（２）上に走査して得られた配線パターンの
   二次電子像の倍率を検出する二次電子像倍率検出装置で
   あって、 該二次電子像が格納される二次電子像記憶手段（３）
   と、 該二次電子像の輝度をＸＹ直交座標の一方の軸上に投影
   した投影輝度分布を求める投影輝度分布作成手段（４）
   と、 該投影輝度分布から最上配線層の配線パターンの幅方向
   のエッジを検出するパターンエッジ検出手段（５）と、 該一方の軸上のエッジ位置に基づいて該二次電子像上の
   配線ピッチｐ_tを決定する配線ピッチ決定手段（６）
   と、 検出された該配線ピッチｐ_t及び設計上の配線ピッチｐ_s
   に基づいて該二次電子像の該一方の軸方向の倍率ｍ_tを
   求める倍率決定手段（７）と、 を有することを特徴とする二次電子像倍率検出装置。
2. 【請求項２】 前記パターンエッジ検出手段（５）は、
   前記投影輝度分布を微分し、微分した値の絶対値が所定
   値以上となるピークに対応する前記一方の軸の値をエッ
   ジ位置とすることを特徴とする請求項１記載の二次電子
   像倍率検出装置。
3. 【請求項３】 前記配線ピッチ決定手段（６）は、正の
   前記ピークの高さＤ _L1、Ｄ_L2、・・・、Ｄ_Lmに対応する
   前記エッジ位置をＸ_L1、Ｘ_L2、・・・、Ｘ_Lmとし、負の
   前記ピークの高さＤ_R1、Ｄ_R2、・・・、Ｄ_Rnに対応する
   前記エッジ位置をＸ_R1、Ｘ_R2、・・・、Ｘ_Rnとし、ｉ＝
   １〜ｍ−１についてｇ_Li＝（Ｄ_Li＋Ｄ _Li+1）／２とし、
   ｉ＝１〜ｎ−１についてｇ_Ri＝─（Ｄ_Ri＋Ｄ_Ri+1）／２
   とし、前記二次電子像上の配線ピッチｐ_tに相当する設
   計上の配線ピッチをｐ_gとし、［ｕ］がｕの整数部分の
   みを表すとしたとき、該配線ピッチｐ_tを、 ｐ_t＝｛ｇ_L1（Ｘ_L2−Ｘ_L1）＋ｇ_L2（Ｘ_L3−Ｘ_L2）＋・・・＋ｇ_Lm-1（Ｘ_Lm− Ｘ_Lm-1）＋ｇ_R1（Ｘ_R2−Ｘ_R1）＋ｇ_R2（Ｘ_R3−Ｘ_R2）＋・・・＋ｇ_Rn-1（Ｘ_Rn− Ｘ_Rn-1）｝／｛ｇ_L1［（Ｘ_L2−Ｘ_L1）／ｐ_g］＋ｇ_L2［（Ｘ_L3−Ｘ_L2）／ｐ_g］ ＋・・・＋ｇ_Lm-1［（Ｘ_Lm−Ｘ_Lm-1）／ｐ_g］＋ｇ_R1［（Ｘ_R2−Ｘ_R1）／ｐ_g］ ＋ｇ_R2［（Ｘ_R3−Ｘ_R2）／ｐ_g］＋・・・＋ｇ_Rn-11［（Ｘ_Rn−Ｘ_Rn-1）／ｐ_g ］｝ で算出することを特徴とする請求項２記載の二次電子像
   倍率検出装置。
4. 【請求項４】 電子ビーム装置（１）で電子ビーム（Ｅ
   Ｂ）を試料（２）上に走査して得られた配線パターンの
   二次電子像の倍率を検出する二次電子像倍率検出装置で
   あって、 該二次電子像が格納される二次電子像記憶手段（３）
   と、 該二次電子像の輝度をＸＹ直交座標の一方の軸上に投影
   した投影輝度分布を求める投影輝度分布作成手段（４）
   と、 該投影輝度分布を補間法で該一方の軸方向にＭ倍拡大す
   る投影輝度分布拡大手段（８）と、 拡大した投影輝度分布を該一方の軸方向に沿って幅ｑで
   分割しかつ分割したものを重ね合わせてその最大値Ｆ
   _maxと最小値Ｆ_minの差ｈを求める高低度算出手段（９）
   と、 該幅ｑを、設計上の配線ピッチｐ_sに基づいて得られた
   推定配線ピッチの前後で変化させたときに該差ｈが最大
   となる該幅ｑを配線ピッチｐ_tと決定する配線ピッチ決
   定手段（６Ａ）と、 該配線ピッチｐ_t、該倍率Ｍ及び該設計上の配線ピッチ
   ｐ_sに基づいて該二次電子像の該一方の軸方向の倍率ｍ_t
   を求める倍率決定手段（７Ａ）と、 を有することを特徴とする二次電子像倍率検出装置。
5. 【請求項５】 配線パターンのＣＡＤデータに基づい
   て、前記二次電子像の視野に相当する領域内の配線本数
   ｎがある範囲内になるように、前記電子ビーム装置
   （１）に対し該二次電子像の倍率ｍ_sを設定する二次電
   子像倍率設定手段（Ａ）を有することを特徴とする請求
   項１乃至４のいずれか１つに記載の二次電子像倍率検出
   装置。