JPH06347246A - Scanning electron microscope provided with length-measuring function - Google Patents

Scanning electron microscope provided with length-measuring function

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JPH06347246A
JPH06347246A JP5159967A JP15996793A JPH06347246A JP H06347246 A JPH06347246 A JP H06347246A JP 5159967 A JP5159967 A JP 5159967A JP 15996793 A JP15996793 A JP 15996793A JP H06347246 A JPH06347246 A JP H06347246A
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JP
Japan
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signal
electron microscope
scanning electron
line profile
length
Prior art date
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Application number
JP5159967A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Iiizumi
孝 飯泉
Juntaro Arima
純太郎 有馬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP5159967A priority Critical patent/JPH06347246A/en
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  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily judge whether the result of an automatic length measurement is correct or not when the result is deviated from a tolerance by a method wherein the differentiated waveform of a line profile signal waveform is displayed on a screen. CONSTITUTION:An electron beam 2 from an electron gun 1 is narrowed by an objective lens 6, and a sample 7 is irradiated with the beam. The lens 6 is excited by an objective-lens power supply 11. A deflecting-signal generator 14 is instructed by a computer 21, it scans the beam 2 on the sample 7 two- dimensionally via a deflecting coil 3. The computer 21 reads the whole or a part of image data in an image memory 16, and it superposes and displays the scanned image of an object to be observed and the differentiated signal waveform expressing the change rate of a line profile signal waveform on the screen of an image-displaying CRT 19. Then, since many extreme values exist in the differentiated waveform and the largest extreme value of peak values does not correspond to a normal edge, a cause that the result of a length measurement is outside a tolerance can be recognized as caused by a length- measuring error.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、測長機能を備えた走査
電子顕微鏡に係り、特に、半導体ウエハ上の微細パター
ンの幅やピッチ等の寸法を自動的に測定するのに好適な
測長機能を備えた走査電子顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning electron microscope having a length measuring function, and more particularly to a length measuring function suitable for automatically measuring dimensions such as width and pitch of a fine pattern on a semiconductor wafer. The present invention relates to a scanning electron microscope having a function.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの製造過程や検査過程で
は、不良品の発生率を抑えて信頼性の高い製品を生産す
るために、コンタクトホール径やパターン幅を正確に計
測し、計測結果が許容範囲を外れていると当該計測結果
に基づいて生産ラインの管理パラメータが変更される。
したがって、計測結果が不正確であると大きな損害が発
生する可能性がある。
2. Description of the Related Art In the manufacturing process and inspection process of semiconductor devices, the contact hole diameter and the pattern width are accurately measured and the measurement result is acceptable in order to suppress the occurrence rate of defective products and produce highly reliable products. If it is out of the range, the control parameter of the production line is changed based on the measurement result.
Therefore, if the measurement result is inaccurate, great damage may occur.

【0003】近年、この種のサブミクロンオーダーでの
寸法計測に走査電子顕微鏡が多用されるようになってき
た。走査電子顕微鏡を用いた寸法計測では、走査領域内
の1本または複数本の走査によって得られるラインプロ
ファイル信号に基づいてエッジ検出を行い、エッジ間の
距離を検出することにより測長が行われる。
In recent years, a scanning electron microscope has been widely used for measuring dimensions on the order of submicrons. In dimension measurement using a scanning electron microscope, edge detection is performed based on a line profile signal obtained by scanning one or a plurality of lines in a scanning region, and the length is measured by detecting the distance between the edges.

【0004】ここで、従来のラインプロファイル信号を
利用した最大傾斜法による自動測定の概要を図12を参
照して説明する。一般的に走査電子顕微鏡による自動測
長では、初めに測長対象の走査像を画面表示し、図12
(a) に示したように測長範囲を例えば2本のカーソルラ
イン40a、40bで指定する。そして、2本のカーソ
ルライン40a、40bで挟まれた範囲での複数本の走
査信号を垂直方向にライン積算することによりラインプ
ロファイル信号を得る。同図(b) に、このようなライン
積算によって得られるラインプロファイル信号32の典
型的な波形図を示す。
Here, an outline of conventional automatic measurement by the maximum tilt method using a line profile signal will be described with reference to FIG. Generally, in automatic length measurement using a scanning electron microscope, first, a scan image of the length measurement target is displayed on the screen and
As shown in (a), the length measurement range is designated by, for example, two cursor lines 40a and 40b. Then, a line profile signal is obtained by vertically integrating a plurality of scanning signals in a range sandwiched by the two cursor lines 40a and 40b. FIG. 2B shows a typical waveform diagram of the line profile signal 32 obtained by such line integration.

【0005】この信号波形でのパターン幅は、パターン
エッジE1とE2との距離で表されるが、最大傾斜法で
は、パターンエッジE1、E2を決定するために信号波
形の中で傾斜がもっとも急である位置A1(A2)を探
し、A1(A2)を中心とする前後数点の信号データで
決まる直線Ls1(Ls2)と、信号波形のベースを構
成する直線Lb1(Lb2)とを求め、両者の交点をパ
ターンエッジE1(E2)と定義している。なお、位置
A1(A2)は、同図(c) に示したような、ラインプロ
ファイル信号波形の変化率を表す微分信号33に基づい
て決定するのが一般的である。
The pattern width in this signal waveform is represented by the distance between the pattern edges E1 and E2. In the maximum gradient method, the gradient is the steepest in the signal waveform in order to determine the pattern edges E1 and E2. Position A1 (A2) is searched for, and a straight line Ls1 (Ls2) determined by signal data at several points around A1 (A2) and a straight line Lb1 (Lb2) forming the base of the signal waveform are obtained. The intersection is defined as the pattern edge E1 (E2). The position A1 (A2) is generally determined based on the differential signal 33 representing the rate of change of the line profile signal waveform as shown in FIG.

【0006】微分信号波形33では、最大値の位置が右
上がりの最大傾斜の位置を示し、最小値の位置が右下が
りの最大傾斜の位置を示す。したがって、微分信号波形
33上で最大値を見つければ位置A1が、最小値を見つ
ければ位置A2がそれぞれ見つかることになる。
In the differential signal waveform 33, the position of the maximum value indicates the position of the maximum inclination to the right, and the position of the minimum value indicates the position of the maximum inclination to the right. Therefore, if the maximum value is found on the differential signal waveform 33, the position A1 is found, and if the minimum value is found, the position A2 is found.

【0007】なお、このようなラインプロファイル信号
を利用した寸法測長に関しては、例えば特開昭63−2
66746号公報に記載されており、二次信号の最大値
に基づいてエッジを判断する方法に関しては、例えば特
開平3−289507号公報に記載されている。
Regarding the dimension measurement using such a line profile signal, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-2 is used.
The method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-289507 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-289507, for example, regarding a method for determining an edge based on the maximum value of a secondary signal.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】半導体ウエハのプロセ
スルールの微細化が進むにつれてウエハのパターン形状
が多様化し、走査電子顕微鏡を用いた試料の自動寸法測
定も信頼性を確保するのが困難になってきた。
As the process rules of semiconductor wafers become finer, the pattern shapes of the wafers are diversified, and it becomes difficult to secure the reliability of automatic dimension measurement of a sample using a scanning electron microscope. Came.

【0009】例えば、図11(a) に示したような断面構
造を有する積層構造のパターン形状を測定すると、同図
(b) に示したように、ラインプロファイル波形32は試
料のエッジ部分で傾斜が2段階に変化する。このような
現象は、試料の材質A、Bによって2次電子の放射効率
が異なるために起こる。この波形に対して上記最大傾斜
法による自動測定を適用すると、誤って位置E1(E
2)をパターンエッジ位置と判定し、本来のパターンエ
ッジ位置e1(e2)を検出できない。また、このよう
な自動測長に限らず手動による測長であっても、ライン
プロファイル信号波形が試料の断面形状をそのまま表し
てはいないので、熟練者以外の者がラインプロファイル
信号波形32のみから断面形状や本来のエッジ位置を判
定することは困難であった。
For example, when the pattern shape of a laminated structure having a sectional structure as shown in FIG.
As shown in (b), the slope of the line profile waveform 32 changes in two steps at the edge portion of the sample. Such a phenomenon occurs because the emission efficiency of secondary electrons differs depending on the materials A and B of the sample. If the automatic measurement by the maximum tilt method is applied to this waveform, the position E1 (E
2) is determined as the pattern edge position, and the original pattern edge position e1 (e2) cannot be detected. Further, the line profile signal waveform does not represent the cross-sectional shape of the sample as it is, not only in such automatic length measurement but also in manual length measurement. It was difficult to determine the cross-sectional shape and the original edge position.

【0010】また、上記した最大傾斜法に限らず、他の
どんな方式を用いても、今後ますます多様化するウエハ
形状の全てを誤りなく高精度に自動測定するのは困難で
あり、最終的な判断は操作者に頼らざるを得ない。
Further, it is difficult to accurately and accurately measure all of the wafer shapes, which will be diversified in the future, without error, using any method other than the maximum tilt method described above. The operator has no choice but to rely on the operator.

【0011】なお、上記した以外にも、走査電子顕微鏡
を利用した全自動測長では、画像の焦点が合っていなか
ったり、異物をエッジと判断してしまった場合に、測長
開始点や終点を誤判断して測長結果に大きな誤差が生じ
ることが知られており、測長結果が許容範囲を外れてい
る場合であっても、必ずしもパターンの寸法や径が異常
であるとは限らない。ところが、従来は測長結果のみを
尊重していたために、実際には許容範囲内に収まってい
るものまで不良と判定してしまうという問題があった。
In addition to the above, in the fully automatic length measurement using the scanning electron microscope, when the image is out of focus or the foreign matter is judged to be an edge, the length measurement start point or end point is measured. It is known that a large error may occur in the measurement result due to the incorrect determination of the measurement result, and even if the measurement result is out of the allowable range, the dimension and diameter of the pattern are not always abnormal. . However, in the past, since only the length measurement result was respected, there was a problem in that even those that actually fell within the allowable range were judged to be defective.

【0012】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、自動測長の結果が許容範囲を外れた場合
に、この測長結果が正しいか否かを容易に判断できるよ
うにすることにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art so that when the result of the automatic length measurement is out of the allowable range, it can be easily judged whether or not the length measurement result is correct. To do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、以下のような手段を講じた点に特
徴がある。 (1) 収束された電子ビームを試料上で走査して測長対象
物の走査像を表示する手段と、走査像のラインプロファ
イル信号を検出する手段と、ラインプロファイル信号の
変化率を示す変化率信号を検出する手段と、変化率信号
の波形を、走査像およびラインプロファイル信号の少な
くとも一方と共に画像表示する手段と、ラインプロファ
イル信号に基づいて測長開始点および終点を判断する手
段と、前記測長開始点および終点間の距離を検出する手
段。 (2) 前記構成(1) に加えて、1組のマークを画面表示す
る手段と、前記各マークをそれぞれ独立的に画面上で移
動させる手段と、各マークで示された走査像上の2点間
の距離を検出する手段。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is characterized in that the following means are taken. (1) A means for displaying a scan image of a measuring object by scanning a focused electron beam on a sample, a means for detecting a line profile signal of the scan image, and a rate of change indicating the rate of change of the line profile signal. A means for detecting the signal, a means for displaying the waveform of the change rate signal together with at least one of the scanning image and the line profile signal, a means for determining the measurement start point and the end point based on the line profile signal, A means of detecting the distance between a long start point and an end point. (2) In addition to the above configuration (1), means for displaying one set of marks on the screen, means for moving each of the marks independently on the screen, and two on the scan image indicated by each mark. A means to detect the distance between points.

【0014】[0014]

【作用】上記した構成(1) によれば、ラインプロファイ
ル信号波形の微分波形が画面上に表示されるので、操作
者が当該微分波形を参照すれば、測長結果が予定の許容
範囲から外れていたような場合でも、それがパターン不
良に基づくものであるのか、あるいは測長対象物の形状
に起因した測長ミスに基づくものであるのかを容易に理
解できるようになる。
With the configuration (1) described above, the differential waveform of the line profile signal waveform is displayed on the screen. Therefore, if the operator refers to the differential waveform, the measurement result deviates from the expected allowable range. Even in such a case, it is possible to easily understand whether it is due to a pattern defect or a length measurement error due to the shape of the length measurement object.

【0015】上記した構成(2) によれば、測長ミスが発
生した場合であっても、正規の測長開始点および終点を
1組のマークで指定することにより、正規の位置での再
測長を容易に行えるようになる。
According to the above configuration (2), even if a length measurement error occurs, the normal length measurement start point and the end point can be designated by a set of marks so that the measurement can be performed at the normal position again. The length can be easily measured.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図1は、本発明が適用される測長機能を備えた走査
電子顕微鏡の概略構成を示したブロック図である。電子
銃1より放射された電子ビーム2は、対物レンズ6によ
り細く絞られて試料7に照射される。対物レンズ6は対
物レンズ電源11により励磁される。偏向信号発生器1
4は、コンピュータ21によって指示された試料上での
電子ビーム2の走査範囲、走査位置に応じた偏向信号を
偏向増幅器10を介して偏向コイル5へ供給してこれを
励磁し、電子ビーム2を試料7上で2次元的に走査す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a scanning electron microscope having a length measuring function to which the present invention is applied. The electron beam 2 emitted from the electron gun 1 is narrowed down by the objective lens 6 and applied to the sample 7. The objective lens 6 is excited by the objective lens power supply 11. Deflection signal generator 1
Reference numeral 4 supplies a deflection signal corresponding to the scanning range and scanning position of the electron beam 2 on the sample, which is instructed by the computer 21, to the deflection coil 5 via the deflection amplifier 10 to excite the deflection signal to emit the electron beam 2. The sample 7 is two-dimensionally scanned.

【0017】また、電子ビーム2の照射に応答して試料
7より発生した2次信号(2次電子信号、反射電子信号
など)は、検出器12で検出されて電気信号に変換され
た後にA/D変換器15によってアナログ信号からディ
ジタル信号に変換され、画像メモリ16に記憶される。
この画像メモリ16の内容は、常にD/A変換器17に
よりディジタル信号から再びアナログ信号に変換され、
画像表示用CRT(陰極線管)19の輝度信号としてグ
リッドに引加される。このとき、A/D変換器15、画
像メモリ16、D/A変換器17は、A/D変換して記
憶し、更にD/A変換して画像表示するためのタイミン
グ信号を偏向信号発生器14より受け取る。画像表示用
CRT19の偏向コイル20は、偏向信号発生器14が
発生する偏向信号を偏向増幅器18で増幅して得られた
信号によって励磁される。
A secondary signal (secondary electron signal, reflected electron signal, etc.) generated from the sample 7 in response to the irradiation of the electron beam 2 is detected by the detector 12 and converted into an electric signal, and then A The analog signal is converted into a digital signal by the / D converter 15 and stored in the image memory 16.
The contents of the image memory 16 are always converted from digital signals to analog signals by the D / A converter 17,
It is added to the grid as a luminance signal of an image display CRT (cathode ray tube) 19. At this time, the A / D converter 15, the image memory 16, and the D / A converter 17 store a timing signal for A / D conversion and storage, and further D / A conversion for image display. Receive from 14 The deflection coil 20 of the image display CRT 19 is excited by a signal obtained by amplifying the deflection signal generated by the deflection signal generator 14 by the deflection amplifier 18.

【0018】一方、試料7を載置した試料ステージ8
は、ステージ駆動回路13により移動され、これにより
試料7上での電子ビーム2の走査位置が変化して視野が
移動する。同様の視野移動は、直流増幅器9によってイ
メージシフトコイル3を励磁し、電子ビーム2の試料7
上での走査位置をオフセットすることによっても行え
る。これらの視野移動の移動量はコンピュータ21によ
って制御される。
On the other hand, the sample stage 8 on which the sample 7 is placed
Are moved by the stage drive circuit 13, which changes the scanning position of the electron beam 2 on the sample 7 and moves the field of view. In the same visual field movement, the image shift coil 3 is excited by the DC amplifier 9, and the sample 7 of the electron beam 2 is moved.
This can also be done by offsetting the scanning position above. The movement amount of these visual field movements is controlled by the computer 21.

【0019】カーソル信号発生器22が発生するカーソ
ル信号は、トラックボール24またはコンピュータ21
からの信号によって変化し、画像表示用CRT19上に
表示されるカーソルの表示位置を変化させる。コンピュ
ータ21は、カーソル信号発生器22の状態から画像表
示用CRT19上での位置情報を取得できる。また、コ
ンピュータ21は、画像メモリ16中の画像データの全
部または一部を読み込むことができ、前期カーソル位置
情報と組み合わせることで、カーソル位置を中心とする
一部の画像データから画像のライン積算を行って信号波
形を生成し、画像メモリ16中の該当位置を変更して、
画像表示用CRT19上に該信号波形(ラインプロファ
イル)を表示する。なお、信号波形の表示は、信号波形
表示専用のメモリを別途設け、該メモリ上の該当位置を
変更し、当該メモリと、前記画像メモリ16との排他的
論理和をとり、画像表示用CRT19に表示することに
よっても行うことができる。
The cursor signal generated by the cursor signal generator 22 is the trackball 24 or the computer 21.
Changes the display position of the cursor displayed on the CRT 19 for image display. The computer 21 can acquire the position information on the image display CRT 19 from the state of the cursor signal generator 22. Further, the computer 21 can read all or a part of the image data in the image memory 16, and by combining it with the cursor position information in the previous period, the line integration of the image from a part of the image data centering on the cursor position can be performed. Generate a signal waveform and change the corresponding position in the image memory 16,
The signal waveform (line profile) is displayed on the image display CRT 19. For the display of the signal waveform, a memory dedicated to the signal waveform display is separately provided, the corresponding position on the memory is changed, the exclusive OR of the memory and the image memory 16 is calculated, and the image display CRT 19 is displayed. It can also be done by displaying.

【0020】次に、前記図11(a) 、(b) に関して説明
したような、自動測長では測長ミスが発生する試料に対
して測長を行う場合を例にして本発明を説明する。図2
は、前記図11(a) に関して説明したような2層構造の
パターンを観察した場合の、本発明の第1実施例による
画像表示用CRT19上での表示内容を示した図であ
り、本実施例では、観察対象の走査像31やラインプロ
ファイル波形32と共に、図11(c) に示したような、
当該ラインプロファイル信号波形32の変化率を表す微
分信号波形33を画面上に重畳表示するようにした点に
特徴がある。
Next, the present invention will be described by taking as an example the case where the length measurement is performed on a sample in which a length measurement error occurs in the automatic length measurement as described with reference to FIGS. 11 (a) and 11 (b). . Figure 2
FIG. 11 is a diagram showing the display contents on the image display CRT 19 according to the first embodiment of the present invention when the pattern of the two-layer structure as described with reference to FIG. 11 (a) is observed. In the example, the scanning image 31 of the observation target and the line profile waveform 32, as shown in FIG.
It is characterized in that the differential signal waveform 33 representing the rate of change of the line profile signal waveform 32 is superimposed and displayed on the screen.

【0021】図11(a) に関して説明したような2層構
造のパターンを観察した場合、図11(b) に示したよう
に、ラインプロファイル波形32は試料のエッジ部分で
傾斜が2段階に変化するため、最大傾斜法による自動測
定を適用すると、誤ったエッジ位置E1、E2を正規の
測長開始点および終点と誤判断するため測長ミスが発生
し、測長結果が許容範囲から外れてしまう場合がある。
When the pattern of the two-layer structure as described with reference to FIG. 11 (a) is observed, the line profile waveform 32 has a two-step inclination at the edge portion of the sample, as shown in FIG. 11 (b). Therefore, if the automatic measurement by the maximum tilt method is applied, the wrong edge positions E1 and E2 are misjudged as the normal measurement start point and the end point, and a measurement error occurs, and the measurement result is out of the allowable range. It may end up.

【0022】このような場合、従来であれば一義的にパ
ターン不良と判断されていたが、本実施例ではラインプ
ロファイル波形32の微分波形33が表示されており、
当該微分波形33には極値が多数存在し、かつピーク値
の最も大きな極値が正規のエッジと対応していないこと
から、操作者が当該微分波形33を参照することによ
り、測長結果が許容範囲外であった原因がパターン不良
に基づくものではなく測長ミスに起因したものである可
能性が高いことを認識することができる。
In such a case, the pattern defect was uniquely determined in the prior art, but in the present embodiment, the differential waveform 33 of the line profile waveform 32 is displayed.
Since there are many extreme values in the differential waveform 33 and the extreme value having the largest peak value does not correspond to the normal edge, the operator can refer to the differential waveform 33 to obtain the measurement result. It can be recognized that there is a high possibility that the cause of being out of the allowable range is not due to a pattern defect but due to a length measurement error.

【0023】すなわち、図11に関して説明した例では
極値が多数存在することから、最大傾斜法によるエッジ
の判断理論についてある程度の知識を有する操作者であ
れば、正規のエッジとは異なる他のエッジが測長開始点
および終点と誤判断された可能性が高いことを容易に認
識できるようになる。
That is, since there are many extreme values in the example described with reference to FIG. 11, an operator who has some knowledge of the theory of edge judgment by the maximum gradient method can use another edge different from the normal edge. It becomes possible to easily recognize that there is a high possibility that is erroneously determined to be the measurement start point and end point.

【0024】このように測長結果が予定の許容範囲を外
れると、本実施例では自動的あるいは操作者からの指示
に応答して、左エッジ指定用マーク50Lおよび右エッ
ジ指定用マーク50Rが、図3に示したように画面上の
予定位置に重畳表示される。ここで、操作者がトラック
ボールやマウス等の適宜の入力手段を利用し、図4に示
したように各マーク50L、50Rを正規のエッジ位置
まで移動する。
In this way, when the length measurement result deviates from the predetermined allowable range, in this embodiment, the left edge designating mark 50L and the right edge designating mark 50R are automatically or in response to an instruction from the operator. As shown in FIG. 3, it is displayed in a superimposed manner at the planned position on the screen. Here, the operator uses the appropriate input means such as a trackball or a mouse to move the marks 50L and 50R to the regular edge positions as shown in FIG.

【0025】トラックボールによりマーク50L、50
Rを移動する際、本実施例では切り替えスイッチで左エ
ッジ、右エッジのどちらのマークを移動するか選択でき
る。移動中に変化する左右マーク間の距離は、信号波形
上の単位長さと、実パターン上の単位長さとを校正する
係数を乗じて、実時間でパターンの実寸法に変換されて
表示される。したがって、正しい位置までマークを移動
し終わったときに表示されているパターンの実寸法が求
めるパターン幅となる。
Marks 50L and 50 are made by the trackball.
When moving R, in the present embodiment, it is possible to select either the left edge mark or the right edge mark by the changeover switch. The distance between the left and right marks that changes during movement is multiplied by a unit length on the signal waveform and a coefficient for calibrating the unit length on the actual pattern, and converted into the actual dimension of the pattern in real time for display. Therefore, the actual size of the pattern displayed when the mark has been moved to the correct position is the desired pattern width.

【0026】なお、正規のエッジ位置を指定するための
マークの形状は、上記したような矢印に限定されるもの
ではなく、例えば図5に示したように、走査像31から
ラインプロファイル波形32や微分波形33にまで達す
る縦方向に垂直な直線状のマーク51L、51Rであっ
てもよい。また、マ−クの移動手段は、トラックボ−ル
に限定されず、マウスや矢印キ−などでもよい。
The shape of the mark for designating the normal edge position is not limited to the arrow as described above, and for example, as shown in FIG. It may be linear marks 51L and 51R that are perpendicular to the vertical direction and reach the differential waveform 33. The means for moving the mark is not limited to the track ball, and may be a mouse or an arrow key.

【0027】本実施例によれば、ラインプロファイル波
形の微分波形が表示されて操作者に示されるので、測長
結果が予定の許容範囲から外れていたような場合でも、
それがパターン不良に基づくものであるのか、あるいは
測長対象物の形状に起因した測長ミスに基づくものであ
るのかを容易に理解できるようになる。
According to the present embodiment, since the differential waveform of the line profile waveform is displayed and shown to the operator, even if the length measurement result is outside the predetermined allowable range,
It becomes easy to understand whether it is due to a pattern defect or a length measurement error due to the shape of the length measurement object.

【0028】さらに、マーク等の適宜の手段で正規のエ
ッジ位置を指定することにより当該位置での測長を行う
ことができるので、エッジを誤判断して測長ミスが発生
した場合であっても、正規のエッジ間距離を容易に再測
長できるようになる。
Further, by specifying a regular edge position by an appropriate means such as a mark, it is possible to measure the length at that position. Also, the regular distance between edges can be easily re-measured.

【0029】なお、上記した実施例では、初めにマーク
50L、50Rが表示される位置(図3参照)は特に意
味を持たないが、図10に示したように、自動測長にお
いて測定開始点および終点の判断された箇所を指示する
ようにしても良い。
In the above-described embodiment, the positions at which the marks 50L and 50R are first displayed (see FIG. 3) have no special meaning, but as shown in FIG. Alternatively, the position where the end point is determined may be designated.

【0030】また、上記した実施例では変化率信号33
が走査像31やラインプロファイル信号32と共に表示
されるものとして説明したが、本発明はこれのみに限定
されず、走査像31およびラインプロファイル信号32
のいずれか一方と共に表示されるようにしても良い。こ
のような表示形態によっても、測定開始点および終点が
誤判断されたことの認識や、誤判断時における正規のエ
ッジ位置の指定は同様に行うことができる。
Further, in the above embodiment, the change rate signal 33
Has been described as being displayed together with the scanning image 31 and the line profile signal 32, the present invention is not limited to this, and the scanning image 31 and the line profile signal 32 are not limited thereto.
It may be displayed together with any one of the above. Even with such a display mode, it is possible to recognize that the measurement start point and the end point have been erroneously determined and to specify the normal edge position at the time of erroneous determination.

【0031】次いで、エッジを誤判断して測長結果が予
定の許容範囲を外れた場合に、正規のエッジ位置の指定
を更に簡単かつ正確に行えるようにした本発明の第2実
施例について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described in which the normal edge position can be more easily and accurately specified when the edge is misjudged and the length measurement result is out of the predetermined allowable range. To do.

【0032】図6は、本発明の第2実施例による画面表
示例を示した図である。本実施例では、ラインプロファ
イル波形32の変化率を、その変化率信号の極値の量子
化レベルを離散的に表示した量子化信号36で表示する
ようにした点に特徴がある。すなわち、本実施例では、
微分信号の上に凸なピーク(上限値)と、下に凸なピー
ク(下限値)を、その位置での量子化レベルと共にプロ
ットするようにしている。
FIG. 6 is a diagram showing a screen display example according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is characterized in that the rate of change of the line profile waveform 32 is displayed as a quantized signal 36 that discretely displays the quantization level of the extreme value of the rate-of-change signal. That is, in this embodiment,
The convex peak (upper limit value) and the convex peak (lower limit value) of the differential signal are plotted together with the quantization level at that position.

【0033】ここで、測長結果が予定の許容範囲を外れ
ると、操作者が当該量子化信号36を参照することによ
り、前記同様、測長結果が規格外であった原因がパター
ン不良に基づくものではなく測長ミスに起因したもので
ある可能性の高いことを認識することができる。このと
き、前記と同様に自動的あるいは操作者からの指示に応
答して、図7に示したように最大傾斜法によって判断さ
れた左エッジおよび右エッジにマーク51L、51Rが
画面上に重畳表示される。本実施例では、ラインプロフ
ァイル信号波形32の変化率が最も大きい一対のエッジ
位置P1L、P1Rが、それぞれ測長開始点および終点と誤
判断されていることがわかる。
Here, when the length measurement result deviates from the predetermined allowable range, the operator refers to the quantized signal 36, and the reason why the length measurement result is out of the standard is the pattern defect as described above. It is possible to recognize that there is a high possibility that it is due to a length measurement error rather than a thing. At this time, similarly to the above, marks 51L and 51R are superimposed and displayed on the screen on the left edge and the right edge determined by the maximum tilt method as shown in FIG. 7 automatically or in response to an instruction from the operator. To be done. In this embodiment, it can be seen that the pair of edge positions P1L and P1R having the largest rate of change of the line profile signal waveform 32 are erroneously determined as the length measurement start point and the end point, respectively.

【0034】ところで、このようにエッジ位置を誤判断
した場合であっても、本来のエッジ位置も他のいずれか
の極値上にある可能性が非常に高い。例えば、本実施例
では、正規のエッジは4番目の量子化レベル位置P4L、
P4Rに相当する。そこで、本実施例では操作者が予定の
キースイッチを1回押下すると、図8に示したように、
一対のマーク51L、51Rの位置が当該最大値のエッ
ジ位置P1L、P1Rから第2番目のエッジ位置P2L、P2R
に移動するようにした。さらにキースイッチを1回押下
すると、第2番目のエッジ位置P2L、P2Rから第3番目
のエッジ位置P3L、P3Rに移動する。さらにキースイッ
チを1回押下すると、第3番目のエッジ位置P3L、P3R
から正規のエッジ位置である第4番目のエッジ位置P4
L、P4Rに移動し、このときのマーク間隔が正規のエッ
ジ間距離として表示される。
By the way, even if the edge position is erroneously determined in this way, there is a very high possibility that the original edge position is on any of the extreme values. For example, in this embodiment, the regular edge is the fourth quantization level position P4L,
Equivalent to P4R. Therefore, in the present embodiment, when the operator presses the scheduled key switch once, as shown in FIG.
The positions of the pair of marks 51L and 51R are the second edge positions P2L and P2R from the maximum edge positions P1L and P1R.
To move to. Further, if the key switch is pressed once, it moves from the second edge positions P2L, P2R to the third edge positions P3L, P3R. If you press the key switch once more, the third edge position P3L, P3R
To the fourth edge position P4 which is a normal edge position
After moving to L and P4R, the mark interval at this time is displayed as a regular distance between edges.

【0035】このように、本実施例ではボタンの押下と
いう単純な作業毎に測定装置がつぎつぎと新たなエッジ
候補を選択するので、前記したトラックボールやマウス
等を利用してエッジ位置を指定する場合に比べて、正規
のエッジ位置の指定を容易かつ正確に行えるようにな
る。
As described above, in this embodiment, the measuring device successively selects new edge candidates for each simple operation of pressing a button, so that the edge position is designated by using the above-mentioned trackball or mouse. Compared with the case, it becomes possible to specify the regular edge position easily and accurately.

【0036】なお、上記した実施例では、キースイッチ
を押下してエッジ位置を選択する優先順位が量子化レベ
ルに基づいて決定されるものとして説明したが、本発明
はこれのみに限定されず、ピーク信号情報のうち、左エ
ッジについては最も左のものを、右エッジについては最
も右のものをそれぞれ順番に選択するようにしても良
い。
In the above-described embodiment, the priority order for pressing the key switch to select the edge position is determined based on the quantization level, but the present invention is not limited to this. Of the peak signal information, the leftmost one for the left edge and the rightmost one for the right edge may be sequentially selected.

【0037】[0037]

【発明の効果】上記したように、本発明によれば以下の
ような効果が達成される。 (1) ラインプロファイル波形の微分波形が表示されて操
作者に示されるので、測長結果が予定の許容範囲から外
れていたような場合でも、それがパターン不良に基づく
ものであるのか、あるいは測長対象物の形状に起因した
測長ミスに基づくものであるのかを容易に理解できるよ
うになる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be achieved. (1) Since the differential waveform of the line profile waveform is displayed and shown to the operator, even if the length measurement result is out of the expected tolerance range, whether it is due to a pattern defect, It becomes easy to understand whether or not this is due to a measurement error due to the shape of the long object.

【0038】そして、このような判断が容易になれば操
作者に安心感を与えることができ、精神的負担を軽減で
きるので、特に測定装置の前で長時間測定作業をする作
業者の負担を大幅に軽減できるようになる。 (2) マーク等の適宜の手段で正規のエッジ位置を指定し
て当該位置での測長を行うことができるので、エッジを
誤判断して測長ミスが発生した場合であっても、正規の
エッジ間距離を容易に再測長できるようになる。この結
果、測長ミスの結果が品質管理に利用されることを未然
に防ぐことが可能になる。 (3) ラインプロファイル波形の変化率を、その変化率信
号の極値の量子化レベルを離散的に表示した量子化信号
で表示すると共に、ボタン押下という単純な作業毎に測
定装置が次々と新たなエッジ候補を選択するようにした
ので、正規の位置の指定を容易かつ正確に行えるように
なる。
If such a judgment becomes easy, the operator can be given a sense of security and the mental burden can be reduced. You will be able to significantly reduce. (2) Since it is possible to specify the regular edge position with an appropriate means such as a mark and perform the length measurement at that position, even if the edge is misjudged and a length measurement error occurs, The distance between edges can be easily remeasured. As a result, it is possible to prevent the result of the length measurement error from being used for quality control. (3) The rate of change of the line profile waveform is displayed as a quantized signal that discretely displays the quantization level of the extreme value of the rate-of-change signal, and the measurement device is updated one after another with each simple operation of pressing a button. Since a proper edge candidate is selected, the regular position can be specified easily and accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明を適用した走査電子顕微鏡のブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram of a scanning electron microscope to which the present invention is applied.

【図2】 本発明の第1実施例における測長対象物の表
示形態の一例を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a display form of a length measurement object according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 測長ミスが発生した場合に正規のエッジ間距
離を測長する方法の一例を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a method of measuring a regular distance between edges when a length measurement error occurs.

【図4】 測長ミスが発生した場合に正規のエッジ間距
離を測長する方法の一例を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a method for measuring a regular distance between edges when a length measurement error occurs.

【図5】 測長ミスが発生した場合に正規のエッジ間距
離を測長する方法の一例を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a method for measuring a regular distance between edges when a length measurement error occurs.

【図6】 本発明の第2実施例における測長対象物の表
示形態の一例を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a display form of a length measuring object according to a second embodiment of the present invention.

【図7】 測長ミスが発生した場合に正規のエッジ間距
離を測長する方法の一例を示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a method for measuring a regular distance between edges when a length measurement error occurs.

【図8】 測長ミスが発生した場合に正規のエッジ間距
離を測長する方法の一例を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a method for measuring a regular distance between edges when a length measurement error occurs.

【図9】 測長ミスが発生した場合に正規のエッジ間距
離を測長する方法の一例を示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a method of measuring a regular distance between edges when a measurement error occurs.

【図10】 測長ミスが発生した場合に正規のエッジ間
距離を測長する方法の一例を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a method for measuring a regular distance between edges when a measurement error occurs.

【図11】 最大傾斜法を採用した自動測長において測
長ミスが発生する原因を説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the cause of a length measurement error in automatic length measurement that employs the maximum tilt method.

【図12】 最大傾斜法を採用した自動測長方法を示し
た図である。
FIG. 12 is a diagram showing an automatic length measuring method adopting the maximum inclination method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電子銃、2…電子ビ−ム、3…偏向コイル、5…イ
メ−ジシフトコイル、6…対物レンズ、7…試料、8…
試料ステージ、9…直流増幅器、10…偏向増幅器、1
1…対物レンズ電源、12…検出器、13…ステージ駆
動回路、14…偏向信号発生器、15…A/D変換器、
16…画像メモリ、17…D/A変換器、18…偏向増
幅器、19…画像表示用モニタ、20…偏向コイル、2
1…コンピュ−タ、22…カーソル信号発生器、24…
トラックボール、31…走査像、32…ラインプロファ
イル信号波形、33…微分信号波形、36…量子化信号
波形、50L、51L…左エッジ用マーク、50R、5
1R…右エッジ用マーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun, 2 ... Electron beam, 3 ... Deflection coil, 5 ... Image shift coil, 6 ... Objective lens, 7 ... Sample, 8 ...
Sample stage, 9 ... DC amplifier, 10 ... Deflection amplifier, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Objective lens power supply, 12 ... Detector, 13 ... Stage drive circuit, 14 ... Deflection signal generator, 15 ... A / D converter,
16 ... Image memory, 17 ... D / A converter, 18 ... Deflection amplifier, 19 ... Image display monitor, 20 ... Deflection coil, 2
1 ... Computer, 22 ... Cursor signal generator, 24 ...
Trackball, 31 ... Scan image, 32 ... Line profile signal waveform, 33 ... Differential signal waveform, 36 ... Quantized signal waveform, 50L, 51L ... Left edge mark, 50R, 5
1R ... Mark for right edge

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 収束された電子ビームを試料上で走査し
て測長対象物の走査像を表示する手段と、 走査像の予定位置のラインプロファイル信号を検出する
手段と、 ラインプロファイル信号の変化率を示す変化率信号を検
出する手段と、 前記変化率信号の波形を、走査像およびラインプロファ
イル信号の少なくとも一方と共に画像表示する手段と、 ラインプロファイル信号に基づいて測長開始点および終
点を判断する手段と、 前記測長開始点および終点間の距離を検出する手段とを
具備したことを特徴とする測長機能を備えた走査電子顕
微鏡。
1. A means for displaying a scan image of a length-measuring object by scanning a focused electron beam on a sample, a means for detecting a line profile signal at a predetermined position of the scan image, and a change in the line profile signal. Means for detecting a rate-of-change signal, a means for displaying the waveform of the rate-of-change signal as an image together with at least one of a scanning image and a line profile signal, and determining a measurement start point and an end point based on the line profile signal. And a means for detecting a distance between the length measurement start point and the end point, the scanning electron microscope having a length measurement function.
【請求項2】 前記変化率信号は、ラインプロファイル
信号の微分値に基づいて算出された微分信号であること
を特徴とする請求項1記載の測長機能を備えた走査電子
顕微鏡。
2. The scanning electron microscope with a length measuring function according to claim 1, wherein the change rate signal is a differential signal calculated based on a differential value of the line profile signal.
【請求項3】 前記微分信号は、微分値の各極値におけ
る量子化レベルを離散的に表した量子化信号であること
を特徴とする請求項2記載の測長機能を備えた走査電子
顕微鏡。
3. The scanning electron microscope with a length measuring function according to claim 2, wherein the differential signal is a quantized signal that discretely represents a quantized level at each extreme value of the differential value. .
【請求項4】 1組のマークを画面表示する手段と、 前記各マークをそれぞれ独立的に画面上で移動させる手
段と、 各マークで示された走査像上の2点間の距離を検出する
手段とを、さらに具備したことを特徴とする請求項1な
いし3のいずれかに記載の測長機能を備えた走査電子顕
微鏡。
4. A means for displaying a set of marks on the screen, a means for moving each of the marks independently on the screen, and a distance between two points on the scanning image indicated by each mark. A scanning electron microscope having a length measuring function according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
【請求項5】 前記1組のマークは、前記微分値の測長
開始点および終点に応答した一対の極値を発生する位置
のそれぞれを入力操作に応じて選択的に順次指定するこ
とを特徴とする請求項4記載の測長機能を備えた走査電
子顕微鏡。
5. The mark of one set selectively designates each of the positions at which a pair of extreme values is generated in response to the measurement start point and end point of the differential value in response to an input operation. A scanning electron microscope having a length measuring function according to claim 4.
【請求項6】 前記1組のマークは、前記微分値の測長
開始点および終点に応答した一対の極値を、量子化レベ
ルが最も大きい一対の極値を発生する位置、および最も
小さい一対の極値を発生する位置のいずれか一方から順
次指定することを特徴とする請求項5記載の測長機能を
備えた走査電子顕微鏡。
6. The mark includes a position at which a pair of extreme values corresponding to a measurement start point and an end point of the differential value are generated, a position at which a pair of extreme values has the largest quantization level, and a smallest pair. 6. The scanning electron microscope with a length measuring function according to claim 5, wherein the scanning electron microscope is sequentially designated from any one of the positions where the extreme value is generated.
【請求項7】 前記1組のマークは、前記微分値の測長
開始点および終点に応答した一対の極値を、量子化信号
の内側および外側のいずれか一方から順次指定すること
を特徴とする請求項5記載の測長機能を備えた走査電子
顕微鏡。
7. The set of marks sequentially designates a pair of extreme values in response to the measurement start point and end point of the differential value from either the inside or the outside of the quantized signal. A scanning electron microscope having a length measuring function according to claim 5.
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