JPH07111336B2 - パターン寸法測定方法及び装置 - Google Patents
パターン寸法測定方法及び装置Info
- Publication number
- JPH07111336B2 JPH07111336B2 JP2028013A JP2801390A JPH07111336B2 JP H07111336 B2 JPH07111336 B2 JP H07111336B2 JP 2028013 A JP2028013 A JP 2028013A JP 2801390 A JP2801390 A JP 2801390A JP H07111336 B2 JPH07111336 B2 JP H07111336B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- dimension
- measuring section
- measuring
- electron beam
- Prior art date
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電子ビームを用いたパターン寸法測定方法及び
装置に関するもので、特に逆テーパ形状を有する微細パ
ターンのボトムエッジ間の寸法測定に使用されるもので
ある。
装置に関するもので、特に逆テーパ形状を有する微細パ
ターンのボトムエッジ間の寸法測定に使用されるもので
ある。
（従来の技術） 電子ビームを測定物のパターンに照射した時にパターン
から発生する２次電子信号に基づいてパターンの寸法を
測定する従来の技術においては、順テーパ形状を有する
パターンに対しては、従来直線近似法、曲線近似法、し
きい値法、最大傾斜法、差分法等数多くの自動測長アル
ゴリズムが提案されており、パターン材質、形状及び下
地材質の種類に応じてその測長アルゴリズムを選択し、
用いていた。
から発生する２次電子信号に基づいてパターンの寸法を
測定する従来の技術においては、順テーパ形状を有する
パターンに対しては、従来直線近似法、曲線近似法、し
きい値法、最大傾斜法、差分法等数多くの自動測長アル
ゴリズムが提案されており、パターン材質、形状及び下
地材質の種類に応じてその測長アルゴリズムを選択し、
用いていた。
一方、逆テーパ形状のパターンに対しては、ボトムエッ
ジがビームを垂直に照射した場合観察できないため、ト
ップエッジ間の寸法を求めるか、又は試料を劈開しその
断面観察からボトムエッジ間の寸法を求めていた。
ジがビームを垂直に照射した場合観察できないため、ト
ップエッジ間の寸法を求めるか、又は試料を劈開しその
断面観察からボトムエッジ間の寸法を求めていた。
（発明が解決しようとする課題） 従来から使われてきた自動測長アルゴリズムは順テーパ
形状のパターンに対してはボトムエッジを精度よく検出
できるが、逆テーパ形状のパターンでは、ボトムエッジ
が垂直なビーム入射だとパターン上面の影に隠れるため
検出できない。又、マニュアル測長でも同様でトップエ
ッジ間の寸法しか得られない。一方、逆テーパ形状のパ
ターンは、例えばネガ型電子線感応レジストのもの、あ
るいはAl−Si配線パータン等でみられる。そしてAl−Si
配線パターンの逆テーパ形状はその隣接パターン間距離
が狭まるに伴い層間絶縁膜の製造工程中で「巣」が発生
する確率が増えるため、その逆テーパの度合を定量的に
把握しておく必要がある。従って、逆テーパ形状パター
ンのトップエッジ間寸法のみならず、ボトムエッジ間寸
法、及びフチベリ量の値を求める必要があった。
形状のパターンに対してはボトムエッジを精度よく検出
できるが、逆テーパ形状のパターンでは、ボトムエッジ
が垂直なビーム入射だとパターン上面の影に隠れるため
検出できない。又、マニュアル測長でも同様でトップエ
ッジ間の寸法しか得られない。一方、逆テーパ形状のパ
ターンは、例えばネガ型電子線感応レジストのもの、あ
るいはAl−Si配線パータン等でみられる。そしてAl−Si
配線パターンの逆テーパ形状はその隣接パターン間距離
が狭まるに伴い層間絶縁膜の製造工程中で「巣」が発生
する確率が増えるため、その逆テーパの度合を定量的に
把握しておく必要がある。従って、逆テーパ形状パター
ンのトップエッジ間寸法のみならず、ボトムエッジ間寸
法、及びフチベリ量の値を求める必要があった。
試料を劈開し、その断面形状を観察することで逆テーパ
形状の度合を把握することは可能であるが、試料を破壊
しなければならず、又、劈開しても劈開面に存在するパ
ターンの中でもパターンに対して垂直に劈開したパター
ンでないと定量的な観察が困難であるという問題があっ
た。
形状の度合を把握することは可能であるが、試料を破壊
しなければならず、又、劈開しても劈開面に存在するパ
ターンの中でもパターンに対して垂直に劈開したパター
ンでないと定量的な観察が困難であるという問題があっ
た。
本発明は上記事情を考慮してなされたものであって、試
料を破壊することなしに逆テーパ形状を有するパターン
の寸法及び断面積を測定することのできるパターン寸法
測定方法及び装置を提供することを目的とする。
料を破壊することなしに逆テーパ形状を有するパターン
の寸法及び断面積を測定することのできるパターン寸法
測定方法及び装置を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 第１の発明は、試料は載置される試料ステージ及び鏡筒
の一方を任意の傾斜角に設定することのできる走査型電
子顕微鏡の偏向器を制御して試料ステージ上に載置され
た試料の測定部に電子ビームを照射し、測定部からの２
次電子信号を画像処理し、この画像処理された信号の基
づいて測定部のパターンの寸法を測定するパターン寸法
測定方法において、傾斜角を零にし、測定部に電子ビー
ムを照射した時の２次電子信号を画像処理して測定部の
パターンのトップエッジ間の寸法を算出する第１のステ
ップと、傾斜角を第１の所定角度に設定し、測定部に電
子ビームを照射した時の２次電子信号を画像処理して測
定部のパターンのテーパ部の画素数を求める第２のステ
ップと、傾斜角を第１の所定角度と異なる第２の所定角
度に設定し、測定部に電子ビームを照射した時の２次電
子信号を画像処理してテーパ部の画素数を求める第３の
ステップと、第２及び第３のステップによって求められ
たテーパ部の画素数、及び第１並びに第２の所定角度に
基づいてパターンのテーパ角度及び高さを算出する第４
のステップと、第４のステップによって算出された結果
に基づいて測定パターンのボトムエッジ間の寸法及びフ
チベリ量を算出する第５のステップと、テーパ部の２次
電子信号の強度変化に基づいてテーパ部のプロファイル
を求める第６のステップと、第５及び第６のステップに
よって求められたパターンのボトムエッジ間の寸法及び
テーパ部のプロファイルに基づいて測定パターンの断面
積を算出する第７のステップとを備えていることを特徴
とする。
の一方を任意の傾斜角に設定することのできる走査型電
子顕微鏡の偏向器を制御して試料ステージ上に載置され
た試料の測定部に電子ビームを照射し、測定部からの２
次電子信号を画像処理し、この画像処理された信号の基
づいて測定部のパターンの寸法を測定するパターン寸法
測定方法において、傾斜角を零にし、測定部に電子ビー
ムを照射した時の２次電子信号を画像処理して測定部の
パターンのトップエッジ間の寸法を算出する第１のステ
ップと、傾斜角を第１の所定角度に設定し、測定部に電
子ビームを照射した時の２次電子信号を画像処理して測
定部のパターンのテーパ部の画素数を求める第２のステ
ップと、傾斜角を第１の所定角度と異なる第２の所定角
度に設定し、測定部に電子ビームを照射した時の２次電
子信号を画像処理してテーパ部の画素数を求める第３の
ステップと、第２及び第３のステップによって求められ
たテーパ部の画素数、及び第１並びに第２の所定角度に
基づいてパターンのテーパ角度及び高さを算出する第４
のステップと、第４のステップによって算出された結果
に基づいて測定パターンのボトムエッジ間の寸法及びフ
チベリ量を算出する第５のステップと、テーパ部の２次
電子信号の強度変化に基づいてテーパ部のプロファイル
を求める第６のステップと、第５及び第６のステップに
よって求められたパターンのボトムエッジ間の寸法及び
テーパ部のプロファイルに基づいて測定パターンの断面
積を算出する第７のステップとを備えていることを特徴
とする。
第２の発明によるパターン寸法測定装置は、試料が載置
される試料ステージ及び鏡筒の一方を任意の傾斜角に設
定することのできる走査型電子顕微鏡と、試料ステージ
に載置された試料の測定部に電子ビームを照射した時に
測定部から発生する２次電子信号を画像処理する画像処
理手段と、傾斜角を零にして電子ビームを測定部に照射
した時の画像処理手段の出力に基づいて測定部のパター
ンのトップエッジ間の寸法を演算する第１の演算手段
と、傾斜角を第１の所定角度及びこの第１の所定角度と
異なる第２の所定角度に各々設定して電子ビームを測定
部に照射した時の画像処理手段の出力に基づいてパター
ンのテーパ角度、高さ、ボトムエッジ間の寸法、フチベ
リ量、及びテーパ部のプロファイルを演算する第２の演
算手段と、第２の演算手段の出力に基づいてパターンの
断面積を演算する第３の演算手段とを備えていることを
特徴とする。
される試料ステージ及び鏡筒の一方を任意の傾斜角に設
定することのできる走査型電子顕微鏡と、試料ステージ
に載置された試料の測定部に電子ビームを照射した時に
測定部から発生する２次電子信号を画像処理する画像処
理手段と、傾斜角を零にして電子ビームを測定部に照射
した時の画像処理手段の出力に基づいて測定部のパター
ンのトップエッジ間の寸法を演算する第１の演算手段
と、傾斜角を第１の所定角度及びこの第１の所定角度と
異なる第２の所定角度に各々設定して電子ビームを測定
部に照射した時の画像処理手段の出力に基づいてパター
ンのテーパ角度、高さ、ボトムエッジ間の寸法、フチベ
リ量、及びテーパ部のプロファイルを演算する第２の演
算手段と、第２の演算手段の出力に基づいてパターンの
断面積を演算する第３の演算手段とを備えていることを
特徴とする。
（作 用） このように構成された第１の発明のパターン寸法測定方
法によれば、測定部のパターンのトップエッジ間の寸法
が第１のステップによって算出され、傾斜角が第１及び
第２の所定角度の時のパターンのテーパ部の各々の画素
数が第２及び第３のステップによって各々求められる。
第２及び第３のステップによって求められたテーパ部の
画素数、及び第１並びに第２の所定角度に基づいてパタ
ーンのテーパ角度及び高さが第４のステップによって算
出される。
法によれば、測定部のパターンのトップエッジ間の寸法
が第１のステップによって算出され、傾斜角が第１及び
第２の所定角度の時のパターンのテーパ部の各々の画素
数が第２及び第３のステップによって各々求められる。
第２及び第３のステップによって求められたテーパ部の
画素数、及び第１並びに第２の所定角度に基づいてパタ
ーンのテーパ角度及び高さが第４のステップによって算
出される。
又、この第４のステップによって算出された結果に基づ
いて測定パターンのボトムエッジ間の寸法及びフチベリ
量が第５のステップよって算出される。
いて測定パターンのボトムエッジ間の寸法及びフチベリ
量が第５のステップよって算出される。
テーパ部の２次電子信号の強度の変化に基づいてテーパ
部のプロファイルが第６のステップによって求められ
る。そして第５及び第６のステップによって求められた
ボトムエッジ間の寸法及びテーパ部のプロファイルに基
づいて測定パターンの断面積が第７のステップによって
算出される。これにより、試料を破断することなく、逆
テーパ形状を有する微細パターンの寸法及び断面積を正
確に測定することができる。
部のプロファイルが第６のステップによって求められ
る。そして第５及び第６のステップによって求められた
ボトムエッジ間の寸法及びテーパ部のプロファイルに基
づいて測定パターンの断面積が第７のステップによって
算出される。これにより、試料を破断することなく、逆
テーパ形状を有する微細パターンの寸法及び断面積を正
確に測定することができる。
第２の発明によるパターン寸法測定装置によれば、傾斜
角を零にして電子ビームを照射した時の画像処理手段の
出力に基づいて測定部のパターンのトップエッジ間の寸
法が第１の演算手段によって演算される。又、傾斜角を
第１の所定角度及び第２の所定角度に各々設定して電子
ビームを測定部に照射した時の画像処理手段の出力に基
づいてパターンのテーパ角度、高さ、ボトムエッジ間の
寸法、フチベリ量、及びテーパ部のプロファイルが第２
の演算手段によって演算される。そして第２の演算手段
の出力に基づいてパターンの断面積が第３の演算手段に
よって演算される。これにより試料を破断することな
く、逆テーパ形状を有する微細パターンの寸法及び表面
積を正確に測定することができる。
角を零にして電子ビームを照射した時の画像処理手段の
出力に基づいて測定部のパターンのトップエッジ間の寸
法が第１の演算手段によって演算される。又、傾斜角を
第１の所定角度及び第２の所定角度に各々設定して電子
ビームを測定部に照射した時の画像処理手段の出力に基
づいてパターンのテーパ角度、高さ、ボトムエッジ間の
寸法、フチベリ量、及びテーパ部のプロファイルが第２
の演算手段によって演算される。そして第２の演算手段
の出力に基づいてパターンの断面積が第３の演算手段に
よって演算される。これにより試料を破断することな
く、逆テーパ形状を有する微細パターンの寸法及び表面
積を正確に測定することができる。
（実施例） 本発明によるパターン寸法測定装置の一実施例の構成を
第１図に示す。この実施例のパターン寸法測定装置は、
走査型電子顕微鏡（以下、SEMともいう）１と、画像処
理手段２と、計算機３と画像モニタ４と、ステージコン
トローラ５を備えている。又、SEM1は鏡筒1a、偏向器1
b、検出器1c、及びステージ1dを有している。
第１図に示す。この実施例のパターン寸法測定装置は、
走査型電子顕微鏡（以下、SEMともいう）１と、画像処
理手段２と、計算機３と画像モニタ４と、ステージコン
トローラ５を備えている。又、SEM1は鏡筒1a、偏向器1
b、検出器1c、及びステージ1dを有している。
次に第７図に示す逆テーパ形状のパターンを測定する場
合を例にとって本実施例の構成と作用を第２図乃至第５
図を参照して説明する。なお、第７図に示すパターンは
断面形状が中心軸に対して左右対称であるものとする。
合を例にとって本実施例の構成と作用を第２図乃至第５
図を参照して説明する。なお、第７図に示すパターンは
断面形状が中心軸に対して左右対称であるものとする。
先ず、試料10をステージ1d上に載置し、ステージコント
ローラ５を操作してステージ1dの傾斜角θを零度（入射
ビーム方向に対して垂直）に設定する（第２図のステッ
プF21参照）。測長倍率Ｍを設定した後画像処理手段２
からSEM1の偏向制御信号であるHS（Horizontal Scan）V
S（Vertical Scan）、HB（Horizontal Blank）、VB（Ve
rtical Blank）、及びCONT（Control）信号を偏向器1b
に送り、電子ビームを偏向器1bによって走査する（ステ
ップF22A参照）。すると、この走査された電子ビームが
ステージ1d上に載置された試料10に当り、試料10から２
次電子が放出される。そしてこの２次電子が検出器1cに
よって検出される。検出器1cの検出出力（２次電子信
号）は画像処理手段２に送られて所定のサンプリングタ
イムでA/D変換された後（ステップF22B参照）、加算平
均処理、空間フィルタリング処理、及び線形画像強調処
理が行われ、この処理結果が画像処理手段２の256階調
のフレームメモリに格納されるとともに信号波形が画像
モニタ４に表示される（ステップF22C参照）。なお、上
述のステップF22AからステップF22Cまでの処理を以下、
画像データ入力処理ともいう。このようにして得られた
信号波形（第３図参照）からパターンのトップ部の画素
数PLTを求め、計算機３によってトップ部寸法LTを算出
する（第２図ステップF23参照）。
ローラ５を操作してステージ1dの傾斜角θを零度（入射
ビーム方向に対して垂直）に設定する（第２図のステッ
プF21参照）。測長倍率Ｍを設定した後画像処理手段２
からSEM1の偏向制御信号であるHS（Horizontal Scan）V
S（Vertical Scan）、HB（Horizontal Blank）、VB（Ve
rtical Blank）、及びCONT（Control）信号を偏向器1b
に送り、電子ビームを偏向器1bによって走査する（ステ
ップF22A参照）。すると、この走査された電子ビームが
ステージ1d上に載置された試料10に当り、試料10から２
次電子が放出される。そしてこの２次電子が検出器1cに
よって検出される。検出器1cの検出出力（２次電子信
号）は画像処理手段２に送られて所定のサンプリングタ
イムでA/D変換された後（ステップF22B参照）、加算平
均処理、空間フィルタリング処理、及び線形画像強調処
理が行われ、この処理結果が画像処理手段２の256階調
のフレームメモリに格納されるとともに信号波形が画像
モニタ４に表示される（ステップF22C参照）。なお、上
述のステップF22AからステップF22Cまでの処理を以下、
画像データ入力処理ともいう。このようにして得られた
信号波形（第３図参照）からパターンのトップ部の画素
数PLTを求め、計算機３によってトップ部寸法LTを算出
する（第２図ステップF23参照）。
次にステージコントローラ５を操作してSEM1のステージ
1dの傾斜角θを所定値θ１に設定し（ステップF24参
照）、上述の画像データ入力処理を行う（ステップF25
参照）。得られた信号波形（第４図参照）から測定パタ
ーンのテーパ部の幅に対応する画素数P1を求める（ステ
ップF26参照）。その後ステージコントローラ５を操作
してステージ1dの傾斜角θをθ２（≠θ１）に設定し
（ステップF27参照）、同様の画像データ入力処理を行
い（ステップF28参照）、得られた信号波形（第５図参
照）から同一のテーパ部の幅に対応する画素数P2を求め
る（ステップF29参照）。これらの求められた画素数P1,
P2に基づいてテーパ角度、高さ（膜厚）Ｈがステレオ
スコピィの原理により導出される次の（１）、（２）
式、すなわち、 を用いて電子計算機３によって演算される（ステップF3
0参照）。ここでＭは測長倍率を示し、Ｃは測長倍率Ｍ
時の１画素当りの画像モニタ４上の長さを示す。
1dの傾斜角θを所定値θ１に設定し（ステップF24参
照）、上述の画像データ入力処理を行う（ステップF25
参照）。得られた信号波形（第４図参照）から測定パタ
ーンのテーパ部の幅に対応する画素数P1を求める（ステ
ップF26参照）。その後ステージコントローラ５を操作
してステージ1dの傾斜角θをθ２（≠θ１）に設定し
（ステップF27参照）、同様の画像データ入力処理を行
い（ステップF28参照）、得られた信号波形（第５図参
照）から同一のテーパ部の幅に対応する画素数P2を求め
る（ステップF29参照）。これらの求められた画素数P1,
P2に基づいてテーパ角度、高さ（膜厚）Ｈがステレオ
スコピィの原理により導出される次の（１）、（２）
式、すなわち、 を用いて電子計算機３によって演算される（ステップF3
0参照）。ここでＭは測長倍率を示し、Ｃは測長倍率Ｍ
時の１画素当りの画像モニタ４上の長さを示す。
演算されたテーパ角、高さＨ、及びトップ部寸法LTに
基づいてパターンのボトム部の寸法LBが計算機３によっ
て次の（３）式 LB＝LT−２・Ｈ・tan（−90） ……（３） を用いて算出され（ステップF31参照）、同様にしてフ
チベリ量Ｆが次式 を用いて算出される（ステップF33参照）。
基づいてパターンのボトム部の寸法LBが計算機３によっ
て次の（３）式 LB＝LT−２・Ｈ・tan（−90） ……（３） を用いて算出され（ステップF31参照）、同様にしてフ
チベリ量Ｆが次式 を用いて算出される（ステップF33参照）。
そしてテーパ部が一直線で近似できる場合は、逆テーパ
形状を有するパターンの断面積Ｓは次の（５）式 を用いて電子計算機によって算出される。
形状を有するパターンの断面積Ｓは次の（５）式 を用いて電子計算機によって算出される。
テーパ部が一直線で近似できない場合は、先ずボトムエ
ッジからの距離xiにおけるテーパ部の高さｈ（xi）を、
対応する２次電子信号Ｓ（xi）を用いて次の（６）式 ここでｎはテーパ部の幅に対応する画素数を表す。で近
似する（ステップF33参照）そして、このxiとｈ（xi）
の関係より高さhiにおけるボトムエッジからの距離Ｘ
（hi）が求められ、このＸ（hi）を用いて、高さhiにお
けるパターンの幅Ｄ（hi）が次の（７）式 Ｄ（hi）＝LB＋２・Ｘ（hi） ……（７） を用いて算出される。これにより、パターンの断面積Ｓ
は次の（８）式 を用いて算出される（ステップF34参照）。
ッジからの距離xiにおけるテーパ部の高さｈ（xi）を、
対応する２次電子信号Ｓ（xi）を用いて次の（６）式 ここでｎはテーパ部の幅に対応する画素数を表す。で近
似する（ステップF33参照）そして、このxiとｈ（xi）
の関係より高さhiにおけるボトムエッジからの距離Ｘ
（hi）が求められ、このＸ（hi）を用いて、高さhiにお
けるパターンの幅Ｄ（hi）が次の（７）式 Ｄ（hi）＝LB＋２・Ｘ（hi） ……（７） を用いて算出される。これにより、パターンの断面積Ｓ
は次の（８）式 を用いて算出される（ステップF34参照）。
ここで△ｈは高さhiにおける１画素当りの高さの増分量
を表す。
を表す。
本実施例のパターン寸法測定装置によって逆テーパ形状
を有するパターンの測定結果を第６図に示す。測定結果
としては、テーパ角＝92.9度、高さＨ＝1.04μｍ、ト
ップ寸法LT＝0.93μｍ、ボトム寸法LB＝0.82μｍであっ
た。このパターンを切断してその断面写真よりパターン
寸法を測定した結果はテーパ角＝93度、高さＨ＝1.03
μｍ、トップ寸法LT＝0.94μｍ、ボトム寸法LB＝0.83μ
ｍであった。
を有するパターンの測定結果を第６図に示す。測定結果
としては、テーパ角＝92.9度、高さＨ＝1.04μｍ、ト
ップ寸法LT＝0.93μｍ、ボトム寸法LB＝0.82μｍであっ
た。このパターンを切断してその断面写真よりパターン
寸法を測定した結果はテーパ角＝93度、高さＨ＝1.03
μｍ、トップ寸法LT＝0.94μｍ、ボトム寸法LB＝0.83μ
ｍであった。
これにより、本実施例のパターン寸法測定装置を用いれ
ば逆テーパ形状を有するパターンの寸法及び断面積を精
度良く測定することが可能となる。
ば逆テーパ形状を有するパターンの寸法及び断面積を精
度良く測定することが可能となる。
なお、本実施例のパターン寸法測定装置は、テーパ角
が断面において左右で異なる場合でもステージ1dの傾斜
角θ１をプラスとし、他方をマイナスとしてやることに
より上述と同様にして求めることが可能となる。
が断面において左右で異なる場合でもステージ1dの傾斜
角θ１をプラスとし、他方をマイナスとしてやることに
より上述と同様にして求めることが可能となる。
本発明によれば試料を破壊することなしに逆テーパ形状
を有するパターンの寸法及び断面積を正確に測定するこ
とができる。
を有するパターンの寸法及び断面積を正確に測定するこ
とができる。
第１図は本発明によるパターン寸法測定装置の一実施例
の構成を示すブロック図、第２図は実施例の作用を説明
するフローチャート、第３図乃至第５図は本発明にかか
る画像処理手段によって得られる信号波形を示すグラ
フ、第６図は第１図に示すパターン寸法測定装置によっ
て測定されたパターンの断面形状を示すグラフ、第７図
は測定される逆テーパ形状を有するパターンの形状を示
す断面図である。 １……走査型電子顕微鏡、1a……鏡筒、1b……偏向器、
1d……ステージ、２……画像処理手段、３……計算機、
４……画像モニタ、５……ステージコントローラ、10…
…試料。
の構成を示すブロック図、第２図は実施例の作用を説明
するフローチャート、第３図乃至第５図は本発明にかか
る画像処理手段によって得られる信号波形を示すグラ
フ、第６図は第１図に示すパターン寸法測定装置によっ
て測定されたパターンの断面形状を示すグラフ、第７図
は測定される逆テーパ形状を有するパターンの形状を示
す断面図である。 １……走査型電子顕微鏡、1a……鏡筒、1b……偏向器、
1d……ステージ、２……画像処理手段、３……計算機、
４……画像モニタ、５……ステージコントローラ、10…
…試料。
Claims (2)
- 【請求項１】試料が載置される試料ステージ及び鏡筒の
一方を任意の傾斜角に設定することのできる走査型電子
顕微鏡の偏向器を制御して前記試料ステージ上に載置さ
れた試料の測定部に電子ビームを照射し、前記測定部か
らの２次電子信号を画像処理し、この画像処理された信
号の基づいて前記測定部のパターンの寸法を測定するパ
ターン寸法測定方法において、 傾斜角を零にし、測定部に電子ビームを照射したときの
２次電子信号を画像処理して前記測定部のパターンのト
ップエッジ間の寸法を算出する第１のステップと、 傾斜角を零と異なる第１の所定角度に設定し、測定部に
電子ビームを照射した時の２次電子信号を画像処理して
前記測定部のパターンのテーパ部の画素数を求める第２
のステップと、 傾斜角を零および前記第１の所定角度とも異なる第２の
所定角度に設定し、測定部に電子ビームを照射したとき
の２次電子信号を画像処理して前記テーパ部の画素数を
求める第３のステップと、 前記第２及び第３のステップによって求められた前記テ
ーパ部の画素数、及び第１並びに第２の所定角度に基づ
いて前記パターンのテーパ角度及び高さを算出する第４
のステップと、 前記第１のステップおよび前記第４のステップによって
算出された結果に基づいて前記測定部のパターンのボト
ムエッジ間の寸法及びフチベリ量を算出する第５のステ
ップと、 前記テーパ部の２次電子信号の強度変化に基づいて前記
テーパ部のプロファイルを求める第６のステップと、 前記第５及び第６のステップによって求められたパター
ンのボトムエッジ間の寸法及びテーパ部のプロファイル
に基づいて前記測定パターンの断面積を算出する第７の
ステップとを備えていることを特徴とするパターン寸法
測定方法。 - 【請求項２】試料が載置される試料ステージ及び鏡筒の
一方を任意の傾斜角に設定することのできる走査型電子
顕微鏡と、前記試料ステージに載置された試料の測定部
に電子ビームを照射したときに前記測定部から発生する
２次電子信号を画像処理する画像処理手段と、前記傾斜
角を零にして電子ビームを前記測定部に照射したときの
画像処理手段の出力に基づいて前記測定部のパターンの
トップエッジ間の寸法を演算する第１の演算手段と、前
記傾斜角を零と異なる第１の所定角度、及びこの第１の
所定角度並びに零とも異なる第２の所定角度に各々設定
して電子ビームを前記測定部に照射したときの画像処理
手段の出力および前記演算されたトップエッジ間の寸法
に基づいて前記パターンのテーパ角度、高さ、ボトムエ
ッジ間の寸法、フチベリ量、及びテーパ部のプロファイ
ルを演算する第２の演算手段と、前記第２の演算手段の
出力に基づいて前記パターンの断面積を演算する第３の
演算手段とを備えていることを特徴とするパターン寸法
測定装置。
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