JPH0727548A - Hole pattern shape evaluating device - Google Patents
Hole pattern shape evaluating deviceInfo
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- JPH0727548A JPH0727548A JP5173952A JP17395293A JPH0727548A JP H0727548 A JPH0727548 A JP H0727548A JP 5173952 A JP5173952 A JP 5173952A JP 17395293 A JP17395293 A JP 17395293A JP H0727548 A JPH0727548 A JP H0727548A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハ上に形
成されたコンタクトホールパターン（以下、ホールパタ
ーンと略す。）を、例えば電子顕微鏡で検知し、これを
ＣＲＴ上に拡大表示して、前記ホールパターンのさまざ
まな角度の直径値、あるいは半径値を計測するホールパ
ターン形状評価装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects a contact hole pattern (hereinafter referred to as a hole pattern) formed on a semiconductor wafer by, for example, an electron microscope, enlarges and displays it on a CRT, and displays it. The present invention relates to a hole pattern shape evaluation device that measures a diameter value or a radius value of a hole pattern at various angles.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体ウェーハの製造プロセスにおい
て、マスク工程を経て形成されたコンタクトホールパタ
ーンが、所定の直径値あるいは、半径値を有するか否か
の検査が行われている。この場合従来にあっては、ホー
ルパターンの拡大像からオペレータが手動によりそのホ
ールパターンを計測していた。また、自動的にホールパ
ターンを計測する方法としては、特開昭61−124810号公
報に示されるように前記ウェーハの表面パターンを電子
顕微鏡で検知し、その拡大表示されたホールパターンの
画像をあるしきい値を境として２値化に変換し、そのホ
ールパターン部分に相当する画素を計数することによっ
てそのホールパターンの面積を測定していた。あるい
は、特開昭61−265517号公報に示されるように、そのホ
ールパターンの表示面に対して水平方向の直径値のみを
測長していた。この方法は、ほぼ垂直方向に平行な２本
の直線から成る線パターンのような画像において、その
水平方向の幅を測長する装置をホールパターンに使用し
たものである。2. Description of the Related Art In a semiconductor wafer manufacturing process, it is inspected whether a contact hole pattern formed through a mask process has a predetermined diameter value or radius value. In this case, conventionally, an operator manually measures the hole pattern from an enlarged image of the hole pattern. Further, as a method of automatically measuring the hole pattern, there is an image of the enlarged hole pattern detected by detecting the surface pattern of the wafer with an electron microscope as shown in JP-A-61-124810. The area of the hole pattern is measured by converting the image into binary with a threshold value as a boundary and counting the pixels corresponding to the hole pattern portion. Alternatively, as disclosed in JP-A-61-265517, only the diameter value in the horizontal direction with respect to the display surface of the hole pattern is measured. This method uses a device for measuring the width in the horizontal direction of a hole pattern in an image such as a line pattern composed of two straight lines parallel to the vertical direction.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記表示手段
に対して水平方向の幅を測定する従来の装置において
は、ホールパターンの一方向の直径値しか測長できない
ため、例えばホールパターンが楕円のような場合には、
ホールパターンの向きによって測長値が異なり、ホール
パターン全体の形状を反映する情報を得ることが困難で
あった。また、ホールパターンが表示された画像を２値
化に変換し、ホールパターン部分に相当する画素を計数
することによって、そのホールパターンの面積を算出す
る装置においては、そのホールパターンのさまざまな角
度の直径値や半径値を測長することはできないので、面
積値のみからそのホールパターンの形状を判断すること
しか出来なかった。半導体のホールパターンにおいて
は、ホールパターンは真円ではなく、楕円形や四角形な
どの形として前記表示手段に表示されることもある。そ
のような場合、面積のみならず、そのホールパターン全
体の形状を反映する情報として、さまざまな角度の半径
値、及び直径値が必要である。However, in the conventional device for measuring the width in the horizontal direction with respect to the display means, only the diameter value of the hole pattern in one direction can be measured. In such cases,
Since the length measurement value differs depending on the direction of the hole pattern, it is difficult to obtain information that reflects the shape of the entire hole pattern. Also, in an apparatus that calculates the area of a hole pattern by converting the image on which the hole pattern is displayed into binary and counting the pixels corresponding to the hole pattern portion, Since it is not possible to measure the diameter value and radius value, it was only possible to judge the shape of the hole pattern from the area value alone. In a semiconductor hole pattern, the hole pattern may be displayed in the display means as an elliptical shape, a quadrangle shape, or the like, instead of a perfect circle. In such a case, radius values and diameter values at various angles are necessary as information that reflects not only the area but also the shape of the entire hole pattern.
【０００４】また、例えば電子顕微鏡による像はノイズ
が多く、エッジ検出がノイズにより正確に行えない場合
がある。Further, for example, an image obtained by an electron microscope has a lot of noise, and edge detection may not be performed accurately due to the noise.
【０００５】このことから本発明の目的は、微細ホール
パターンの形状をノイズに影響されず、細部に至るまで
高精度に評価できるホールパターン形状評価装置を提供
することにある。Therefore, it is an object of the present invention to provide a hole pattern shape evaluation apparatus which can evaluate the shape of a fine hole pattern with high accuracy without being affected by noise.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】かかる目的は、前記表示
手段の像表示面に一点を指定する手段と、その表示手段
に表示された前記ホールパターンの像の中心に前記一点
を前記手段により指定した場合、前記ホールパターンの
像を前記一点を中心として極座標展開する手段と、その
極座標展開画像上で前記ホールパターンのエッジを任意
の測定点数分等間隔に検出する手段と、この手段により
検出された前記測定点数分のエッジの情報をもとに前記
ホールパターンの各角度方向の測定半径値、あるいは測
定直径値を算出する演算手段と前記極座標展開画像上で
角度座標方向にそって、指定された幅の画像データを加
算する手段とを提供することで達成される。The object is to specify a point on the image display surface of the display means, and to specify the point at the center of the image of the hole pattern displayed on the display means by the means. In this case, means for developing the image of the hole pattern in polar coordinates with the one point as the center, means for detecting edges of the hole pattern on the polar coordinate developed image at equal intervals by an arbitrary number of measurement points, and this means are detected. The calculation means for calculating the measurement radius value or the measurement diameter value in each angular direction of the hole pattern based on the information of the edges corresponding to the number of measurement points and the specified on the polar coordinate expanded image along the angular coordinate direction. And means for adding image data of different widths.
【０００７】[0007]
【作用】以上のように、本発明によればホールパターン
が真円ではなく、楕円形や四角形などの場合において
も、そのホールパターンの中心を指定するだけで、さま
ざまな角度の半径値，直径値を得ることができ、その微
細ホールパターンの形状をノイズに影響されず、細部に
至るまで高精度に評価することができる。As described above, according to the present invention, even if the hole pattern is not a perfect circle but is an ellipse or a quadrangle, it is only necessary to specify the center of the hole pattern, and the radius values and diameters at various angles can be specified. The value can be obtained, and the shape of the fine hole pattern can be evaluated with high accuracy in every detail without being affected by noise.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明によるホールパターン形状評価装置
の一実施例を示す概略システム図である。電子銃１より
放射された電子ビーム２は、対物レンズ５により細く絞
られ試料６（ホールパターンを有した半導体ウェーハ）
に照射される。対物レンズ５は対物レンズ電源１４によ
り励磁される。また、偏向信号発生器１２によって発生
する偏向信号は偏向増幅器１３によって偏向コイル４を
励磁し、電子ビーム２を試料６上で二次元走査する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic system diagram showing an embodiment of the hole pattern shape evaluation apparatus according to the present invention. The electron beam 2 emitted from the electron gun 1 is narrowed down by the objective lens 5 and the sample 6 (semiconductor wafer having a hole pattern).
Is irradiated. The objective lens 5 is excited by the objective lens power supply 14. The deflection signal generated by the deflection signal generator 12 excites the deflection coil 4 by the deflection amplifier 13, and the electron beam 2 is two-dimensionally scanned on the sample 6.
【０００９】また、試料６に入射した電子ビーム２によ
り発生した信号（二次電子信号，反射電子信号など）
は、検出器８により電気信号に変換されＡ／Ｄ変換器９
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１０に記憶される。この画像メモリ１０の内
容は、Ｄ／Ａ変換器１１によりディジタル信号からアナ
ログ信号に変換され、画像表示用ＣＲＴ（陰極線管）２
０の輝度信号としてグリッドに引加される。この時、Ａ
／Ｄ変換器９，画像メモリ１０，Ｄ／Ａ変換器１１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１２より受け
取る。画像表示用ＣＲＴ２０の偏向コイル１９は、偏向
信号発生器１２の偏向信号をもとにＣＲＴ用偏向増幅器
２１によって励磁される。Signals generated by the electron beam 2 incident on the sample 6 (secondary electron signals, reflected electron signals, etc.)
Is converted into an electric signal by the detector 8 and the A / D converter 9
Is converted from analog signal to digital signal by
It is stored in the image memory 10. The content of the image memory 10 is converted from a digital signal to an analog signal by a D / A converter 11, and an image display CRT (cathode ray tube) 2
It is added to the grid as a 0 luminance signal. At this time, A
The / D converter 9, the image memory 10, and the D / A converter 11 are
A timing signal for A / D conversion and storage and further D / A conversion and image display is received from the deflection signal generator 12. The deflection coil 19 of the image display CRT 20 is excited by the CRT deflection amplifier 21 based on the deflection signal of the deflection signal generator 12.
【００１０】一方、試料６（コンタクトホールパターン
の形成された半導体ウェーハ）を載せているステージ７
は、ステージ駆動回路１６により移動され、それによっ
て電子ビーム２の試料６上の走査位置が変化し画像表示
用ＣＲＴ２０の視野が移動する。同様の視野移動は、イ
メージシフト制御回路１５によってイメージシフトコイ
ル３が励磁され、電子ビーム２の試料６上の走査位置が
オフセットされ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２３によって制御され
る。On the other hand, a stage 7 on which a sample 6 (semiconductor wafer having a contact hole pattern formed) is placed.
Are moved by the stage drive circuit 16, which changes the scanning position of the electron beam 2 on the sample 6 and moves the visual field of the CRT 20 for image display. The same visual field movement can also be performed by exciting the image shift coil 3 by the image shift control circuit 15 and offsetting the scanning position of the electron beam 2 on the sample 6. The amount of movement of these visual field movements is controlled by the computer 23.
【００１１】また、カーソル信号発生器１７の信号は、
ポインティングデバイス１８（例えばトラックボール）
またはコンピュータ２３からの信号によって変化し、画
像表示用ＣＲＴ２０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２３は、カーソル信号発生
器１７の状態から画像表示用ＣＲＴ２０上のカーソルの
位置情報を（Ｘ，Ｙ）座標値として取得できる。さらに
操作盤２２によりコンピュータ２３にデータの入力を行
う。The signal of the cursor signal generator 17 is
Pointing device 18 (eg trackball)
Alternatively, the display position of the cursor displayed on the image display CRT 20 is changed by changing the signal from the computer 23. The computer 23 can acquire the position information of the cursor on the image display CRT 20 from the state of the cursor signal generator 17 as (X, Y) coordinate values. Further, the operation panel 22 inputs data to the computer 23.
【００１２】ところで、コンピュータ２３は画像表示用
ＣＲＴ２０の中心座標(Ｏｘ，Ｏｙ)から距離（Ｒ）内に
存在する座標の画像データを画像メモリ１０から読み取
り、中心位置を（Ｏｘ，Ｏｙ）として読み取った画像デ
ータを極座標展開し、展開された画像をコンピュータ２
３内のメモリに記憶するという機能も有する。ただし、
（Ｒ）値は、座標（Ｏｘ，Ｏｙ）位置からモニタのどの
周囲部分までの距離よりも小さい値である。By the way, the computer 23 reads the image data of the coordinates existing within the distance (R) from the center coordinates (Ox, Oy) of the image display CRT 20 from the image memory 10 and reads the center position as (Ox, Oy). The image data is expanded in polar coordinates and the expanded image is displayed on the computer 2.
It also has a function of storing it in the memory in the memory 3. However,
The (R) value is a value smaller than the distance from the coordinate (Ox, Oy) position to any peripheral portion of the monitor.
【００１３】このようなシステム構成を有するホールパ
ターン形状評価装置において、ホールパターンの計測方
法を以下に説明する。A method of measuring a hole pattern in the hole pattern shape evaluation device having such a system configuration will be described below.
【００１４】先ず、操作盤２２により、画像加算角度
（Ｓ）及び測定点数（Ｎ）を設定する。（Ｓは０から３
６０までの整数値をとる。また、Ｎは偶数値をとり、Ｎ
／２は測長される直径数を表す。）コンクトホールパタ
ーン像２４が画像表示用ＣＲＴ２０に表示された状態を
図２に示す。図２において、コンタクトホールパターン
像２４と同時に十字カーソル２５が表示されており、コ
ンタクトホールパターン像２４のほぼ中心位置にポイン
ティングデバイス１８からの操作により十字カーソル２
５を配置し、操作盤２２から計測の開始を指示する。以
後の動作は全て自動的に行われる。First, the operation panel 22 is used to set the image addition angle (S) and the number of measurement points (N). (S is 0 to 3
Takes integer values up to 60. In addition, N takes an even value and N
/ 2 represents the number of diameters measured. ) FIG. 2 shows a state in which the contour hole pattern image 24 is displayed on the image display CRT 20. In FIG. 2, a cross-shaped cursor 25 is displayed at the same time as the contact hole pattern image 24, and the cross-shaped cursor 2 is operated at almost the center position of the contact hole pattern image 24 by an operation from the pointing device 18.
5 is arranged, and the operation panel 22 is instructed to start the measurement. All subsequent operations are automatically performed.
【００１５】コンピュータ２３は十字カーソル２５の座
標を（Ｘ，Ｙ）として読み込み、この値と画像表示用Ｃ
ＲＴ２０の中心座標（Ｏｘ，Ｏｙ）の値から、十字カー
ソルで指定した位置を画像表示用ＣＲＴ２０の中心位置
に移動させる移動量（ｄｘ，ｄｙ）を次式により求め
る。The computer 23 reads the coordinates of the cross cursor 25 as (X, Y), and this value and C for image display.
From the value of the center coordinates (Ox, Oy) of the RT 20, the movement amount (dx, dy) for moving the position designated by the cross cursor to the center position of the image display CRT 20 is obtained by the following formula.
【００１６】 ｄｘ＝Ｏｘ−Ｘ …（１） ｄｙ＝Ｏｙ−Ｙ …（２） 求められた移動量は、視野移動信号としてステージ駆動
回路１６、あるいはイメージシフト制御回路１５に送ら
れ、ホールパターン像２４の中心が（Ｏｘ，Ｏｙ）に一
致するように視野が移動する。次に、コンピュータ２３
は座標（Ｏｘ，Ｏｙ）から距離（Ｒ）内に存在する座標
の画像データを画像メモリ１０から読み取り、中心位置
を（Ｏｘ，Ｏｙ）として画像データを極座標展開し、展
開された画像データをコンピュータ２３内のメモリに記
憶する。図３は、極座標展開された画像を示す。横軸が
座標（Ｏｘ，Ｏｙ）を中心とする半径座標２６を、縦軸
が座標（Ｏｘ，Ｏｙ）を中心とする角度座標２７を示
す。ホールパターン像２４のエッジ（輪郭線）は、極座
標展開画像上では直線に近い形状のエッジ(輪郭線)２８
となる。極座標展開画像上で従来の技術と同様に一方向
のエッジ検出を行えば、容易にホールパターン像２４の
エッジを放射状に検出することができる。Dx = Ox-X (1) dy = Oy-Y (2) The obtained movement amount is sent to the stage drive circuit 16 or the image shift control circuit 15 as a visual field movement signal, and the hole pattern image is transmitted. The visual field moves so that the center of 24 coincides with (Ox, Oy). Next, the computer 23
Reads the image data of the coordinates existing within the distance (R) from the coordinates (Ox, Oy) from the image memory 10, expands the image data with the central position (Ox, Oy) in polar coordinates, and expands the expanded image data to a computer. It is stored in the memory in 23. FIG. 3 shows an image expanded in polar coordinates. The horizontal axis shows the radial coordinates 26 centered on the coordinates (Ox, Oy), and the vertical axis shows the angular coordinates 27 centered on the coordinates (Ox, Oy). The edge (contour line) of the hole pattern image 24 is an edge (contour line) 28 having a shape close to a straight line on the polar coordinate developed image.
Becomes By performing edge detection in one direction on the polar coordinate developed image as in the conventional technique, the edge of the hole pattern image 24 can be easily detected radially.
【００１７】以下、画像データの加算方法について説明
する。コンピュータ２３は、前記測定点数（Ｎ）を用い
て間隔角度（Ｄ）を次式により算出する。The method of adding image data will be described below. The computer 23 calculates the interval angle (D) by the following equation using the number of measurement points (N).
【００１８】 Ｄ＝３６０／Ｎ …（３） 次に、前記極座標展開画像において、角度座標２７の方
向に沿って前記画像加算角度（Ｓ）で示される幅の領域
（例えば図３の斜線部領域２９）をライン加算し、一次
元の信号を得る。前記領域を前記間隔角度（Ｄ）ずつ合
計Ｎ回ずらしながら、同様の処理によって合計Ｎ個の一
次元の信号を得る。以上のライン加算の処理は、極座標
展開される前の元の画像上においては、中心を（Ｏｘ，
Ｏｙ）として半径を（Ｒ）、中心角を（Ｓ）で示す扇型
の領域の画像を前記間隔角度(Ｄ)ずつずらしながら加算
することに相当する。画像のライン加算は、一次元信号
のノイズを少なくするために行うが、極座標展開する前
の元の画像上で水平あるいは垂直方向にライン加算を行
うと、ホールパターンのように曲率をもったエッジ（輪
郭線）の場合は、一次元データにエッジの情報が正確に
反映されない。画像データを上記のように扇型に加算す
ると、エッジの曲率に沿って加算することになる。次
に、それぞれの一次元の信号に対する信号処理によって
個々のエッジ位置が検出される。以下、そのエッジ検出
の方法を説明する。D = 360 / N (3) Next, in the polar coordinate expanded image, a region having a width indicated by the image addition angle (S) along the direction of the angular coordinate 27 (for example, a shaded region in FIG. 3). 29) is line-added to obtain a one-dimensional signal. A total of N one-dimensional signals are obtained by the same process while shifting the area by the interval angle (D) a total of N times. In the above line addition process, the center (Ox,
Oy) corresponds to the addition of the images of the fan-shaped region whose radius is (R) and whose central angle is (S) while shifting the interval angle (D). Image line addition is performed to reduce noise in the one-dimensional signal, but if line addition is performed in the horizontal or vertical direction on the original image before polar coordinate expansion, an edge with a curvature like a hole pattern In the case of (outline), edge information is not accurately reflected in the one-dimensional data. When the image data is fan-shaped added as described above, the addition is performed along the curvature of the edge. Next, individual edge positions are detected by signal processing on each one-dimensional signal. The method for detecting the edge will be described below.
【００１９】図４は、ライン加算によって得られる典型
的な信号波形を示す。この信号波形でホールパターン２
４のエッジ位置をＥで表す。Ｅより左側の領域はホール
パターン２４の中心よりの領域を、逆にＥより右側の領
域は外側の領域を示す。次にコンピュータ２３は、前記
信号波形を微分し、微分信号の最大値の位置を検出す
る。得られる微分信号波形を図５に示す。微分信号波形
上で最大値の位置が図４の信号波形上のＥの位置に一致
する。上記のようにしてｉ番目（ただし、ｉは１からＮ
までの整数値）の信号波形より検出されたエッジ位置の
半径座標を(ｒｉ)、角度座標を（θｉ）とする。（θ
ｉ）は、ライン加算された幅の中間の位置とするので、
次式のように表される。FIG. 4 shows a typical signal waveform obtained by line addition. Hole pattern 2 with this signal waveform
The edge position of 4 is represented by E. The area on the left side of E indicates the area from the center of the hole pattern 24, and the area on the right side of E indicates the outside area. Next, the computer 23 differentiates the signal waveform and detects the position of the maximum value of the differentiated signal. The obtained differential signal waveform is shown in FIG. The position of the maximum value on the differential signal waveform matches the position of E on the signal waveform of FIG. As described above, i-th (where i is 1 to N
Let (ri) be the radius coordinate of the edge position detected from the signal waveform of (in integer value up to) and (θi) be the angle coordinate. (Θ
Since i) is the middle position of the line-added width,
It is expressed as the following equation.
【００２０】 θｉ＝Ｄ×（ｉ−１）＋Ｓ／２ …（４） 画像表示用ＣＲＴ１０上でのそれぞれＮ個のエッジ位置
（ｘｉ，ｙｉ）は、次式のように表される。Θi = D × (i−1) + S / 2 (4) Each of the N edge positions (xi, yi) on the image display CRT 10 is expressed by the following equation.
【００２１】 ｘｉ＝ｒｉ×cos（θｉ）＋Ｏｘ …（５） ｙｉ＝ｒｉ×sin（θｉ）＋Ｏｙ …（６） なお、（ｘｉ，ｙｉ）は、整数値となるように四捨五入
する。コンピュータ２３は、画像表示用ＣＲＴ２０上の
（ｘｉ，ｙｉ）の座標位置にホールパターン像２４と重
ねて、小さなクロスマーク３０をＮ個表示する。図６
は、Ｎが８の場合の表示例を示す。Xi = ri × cos (θi) + Ox (5) yi = ri × sin (θi) + Oy (6) Note that (xi, yi) is rounded to an integer value. The computer 23 superimposes the hole pattern image 24 on the (xi, yi) coordinate position on the image display CRT 20 and displays N small cross marks 30. Figure 6
Shows a display example when N is 8.
【００２２】以下に、上記のようにエッジ検出されたホ
ールパターン像２４の画素単位の個々のＮ個の半径値，
個々の（Ｎ／２）個の直径値，面積値（ＡＲＥ）及び、
平均半径値（ＲＡＤ）の算出方法を説明する。In the following, N individual radius values in pixel units of the hole pattern image 24 whose edges have been detected as described above,
Each (N / 2) diameter value, area value (ARE) and
A method of calculating the average radius value (RAD) will be described.
【００２３】まず、Ｎ個の半径値は、ｒｉ（ｉは１から
Ｎまでの整数値）で表される。Ｎ／２個の直径値は、互
いに反対方向の半径値を足した値、すなわち（ｒｉ＋ｒ
ｊ）（ただし、ｉは１からＮ／２までの整数値、ｊ＝ｉ
＋Ｎ／２）で表される。また、平均半径値（ＲＡＤ）に
ついてであるが、前記ホールパターンの面積を前記間隔
角度Ｄで区切られた三角形の面積（例えば図７の斜線部
分の三角形の領域）の合計値と近似的にみなすと、近似
面積は、次式のようになる。First, N radius values are represented by ri (i is an integer value from 1 to N). The N / 2 diameter values are values obtained by adding radius values in opposite directions, that is, (ri + r
j) (where i is an integer value from 1 to N / 2, j = i
+ N / 2). Regarding the average radius value (RAD), the area of the hole pattern is approximately regarded as the total value of the areas of the triangles separated by the interval angle D (for example, the triangular area of the shaded portion in FIG. 7). And the approximate area is as follows.
【００２４】 Σｒｉ2×（sinＤ）／２（ｉ＝１，２，…，Ｎ） …（７） 一方、平均半径値（ＲＡＤ）を使って上記と同様に計算
した近似面積は、次式のようになる。Σri 2 × (sinD) / 2 (i = 1, 2, ..., N) (7) On the other hand, the approximate area calculated in the same manner as above using the average radius value (RAD) is Like
【００２５】 Ｎ×(ＲＡＤ)2(sinＤ)／２ …（８） これら両者（（７）と（８））の近似面積がほぼ等しい
とおく。N × (RAD) 2 (sinD) / 2 (8) It is assumed that the approximate areas of these two ((7) and (8)) are substantially equal.
【００２６】 ＲＡＤ2＝Σｒｉ2／Ｎ …（９） （９）式のように、（ＲＡＤ）は、等角度（Ｄ）ずつず
れた方向のそれぞれの半径値（ｒｉ）を二乗した値の相
加平均を求め、その値の平方根をとった値に近似的に等
しい。さらに前記ホールパターンの面積は、近似的に次
式によって求められる。RAD 2 = Σri 2 / N (9) As in the equation (9), (RAD) is a phase of a value obtained by squaring respective radius values (ri) in directions deviated by an equal angle (D). It is approximately equal to the value obtained by taking the arithmetic mean and taking the square root of that value. Further, the area of the hole pattern is approximately calculated by the following equation.
【００２７】 ＡＲＥ＝π×ＲＡＤ2 …（１０） 面積値（ＡＲＥ），平均半径値（ＲＡＤ）は、前記測定
点数（Ｎ）が大きいほど真値に近くなる。前記十字カー
ソル２５の配置位置が前記コンタクトホールパターン２
４の真の中心位置からずれていても、単に測定された前
記Ｎ個の半径値（ｒｉ）の平均をとるのではなく、近似
面積から平均半径値（ＲＡＤ）を導くので、十字カーソ
ル２５の位置による平均半径値（ＲＡＤ）の誤差は小さ
い。よって、平均半径値あるいは、平均直径値のみを必
要とする場合は、中心の指定を正確に行う必要はない。
また、平均半径値（ＲＡＤ）を２倍すると平均直径値が
算出される。ARE = π × RAD 2 (10) The area value (ARE) and the average radius value (RAD) are closer to the true values as the number of measurement points (N) is larger. The position of the cross cursor 25 is set to the contact hole pattern 2
Even if it deviates from the true center position of 4, the average radius value (RAD) is derived from the approximate area instead of simply averaging the measured N radius values (ri), The error of the average radius value (RAD) depending on the position is small. Therefore, when only the average radius value or the average diameter value is required, it is not necessary to accurately specify the center.
Also, the average diameter value is calculated by doubling the average radius value (RAD).
【００２８】以上のようにホールパターンを指定された
一点を中心として放射状にエッジ検出すると、ホールパ
ターンの水平あるいは垂直方向の測長値だけでなく、さ
まざまな角度方向の測長値を知ることができる。また、
いろいろな角度方向の測長値からそのホールパターンの
全体形状を評価することができる。さらに、例えば楕円
形のようなホールパターン像を画像表示用ＣＲＴに対し
て一方向のみ測長する場合は、そのホールパターン像の
向きによって測長値が異なるが、そのホールパターンの
面積値や平均直径値及び平均半径値は一定である。As described above, when the edge is detected radially around the designated one point as the center, it is possible to know not only the horizontal or vertical direction measurement value of the hole pattern but also the various angle direction measurement values. it can. Also,
The overall shape of the hole pattern can be evaluated from the measured values in various angular directions. Further, when measuring a hole pattern image such as an ellipse in only one direction with respect to the CRT for image display, the length measurement value differs depending on the direction of the hole pattern image, but the area value or average value of the hole pattern The diameter value and the average radius value are constant.
【００２９】前記実施例において、画像表示用ＣＲＴ２
０に十字カーソル２５を指定する手段は、例えばトラッ
クボールのようなポインティングデバイス１８であった
が、これは、マウスや矢印キーなどでも良い。また、十
字カーソル２５や検出されたエッジ位置を表示するクロ
スマーク３０の代わりに矢印や点でもよい。また、ホー
ルパターン２４の中心位置を十字カーソル２５で指定し
た後、その位置が画像表示用ＣＲＴ２０の中心座標（Ｏ
ｘ，Ｏｙ）に一致するようにイメージシフトしている
が、イメージシフトせずに指定された位置座標を中心と
してコンピュータ２３により極座標展開を行ってもよ
い。しかしその場合、極座標展開する範囲の半径値
（Ｒ）の値を調整するなどの工夫により展開範囲が画像
表示用ＣＲＴ２０の範囲を越えないようにしなければな
らない。In the above embodiment, the image display CRT 2
The means for designating the cross cursor 25 at 0 was the pointing device 18 such as a trackball, but it may be a mouse or an arrow key. Further, instead of the cross cursor 25 and the cross mark 30 for displaying the detected edge position, an arrow or a dot may be used. Further, after the center position of the hole pattern 24 is designated by the cross cursor 25, the position is adjusted to the center coordinate (O of the image display CRT 20).
Although the image is shifted so as to coincide with (x, Oy), the computer 23 may perform polar coordinate expansion around the designated position coordinate without performing the image shift. However, in that case, it is necessary to prevent the expansion range from exceeding the range of the CRT 20 for image display by adjusting the radius value (R) of the range in which the polar coordinates are expanded.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれば
ホールパターンが真円ではなく、楕円形や四角形などの
場合においても、さまざまな角度の半径値，直径値をノ
イズに影響されずに得ることができ、その微細ホールパ
ターンの形状を細部に至るまで高精度に評価することが
できる。As described above in detail, according to the present invention, even when the hole pattern is not a perfect circle but an ellipse or a quadrangle, the radius and diameter values at various angles are affected by noise. The shape of the fine hole pattern can be evaluated with high precision down to the details.
【図１】本発明によるホールパターン形状評価装置の一
実施例を示す概略システム図である。FIG. 1 is a schematic system diagram showing an embodiment of a hole pattern shape evaluation device according to the present invention.
【図２】画像表示用ＣＲＴに表示されたホールパターン
像の中心位置にポインティングデバイスからの操作によ
り十字カーソルを配置した場合の画面図である。FIG. 2 is a screen view when a cross-shaped cursor is arranged at the center position of a hole pattern image displayed on an image display CRT by an operation from a pointing device.
【図３】極座標展開された画像を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an image expanded in polar coordinates.
【図４】ライン加算によって得られる典型的な信号波形
図である。FIG. 4 is a typical signal waveform diagram obtained by line addition.
【図５】図４の信号波形を微分した信号の波形図であ
る。5 is a waveform diagram of a signal obtained by differentiating the signal waveform of FIG.
【図６】画像表示用ＣＲＴにホールパターン像と同時に
検出されたエッジ位置を小さなクロスマークで表示した
画面図である。FIG. 6 is a screen view in which an edge position detected at the same time as a hole pattern image is displayed with a small cross mark on an image display CRT.
【図７】隣合う半径で囲まれた三角形の領域を示す図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a triangular region surrounded by adjacent radii.
１８…ポインティングデバイス、２３…コンピュータ、
２４…ホールパターン像、２５…十字カーソル。18 ... Pointing device, 23 ... Computer,
24 ... hole pattern image, 25 ... cross cursor.
Claims (2)
速する手段と、その加速された荷電粒子線をコンタクト
ホールパターンが形成された半導体ウェーハ上で収束さ
せる手段と、その収束された荷電粒子線を前記半導体ウ
ェーハのコンタクトホールパターンが存在する領域上で
走査する手段と、走査することにより前記半導体ウェー
ハ上から発生する検出信号を検出するための検出器と、
その検出器の信号を像として表示する表示手段を備えた
ホールパターン形状評価装置において、 前記表示手段の像表示面に一点を指定する手段と、その
表示手段に表示された前記コンタクトホールパターンの
像の中心に前記一点を前記手段により指定した場合、前
記コンタクトホールパターンの像を前記一点を中心とし
て極座標展開する手段と、その極座標展開画像上で前記
ホールパターンのエッジを任意の測定点数分等間隔に検
出する手段と、その手段により検出された前記測定点数
分のエッジの情報をもとに前記ホールパターンの各角度
方向の測定半径値、あるいは測定直径値を算出する演算
手段とを備えたことを特徴とするホールパターン形状評
価装置。1. A means for accelerating a charged particle beam emitted from a charged particle gun, a means for converging the accelerated charged particle beam on a semiconductor wafer on which a contact hole pattern is formed, and the converged charge. A means for scanning a particle beam on a region where a contact hole pattern of the semiconductor wafer exists, and a detector for detecting a detection signal generated from the semiconductor wafer by scanning,
In a hole pattern shape evaluation device having display means for displaying the signal of the detector as an image, means for designating a point on the image display surface of the display means, and an image of the contact hole pattern displayed on the display means When the one point is designated by the means at the center of, the means for polar coordinate developing the image of the contact hole pattern around the one point, and the edges of the hole pattern on the polar coordinate developed image are equally spaced by an arbitrary number of measurement points. And means for calculating the measured radius value or the measured diameter value in each angular direction of the hole pattern based on the information of the edges corresponding to the number of measurement points detected by the means. A hole pattern shape evaluation device.
って、指定された幅の画像データを加算する手段を備え
たことを特徴とする請求項１記載のホールパターン形状
評価装置。2. The hole pattern shape evaluation apparatus according to claim 1, further comprising means for adding image data of a specified width along the angular coordinate direction on the polar coordinate expanded image.
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