JPH1019519A - 線幅測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、線幅測定対象の任意の高さでの線幅
を測定できる線幅測定装置を提供する 【解決手段】線幅測定対象のパターン１１の画像情報を
撮像部１３より画像処理部１４に取込むことにより、パ
ターン断面が台形状の場合には、同パターン１１の最外
側エッヂの間および最内側エッヂの間から線幅データＬ
1 、Ｌ2 が求められ、これら線幅データＬ1 、Ｌ2 から
パラメータＴを０〜１００の任意の値とすると、Ｌ＝Ｌ
1 ＋（Ｌ2 −Ｌ1 ）×（Ｔ／１００）より任意位置の線
幅Ｌを演算して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップなど
に微細形成されるパターンの線幅を測定する線幅測定装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体チップなどに微細形成され
るパターンの線幅を測定する線幅測定装置として、特開
平６−２２９７０号公報に開示されたものが知られてい
る。つまり、かかる公報に開示されたものは、図６に示
すように測定対象であるパターン１の観察像を結像手段
２に画像情報（図７）として取り込み、これを撮像部３
で電気信号に変換し、測定処理装置本体４の入力段処理
部４１により電気信号の信号レベル（輝度レベル）に応
じた多値化した数値データ（図８）を生成し、これをフ
レームメモリ４２に一時記憶する。その後、フレームメ
モリ４２の数値データを処理及び記憶部４３に読み込
み、この数値データを画素ごとにＹ方向に積算して積算
データ（図９）を求め、この積算データをもとにスプラ
イン処理を行って疑似曲線（図１０）を得、さらに、こ
の疑似曲線を１次微分（図１１）して輝度変化のピーク
（エッヂ１、エッヂ２）をエッヂ（端点）として検出
し、これらエッヂ１、エッヂ２間を線幅Ｌ0 として測定
する。そして、このようにして測定した線幅Ｌ0 情報
を、入出力処理部４４を通して記憶装置５や出力装置６
に出力する。この場合、線幅Ｌ0 が、求める線幅かどう
かの判断は、予め登録した測定画像データ（画素ごとの
輝度レベルを登録）との比較で行うようになる。なお、
図面中、７は入力装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体チッ
プなどに形成されるパターン１の断面形状は、通常、図
１２（ａ）に示すような矩形状の場合が多いが、同図
（ｂ）に示すような台形状の場合も存在する。

【０００４】このうち、同図（ａ）に示すパターン１の
断面が矩形状の場合は、２箇所のエッヂａ、ｂが存在す
ることから、上述した従来装置のように２箇所のエッヂ
を選択し、そのエッヂ間隔を線幅として測定するような
ものでは、パターン１の線幅Ｌ0 を正確に測定すること
が可能である。

【０００５】ところが、同図（ｂ）に示すパターン１の
断面が台形状の場合、４箇所のエッヂａ、ａ´ｂ、ｂ´
が存在するため、上述した従来装置では、ａｂ間、ａｂ
´間、ａ´ｂ間、ａ´ｂ´間のいずれか１つを選択して
線幅を測定できるだけであり、例えば、ａ、ａ´間のａ
´´とｂ、ｂ´間のｂ´´による所定位置（所定高さ）
でのａ´´ｂ´´間の線幅を測定することはできなかっ
た。本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、線幅
測定対象の任意の高さでの線幅を測定できる線幅測定装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
線幅測定対象の画像情報を取込む画像情報取込み手段
と、この画像情報取込み手段の画像情報より前記線幅測
定対象の最外側エッヂと最内側エッヂを検出するととも
に、これら最外側エッヂの間および最内側エッヂの間か
ら少なくとも２つの線幅を求める画像処理手段と、この
画像処理手段により求められた少なくとも２つの線幅の
うちの最短線幅から最長線幅までの任意位置の線幅を演
算して出力する演算制御手段とにより構成している。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載にお
いて、演算制御手段は、最長線幅をＬ1 、最短線幅をＬ
2 、パラメータＴを０〜１００の任意の値とすると、 Ｌ＝Ｌ1 ＋（Ｌ2 −Ｌ1 ）×（Ｔ／１００） より任意位置の線幅Ｌを演算して出力するようにしてい
る。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載において、演算制御手段は、さらに上記演算制御の
実行の可否を任意に決定する手段を有している。この結
果、請求項１記載の発明によれば、例えば線幅測定対象
であるパターン断面が台形状であっても、パターンの最
外側エッヂの間および最内側エッヂの間よりそれぞれ求
められる最短線幅と最長線幅から、任意の高さでの線幅
を演算により求めることができる。

【０００９】また、請求項２記載の発明によれば、パラ
メータＴを０〜１００の範囲で決定することで、測定す
る線幅を所望する高さ位置のものに設定することができ
る。また、請求項３記載の発明によれば、演算制御手段
での演算制御の実行の可否を任意に決定できるので、複
数のパターンの線幅測定の場合にも、それぞれのパター
ン状態に最適な線幅測定を選択的に実行することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明が適用される線幅
測定装置の概略構成を示している。

【００１１】図において、１１は測定対象であるパター
ンで、このパターン１１の観察像を結像手段１２に取り
込むようにしている。結像手段１２は、パターン１１の
観察像から画像情報を生成するものである。そして、こ
の結像手段１２に撮像部１３を接続している。この撮像
部１３は、結像手段１２からの画像情報を電気信号に変
換するもので、この電気信号を画像処理部１４に与える
ようにしている。

【００１２】画像処理部１４は、図６で述べた測定処理
装置本体４と同様に構成したもので、図８から図１１で
述べたように撮像部１３からの電気信号の信号レベル
（輝度レベル）に応じた多値化した数値データを生成
し、この数値データを画素ごとにＹ方向に積算して積算
データを求め、この積算データに基づいてスプライン処
理を行って疑似曲線を得、さらに、この疑似曲線を１次
微分して輝度変化の２点のピークをエッヂ（端点）とし
て検出し、これらエッヂ間を線幅Ｌとして出力するよう
にしている。また、画像処理部１４は、図１２（ｂ）に
示すようにパターン断面が台形状の場合、４箇所のエッ
ヂａ、ａ´ｂ、ｂ´を検出すると、これらエッヂａ、ａ
´ｂ、ｂ´からａｂ間の線幅データ（Ｌ1 ）とａ´ｂ´
間の線幅データ（Ｌ2 ）を出力するようにしている。

【００１３】そして、このような画像処理部１４には、
演算制御部１５を接続している。この演算制御部１５
は、記憶部１６に予め記憶されたパラメータＴを用い
て、 Ｌ＝Ｌ1 ＋（Ｌ2 −Ｌ1 ）×（Ｔ／１００）…（１） を計算して線幅データＬを求め、この結果を出力部１８
に出力するようにしている。

【００１４】ここでのパラメータＴは、０〜１００の範
囲で設定することで、ｈ×（Ｔ／１００）より、線幅デ
ータＬを求めるパターン１１の基板面からの高さｈを決
定するものである。このパラメータＴは、予めオペレー
タの判断により入力部１７より記憶部１６に記憶してい
る。

【００１５】また、入力部１７は、予めオペレータの判
断により演算制御部１５での（１）式の計算を実行する
場合は“１”、実行しない場合は“０”のフラグを書き
込みできるようにしている。

【００１６】ここで、フラグ“０”により御部１５での
（１）式の計算を実行しない場合としては、例えば、上
述した図１２（ａ）に示すようなパターン１１の断面が
矩形状のものの他に、図２（ａ）に示す異なる線幅Ｌ1
1、Ｌ12の断面矩形状のパターン１１を多段に積層した
もの、同図（ｂ）に示す異なる線幅Ｌ21、Ｌ22の断面矩
形状のパターン１１を近接して並設したものなどが考え
られる。

【００１７】次に、このように構成した第１の実施の形
態の動作を図３に示すフローチャートにより説明する。
この場合、予め測定対象のパターン１１の観察像を、オ
ペレータが確認して演算制御部１５での（１）式の計算
を実行するか否かを判断し、フラグ“１”または“０”
を決定する。

【００１８】そして、ステップ３０１で、入力部１７よ
りフラグ“１”または“０”を入力するとともに、フラ
グ“１”の場合、パラメータＴ（０≦Ｔ≦１００）を入
力する。これらフラグ“１”または“０”およびパラメ
ータＴは、記憶部１６に記憶される。

【００１９】この状態から、ステップ３０３で、パター
ン１１の画像情報を画像処理部１４に取り込む。この場
合、パターン１１の観察像から結像手段１２で画像情報
を生成し、この結像手段１２からの画像情報を撮像部１
３で電気信号に変換したものである。

【００２０】画像処理部１４では、ステップ３０４で、
図８から図１１で述べたように撮像部１３からの電気信
号の信号レベル（輝度レベル）に応じた多値化した数値
データを生成し、この数値データを画素ごとにＹ方向に
積算して積算データを求め、この積算データに基づいて
スプライン処理を行って疑似曲線を得、さらに、この疑
似曲線を１次微分して輝度変化の２点のピークをエッヂ
（端点）として検出する。この場合、パターン断面が図
１２（ｂ）に示すような台形状の場合は、線幅データＬ
1 、Ｌ2 が出力される。

【００２１】次いで、ステップ３０５で、フラグの状態
を判断する。ここで、記憶部６に記憶されたフラグが
“０”の場合は、ステップ３０６に進み、画像処理部１
４からの線幅データＬ1 、Ｌ2 をそのまま出力部１８に
出力する。一方、記憶部６に記憶されたフラグが“１”
の場合は、ステップ３０７で、演算制御部１５では、記
憶部１６に予め記憶されたパラメータＴを用いて、 Ｌ＝Ｌ1 ＋（Ｌ2 −Ｌ1 ）×（Ｔ／１００）…（１） を計算して線幅データＬを求め、ステップ３０８で、線
幅データＬを出力部１８に出力する。

【００２２】この場合、画像処理部１４で求められるパ
ターン１１の線幅データＬは、０〜１００の任意の値で
設定されるパラメータＴにより図４に示すようにパター
ン１１の基板面１１１から任意の高さｈに相当するもの
である。

【００２３】なお、上述では、パターン断面が台形状の
場合を述べたが、図１２（ａ）に示すように矩形状の場
合は、画像処理部１４からは線幅データとしてＬ0 のみ
が出力される。この場合、オペレータはフラグ“０”を
指定しているので、画像処理部１４からの線幅データＬ
0 を、そのまま出力部１８に出力する。

【００２４】従って、このようにすれば線幅測定対象の
パターン１１の画像情報を撮像部１３より画像処理部１
４に取込むことにより、パターン断面が台形状の場合に
は、同パターン１１の最外側エッヂの間および最内側エ
ッヂの間から線幅データＬ1、Ｌ2 が求められ、これら
線幅データＬ1 、Ｌ2 からパラメータＴを０〜１００の
任意の値とすると、 Ｌ＝Ｌ1 ＋（Ｌ2 −Ｌ1 ）×（Ｔ／１００） より任意位置の線幅Ｌを演算して出力するようにできる
ので、パターン１１の断面が台形状の場合にも、パター
ン１１の任意の高さでの線幅Ｌを求めることができる。
また、パラメータＴを０〜１００の範囲で決定すること
で、測定する線幅を所望する高さ位置のものに設定する
こともできる。 （第２の実施の形態）第１の実施の形態では、１つのパ
ターン１１について線幅の測定を行う場合を述べたが、
この第２の実施の形態では、複数のパターン１１の線幅
測定に適用した場合である。この場合、第１の実施の形
態に用いた図１は、そのまま援用するものとする。

【００２５】このような構成において、まず、図５
（ａ）に示すフローチャートを実行して、ｎ個の各パタ
ーン１１について、それぞれの画像をオペレータが確認
しながら、演算制御部１５での（１）式の計算を実行す
るか否かを判断し、フラグ“１”または“０”を決定す
る。

【００２６】この場合、ステップ５０１で、測定対象の
各パターン１１の観察像を結像手段１２に取り込み、ス
テップ５０２で、ｉ＝１に初期設定したのたのち、ステ
ップ５０３で、結像手段１２からの最初のパターン１１
の画像を、オペレータが確認し、演算制御部１５での
（１）式の計算を実行するか否かを判断する。ここで、
（１）式の計算を実行しない場合は、ステップ５０４
で、フラグｆi ＝“０”を指定し、また、（１）式の計
算を実行する場合は、ステップ５０５で、フラグフラグ
ｆi ＝“１”を指定するとともに、パラメータＴi （０
≦Ｔ≦１００）を設定する。

【００２７】以下、同様にしてステップ５０６で、ｉ＝
ｎを判断するまで、ステップ５０７で、ｉ＝ｉ＋１しな
がら、各パターン１１について、演算制御部１５での
（１）式の計算を実行するか否かを判断して、フラグｆ
i の“１”または“０”を決定し、フラグ“１”の場
合、パラメータＴi （０≦Ｔ≦１００）を設定する。

【００２８】その後、ステップ５０６で、ｉ＝ｎを判断
すると、ステップ５０８で、１からｎ番目までのパター
ン１１に関するフラグ“１”または“０”およびパラメ
ータＴi が記憶部１６に記憶される。

【００２９】次に、図５（ｂ）に示すフローチャートを
実行して、ｎ個の各パターン１１の線幅を測定する。こ
の場合、ステップ６０１で、測定対象の各パターン１１
の観察像を結像手段１２に取り込み、ステップ６０２
で、ｉ＝１に初期設定したのたのち、ステップ６０３
で、最初のパターン１１のフラグ状態を判断する。ここ
で、記憶部６に記憶されたフラグが“０”の場合は、ス
テップ６０４に進み、画像処理部１４からの線幅データ
をそのまま出力部１８に出力する。一方、記憶部６に記
憶されたフラグが“１”の場合は、ステップ６０５で、
記憶部１６に予め記憶されたパラメータＴi を用いて、 Ｌi ＝Ｌi1＋（Ｌi2−Ｌi1）×（Ｔi ／１００）…（１） を計算して線幅データＬi を求め、この線幅データＬi
を出力部１８に出力する。

【００３０】以下、ステップ６０６で、ｉ＝ｎを判断す
るまで、ステップ６０７で、ｉ＝ｉ＋１しながら、各パ
ターン１１について、上述した動作を繰り返すようにな
る。従って、このようにすれば、複数のパターン１１の
線幅測定を行うような場合、各パターン１１の画像をオ
ペレータが確認しながら、演算制御部１５での演算を実
行するか否かを判断し、フラグ“１”または“０”を決
定するようになるので、複数のパターンの線幅測定の場
合に、それぞれのパターン状態に最適な線幅測定を選択
的に実行することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、線幅
測定対象であるパターン断面が台形状であっても、パタ
ーンの最外側エッヂの間および最内側エッヂの間よりそ
れぞれ求められる最短線幅と最長線幅から、任意の高さ
での線幅を測定することができる。

【００３２】また、線幅測定の可否を任意に決定できる
ことから、複数のパターンの線幅測定の場合に、それぞ
れのパターン状態に最適な線幅測定を選択的に実行する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図２】第１の実施の形態において線幅測定対象となら
ない場合のパターン断面形状を示す図。

【図３】第１の実施の形態の動作を説明するためのフロ
ーチャート。

【図４】第１の実施の形態による線幅測定の結果を示す
図。

【図５】本発明の第２の実施の形態の動作を説明するた
めのフローチャート。

【図６】従来の線幅測定装置の概略構成を示す図。

【図７】従来の線幅測定装置での動作を説明するための
図。

【図８】従来の線幅測定装置での動作を説明するための
図。

【図９】従来の線幅測定装置での動作を説明するための
図。

【図１０】従来の線幅測定装置での動作を説明するため
の図。

【図１１】従来の線幅測定装置での動作を説明するため
の図。

【図１２】線幅測定対象となるパターンの断面形状を示
す図。

【符号の説明】

１１…パターン、 １２…結像手段、 １３…撮像部、 １４…画像処理部、 １５…演算制御部、 １６…記憶部、 １７…入力部、 １８…出力部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線幅測定対象の画像情報を取込む画像情
   報取込み手段と、 この画像情報取込み手段の画像情報より前記線幅測定対
   象の最外側エッヂと最内側エッヂを検出するとともに、
   これら最外側エッヂの間および最内側エッヂの間から少
   なくとも２つの線幅を求める画像処理手段と、 この画像処理手段により求められた少なくとも２つの線
   幅のうちの最短線幅から最長線幅までの任意位置の線幅
   を演算して出力する演算制御手段とを具備したことを特
   徴とする線幅測定装置。
2. 【請求項２】 演算制御手段は、最長線幅をＬ1 、最短
   線幅をＬ2 、パラメータＴを０〜１００の任意の値とす
   ると、 Ｌ＝Ｌ1 ＋（Ｌ2 −Ｌ1 ）×（Ｔ／１００） より任意位置の線幅Ｌを演算して出力することを特徴と
   する請求項１記載の線幅測定装置。
3. 【請求項３】 演算制御手段は、さらに上記演算制御の
   実行の可否を決定する手段を有することを特徴とする請
   求項１または２記載の線幅測定装置。