JPS6179114A - 寸法測定装置 - Google Patents
寸法測定装置Info
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- JPS6179114A JPS6179114A JP20064884A JP20064884A JPS6179114A JP S6179114 A JPS6179114 A JP S6179114A JP 20064884 A JP20064884 A JP 20064884A JP 20064884 A JP20064884 A JP 20064884A JP S6179114 A JPS6179114 A JP S6179114A
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- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明社、たとえば半導体ウェハ上に形成された微小パ
ターンの寸法を自動的に測定する寸法測定装置に関する
。
ターンの寸法を自動的に測定する寸法測定装置に関する
。
従来、半導体ウェハのバメーン幅を測定する方法として
、光学顕微鏡を用いた測微計、工業用テレビジ冒ン（Ｉ
ＴＶ ）カメラと光学顕微鏡を組合わせた電子式測定機
、レーザ反射光と精密移動ステージを組合わせた測定機
等の光学的に像を拡大したシ、ビーム径を細くして分解
能を向上させた測定法がほとんどであった。さらに、走
査型電子顕徴鏡を用いて得られた拡大画像にスケールを
あててその時の倍率から換算して寸法測定するか、ある
いは画像を複数の画素に分解して、画像上にカーソルを
発生させ、測定者がパターンエツジ部にカーソルを合わ
せて、カーソル間の画素数と倍率とから寸法を得る方法
があった。しかるに、近時、ＬＳＩ及び超ＬＳＩの高集
積化に伴い、パターンの微細化、高精度化が進んでいて
、これに対応してパターン幅測定機も０．１μｍ以下の
分解能を必要とするようＫなっている。
、光学顕微鏡を用いた測微計、工業用テレビジ冒ン（Ｉ
ＴＶ ）カメラと光学顕微鏡を組合わせた電子式測定機
、レーザ反射光と精密移動ステージを組合わせた測定機
等の光学的に像を拡大したシ、ビーム径を細くして分解
能を向上させた測定法がほとんどであった。さらに、走
査型電子顕徴鏡を用いて得られた拡大画像にスケールを
あててその時の倍率から換算して寸法測定するか、ある
いは画像を複数の画素に分解して、画像上にカーソルを
発生させ、測定者がパターンエツジ部にカーソルを合わ
せて、カーソル間の画素数と倍率とから寸法を得る方法
があった。しかるに、近時、ＬＳＩ及び超ＬＳＩの高集
積化に伴い、パターンの微細化、高精度化が進んでいて
、これに対応してパターン幅測定機も０．１μｍ以下の
分解能を必要とするようＫなっている。
しかし、従来の光学的手段では倍率的に制限があ夛、そ
の分解能も波長の１／４程度であυ、０．１μｍ以下の
分解能を得ることは不可能である。また。
の分解能も波長の１／４程度であυ、０．１μｍ以下の
分解能を得ることは不可能である。また。
レーザ反射光によシエッジを検出する測定法ではパター
ンの断面形状が変われば（レジストとエツチング後の形
状の違い等）、その測定結果にばらつきが生じ、高精度
の測定ができない。さらに、走査型電子顕微鏡を用いた
方法では１倍率の調整が不十分であったシ、スケールで
測定する場合には読取シ誤差が、また、カーソルをパタ
ーンエツジに合わせる場合も測定者による合わせ方のば
らつきが生じ、高精度の測定が困難となっていた。
ンの断面形状が変われば（レジストとエツチング後の形
状の違い等）、その測定結果にばらつきが生じ、高精度
の測定ができない。さらに、走査型電子顕微鏡を用いた
方法では１倍率の調整が不十分であったシ、スケールで
測定する場合には読取シ誤差が、また、カーソルをパタ
ーンエツジに合わせる場合も測定者による合わせ方のば
らつきが生じ、高精度の測定が困難となっていた。
本発明は、上記事情を参酌してなされたもので。
走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ （Ｓｃａｎｎｉｎｇ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ＋愕−■−（ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ）と呼ぶ。）を用いて、たとえ
ば半導体ウェハ上に形成された微小パターンの寸法を自
動的かつ高精度で測定するここのできる寸法測定装置を
提供することを目的とする。
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ＋愕−■−（ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ）と呼ぶ。）を用いて、たとえ
ば半導体ウェハ上に形成された微小パターンの寸法を自
動的かつ高精度で測定するここのできる寸法測定装置を
提供することを目的とする。
ＳＥＭ本体部に寸法測定部を電気的に接続し、上記寸法
測定部にてＳＥＭ本体部から出力された寸法測定される
パターンを示す画像信号に基づいて上記パターンの輪郭
を示す縁部を決定するとともに１求められた複数の縁部
間の距離を倍率１・ζ応じて自動的に算出するようにす
るとともに１寸法測定部に校正値設定部を設けて校正値
を記憶させ、この校正値に基づいて寸法算出するように
したものである。
測定部にてＳＥＭ本体部から出力された寸法測定される
パターンを示す画像信号に基づいて上記パターンの輪郭
を示す縁部を決定するとともに１求められた複数の縁部
間の距離を倍率１・ζ応じて自動的に算出するようにす
るとともに１寸法測定部に校正値設定部を設けて校正値
を記憶させ、この校正値に基づいて寸法算出するように
したものである。
以下１本発明を図面を参照して、実施例に基づいて詳述
する。
する。
第１図は１本実施例の寸法測定装置の構成図である。こ
の寸法測定装置は、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎ
ｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｌｃｒｏｓｃｏｐｅ ；以下
、たんにＳＥＭと略記する。）本体部（１）と、この８
１Ｍ本体部（１）により捕捉された特定部分の寸法を測
定する寸法測定部（２）とからなっている。上記本体部
（１）は１図示せぬ電源によ）電子を放出する電子銃（
３）と、この電子銃（３）から放出された電子線束（４
）を縮小するコンデ／す・レンズ（５）・・・と、基準
となるクロック信号ＰＳを出力する基準信号発生部（６
）と、この基準信号発生部（６）から出力されたクロッ
ク信号ＰＳに基づいて電子線束（４）をラスタ走査させ
るための掃引信号ＳＳを発生させる掃引信号発生部（７
）と、図示せぬ倍率切換スイッチの設定によ）上記掃引
信号発生部（７）から出力された掃引信号８８と組合わ
せて後述する走立コイル部（８）に制御信号Ｃ８１を出
力する倍率切換部（９）と、上記制御信号Ｃ８１に基づ
いて電子線束（４）の走査方向及び幅を制御する走査コ
イル部（８）と、さらに電子線束（４）を縮小し測定試
料α０）上に電子線束（４ンを照射する対物レンズαυ
と、測定試料αＱから放出される二次電子を集捉する二
次電子検出器αのと、この二次電子検出器（２）からの
信号を増幅する増幅部側と、この増幅部（１３）から出
力された画像信号Ｉｓと掃引信号発生部（力から出力さ
れた掃引信号ＳＳによシ後述するＣＲＴ （Ｃａｔｈｏ
ｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ ）α養に画像を表示させるた
めの画像信号増幅器ｕ最と、図示せぬ載置台上に保持さ
れた測定試料（１〔の特定部位の拡大画像を表示するＣ
ＲＴ （１４）とから構成されている。一方、上記寸法
測定部（２）は、基準信号発生部（６）からのクロック
信号ＰＳ及び掃引信号発生部（７）からの掃引信号ＳＳ
に基づいて後述するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ；中央処理袋ｆｉｉｔ）ｇｔ
１６）から出力された制御信号Ｃ８２によシ上記画像信
号Ｉｓを複数の画素（５１２ｘ ５１２ ）に分割して
画像信号Ｉｓルベル（電圧値）をアナログ−ディジタル
変換するアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ ）変換部（１
７） ト、上記画素ごとにＡ／Ｄ変換された画像信号Ｄ
ＩＳをアドレス化してそれらのノベル（電圧値）を記憶
する画像信号記憶部α槌と、 ＣＲＴ（１４）に複数の
カーソルを発生させ発生位置をＣＲＴα優上で任意の位
置に動かすことができるカーソル設定部（Ｌｌと、上記
ＣＲ’ｌ’α荀におけるカーソルの位置を読み取シアド
レス化された画像信号Ｉｓに対応したアドレスに変換し
て出力するカーソル位置読取部（イ）と、カーソルのア
ドレスを読み取９２本のカーソル間の画像信号ＤＩＳを
画像信号記憶部ａ８よシ読み出し後述する各種画像処理
を行う演算機能と記憶機能を有するＣＰＵ部（Ｌｅと、
ＣＰＵ部（Ｉｌ１９及び画像信号記憶部（ＩＩに電気
的に接続されこのＣＰＵ部αＱにおける演算結果をディ
ジタル−アナログ（Ｄ／Ａ ’）変換してＣＲＴ（１４
）に表示させるＤ／Ａ変換部Ｃυと１倍率切換部（９）
及びＣＰＵ部（１Ｇに電気的に接続され校正値データを
求め記憶する校正値設定部（１６ａ）と、ＣＰＵ部（ｌ
Ｉ１９に接続され校正データとなる寸法を設定しＣＰＵ
部（ＬＱに出力するための外部スイッチ（１６ｂ）とか
ら構成されている。この校正値設定部（１６ａ）は、Ｃ
ＰＵ部ａｌ１９ｅこ校正値データを出力し、このＣＰＵ
部（１５１にて求められたパターン寸法を校正するよう
になっている。
の寸法測定装置は、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎ
ｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｌｃｒｏｓｃｏｐｅ ；以下
、たんにＳＥＭと略記する。）本体部（１）と、この８
１Ｍ本体部（１）により捕捉された特定部分の寸法を測
定する寸法測定部（２）とからなっている。上記本体部
（１）は１図示せぬ電源によ）電子を放出する電子銃（
３）と、この電子銃（３）から放出された電子線束（４
）を縮小するコンデ／す・レンズ（５）・・・と、基準
となるクロック信号ＰＳを出力する基準信号発生部（６
）と、この基準信号発生部（６）から出力されたクロッ
ク信号ＰＳに基づいて電子線束（４）をラスタ走査させ
るための掃引信号ＳＳを発生させる掃引信号発生部（７
）と、図示せぬ倍率切換スイッチの設定によ）上記掃引
信号発生部（７）から出力された掃引信号８８と組合わ
せて後述する走立コイル部（８）に制御信号Ｃ８１を出
力する倍率切換部（９）と、上記制御信号Ｃ８１に基づ
いて電子線束（４）の走査方向及び幅を制御する走査コ
イル部（８）と、さらに電子線束（４）を縮小し測定試
料α０）上に電子線束（４ンを照射する対物レンズαυ
と、測定試料αＱから放出される二次電子を集捉する二
次電子検出器αのと、この二次電子検出器（２）からの
信号を増幅する増幅部側と、この増幅部（１３）から出
力された画像信号Ｉｓと掃引信号発生部（力から出力さ
れた掃引信号ＳＳによシ後述するＣＲＴ （Ｃａｔｈｏ
ｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ ）α養に画像を表示させるた
めの画像信号増幅器ｕ最と、図示せぬ載置台上に保持さ
れた測定試料（１〔の特定部位の拡大画像を表示するＣ
ＲＴ （１４）とから構成されている。一方、上記寸法
測定部（２）は、基準信号発生部（６）からのクロック
信号ＰＳ及び掃引信号発生部（７）からの掃引信号ＳＳ
に基づいて後述するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ；中央処理袋ｆｉｉｔ）ｇｔ
１６）から出力された制御信号Ｃ８２によシ上記画像信
号Ｉｓを複数の画素（５１２ｘ ５１２ ）に分割して
画像信号Ｉｓルベル（電圧値）をアナログ−ディジタル
変換するアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ ）変換部（１
７） ト、上記画素ごとにＡ／Ｄ変換された画像信号Ｄ
ＩＳをアドレス化してそれらのノベル（電圧値）を記憶
する画像信号記憶部α槌と、 ＣＲＴ（１４）に複数の
カーソルを発生させ発生位置をＣＲＴα優上で任意の位
置に動かすことができるカーソル設定部（Ｌｌと、上記
ＣＲ’ｌ’α荀におけるカーソルの位置を読み取シアド
レス化された画像信号Ｉｓに対応したアドレスに変換し
て出力するカーソル位置読取部（イ）と、カーソルのア
ドレスを読み取９２本のカーソル間の画像信号ＤＩＳを
画像信号記憶部ａ８よシ読み出し後述する各種画像処理
を行う演算機能と記憶機能を有するＣＰＵ部（Ｌｅと、
ＣＰＵ部（Ｉｌ１９及び画像信号記憶部（ＩＩに電気
的に接続されこのＣＰＵ部αＱにおける演算結果をディ
ジタル−アナログ（Ｄ／Ａ ’）変換してＣＲＴ（１４
）に表示させるＤ／Ａ変換部Ｃυと１倍率切換部（９）
及びＣＰＵ部（１Ｇに電気的に接続され校正値データを
求め記憶する校正値設定部（１６ａ）と、ＣＰＵ部（ｌ
Ｉ１９に接続され校正データとなる寸法を設定しＣＰＵ
部（ＬＱに出力するための外部スイッチ（１６ｂ）とか
ら構成されている。この校正値設定部（１６ａ）は、Ｃ
ＰＵ部ａｌ１９ｅこ校正値データを出力し、このＣＰＵ
部（１５１にて求められたパターン寸法を校正するよう
になっている。
つぎに、上記のように構成された寸法測定装置の作動に
ついて詳述する。
ついて詳述する。
まず、ＳＥＭ本体部（１）の載置台に例えばＬＳＩ等の
パターン寸法が確定している半導体ウェハなどの測定試
料（ＩＩを載置する。しかして、電子銃（３）から放出
されたａ子線束（４）は、コンデンサ・レンズ（５）・
・・Ｋよシ縮小され、倍率切換部（９）から出力された
制御信号Ｃ８Ｉによシ走査コイル部（８）にてＸ−Ｙ方
向にラスメ走査を行い、対物レンズαυでさらに縮小し
て測定試料（ｌＱｌ上に照射される。すると、測定試料
Ｈ面からは、二次電子が放出される。この二次電子は、
二次電子検出器α力によシ集捉され電気信号に変換され
る。この二次電子検出器αりから出力された電気信号は
増幅器α階にて増幅され、画像（２１Ｉｓ トｔ、テ、
Ａ／Ｄ変換部（１７）Ｋテ、 ＣＰＵ部（Ｌ［Ｅｌ
カラ出力された制御信号Ｃ８２に基づいて、Ａ／Ｄ変換
され、第２図に示すように、ラスタ走ｉ（第２図矢印人
方向）及び走五線分割（第２図矢印Ｂ方向）によｊＤ
、 ５１２ Ｘ ５１２個の画素に分割されて、それ
ぞれのアドレスにおけるＡ／Ｄ変換された画像信号ＤＮ
ＳをＩｓ （ｉ、 ｊ） （ただし、０≦ｉ、ｊ≦５１
１）とアドレス化する。しかして、画像信号、記憶部α
榎にては。
パターン寸法が確定している半導体ウェハなどの測定試
料（ＩＩを載置する。しかして、電子銃（３）から放出
されたａ子線束（４）は、コンデンサ・レンズ（５）・
・・Ｋよシ縮小され、倍率切換部（９）から出力された
制御信号Ｃ８Ｉによシ走査コイル部（８）にてＸ−Ｙ方
向にラスメ走査を行い、対物レンズαυでさらに縮小し
て測定試料（ｌＱｌ上に照射される。すると、測定試料
Ｈ面からは、二次電子が放出される。この二次電子は、
二次電子検出器α力によシ集捉され電気信号に変換され
る。この二次電子検出器αりから出力された電気信号は
増幅器α階にて増幅され、画像（２１Ｉｓ トｔ、テ、
Ａ／Ｄ変換部（１７）Ｋテ、 ＣＰＵ部（Ｌ［Ｅｌ
カラ出力された制御信号Ｃ８２に基づいて、Ａ／Ｄ変換
され、第２図に示すように、ラスタ走ｉ（第２図矢印人
方向）及び走五線分割（第２図矢印Ｂ方向）によｊＤ
、 ５１２ Ｘ ５１２個の画素に分割されて、それ
ぞれのアドレスにおけるＡ／Ｄ変換された画像信号ＤＮ
ＳをＩｓ （ｉ、 ｊ） （ただし、０≦ｉ、ｊ≦５１
１）とアドレス化する。しかして、画像信号、記憶部α
榎にては。
これらアドレスｌ５（ｉ、ｊ）ごとに画像信号ＤＩＳが
記憶されるとともに、 ＣＲＴ Ｈにて静止画像として
表示される（第３図参照）。ついで、 ＣＲＴ （Ｌ、
９にて表示されているパターンＰの端縁部に２本のカー
ソル（２ｚａ）、 （２２ｂ）がびったシ重なるように
カーソル設定部（１９を操作する。このとき外部スイッ
チ（１６ｂ）にパターンＰの既知の幅データを設定して
おく。しかして、カーソル位置読取部翰にては、カーソ
ル（２２ａ）、 （２２ｂ）の位置を示すアドレスが読
み取られＣＰＵ部αｅに出力される。このＣＰＵ部α０
にては、カーソル位置読取部（イ）から出力されたカー
ソル（２２ａ）、 （２２ｂ）のアドレス・データに基
づきカーソル（２２ａ）、 （２２ｂ）間隔を算出する
。このカーソル（２２ａ）、 （２２ｂ）間隔は１画素
数又はクロックパルス数で表示されている。ついで、こ
のカーノル（２２ａ）、 （２２ｂ）間隔で外部スイッ
チ（１６ｂ）から出力された幅データを除算する。かく
して、１画素当）又は１クロツクパルス当りの校正値が
求められる。求められた校正値は、校正値設定部（１６
ａ） Ｋて記憶させる。つぎに１倍率切換部（９）を操
作して倍率を切換え、ることによシ、上述の手順で、異
なる倍率における校正値を校正値設定部（１６ａ）に記
憶させる。つぎに、新たにパターン寸法が未知の測定試
料（１０３を載は台上に載置し、上記した動作で得ら些
たＣＲＴ（１４）上のパターンＰに対して、このパター
ンＰの幅りを求めるためにカーソル設定部（Ｌ’Ｊを操
作して画像信号増幅器（Ｉ璋にカーソル発生信号に８を
出力し、２本Ｉ） ｆｙ −：／ ル（２２ａ）、 （
２２ｂ）をパターンＰを挾むような位置に移動させる（
第３図参照）。その際、カー：／ ＃ （２２ａ）、
（２２ｂ） （７）幅Ｗ及び 。
記憶されるとともに、 ＣＲＴ Ｈにて静止画像として
表示される（第３図参照）。ついで、 ＣＲＴ （Ｌ、
９にて表示されているパターンＰの端縁部に２本のカー
ソル（２ｚａ）、 （２２ｂ）がびったシ重なるように
カーソル設定部（１９を操作する。このとき外部スイッ
チ（１６ｂ）にパターンＰの既知の幅データを設定して
おく。しかして、カーソル位置読取部翰にては、カーソ
ル（２２ａ）、 （２２ｂ）の位置を示すアドレスが読
み取られＣＰＵ部αｅに出力される。このＣＰＵ部α０
にては、カーソル位置読取部（イ）から出力されたカー
ソル（２２ａ）、 （２２ｂ）のアドレス・データに基
づきカーソル（２２ａ）、 （２２ｂ）間隔を算出する
。このカーソル（２２ａ）、 （２２ｂ）間隔は１画素
数又はクロックパルス数で表示されている。ついで、こ
のカーノル（２２ａ）、 （２２ｂ）間隔で外部スイッ
チ（１６ｂ）から出力された幅データを除算する。かく
して、１画素当）又は１クロツクパルス当りの校正値が
求められる。求められた校正値は、校正値設定部（１６
ａ） Ｋて記憶させる。つぎに１倍率切換部（９）を操
作して倍率を切換え、ることによシ、上述の手順で、異
なる倍率における校正値を校正値設定部（１６ａ）に記
憶させる。つぎに、新たにパターン寸法が未知の測定試
料（１０３を載は台上に載置し、上記した動作で得ら些
たＣＲＴ（１４）上のパターンＰに対して、このパター
ンＰの幅りを求めるためにカーソル設定部（Ｌ’Ｊを操
作して画像信号増幅器（Ｉ璋にカーソル発生信号に８を
出力し、２本Ｉ） ｆｙ −：／ ル（２２ａ）、 （
２２ｂ）をパターンＰを挾むような位置に移動させる（
第３図参照）。その際、カー：／ ＃ （２２ａ）、
（２２ｂ） （７）幅Ｗ及び 。
長さＬはカーソル設定部（１９にて調節できる。さらに
、 ＣＰＵ部（１６）にては、カーソル設定部α■から
カーソル位置読取部（イ）を介して出力されたカーソル
発生信号に８に基づいて、 ＣＲＴ （１４）上におけ
るカーソル（２２ａ）、 （２２ｂ）の位置をアドレス
化された信号ｌ５（ｉ、ｊ）（０≦ｉ≦５１１．０≦ｊ
≦５１１）に変換する。しかして、カーノ＃ （２２ａ
）、 （２２ｂ） Ｉｃよシ指定された判別領域内の任
意の１ラインのデータを画像信号記憶部ａ８からＣＰＵ
部（ｔｅに転送する（第４図ブロック＠）。この１ライ
ンのノイズ除去を、必要な場合は、ＦＩＴ （Ｆａｓｔ
Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）法又は積算傾
斜変換法を使い行う（第４図ブロック（２４） ）。上
記ＦＩＴ法によシノイズ除去を行う場合は１画像信号記
憶部（ｔｌから取シ込んだデータ（第５図（ａ）参照）
を７−リエ変換して（第４図ブロック（至））、周波数
解析を行いノイズを除去するため高周波成分をカットす
る（第４図ブロック弼）。しかして、高周波成分がカッ
トされたデータを逆７−リエ変換して波形を再生する（
第４図ブロック＠）。この処理によシ、第５図（ｂ）Ｋ
示すように、ノイズを元の波形から取シ除くことができ
る。他方、積算傾斜変換法による場合は１画像信号記憶
部α榎から取シ込んだ１ライ／のデータ（第６図（ａ）
参照）Ｋ関しては、ｊ点目（０≦ｊ≦５１１）のデータ
をｆ（Ｊ”）とすると、Ｏ≦ａ≦５１１について、 ５
（ａ）＝Σｆ（ｊ）を計算し−Ｑ （第４図ブロック＠）、この積算結果＄（ａ）について
ｍ点先のデータこの勾配ｇ（ａ）＝（ｓ（ａ−４−ｍ）
−＋５（ａ））／ｍを求める（第４図ブロック＠）。こ
の処理にょ夛１元の波形（第６図（ａ））に比べ、ノイ
ズが除去された波形（第６図Φ））が得られる。しかし
て。
、 ＣＰＵ部（１６）にては、カーソル設定部α■から
カーソル位置読取部（イ）を介して出力されたカーソル
発生信号に８に基づいて、 ＣＲＴ （１４）上におけ
るカーソル（２２ａ）、 （２２ｂ）の位置をアドレス
化された信号ｌ５（ｉ、ｊ）（０≦ｉ≦５１１．０≦ｊ
≦５１１）に変換する。しかして、カーノ＃ （２２ａ
）、 （２２ｂ） Ｉｃよシ指定された判別領域内の任
意の１ラインのデータを画像信号記憶部ａ８からＣＰＵ
部（ｔｅに転送する（第４図ブロック＠）。この１ライ
ンのノイズ除去を、必要な場合は、ＦＩＴ （Ｆａｓｔ
Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）法又は積算傾
斜変換法を使い行う（第４図ブロック（２４） ）。上
記ＦＩＴ法によシノイズ除去を行う場合は１画像信号記
憶部（ｔｌから取シ込んだデータ（第５図（ａ）参照）
を７−リエ変換して（第４図ブロック（至））、周波数
解析を行いノイズを除去するため高周波成分をカットす
る（第４図ブロック弼）。しかして、高周波成分がカッ
トされたデータを逆７−リエ変換して波形を再生する（
第４図ブロック＠）。この処理によシ、第５図（ｂ）Ｋ
示すように、ノイズを元の波形から取シ除くことができ
る。他方、積算傾斜変換法による場合は１画像信号記憶
部α榎から取シ込んだ１ライ／のデータ（第６図（ａ）
参照）Ｋ関しては、ｊ点目（０≦ｊ≦５１１）のデータ
をｆ（Ｊ”）とすると、Ｏ≦ａ≦５１１について、 ５
（ａ）＝Σｆ（ｊ）を計算し−Ｑ （第４図ブロック＠）、この積算結果＄（ａ）について
ｍ点先のデータこの勾配ｇ（ａ）＝（ｓ（ａ−４−ｍ）
−＋５（ａ））／ｍを求める（第４図ブロック＠）。こ
の処理にょ夛１元の波形（第６図（ａ））に比べ、ノイ
ズが除去された波形（第６図Φ））が得られる。しかし
て。
上記いずれかの方法によりノイズが除去された波形につ
いて、第７図及び第８図で示すように、カーノＡ／（２
２ａ）、 （２２ｂ）によシ寸法測定する判別領域を指
定する（第４図ブロック（至））。判別領域は。
いて、第７図及び第８図で示すように、カーノＡ／（２
２ａ）、 （２２ｂ）によシ寸法測定する判別領域を指
定する（第４図ブロック（至））。判別領域は。
寸法測定部位すなわちパターン部分（第３図領域Ｐ）に
対応する波形の電圧値が他部分よシ大きいことによりａ
別できる。それから判別領域内にて第７図及び第８図に
示す一方の側縁部における最大値ＧＩ）及び最小値Ｏａ
を求める（第４図ブロックｒ３３）。
対応する波形の電圧値が他部分よシ大きいことによりａ
別できる。それから判別領域内にて第７図及び第８図に
示す一方の側縁部における最大値ＧＩ）及び最小値Ｏａ
を求める（第４図ブロックｒ３３）。
なお、＃ｃ７図に軽いて、波形Ｈはノイズ除去前の波形
、波形（ト）はノイズ除去後の波形である。しかして、
最大値（（１）と最小値０３この間において任意に２点
（至）、Ｇ？）を選択し、直線近似する範囲を指定する
（第４図ブロック（至））。つぎに、これら２点（至）
。
、波形（ト）はノイズ除去後の波形である。しかして、
最大値（（１）と最小値０３この間において任意に２点
（至）、Ｇ？）を選択し、直線近似する範囲を指定する
（第４図ブロック（至））。つぎに、これら２点（至）
。
Ｃ３７）間のデータに対して、最小二乗法にて回帰直線
（至）を求める（第４図ブロック（４１）。さらに、最
小値０擾と点Ｇ？）この間のデータすなわち平坦な部分
のデータに対して最小二乗法によシ回帰直線Ｇ１１）を
求める（第４図ブロック働）。つぎに回帰直ｉ！！（至
）。
（至）を求める（第４図ブロック（４１）。さらに、最
小値０擾と点Ｇ？）この間のデータすなわち平坦な部分
のデータに対して最小二乗法によシ回帰直線Ｇ１１）を
求める（第４図ブロック働）。つぎに回帰直ｉ！！（至
）。
他の交点■を求める。同様にして、他方の側縁部におけ
る回帰直線■、禰を求め、それらの交点ＯＱを算出する
（第４図ブロック侃７））。上記交点（Ａ３゜に）の位
置はＣＲＴａ々にて表示するとともに、両者の間隔（画
素数）を求め、校正値設定部（１６りに記憶されている
当該倍率における１画素轟りの寸法を乗算し、寸法に変
換する（第４図ブロック（ハ））。
る回帰直線■、禰を求め、それらの交点ＯＱを算出する
（第４図ブロック侃７））。上記交点（Ａ３゜に）の位
置はＣＲＴａ々にて表示するとともに、両者の間隔（画
素数）を求め、校正値設定部（１６りに記憶されている
当該倍率における１画素轟りの寸法を乗算し、寸法に変
換する（第４図ブロック（ハ））。
そうして、カーソル（２２ｍ）、 （２２ｂ）が複数の
走査線にわたりているときは、別のラインについて同一
の処理を繰返して行う（第４図ブロックＧ１９）。しか
して、各ラインについて得られたパターンＰの幅りを示
す寸法に基づいて各種統計処理たとえば平均値演算、標
準偏差演算を行う（第４図ブロック（至））。最後に、
これらの演算結果をモニタ、プリンタ等の表示部で表示
、記録する（第４図ブロック６Ｄ）。
走査線にわたりているときは、別のラインについて同一
の処理を繰返して行う（第４図ブロックＧ１９）。しか
して、各ラインについて得られたパターンＰの幅りを示
す寸法に基づいて各種統計処理たとえば平均値演算、標
準偏差演算を行う（第４図ブロック（至））。最後に、
これらの演算結果をモニタ、プリンタ等の表示部で表示
、記録する（第４図ブロック６Ｄ）。
かくして、本実施例の寸法測定装置によれば、例えば半
導体パターンなどの微細な測定対象を。
導体パターンなどの微細な測定対象を。
０．０１μｍの高分解能で、高精度かつ自動的に求める
ことができる。とシわけ、あらかじめ１画素当りの寸法
値を校正することによ）寸法測定するようＫしているの
で、測定精度が顕著に向上するという格別の効果を奏す
る。
ことができる。とシわけ、あらかじめ１画素当りの寸法
値を校正することによ）寸法測定するようＫしているの
で、測定精度が顕著に向上するという格別の効果を奏す
る。
なお、上記実施例においては、横方向のパターン幅の寸
法測定について示してｂるが、縦方向のパターン幅につ
いても電子線束の走査方向を９０度スキャンローチーシ
ランすることＫよシ同様の方法で可能となる。また、パ
ターン幅の測定に限ることなく、第９図（ａ）Ｋ示すよ
うに２本のパターンＰ、 、 Ｐ、 （７）それぞれの
内部Ｋ カー ７ ＃ （２２ａ）、 （２２ｂ）を設
定して、第９図（ｂ）に示すような波形６３より上記実
施例と同様にして１回帰直線６飄（財）、（至）を求め
これらの交点（４）、らηよりパターンＰ１ ＋Ｐｔの
間隔を求めることもできる。さらに、第１０図（ａ）に
示すパターンＰ、、Ｐ、のピッチも求めることができる
。すなわち、カーノ＃ （２２ａ）、 （２２ｂ）でパ
ターｙｐ、ｏ左（右）側縁部をはさみ、カーソル（２２
Ｃ）、 （２２ｄ）でパターンＰ、の左（右）側縁部を
はさむ。しかして、上記実施例と同様にして、第１０図
（ｂ）に示す波形１５Ｆ！Ｉよシ回帰直線Ｍ、 （６Ｇ
、 Ｉυ、□を求めたのち、これらの交点−，（財）よ
シバターンＰ、 、 Ｐ、のピッチを求めることができ
る。また、上記実施例においては、ＦＥＴ法又は積算傾
斜変換法によシノイズの除去を行ったが複数画素の平均
化又は複数画面の加算によシノイズ除去を行ってもよい
。のみならず、寸法測定においてノイズを無視できる場
合にはノイズ除去処理を省略することができる。さらに
、パターンの縁部（エツジ）を求める方法としては、上
記実施例のように回帰直線の交点から求める方法に限る
ことなく、たとえば、第Ｕ図（ａ）に示すように。
法測定について示してｂるが、縦方向のパターン幅につ
いても電子線束の走査方向を９０度スキャンローチーシ
ランすることＫよシ同様の方法で可能となる。また、パ
ターン幅の測定に限ることなく、第９図（ａ）Ｋ示すよ
うに２本のパターンＰ、 、 Ｐ、 （７）それぞれの
内部Ｋ カー ７ ＃ （２２ａ）、 （２２ｂ）を設
定して、第９図（ｂ）に示すような波形６３より上記実
施例と同様にして１回帰直線６飄（財）、（至）を求め
これらの交点（４）、らηよりパターンＰ１ ＋Ｐｔの
間隔を求めることもできる。さらに、第１０図（ａ）に
示すパターンＰ、、Ｐ、のピッチも求めることができる
。すなわち、カーノ＃ （２２ａ）、 （２２ｂ）でパ
ターｙｐ、ｏ左（右）側縁部をはさみ、カーソル（２２
Ｃ）、 （２２ｄ）でパターンＰ、の左（右）側縁部を
はさむ。しかして、上記実施例と同様にして、第１０図
（ｂ）に示す波形１５Ｆ！Ｉよシ回帰直線Ｍ、 （６Ｇ
、 Ｉυ、□を求めたのち、これらの交点−，（財）よ
シバターンＰ、 、 Ｐ、のピッチを求めることができ
る。また、上記実施例においては、ＦＥＴ法又は積算傾
斜変換法によシノイズの除去を行ったが複数画素の平均
化又は複数画面の加算によシノイズ除去を行ってもよい
。のみならず、寸法測定においてノイズを無視できる場
合にはノイズ除去処理を省略することができる。さらに
、パターンの縁部（エツジ）を求める方法としては、上
記実施例のように回帰直線の交点から求める方法に限る
ことなく、たとえば、第Ｕ図（ａ）に示すように。
パターｙＰ、をはさむようにカー ：／ ＃ （２２ａ
）、 （２２ｂ）を設定し、このカーソル（２２ａ）、
（２２ｂ）間の波形（至）（第Ｕ図（ｂ）参照）につ
いて、カー ／ ＃ （２２ａ）、 （２２ｂ）側から
画像信号を積算して第Ｕ図（Ｃ）に示す積算曲線１４．
（６７）を得、この積算曲線Ｍ、６７）の変曲点（至）
、６１より パターン＠Ｄ、を求めることもできる。さ
らにまた１校正値設定部（１６ａ）を分設することなく
、ＣＰＵ部αωにてすべての校正処理を行うようにして
もよい。上記実施例においては、測定試料（ＩＩとして
ＬＳＩ用の半導体ウェハを用いているが、ｐオーダの寸
法測定であればいかなるものくも本発明の寸法測定装置
を適用できる。
）、 （２２ｂ）を設定し、このカーソル（２２ａ）、
（２２ｂ）間の波形（至）（第Ｕ図（ｂ）参照）につ
いて、カー ／ ＃ （２２ａ）、 （２２ｂ）側から
画像信号を積算して第Ｕ図（Ｃ）に示す積算曲線１４．
（６７）を得、この積算曲線Ｍ、６７）の変曲点（至）
、６１より パターン＠Ｄ、を求めることもできる。さ
らにまた１校正値設定部（１６ａ）を分設することなく
、ＣＰＵ部αωにてすべての校正処理を行うようにして
もよい。上記実施例においては、測定試料（ＩＩとして
ＬＳＩ用の半導体ウェハを用いているが、ｐオーダの寸
法測定であればいかなるものくも本発明の寸法測定装置
を適用できる。
本発明の寸法測定装置は、各倍率ごとに１画素当夛又は
１クロックパルス当りの寸法値を示す校正値をあらかじ
め算出・記憶して寸法測定を行うもので従来に比べ、校
正が容易に行なえ、 ０．０１μｍ以下の高分解能で、
高精度かつ迅速に精密寸法測定を行うことができる。し
たがりて１本発明の寸法測定装置をＬ８Ｉ、超ＬＳＩ等
の半導体製造プロセスに適用した場合、製品の評価及び
検査を容易かつ高度の信頼性をもって行うことができる
。その結果、半導体製品の品質向上及び歩留向上を達成
することができる。のみならず、高集積化のための各種
の製造技術開発及びプロセス条件の決定に多大の寄与を
することができる。
１クロックパルス当りの寸法値を示す校正値をあらかじ
め算出・記憶して寸法測定を行うもので従来に比べ、校
正が容易に行なえ、 ０．０１μｍ以下の高分解能で、
高精度かつ迅速に精密寸法測定を行うことができる。し
たがりて１本発明の寸法測定装置をＬ８Ｉ、超ＬＳＩ等
の半導体製造プロセスに適用した場合、製品の評価及び
検査を容易かつ高度の信頼性をもって行うことができる
。その結果、半導体製品の品質向上及び歩留向上を達成
することができる。のみならず、高集積化のための各種
の製造技術開発及びプロセス条件の決定に多大の寄与を
することができる。
第１図は本発明の一実施例の寸法測定装置の全体構成図
、第２図は第１図の寸法測定装置で得られた画像信号の
画素への分割を示す説明図、第３図はＣＲＴにおけるカ
ーソルの設定を示す図、第４図は第１図の寸法測定装置
による寸法測定手順を示すフローチャート、第５図及び
第６図はノイズ除去前の画像信号とノイズ除去後の画像
信号を示すグラフ、第７図及び第８図はパターン幅の求
め方を説明するだめのグラフ、第９図ないし第１１図は
第１図の寸法測定装置による各種寸法測定を説明するた
めの図である。 （１）・・・ｉｓＥＭ本体部、 （２）・・・寸
法測定部、（４）・・・電子線束、（Ｖ〔・・・測定試
料。 α４・・・ＣＲＴ （表示部）。 αｅ・・・ＣＰＵ部（演算制御部）、 （１６ａ）・・・校正値設定部、 住ト・・画像信号
記憶部。 （ＬＩ・・・カーソル設定部、 翰・・・カーソル位置読取部、 （２２ａ）、 （２２ｂ）−・・カー ７ ＃。 代理人 弁理士 則近意佑 （ほか１名）第２図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図 距埼１
、第２図は第１図の寸法測定装置で得られた画像信号の
画素への分割を示す説明図、第３図はＣＲＴにおけるカ
ーソルの設定を示す図、第４図は第１図の寸法測定装置
による寸法測定手順を示すフローチャート、第５図及び
第６図はノイズ除去前の画像信号とノイズ除去後の画像
信号を示すグラフ、第７図及び第８図はパターン幅の求
め方を説明するだめのグラフ、第９図ないし第１１図は
第１図の寸法測定装置による各種寸法測定を説明するた
めの図である。 （１）・・・ｉｓＥＭ本体部、 （２）・・・寸
法測定部、（４）・・・電子線束、（Ｖ〔・・・測定試
料。 α４・・・ＣＲＴ （表示部）。 αｅ・・・ＣＰＵ部（演算制御部）、 （１６ａ）・・・校正値設定部、 住ト・・画像信号
記憶部。 （ＬＩ・・・カーソル設定部、 翰・・・カーソル位置読取部、 （２２ａ）、 （２２ｂ）−・・カー ７ ＃。 代理人 弁理士 則近意佑 （ほか１名）第２図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図 距埼１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 下記構成を具備することを特徴とする寸法測定装置。 （イ）寸法測定されるパターンが形成された測定試料に
電子線を走査し上記パターンを示す画像信号を出力する
とともに、表示部を有しこの表示部に上記パターンの画
像を表示させる走査型電子顕微鏡本体部。 （ロ）上記表示部に上記パターンの寸法測定領域を指定
する互に平行な一対のカーソルを表示させる信号を出力
するカーソル設定部と、このカーソル設定部から出力さ
れた信号に基づいて上記カーソルの位置を示す信号を出
力するカーソル位置読取部と、上記画像信号をディジタ
ル化された画像データとして記憶する画像信号記憶部と
、上記一対のカーソルの間隔を上記表示部にて基準長さ
に設定したとき上記カーソル位置読取部から出力された
上記カーソルの位置を示す信号及びあらかじめ設定され
ている上記基準長さに基づいて測定単位当りの校正寸法
値を求め、且つ上記画像信号記憶部に記憶されている画
像データに基づき上記パターンの複数の縁部を決定し、
これら縁部間の距離を上記校正寸法値に基づいて算出す
る演算制御部とを有する寸法測定部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20064884A JPS6179114A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 寸法測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20064884A JPS6179114A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 寸法測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6179114A true JPS6179114A (ja) | 1986-04-22 |
| JPH0445045B2 JPH0445045B2 (ja) | 1992-07-23 |
Family
ID=16427890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20064884A Granted JPS6179114A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 寸法測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6179114A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011220735A (ja) * | 2010-04-06 | 2011-11-04 | Hitachi High-Technologies Corp | 走査電子顕微鏡 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59112217A (ja) * | 1982-11-29 | 1984-06-28 | Toshiba Corp | 寸法測定方法 |
| JPS59114821A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-03 | Fujitsu Ltd | Ｉｃパタ−ンの検査方法 |
-
1984
- 1984-09-27 JP JP20064884A patent/JPS6179114A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59112217A (ja) * | 1982-11-29 | 1984-06-28 | Toshiba Corp | 寸法測定方法 |
| JPS59114821A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-03 | Fujitsu Ltd | Ｉｃパタ−ンの検査方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011220735A (ja) * | 2010-04-06 | 2011-11-04 | Hitachi High-Technologies Corp | 走査電子顕微鏡 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0445045B2 (ja) | 1992-07-23 |
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