JPS62237307A - Dimension measuring instrument - Google Patents

Dimension measuring instrument

Info

Publication number
JPS62237307A
JPS62237307A JP8004986A JP8004986A JPS62237307A JP S62237307 A JPS62237307 A JP S62237307A JP 8004986 A JP8004986 A JP 8004986A JP 8004986 A JP8004986 A JP 8004986A JP S62237307 A JPS62237307 A JP S62237307A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
image
image data
section
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8004986A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Kano
加納 正明
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8004986A priority Critical patent/JPS62237307A/en
Publication of JPS62237307A publication Critical patent/JPS62237307A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To automatically measure the dimensions of a micro-pattern formed on a semiconductor wafer with high accuracy by using a scan type electron microscope (SEM). CONSTITUTION:A dimension measurement part 2 is electrically connected with a SEM main body part 1. Then, the SEM main body part 1 scans the electron beam flux 4 on the measured data forming a pattern whose dimensions are to be measured and outputs an image indicating the pattern and displays it on a CRT 14. Next, a picture signal is converted into A/D converted 17 and the image data are stored in an image memory part 18 for display and an image memory part 19 for measuring the length. These image data are processed differentially and the image data are divided into plural areas with a smoothing memory part 22 a based on a differentiated result and the weighting is differed for every area and the smoothing process is performed separately respectively. Then, an arithmetic processing part 22 calculates the distance between the edge parts based on the smoothed image data. In this way, the dimensions of the micro-pattern formed on the semiconductor wafer can be automatically measured with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (腫業上の利用分野) 本発明は、たとえば半導体ウエノ・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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Oncological Application) The present invention relates to a dimension measuring device that automatically measures the dimension of a minute pattern formed on, for example, a semiconductor wafer.

(従来の技術) 従来、半導体ウェハのパターン幅を測定スル方法として
、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り、ビーム径を細くして分解能
を向上させた」り定法がほとんどであった。さらに、走
査型電子顕微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1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・ありた。しかるに、近時。
(Prior Art) Conventionally, methods for measuring the pattern width of semiconductor wafers include a micrometer using an optical microscope and an industrial television set (I).
TV) Electronic measuring device that combines a camera and an optical microscope,
In most cases, conventional methods have been used, such as optically enlarging the image using a measuring device that combines laser reflected light and a precision moving stage, or reducing the beam diameter to improve resolution. Furthermore, by applying a scale to the enlarged image obtained using a scanning electron microscope and measuring the dimensions by converting it from the magnification at that time, or by dividing the image into multiple pixels and generating a cursor on one image, There was a method in which the measurer placed a cursor on the pattern edge and obtained the dimensions from the number of pixels between the cursors and the magnification. However, recently.

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にな
っている。
As LSIs and VLSIs become more highly integrated, patterns are becoming finer and more precise, and in response to this, pattern width measuring instruments are also required to have a resolution of 0.1 μm or less.

しかし、従来の光学的手段では倍率的正こ制限があり、
その分解能も波長の1/4程度であり、0.1μm以下
の分解能を得ることは不可能である。また。
However, conventional optical means have limitations in terms of magnification.
Its resolution is also about 1/4 of the wavelength, and it is impossible to obtain a resolution of 0.1 μm or less. Also.

レーザ反射光によりエツ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。
In a measurement method that detects edges using laser reflected light, if the cross-sectional shape of the pattern changes (such as a difference between the shape of the resist and the shape after etching), the measurement results will vary, making it impossible to measure with high precision. moreover.

走査型1d子顕微鏡を用いた方法では2倍率の調整が不
十分であったり、スケールで測定する場合には読取り誤
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。
When using a scanning 1D electron microscope, the adjustment of the magnification is insufficient, when measuring with a scale there is a reading error, and when the cursor is placed on a pattern edge, there are variations in the way the cursor is placed on the edge of the pattern. This has made it difficult to measure with high precision.

そこで、電子顕微鏡に寸法測定を行わせる電気回路を接
続し、電子顕微鏡から出力されるパターンの二次電子信
号に基づいて、二次電子信号が上記パターンの内側と外
側とでレベルが異なることを利用して、パターンの縁部
の内側の画像信号を直線で近似し、また、外側の画像信
号の平均値を求め、これらの交点からパターンのエッヂ
を求めパターン寸法を測定する方式があった(例えば。
Therefore, we connected an electric circuit that allows the electron microscope to measure dimensions, and based on the secondary electron signal of the pattern output from the electron microscope, we determined that the level of the secondary electron signal is different between the inside and outside of the pattern. There was a method of approximating the image signal inside the edge of the pattern with a straight line, finding the average value of the outside image signal, and finding the edge of the pattern from the intersection of these to measure the pattern dimensions. for example.

特願昭59−88455号明細#診照)。Japanese Patent Application No. 1988-88455 (Specification # Diagnosis).

しかしながら、上記画像は、ノイズが大きくそのままで
は寸法測定に利用することはできない。
However, the above image has large noise and cannot be used as is for dimension measurement.

そこで、従来においては、加算平均法、フーリエ変換法
、平滑化法等によりノイズ除去を行っていた。しかし、
上記加算平均法はサンプル上の同一場所に、繰返し電子
ビームを照射し、2次電子信号を加算していき、ノイズ
を相殺して除するものであるので、サンプルに損傷を与
える虞がある。
Therefore, conventionally, noise removal has been performed using an averaging method, a Fourier transform method, a smoothing method, or the like. but,
The averaging method described above repeatedly irradiates the same location on the sample with an electron beam, adds secondary electron signals, and cancels and removes noise, which may cause damage to the sample.

また、フーリエ変換法では、カットする周波数の設定次
第で、波形の重要な成分を消去してしまう欠点をもって
いる。さらに、平滑化法では、全体にわたって、同じよ
うに平均化してしまうので。
Furthermore, the Fourier transform method has the disadvantage that important components of the waveform may be erased depending on the setting of the cutting frequency. Furthermore, the smoothing method averages out the entire image in the same way.

パターン部分と下地部分との区別が不明確となる欠点を
もっている。
It has the disadvantage that the distinction between the pattern part and the base part is unclear.

(発明が解決しようとする問題点) 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、 S EM (5canninp 
ElectronMicroscope)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とのできる
寸法測定装置を提供することを目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and is based on a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM).
It is called Electron Microscope. ), it is an object of the present invention to provide a dimension measuring device that can automatically and highly accurately measure the dimensions of a minute pattern formed on a semiconductor wafer, for example.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段と作用)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SE
M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。
(Means and effects for solving the problem) A dimension measuring section is electrically connected to the SEM main body, and the dimension measuring section
Based on the image signal output from the M main body section and indicating the pattern whose dimensions are to be measured.

上記パターンの輪郭を示す縁部を0画像信号が上記パタ
ーンの縁部の内側と外側とでレベルが変化していること
を利用して、両者の交点を求めること(こより決定する
とともに、求められた複数の縁部間の距離を自動的に算
出するようにしたものにおいて、パターンを示す画像信
号を変化率に基づいて複数の領域に区画し、これら各領
域ごとに異なる重み付けで平滑化を行って、ノイズを除
去するようにしたものである。
Using the fact that the level of the zero image signal changes between the inside and outside of the edge of the pattern, the edge indicating the outline of the pattern is determined, and the intersection point between the two is determined. In a system that automatically calculates the distance between multiple edges, the image signal representing the pattern is divided into multiple regions based on the rate of change, and each region is smoothed with different weights. It is designed to remove noise.

(実施例) 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。
(Example) The present invention will be described below in detail based on an example with reference to the drawings.

第1図は1本実施例の寸法測定装置の構成図である。こ
の寸法両足装置は、走査型電子顕微鏡(5cannin
IIElectron Microscope ;以下
、たんにSgMと略記する。)本体g (11と、この
8HM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dピ本
体部(1)は1図示せぬ電源1こより電子を放出する電
子銃(3)と、この電子銃(31から放出された電子線
束(4)を縮小するコンデンサ・レンズ(5)・・・と
、基準となるクロッフィコ号PSを出力する基′$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
ク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(力と1図示せぬ倍率切換スイッチの設定により
上記掃引信号発生部(力から出力された掃引信号SSと
組合わせて後述する走査コイル部(8)に制御償+4F
C8Iを出力する倍率切換部(9)と、上記制御信号C
8I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αQ上に電子線束(4)を照射する対物レ
ンズaυと、測定試料αωから放出される二次電子を集
捉する二次電子検出器αダと、この二次電子検出器(1
りからの信号を増幅する増幅部a3と、この増幅部Q3
から出力された画像信号Isと掃引信号発生部(7)か
ら出力された掃引信号88により後述するCRT (C
athode Ray Tube )(1滲に画像を表
示させるための画像信号増幅器四と。
FIG. 1 is a block diagram of a dimension measuring device according to one embodiment. This dimensional double-legged device is suitable for scanning electron microscopy (5cannin
II Electron Microscope; hereinafter simply abbreviated as SgM. ) main body g (11) and a dimension measuring section (2) that measures the dimensions of a specific part captured by this 8HM main body section (1). Outputs an electron gun (3) that emits electrons from a power source 1, a condenser lens (5) that reduces the electron beam flux (4) emitted from this electron gun (31), and the Croffico PS that serves as a reference. and a sweep signal generation unit that generates a sweep signal SS for scanning the electron beam (4) based on the clock signal PS output from the reference signal generation unit (6). Control compensation +4F is applied to the scanning coil section (8), which will be described later, in combination with the sweep signal SS output from the sweep signal generating section (force) by setting a magnification changeover switch (not shown).
A magnification switching unit (9) that outputs C8I and the control signal C
a scanning coil unit (8) that controls the scanning direction and width of the electron beam flux (4) based on 8I, and an objective lens aυ that further reduces the electron beam flux (4) and irradiates the electron beam flux (4) onto the measurement sample αQ. , a secondary electron detector αda that collects secondary electrons emitted from the measurement sample αω, and this secondary electron detector (1
an amplifying section a3 that amplifies the signal from the amplifying section Q3;
The image signal Is output from the CRT (C
athode Ray Tube) (1 and 4 image signal amplifiers for displaying images.

図示せぬ載置台上に保持された測定試料αlの特定部位
の拡大画像を表示するCRT04とから構成されている
。一方1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(力からの掃
引信号SSに基づいて制御信号STを出力するタイミン
グ制御部uQと、このタイミング制御部(1eから出力
された制御信号STによって画像信号Isをディジタル
値に変換するアナログ−ディジタル(A/D )変換部
qηと、この〜■変換部(17>から出力されたディジ
タル値をタイミング制御部aeから出力された制御信号
5I)lこ基づいて記憶する表示用画像メモリ部α〜と
、 A/D変換部住ηから出力されたディジタル値をタ
イミング制御部αeから出力された制御信号8Mに基づ
いて記憶する測長用画像メモリ部(11と。
The CRT 04 displays an enlarged image of a specific part of the measurement sample αl held on a mounting table (not shown). On the other hand, the 1-dimensional measurement section (2) includes a timing control section uQ that outputs a control signal ST based on a clock signal PS from a reference signal generation section (6) and a sweep signal SS from a sweep signal generation section (force); An analog-to-digital (A/D) converter qη that converts the image signal Is into a digital value using the control signal ST output from the timing control unit (1e), and a digital value output from the ~■ conversion unit (17>). The display image memory section α stores the control signal 5I) output from the timing control section ae, and the control signal output from the timing control section αe stores the digital value output from the A/D conversion section η. A length measurement image memory section (11) stores data based on the signal 8M.

CRT (14)上Jこ複数のカーソルをSEM本体部
(1)からの画像又は表示用画像メモリ部αυに記憶さ
れた画像データに基づく静止画像に重ね合わせて表示す
るためのグラフィック画像メモリ部(至)と、このグラ
フィック画像メモリ部翰の入力側に接続されカーソルを
いろいろ動かしたりするカーソル設定部(2ηと、測長
用画像メモリ部翰及びグラフィック画像メモリ部(支)
からのデータを読み出しかつ各種演算処理機能と記憶機
能を有するCPU部T24と、後述する平滑化係数テー
ブルの値が格納された平滑化係数メモリ部(22a)と
、測長用画像メモリ部■1表示用画像メモリ部舖、グラ
フィック画像メモリ部翰のデータをCRT<14)に表
示するため各種制御を行なう表示制御部(ハ)と、測長
用画像メモリ部(II1表示用画像メモリ部α印、グラ
フィック画像メモリ部翰及び表示制御部C23の出力側
に接続されディジタルデータをアナログ変換してC几T
Q4)に出力8表示するためのディジタル−アナログ(
D/A )変換部(財)とより構成されている。そして
、上記表示制御部Qは1画像信号増幅器(Li2Sにも
接続され1表示用画像メモリ部αQにおいて記憶されて
いる画像データをCRT Q4)にて表示させる制御信
号風を出力するようになっている。
CRT (14) A graphic image memory section for displaying multiple cursors superimposed on an image from the SEM main body section (1) or a still image based on the image data stored in the display image memory section αυ. ), a cursor setting section (2η) that is connected to the input side of this graphic image memory section and which moves the cursor in various ways, and an image memory section for length measurement and a graphic image memory section (support).
A CPU section T24 that reads out data from the computer and has various arithmetic processing functions and storage functions, a smoothing coefficient memory section (22a) in which values of a smoothing coefficient table described later are stored, and a length measurement image memory section ■1 Display image memory section or graphic image memory section A display control section (c) performs various controls for displaying data on a CRT<14), and a length measurement image memory section (II1 display image memory section α mark). , is connected to the output side of the graphic image memory section and the display control section C23 and converts the digital data into analog data.
Q4) for output 8 display digital-analog (
D/A) It consists of a converting section (goods). The display control unit Q outputs a control signal to display the image data stored in the 1-display image memory unit αQ on the 1-image signal amplifier (CRT Q4, which is also connected to Li2S). There is.

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。
Next, the operation of the dimension measuring device configured as described above will be described in detail.

まず、SEM本体部(1)の載置台に例えばL8I等の
パターンが形成された半導体ウェハなどの測定試料(1
υを載置する。しかして、電子銃(3)から放出された
電子線束(4)は、コンデンサーレンズ(5)・・・に
より縮小され2倍率切換部(9)から出力された制御信
号C8Iにより走査コイル部(8)にてX−Y方向にラ
スク走査を行い、対物レンズαυでさらに縮小して測定
試料(1G上に照射される。すると、測定試料α〔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のにより集捉され電気信号に変換される。こ
の二次電子検出器(tりから出力された電気信号は増幅
器(13にて増幅され1画像信号Isとして画像信号増
幅器(151に出力される8この画像信号増幅器(I!
19にては、掃引信号発生部(7)から出力された掃引
1ぎ号SSと上記画像信号Isとを組合わせてCRT(
14に画像として表示させる。一方1画像信号Isは、
タイミング制御部(161より出力された信号STによ
って、 A/D変換部αηにてA/D変換され、まず1
表示用画像メモリ部α印に、1画面分格納される。表示
用画像メモリ部賭は9例えば第2図に示すように、 5
12 x 512 x 8ビット程度の容量を持ってい
る。格納されたデータは1表示制御部のの信号MC、M
Dによりて、 D/A変換部c!引こよって、アナログ
信号に変換され、制御信号風によってCRT (14)
で静止画像として表示される。つぎに1表示されたパタ
ーンPに対し、カーソル設定部CDを操作して、信号K
Sをグラフィック画像メモリ部(イ)及びD/A変換部
041を介してca’r(14)に出力し、2本のカー
ソル(25a)、 (25b)で、パター7Pをはさむ
様ニ設定する(第3図参照)。この時、カーソル(25
a)。
First, a measurement sample (1) such as a semiconductor wafer on which a pattern such as L8I is formed is placed on the mounting table of the SEM main body (1).
Place υ. Thus, the electron beam flux (4) emitted from the electron gun (3) is reduced by the condenser lens (5)... ) is scanned in the X-Y direction, further reduced by the objective lens αυ, and irradiated onto the measurement sample (1G). Secondary electrons are then emitted from the measurement sample α [surface. The secondary electrons are collected by the secondary electron detector α and converted into an electric signal.The electric signal output from the secondary electron detector α is amplified by the amplifier (13) and one image signal Is This image signal amplifier (I!) is output to the image signal amplifier (151) as
19, the sweep signal SS outputted from the sweep signal generator (7) and the image signal Is are combined and sent to the CRT (
14 to display it as an image. On the other hand, one image signal Is is
The signal ST output from the timing control unit (161) is A/D converted by the A/D conversion unit αη, and first
The image for one screen is stored in the display image memory section α mark. The display image memory section is 9. For example, as shown in FIG. 2, 5
It has a capacity of approximately 12 x 512 x 8 bits. The stored data is transmitted through the signals MC and M of the display control section.
By D, D/A converter c! Then, it is converted into an analog signal, and the control signal is sent to the CRT (14)
displayed as a still image. Next, operate the cursor setting section CD for the pattern P that is displayed, and select the signal K.
Output S to the ca'r (14) via the graphic image memory section (a) and the D/A conversion section 041, and set the putter 7P to be sandwiched between the two cursors (25a) and (25b). (See Figure 3). At this time, the cursor (25
a).

(25b)の位置は、カーソル設定部−より出力された
信号に8で、グラフィック画像メモIJ g(2)今に
書き込まれ、光示用画像メモリ部α樽と完全に重ね合わ
さりて表示される。一方、 CPU部(22は、グラフ
ィック画像メモリ部■より、カーソル(25a)、 (
25b)のアドレスデータを読み取り、そのアドレスデ
ータを信号SAで、掃引信号発生部(7)に送る。掃引
信号発生部(7)は、 カー:/ # (25a)、 
(25b)で指定された領域のみ電子線束(4)を走査
する。今回も同様に。
The position of (25b) is 8 in response to the signal output from the cursor setting section, and is written to the graphic image memo IJ g (2) now, and is displayed completely overlapping with the optical display image memory section α barrel. . On the other hand, the CPU section (22 is a cursor (25a), (
25b) and sends the address data to the sweep signal generator (7) using the signal SA. The sweep signal generating section (7) is as follows: car: / # (25a),
Only the area specified in (25b) is scanned with the electron beam flux (4). Same thing this time.

画像信号Isを、 A/D変換部σDでディジタル値に
変換し、測長用画像メモリ部a■に格納する。この測長
用画像メモリ部u9にては、−走査線について。
The image signal Is is converted into a digital value by the A/D converter σD and stored in the length measurement image memory unit a. In this image memory unit u9 for length measurement, for the - scanning line.

表示用画像メモリ部(1樽に比べ、数倍〜数十倍の密度
でデータを格納する。例えば、1走査線あたり。
Display image memory section (stores data at a density several to several tens of times higher than that of one barrel. For example, per one scanning line.

2048点程度収集する。しかし、全画面にわたってデ
ータ収集するわけでなく、カーノ/I/(25a)、(
25b)で指定した任意の場所のみである。しかして、
カーソル(25a)、 (25b)で指定した部分の画
像データを、順次、測長用画像メモリ部(lLjに格納
していくが1通常、 S/N (Signal/No1
se)比の悪い信号ニラいては、fftg処理を行なう
(第4図ブロックCe。
Collect about 2048 points. However, data is not collected over the entire screen; Kano/I/(25a), (
25b). However,
The image data of the part specified with the cursors (25a) and (25b) is stored in the length measurement image memory section (lLj) in sequence.
se) If the signal has a poor ratio, fftg processing is performed (block Ce in FIG. 4).

□□□)。これは、同じ場所をくり返し走食し、同一点
のデータを順次加算していき、最終的に、積算回数で除
算等を行なって規格化する方法である。
□□□). This is a method in which the same location is repeatedly scanned, data at the same point is sequentially added, and finally, the data is normalized by dividing by the number of additions.

一方、 S/N比の良い信号については、積算処理を行
なわず、1回のサンプリングで終了する(第4図ブロッ
ク(2f9)。つぎに、得られた波形W(第5図参照)
について、ノイズ除去を行なう。なお。
On the other hand, for signals with a good S/N ratio, the integration process is not performed and sampling is completed once (block (2f9) in Figure 4).Next, the obtained waveform W (see Figure 5)
Perform noise removal on. In addition.

実際の波形Wは、第6図に示すように、ノイズのためは
るかに乱れたものとなっている。このような波形につい
ては、通常、平滑化処理が行われるが、よく使用される
のは、  5avi tzky k Golayの平滑
化方法(「Analytical Chemistry
 Jの第36巻、第8号。
The actual waveform W is much more disordered due to noise, as shown in FIG. Smoothing processing is usually performed on such waveforms, but what is often used is Golay's smoothing method ("Analytical Chemistry").
J Volume 36, No. 8.

第1627頁〜第1639頁を参照。)である。しかし
See pages 1627-1639. ). but.

この方法では、どの領域も一様に同程度の平滑化処理を
行うことになるので、必要とする急峻な立上りの波形も
、平坦で比較的ゆっくりしたうねりの波形も同様に処理
してしまう。そこで、第5図(A)に示す波形Wについ
て微分処理し第5図(B)に示すような微分波形WDを
求める(第4図ブロック041)。つぎに、正から負、
また、負から正になる変曲点PII〜PI6を求める。
In this method, all areas are uniformly smoothed to the same degree, so that both the required steep rise waveform and the flat, relatively slow undulation waveform are processed in the same way. Therefore, the waveform W shown in FIG. 5(A) is differentiated to obtain a differential waveform WD as shown in FIG. 5(B) (block 041 in FIG. 4). Next, from positive to negative,
Further, inflection points PII to PI6 from negative to positive are determined.

これら変曲点PII〜PI6は1元の波形Wにおいて大
きく変化する点である。つぎに、変曲点PII〜PI6
を境界点として、波形罰を領域DA、〜、DGの7つの
領域に区分けする(力4図ブロック@)。ついで、各領
域DA、〜、DGについて、それぞれ異なった画素数で
These inflection points PII to PI6 are points at which the one-dimensional waveform W changes significantly. Next, the inflection points PII to PI6
The waveform penalty is divided into seven regions, DA, ~, and DG, with . Then, for each area DA, to, DG, the number of pixels is different.

前記5avitzky & Golayの方法を用いて
、平滑化する(@4図ブロック国)。たとえば、領域D
A、DGは、17画素、領域DB、 DC,DE、 D
Fは、5画素、領域DDは、11画素で平滑化する。ち
なみに、第7図(A)の波形について、5画素平滑化処
理を行ったものが、第7図(B)である。つまり、急峻
に立上る領域DB、 DC,DB、 DFは、平滑化は
あまり強くしない(画素数を少なくする。)方がよいの
で画素数は少なくし、反対に、下地領域DA、 DGは
、平滑化は強く行う(画素数を多くする。)方が、平坦
部分が得られるので好ましい。この場合、たとえば。
Smoothing is performed using the method of 5avitzky & Golay (@block country in Figure 4). For example, area D
A, DG are 17 pixels, area DB, DC, DE, D
Smoothing is performed using 5 pixels for F and 11 pixels for area DD. Incidentally, FIG. 7(B) shows the waveform of FIG. 7(A) subjected to 5-pixel smoothing processing. In other words, for areas DB, DC, DB, and DF that rise sharply, it is better not to apply smoothing too strongly (reduce the number of pixels), so the number of pixels should be reduced.On the other hand, for base areas DA and DG, Stronger smoothing (increasing the number of pixels) is preferable because a flat portion can be obtained. In this case, for example.

第7図(A)中の点D4についての平滑化のための計算
式は、次式で表わされる。
The calculation formula for smoothing regarding point D4 in FIG. 7(A) is expressed by the following formula.

ただし、 W1=−3,W2=12. W3=17. 
W4=12. W5=−3゜No几M=35である。つ
まり、この場合1画素数5では平滑化係数NORM =
 35であるが、この平滑化係数は、前述した平滑化係
数メモリ部(22a)に格納されている。要するに、急
峻な波形は、なるべく原形を損うことなく、また、平坦
なノイズの多い信号については、なめらかな波形になる
ように。
However, W1=-3, W2=12. W3=17.
W4=12. W5=-3°No.M=35. In other words, in this case, when the number of pixels is 5, the smoothing coefficient NORM =
35, this smoothing coefficient is stored in the aforementioned smoothing coefficient memory section (22a). In short, for steep waveforms, try to keep the original shape as much as possible, and for flat noisy signals, make them smooth.

各別に平滑化することにより、後での寸法測定を行いや
すいようにする。なお、第8図は、第6図の波形につい
て、この実施例の平滑化処理を行った波形を示す。しか
して、上記ノイズが除去された波形について、第9囚で
示すように、カーソル(25a)、 (25b)により
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1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り
大きいことにより識別できる。それから判別領域内にて
第9図に示す一方の側縁部における最大値l!51J及
び最小値6のを求める(第4図ブロック041)。しか
して、最大値6υと最小値6つとの間において任意に2
点fi、57)を選択し、直線近似する範囲を指定する
(第4図ブロックc39)。つぎに、これら2点(至)
、69間のデータに対して、最小二乗法にて回帰直線6
9を求める(第4図ブロック(至))。さらに、最小値
6aと点6Dとの間のデータすなわち平坦な部分のデー
タを最小二乗法にて二次曲線6υに近似する(第4図ブ
ロックC37) )。つぎに1回帰直線61および二次
曲線6υの交点53)を求める。同様にして、他方の側
縁部における回帰直線σ荀および基、底部の二次曲線(
ハ)を求め、゛それらの交点σeを算出する(第4図ブ
ロックC38)。上記交点−,σeの位置はCBT 0
4) lこて表示するとともに1両者の間隔(画素数)
を求め1倍率切換部(9)で決められた1画素当りの寸
法を乗算し、寸法に変換する(第4図ブロック(II 
)。そうして、カーソル(25a)、 (25b)が複
数の走査線にわたっているときは、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(40)。
Smoothing each area separately makes it easier to measure dimensions later. Note that FIG. 8 shows a waveform obtained by subjecting the waveform of FIG. 6 to the smoothing process of this embodiment. Then, for the waveform from which the noise has been removed, as shown in Figure 9, a determination area whose dimensions are to be measured is specified using the cursors (25a) and (25b) (block (to) in Figure 4). The discrimination area can be identified by the fact that the voltage value of the waveform corresponding to the one-dimensional measurement area, that is, the pattern area (region P in FIG. 3) is larger than that of other areas. Then, within the discrimination area, the maximum value l! at one side edge shown in FIG. 51J and the minimum value 6 are determined (block 041 in FIG. 4). Therefore, any 2 υ between the maximum value 6υ and the minimum value 6
The point fi, 57) is selected and the range for linear approximation is specified (block c39 in Figure 4). Next, these two points (to)
, 69, regression line 6 is calculated using the least squares method.
Find 9 (block (to) in Figure 4). Furthermore, the data between the minimum value 6a and the point 6D, that is, the data of the flat portion, is approximated to a quadratic curve 6υ by the least squares method (block C37 in FIG. 4). Next, the intersection point 53) of the 1 regression line 61 and the quadratic curve 6υ is determined. Similarly, the regression line σ at the other side edge and the quadratic curve at the base (
c) and calculate their intersection σe (block C38 in Figure 4). The position of the above intersection −, σe is CBT 0
4) Display the trowel and the distance between the two (number of pixels)
is calculated, multiplied by the size per pixel determined by the magnification switching unit (9), and converted to the size (block (II) in Figure 4).
). Then, when the cursors (25a) and (25b) extend over a plurality of scanning lines, the same process is repeated for another line (block (40) in FIG. 4).

しかして、各ラインについて得られたパターンPの@D
を示す寸法に基づいて、各檻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(4υ)。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図ブロック制。
Therefore, @D of the pattern P obtained for each line
Based on the dimensions shown, statistical processing for each cage, such as average value calculation and standard deviation calculation, is performed (block (4υ) in Figure 4).Finally, the results of these calculations are displayed and recorded on a display unit such as a monitor or printer. (Figure 4 Block system.

かくして、不実施例の寸法測定装置によれば。Thus, according to the non-embodiment dimension measuring device.

例えば半導体パターンなどの微細な測定対象を。For example, for measuring minute objects such as semiconductor patterns.

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。とくに本実施例においては、平滑化処理
を、半導体パターンを示す得られた波形の複数の領域ご
とに、それぞれの変化率の度合に対応して行っているの
で、下地部分とパターン部分とを明確に峻別することが
できるようになるので。
With a high resolution of 0.01 μm, it can be determined automatically and with high precision. In particular, in this example, the smoothing process is performed for each region of the obtained waveform representing the semiconductor pattern, depending on the degree of change in each region, so that the underlying portion and the pattern portion can be clearly distinguished. Because you will be able to make a clear distinction.

高精度寸法測定が可能となる。つまり、急峻に立上る領
域は0画素数を少なくして平滑化を抑制し。
High precision dimension measurement becomes possible. In other words, in areas that rise steeply, the number of zero pixels is reduced to suppress smoothing.

逆に、平坦な下地領域は1画素数を多くして平滑化を強
く行うようにしているので1両者の区別が明確化し1寸
法測定を正確に行うことができる。
On the other hand, for a flat base area, the number of pixels is increased to perform strong smoothing, so that the two can be clearly distinguished and one dimension measurement can be performed accurately.

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いるが、縦方向のパターン幅につ
いても電子線束の走査方向90度スキャン四−テーシ冒
ンすることにより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10図(a)に示すよ
うに2本のパターンP、。
In the above example, the dimension measurement of the pattern width in the horizontal direction is shown, but the pattern width in the vertical direction can also be measured by the same method by performing a 90-degree scan in the scanning direction of the electron beam beam. becomes. Moreover, the measurement is not limited to the pattern width, but two patterns P, as shown in FIG. 10(a).

P2のそれぞれの内部6ζカーソル(25a)、 (2
5b)を設定して、第10図Φ)に示すような波形QL
Iより上記実施例と同様にして1回帰直線缶、(2)お
よび、基底部の二次面ffa(へ)を求め、これらの交
点s*、鋤よりパターンP1. P!の間隔を求めるこ
ともできる。さらに、第11図(a)に示すパターンP
s、P、のピッチも求めることができる。すなわち、カ
ーソル(25a)。
Each internal 6ζ cursor (25a) of P2, (2
5b), the waveform QL as shown in Fig. 10 Φ) is obtained.
From I, the 1 regression line can, (2) and the quadratic surface ffa (to) of the base are obtained in the same manner as in the above embodiment, and from their intersection s*, the pattern P1. P! It is also possible to find the interval between Furthermore, the pattern P shown in FIG. 11(a)
The pitches of s and P can also be determined. That is, the cursor (25a).

(25b)でパターンP3の左(右)側縁部をはさみ、
カーソル(25C)、 (zsd)でパターンP、の左
(15)側縁部をはさむ。しかして、上記実施例と同様
にして。
(25b) sandwich the left (right) side edge of pattern P3,
Pinch the left (15) side edge of pattern P with the cursor (25C) and (zsd). However, in the same manner as in the above embodiment.

第11図(b)に示す波形(ハ)より回帰直線(至)、
0υおよび基底部の二次曲線(イ)、器を求めたのち、
これらの交点(ト)、 (94JよりパターンP、、P
、のピッチを求めることができる。さらにまた、上記実
施例においては、測定試料αQとしてLSI用の半導体
ウェハを用いているが1μmオーダの寸法測定であれば
いかなるものにも本発明の寸法測定装置を適用できる。
From the waveform (c) shown in FIG. 11(b), the regression line (to),
After finding 0υ, the quadratic curve (a) of the base, and the vessel,
These intersection points (g), (pattern P from 94J, , P
, we can find the pitch of . Furthermore, in the above embodiment, a semiconductor wafer for LSI is used as the measurement sample αQ, but the dimension measuring apparatus of the present invention can be applied to any dimension measurement on the order of 1 μm.

また1表示用画像メモリ部賭にデータ格納の場合は、1
子線束の走査速度をはやくシ、測長用画像メモリ部(1
!Jにデータを格納する場合は、できるだけSハ比のよ
い信号をとり込むために、走丘速度をおそくしても良い
。さらに、上記実施例におけるノイズ除去法の一つであ
る平滑化処理法を行う前に、制御11号凧により、1ラ
イン当り、1024画素に分割し1画像メモリ部αlを
複数回取込み、平均化するようにしてもよい。さらにま
た、この発明に、SEMからの出力信号に限ることなく
:、CCD。
In addition, if data is stored in one display image memory section, one
To increase the scanning speed of the sub beam bundle, the image memory section for length measurement (1
! When storing data in J, the hill running speed may be slowed down in order to capture a signal with as good a S ratio as possible. Furthermore, before performing the smoothing processing method, which is one of the noise removal methods in the above embodiment, one image memory section αl is divided into 1024 pixels per line using a control kite No. 11, and is taken in multiple times and averaged. You may also do so. Furthermore, the present invention is not limited to output signals from SEMs: CCDs.

ITVなどのイメージセンサからの画像信号に対しても
適用できる。
It can also be applied to image signals from image sensors such as ITVs.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の寸法測定装置は、SEM本体に、この8EM本
体から出力された画像信号に基づいて測定試料の特定部
位の寸法測定を自動的に行う寸法測定部を連設したので
、測定者によるばらつき、読み取り誤差が解消され、 
0.01μm以下の高分解能で、高精度かつ迅速に精密
測定を行うことができる。
The dimension measuring device of the present invention has a dimension measuring section connected to the SEM body that automatically measures the dimensions of a specific part of the measurement sample based on the image signal output from the 8EM body, so that it is possible to , the reading error is eliminated,
With a high resolution of 0.01 μm or less, precise measurements can be performed quickly and with high precision.

とく1こ1本発明においては、得られた検出信号を微分
処理により複数の領域に区画し、各領域ごとに、異なる
重み付けで平滑処理を行っているので、下地部分とパタ
ーン部分との区別を截然と行うことができるので、パタ
ーン近傍の下地部分からの二次電子信号が、大きく変化
している場合に有効である。したがって1本発明の寸法
測定装置をLSI、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
頼性をもり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夷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。
In particular, in the present invention, the obtained detection signal is divided into a plurality of regions by differential processing, and smoothing processing is performed with different weighting for each region, so that it is easy to distinguish between the base part and the pattern part. Since it can be performed clearly, it is effective when the secondary electron signal from the underlying portion near the pattern is changing significantly. Therefore, when the dimension measuring device of the present invention is applied to a semiconductor manufacturing process for LSI, VLSI, etc., product evaluation and inspection can be performed easily and with a high degree of reliability. As a result, it is possible to improve the quality and yield of semiconductor products. In addition, it can make a significant contribution to the development of various fabrication techniques and the determination of process conditions for high integration.

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

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nは
それぞれ得られた波形とこの波形を微分処理した微分波
形を模式的に示すグラフ、第6図は実際に得られた波形
を示すグ、ラフ、第7図(A)、 (B)は5avi 
tzky &Go 11 ayの平滑化法の説明図、第
8図は第6図の波形を平滑化した後の波形を示すグラフ
、第9図はパターン幅の求め方を説明するためのグラフ
、第10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) : SEM本体部、     (2) :寸法
測定部。 (4) : @子線束、    (1[) :測定試料
。 α41=CRT(表示部)、 α騰:表示用画像メモリ部。 u9:測長用画像メモリ部。 Qυ:カーソル設定部。 四: CPU部(演算制御部)。 (22a) :平滑化係数メモリ部。 (25a)、 (25b) : カー ツル。 代理人 弁理士  則 近 憲 借 問     竹 花 喜久男 ど 第3図 @ 4 図 (A)            CB)第 7 図 A素のイn−z 第6図 面素f)4立置 第8図 第9図
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a dimension measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the division of an image signal into pixels obtained by the dimension measuring device of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the procedure for measuring dimensions using the dimension measuring device shown in FIG. 1, and FIG. Graphs shown in Figure 6 are graphs showing actually obtained waveforms, Figures 7 (A) and (B) are 5avi
Figure 8 is a graph showing the waveform after smoothing the waveform in Figure 6. Figure 9 is a graph to explain how to find the pattern width. 11 through 11 are diagrams for explaining various dimension measurements by the dimension measuring device shown in FIG. 1. (1) : SEM main body part, (2) : Dimension measurement part. (4): @child beam flux, (1[): measurement sample. α41=CRT (display unit), αTen: display image memory unit. u9: Image memory section for length measurement. Qυ: Cursor setting section. 4: CPU section (calculation control section). (22a): Smoothing coefficient memory section. (25a), (25b): Car crane. Agent: Patent Attorney Noriyoshi Chika Borrowed from Kikuo Takehana Figure 3 @ 4 Figure (A) CB) Figure 7 Figure A element in-z Figure 6 Figure f) 4 Standing Figure 8 Figure 9

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、上記画像データを微分
処理しこの微分結果に基づいて上記画像データを複数の
領域に区分し且つ各領域ごとに重み付けを異ならせて各
別に平滑処理を行いこの平滑化された上記画像データに
基づきこれら縁部間の距離を算出する演算制御部とを有
する寸法測定部。
[Scope of Claims] A dimension measuring device characterized by having the following configuration. (b) A scanning type electronic device that scans a measurement sample on which a pattern to be dimensioned is formed with an electron beam and outputs an image signal indicating the pattern, and also has a display section and displays an image of the pattern on the display section. Microscope main body. (b) an image signal storage unit that stores the image signal as digitized image data; and a differential processing unit that processes the image data and divides the image data into a plurality of regions based on the differentiation results, and divides the image data into a plurality of regions for each region. and a calculation control section that performs smoothing processing on each side with different weights and calculates the distance between these edges based on the smoothed image data.
JP8004986A 1986-04-09 1986-04-09 Dimension measuring instrument Pending JPS62237307A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8004986A JPS62237307A (en) 1986-04-09 1986-04-09 Dimension measuring instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8004986A JPS62237307A (en) 1986-04-09 1986-04-09 Dimension measuring instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62237307A true JPS62237307A (en) 1987-10-17

Family

ID=13707384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8004986A Pending JPS62237307A (en) 1986-04-09 1986-04-09 Dimension measuring instrument

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62237307A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0215545A (en) * 1988-07-01 1990-01-19 Hitachi Ltd Device an method for pattern detecting by scanning type penetrating electron microscope
JPH06160067A (en) * 1992-11-19 1994-06-07 Toshiba Corp Method for measuring size of circuit pattern
JP2007192753A (en) * 2006-01-20 2007-08-02 Horon:Kk Image acquisition method and device therefor
WO2012056638A1 (en) * 2010-10-27 2012-05-03 株式会社 日立ハイテクノロジーズ Pattern measuring method, pattern measuring apparatus, and program using same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0215545A (en) * 1988-07-01 1990-01-19 Hitachi Ltd Device an method for pattern detecting by scanning type penetrating electron microscope
JPH06160067A (en) * 1992-11-19 1994-06-07 Toshiba Corp Method for measuring size of circuit pattern
JP2007192753A (en) * 2006-01-20 2007-08-02 Horon:Kk Image acquisition method and device therefor
WO2012056638A1 (en) * 2010-10-27 2012-05-03 株式会社 日立ハイテクノロジーズ Pattern measuring method, pattern measuring apparatus, and program using same
JP2012093202A (en) * 2010-10-27 2012-05-17 Hitachi High-Technologies Corp Pattern measurement method, pattern measurement apparatus and program using the same
US9104913B2 (en) 2010-10-27 2015-08-11 Hitachi High-Technologies Corporation Pattern measuring method, pattern measuring apparatus, and program using same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS6356482B2 (en)
JP4002655B2 (en) Pattern inspection method and apparatus
JPS6236635B2 (en)
JPH10318950A (en) Method and apparatus for inspection of pattern
JPH11108864A (en) Method and apparatus for inspecting pattern flaw
JP2002039959A (en) Method and system for inspecting defect
JPS6317523A (en) Electron-beam lithography equipment
JPH0735964B2 (en) Interval measuring device
JP2823450B2 (en) Circuit pattern dimension measurement method
JP2002243428A (en) Method and device for pattern inspection
JPS62237307A (en) Dimension measuring instrument
JP2000106336A (en) Method and device for pattern inspection, and recording medium housing pattern inspection program
JPH0445046B2 (en)
JP3581242B2 (en) Charged particle beam device with parallel image processor
JPS6291805A (en) Dimension measuring instrument
JPS5972134A (en) Detector for pattern
JPH0445045B2 (en)
JPS6199809A (en) Size measuring instrument
JPH05248822A (en) Method for measuring width of minute line
JPH0658221B2 (en) Scanning electron microscope
JPS63148112A (en) Tilt angle measuring instrument
JPH10253320A (en) Apparatus for measuring amount of position dislocation
JPS6189508A (en) Dimension measuring apparatus
JP2879355B2 (en) Shape measurement method
JPS60233508A (en) Dimension measuring instrument