JPS63228014A - Solid-state shape evaluating device - Google Patents

Solid-state shape evaluating device

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Publication number
JPS63228014A
JPS63228014A JP6009187A JP6009187A JPS63228014A JP S63228014 A JPS63228014 A JP S63228014A JP 6009187 A JP6009187 A JP 6009187A JP 6009187 A JP6009187 A JP 6009187A JP S63228014 A JPS63228014 A JP S63228014A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
sample
hole
round hole
section
Prior art date
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Pending
Application number
JP6009187A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Nakajima
中嶋 恵治
Yoshikazu Sakagami
坂上 義和
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP6009187A priority Critical patent/JPS63228014A/en
Publication of JPS63228014A publication Critical patent/JPS63228014A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To evaluate the shape of a round shape formed in a sample and to evaluate the solid shape of the sample without destroying it by inputting an image of the state of the slanted sample and approximating the round hole to an ellipse. CONSTITUTION:A semiconductor wafer S where a contact hole H is formed is placed on a sample base 1, which is slanted by a tilt angle theta,; and the angle thetais stored in a numeral memory part 2 and an image input part 3 inputs the image of the slanted wafer S and stores it in an image memory art 4. In general, a scanning electron microscope is used as the input part 3, but an image obtained by it has a high noise level, so the contour of the hole H is detected only partially. For the purpose, the image stored in the memory part 4 is processed by an image processing part 5 to obtain the edge of the hole H, from which the expression of the ellipse is estimated; and an arithmetic part 6 calculates the depth of the hole H and the diameter of its reverse surface from the position of the edge and the angle theta.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば半導体ウェハのコンタクトホールの
形状ン評価する立体形状評価装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a three-dimensional shape evaluation device for evaluating the shape of, for example, a contact hole in a semiconductor wafer.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は従来の立体形状を評価するための半導体ウェハ
のコンタクトホールχ示す断面図であり、図rczいて
、Sは試料としての半導体ウェハを示し、下面の直径が
do、上面の直径がd、で、深さがDの九人形状のコン
タクトホールHが設けられている。
Fig. 2 is a cross-sectional view showing a contact hole χ of a semiconductor wafer for evaluating a conventional three-dimensional shape. , and a nine-figure contact hole H having a depth D is provided.

次に、立体形状、すなわちコンタクトホールHの評価に
ついて説明する。
Next, evaluation of the three-dimensional shape, that is, the contact hole H, will be explained.

tず、半導体ウェハSのコンタクトホールH1’評価す
る場合、半導体ウェハSft臂開し、コンタ夛トホーA
/Hの断面を観察することによって直径d0.d、#よ
び深さDY計測する。
First, when evaluating the contact hole H1' of the semiconductor wafer S, the semiconductor wafer Sft is opened and the contour hole A is
By observing the cross section of /H, the diameter d0. Measure d, # and depth DY.

前述の立体形状の評価方法は、例えば半導体リングラフ
ィ技術(鳳 紘一部署 昭和59年7月30日 産業図
書発行)の第119頁に記載されている。
The aforementioned three-dimensional shape evaluation method is described, for example, on page 119 of Semiconductor Lingraphy Technology (Hiroichi Otori, published by Sangyo Tosho on July 30, 1980).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来の立体形状の評価は以上のようにして行われている
ため、立体形状の評価のために半導体つエバSを破壊し
なければならないという問題点があった。
Since the conventional three-dimensional shape evaluation is performed as described above, there is a problem in that the semiconductor substrate S must be destroyed in order to evaluate the three-dimensional shape.

この発明は、上記のような問題点?解消するためになさ
れたもので、試料を破壊することなく評価できる立体形
状評価装置ン得ること?目的とする。
Does this invention have the above problems? This was done to solve the problem, and is it possible to obtain a three-dimensional shape evaluation device that can evaluate the sample without destroying it? purpose.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る立体形状評価装置は、試料を傾斜させた
状態の画像χ入力し、試料に形成されている丸穴を楕円
近似とすることにより、丸穴の形状χ評価するようにし
たものである。
The three-dimensional shape evaluation device according to the present invention evaluates the shape χ of a round hole by inputting an image χ of a tilted sample and approximating the round hole formed in the sample to an ellipse. be.

〔作用〕[Effect]

この発明にSける立体形状評価装置は、楕円近似させた
形状に基づいて丸穴のデータ(評価パラメータ)Y算出
する。
The three-dimensional shape evaluation device according to the present invention calculates data (evaluation parameters) Y of a round hole based on the shape approximated to an ellipse.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例Y図について説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention shown in FIG. Y will be described.

第1図において、1は試料台を示し、試料としての半導
体ウェハSが設置される。そして、半導体ウェハS&l
工丸穴としてのコンタクトホールH(第2図参照)が形
成されている。
In FIG. 1, 1 indicates a sample stage, on which a semiconductor wafer S as a sample is placed. And semiconductor wafer S&L
A contact hole H (see FIG. 2) is formed as a round hole.

2&工試料台1の傾斜角θY記憶する数値メモリ部、6
は半導体ウェハSの画像?取り込む画像入力部、4は画
像入力部6からの画像入力を記憶する画像メモリ部、5
は画像メモリ部40入力画像に処理χ施してコンタクト
ホールHY検出する画像処理部、6は演算部?示し、数
値メモリ部2からの傾斜角θと、画像処理部5の出力と
からコンタクトホールHのデータ(評価パラメータ)?
算出する。
2 & Numerical memory section for storing the inclination angle θY of the specimen stage 1, 6
Is this an image of semiconductor wafer S? 4 is an image memory section for storing image input from the image input section 6;
6 is an image processing unit that performs processing χ on the input image of the image memory unit 40 to detect contact holes HY, and 6 is an arithmetic unit ? data (evaluation parameter) of the contact hole H from the inclination angle θ from the numerical memory section 2 and the output of the image processing section 5?
calculate.

7は演算部6で求めたデータを表示する表示部を示す。Reference numeral 7 indicates a display unit that displays the data obtained by the calculation unit 6.

次に、動作について説明する。Next, the operation will be explained.

まず、コンタクトホールHの形成されている半導体ウェ
ハSt試料台1に載せ、試料台1χ傾斜角θに傾斜させ
て数値メモリ部2に傾斜角θY記憶させるとともに、画
像入力部6で半導体ウェハSの傾斜した画RY入力して
画像メモリs4に記憶する。
First, the semiconductor wafer St in which the contact hole H is formed is placed on the sample stage 1, the sample stage 1χ is tilted at an inclination angle θ, and the inclination angle θY is stored in the numerical memory section 2. At the same time, the semiconductor wafer S is A tilted image RY is input and stored in the image memory s4.

このように画像入力部6から画像を入力する場合、コン
タクトホールHの断面形状が第2図に示す断面形状とす
ると、コンタクトホールHが傾斜角θで傾斜した画像は
第3図に示す画像となる。
When inputting an image from the image input unit 6 in this way, if the cross-sectional shape of the contact hole H is the cross-sectional shape shown in FIG. Become.

一般的に、集積度の高い半導体ウェハSのコンタクトホ
ールHの1直径d4)、d、&’!、サブミクロンオー
ダとなり、解像度の観点から画像入力部6として走査電
子顕微鏡が用いられる。
Generally, one diameter d4), d, &'! of a contact hole H in a highly integrated semiconductor wafer S is d4), d, &'! , on the order of submicrons, and a scanning electron microscope is used as the image input unit 6 from the viewpoint of resolution.

この走査電子顕微鏡による像を工、雑音が多い画像であ
るため、@3因に示されるコンタクトホールHの輪郭(
実線* ) tX部分的にしか検出できないので、画像
メモIJ m 4に記憶した画像を画像処理部5で処理
し℃得られたコンタクトホールHのエツジから楕円の式
χ推定し、コンタクトホールHの深さD−?下面の直径
doya−算出する。
The image taken by this scanning electron microscope was processed, but since the image was noisy, the outline of the contact hole H shown in @3 causes (
Solid line *) Since tX can only be detected partially, the image stored in the image memo IJ m4 is processed by the image processing unit 5. An ellipse equation χ is estimated from the obtained edge of the contact hole H, and the Depth D-? Calculate the diameter of the lower surface doya.

以下、前述したデータの算出手順について説明するO まず、第3図に示すように座標系ヶとると、上面、下面
の楕円の式は、 但し、2a上面の楕円の長径 2b上面の楕円の短径 YoG!下面の楕円の中心のY座標 k &X上面径に対する下面径の比 となる。
The procedure for calculating the data mentioned above will be explained below. First, if we take the coordinate system as shown in Figure 3, the equations for the upper and lower ellipses are: 2a Major axis of the upper ellipse 2b Shorter axis of the upper ellipse Diameter YoG! Y coordinate of the center of the ellipse on the lower surface k &X is the ratio of the lower surface diameter to the upper surface diameter.

また、傾斜角θを用いると、a、bの関係は次に関係と
なる。
Furthermore, when the inclination angle θ is used, the relationship between a and b becomes the following relationship.

b==a蕉θ          ・・・・・・・・・
・・・(3)なg、a、bの値は画像処理χ行ったエツ
ジ像から計測によって求めることができる。
b==a θ ・・・・・・・・・
...(3) The values of g, a, and b can be obtained by measurement from an edge image subjected to image processing χ.

次に、高い信頼性で下面のエツジと考えられる、例えば
第3図に示される2点のA(Xl、Y、)、B(Yt、
Yt) ン抽出し、第(2)式に代入した2つの式から
求めた’!atkに、 となる。
Next, for example, two points A (Xl, Y,) and B (Yt,
Yt) was extracted from the two equations and substituted into equation (2).'! Atk becomes .

したがって、前述のy。、kから下面−の直径d6を深
さDは、 do=kd1= 2ka          ・・・・
・・・・・・・・・・・ (6)D = I yo I
 /a和θ          ・・・・・・・・・・
・・・・・ (7)として求めることができる。
Therefore, the aforementioned y. , the diameter d6 from k to the bottom surface - and the depth D is do=kd1=2ka...
・・・・・・・・・・・・ (6) D = I yo I
/a sum θ ・・・・・・・・・・・・
... It can be obtained as (7).

以上のような計算を演算部6で行い、その結果を出力部
7に表示する。
The above calculations are performed by the calculation section 6, and the results are displayed on the output section 7.

な?、上記実施例では半導体クエ、/S3のコンタクト
ホールHの測定について説明したが、同様な丸穴形状乞
有するものであれば、他のものでもよいことを工いうま
でもない。
What? In the above embodiment, the measurement of the contact hole H of the semiconductor block /S3 was explained, but it goes without saying that other contact holes may be used as long as they have a similar round hole shape.

また、画像入力部6として走査電子顕微鏡を用いたため
にエツジ検出が難しかったが、画像が明瞭に得られるよ
うなものを用いると、精度よくデータを算出することが
できる。
Furthermore, edge detection was difficult because a scanning electron microscope was used as the image input section 6, but data can be calculated with high accuracy if a device that can clearly obtain images is used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、試料の1枚の画像に
よって丸穴の形状評価のためのデータを求めることがで
きるので、構成が簡単になるとともに、試料乞非破壊、
非接触で評価できるという優れた効果がある。
As described above, according to the present invention, data for evaluating the shape of a round hole can be obtained from a single image of a sample, which simplifies the configuration and allows for non-destructive sample preparation.
It has the excellent effect of allowing non-contact evaluation.

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

第1図はこの発明の一実施例による立体形状評価装置ン
示す構成図、第2図は半導体クエへのコンタクトホール
ン示す断面図、第3図は画像入力部が取り込む画像を示
す説明図である。 図にSいて、1は試料台、2は数値メモリ部、3は画像
入力部、4は画像メモリ部、5(工画像処理部、6は演
算部、Sは半導体ウェハ、Hはコンタクトホールχ示す
。 な8、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。 第1図 1:試析咎 3: 画i象入力@p S: 平導イ本ウェハ 第2図 第3図
FIG. 1 is a configuration diagram showing a three-dimensional shape evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a contact hole for a semiconductor probe, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing an image captured by an image input section. . In the figure, 1 is a sample stage, 2 is a numerical memory section, 3 is an image input section, 4 is an image memory section, 5 is an image processing section, 6 is a calculation section, S is a semiconductor wafer, and H is a contact hole χ 8. In the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Fig. 1 Fig. 1: Sample analysis 3: Image input @p S: Flat conductor wafer Fig. 2 Fig. 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 丸穴が形成されている試料を載置する試料台と、この試
料台の傾斜角を記憶する数置メモリ部と、前記試料台に
載置した前記試料の傾斜した画像を入力する画像入力部
と、この画像入力部からの入力画像を記憶する画像メモ
リ部と、この画像メモリ部に記憶した入力画像の画像処
理を行つて前記丸穴のエッジを検出する画像処理部と、
前記丸穴のエッジの位置および前記数値メモリ部に記憶
されている前記傾斜角に基づいて前記丸穴に関するデー
タを算出する演算部とを備えた立体形状評価装置。
A sample stage on which a sample with a round hole is placed, a number memory unit that stores the tilt angle of this sample stage, and an image input unit that inputs an inclined image of the sample placed on the sample stage. an image memory section that stores an input image from the image input section; an image processing section that performs image processing on the input image stored in the image memory section to detect edges of the round hole;
A three-dimensional shape evaluation device comprising: a calculation unit that calculates data regarding the round hole based on the position of the edge of the round hole and the inclination angle stored in the numerical memory unit.
JP6009187A 1987-03-17 1987-03-17 Solid-state shape evaluating device Pending JPS63228014A (en)

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JP (1) JPS63228014A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228421A (en) * 2001-02-02 2002-08-14 Olympus Optical Co Ltd Scanning laser microscope

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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