TW201913230A - 圖案測定方法、及圖案測定裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題]本發明之目的在提供有效抑制如掃描電子顯微鏡般進行朝特定方向掃描射束的裝置固有的測定誤差的圖案測定方法、及圖案測定裝置。   [解決手段]在本發明中,提出一種圖案測定方法、及圖案測定裝置,其係根據以與圖案的邊緣呈交叉的方向掃描荷電粒子射束時所得的訊號,針對該圖案的一方邊緣,進行第1功率頻譜密度的算出,且針對該圖案的另一方邊緣,進行第2功率頻譜密度的算出,藉此求出關於一方邊緣的第1曲線、與關於另一方邊緣的第2曲線,算出該第1曲線與第2曲線的差分值(Rd),使用該差分值,將第1曲線及第2曲線的一方進行補正。

Description

圖案測定方法、及圖案測定裝置
本揭示係關於圖案測定方法、及圖案測定裝置,尤其係關於用以正確測定在成為測定對象的圖案的邊緣呈現的粗糙度的圖案測定方法、及圖案測定裝置。
在LSI製程,尤其ArF微影之後的微細加工製程中,伴隨圖案微細化,圖案的邊緣粗糙度(圖案端部的凹凸)大幅影響元件的良率。粗糙度係發生的程度依構成半導體元件的材料、曝光裝置、或基底基板的性質、特徵等而大幅改變。尤其,在量產工程中,粗糙度大小會大幅影響製品的性能。此外,即使不是異常大的粗糙度,具特徵的粗糙度的出現大多會反映出製造裝置的性能降低,有造成未來製品不良的可能性。觀察圖案邊緣的粗糙度形狀,由其特徵特定發生原因的系統開發乃當務之急。此外,若考慮量產工程中的使用,其檢查方法必須為非破壞檢查。
在專利文獻1中係揭示求出線圖案的左右各個的邊緣粗糙度,作為表示以理想的直線為基準的凹凸變動幅度的3σ值的計測法。此外,已說明一種針對變動資料的集合,進行傅立葉解析,求出對空間頻率的強度,藉此解析邊緣形狀的手法。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3870044號(美國對應專利USP7,095,884)
(發明所欲解決之課題)
另一方面,根據發明人等的檢討,可知有發生因被使用在用以高精度評估粗糙度的計測裝置的特徵而起的測定誤差的可能性。具體而言,可知有發生如掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)般反覆朝特定方向掃描射束的荷電粒子線裝置特有的測定誤差的可能性。關於有效抑制如上所示之誤差的手法等,在專利文獻1中沒有任何論述。
以下提出以有效抑制如掃描電子顯微鏡般進行朝特定方向掃描射束的裝置固有的測定誤差為目的的圖案測定方法、及圖案測定裝置。 (解決課題之手段)
以用以達成上述目的之一態樣而言,提出一種圖案測定方法、及圖案測定裝置,其係根據以與圖案的邊緣呈交叉的方向掃描荷電粒子射束時所得的訊號,針對該圖案的一方邊緣,進行第1功率頻譜密度的算出,且針對該圖案的另一方邊緣,進行第2功率頻譜密度的算出,藉此求出關於一方邊緣的第1曲線、與關於另一方邊緣的第2曲線,算出該第1曲線與第2曲線的差分值,使用該差分值,將第1曲線及第2曲線的一方進行補正。 (發明之效果)
藉由上述構成,可有效抑制進行朝特定方向掃描射束的裝置固有的測定誤差,且進行高精度的圖案測定。
近年來以用以形成半導體元件的圖案的光微影所使用的曝光裝置的光源而言,使用Extreme Ultra-Violet(EUV)光,可製造更加微細的圖案。若對藉由具有EUV光源的曝光裝置所形成的圖案,掃描電子射束,根據藉由該掃描所得之訊號,對圖案所具有的邊緣粗糙度進行計測且解析時,可知圖案的左側邊緣(一方邊緣)的粗糙度、與右側邊緣(另一方邊緣)的粗糙度不同,產生大小關係。經發明人等精心研究結果,可知如上所示之大小關係係在以與圖案邊緣呈交叉的方向掃描電子射束的情形下,電子射束通過一方邊緣之後,以描繪通過另一方邊緣般的掃描線軌道的方式掃描電子射束時發生。具體而言,在電子射束的掃描區域(視野)內,在以掃描區域的上下方向呈長形的線圖案以左右方向配列複數的情形下,當由掃描區域的左側朝向右側掃描射束時,各線的右邊緣的粗糙度比左邊緣的粗糙度變得更大。即使在使用在相同視野位置將電子射束的掃描方向旋轉180°(電子射束通過另一方邊緣之後,以通過一方邊緣的方式掃描電子射束)而所攝影到的SEM畫像的測定中,左邊緣的粗糙度仍然較大。
亦即,該現象並非在所攝影到的線圖案的粗糙度有左右差,而是暗示在藉由電子線所為之計測中有某些原因。此係成為因計測所產生的誤差,因此係在近年來被要求次奈米精度的計測中應抑制的誤差要因。此外,計測線圖案本身的起伏(相對粗糙度為相對低頻的邊緣的彎曲(擺動(wiggling)))時必須進行粗糙度計測,但是該誤差仍然成為計測精度的降低要因。
發明人等如上所述新發現粗糙度的左右差的發生要因,並且新提出不取決於該左右差,用以高精度進行粗糙度測定的圖案測定方法、及測定裝置。
如上所述之現象係在成為計測對象的線圖案的左右間,因S/N比不同為原因而發生。將其使用圖1例示的訊號波形來進行說明。圖1係顯示在以左右方向配列有複數以上下呈長形的線圖案的試料,掃描電子射束時所得之訊號波形例的圖。圖1例示的訊號波形係以射束的照射位置由左朝右移動的方式,掃描電子射束時而得者。射束掃描係藉由形成射束的照射位置以與線圖案的邊緣呈正交的方向(x方向)且由x方向負側(左側)朝x方向正側(右側)移動的掃描線,並且以該掃描線依序朝y方向移動的方式將照射位置偏向來進行。藉由如上所示之掃描,執行2次元掃描。
若形成x方向的掃描線,若由左側朝右側進行掃描,因朝向圖案的左側面照射電子射束而起,由試料被放出的二次電子係有比由右側面所發生者更大的傾向。
為了測量圖案的線寬,使用一種被稱為臨限值法的方法。此外亦有線性法等方法,但是由於結果來看為相同,因此在此係使用臨限值法來進行說明。將左側面的訊號之中最高準位設為100%、最低準位設為0%,例如將50%的準位的點設為左側面的邊緣。對於右側面的訊號亦進行同樣操作,而設為右側面的邊緣。
在實際的訊號,不僅由圖案出來的二次電子的訊號,在其重疊有由二次電子的檢測器、或將該訊號放大的放大器等電子電路所產生之在時間上隨機發生的雜訊。SEM畫像上的位置亦隨機出現。因此,在線圖案的左側面與右側面的各個,大致同等隨機出現。
在側面的粗糙度的計測中,係計測出沿著線圖案的上下方向排列的側面的邊緣點的位置朝左右方向不均的幅度。此時,因在隨機位置出現的擊射雜訊的影響,有邊緣點的不均幅度比實際位置變得更廣的傾向。此係被稱為粗糙度計測中的偏差(bias),在外觀上加大計測值的誤差要因。
該偏差量係有右側面的粗糙度中比左側面的粗糙度中為更大的傾向。其理由係基於檢測右側面的邊緣點的基準亦即50%的訊號強度準位比左側面還低,因此拾取更多擊射雜訊之故。左右各個的側面的50%準位係各個中相對100%準位的比率,但是如前所述,原本右側面的100%係比左側面更低之故。
若偏差量多,已知粗糙度的計測值外觀上會變大,成為誤差要因。此外,該偏差量並非為真的粗糙度,而是計測中的誤差,因此若將其在左右的邊緣粗糙度各個中個別有效減低即可。
在以下說明的實施例中,係說明依邊緣的種類,將因射束掃描而起的誤差要因去除的圖案測定方法、及圖案測定裝置。藉由如上所示之方法、裝置、使運算處理裝置執行上述測定法的電腦程式、及記憶該電腦程式的記憶媒體的提供,可進行高精度的測定,藉由正確控制半導體元件圖案的製造製程,可使生產良率提升。
在以下說明的實施例中,說明具備有高精度計測粗糙度的運算處理裝置的荷電粒子線裝置。此外,以下說明的荷電粒子線裝置係藉由具備有:電腦處理器、及非暫態性電腦可讀媒體的控制裝置予以控制。非暫態性電腦可讀媒體係若藉由電腦處理器予以執行時,以使系統控制器執行預定處理的電腦命令予以編碼,按照如後述之處理工程,控制荷電粒子線裝置。
圖7係顯示執行粗糙度測定的掃描電子顯微鏡之一例的圖。由電子源701藉由引出電極702被引出電子射束703,藉由未圖示的加速電極予以加速。經加速的電子射束703係藉由作為會聚透鏡之一形態的聚光透鏡704被集中後,藉由掃描偏向器705予以偏向。藉此,電子射束703係在試料709上一次元或二次元予以掃描。
入射至試料709的電子射束703係藉由被施加於內置在試料台708的電極的負電壓予以減速,並且藉由接物鏡706的透鏡作用予以會聚而照射試料709的表面。由試料709上的照射部位係被放出電子610(二次電子、後方散射電子等)。所被放出的電子710係藉由根據被施加於內置在試料台708的前述電極的負電壓的加速作用,以電子源701的方向被加速。所被加速的電子710係衝撞轉換電極712而發生二次電子711。由轉換電極712被放出的二次電子711係藉由檢測器713予以捕捉,依所被捕捉到的二次電子量,檢測器713的輸出I會改變。顯示裝置的亮度依該輸出I的變化而變化。例如若形成二次元像,使對掃描偏向器705的偏向訊號、與檢測器713的輸出I同步,形成掃描區域的畫像。
其中,圖7所例示的SEM係顯示將由試料709被放出的電子710在轉換電極712中一端轉換成二次電子711來進行檢測之例,但是當然並非侷限於如上所示之構成,亦可採用例如在經加速的電子的軌道上,配置電子倍像管或檢測器的檢測面的構成。控制裝置714係按照用以控制被稱為攝像配方(recipe)的SEM的動作程式,對上述SEM的各光學要素供給所需的控制訊號。
在檢測器713所被檢測到的訊號係藉由A/D轉換器715而被轉換成數位訊號,且被傳送至畫像處理部716。畫像處理部716係以訊框單位積算藉由複數掃描所得的訊號,藉此生成積算畫像。例如,若積算8訊框的畫像,將藉由8次2次元掃描所得的訊號,以像素單位進行加算平均處理,藉此生成積算畫像。
此外,畫像處理部716係具有:用以暫時記憶數位畫像的畫像記憶媒體亦即畫像記憶體718;及由被記憶在畫像記憶體718的畫像,進行特徵量(線或孔的寬幅的尺寸值、粗糙度指標值、表示圖案形狀的指標值、圖案的面積值、成為邊緣位置的像素位置等)的算出的CPU717。
再此外,具有保存各圖案的計測值或各像素的亮度值等的記憶媒體719。全體控制係可藉由圖形化使用者介面(以下表記為GUI)來實現藉由工作站720所進行之所需裝置的操作、檢測結果的確認等。此外,畫像記憶體718係構成為:與被供給至掃描偏向器705的掃描訊號同步,將檢測器的輸出訊號(與由試料被放出的電子量成正比的訊號),記憶在相對應的記憶體上的位址(x, y)。此外,畫像處理部716亦作為由被記憶在記憶體的亮度值生成線輪廓,使用臨限值法等特定邊緣位置,且測定邊緣間的尺寸的運算處理裝置來發揮功能。進行根據如上所示之線輪廓取得的尺寸測定的SEM係被稱為CD-SEM,除了半導體電路的線寬測定之外,被使用在用以計測各種特徵量。例如,在上述電路圖案的邊緣係存在有被稱為線邊緣粗糙度的凹凸,成為使電路性能改變的要因。CD-SEM係可使用在上述LER的計測。
圖8係顯示包含根據藉由SEM801所得的測定結果,計測圖案的圖案計測裝置802的計測系統之一例的圖。其中,在圖8之例中,係顯示作為攝像系統的SEM801、及根據檢測訊號來執行測定處理的運算處理裝置805(圖案計測裝置802)經由網路而相連接之例,但是並非侷限於此,亦可例如以圖7所例示之掃描電子顯微鏡所包含的畫像處理部716,進行後述之運算處理。在圖8所例示的系統係包含有:SEM801、根據所得訊號來執行圖案的計測等的圖案計測裝置802、及具備有顯示部的輸入裝置804。
此外,運算處理裝置805係具備有:由所得之畫像訊號檢測邊緣的邊緣檢測單元807;如後述將邊緣點的座標進行傅立葉解析,藉此求出功率頻譜密度(Power Spectrum Density(PSD))的FFT處理單元808;由藉由FFT處理單元808所生成的PSD曲線,藉由如後述之手法,將隨機雜訊或PSD曲線間的差分進行運算的波形處理單元809;及使用藉由波形處理單元809所得的雜訊成分等,將測定結果輸出至輸入裝置804的顯示部或記憶體806的測定處理單元810。
以下使用圖示,說明使用圖7、圖8所例示之圖案測定裝置的粗糙度計測法。在如上所述相較於掃描線的開始點側(例如左側)的邊緣,掃描線的結束點側(例如右側)的隨機雜訊為較多的狀況下,若將左右的邊緣座標的頻率成分進行傅立葉解析而求出PSD曲線時,原本應為同等形狀的左側邊緣的PSD曲線、與右側邊緣的PSD曲線的形狀不同。
圖2係顯示右側邊緣的LER(Line Edge Roughness,線邊緣粗糙度)的PSD解析結果的圖。粗糙度的PSD係表示在粗糙度所包含的各種頻率的成分之中,一定特定頻率的成分的強度。一般而言,愈為頻率高而波長短的成分,有PSD中的強度愈少的傾向,在圖中的橫軸,有愈往右,頻譜愈衰減的傾向。此外,隨機雜訊並未取決於波長而具有一定的強度,因此PSD曲線所包含的隨機雜訊成分亦不取決於頻率而顯示一定的值。
以下說明利用該性質的LER評估時所呈現的隨機雜訊成分的運算順序。首先,將右邊緣的粗糙度的隨機雜訊成分去除。如圖2之例示,藉由右邊緣的座標的傅立葉解析,求出右邊緣的LER的PSD。
如上所述右邊緣(掃描線上,之後被照射射束的邊緣)係S/N比相對左邊緣(掃描線上,先被照射射束的邊緣)為較低,因此除了一般的隨機雜訊之外,包含有掃描電子顯微鏡的掃描方式固有的隨機雜訊。亦即,在右邊緣的隨機雜訊RR 係包含有:一般的隨機雜訊RL (由未包含掃描方式固有的隨機雜訊的左邊緣所求出的隨機雜訊)、及掃描方式固有的隨機雜訊Rd (=RR -RL )。因此,由畫像抽出RR 、RL ,並且進行預定的運算,藉此可求出左右邊緣的真的粗糙度。
此外,如上所述,隨機雜訊係不取決於波長(頻率)而為一定,而且有頻率愈高,頻譜愈為減少的傾向,因此可將頻譜完全下降的強度成分定義為隨機雜訊(強度RR )。圖3係圖2的PSD波形的高頻部分的放大圖。由右邊緣的PSD的標繪,藉由線形近似法等,求出與x軸呈平行的近似直線。將截止頻率中的近似直線的值設為隨機雜訊強度。
截止頻率係形成為對計測精度不造成影響而為充分高的頻率。例如若與SEM畫像的像素相對應的試料上的大小為5nm,將相當於波長10nm的頻率視為截止頻率。其係基於如粗糙度般的邊緣點的凹凸係藉由至少2個鄰接的邊緣點來識別,因此比2個像素間的間隔為更短的粗糙度係在原理上無法計測之故。
為了效率佳地求出隨機雜訊強度,亦可例如圖4所示,將映現在SEM像的複數線圖案,分為較短的計測區域來進行計測。計測區域的長度係相當於圖2、圖3之波數0.05的波長亦即20nm。如上所示,傅立葉解析係不需要如圖2般計算全體的PSD,若如圖3般僅計算較少標繪點即可。此外,較短的計測區域係可在1個SEM像之中設定多數,因此可在圖3中標繪所得的全部PSD,由更多的標繪點決定近似直線。藉此,可進行精度更高的計測。如上所示可求出已去除隨機雜訊成分RR 後之真的LER成分的積分值。
接著,求出由所被計測出的左右邊緣所求出的PSD的差分。如圖5所示,標繪右邊緣的LER的PSD與左邊緣的LER的PSD,且標繪該差而求出PSD的差分。
確認表示該差分的曲線在預先決定的範圍內,為大致水平的直線狀。此係表示左右邊緣間的LER的不同係在PSD不取決於波數而成為一定值的隨機雜訊成分量的不同。亦即,若將圖6的左邊緣的LER的PSD中之左LER的隨機雜訊強度設為RL ,即成立:   RR -RL =Rd …(數式1)   。因此,為:   RL =RR -Rd …(數式2)。
藉由該式(差分運算),求出RL ,藉此可求出圖6中的左邊緣的真的LER成分。在此,若PSD的差分非為水平的直線狀,如上所述之計測係視為不適合,輸出錯誤訊息。
以上係由左右邊緣的計測,來計算各自的真的LER值的方法。其中,上述運算例僅為一例,亦可例如先根據左邊緣的一定強度成分(RL )的運算來求出Rd 。將左邊緣的隨機雜訊RL 由左右邊緣的PSD曲線進行減算,之後求出左右邊緣的PSD曲線的差分。此時,由減算RL 後的右邊緣的PSD曲線,另外減算Rd ,藉此可求出右邊緣之正確的LER評估值。此外,亦可無須運算差分,而在左右邊緣的各個,由PSD個別求出隨機雜訊。
藉由如上所述之實施例,可將右邊緣或左邊緣的任何PSD曲線,在特定出掃描方式固有的隨機雜訊之後再進行補正,因此求出右邊緣與左邊緣的PSD之雙方時可進行正確的測定。此外,藉由進行左右不同的運算,可求出左右各個的真的粗糙度評估值。
圖9係顯示上述計測之處理工程的流程圖。畫像處理部716或圖案計測裝置802係取得藉由射束的掃描線交叉在成為評估對象的半導體晶圓上的圖案的掃描所得的檢測訊號、或畫像訊號(步驟901)。接著,CPU717或畫像處理單元807係設定LER的計測區域(步驟902)。圖10係顯示計測區域的設定例的圖。如圖2所例示,若形成以波數0.02為始點的PSD曲線,以y方向,以相當於波數0.02的50nm的長度份,以包含線圖案的方式設定計測區域。接著,CPU717或畫像處理單元807係檢測評估區域所包含的左右邊緣的邊緣位置資訊(步驟904)。CPU717或FFT處理單元808係針對每個左右邊緣的資料系列,進行傅立葉轉換。在此係根據相對y方向空間頻率f之傅立葉係數的絕對值,亦即強度的算出,生成強度的頻率分布資訊(步驟906)。
此外,在步驟902、904、906的處理的一方,CPU717或運算處理裝置805係如圖4所例示,設定用以抽出隨機雜訊成分(RR )的計測區域,執行邊緣點檢測(步驟903、905)。此外,根據邊緣點列的位置資訊,進行傅立葉轉換,且抽出隨機雜訊RR (步驟907、908)。
接著CPU717或波形處理單元809係由在步驟906中所得之右側邊緣的PSD曲線,減算隨機雜訊RR ,藉此針對右側邊緣,求出真的LER評估值(PSD曲線)(步驟909)。此外,由在步驟906中所得之右邊緣的LER的PSD曲線(第1曲線),減算左邊緣的LER的PSD曲線(第2曲線),藉此算出由射束的掃描方向而來的隨機雜訊成分Rd (步驟910)。若如上所述隨機雜訊成分Rd 不取決於頻率而為一定值時,可定義為由掃描方向而來的隨機雜訊成分,但是若有斜率時,係包含有其他變動要因,預想難以進行正確的測定,因此評估Rd 的斜率,若斜率非為零、或預定值以下時,CPU717或測定處理單元810係輸出錯誤訊息(步驟914)。
另一方面,若在Rd 不具斜率,在本實施例中所說明的測定法被視為適當的情形下,由左邊緣的LER的PSD減算Rd ,針對左邊緣,求出真的LER評估值(步驟912)。CPU717或測定處理單元810係使在步驟909、912中所求出的左右邊緣的真的粗糙度評估值顯示在顯示裝置、或記憶在預定的記憶媒體,藉此結束測定處理(步驟913)。
藉由自動執行如以上所示之處理,可進行不具掃描荷電粒子射束之裝置固有的雜訊成分的高精度的粗糙度計測。
但是,當計測Line-Width Roughness(LWR)時,在圖2的右邊緣的LER的PSD中,取代所被計測到的右LER的PSD,標繪所被計測到的左右邊緣間的距離,亦即線寬的PSD,若減掉隨機雜訊成分,可取代真的右LER成分,而求出真的LWR成分。
701‧‧‧電子源
702‧‧‧引出電極
703‧‧‧電子射束
704‧‧‧聚光透鏡
705‧‧‧掃描偏向器
706‧‧‧接物鏡
707‧‧‧試料室
708‧‧‧試料台
709‧‧‧試料
710‧‧‧電子
711‧‧‧二次電子
712‧‧‧轉換電極
713‧‧‧檢測器
715‧‧‧A/D轉換器
716‧‧‧畫像處理部
717‧‧‧CPU
718‧‧‧畫像記憶體
719‧‧‧記憶媒體
720‧‧‧工作站
801‧‧‧SEM
802‧‧‧圖案計測裝置
804‧‧‧輸入裝置
805‧‧‧運算處理裝置
806‧‧‧記憶體
807‧‧‧邊緣檢測單元
808‧‧‧FFT處理單元
809‧‧‧波形處理單元
810‧‧‧測定處理單元
圖1係顯示藉由在線圖案掃描電子射束所得之訊號波形之一例的圖。   圖2係顯示根據線圖案的右側邊緣的訊號波形檢測所得之LER的PSD曲線之一例的圖。   圖3係顯示PSD曲線所包含的隨機雜訊成分的圖。   圖4係顯示在SEM畫像上設定用以抽出隨機雜訊成分的計測區域之例的圖。   圖5係顯示左右邊緣的LER的PSD曲線之一例的圖。   圖6係顯示根據線圖案的左側邊緣的訊號波形檢測所得之LER的PSD曲線之一例的圖。   圖7係顯示荷電粒子線裝置的一種亦即掃描電子顯微鏡之一例的圖。   圖8係顯示包含根據掃描電子顯微鏡與掃描電子顯微鏡的輸出來執行圖案計測的圖案計測裝置的圖案計測系統之一例的圖。   圖9係顯示粗糙度評估值的計測工程的流程圖。   圖10係顯示在SEM畫像上設定用以算出粗糙度評估值的計測區域之例的圖。

Claims (8)

  1. 一種圖案測定方法,其係根據藉由對形成在試料上的圖案二次元掃描荷電粒子射束所得之檢測訊號,生成訊號波形,且使用該訊號波形來測定前述圖案的圖案測定方法,其特徵為:   根據以與前述圖案的邊緣呈交叉的方向掃描前述荷電粒子射束時所得之訊號,針對該圖案的一方邊緣,進行第1功率頻譜密度的算出;及針對該圖案的另一方邊緣進行第2功率頻譜密度的算出,藉此求出關於一方邊緣的第1曲線、與關於另一方邊緣的第2曲線,算出該第1曲線與第2曲線的差分值,使用該差分值,將前述第1曲線及第2曲線的一方進行補正。
  2. 如申請專利範圍第1項之圖案測定方法,其中,在前述荷電粒子射束的掃描線上,以前述一方邊緣比前述另一方邊緣更先被照射荷電粒子射束的方式,掃描前述荷電粒子射束。
  3. 如申請專利範圍第1項之圖案測定方法,其中,由前述第1曲線或前述第2曲線,求出對應前述預定的頻率的頻譜強度,且將對應該預定的頻率的頻譜強度,由前述第1曲線、或第2曲線進行減算。
  4. 如申請專利範圍第1項之圖案測定方法,其中,判定與前述第1曲線與前述第2曲線的差分值的頻率的變化相對應的斜率是否為零或預定值以下。
  5. 一種圖案測定裝置,其係使用藉由對試料之射束掃描而由掃描區域所得的訊號,來測定形成在試料上的圖案的圖案測定裝置,其特徵為:   具備有運算處理裝置,其係取得前述訊號,根據藉由以與前述圖案的邊緣呈交叉的方向進行前述射束掃描所得的訊號,針對該圖案的一方邊緣,進行第1功率頻譜密度的算出,且針對該圖案的另一方邊緣,進行第2功率頻譜密度的算出,藉此求出關於一方邊緣的第1曲線、與關於另一方邊緣的第2曲線,算出該第1曲線與第2曲線的差分值,使用該差分值,將前述第1曲線及第2曲線的一方進行補正。
  6. 如申請專利範圍第5項之圖案測定裝置,其中,前述運算處理裝置係在1的圖案之中,根據在前述荷電粒子射束的掃描線上,由先被照射荷電粒子射束的邊緣所得的訊號,求出前述第2功率頻譜密度,且根據在前述荷電粒子射束的掃描線上,由之後被照射荷電粒子射束的邊緣所得的訊號,求出前述第1功率頻譜密度。
  7. 如申請專利範圍第5項之圖案測定裝置,其中,前述運算處理裝置係由前述第1曲線或前述第2曲線,求出對應前述預定的頻率的頻譜強度,且將對應該預定的頻率的頻譜強度,由前述第1曲線、或第2曲線進行減算。
  8. 如申請專利範圍第5項之圖案測定裝置,其中,前述運算處理裝置係判定與前述第1曲線與前述第2曲線的差分值的頻率的變化相對應的斜率是否為零或預定值以下。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI759161B (zh) * 2020-03-30 2022-03-21 日商日立全球先端科技股份有限公司 帶電粒子束裝置及粗糙度指標計算方法
TWI790438B (zh) * 2019-05-13 2023-01-21 日商日立全球先端科技股份有限公司 圖案評估系統及圖案評估方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3719831A1 (en) * 2019-04-05 2020-10-07 ASML Netherlands B.V. Systems and methods for image enhancement for a multi-beam charged-particle inspection system
JP2022112303A (ja) 2021-01-21 2022-08-02 株式会社日立ハイテク パターン測定システム、パターン測定方法、およびプログラム
TWI802363B (zh) 2022-04-08 2023-05-11 閎康科技股份有限公司 曲線對齊方法及曲線對齊裝置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3870044B2 (ja) 2001-07-25 2007-01-17 株式会社日立製作所 パターン検査方法及びパターン検査装置
JP4801427B2 (ja) * 2005-01-04 2011-10-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン形状評価方法
CN103809197B (zh) * 2012-11-13 2016-01-06 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 扫描电镜的电子束的检测方法、微细图形的检测方法
JP2014130077A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 Hitachi High-Technologies Corp パターン形状評価方法、半導体装置の製造方法及びパターン形状評価装置
TWI494537B (zh) * 2013-01-23 2015-08-01 Hitachi High Tech Corp A pattern measuring method, a device condition setting method of a charged particle beam device, and a charged particle beam device
US9236219B2 (en) * 2013-03-13 2016-01-12 Macronix International Co., Ltd. Measurement of line-edge-roughness and line-width-roughness on pre-layered structures
JP6129651B2 (ja) * 2013-06-11 2017-05-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ ラインパターンの形状評価方法及びその装置
EP3016130A1 (en) * 2014-10-28 2016-05-04 Fei Company Composite scan path in a charged particle microscope
JP6383650B2 (ja) * 2014-11-28 2018-08-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
JP6446297B2 (ja) * 2015-03-09 2018-12-26 株式会社ニューフレアテクノロジー 検査装置
US10103004B2 (en) * 2015-07-02 2018-10-16 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH System and method for imaging a secondary charged particle beam with adaptive secondary charged particle optics

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI790438B (zh) * 2019-05-13 2023-01-21 日商日立全球先端科技股份有限公司 圖案評估系統及圖案評估方法
TWI759161B (zh) * 2020-03-30 2022-03-21 日商日立全球先端科技股份有限公司 帶電粒子束裝置及粗糙度指標計算方法

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