WO2011145338A1 - パターン寸法計測方法、パターン寸法計測装置、パターン寸法計測方法をコンピュータに実行させるプログラム及びこれを記録した記録媒体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a pattern dimension measuring method and measuring apparatus having an inclination with respect to an image, and a recording medium on which the measuring method is recorded, particularly in the field of measuring pattern dimensions on a semiconductor wafer.
- the coordinates of the pattern edge on the image are obtained using a high-resolution image captured by a scanning electron microscope (SEM), and the dimension is calculated from the edge coordinates of both ends.
- SEM scanning electron microscope
- the pattern dimension can be easily obtained from the difference between the coordinate values of both edges in the horizontal or vertical direction.
- special shape patterns with curved portions are adopted, and in these patterns, the direction indicating the shortest distance between edges to be dimension values changes continuously. For this reason, accurate measurement cannot be performed by the conventional method.
- the pattern is a straight line, in the case of a pattern extending in an oblique direction with respect to the display image, it is similarly difficult to accurately measure dimensions.
- Patent Document 1 as a method for measuring an inclined pattern with respect to a display image, a signal waveform in a direction perpendicular to the tangent line of the contour of the figure is based on the figure reflecting the shape of the fine pattern.
- a technique for measuring the pattern shape by acquiring the coordinates of the pattern edge and measuring the pattern edge is disclosed.
- the pattern inclination and curve It is necessary to measure in consideration of the angle formed by the local trajectory in the portion and the vertical or horizontal direction of the image.
- Patent Document 1 it is proposed to create a figure that reflects the shape of the pattern, measuring the area and perimeter of the pattern, and to acquire and analyze the signal waveform in the direction perpendicular to the inclination of the edge line of the figure.
- the point of measuring the dimension of the pattern there is no disclosure about the point of measuring the dimension of the pattern, and no consideration is given to the matters necessary for the high-precision measurement of the pattern dimension described above. Therefore, even if the pattern dimension is measured by the method disclosed in Patent Document 1, since the tangent of the contour of the figure is used, when the inclination angle of the edge line is different from the pattern trajectory due to edge roughness, The side length accuracy is reduced, and high-precision dimension measurement is difficult.
- the present invention solves the above-described problem and suppresses the influence of the roughness of the pattern edge by a method that takes into account the trajectory and inclination angle of the pattern even when the pattern is inclined with respect to the pattern image to be inspected.
- the present invention provides a pattern dimension measuring method and a dimension measuring apparatus that realize highly accurate pattern dimension measurement, a program for causing a computer to execute the pattern dimension measuring method, and a recording medium on which the program is recorded.
- a step of detecting an auxiliary point sequence a step of calculating an approximate curve of a trajectory of the inclined pattern or a tangent line in a predetermined section of the auxiliary point sequence based on the detected auxiliary point sequence; Detecting an approximate curve of the inclined pattern orbit or a signal waveform in a direction perpendicular to a tangent in a predetermined section of the calculated auxiliary point sequence; and for the detected approximate curve or tangent Based on the signal waveform in the vertical direction, the pattern edge position of the inclined pattern is specified, and the dimension of the inclined pattern is measured.
- a pattern dimension measuring method characterized by comprising the flop, the.
- a pattern dimension measuring apparatus for measuring a dimension of a pattern having an inclination with respect to an inspection target pattern image, the electron beam irradiation means for irradiating the inspection target with an electron beam, and the irradiation by the electron beam irradiation means
- a detection means for detecting reflected electrons and secondary electrons emitted from the inspection object, and an inspection object pattern image is created based on the reflected electron and secondary electron signals detected by the detection means, and the inspection object pattern image
- An auxiliary point sequence indicating the trajectory of the inclined pattern is detected using a signal waveform obtained from the above, and an approximate curve of the trajectory of the inclined pattern or the auxiliary point is detected based on the detected auxiliary point sequence.
- the approximate curve of the trajectory of the inclined pattern or the approximate curve / tangent for calculating the tangent in the predetermined section of the auxiliary point sequence A signal for detecting a signal waveform in a direction perpendicular to the approximate curve of the trajectory of the inclined pattern calculated by the calculating means and the approximate curve / tangent calculating means or the tangent in the predetermined section of the calculated auxiliary point sequence
- Edge detecting means for specifying a wedge position, and dimension measuring means for measuring a dimension of the inclined pattern based on pattern edge position data specified by the edge detecting means.
- a program for causing a computer to execute a pattern dimension measuring method for measuring a dimension of an inclined pattern with respect to an inspection target pattern image, and a signal waveform obtained from the inspection target pattern image obtained by an image acquisition unit The auxiliary point sequence detection unit detects an auxiliary point sequence indicating the trajectory of the inclined pattern, and the approximate straight line / tangent calculation unit has the inclination based on the detected auxiliary point sequence.
- a step of calculating an approximate curve of the pattern trajectory or a tangent in a predetermined section of the auxiliary point sequence; and a dimension measuring unit for calculating the approximate curve of the calculated inclined pattern trajectory or the predetermined auxiliary point sequence A step of detecting a signal waveform in a direction perpendicular to a tangent in a section; and an edge detector that detects the detected approximate curve or tangent Based on the vertical direction of the signal waveform by said to identify the pattern edge position of inclination of a pattern, a program for executing the steps, to a computer to measure the dimensions of the pattern of the slope. Moreover, it is a recording medium on which this program is recorded.
- a pattern dimension measuring method and a dimension measuring apparatus that realize high-accuracy pattern dimension measurement by suppressing a decrease in measurement accuracy due to pattern edge roughness even if the pattern is inclined with respect to the inspection target pattern image.
- a program for causing a computer to execute the pattern dimension measuring method and a recording medium on which the program is recorded it is possible to provide a program for causing a computer to execute the pattern dimension measuring method and a recording medium on which the program is recorded.
- FIG. 3 is a conceptual diagram of an internal configuration of an image processing unit. It is a figure which shows an example of a captured image. It is a figure which shows a linear pattern image. It is a figure which shows the auxiliary point sequence of a linear pattern image. It is a figure which shows the approximate straight line of the auxiliary
- the SEM apparatus main body 10 includes a sample stage on which a measurement wafer is installed, an electron beam irradiation system that controls and irradiates the measurement wafer with the electron beam 100, and a reflection emitted from the measurement wafer by the irradiation of the electron beam 100. And a detection system for detecting electrons and secondary electrons.
- the sample stage is configured by appropriately using a load lock chamber 101 for transferring a measurement wafer and a stage base 102 for fixing the transferred wafer.
- Electron beam irradiation system includes an electron gun 103 for emitting an electron beam 100, a condenser lens 104 is on the path of the electron beam 100, an objective movable stop 105, the alignment coils 106, stigma coil 107, deflection coil 108, the objective lens 109 Configured as appropriate.
- the electron beam 100 emitted from the electron gun 103 passes through the condenser lens 104 and the irradiation position deviation and astigmatism of the electron beam 100 are corrected by the alignment coil 106 and stigma coil 107, and the irradiation position on the sample is corrected by the deflection coil 108. Controlled, condensed by the objective lens 109 and irradiated onto the measurement wafer on the stage table 102.
- the detection system is configured using E ⁇ B110 and detector 111 as appropriate.
- E ⁇ B110 and detector 111 By applying an electric field and a magnetic field to the reflected electrons and secondary electrons generated from within the measurement wafer by the irradiation of the electron beam 100, the reflected electrons and the secondary electrons are bent in the direction of the detector 111.
- the detector 111 detects bent reflected electrons and secondary electrons.
- the reflected electrons and secondary electrons detected by the detector 111 are converted into digital signals by the A / D converter 112 and stored in the memory 113.
- the image processing unit 114 takes out digital signals stored in the memory 113 as necessary, and performs image construction, edge detection, pattern dimension measurement, and the like.
- the stage controller 15 controls the position at which the wafer on the stage 102 is irradiated with the electron beam 100, and the control terminal 116 controls the entire SEM apparatus main body 10 to adjust the irradiation conditions of the electron beam 100 and to apply the irradiation onto the wafer. It is possible to control the irradiation position and the like and output an image obtained from the image processing unit 114 to the display means.
- the processing in the image processing unit 114 is controlled according to a recording medium 117 in which an image processing program to be executed by a computer set in advance is recorded.
- a processing procedure in the image processing unit 114 will be described with reference to FIG.
- the digital signal extracted from the memory 113 is sent to the image acquisition unit 201 of the image processing unit 114.
- the image acquisition unit 201 constructs the transmitted digital signal into image data.
- the obtained image data is output to the auxiliary point sequence detection unit 202, and an auxiliary point sequence indicating the pattern trajectory is created.
- the image data on which the auxiliary point sequence is created is output to the approximate straight line / tangent calculating unit 203, and a straight line indicating the inclination of the auxiliary point sequence is calculated.
- the approximate straight line / tangent line detection unit 203 creates an approximate straight line of the auxiliary point sequence, and when there is a curved portion in the pattern on the image data, A tangent line in a predetermined section of the auxiliary point sequence is calculated.
- the image data for which the approximate straight line or tangent is calculated is output to the signal waveform acquisition unit 204 to acquire a signal waveform in the direction perpendicular to the approximate straight line or tangent.
- the acquired signal waveform is output to the edge detection unit 205, and the edge of the pattern is detected based on the signal waveform.
- the detected edge data is output to the dimension measuring unit 206, and the pattern dimension is measured based on the distance between the edges.
- the x direction refers to the horizontal direction from the left to the right of the illustrated image
- the y direction refers to the vertical direction from the top to the bottom of the illustrated image
- the pattern to be measured is executed in the y direction from the upper end to the lower end in the measurement range 303 specified by the user.
- a wafer on which a linear pattern 302 that is inclined with respect to the vertical or horizontal direction of an image is formed is transferred from the load lock chamber 101 shown in FIG.
- a linear pattern on the wafer is scanned with the electron beam 100, and the obtained signal is sent to the image acquisition unit 201 to acquire a linear pattern image inclined with respect to the vertical or horizontal direction of the image.
- FIGS. 4 to 9 show a state of a straight line pattern image obtained by processing in the image processing unit 114
- FIG. 10 shows a processing flow in the image processing unit 114.
- a method using the symmetry of the pattern image will be described with reference to FIG.
- a signal waveform 1103 in the x direction is acquired (S1101).
- a position where the shapes of the left region 1104 and the right region 1105 of the signal waveform 1103 are equal, that is, the center position 1106 in the x direction in which 1103 is line symmetric is detected (S1102).
- This processing is performed within the measurement range 303, and the obtained point sequence 1106 is set as an auxiliary point sequence 501.
- a technique based on matching with a reference signal waveform will be described with reference to FIG.
- a reference signal waveform 1204 when a pattern is scanned in the x direction is separately created, and a reference center position 1205 in the x direction within the area 1204 is designated (S1201).
- the signal waveform 1103 of the pattern image 401 is detected (S1202).
- the signal waveform 1103 and the reference signal waveform 1204 are overlapped, and the position 1205 when the two waveforms match is set as the center position 1106 of the signal waveform 1103 (S1203).
- a point sequence 1106 when this procedure is performed in 303 is referred to as an auxiliary point sequence 501.
- auxiliary point sequence is not limited to being taken at the center position, and the auxiliary point sequence may be detected at a position shifted from the center as required, such as when it is difficult to see due to foreign matter or the like.
- a pattern having a curved portion which will be described later, is a measurement target
- an auxiliary point sequence is taken at a position shifted from the central position to the convex side, and the concave curvature is obtained.
- the auxiliary point sequence can be appropriately set as necessary, such as taking the auxiliary point sequence at a position shifted from the central position to the concave side.
- the auxiliary point sequence 501 indicating the trajectory of the detected pattern image 401 is output to the approximate straight line / tangent calculation unit 203.
- the approximate straight line 601 of the auxiliary point sequence 501 is collectively in the measurement range 303, or as shown in FIG.
- An approximate straight line 601 is calculated using 600 (S1002).
- the pattern image 401 and the calculated approximate straight line 601 are output to the signal waveform acquisition unit 204.
- the signal waveform acquisition unit 204 acquires a signal waveform 801 in the vertical direction with respect to the approximate line 601 from the pattern image 401 (S1003). A method for obtaining the signal waveform 801 in the direction perpendicular to the approximate straight line 601 will be described below with reference to two examples.
- an inclination angle 701 between the approximate straight line 601 and the y direction is calculated.
- the detection direction of the signal waveform is rotated from the x direction by the same magnitude as the inclination angle 701.
- the length measurement region 803 is projected so as to be orthogonal to the rotated direction 802 to obtain a signal waveform 801.
- the length measurement region 803 indicates an image region for detecting a signal waveform.
- the image is rotated so that the approximate straight line 601 is parallel to the y direction. Since the approximate straight line 601 'of the rotated pattern is orthogonal to the x direction, the length measurement region 803 may be projected so as to be parallel to 601' to obtain the signal waveform 801.
- FIG. 13 illustrates the left half of the signal waveform 801.
- the edge detection unit 205 detects the edge position based on an edge threshold value 1301 that is designated by the user using a display unit or the like, or based on a preset edge threshold 1301 (S1401).
- the edge threshold 1301 is a value that defines the signal value of the edge, and is represented by a signal strength ratio when the maximum signal value 1302 of the signal waveform 801 is 100% and the minimum signal value 1303 is 0%.
- an edge signal value 1304 is calculated according to the following formula 1 (S1402).
- Edge signal value 1304 (maximum signal value 1302 ⁇ minimum signal value 1303) ⁇ edge threshold 1301 + minimum signal value 1303
- the signal waveform 801 is scanned leftward from the center position 1305 of the signal waveform 801, and an edge position 1306 indicating a signal value that matches the edge signal value 1304 Is detected (S1403).
- the edge position of the right edge of the pattern image 401 is detected.
- the positional information on the left and right edges of 401 thus obtained is output to the dimension measuring unit 206.
- the dimension measuring unit 206 calculates a distance 1501 between the edges from the detected edge positions as shown in FIG. 15 (S1006).
- the distance 1501 between the obtained edges is the dimension value of the pattern.
- FIG. 16 shows the output image 1601 output.
- the average value of the pattern dimension value 1501 in the measurement range 303, the variance value of the pattern dimension value 1501, the maximum value of the pattern dimension value 1501, and the pattern dimension value At least one or more of the multiple correlation coefficients indicating the degree of fit of the minimum value 1501, the inclination angle 701 obtained by this processing, and the auxiliary point sequence 501 of the approximate line 601 may be output as the measurement result 1602.
- the output form to the display means is not limited to this, and when the user selects a point / area on the display screen, the dimension value or measurement result of the selected point / area may be displayed.
- various changes are possible. For example, when a wafer map on which a measurement location is displayed and an output image are displayed at the same time and the user selects one of the measurement locations displayed on the wafer map, an output image including a measurement result corresponding to the measurement location is displayed. It may be displayed.
- the output image of the measurement location and the design data of the measurement location may be displayed simultaneously on one screen so that the design data value and the actual measurement result can be easily compared.
- a program that causes a computer to execute the pattern dimension measurement processing procedure using the captured image 301 described above is recorded in the recording medium 117.
- the same pattern dimension measurement can be easily performed by causing the computer of the scanning electron microscope to read the recording medium.
- FIGS. 17 to 21 show the state of a curve pattern image obtained by processing in the image processing unit 114
- FIG. 22 shows a processing flow in the image processing unit 114.
- a pattern having a curved portion is simply referred to as a curved pattern.
- a wafer having a curved pattern inclined with respect to the y direction is transferred from the load lock chamber 101 shown in FIG.
- the curve pattern is scanned using the electron beam 100, and the obtained signal is sent to the image acquisition unit 201 to acquire a curve pattern image 1701 as shown in FIG.
- the acquired curve pattern image 1701 is sent to the auxiliary point sequence detection unit 202 and processed by the auxiliary point sequence detection unit 202, whereby an auxiliary point sequence 1801 indicating the pattern trajectory is detected as shown in FIG. (S2201).
- the method for detecting the auxiliary point sequence 1801 is the same as in the first embodiment.
- the auxiliary point sequence 1801 detected from the curve pattern image 1701 is output to the approximate straight line / tangent calculation unit 203.
- the approximate straight line / tangent calculation unit 203 detects a tangent 1901 of the auxiliary point sequence 1801 as shown in FIG. 19 (S2202).
- the tangent line 1901 is detected by applying function approximation to a predetermined section 1902 of the auxiliary point sequence 1801.
- the predetermined section 1902 may be designated by the user, or a predetermined section may be used.
- a curve pattern image 1701 in which the tangent line 1901 is detected is output to the signal waveform acquisition unit 204.
- the signal waveform acquisition unit 204 calculates the inclination angle 2001 of the tangent line 1901 with respect to the y direction. Based on the calculated inclination angle 2001, the signal waveform acquisition unit 204 is perpendicular to the tangent line 1901 as shown in FIG.
- a direction signal waveform 2101 is acquired (S2203).
- the acquisition method of the signal waveform 2101 is the same as the method described in the first embodiment.
- the signal waveform 2101 is output to the edge detection unit 205, and the edge detection unit 205 arbitrarily determines the edge threshold value determined by the user using a display unit or the like as described in the first embodiment.
- 1301 determines an edge position on the signal waveform 2101 (S2204).
- the obtained edge position is output to the dimension measuring unit 206, and the dimension measuring unit 206 measures the pattern dimension by calculating the distance between the left and right edges on the pattern from the coordinate values of both edges (S2205). ).
- the distance between the obtained edges becomes the dimension value of the pattern.
- the inclination angle 2001 differs depending on the position to be measured on the pattern. However, by detecting the tangent line 1901 for each predetermined section, the pattern dimension can be measured in the same manner as the linear pattern.
- FIG. 23 shows the output image 2301 output.
- the average value of the pattern dimension value 1501 in the measurement range 303, the dispersion value of the pattern dimension value 1501, the maximum value of the pattern dimension value 1501, and the pattern dimension value 1501 the minimum value of the maximum inclination angle of the tangential line 1901, the minimum inclination angle of the tangential line 1901, of the auxiliary point sequence heavy correlation coefficient indicating a true level for 1801 and the pattern curvature tangent 1901, measuring at least one result 2302 May be output as
- the form of output to the display means is not limited to this, and various changes can be made as in the example described in the first embodiment. For example, when the user selects a predetermined point / area in the auxiliary point sequence 1801 on the display screen, the tangent line 1901, the tangential line
- a pattern having one curved portion has been described as an example.
- the present invention is not limited to this, and it is needless to say that a wavy pattern having a plurality of curved portions can be applied. Yes.
- a plurality of measurement results for each curved portion may be displayed at the same time, or may be switched and displayed by user selection.
- an auxiliary point indicating a pattern trajectory based on a signal waveform of the entire pattern including the inside of the pattern and both edges Detecting columns and tilt angles and measuring pattern dimensions. With this method, even if roughness occurs on one edge, the signal value inside the pattern or on the opposite edge does not depend on the roughness, so the tilt angle can be set more accurately than when only one edge is used. Therefore, it is possible to detect the pattern edge and suppress the influence of the roughness of the pattern edge.
- SEM apparatus main body 100 ... Electron beam, 101 ... Load lock chamber, 102 ... Stage stand, 103 ... Electron gun, 104 ... Condenser lens, 105 ... Objective movable diaphragm, 106 ... Alignment coil, 107 ... Stigma coil, 108 ... Deflection coil 109 ... Objective lens 109, 110 ... ExB, 111 ... Detector, 112 ... A / D converter, 113 ... Memory, 114 ... Image processing unit, 115 ... Stage controller, 116 ... Control terminal, 117 ... Recording Medium 201: Image acquisition unit 202 ... Auxiliary point sequence detection unit 203 ...
- Approximate line / tangent calculation unit 204 ...
- Signal waveform acquisition unit 205 ...
- Edge detection unit 206 ...
- Dimension measurement unit 207 ... Image processing control unit , 208 ... Bus, 301 ... Captured image, 302 ... Linear pattern, 303 ... Measurement range, 401 ... Pattern image, 501 ...
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Abstract
検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンの寸法を、より正確に計測する方法を提供する。 検査対象パターン画像からパターンの軌道を示す補助点列を検出するステップ(S1001)と、前記補助点列の近似直線を算出するステップ(S1002)と、前記近似直線の垂直方向の信号波形を取得するステップ(S1003)と、前記信号波形を用いてエッジ位置を検出するステップ(S1004)と、前記エッジ位置からパターンの寸法を求めるステップ(S1005)と、を有する。
Description
本発明は、半導体ウェーハ上のパターン寸法を計測する分野において、特に、画像に対し傾斜のあるパターン寸法の計測方法及び計測装置、並びに、計測方法を記録した記録媒体に関するものである。
半導体パターンの寸法計測では、走査型電子顕微鏡(SEM)により撮像された高解像度画像を用いて、画像上のパターンエッジの座標を求め、その両端のエッジ座標から寸法を算出する。パターンが直線であり、かつ表示画像の垂直方向または水平方向と平行であれば、両エッジの水平方向または垂直方向の座標値の差分から容易にパターン寸法を求めることができる。しかし、半導体回路の高密度化を目的に、曲線部分のある特殊形状パターンを採用する事例があり、これらのパターンでは、寸法値とすべきエッジ間の最短距離を示す方向が連続的に変化するため、上記従来方法では正確な寸法計測を行うことができない。また、パターンが直線であっても、表示画像に対して斜め方向に伸びるパターンの場合には、同様に、正確な寸法計測が困難である。
ここで、特許文献1には、表示画像に対し傾斜のあるパターンの測定を行なう手法として、微細パターンの形状を反映する図形を基に、図形の輪郭の接線に対して垂直方向の信号波形を取得し、パターンエッジの座標を検出してパターン形状を測定する手法が開示されている。
計測対象領域に曲線部分をもつパターンや直線であっても画像に対して傾斜のあるパターンの寸法値を高精度に計測するためには、エッジラフネスの影響を抑制しつつ、パターンの傾斜や曲線部分における局所的な軌道と画像の垂直方向或いは水平方向とがなす角度を踏まえて計測する必要がある。
特許文献1では、パターンの面積や周囲長を測定対象とし、パターンの形状を反映する図形を作成し、その図形のエッジ線の傾斜に対して垂直方向の信号波形を取得・解析することが提案されているものの、パターンの寸法を計測する点については何ら開示されておらず、上記したパターン寸法の高精度計測に必要な事項について何ら考慮されていない。従って、仮に、特許文献1に開示された手法によりパターン寸法の計測を行うとしても、図形の輪郭の接線を用いているため、エッジラフネスによりエッジ線の傾斜角がパターン軌道と異なる場合には、側長精度低下を招き、高精度な寸法計測は困難である。
本発明は、上記課題を解決するものであり、検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンであっても、パターンの軌道や傾斜角を考慮した手法により、パターンエッジのラフネスの影響を抑制した高精度なパターン寸法計測を実現するパターン寸法計測方法及び寸法計測装置、並びに、パターン寸法計測方法をコンピュータに実行させるプログラム及びこれを記録した記録媒体を提供するものである。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次の通りである。
(1)検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンの寸法を計測するパターン寸法計測方法であって、前記検査対象パターン画像から得られる信号波形を用いて、前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出するステップと、前記検出された補助点列に基づいて、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出するステップと、前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出するステップと、前記検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップと、を有することを特徴とするパターン寸法計測方法である。
(2)(1)記載のパターン寸法計測方法であって、前記傾斜のあるパターンが前記検査対象パターン画像に対して傾斜のある直線パターンである場合には、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出するステップでは、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線を算出し、前記垂直方向の信号波形を検出するステップでは、前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線に対して垂直方向の信号波形を検出し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップでは、前記検出された前記近似曲線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測することを特徴とするパターン寸法計測方法である。
(3)(1)記載のパターン寸法計測方法であって、前記傾斜のあるパターンが曲線パターンである場合には、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出するステップでは、前記補助点列の所定区間における接線を算出し、前記垂直方向の信号波形を検出するステップでは、前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップでは、前記検出された前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測することを特徴とするパターン寸法計測方法である。
(4)検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンの寸法を計測するパターン寸法計測装置であって、検査対象に電子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビーム照射手段による照射により前記検査対象から放出される反射電子及び2次電子を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された反射電子及び2次電子の信号に基づいて検査対象パターン画像を作成し、前記検査対象パターン画像から得られる信号波形を用いて、前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出し、前記検出された補助点列に基づいて、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出し、前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出し、前記検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測する画像処理手段と、を有することを特徴とするパターン寸法計測装置である。
(5)(4)記載のパターン寸法計測装置であって、前記画像処理手段は、前記検査対象パターン画像の信号波形を用いて、前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出する補助点列検出手段と、前記補助点列検出手段により検出された補助点列に基づいて、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出する近似曲線・接線算出手段と、前記近似曲線・接線算出手段により算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出する信号波形取得手段と、前記信号波形取得手段により検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段により特定されたパターンエッジ位置のデータに基づいて、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測する寸法計測手段と、を有することを特徴とするパターン寸法計測装置である。
(6)(1)から(3)のいずれかに記載のパターン計測方法をコンピュータに実行させるプログラムである。また、このプログラムを記録した記録媒体である。
(7)検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンの寸法を計測するパターン寸法計測方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、画像取得部により得られた前記検査対象パターン画像から得られる信号波形を用いて、補助点列検出部に前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出させるステップと、前記検出された補助点列に基づいて、近似直線・接線算出部に前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出させるステップと、寸法計測部に前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出させるステップと、エッジ検出部に前記検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定させ、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムである。また、このプログラムを記録した記録媒体である。
(1)検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンの寸法を計測するパターン寸法計測方法であって、前記検査対象パターン画像から得られる信号波形を用いて、前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出するステップと、前記検出された補助点列に基づいて、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出するステップと、前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出するステップと、前記検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップと、を有することを特徴とするパターン寸法計測方法である。
(2)(1)記載のパターン寸法計測方法であって、前記傾斜のあるパターンが前記検査対象パターン画像に対して傾斜のある直線パターンである場合には、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出するステップでは、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線を算出し、前記垂直方向の信号波形を検出するステップでは、前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線に対して垂直方向の信号波形を検出し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップでは、前記検出された前記近似曲線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測することを特徴とするパターン寸法計測方法である。
(3)(1)記載のパターン寸法計測方法であって、前記傾斜のあるパターンが曲線パターンである場合には、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出するステップでは、前記補助点列の所定区間における接線を算出し、前記垂直方向の信号波形を検出するステップでは、前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップでは、前記検出された前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測することを特徴とするパターン寸法計測方法である。
(4)検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンの寸法を計測するパターン寸法計測装置であって、検査対象に電子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビーム照射手段による照射により前記検査対象から放出される反射電子及び2次電子を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された反射電子及び2次電子の信号に基づいて検査対象パターン画像を作成し、前記検査対象パターン画像から得られる信号波形を用いて、前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出し、前記検出された補助点列に基づいて、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出し、前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出し、前記検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測する画像処理手段と、を有することを特徴とするパターン寸法計測装置である。
(5)(4)記載のパターン寸法計測装置であって、前記画像処理手段は、前記検査対象パターン画像の信号波形を用いて、前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出する補助点列検出手段と、前記補助点列検出手段により検出された補助点列に基づいて、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出する近似曲線・接線算出手段と、前記近似曲線・接線算出手段により算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出する信号波形取得手段と、前記信号波形取得手段により検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段により特定されたパターンエッジ位置のデータに基づいて、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測する寸法計測手段と、を有することを特徴とするパターン寸法計測装置である。
(6)(1)から(3)のいずれかに記載のパターン計測方法をコンピュータに実行させるプログラムである。また、このプログラムを記録した記録媒体である。
(7)検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンの寸法を計測するパターン寸法計測方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、画像取得部により得られた前記検査対象パターン画像から得られる信号波形を用いて、補助点列検出部に前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出させるステップと、前記検出された補助点列に基づいて、近似直線・接線算出部に前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出させるステップと、寸法計測部に前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出させるステップと、エッジ検出部に前記検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定させ、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムである。また、このプログラムを記録した記録媒体である。
本発明によれば、検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンであっても、パターンエッジのラフネスによる計測精度低下を抑制し高精度なパターン寸法計測を実現するパターン寸法計測方法及び寸法計測装置、並びに、パターン寸法計測方法をコンピュータに実行させるプログラム及びこれを記録した記録媒体を提供することができる。
本発明に係るパターン寸法計測装置の概略構成図について図1を用いて説明する。SEM装置本体10は、計測用ウェーハを設置するサンプルステージと、計測用ウェーハに電子ビーム100を制御して照射する電子ビーム照射系と、電子ビーム100の照射により計測用ウェーハ上から放出される反射電子および2次電子を検出する検出系と、を適宜用いて構成される。
サンプルステージは、計測用ウェーハを搬送するロードロック室101と搬送されたウェーハを固定するステージ台102を適宜用いて構成される。
電子ビーム照射系は、電子ビーム100を射出する電子銃103と、電子ビーム100の経路上にあるコンデンサレンズ104、対物可動絞り105、アライメントコイル106、スティグマコイル107、偏向コイル108、対物レンズ109を適宜用いて構成される。電子銃103から放出された電子ビーム100は、コンデンサレンズ104を経てアライメントコイル106、スティグマコイル107により電子ビーム100の照射位置ずれ、非点収差を補正され、偏向コイル108によりサンプル上の照射位置を制御され、対物レンズ109により集光されてステージ台102上の計測用ウェーハに照射される。
検出系は、E×B110と、検出器111とを適宜用いて構成される。E×B110により、電子ビーム100の照射により計測用ウェーハ内から発生した反射電子および2次電子に電界および磁界をかけることで、反射電子および2次電子は検出器111の方向に曲げられる。検出器111は曲げられた反射電子および2次電子を検出する。
検出器111により検出された反射電子および2次電子はA/Dコンバータ112によりデジタル信号に変換され、メモリ113に格納される。画像処理部114では、メモリ113に格納されたデジタル信号を必要に応じて取り出し、画像構築、エッジ検出、パターン寸法計測等を行なう。ステージコントローラ15ではステージ台102上のウェーハに電子ビーム100を照射する位置を制御しており、制御端末116ではSEM装置本体10全体を制御し、電子ビーム100の照射条件の調整やウェーハ上への照射位置等を統括し、かつ画像処理部114より得られた画像を表示手段に出力することができる。なお、画像処理部114での処理は、予め設定されたコンピュータに実行させるための画像処理プログラムを記録した記録媒体117に従って制御される。
画像処理部114での処理手順について図2を用いて説明する。メモリ113より取り出したデジタル信号は、画像処理部114の画像取得部201に送られる。画像取得部201では、送られてきたデジタル信号を画像データに構築する。得られた画像データは補助点列検出部202に出力され、パターンの軌道を示す補助点列が作成される。次に、補助点列が作成された画像データは近似直線・接線算出部203に出力され、補助点列の傾斜を示す直線が算出される。ここで、得られた画像データ上のパターンに曲線部が存在しない場合、近似直線・接線検出部203では補助点列の近似直線が作成され、画像データ上のパターンに曲線部が存在する場合、補助点列の所定区間における接線が算出される。近似直線または接線が算出された画像データは信号波形取得部204に出力され、近似直線または接線に対して垂直方向の信号波形を取得する。取得した信号波形はエッジ検出部205に出力され、信号波形を基にパターンのエッジを検出する。検出されたエッジデータは寸法計測部206に出力され、エッジ間の距離に基づいてパターン寸法を計測する。画像処理部114内での処理は制御端末116により画像処理制御部207を通して制御され、またデジタル信号および画像データはバス208を介して伝達される。
(第一実施例)
次に、検査対象パターン画像の具体例を用いて、本発明に係るパターン寸法計測方法の詳細を説明する。検査対象パターン画像の第一の実施例として、図3に示すように、ここでは、画像の垂直方向又は水平方向に対して傾斜のある直線パターン302を含む撮像画像301を例にとって説明する。以下、特に指定のない限り、図3のようにx方向とは図示した画像の左から右への水平方向、y方向とは図示した画像の上から下への垂直方向を指すこととし、また、以降説明する処理は、計測対象とするパターンをユーザが指定する計測範囲303内の上端から下端へ向けてy方向に実行することとする。
(第一実施例)
次に、検査対象パターン画像の具体例を用いて、本発明に係るパターン寸法計測方法の詳細を説明する。検査対象パターン画像の第一の実施例として、図3に示すように、ここでは、画像の垂直方向又は水平方向に対して傾斜のある直線パターン302を含む撮像画像301を例にとって説明する。以下、特に指定のない限り、図3のようにx方向とは図示した画像の左から右への水平方向、y方向とは図示した画像の上から下への垂直方向を指すこととし、また、以降説明する処理は、計測対象とするパターンをユーザが指定する計測範囲303内の上端から下端へ向けてy方向に実行することとする。
まず、画像の垂直方向又は水平方向に対して傾斜になるような直線パターン302が形成されたウェーハを図1に示すロードロック室101より装置内に搬送する。次に、電子ビーム100によりウェーハ上の直線パターンをスキャンし、得られた信号を画像取得部201に送り、画像の垂直方向又は水平方向に対して傾斜した直線パターン像を取得する。
以下、得られた直線パターン像を処理してパターン寸法を計測する方法について、図4乃至図10を用いて説明する。図4乃至図9は画像処理部114内での処理による直線パターン像の様子を示し、図10は画像処理部114での処理フローを示す。
図4に示す取得したパターン像401に対し、補助点列検出部202で処理することで、図5に示すようなパターンの軌道を示す補助点列501を検出する(S1001)。補助点列501の検出方法としては、パターン像の対称性を利用した手法や基準信号波形とのマッチングによる手法が挙げられる。これらの手法について以下に説明する。
図4に示す取得したパターン像401に対し、補助点列検出部202で処理することで、図5に示すようなパターンの軌道を示す補助点列501を検出する(S1001)。補助点列501の検出方法としては、パターン像の対称性を利用した手法や基準信号波形とのマッチングによる手法が挙げられる。これらの手法について以下に説明する。
まず、パターン像の対称性を利用した手法について図11を用いて説明する。本手法では、まずx方向の信号波形1103を取得する(S1101)。次に、信号波形1103の左側領域1104と右側領域1105の形状が等しくなる位置、すなわち1103が線対称となるx方向での中心位置1106を検出する(S1102)。本処理を計測範囲303内で行い、得られた1106の点列を補助点列501とする。
次に、基準信号波形とのマッチングによる手法について図12を用いて説明する。本手法では、まずパターンをx方向にスキャンしたときの基準信号波形1204を別途作成しておき、1204の領域内におけるx方向の基準中心位置1205を指定する(S1201)。次に、パターン像401の信号波形1103を検出する(S1202)。そして、信号波形1103と基準信号波形1204の重ね合わせを行い、2つの波形がマッチングしたときの1205の位置を信号波形1103の中心位置1106とする(S1203)。この手順を303内で行ったときの1106の点列を補助点列501とする。ここでは2つの補助点列検出の手法を説明したが、これらに限定する必要はなく、別の手法を適用しても構わない。また、補助点列は中心位置でとることに限られず、異物等により見にくい場合など必要に応じて、中心からずらした位置で補助点列を検出するようにしても構わない。例えば、後述する曲線部を有するパターンが測定対象の場合には、パターンの曲線部の凸側の曲率を得たいときには中心位置から凸側にずらした位置で補助点列をとり、凹側の曲率を得たいときには中心位置から凹側にずらした位置で補助点列をとるようにするなど、必要に応じて適宜設定可能である。
検出されたパターン像401の軌道を示す補助点列501は、近似直線・接線算出部203に出力される。近似直線・接線算出部203では、補助点列501を基に、補助点列501の近似直線601を計測範囲303内で一括して、或いは、図6に示すように所定区分内の補助点列600を用いて近似直線601を算出する(S1002)。パターン像401及び算出された近似直線601は信号波形取得部204に出力される。信号波形取得部204では、パターン像401から近似直線601に対し垂直方向の信号波形801を取得する(S1003)。近似直線601に対して垂直方向の信号波形801の取得方法について、以下に2つ例にとって説明する。
まず、図7に示すように、近似直線601とy方向のなす傾斜角701を算出する。次に、図8に示すように、信号波形の検出方向をx方向から傾斜角701と同じ大きさだけ回転させる。さらに、回転させた方向802と直交するように測長領域803を投影させ、信号波形801を取得する。ここで、測長領域803は、信号波形を検出する画像領域を示す。
また、信号波形801を取得する別手法として、図9に示すように、信号波形の検出方向ではなく画像を回転する方法がある。この方法では、傾斜角701を基に、近似直線601がy方向と平行になるように画像を回転する。回転されたパターンの近似直線601’はx方向と直交しているので、601’と平行となるように測長領域803を投影させ、信号波形801を取得すればよい。
上記のようにして得られた801は、エッジ検出部205に出力される。図13および図14を用いて、エッジ検出部205でのエッジ位置の検出手順を説明する。図13は、信号波形801の左半分を図示したものである。エッジ検出部205は、表示手段等によりユーザが任意に指定することにより、又は、予め設定されたエッジしきい値1301に基づいてエッジ位置を検出する(S1401)。ここで、エッジしきい値1301とはエッジの信号値を定義する値であり、信号波形801の最大信号値1302を100%、最小信号値1303を0%としたときの信号強度比率で表す。このエッジしきい値1301を用いて、以下の数式1に従って、エッジ信号値1304が算出される(S1402)。(数1) エッジ信号値1304=(最大信号値1302-最小信号値1303)×エッジしきい値1301+最小信号値1303
また、パターン像401周辺の異物等によるエッジ検出精度低下を避けるため、信号波形801を信号波形801の中心位置1305から左方向にスキャンし、エッジ信号値1304と一致する信号値を示すエッジ位置1306を検出する(S1403)。同様にして、パターン像401の右エッジのエッジ位置を検出する。こうして得られた401の左右両エッジの位置情報は、寸法計測部206に出力される。寸法計測部206では、図15に示すように検出された両端のエッジ位置からエッジ間の距離1501を算出する(S1006)。得られたエッジ間の距離1501がそのパターンの寸法値となる。
また、パターン像401周辺の異物等によるエッジ検出精度低下を避けるため、信号波形801を信号波形801の中心位置1305から左方向にスキャンし、エッジ信号値1304と一致する信号値を示すエッジ位置1306を検出する(S1403)。同様にして、パターン像401の右エッジのエッジ位置を検出する。こうして得られた401の左右両エッジの位置情報は、寸法計測部206に出力される。寸法計測部206では、図15に示すように検出された両端のエッジ位置からエッジ間の距離1501を算出する(S1006)。得られたエッジ間の距離1501がそのパターンの寸法値となる。
最後に、検出した補助点列501および近似直線601のうち、少なくとも一つを表示手段に表示された撮像画像301上に出力する。図16に出力された出力画像1601を示す。パターン像401上には、補助点列501および近似直線601のほか、計測範囲303内におけるパターン寸法値1501の平均値、パターン寸法値1501の分散値、パターン寸法値1501の最大値、パターン寸法値1501の最小値、本処理により得られた傾斜角701および近似直線601の補助点列501に対する当てはまり度を示す重相関係数のうち、少なくとも一つ以上を計測結果1602として出力してもよい。なお、表示手段への出力形態はこれに限られず、表示画面上でユーザが点・エリアを選択した場合には、選択された点・エリアの寸法値や計測結果が表示されるようにしてもよく、種々変更可能である。例えば、計測箇所が表示されたウェハマップと出力画像とが同時に表示され、ウェハマップに表示された計測箇所のうち一つをユーザが選択すると、この計測箇所に対応した計測結果を含む出力画像が表示されるようにしてもよい。さらに、計測箇所の出力画像と当該計測箇所の設計データとを一画面上で同時に表示し、設計データ値と実測の計測結果との比較が容易に行えるような表示としても構わない。
また、以上述べた撮像画像301を用いたパターンの寸法計測の処理手続をコンピュータに実行させるプログラムを記録媒体117に記録しておく。これにより、例えば、他の走査型電子顕微鏡を用いて同様の側長をしたい場合でも、当該記録媒体を走査型電子顕微鏡のコンピュータに読み取らせることで、簡単に同様のパターン寸法計測が可能となる。(第二実施例)
次に、検査対象パターン画像の第二の実施例として、曲線部のあるパターンの場合を例にとり、パターン寸法の計測方法を図17乃至図22を用いて説明する。図17乃至図21は画像処理部内114内での処理による曲線パターン像の様子を示し、図22は画像処理部114での処理フローを示す。以下、曲線部のあるパターンを単に曲線パターンという。
次に、検査対象パターン画像の第二の実施例として、曲線部のあるパターンの場合を例にとり、パターン寸法の計測方法を図17乃至図22を用いて説明する。図17乃至図21は画像処理部内114内での処理による曲線パターン像の様子を示し、図22は画像処理部114での処理フローを示す。以下、曲線部のあるパターンを単に曲線パターンという。
まず、y方向に対して傾斜のある曲線パターンが形成されたウェーハを図1に示すロードロック室101より装置内に搬送する。次に、電子ビーム100を用いて曲線パターンをスキャンし、得られた信号を画像取得部201に送り、図17に示すような曲線パターン像1701を取得する。
取得した曲線パターン像1701は、補助点列検出部202に送られ、補助点列検出部202で処理されることにより、図18に示すように、パターンの軌道を示す補助点列1801が検出される(S2201)。補助点列1801の検出方法は第一実施例と同様である。曲線パターン像1701より検出された補助点列1801は、近似直線・接線算出部203に出力される。近似直線・接線算出部203では、図19に示すように、補助点列1801の接線1901を検出する(S2202)。接線1901は、補助点列1801の所定区間1902に対して関数近似を適用することにより検出される。所定区間1902はユーザが指定してもよいし、予め設定されたものを用いてもよい。接線1901が検出された曲線パターン像1701は、信号波形取得部204に出力される。信号波形取得部204では、図20に示すように、y方向に対する接線1901の傾斜角2001を算出し、算出された傾斜角2001に基づいて、図21に示すように、接線1901に対して垂直方向の信号波形2101を取得する(S2203)。信号波形2101の取得方法は、第一実施例に記載した手法と同様である。信号波形2101は、エッジ検出部205に出力され、エッジ検出部205では、第一実施例で記載したように、表示手段等によりユーザが任意に定めた、若しくは、予め決められたエッジしきい値1301により、信号波形2101上のエッジ位置を決定する(S2204)。得られたエッジ位置は、寸法計測部206に出力され、寸法計測部206では、パターン上における左右両端のエッジの距離を両エッジの座標値から算出することで、パターンの寸法を計測する(S2205)。得られたエッジ間の距離がそのパターンの寸法値となる。曲線パターンでは、パターン上の計測する位置によって傾斜角2001が異なるが、接線1901を所定区分ごとに検出することで直線パターンと同様にパターン寸法の計測が可能である。
最後に、第一実施例と同様に、検出した補助点列1801および接線1901のうち、少なくとも一つを表示手段に表示された撮像画像上に出力する。図23に出力された出力画像2301を示す。曲線パターン像1701上には、補助点列1801および接線1901のほか、計測範囲303内におけるパターン寸法値1501の平均値、パターン寸法値1501の分散値、パターン寸法値1501の最大値、パターン寸法値1501の最小値、接線1901の最大傾斜角、接線1901の最小傾斜角、接線1901の補助点列1801に対する当てはまり度を示す重相関係数およびパターンの曲率のうち、少なくとも一つ以上を計測結果2302として出力してもよい。なお、表示手段への出力形態はこれに限られず、第一実施例でも記載した例のように、種々変更可能である。例えば、表示画面上でユーザが補助点列1801のうち所定の点・エリアを選択した場合、選択された点・エリアの接線や寸法値、計測結果が表示されるようにしても構わない。
ここで、本第二実施例では、曲線部が一箇所あるパターンを例にとって説明したが、これに限られず、曲線部が複数あるような波状のパターンであっても適用可能であることは言うまでもない。例えば、一の出力画像中に複数の曲線部がある場合には、曲線部ごとの複数の計測結果を同時に表示するようにしても、ユーザの選択により切り替えて表示するようにしてもよい。
また、以上述べたパターンの寸法計測の処理手続をコンピュータに実行させるプログラムを記録媒体117に記録しておくことにより、例えば、他の走査型電子顕微鏡を用いて同様の側長をしたい場合でも、当該記録媒体を走査型電子顕微鏡のコンピュータに読み取らせることで、簡単に同様のパターン寸法計測が可能となる。
このように、本発明では、画像に対して傾斜のある直線パターンや曲線部分のあるパターンの計測において、パターン内部と両エッジを併せたパターン全体の信号波形を基にパターンの軌道を示す補助点列および傾斜角を検出し、パターンの寸法計測を行なう。この手法により、仮に、片側エッジでラフネスが発生してもパターン内部や反対側のエッジでの信号値はそのラフネスに依存しないため、片側エッジのみを基にしたときと比べて正確に傾斜角を検出することができ、パターンエッジのラフネスの影響を抑制した高精度な計測が可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
10…SEM装置本体、100…電子ビーム、101…ロードロック室、102…ステージ台、103…電子銃、104…コンデンサレンズ、105…対物可動絞り、106…アライメントコイル、107…スティグマコイル、108…偏向コイル、109…対物レンズ109、110…E×B、111…検出器、112…A/Dコンバータ、113…メモリ、114…画像処理部、115…ステージコントローラ、116…制御端末、117…記録媒体、201…画像取得部、202…補助点列検出部、203…近似直線・接線算出部、204…信号波形取得部、205…エッジ検出部、206…寸法計測部、207…画像処理制御部、208…バス、301…撮像画像、302…直線パターン、303…計測範囲、401…パターン像、501…補助点列、601…近似直線、701…傾斜角、801…信号波形、802…回転後の信号波形検出方向、803…測長領域、1103…x方向の信号波形、1104…信号波形の左側領域、1105…信号波形の右側領域、1106…信号波形の中心位置、1204…基準信号波形、1205…基準中心位置、1301…エッジしきい値、1302…最大信号値、1303…最小信号値、1304…エッジ信号値、1305…信号波形の中心位置、1306…エッジ位置、1501…パターン寸法、1601…直線パターンの出力画像、1602…直線パターンの計測結果、1701…曲線パターン像、1801…曲線パターンの補助点列、1901…接線、2001…接線の傾斜角、2101…接線に垂直方向の信号波形、2301…曲線パターンの出力画像、2302…曲線パターンの計測結果
Claims (21)
- 検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンの寸法を計測するパターン寸法計測方法であって、
前記検査対象パターン画像から得られる信号波形を用いて、前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出するステップと、
前記検出された補助点列に基づいて、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出するステップと、
前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出するステップと、
前記検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップと、
を有することを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項1記載のパターン寸法計測方法であって、
前記垂直方向の信号波形を検出するステップでは、
前記近似曲線又は前記接線と前記検査対象パターン画像の垂直方向又は水平方向との傾斜角を算出し、前記算出された傾斜角に基づいて、前記垂直方向の信号波形を算出することを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項2記載のパターン寸法計測方法であって、
前記垂直方向の信号波形を検出するステップでは、
前記算出された傾斜角分だけ回転させた方向で検出することで、前記垂直方向の信号波形を検出することを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項2記載のパターン寸法計測方法であって、
前記垂直方向の信号波形を検出するステップでは、
前記算出された傾斜角分だけ前記検査対象パターン画像を回転させて検出することで、前記垂直方向の信号波形を検出することを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項1記載のパターン寸法計測方法であって、
前記補助点列を検出するステップでは、
前記検査対象パターン画像から得られる信号波形の対称性を利用して検出することを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項1記載のパターン寸法計測方法であって、
前記補助点列を検出するステップでは、
前記検査対象パターン画像から得られる信号波形と予め作成した基準信号波形とのマッチングにより検出することを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項1記載のパターン寸法計測方法であって、
前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップでは、
前記垂直方向の信号波形の中心位置を基準にして左右のパターンエッジ位置をそれぞれ独立に探索し、得られたパターンエッジ位置に基づいて前記傾斜のあるパターンの寸法を計測することを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項1記載のパターン寸法計測方法であって、
前記傾斜のあるパターンは、前記検査対象パターン画像に対して傾斜のある直線パターンであり、
前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出するステップでは、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線を算出し、
前記垂直方向の信号波形を検出するステップでは、前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線に対して垂直方向の信号波形を検出し、
前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップでは、前記検出された前記近似曲線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測する、
ことを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項8記載のパターン寸法計測方法であって、
さらに、前記補助点列又は前記近似直線が表示された前記検査対象パターン画像と、前記計測された前記傾斜のあるパターンの計測結果と、を画面に表示するステップと、
を有することを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項9記載のパターン寸法計測方法であって、
前記計測結果は、前記検査対象パターン画像の計測範囲内におけるパターン寸法値の平均値、パターン寸法値の分散値、パターン寸法値の最大値、パターン寸法値の最小値、前記近似曲線と前記検査対象パターン画像の垂直方向又は水平方向との傾斜角、及び、前記近似曲線の前記補助点列に対する当てはまり度を示す重相関係数、のうち、いずれか一つ若しくは複数であることを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項1記載のパターン寸法計測方法であって、
前記傾斜のあるパターンは、曲線パターンであり、
前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出するステップでは、前記補助点列の所定区間における接線を算出し、
前記垂直方向の信号波形を検出するステップでは、前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出し、
前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップでは、前記検出された前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測する、
ことを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項11記載のパターン寸法計測方法であって、
前記補助点列の所定区間における接線の算出は、前記補助点列の所定区間に対して関数近似を適用することにより実行されることを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項11記載のパターン寸法計測方法であって、
さらに、前記補助点列又は前記接線が表示された前記検査対象パターン画像と、前記計測された前記傾斜のあるパターンの計測結果と、を画面に表示するステップと、
を有することを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 請求項13記載のパターン寸法計測方法であって、
前記計測結果は、前記検査対象パターン画像の計測範囲内におけるパターン寸法値の平均値、パターン寸法値の分散値、パターン寸法値の最大値、パターン寸法値の最小値、前記接線と前記検査対象パターン画像の垂直方向又は水平方向との最大傾斜角、前記接線と前記検査対象パターン画像の垂直方向又は水平方向との最小傾斜角、前記接線の前記補助点列に対する当てはまり度を示す重相関係数、のうち、いずれか一つ若しくは複数であることを特徴とするパターン寸法計測方法。 - 検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンの寸法を計測するパターン寸法計測装置であって、
検査対象に電子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、
前記電子ビーム照射手段による照射により前記検査対象から放出される反射電子及び2次電子を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された反射電子及び2次電子の信号に基づいて検査対象パターン画像を作成し、前記検査対象パターン画像から得られる信号波形を用いて、前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出し、前記検出された補助点列に基づいて、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出し、前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出し、前記検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定し、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測する画像処理手段と、
を有することを特徴とするパターン寸法計測装置。 - 請求項15記載のパターン寸法計測装置であって、
前記画像処理手段は、
前記検査対象パターン画像の信号波形を用いて、前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出する補助点列検出手段と、
前記補助点列検出手段により検出された補助点列に基づいて、前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出する近似曲線・接線算出手段と、
前記近似曲線・接線算出手段により算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出する信号波形取得手段と、
前記信号波形取得手段により検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定するエッジ検出手段と、
前記エッジ検出手段により特定されたパターンエッジ位置のデータに基づいて、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測する寸法計測手段と、
を有することを特徴とするパターン寸法計測装置。 - 請求項15記載のパターン寸法計測装置であって、
さらに、前記画像処理手段により得られた前記検査対象パターン画像と前記検査対象に対して傾斜のあるパターンの寸法計測結果とを表示する表示手段と、
を有することを特徴とするパターン寸法計測装置。 - 請求項17記載のパターン寸法計測装置であって、
前記表示手段は、前記検査対象に対して傾斜のあるパターンの寸法計測結果として、前記検査対象パターン画像の計測範囲内におけるパターン寸法値の平均値、パターン寸法値の分散値、パターン寸法値の最大値、パターン寸法値の最小値、前記近似曲線と前記検査対象パターン画像の垂直方向又は水平方向との傾斜角、及び、前記近似曲線の前記補助点列に対する当てはまり度を示す重相関係数、のうち、いずれか一つ若しくは複数を表示することを特徴とするパターン寸法計測装置。 - 請求故17記載のパターン寸法計測装置であって、
前記表示手段は、前記検査対象パターン画像の計測範囲内におけるパターン寸法値の平均値、パターン寸法値の分散値、パターン寸法値の最大値、パターン寸法値の最小値、前記接線と前記検査対象パターン画像の垂直方向又は水平方向との最大傾斜角、前記接線と前記検査対象パターン画像の垂直方向又は水平方向との最小傾斜角、前記接線の前記補助点列に対する当てはまり度を示す重相関係数、のうち、いずれか一つ若しくは複数を表示することを特徴とするパターン寸法計測装置。 - 検査対象パターン画像に対して傾斜のあるパターンの寸法を計測するパターン寸法計測方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
画像取得部により得られた前記検査対象パターン画像から得られる信号波形を用いて、補助点列検出部に前記傾斜のあるパターンの軌道を示す補助点列を検出させるステップと、前記検出された補助点列に基づいて、近似直線・接線算出部に前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記補助点列の所定区間における接線を算出させるステップと、
寸法計測部に前記算出された前記傾斜のあるパターンの軌道の近似曲線又は前記算出された補助点列の所定区間における接線に対して垂直方向の信号波形を検出させるステップと、
エッジ検出部に前記検出された前記近似曲線又は前記接線に対して垂直方向の信号波形に基づいて、前記傾斜のあるパターンのパターンエッジ位置を特定させ、前記傾斜のあるパターンの寸法を計測するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。 - 請求項20記載のプログラムを記録した記録媒体。
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