JPS6161002A - 断面形状自動測定方式 - Google Patents
断面形状自動測定方式Info
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- JPS6161002A JPS6161002A JP59182636A JP18263684A JPS6161002A JP S6161002 A JPS6161002 A JP S6161002A JP 59182636 A JP59182636 A JP 59182636A JP 18263684 A JP18263684 A JP 18263684A JP S6161002 A JPS6161002 A JP S6161002A
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- Japan
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- screen
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- measurement method
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
- G01B15/04—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring contours or curvatures
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体表面のレジスト等の微小バタン断面形状
測定に係り、特に劣化した画像から高速でステップ形状
の局所的変動に左右されない断面形状を測定する検査方
式に関するものである。
測定に係り、特に劣化した画像から高速でステップ形状
の局所的変動に左右されない断面形状を測定する検査方
式に関するものである。
ステレオ測定は航空写真による地形図の作成、顕微鏡に
よる微小部位の立体観察等に広く行われている。人手に
よる解析には多大な時間がかかるため、計算機による自
動解析が近年研究されてきており、これについては、例
えば、小堀哲雄、河野隆之、篠崎志朗著ニステレオ画像
の三次元自動解析、情軸処理νｏ１．２２ 、 ＆９
、 Ｐ、８４６〜Ｐ。
よる微小部位の立体観察等に広く行われている。人手に
よる解析には多大な時間がかかるため、計算機による自
動解析が近年研究されてきており、これについては、例
えば、小堀哲雄、河野隆之、篠崎志朗著ニステレオ画像
の三次元自動解析、情軸処理νｏ１．２２ 、 ＆９
、 Ｐ、８４６〜Ｐ。
８５５ （１９８１） 、等に詳しく解析されている。
顕微鏡によるステレオ測定では試料台を回転させて２方
向より撮像する。第１図は、光学顕微鏡の鏡筒１と試料
台３の配置を示している。こうして得られた２つの画面
が第２図である。それぞれの画面中での２つの点（×と
Δで表す）の位置が知られれば、この２点の高度差を得
ることができる。マニュアルの測定においては、オペレ
ータがこれらの点の座標を入力すれば、この高度差は求
められる。しかし、自動測定を行う場合には、第１の画
面中の点が第２の画面中のどの点に対応するかを捜す必
要がある。このため、第４図に示すように、第１画面中
で対応させたい点の周辺にある大きさのウィンドウをと
り、第２の画面中でその点と対応する点があると推定さ
れるサーチエリア内で、このウィンドウと第２の画面と
の相関をとり、相関値最大の点を対応点とみなす。この
操作をマチラングと言う。ウィンドウの大きさをＮＸＮ
、第１画面の（ｉ、ｊ）画素の濃度をＡｉＪ、第２画面
の（１’ ＋ Ｊ’ ）画素の濃度をＢ、了どすると、
この方法での、第１画面中（ＩＩ ｊ）画素のまわりの
ウィンドウと第２画面（１’ｌ 、］’）画素の周辺部
との相関値は最も単純な場合下のようになる。
向より撮像する。第１図は、光学顕微鏡の鏡筒１と試料
台３の配置を示している。こうして得られた２つの画面
が第２図である。それぞれの画面中での２つの点（×と
Δで表す）の位置が知られれば、この２点の高度差を得
ることができる。マニュアルの測定においては、オペレ
ータがこれらの点の座標を入力すれば、この高度差は求
められる。しかし、自動測定を行う場合には、第１の画
面中の点が第２の画面中のどの点に対応するかを捜す必
要がある。このため、第４図に示すように、第１画面中
で対応させたい点の周辺にある大きさのウィンドウをと
り、第２の画面中でその点と対応する点があると推定さ
れるサーチエリア内で、このウィンドウと第２の画面と
の相関をとり、相関値最大の点を対応点とみなす。この
操作をマチラングと言う。ウィンドウの大きさをＮＸＮ
、第１画面の（ｉ、ｊ）画素の濃度をＡｉＪ、第２画面
の（１’ ＋ Ｊ’ ）画素の濃度をＢ、了どすると、
この方法での、第１画面中（ＩＩ ｊ）画素のまわりの
ウィンドウと第２画面（１’ｌ 、］’）画素の周辺部
との相関値は最も単純な場合下のようになる。
÷ ）
Σ Σ Ａ Ｉ−に＋Ｊ−Ａ Ｂ １′−に＋Ｊ′−
１これを計算するには、Ｎ２回のかけ算をすることが必
要である。サーチエリアの大きさをＭＸＭとすると Ｍ
１回の相関計算が必要となり、これはＮ” Ｘ Ｍ’″
回のかけ算が必要となる。典型的な場合Ｎ＝２０．Ｍ＝
１００として４百万回のかけ算を必要とする。以上述べ
たごとく、マツチングには多大な時間が必要となる。ま
た、２点についてのみ高度差の測定をする場合には、そ
の点の局所的変形等に影響される。同じ理由で、雑音に
弱い等の欠点がある。
１これを計算するには、Ｎ２回のかけ算をすることが必
要である。サーチエリアの大きさをＭＸＭとすると Ｍ
１回の相関計算が必要となり、これはＮ” Ｘ Ｍ’″
回のかけ算が必要となる。典型的な場合Ｎ＝２０．Ｍ＝
１００として４百万回のかけ算を必要とする。以上述べ
たごとく、マツチングには多大な時間が必要となる。ま
た、２点についてのみ高度差の測定をする場合には、そ
の点の局所的変形等に影響される。同じ理由で、雑音に
弱い等の欠点がある。
本発明の目的は、従来の測定方式における上述のごとき
問題を解消し、劣化した雑音の多い走査電子顕微鏡画像
から、高速で局所的変動に影響されない断面形状自動測
定方式を提供することにある。
問題を解消し、劣化した雑音の多い走査電子顕微鏡画像
から、高速で局所的変動に影響されない断面形状自動測
定方式を提供することにある。
局所領域のテンプレートマツチングを行う従来法では、
局所情報による方法なので雑音に弱い。
局所情報による方法なので雑音に弱い。
そこで本発明では、対象がステップ形状である特徴を利
用して、ステップのエツジを広い領域の情報をもとに、
高精度に検出することにより断面形状を測定する。また
本発明では、上記マツチング過程を省くことができ、高
速に断面形状測定を行う。
用して、ステップのエツジを広い領域の情報をもとに、
高精度に検出することにより断面形状を測定する。また
本発明では、上記マツチング過程を省くことができ、高
速に断面形状測定を行う。
以下、本発明の一実施例を第５．６，７．８図で説明す
る。第５図は走査電子顕微鏡でステレオ測定する場合の
鏡筒と試料台と検出器の配置を示している。電子銃６よ
り放出された電子は、コンデンサレンズ７、対物レンズ
９等の電子レンズ系により焦点を絞られ、試料１２の表
面に入射する。
る。第５図は走査電子顕微鏡でステレオ測定する場合の
鏡筒と試料台と検出器の配置を示している。電子銃６よ
り放出された電子は、コンデンサレンズ７、対物レンズ
９等の電子レンズ系により焦点を絞られ、試料１２の表
面に入射する。
この際、偏向コイル系８により電子線は測定したい領域
を走査する。この電子線の入射に対し、試料より、２次
電子、反射電子等が放出される。反射電子によっても測
定は可能であるが、通常は２次電子信号を検出し、これ
を用いて画像を構成する。このようにして、第６図のよ
うなステップ形状を測定した画像の例が第７図である。
を走査する。この電子線の入射に対し、試料より、２次
電子、反射電子等が放出される。反射電子によっても測
定は可能であるが、通常は２次電子信号を検出し、これ
を用いて画像を構成する。このようにして、第６図のよ
うなステップ形状を測定した画像の例が第７図である。
ここで上端、下端、それぞれの抽出されたエツジより、
最小二乗法を用いて、平均的形状を表す線を引く。
最小二乗法を用いて、平均的形状を表す線を引く。
これらの線による、上端エツジと下端エツジ間の距離、
エツジラインと画面垂直方向となす角、電子ビームと試
料台法線方向となす角度を、２つの画面それぞれについ
て、Ｄｌ、θ１．ｔ１とＤ２．θ２゜ｔ２とすると、第
６図におけるステップの高さＨと幅Ｗは次の式により計
算することができる。
エツジラインと画面垂直方向となす角、電子ビームと試
料台法線方向となす角度を、２つの画面それぞれについ
て、Ｄｌ、θ１．ｔ１とＤ２．θ２゜ｔ２とすると、第
６図におけるステップの高さＨと幅Ｗは次の式により計
算することができる。
Ｈ＝ −（Ｄ、ｃｏｓ ｔ 、 −Ｄ、ｃｏｓ ｔ 、
）／５ｉｎ（ｔ、 −ｔ、）Ｗ＝ （Ｄｌｓｉｎ Ｅ”
、 −Ｄ、ｓｉｎ 貸）／５ｉｎ（’５−’ｊ”、）た
だし、ｉ＝１．２として これにより、ステップ形状の試料の断面形状を測定する
ことができる。
）／５ｉｎ（ｔ、 −ｔ、）Ｗ＝ （Ｄｌｓｉｎ Ｅ”
、 −Ｄ、ｓｉｎ 貸）／５ｉｎ（’５−’ｊ”、）た
だし、ｉ＝１．２として これにより、ステップ形状の試料の断面形状を測定する
ことができる。
第８図には走査電子顕微鏡のステレオ測定を、電子線を
斜めに入射させ走査する場合の配置の図を示してあり、
第５図の場合と同様に断面形状を測定することができる
。
斜めに入射させ走査する場合の配置の図を示してあり、
第５図の場合と同様に断面形状を測定することができる
。
以上述べたように、本発明によれば、劣化した雑音の多
い画像から、高速で局所的変動に影響されにくい断面自
動測定方式を提供することができる。
い画像から、高速で局所的変動に影響されにくい断面自
動測定方式を提供することができる。
第１図はステレオ測定の際の光学顕微鏡鏡筒と試料台の
配置、第２図は第１図の顕微鏡観察の画面の例、第３図
はマツチングの際のウィンドウとサーチエリアの例、第
４図はサーチエリア内の位置と相関値の関係の例、第５
図はステレオ測定をする走査電子顕微鏡鏡筒と試料台の
配置図、第６図は測定するステップ形状の例、第７図は
測定画面の例、第８図は電子ビームを傾けて入射させて
ステレオ測定する場合の走査電子顕微鏡鏡筒と試料台の
配置図。 １・・・顕微鏡、２・・・試料、３・・・試料台、４・
・・ウィンドウ、５・・・サーチエリア、６・・・電子
銃、７・・・コンデンサレンズ、８・・・偏光コイル、
９・・・対物レンズ、１０・・・２次電子検出器、１１
・・・試料台、１２・・・試料、１３・・・電子線、１
４・・・走査電子顕微ｌｒｔ鏡筒。 １５・・・ステップ下端エツジ、１６・・・ステップ上
端エツジ、１７・・・画像中の下端エツジ、１８・・・
画像第 １ 口
配置、第２図は第１図の顕微鏡観察の画面の例、第３図
はマツチングの際のウィンドウとサーチエリアの例、第
４図はサーチエリア内の位置と相関値の関係の例、第５
図はステレオ測定をする走査電子顕微鏡鏡筒と試料台の
配置図、第６図は測定するステップ形状の例、第７図は
測定画面の例、第８図は電子ビームを傾けて入射させて
ステレオ測定する場合の走査電子顕微鏡鏡筒と試料台の
配置図。 １・・・顕微鏡、２・・・試料、３・・・試料台、４・
・・ウィンドウ、５・・・サーチエリア、６・・・電子
銃、７・・・コンデンサレンズ、８・・・偏光コイル、
９・・・対物レンズ、１０・・・２次電子検出器、１１
・・・試料台、１２・・・試料、１３・・・電子線、１
４・・・走査電子顕微ｌｒｔ鏡筒。 １５・・・ステップ下端エツジ、１６・・・ステップ上
端エツジ、１７・・・画像中の下端エツジ、１８・・・
画像第 １ 口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、２方向より見た２つの画像から３次元形状を求める
ステレオ測定において、ステップ形状のものを測定対象
とし、それぞれの画面で抽出したステップの上端エッジ
と下端エッジとの間の距離と、それらが画面の軸となす
角度を測定し、これらと該２つの画像の撮影方向の傾き
角とからステップの高さと幅を求めることを特徴とする
断面形状自動測定方式。 ２、上記２方向より見た２つの画像として、走査電子顕
微鏡の信号を利用することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の断面形状自動測定方式。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59182636A JPS6161002A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | 断面形状自動測定方式 |
| US06/770,244 US4725730A (en) | 1984-09-03 | 1985-08-28 | System of automatically measuring sectional shape |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59182636A JPS6161002A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | 断面形状自動測定方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6161002A true JPS6161002A (ja) | 1986-03-28 |
Family
ID=16121754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59182636A Pending JPS6161002A (ja) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | 断面形状自動測定方式 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4725730A (ja) |
| JP (1) | JPS6161002A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002131252A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-05-09 | Applied Materials Inc | 基体検査方法及び装置 |
| JP2003517199A (ja) * | 1999-12-14 | 2003-05-20 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 試料検査のための方法及びシステム |
| JP2008224293A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Kagoshima Prefecture | 回転視差による材料内部変形の３次元可視化方法及び装置 |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07122574B2 (ja) * | 1986-07-25 | 1995-12-25 | 株式会社日立製作所 | 断面形状測定方法 |
| JPH0663758B2 (ja) * | 1987-10-14 | 1994-08-22 | 株式会社東芝 | パターンの測定方法 |
| US4912313A (en) * | 1987-11-27 | 1990-03-27 | Hitachi Ltd. | Method of measuring surface topography by using scanning electron microscope, and apparatus therefor |
| JPH01311551A (ja) * | 1988-06-08 | 1989-12-15 | Toshiba Corp | パターン形状測定装置 |
| JP2786207B2 (ja) * | 1988-08-26 | 1998-08-13 | 株式会社日立製作所 | 走査型顕微鏡における表面形状算出方法 |
| US5121334A (en) * | 1989-06-08 | 1992-06-09 | Regents Of The University Of Minnesota | Method and apparatus for automated machining of objects of complex and unique geometry |
| US5184306A (en) * | 1989-06-09 | 1993-02-02 | Regents Of The University Of Minnesota | Automated high-precision fabrication of objects of complex and unique geometry |
| US5257203A (en) * | 1989-06-09 | 1993-10-26 | Regents Of The University Of Minnesota | Method and apparatus for manipulating computer-based representations of objects of complex and unique geometry |
| US5027281A (en) * | 1989-06-09 | 1991-06-25 | Regents Of The University Of Minnesota | Method and apparatus for scanning and recording of coordinates describing three dimensional objects of complex and unique geometry |
| US5128870A (en) * | 1989-06-09 | 1992-07-07 | Regents Of The University Of Minnesota | Automated high-precision fabrication of objects of complex and unique geometry |
| JPH07111335B2 (ja) * | 1990-02-07 | 1995-11-29 | 株式会社東芝 | パターン形状測定方法及び装置 |
| JPH07111336B2 (ja) * | 1990-02-07 | 1995-11-29 | 株式会社東芝 | パターン寸法測定方法及び装置 |
| US5576542A (en) * | 1993-12-08 | 1996-11-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Substrate cross-section observing apparatus |
| US5458731A (en) * | 1994-02-04 | 1995-10-17 | Fujitsu Limited | Method for fast and non-destructive examination of etched features |
| JP3057228B2 (ja) * | 1998-03-31 | 2000-06-26 | 東北大学長 | 走査プローブ顕微鏡の探針位置固定方法 |
| US6852974B2 (en) * | 2001-03-06 | 2005-02-08 | Topcon Corporation | Electron beam device and method for stereoscopic measurements |
| JP4215454B2 (ja) * | 2001-07-12 | 2009-01-28 | 株式会社日立製作所 | 試料の凹凸判定方法、及び荷電粒子線装置 |
| US7528614B2 (en) | 2004-12-22 | 2009-05-05 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for voltage contrast analysis of a wafer using a tilted pre-charging beam |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51134558A (en) * | 1975-05-19 | 1976-11-22 | Hitachi Ltd | Measuring unit |
| JPS5434673A (en) * | 1977-08-23 | 1979-03-14 | Hitachi Ltd | Micro-distance measuring device for scan-type electronic microscope |
-
1984
- 1984-09-03 JP JP59182636A patent/JPS6161002A/ja active Pending
-
1985
- 1985-08-28 US US06/770,244 patent/US4725730A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003517199A (ja) * | 1999-12-14 | 2003-05-20 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 試料検査のための方法及びシステム |
| JP2002131252A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-05-09 | Applied Materials Inc | 基体検査方法及び装置 |
| JP2008224293A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Kagoshima Prefecture | 回転視差による材料内部変形の３次元可視化方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4725730A (en) | 1988-02-16 |
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