DE102011001984A1

DE102011001984A1 - Maskenuntersuchungsgerät und Bilderzeugungsverfahren

Info

Publication number: DE102011001984A1
Application number: DE102011001984A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Murakawa; Yoshiaki Ogiso
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2011-10-13
Also published as: US8559697B2; JP2011221350A; US20110249885A1

Abstract

Ein Maskenuntersuchungsgerät enthält: Bestrahlungsmittel zum Bestrahlen einer Probe mit einem Elektronenstrahl, Elektronenerfassungsmittel zum Erfassen einer Quantität an Elektronen, die von der Probe, die darauf eine Struktur aufweist, durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl erzeugt werden, Bildverarbeitungsmittel zum Erzeugen von Bilddaten der Struktur auf der Grundlage der Quantität an Elektronen, Speichermittel zum Speichern der Bilddaten darin und Steuermittel zum Berechnen der Zahl von ein ganzes vereinigtes Bild bildenden Teilbildern auf der Grundlage der Größe eines vorgegebenen Beobachtungsbereichs, Bestimmen von Teilbereichen auf solche Weise, dass einander benachbarte Teilbilder einander überlappen, Gewinnen der Teilbilder der entsprechenden Teilbereiche und Speichern der Teilbilder im Speichermittel. Das Steuermittel, beginnend bei einem vorgegebenen Teilbild der im Speichermittel gespeicherten Teilbilder der entsprechenden Teilbereiche, entnimmt zwei einander benachbarte Teilbilder in einer vorgegebenen Reihenfolge. Für jedes der zwei einander benachbarten Teilbilder ermittelt das Steuermittel ein Bild desselben in einem Überlappungsbereich zwischen den zwei einander benachbarten Teilbildern enthaltenen Musteranordnungsbereichs und bestimmt das ermittelte Bild als Vereinigungsreferenzbild. Das Steuermittel vereinigt dann die zwei einander benachbarten Teilbilder auf der Grundlage des Vereinigungsreferenzbilds, um dadurch ein ganzes REM-Bild des beobachteten Bereichs zu bilden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Maskenuntersuchungsgerät, das ein breites Sichtfeld und ein Bild hoher Auflösung erzeugt, und ferner ein Bilderzeugungsverfahren.
Stand der Technik
Bei einem lithographischen Arbeitsgang in einem Halbleiterherstellungsprozess wird unter Verwendung einer Belichtungsvorrichtung ein auf einer Photomaske ausgebildetes Muster mit Licht bestrahlt, so dass es auf einen Wafer übertragen wird. Wenn das auf Photomaske ausgebildete Muster einen Defekt oder eine Verformung aufweist, verursacht solch ein Defekt oder solch eine Verformung eine fehlerhafte Übertragung des Musters auf eine gewünschte Position oder eine ungenaue Ausbildung des Musters bezüglich dessen Gestalt oder dergleichen, d. h. verursacht eine Minderung der Genauigkeit der Bestrahlung. Um solch eine Minderung der Bestrahlungsgenauigkeit zu verhindern, wird eine Untersuchung ausgeführt, um einen Positionsfehler und einen Defekt der Photomaske zu finden.
Als Verfahren zum Untersuchen von Photomasken gibt es ein Untersuchungsverfahren, das ein mit einem Rasterelektronenmikroskop eingefangenes REM-Bild einer Maske verwendet. Im Rasterelektronenmikroskop wird eine Probe mit einfallenden Elektronen bestrahlt, wobei die Oberfläche der Probe in einem Elektronenstrahlrasterbereich durch die einfallenden Elektronen abgerastert wird und von der Probe emittierte Sekundärelektronen mittels eines Szintillators erfasst werden. Danach wird die Quantität der erfassten Elektronen in Leuchtdichte umgesetzt, um ein REM-Bild zu gewinnen. Dann werden die REM-Daten auf einem Bildschirm angezeigt.
Beispielsweise wird eine Untersuchung unter Verwendung einer Strukturbreite eines auf einer Maske ausgebildeten Musters durch die folgenden Arbeitsvorgänge ausgeführt. Ein vorgegebener Bereich einer auf einer Photomaske ausgebildeten Struktur wird auf einem Bildschirm angezeigt. Dann wird mit einem Elektronenstrahl auf einen innerhalb des Anzeigebereichs festgesetzten Messpunkts gezielt und dieser darauf appliziert. Danach wird auf der Grundlage von vom Messpunkt reflektierten Sekundärelektronen eine Leuchtdichteverteilungssignalform gewonnen. Danach werden durch Ausführen einer Analyse der Leuchtdichteverteilungssignalform Strukturkantenpositionen ermittelt, um diese dadurch als Strukturbreite zu definieren. Um zu beurteilen, ob die Qualität der Photomaske gut ist oder nicht, wird bestimmt, ob die auf diese Weise ermittelte Strukturbreite innerhalb eines Toleranzbereichs fällt oder nicht.
Zudem gibt es ein Maskenuntersuchungsverfahren, bei dem eine Maske und ein Maskenmodell mit einem Ergebnis einer Transfersimulation auf den Wafer verglichen werden. Bei diesem Maskenuntersuchungsverfahren wird auf der Grundlage eines Untersuchungsbildes, das aus übertragenem Licht und reflektiertem Licht unter Verwendung einer Maske erhältlich ist, eine Simulation ausgeführt, wie ein Muster auf einen Wafer übertragen wird. Dann wird das Ergebnis dieser Simulation mit einem Ergebnis einer Simulation verglichen, wie das Muster mit einer korrekten Maske auf den Wafer übertragen wird. Das führt zur Untersuchung, ob ein Defekt im Muster auf der Maske usw. besteht oder nicht. Diese Transfersimulation erfordert ein Sichtfeld von ungefähr 10 Mikrometer und dass das Maskenmodell und ein REM-Bild werden verglichen werden, um zu untersuchen, ob im auf der Maske ausgebildeten Muster ein Defekt usw. existiert oder nicht. Das Muster der gesamten Photomaske wird auf dieses Maskenmodell reflektiert. Demgemäß ist erforderlich, dass das REM-Bild zum Vergleich mit dem Maskenmodell ebenfalls ein breites Sichtfeld aufweist.
Beim das zuvor genannte Rasterelektronenmikroskop oder dergleichen verwendenden Maskenuntersuchungsgerät ist jedoch eine hochgenaue Messung erforderlich. Aus diesem Grund wird ein REM-Bild im Allgemeinen unter Verwendung eines beschränkten, schmalen Sichtfelds mit großer Vergrößerung gewonnen. Darüber hinaus verursacht das Abrastern mit einem breiten Sichtfeld bei einer normalen REM-Längenmessung Aberrationen, wie etwa Astigmatismus, Feldkrümmung und -verformung und erfordert deshalb eine dynamische Einstellung solcher Aberrationen in Verbindung mit dem Abrastern. Deshalb verursacht diese Untersuchung nicht nur einen beträchtlichen Korrekturbedarf, sondern kann auch zu einer Situation führen, bei der die Aberrationen nicht ausreichend korrigiert werden.
Diesbezüglich beschreibt die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2000-294183 (im Folgenden als Patentdokument 1 bezeichnet) eine Technik, bei der mit einem REM eine angestückte Photographie einer Probe mit breitem Sichtfeld aufgenommen wird, wobei während der Aufnahme der Teil-REM-Bilder eine Probenbühne automatisch angetrieben wird.
Auf diese Weise werden Teil-REM-Bilder erhalten und die REM-Bilder werden zusammengefügt, um ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld zu erhalten.
Allerdings besteht bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Technik, wenn die Probenbühne zu einem Teilbereich bewegt wird, keine Sicherheit, dass diese an die korrekte Position bewegt werden kann. Daher besteht auch keine Sicherheit, dass die Bilder in ein einzelnes Bild mit breitem Sichtfeld kombiniert werden.
Wenn die Teil-REM-Bilder zusammengefügt werden, ermittelt die Bedienperson zudem Zielbilder zum Zusammenfügen zweier Bereiche und kombiniert dann die zwei Bereiche auf solche Weise, dass die zwei Zielbilder miteinander verbunden werden. Auf diese Weise erfordert die Erzeugung eines REM-Bildes hoher Auflösung hohen Aufwand.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Maskenuntersuchungsgerät und ein Bilderzeugungsverfahren bereitzustellen, durch welche ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld und hoher Auflösung leicht mit hoher Geschwindigkeit erzeugt werden kann.
Das obige Problem wird gelöst durch ein Maskenuntersuchungsgerät, enthaltend: Bestrahlungsmittel zum Bestrahlen einer Probe mit einem Elektronenstrahl, Elektronenerfassungsmittel zum Erfassen einer Quantität an Elektronen, die von der Probe, die darauf eine Struktur aufweist, durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl erzeugt werden, Bildverarbeitungsmittel zum Erzeugen von Bilddaten der Struktur auf der Grundlage der Quantität an Elektronen, Speichermittel zum Speichern der Bilddaten darin und Steuermittel zum Berechnen der Zahl von ein ganzes vereinigtes Bild bildenden Teilbildern auf der Grundlage der Größe eines vorgegebenen Beobachtungsbereichs, Bestimmen von Teilbereichen auf solche Weise, dass einander benachbarte Teilbilder einander überlappen, Gewinnen der Teilbilder der entsprechenden Teilbereiche und Speichern der Teilbilder im Speichermittel. Beim Maskenuntersuchungsgerät entnimmt das Steuermittel, beginnend bei einem vorgegebenen Teilbild der im Speichermittel gespeicherten Teilbilder der entsprechenden Teilbereiche, zwei einander benachbarte Teilbilder in einer vorgegebenen Reihenfolge, ermittelt für jedes der zwei einander benachbarten Teilbilder ein Bild desselben in einem Überlappungsbereich zwischen den zwei einander benachbarten Teilbildern enthaltenen Musteranordnungsbereichs und bestimmt das ermittelte Bild als Vereinigungsreferenzbild, und vereinigt die zwei einander benachbarten Teilbilder auf der Grundlage des Vereinigungsreferenzbilds, um dadurch ein ganzes REM-Bild des beobachteten Bereichs zu bilden.
Beim Maskenuntersuchungsgerät gemäß diesem Gesichtspunkt kann das Steuermittel aus dem Überlappungsbereich der zwei einander benachbarten Teilbilder ein Bild eines Bereichs ermitteln, der Bildinformation aufweist, die der Bildinformation eines vorgegebenen Bereichs im vorgegebenen einen der Teilbilder entspricht, kann das Steuermittel Koordinatendaten eines Rands des Musteranordnungsbereichs in jedem der zwei einander benachbarten Teilbilder messen, bevor die zwei einander benachbarten Teilbilder vereinigt werden, kann das Steuermittel die Koordinatendaten des Rands des in jedem der zwei einander benachbarten Teilbilder enthaltenen Musteranordnungsbereichs auf der Grundlage von Koordinatendaten des Vereinigungsreferenzbilds korrigieren, wenn die zwei einander benachbarten Teilbilder vereinigt werden, und wenn in jedem der Teilbereiche eine Vielzahl von Musteranordnungsbereichen existiert und zwei einander benachbarte Teilbilder als ein Teilbild A und ein mit dem Teilbild A zu vereinigendes Teilbild B definiert werden, kann das Steuermittel ein Bild des Musteranordnungsbereichs als das Vereinigungsreferenzbild festlegen, wobei der Musteranordnungsbereich über einen Rahmen des Teilbildes A an einer dem Teilbild B benachbarten Seite hinausreicht.
Eine andere Form der vorliegenden Erfindung stellt ein im Maskenuntersuchungsgerät gemäß der oben beschriebenen Form implementiert werden. Das Bilderzeugungsverfahren gemäß dieser anderen Form enthält die folgenden Schritte: Berechnen der Zahl von ein ganzes vereinigtes Bild bildenden Teilbildern auf der Grundlage der Größe eines vorgegebenen Beobachtungsbereichs und Bestimmen von Teilbereichen auf solche Weise, dass einander benachbarte Teilbilder einander überlappen, Gewinnen der Teilbilder der entsprechenden Teilbereiche, Entnehmen eines vorgegebenen Teilbildes aus den Teilbildern der jeweiligen Teilbereiche, Entnehmen von zwei Teilbildern in einer vorgegebenen Reihenfolge, beginnend bei dem einen entnommenen vorgegebenen Teilbild, Bestimmen eines Vereinigungsreferenzbilds für jedes der zwei einander benachbarten entnommenen Teilbilder durch Ermitteln eines Bildes desselben in einem Überlappungsbereich zwischen den einander benachbarten Teilbildern enthaltenen Musteranordnungsbereichs, Vereinigen der zwei einander benachbarten Teilbilder auf der Grundlage des Vereinigungsreferenzbilds und Erzeugen eines ganzen REM-Bildes.
Beim Bilderzeugungsverfahren gemäß dieser Form kann im Schritt des Bestimmens des Vereinigungsreferenzbilds ein Bild eines Bereichs, der Bildinformation aufweist, die der Bildinformation eines vorgegebenen Bereichs im vorgegebenen einen der Teilbilder entspricht, aus dem Überlappungsbereich der zwei einander benachbarten Teilbilder ermittelt werden und als Vereinigungsreferenzbild festgelegt werden, kann ferner ein Schritt des Messens von Koordinatendaten eines Rands eines Musteranordnungsbereichs in jedem der einander benachbarten Teilbilder vor dem Schritt des Vereinigens der Teilbilder enthalten sein, und der Schritt des Vereinigens der Teilbilder kann einen Schritt des Festlegens eines Bildes des Musteranordnungsbereichs als das Vereinigungsreferenzbild enthalten, wenn in jedem der Teilbereiche eine Vielzahl von Musteranordnungsbereichen existiert und die zwei einander benachbarte Teilbilder als ein Teilbild A und ein mit dem Teilbild A zu vereinigendes Teilbild B definiert werden, wobei der Musteranordnungsbereich über einen Rahmen des Teilbildes A an einer dem Teilbild B benachbarten Seite hinausreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Aufbauskizze eines bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendeten Rasterelektronenmikroskops.
Die 2a bis 2D sind Darstellungen zur Erläuterung eines Elektronenbildes und von durch einen Signalprozessor erhaltenen Profilen.
Die 3A bis 3C sind Darstellungen zur Erläuterung eines Konzepts eines Verfahrens zur Gewinnung eines REM-Bildes mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit.
Die 4A und 4b sind Darstellungen zur Erläuterung der Aufteilung zum Gewinnen eines REM-Bildes mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit.
Die 5A bis 5D sind Darstellungen zur Erläuterung des Vereinigens von Teilbildern mit hoher Genauigkeit in ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Bildgewinnung zeigt, um ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit zu erhalten.
Die 7A bis 7C sind Darstellungen (Teil 1) zur Erläuterung des Vereinigens von Teilbildern.
Die 8A bis 8C sind Darstellungen (Teil 2) zur Erläuterung des Vereinigens von Teilbildern.
9 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Vereinigens von Teilbildern, wenn in einem Überlappungsbereich kein Muster vorhanden ist.
10 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Messen von Kanten einer Struktur.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für die Ermittlung von Kantenpositionen eines Rands einer Struktur zeigt.
Die 12A bis 12D sind Darstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens zum Ermitteln von Kantenpositionen eines Rands einer Struktur.
13 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel einer Bildgewinnung zeigt, um ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit zu erhalten, wenn in einem Teilbild eine Vielzahl von Muster existiert.
Die 14A bis 14D sind Darstellungen zur Erläuterung der Gewinnung eines REM-Bildes mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit, wenn in einem Teilbild eine Vielzahl von Mustern existiert.
Bester Modus zur Ausführung der Erfindung
Im Folgenden wird unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zuerst wird der Aufbau eines Rasterelektronenmikroskops beschrieben, das als Maskenuntersuchungsgerät verwendet wird. Danach wird ein Verfahren zur Messung einer Strukturbreite unter Verwendung eines REM-Bildes im Allgemeinen beschrieben. Dann wird die Gewinnung eines REM-Bildes mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit beschrieben.
(Aufbau des Rasterelektronenmikroskops)
1 ist eine Aufbauskizze eines Rasterelektronenmikroskops gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
Das Rasterelektronenmikroskop 100 enthält im Wesentlichen eine Elektronenrastereinheit 10, einen Signalprozessor 30, eine Anzeigeeinheit 40, eine Speichereinheit 55 und eine zur Steuerung der Elektronenrastereinheit 10, des Signalprozessors 30, der Anzeigeeinheit 40 und der Speichereinheit 55 geeigneten Steuereinheit 20. Die Steuereinheit 20 weist eine Profilerzeugungseinheit 21, eine Differentialprofilerzeugungseinheit 22 und einen Kantendetektor 23 auf.
Die Elektronenrastereinheit 10 weist eine Elektronenkanone 1, eine Kondensorlinse 2, eine Ablenkspule 3, eine Objektivlinse 4, eine bewegliche Bühne 5 und einen Probenhalter 6 auf.
Eine Probe 7 auf der beweglichen Bühne 5 wird mittels der Kondensorlinse 2, der Ablenkspule 3 und der Objektivlinse 4 mit von der Elektronenkanone 1 emittierten geladenen Teilchen 9 bestrahlt.
Die Probe 7 wird mit den geladenen Teilchen 9 (Primärelektronenstrahl) bestrahlt, wobei sie in zwei Dimensionen abgerastert wird. Im Ergebnis werden von diesem bestrahlten Bereich Sekundärelektronen emittiert und diese von einem Elektronendetektor 8 erfasst, der von einem Szintillator oder dergleichen gebildet wird. Die Quantität der auf diese Weise erfassten Sekundärelektronen wird von einem AD-Umsetzer des Signalprozessors 30 in eine Digitalmenge umgesetzt und dann in der Speichereinheit 55 als Bilddaten gespeichert. Die Bilddaten werden in Leuchtdichtesignale umgesetzt und dann auf der Anzeigeeinheit 40 angezeigt. Die Bilddaten sind in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet, so dass sie an der gleichen Position angeordnet sind wie die Rasterposition des Primärelektronenstrahls auf der Probe 7. Auf diese Weise wird ein zweidimensionales Bild erhalten. Jeder Bildpunkt des zweidimensionalen digitalen Bildes gibt Leuchtdichtedaten mit einer Information von 8 Bit wieder.
Zudem arbeitet der Signalprozessor 30 als ein Bildprozessor, um die Bilddaten zu verarbeiten, und führt die Vereinigung der in aufgeteilten Bereichen erhaltenen REM-Bilder aus, wie später beschrieben wird.
Die Steuereinheit 20 steuert den Elektronenablenkbetrag der Ablenkspule 3 und den Bildrasterbetrag der Anzeigeeinheit 40. Zudem speichert die Steuereinheit 20 darin ein Programm betreffend die Ausführung der Kantenermittlung einer Struktur und der Vereinigung für ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld.
Die Profilerzeugungseinheit 21 erzeugt Linienprofile, die Leuchtdichtesignale von REM-Bilddaten in einem vorgegeben Bereich darstellen. Jedes Linienprofil gibt ein der Quantität der Sekundärelektronen entsprechendes Leuchtdichtesignal an.
Die Differentialprofilerzeugungseinheit 22 führt am Linienprofil eine erste Differentiation aus, um ein erstes Ableitungsprofil zu erzeugen.
Der Kantendetektor 23 ermittelt aus dem Linienprofil und dem ersten Ableitungsprofil die Strukturkanten.
(Messung der Strukturgröße unter Verwendung eines REM-Bildes im Allgemeinen)
Als nächstes wird die Messung einer Strukturgröße unter Verwendung eines REM-Bildes beschrieben. Die Messung wird unter Verwendung des in 1 dargestellten Rasterelektronenmikroskops 100 ausgeführt und beinhaltet die Kantenermittlung einer Struktur einer in 2A dargestellten Probe.
In 2A ist bei der als Ziel dienenden Probe 7 auf einem Photomaskensubstrat 50 eine Leitungsstruktur 51 ausgebildet. Wie in 2A ersichtlich, weist ein Teil der Probe 7 eine ebene Oberfläche auf. Hier gibt der Teilbereich, der von einer unterbrochenen Linie 52 umgeben ist, einen vom Rasterelektronenmikroskop 100 untersuchten Bereich an.
2B zeigt ein Beispiel eines angezeigten REM-Bildes. Das REM-Bild wird durch Abrastern der in 2A gezeigten Probe mit dem Elektronenstrahl, Erfassen der Quantität der emittierten Sekundärelektronen oder dergleichen durch den Elektronendetektor 8, Umsetzen der erfassten Quantität an Elektronen in Leuchtdichtesignale und Anzeigen der Leuchtdichtesignale unter Synchronisierung der Elektronenstrahlabrasterung mit der CRT-Abrasterung des Bildschirms (Anzeigeeinheit 40) gewonnen.
Auf dem in 2B gezeigten REM-Bild ist ein Längenmessbereich angegeben, aus dem ein entsprechendes REM-Bild entnommen wird. Der Längenmessbereich ist als Bereich mit beispielsweise einer Breite H gleich 400 Bildpunkte und einer Länge L bestimmt. Die Bedienperson wählt diesen Bereich durch eine obere Linienmarke LM1, eine untere Linienmarke LM2, eine linke Linienmarke LM3 und eine rechte Linienmarke LM4.
Bildpunktdaten des entnommenen Rem-Bildes werden bezüglich der Richtung H des Längenmessbereichs in Bereiche unterteilt und für jeden der unterteilten Bereiche wird ein der Leuchtdichteverteilung entsprechendes Linienprofil ermittelt. Man beachte, dass es beim Ermitteln des Linienprofils möglich ist, Störkomponenten durch Ausführen einer Glättung in Richtung der Länge L mit einer Breite von drei Bildpunkten zu vermindern.
2C ist eine Darstellung, die ein Linienprofil zeigt, das der Quantität der von der Probe emittierten Sekundärelektronen entspricht, die bei Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl entlang der Linie I-I von 2A erfasst werden kann. Wie in 2C gezeigt, ändert sich das Linienprofil (Kontrastprofil) an den Kantenbereichen der Struktur drastisch. Um die Position zu finden, an der sich das Profil drastisch ändert, wird das Linienprofil abgeleitet, um den Maximalscheitelpunkt und den Minimalscheitelpunkt des Betrags des Differentialsignals zu ermitteln.
Darüber hinaus werden, wie in 2D dargestellt, auf der Grundlage einer Vielzahl von Differentialsignalen Dx um den Scheitelpunkt durch Bildpunktinterpolation Differentialsignalformen C1 und C2 ermittelt. Dann werden die Scheitelpunktpositionen eines ersten Scheitelpunktes P1 und eines zweiten Scheitelpunktes P2 mit 1/100 Auflösung berechnet. Eine Strukturbreite W1 der Leitungsstruktur wird als Abstand zwischen dem ersten Scheitelpunkt P1 und dem zweiten Scheitelpunkt P2 bestimmt.
Der zuvor erwähnte Arbeitsgang wird für jeden der unterteilten Bereiche ausgeführt. Dann wird der für die jeweiligen Bereiche berechnete Mittelwert der Breiten der Struktur als ein Längenmesswert definiert. Auf diese Weise kann eine genauere Breite W1 der Leitungsstruktur ermittelt werden.
(Gewinnen eines REM-Bildes mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit)
Die 3A bis 3C sind Darstellungen zur Erläuterung eines Konzepts eines Verfahrens zur Gewinnung eines REM-Bildes mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit. 3A zeigt ein Beispiel, bei dem ein gewünschter Bereich 31 aus einem auf einer Probe ausgebildeten Muster spezifiziert wird. Um ein REM-Bild des gesamten spezifizierten Bereichs 31 zu gewinnen, gibt es den Fall, dass das gesamte REM-Bild auf einmal eingefangen wird, und den anderen Fall, dass der spezifizierte Bereich zuerst in mehrere Bereiche unterteilt wird, REM-Bilder eingefangen werden und diese dann vereinigt werden, um ein REM-Bild des gesamten Bereichs zu erhalten.
Im Fall, dass das REM-Bild des spezifizierten Bereichs auf einmal eingefangen wird, kann das REM-Bild innerhalb kurzer Zeit erhalten werden. Wenn allerdings der spezifizierte Bereich ein breiter Bereich ist, werden die Aberrationen größer, je weiter der Bereich von der optischen Achse entfernt ist. Demgemäß verschlechtert sich die Genauigkeit des erhaltenen REM-Bildes.
Wenn ein Rasterelektronenmikroskop als Maskenuntersuchungsgerät verwendet wird, ist es dazu geeignet, unter Verwendung des gewonnenen REM-Bildes zu überprüfen, ob ein als Maske ausgebildetes Muster einen Defekt, wie etwa eine Diskontinuität, aufweist oder nicht. Allerdings ist bei der Durchführung einer hochgenauen Untersuchung, wie etwa einer Untersuchung auf der Grundlage eines Vergleichs mit einem Mustermodell durch eine Maskensimulation, eine hochgenaue Gewinnung eines REM-Bildes erforderlich. Aus diesem Grund wird bei diesem Ausführungsbeispiel, um eine hochgenaue Gewinnung eines REM-Bildes mit breitem Sichtfeld zu ermöglichen, ein spezifizierter Bereich in Bereiche unterteilt, in denen REM-Bilder mit hoher Genauigkeit erhalten werden können, und dann werden die Teil-REM-Bilder der jeweiligen unterteilten Bereiche vereinigt, um ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld zu erhalten.
In 3A wird der spezifizierte Bereich 31 in 16 Bereiche (31a, 31b usw.) unterteilt, damit in jedem der Teilbereiche ein REM-Bild mit hoher Genauigkeit erhalten werden kann. Tatsächlich ist der spezifizierte Bereich 31, wie in 3b gezeigt, auf solche Weise unterteilt, dass die einander benachbarten Teilbereiche einen Überlappungsbereich aufweisen, in dem sich die aneinander benachbarten Teilbereiche überlappen, Dann werden die REM-Bilder mit hoher Genauigkeit, die in den jeweiligen Teilbereichen erhalten werden, unter Verwendung von Koordinatendaten der Teilbereiche und Kanteninformationen einer in den Überlappungsbereichen existierenden Struktur einem Abgleich unterworfen. Auf diese Weise werden die Teil-REM-Bilder vereinigt, um ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit zu erhalten, wie in 3C dargestellt.
Die 4A und 4b sind Darstellungen, die ein REM-Bild einer probe zeigen, in dem eine Struktur ausgebildet ist. 4A ist ein Breitfeld-REM-Bild mit geringer Vergrößerung. 4b ist eine Darstellung, die ein Unterteilungsverfahren veranschaulicht.
4A zeigt ein Bild, bei dem der gesamte Bereich 41 in einem Breitfeldbereich 43 mit einer Vergrößerung von 10K abgelichtet wurde. Im gewünschten Bereich 41 ist ein Bild 42a eines Musteranordnungsbereichs und Bilder 42b von um das Bild 42a herum existierenden, aber vom Bild 42a abgesonderten Musteranordnungsbereichen angedeutet. Der gewünschte Bereich 41 weist beispielsweise eine Fläche von 10 × 10 μm auf.
Die Zahl der Teilbereiche wird für den gewünschten Bereich 41 in 4A berechnet und für die jeweiligen Teilbereiche werden REM-Bilder mit hoher Genauigkeit gewonnen. Die Zahl der Teilbereiche wird in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Größe bestimmt, die ermöglicht, dass jedes Bild hochgenau erhalten werden kann. Beispielsweise ist in 4B die Größe, die ermöglicht, dass jedes Bild hochgenau erhalten werden kann, auf 2,5 × 2,5 μm festgelegt und der gewünschte Bereich ist in 16 Bereiche unterteilt. Für die Teilbereiche werden von einem Teilbereich 44a bis zu einem Teilbereich 44p in vorgegebener Reihenfolge (in 4B durch den Pfeil angegebene Reihenfolge) die Bilder mit einer Vergrößerung von 50K eingefangen. Bei dieser Bilderfassung werden die Bilder mit einem Bilderfassungsbereich 45 eingefangen, der größer als jeder der Teilbereiche festgelegt ist, so dass benachbarte Teilbereiche miteinander überlappen können.
Die 5A bis 5D sind Darstellungen, die einen Überblick über den Arbeitsablauf zur Gewinnung eines REM-Bildes mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit zeigt. 5A ist ein Breitfeld-REM-Bild, das mit geringer Vergrößerung erhalten wurde. Die Bilder 42a und 42b der Musteranordnungsbereiche sind im gewünschten Bereich 41 dargestellt. Wenn ein Punkt im Muster 42a des REM-Bildes spezifiziert ist, wird ein mit großer Vergrößerung gewonnenes und diesem Punkt entsprechendes Teil-REM-Bild extrahiert.
5B ist eine Darstellung, die die Bilder der Teilbereiche 44a bis 44p einzeln zeigt. Durch Ermitteln, wo die gleichen Koordinatendaten wie die Koordinatendaten des spezifizierten Punktes von 5A enthalten ist, wird der entsprechende spezifizierte Punkt gefunden. Es wird vorausgesetzt, dass der spezifizierte Punkt in einem Musterbild 56 des Teilbereichs 44g von 5B enthalten ist. Im Musterbild 56 des Teilbereichs 44g wird der spezifizierte Punkt auf der Grundlage der Beziehung mit dem Breitfeld-REM-Bild entsprechend als Musteranordnungsbereich (nichttransparenter Bereich) bestimmt.
Der Vereinigungsvorgang wird an diesem Teilbild und an diesem Teilbild benachbarten Teilbildern ausgeführt. Der Vereinigungsvorgang wird entsprechend einer vorgegebenen Reihenfolge ausgeführt. Beispielsweise wird zuerst der Vereinigungsvorgang ausgeführt, um den Teilbereich 44g und den rechts benachbarten Teilbereich 44f ausgeführt. Als nächstes wird der Vereinigungsvorgang ausgeführt, um den Teilbereich 44f und den unterhalb des Teilbereichs 44f angeordneten Teilbereich 44k ausgeführt. Der Vereinigungsvorgang wird auf diese Art und Weise für jeweils zwei benachbarte Teilbereiche derart wiederholt, dass der den anfänglich spezifizierten Punkt enthaltenden Teilbereich 44g umschlossen ist, und folglich alle Teilbereiche vereinigt werden.
Wenn ein Musterbild 57 des Teilbereichs 44f als dem gleichen Musteranordnungsbereich angehörend bestimmt wird wie das Musterbild 56 des Teilbereichs 44g, werden beide Teilbereiche auf der Grundlage von Koordinateninformation der Musterbilder 56 und 57 vereinigt. Die Koordinaten des Rands eines jeden Musteranordnungsbereichs werden wie in 5D veranschaulicht korrigiert, um die Teilbilder in ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit zu vereinigen.
Hier ermöglicht die Ermittlung der Koordinaten des Rands des Musters, den Musteranordnungsbereich, der den spezifizierten Punkt enthält, vom Außenteil des Bereichs zu unterscheiden und dadurch einen Musteranordnungsbereich vom selben Typ (nichttransparenter Bereich oder transparenter Bereich) wie der Musteranordnungsbereich, der den spezifizierten Punkt im Überlappungsbereich zwischen den Teilbereichen enthält, zu ermitteln.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 6 bis 9 die Gewinnung eines REM-Bildes mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit beschrieben. 6 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel der Bildgewinnung veranschaulicht, um ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit zu erhalten. Die 7 bis 9 sind Darstellungen zur Erläuterung der Vereinigung der Teilbereiche. Die 7A bis 7C und die 8A bis 8C zeigen einen Teil, der die Teilbereiche 44g, 44f, 44k, und 44j von 5B enthält. Die Teilbereiche 44g, 44f, 44k, und 44j entsprechen den Teilbereichen DA1, DA2, DA3 bzw. DA4 und Überlappungsbereiche, die zwischen benachbarten Teilbereichen bestehen sind ebenso dargestellt. 9 zeigt ferner Teilbereiche DA5 und DA6, die den Teilbereichen 44h bzw. 44i von 5B entsprechen.
Hier wird beim Bildgewinnungsvorgang von 6 Folgendes vorausgesetzt. Die X- und Y-Koordinatenwerte des Mittelpunkts und das Sichtfeld für das Ziel-Breitfeld-REM-Bild wurden bereits spezifiziert. Darüber hinaus wurde bereits auf der Grundlage der Größe des Breitfeldbereichs und der Größe des Bereichs, der es ermöglicht, ein hochgenaues REM-Bild zu erhalten, die erforderliche Zahl an Teilbereichen berechnet. Zudem wurden bereits das REM-Bild mit geringer Vergrößerung entsprechend dem Sichtfeld und die Teil-REM-Bilder mit einer großen Vergrößerung bezüglich der jeweiligen Teilbereiche gewonnen. Ferner wurde im Vorhinein die Reihenfolge der Vereinigung der Teilbilder definiert.
Zuerst wird in Schritt S11 die Anfangseinstellung vorgenommen. Bei der Anfangseinstellung wird die Zahl der Teilbilder HM-REM auf D gesetzt und der Zähler der Teilbereiche für die Reihenfolge der Vereinigung der Teilbilder HM-REM wird auf C gesetzt und dann wird C auf 1 gesetzt.
Als nächstes werden in Schritt S12 die Koordinatenwerte eines spezifizierten Punktes des REM-Bildes mit einer niedrigen Vergrößerung erfasst.
In Schritt S13 wird der Typ der spezifizierten Position festgesetzt. Dieser Typ gibt an, ob der die spezifizierte Position enthaltene Bereich dem nichttransparenten Bereich, in dem das Muster ausgebildet ist und das als REM-Bild geschwärzt dargestellt wird, oder dem transparenten Bereich angehört, in dem kein Muster ausgebildet ist und das als REM-Bild in einer helleren Tönung als die des nichttransparenten Bereichs angezeigt wird.
In Schritt S14 wird ein die spezifizierte Position enthaltendes Teilbild HM-REM(C) entnommen. Da die Teilbilder bereits gewonnen und in der Speichereinheit 55 gespeichert sind, wird das entsprechende Teilbild aus der Speichereinheit 55 entnommen.
In Schritt S15 werden die Koordinaten des Rands eines die spezifizierte Position enthaltenen Musters des Teilbildes HM-REM(C) (als Basismuster bezeichnet) berechnet. Die Koordinaten des Rands des Bildes 42a des in jedem der Teilbereiche DA1 bis DA4 existierenden Musteranordnungsbereichs werden berechnet. Die Extraktion der Koordinaten (Kanten) des Rands des Musters wird später detailliert beschrieben.
In Schritt S16 wird ein REM-Bild eines Musters vom selben Typ wie das Basismuster im Überlappungsbereich zwischen dem Teilbild HM-REM(C) und einem dazu benachbarten Teilbild HM-REM(C + 1) ermittelt.
In Schritt S17 wird bestimmt, ob dieses REM-Bild besteht oder nicht. Wenn solch ein REM-Bild besteht, schreitet der Prozess zu Schritt S18 voran, und wenn nicht, schreitet der Prozess zu Schritt S20 voran.
In Schritt S18 werden die Koordinaten des Rands des Musters im Teilbild HM-REM(C + 1) berechnet.
In 7B sind der Teilbereich DA1 und der dazu benachbarte Teilbereich DA2 die Ziele für den Vereinigungsprozess. Zwischen einem Musterbereich 71 im Teilbereich DA1 und einem Musterbereich 72 im Teilbereich DA2 existiert ein Überlappungsbereich 73. Demgemäß werden die Koordinaten des Rands des Musters 72 im Teilbereich DA2 berechnet.
IN Schritt S19 werden die Koordinatenwerte des Rands des Musters korrigiert. Da der Musterbereich 71 im Teilbereich DA1 und der Musterbereich 72 im Teilbereich DA2 als zum selben Musterbereich gehörend bestimmt werden, erfolgt die Korrektur der Koordinatendatenkomponenten derart, dass die Koordinatendatenkomponenten für die überlappenden Seiten des Überlappungsbereichs 73 zur Deckung kommen. Im Ergebnis werden die Koordinaten des Rands des vereinigten Musters wie mit dem Rand 74 von 7C gezeigt aktualisiert.
8A ist ein Diagramm zur Erläuterung des Vereinigungsvorgangs, um den Teilbereich DA2 und den Teilbereich DA3 zu vereinigen. 8A zeigt einen Fall, bei dem zwischen dem Musterbereich 72 im Teilbereich DA2 und einem Musterbereich 81 im Teilbereich DA3 ein Überlappungsbereich 82 existiert und der Musterbereich 72 und der Musterbereich 81 als zum selben Musterbereich gehörig bestimmt werden. I)n diesem Fall werden wie im Fall von 7C die Koordinatendatenkomponenten auf solche Weise korrigiert, dass die Koordinatendatenkomponenten für die überlappenden Seiten des Musterbereichs 82 zur Deckung kommen. Im Ergebnis werden die Koordinaten des Rands des vereinigten Musters wie mit dem Rand 83 von 8B gezeigt aktualisiert.
8C zeigt eine Situation, bei welcher der Vereinigungsprozess für den Teilbereich DA1 bis Teilbereich DA4 abgeschlossen ist und die Koordinaten eines randes 84 des Musters 42a aktualisiert sind.
9 zeigt eine Situation, bei der in einem Überlappungsbereich kein Muster vom selben Typ wie das Basismuster existiert. Obgleich im Teilbereich DA4 ein Musterbereich 91 existiert und im Teilbereich DA6 ein Musterbereich 92 existiert, existiert in einem Überlappungsbereich 93 kein Musterbereich. In diesem Fall werden die zwei benachbarten Teilbereiche auf der Grundlage der Koordinatendaten der Teilbereiche vereinigt.
In Schritt S20 wird bestimmt, ob der zuvor erwähnte Arbeitsgang für alle Teilbilder ausgeführt ist. Wenn der Arbeitsgang noch nicht für alle Teilbilder ausgeführt ist, wird der Zähler C in Schritt S21 um 1 inkrementiert und dann wird der zuvor erwähnte Arbeitsgang für das nächste benachbarte Teilbild ausgeführt. Wenn der Arbeitsgang für alle Teilbilder ausgeführt ist, wird die Bildgewinnung für ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit beendet.
Mit dem oben beschriebenen Vereinigungsprozess wird ein REM-Bild einer Maske in einem spezifizierten Bereich mit hoher Genauigkeit ausgegeben, auch wenn das REM-Bild ein Breitfeldbild ist.
Im Folgenden wird die Berechnung der Koordinaten des Rands eines Musters beschrieben, die in den Schritten S15 und S18 ausgeführt wird. Hier wird unter Bezugnahme auf 11 und die 12A bis 12D die Kantenermittlung für den Rand eines Musters (Berechnung der Koordinaten eines Rands) beschrieben, wobei als Beispiel ein Muster mit der in 10 gezeigten Form verwendet wird. 11 ist ein Ablaufplan, der ein Beispiel einer Kantenermittlungsprozesses für den Rand eines Musters ist. Die 12A bis 12D sind Darstellungen zur Erläuterung der Kantenermittlung für den Rand eines Musters. Hier wird vorausgesetzt, dass im Vorhinein eine Startposition ES zur Ermittlung der Kantenpositionen des Rands eines Musters bestimmt wurde.
Zuerst wird in Schritt S31 von 11 die Anfangseinstellung vorgenommen. Bei der Anfangseinstellung wird ein vorgegebenes Intervall zur Ermittlung von Kanten des Rands eines Musters spezifiziert (im Folgenden als Vorgabeschritt bezeichnet). Dieser Vorgabeschritt wird beispielsweise auf einen Abstand entsprechend einer vorgegebenen Zahl von Bildpunkten festgelegt. Zudem wird ein Zähler k, der die Position der zu erfassenden Kante des Musters angibt, auf 0 gesetzt.
In den Schritten S32 bis S34 wird eine Kantenposition erfasst, die von der Startposition ES um einen vorgegebenen Vorgabeschritt d entfernt ist.
In Schritt S32 wird an einer Position, die von der Startposition ES um einen Abstand (Vorgabeschritt d × 2) entfernt ist, eine provisorische Kante ermittelt. Um genau zu sein, wie in 12A gezeigt, wird ein Linienprofil unter Verwendung einer Linie HL als Referenzlinie zum Erzeugen des Linienprofils und eine Kante E₁₁ ermittelt. Hier schneidet die Linie HL eine gerade Linie VL senkrecht an einer Position, die von der Startposition ES um einen Abstand (Vorgabeschritt d × 2) entfernt ist, und die gerade Linie VL erstreckt sich in 12A nach unten (in –Y-Richtung). Die erfasste Kante E₁₁ wird als provisorische erfasste Kante E₁₁ definiert. Man beachte, dass in Abhängigkeit von der Form des Musters anstelle der Ermittlung der Kante in –Y-Richtung von der Startposition ES in 12A die Kante in X-Richtung von der Startpositiont ES ermittelt werden kann.
In Schritt S33 wird die in Schritt S32 ermittelte provisorisch erfasste Kante E₁₁ erneut ermittelt. Die Startposition ES und die provisorisch erfasste Kante E₁₁ werden mit einer geraden Linie miteinander verbunden, gefolgt von der Ermittlung einer Position, die auf der geraden Linie von der Startposition ES um einen Abstand (Vorgabeschritt d × 2) entfernt ist. Eine Linie, die die gerade Linie an der Position orthogonal schneidet, wird als eine Referenzlinie festgelegt, um ein Profil zu erzeugen. Dann wird auf dieser Referenzlinie wird ein Linienprofil erhalten und die provisorische Kantenposition wird erneut ermittelt. Durch die neuerliche Ermittlung dieser provisorischen erfassten Kantenposition ergibt sich ein Abstand von der Startposition ES, der näher dem Abstand (Vorgabeschritt d × 2) ist.
Als nächstes wird in Schritt S34 die erste Kantenposition erfasst. Die Startposition ES und die erneut ermittelte provisorisch erfasste Kantenposition E₁₂ werden mit einer geraden Linie IL₁ miteinander verbunden. Dann wird an einer Linie, die die gerade Linie IL₁ an einer Mittelposition MP₁ orthogonal schneidet, ein Linienprofil ermittelt und eine Kante EP_k (x_k, y_k) ermittelt. In 12B wird eine Kante EP₁ als erste Kante ermittelt. Die Ermittlung der Kante EP_k (x_k, y_k) wie oben beschrieben ermöglicht es, die Kante auf der Linie nahezu senkrecht zum Rand des Musters zu ermitteln. Auf diese Weise kann die Kantenposition genau ermittelt werden.
In Schritt S35 wird die Kante EP_k (x_k, y_k) als der Startpunkt für die Erfassung der nächsten Kante festgelegt. In 12C ist die Kante EP₁ als Startpunkt festgelegt.
Von Schritt S36 bis S38 wird eine Kantenposition EP_k+1 (x_k+1, y_k+1) ermittelt, die von der Startkantenposition EP_k (x_k, y_k) um einen Vorgabeschritt entfernt ist.
In Schritt S36 wird der Startpunkt EP₁ und die erneut ermittelte provisorisch erfasste Kante E₁₂ mit einer geraden Linie IL₂ verbunden, gefolgt von der Ermittlung einer Position, die auf der geraden Linie IL₂ vom Startpunkt EP₁ um den Abstand (Vorgabeschritt d × 2) entfernt ist. Eine Linie, die die gerade Linie IL₂ an der Position orthogonal schneidet, wird als Referenzlinie festgelegt, um das Profil zu erzeugen. Dann wird auf der Grundlage der Referenzlinie ein Linienprofil erzeugt und es wird eine Kante ermittelt. Hierbei ist die hier ermittelte Kante als provisorisch erfasste Kante E₂₁ definiert.
In Schritt S37 wird auf die gleiche Art und Weise wie in Schritt S34 der Startpunkt EP₁ und die provisorisch erfasste Kante E₂₁ mit einer geraden Linie miteinander verbunden, gefolgt von der Ermittlung einer Position, die auf der geraden Linie vom Startpunkt EP₁ um den Abstand (Vorgabeschritt d × 2) entfernt ist. Eine Linie, die die gerade Linie IL₂ an der Position orthogonal schneidet, wird als Referenzlinie zur Erzeugung des Profils festgelegt. Dann wird auf der Referenzlinie das Linienprofil ermittelt und die provisorisch erfasste Kantenposition EP₂₂ wird erneut ermittelt.
Als nächstes wird in Schritt S38 der Startpunkt EP₁ und die erneut ermittelte provisorisch erfasste Kante E₂₂ mit einer geraden Linie IL₃ verbunden. Dann wird an einer Linie, die die gerade Linie IL₃ an einer Mittelposition MP₂ orthogonal schneidet, ein Linienprofil ermittelt und die Kante EP_k+1 ermittelt. In 12D wird die Kante EP₂ als zweite Kante ermittelt.
In Schritt S39 wird bestimmt, ob alle Kanten am Rand des Musters ermittelt wurden oder nicht. Wenn bestimmt wurde, dass alle Kanten erfasst sind, wird der Prozess beendet. Wenn bestimmt wird, dass noch nicht alle Kanten erfasst sind, schreitet der Prozess zu Schritt S40 voran.
In Schritt S40 wird k = k + 1 festgelegt, um zu Schritt S35 voranzuschreiten, und die nächste Kantenposition wird ermittelt.
Durch den zuvor erwähnten Prozess werden die Kantenpositionen der Muster in der Reihenfolge EP₆, EP₁, ... ermittelt, wie in 10 gezeigt. Bei Ermittlung der Kanten am Rand der Muster auf die oben beschriebene Art und Weise, werden die ermittelten Kantenpositionen und eine provisorische Kantenposition, die von der ermittelten Kantenposition um ein vorgegebenes Intervall entfernt ist, mit einer geraden Linie verbunden, gefolgt von der Ermittlung einer Linie, die die gerade Linie an einer Mittelposition orthogonal schneidet, und dann wird die nächste Kantenposition auf der Linie aus dem Linienprofil ermittelt. Das ermöglicht es, die Kante auf der Linie nahezu senkrecht zum Rand des Musters und dadurch die genauen Kantenpositionen zu ermitteln.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 13 und die 14A bis 14D beschrieben, wie der Arbeitsgang zur Gewinnung eines REM-Bildes mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit ausgeführt wird, wenn eine Vielzahl von Musteranordnungsbereichen in einem Teilbereich existiert.
Hier wird bei dem Bildgewinnungsprozess von 13 Folgendes vorausgesetzt. Die Koordinatenwerte des Mittelpunkts und das Sichtfeld für das Ziel-Breitfeld-REM-Bild sind bereits spezifiziert. Darüber hinaus ist bereits die erforderliche Zahl an Teilbereichen auf der Grundlage der Größe des Breitfeldbereichs und der Größe des Bereichs, der es ermöglicht, ein hochgenaues REM-Bild zu erhalten, berechnet. Zudem sind bereits das REM-Bild mit geringer Vergrößerung entsprechend dem Sichtfeld und die Teil-REM-Bilder mit einer großen Vergrößerung bezüglich der jeweiligen Teilbereiche gewonnen und in der Speichereinheit 55 gespeichert. Ferner wurde im Vorhinein die Reihenfolge der Vereinigung der Teilbilder definiert.
Zuerst wird in Schritt S51 die Anfangseinstellung vorgenommen. Bei dieser Anfangseinstellung wird die Zahl der Teilbilder HM-REM auf D1 gesetzt und der Zähler für die Reihenfolge der Vereinigung der Teilbilder HM-REM wird auf C1 gesetzt und dann wird C1 auf 1 gesetzt.
In schritt S52 werden die Kanten des Musters ermittelt. Diese Kantenerfassung wird für die Muster als Ziel ausgeführt, die in allen Teilbereichen existieren. Die Kanten der Muster werden für jeden Teilbereich aus einem gewonnenen REM-Bild ermittelt. Bei dieser Kantenerfassung wird die Kantenerfassung zur Unterscheidung zwischen einem Bereich, in dem ein Muster ausgebildet ist, und einem Bereich, in dem kein Muster ausgebildet ist, beispielsweise durch Binarisierung des REM-Bildes und dann Ermitteln eines Bildpunktes, der einen diskontinuierlichen Wert aufweist, ausgeführt. Dann wird, wie in 10 bis 12D beschrieben, an den ermittelten Musteranordnungsbereichen die genaue Kantenerfassung ausgeführt.
In Schritt S53 wird ein HM-REM(C1) aus der Speichereinheit entnommen. 14A zeigt einen aus den Teilbereichen DA11 bis DA19, die durch Unterteilen eines Bereichs in neun Teile erhalten wurden, entnommenen Teilbereich DA15. Im Teilbereich DA15 sind Musteranordnungsbereiche PR1 bis PR5 dargestellt.
In Schritt S54 wird ein Muster entnommen, das über einem Bildrahmen hinausragt. In 14A wird vorausgesetzt, dass die Reihenfolge der Vereinigung als DA15 → DA14 → DA11 → DA12 → DA13 → DA16 → DA19 → DA18 → DA17 definiert ist. In diesem Fall wird ein Muster PR2 als Muster ermittelt, das über den Bildrahmen des Teilbereichs DA15 an der Seite hinausreicht, die dem Teilbereich DA14, der mit dem Teilbereich DA15 vereinigt werden soll, benachbart ist.
In Schritt S55 wird bestimmt, ob ein Muster in HM-REM(C1 + 1) existiert oder nicht. Im Fall von 14A wird ermittelt, ob ein dem Muster RP2 entsprechendes Muster im Teilbereich DA14 existiert oder nicht. Wenn solch ein Muster existiert, schreitet der Prozess zu Schritt S57 voran, und wenn kein solches Muster existiert, schreitet der Prozess zu Schritt S56 voran.
In Schritt S56 wird bestimmt, ob ein anderes Muster über den Bildrahmen hinausragt oder nicht. Wenn ein Muster existiert, das über den Bildrahmen hinausragt, schreitet der Prozess zu Schritt S60 voran und dieses Muster wird entnommen. Dann fährt der Prozess mit dem Arbeitsgang von Schritt S55 fort. Wenn kein Muster über den Bildrahmen hinausragt, schreitet der Prozess zu Schritt S57 voran.
In Schritt S57 wird die Vereinigung der Teilbilder ausgeführt. Diese Vereinigung wird auf die gleiche Art und Weise ausgeführt, wie der Arbeitsgang von den Schritten S16 bis s19 von 6.
14B zeigt das Ergebnis des Vereinigungsprozesses, um den Teilbereich DA15 und den Teilbereich DA14 zu vereinigen. Das Muster PR2 im Teilbereich DA15 und ein Muster PR7 im Teilbereich DA14 werden als zum selben Muster gehörig bestimmt und daher werden der Teilbereich DA15 und der Teilbereich DA14 vereinigt. Bei dieser Vereinigung werden die Koordinaten der Ränder des Musters PR2 und des Musters PR7 aktualisiert. Zudem wird bestimmt, dass der Typ des Musters innerhalb und außerhalb des Musters PR7 unterschiedlich ist. Dann wird bestimmt, dass der Typ des Musters außerhalb des Musters PR7 unterschiedlich vom Typ eines Musters PR6 und eines Musters PR8 ist. Im Ergebnis werden das Muster PR6, das Muster PR7 und das Muster PR8 alle als vom gleichen Typ bestimmt.
14C zeigt einen Zustand, bei dem das ganze vereinigte Bild durch Ausführen des gleichen Prozesses wie der oben beschriebene Arbeitsgang und des Prozesses zum Ermitteln aller Muster in jedem Teilbereich und Einstellen der Koordinatenwerte erhalten wird.
In Schritt S58 wird bestimmt, ob der zuvor erwähnte Prozess für alle Teilbereiche ausgeführt ist oder nicht. Wenn der Prozess noch nicht für alle Teilbereiche ausgeführt ist, wird der Zähler C1 in Schritt S59 um 1 inkrementiert und der zuvor erwähnte Arbeitsgang wird für den nächsten benachbarten Teilbereich ausgeführt. Wenn der Prozess für alle Teilbereiche ausgeführt ist, wird der Bildgewinnungsprozess beendet.
Man beachte, dass 14D die Handhabung zeigt, wenn im Überlappungsbereich der benachbarten Teilbereiche kein Muster existiert. Wenn im Überlappungsbereich kein Muster existiert, wird ein Teilbereich weiter so festgelegt, dass er ein Muster enthält, und das Bild davon wird gewonnen. Die Teilbereiche werden auf der Grundlage dieses Bildes vereinigt und die Koordinateninformation des ursprünglich isolierten Musters wird zudem aktualisiert.
Wie oben beschrieben, wird bei diesem Ausführungsbeispiel der spezifizierte beobachtete Bereich der Probe auf solche Weise automatisch in Teilbereiche unterteilt wird, dass benachbarte Teilbereiche einander überlappen, und dann REM-Bilder in den entsprechenden Teilbereichen mit hoher Genauigkeit gewonnen werden. Wenn die Teilbereiche vereinigt werden, wird das Bild des dem einen spezifizierten Punkt eines Musters entsprechenden Teilbereichs im Breitfeld-REM-Bild extrahiert. Dann werden benachbarte Teilbereiche in einer vorgegebenen Reihenfolge automatisch vereinigt, um ein Breitfeld-REM-Bild des spezifizierten Bereichs zu gewinnen.
Auf diese Art und Weise wird der spezifizierte breite Bereich in die schmalen Bereiche unterteilt und dann werden die REM-Bilder davon erhalten. Demgemäß werden REM-Bilder mit hoher Genauigkeit erhalten. Zudem werden die Koordinatenpositionen unter Verwendung der Koordinateninformation der Teilbereiche und Kanteninformation des Musters zwischen den Teilbereichen korrigiert. Auf diese Weise können die REM-Bilder auf präzise Art und Weise vereinigt werden. Darüber hinaus ist es durch Ermitteln eines bei der Vereinigung von Teilbereichen beteiligten Musters infolge der Spezifikation eines Punktes eines Musters im Breitfeld-REM-Bild allein und dann automatisches Vereinigen der Teilbereiche möglich, ein REM-Bild mit breitem Sichtfeld und hoher Genauigkeit bei hoher Geschwindigkeit zu gewinnen.
Man beachte, dass es auch möglich ist, eine Defektuntersuchung einer Maskenstruktur auf die folgende Art und Weise auszuführen. Aus den vorhin erwähnten Breitfeld-REM-Bilddaten werden Daten eines allgemeinen Datenflusses (GDS) erzeugt. Dann werden die GDS-Daten zum Maskenentwurfssimulator zurückgeführt und danach mit Entwurfsdaten verglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2000-294183 [0007]

Claims

Maskenuntersuchungsgerät, enthaltend: Bestrahlungsmittel zum Bestrahlen einer Probe mit einem Elektronenstrahl, Elektronenerfassungsmittel zum Erfassen einer Quantität an Elektronen, die von der Probe, die darauf eine Struktur aufweist, durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl erzeugt werden, Bildverarbeitungsmittel zum Erzeugen von Bilddaten der Struktur auf der Grundlage der Quantität an Elektronen, Speichermittel zum Speichern der Bilddaten darin und Steuermittel zum Berechnen der Zahl von ein ganzes vereinigtes Bild bildenden Teilbildern auf der Grundlage der Größe eines vorgegebenen Beobachtungsbereichs, Bestimmen von Teilbereichen auf solche Weise, dass einander benachbarte Teilbilder einander überlappen, Gewinnen der Teilbilder der entsprechenden Teilbereiche und Speichern der Teilbilder im Speichermittel, wobei das Steuermittel, beginnend bei einem vorgegebenen Teilbild der im Speichermittel gespeicherten Teilbilder der entsprechenden Teilbereiche, zwei einander benachbarte Teilbilder in einer vorgegebenen Reihenfolge entnimmt, das Steuermittel dann für jedes der zwei einander benachbarten Teilbilder ein Bild desselben in einem Überlappungsbereich zwischen den zwei einander benachbarten Teilbildern enthaltenen Musteranordnungsbereichs ermittelt und das ermittelte Bild als Vereinigungsreferenzbild bestimmt, und das Steuermittel dann die zwei einander benachbarten Teilbilder auf der Grundlage des Vereinigungsreferenzbilds vereinigt, um dadurch ein ganzes REM-Bild des beobachteten Bereichs zu bilden.
Maskenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, bei dem das Steuermittel aus dem Überlappungsbereich der zwei einander benachbarten Teilbilder ein Bild eines Bereichs ermittelt, der Bildinformation aufweist, die der Bildinformation eines vorgegebenen Bereichs im vorgegebenen einen der Teilbilder entspricht.
Maskenuntersuchungsgerät nach Anspruch 2, bei dem das Steuermittel Koordinatendaten eines Rands des Musteranordnungsbereichs in jedem der zwei einander benachbarten Teilbilder misst, bevor die zwei einander benachbarten Teilbilder vereinigt werden.
Maskenuntersuchungsgerät nach Anspruch 3, bei dem das Steuermittel die Koordinatendaten des Rands des in jedem der zwei einander benachbarten Teilbilder enthaltenen Musteranordnungsbereichs auf der Grundlage von Koordinatendaten des Vereinigungsreferenzbilds korrigiert, wenn die zwei einander benachbarten Teilbilder vereinigt werden.
Maskenuntersuchungsgerät nach Anspruch 4, bei dem, wenn in jedem der Teilbereiche eine Vielzahl von Musteranordnungsbereichen existiert und zwei einander benachbarte Teilbilder als ein Teilbild A und ein mit dem Teilbild A zu vereinigendes Teilbild B definiert werden, das Steuermittel ein Bild des Musteranordnungsbereichs als das Vereinigungsreferenzbild festlegt, wobei der Musteranordnungsbereich über einen Rahmen des Teilbildes A an einer dem Teilbild B benachbarten Seite hinausreicht.
Maskenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, bei dem, wenn das Bild desselben Musteranordnungsbereichs nicht im Überlappungsbereich von zwei einander benachbarten Teilbildern existiert, das Steuermittel die zwei einander benachbarten Teilbilder auf der Grundlage von Koordinatendaten der Teilbilder bilden.
Bilderzeugungsverfahren in einem Maskenuntersuchungsgerät, enthaltend Bestrahlungsmittel zum Bestrahlen einer Probe mit einem Elektronenstrahl, Elektronenerfassungsmittel zum Erfassen einer Quantität an Elektronen, die von der Probe, die darauf eine Struktur aufweist, durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl erzeugt werden, Bildverarbeitungsmittel zum Erzeugen von Bilddaten der Struktur auf der Grundlage der Quantität an Elektronen und Speichermittel zum Speichern der Bilddaten darin, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: Berechnen der Zahl von ein ganzes vereinigtes Bild bildenden Teilbildern auf der Grundlage der Größe eines vorgegebenen Beobachtungsbereichs und Bestimmen von Teilbereichen auf solche Weise, dass einander benachbarte Teilbilder einander überlappen, Gewinnen der Teilbilder der entsprechenden Teilbereiche, Entnehmen eines vorgegebenen Teilbildes aus den Teilbildern der jeweiligen Teilbereiche, Entnehmen von zwei Teilbildern in einer vorgegebenen Reihenfolge, beginnend bei dem einen entnommenen vorgegebenen Teilbild, Bestimmen eines Vereinigungsreferenzbilds für jedes der zwei einander benachbarten entnommenen Teilbilder durch Ermitteln eines Bildes desselben in einem Überlappungsbereich zwischen den einander benachbarten Teilbildern enthaltenen Musteranordnungsbereichs, Vereinigen der zwei einander benachbarten Teilbilder auf der Grundlage des Vereinigungsreferenzbilds und Erzeugen eines ganzen REM-Bildes.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 7, bei dem im Schritt des Bestimmens des Vereinigungsreferenzbilds ein Bild eines Bereichs, der Bildinformation aufweist, die der Bildinformation eines vorgegebenen Bereichs im vorgegebenen einen der Teilbilder entspricht, aus dem Überlappungsbereich der zwei einander benachbarten Teilbilder ermittelt wird und als Vereinigungsreferenzbild festgelegt wird.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 7, ferner enthaltend einen Schritt des Messens von Koordinatendaten eines Rands eines Musteranordnungsbereichs in jedem der einander benachbarten Teilbilder vor dem Schritt des Vereinigens der Teilbilder.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Vereinigens der Teilbilder einen Schritt des Korrigieren von Koordinatendaten eines Rands eines in den einander benachbarten Teilbildern enthaltenen Musteranordnungsbereichs auf der Grundlage von Koordinatendaten des Vereinigungsreferenzbilds.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Vereinigens der Teilbilder einen Schritt des Festlegens eines Bildes des Musteranordnungsbereichs als das Vereinigungsreferenzbild enthält, wenn in jedem der Teilbereiche eine Vielzahl von Musteranordnungsbereichen existiert und die zwei einander benachbarte Teilbilder als ein Teilbild A und ein mit dem Teilbild A zu vereinigendes Teilbild B definiert werden, wobei der Musteranordnungsbereich über einen Rahmen des Teilbildes A an einer dem Teilbild B benachbarten Seite hinausreicht.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 7, ferner enthaltend einen Schritt des Bildens eines Teilbildes, das das Bild des in einem der einander benachbarten Teilbilder enthaltenen Musteranordnungsbereichs enthält, wenn das Bild desselben Musteranordnungsbereichs nicht im Überlappungsbereich der zwei einander benachbarten Teilbilder existiert.