DE102012110840A1

DE102012110840A1 - Strukturuntersuchungsgerät und -verfahren

Info

Publication number: DE102012110840A1
Application number: DE201210110840
Authority: DE
Inventors: Ryuichi Ogino; Soichi Shida; Yoshiaki Ogiso
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2013-09-12

Abstract

Ein Strukturuntersuchungsgerät zum Ausführen einer Strukturuntersuchung auf der Grundlage eines REM-Bildes misst im Vorhinein Verzerrungsbetragsdaten, die eine Größenordnungsverteilung eines durch eine Verzerrung des REM-Bildes in Rasterungsrichtung verursachten Positionsversatzes repräsentieren. Wenn die Strukturuntersuchung ausgeführt wird, bringt das Gerät Entwurfsdaten und das REM-Bild durch Abstimmen der Entwurfsdaten und/oder des REM-Bildes auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten in Übereinstimmung miteinander und ordnet auf der Grundlage einer Übereinstimmung zwischen den Entwurfsdaten und dem REM-Bild einen Messbereich auf dem REM-Bild an. Das Gerät kann ferner einen Grad an Übereinstimmung zwischen einer Struktur der Entwurfsdaten und einer Struktur des REM-Bildes ermitteln.

Description

Erfindungsgebiet
Die hierin diskutierten Ausführungsbeispiele betreffen ein Strukturuntersuchungsgerät und ein Strukturuntersuchungsverfahren, welche die Abmessungen und Formen von Strukturen auf der Grundlage eines REM-Bildes bestimmen.
Erfindungshintergrund
Zur Strukturuntersuchung unter Verwendung eines REM-Bildes sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Beispielsweise gibt es ein Verfahren, bei dem ein auf dem REM-Bild zu untersuchender Teilbereich unter Verwendung von Entwurfsdaten bestimmt wird. Es gibt ein weiteres Verfahren, bei dem ein Defekt durch Vergleich von Strukturen der Entwurfsdaten mit jenen auf dem REM-Bild erfasst wird.
Wenn jedoch im REM-Bild eine Verzerrung vorliegt, kann gerade bei Verwendung der obigen Verfahren die Übereinstimmung zwischen dem REM-Bild und den Entwurfsdaten nicht sichergestellt werden und somit kann keine genaue Untersuchung ausgeführt werden.

Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-169835

Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strukturuntersuchungsgerät und ein Strukturuntersuchungsverfahren bereitzustellen, welche eine genaue Untersuchung gestatten, auch wenn in einem REM-Bild eine Verzerrung vorliegt.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Strukturuntersuchungsgerät bereitgestellt, der enthält: eine Elektronenrastereinheit zum Abrastern einer Oberfläche einer Probe mit einem Elektronenstrahl und zum Erfassen von Sekundärelektronen, die von der Oberfläche der Probe emittiert werden, einen Signalprozessor zum Erzeugen eines REM-Bildes auf der Grundlage einer Beziehung zwischen der Bestrahlungsposition und der Menge an Sekundärelektronen, einen Speicher zum Speichern von Verzerrungsbetragsdaten, die eine Größenordnung eines Positionsversatzes in einer Abrasterungsrichtung des Elektronenstrahls repräsentiert, wobei der Positionsversatz durch eine Verzerrung des REM-Bildes verursacht wird, und eine Steuerung zum Abgleichen von Entwurfsdaten mit dem REM-Bild durch Abstimmen der Entwurfsdaten und/oder des REM-Bildes auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten.
Bei dem obigen Gesichtspunkt kann die Steuerung enthalten: eine Messbereichsbestimmungseinheit zum Festlegen eines Messbereichs auf einer Struktur der Entwurfsdaten für die Probe unter Bezugnahme auf die Entwurfsdaten, eine Messbereichseinstelleinheit zum Abstimmen von Positionskoordinaten des Messbereichs auf den Entwurfsdaten auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten und zum Anordnen des abgestimmten Messbereichs auf dem REM-Bild und eine Messeinheit zum Messen von Abmessungen einer Struktur innerhalb des Messbereichs auf dem REM-Bild.
Bei dem obigen Gesichtspunkt kann die Steuerung eine Konturpunktkoordinatenkorrektureinheit enthalten, zum Korrigieren von Koordinaten von Konturpunkten einer Struktur des REM-Bildes auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten, eine Ausrichteinheit zum Ausrichten einer Struktur der Entwurfsdaten mit der Struktur des REM-Bildes unter Bezugnahme auf die Entwurfsdaten für die Probe und auf der Grundlage der Konturpunkte der Struktur des REM-Bildes und der Eckpunkte der Struktur der Entwurfsdaten und eine Vergleichsuntersuchungseinheit zum Messen eines Grads an Übereinstimmung zwischen der Struktur der Entwurfsdaten und der Struktur des REM-Bildes.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Strukturuntersuchungsverfahren bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
Erzeugen eines REM-Bildes einer Probe durch Abrastern einer Oberfläche der Probe mit einem Elektronenstrahl und Erfassen von Sekundärelektronen, die von der Oberfläche der Probe emittiert werden, und Abgleichen von Entwurfsdaten mit dem REM-Bild auf der Grundlage von Verzerrungsbetragsdaten, die eine Größenordnung eines Positionsversatzes in einer Abrasterungsrichtung des Elektronenstrahls repräsentiert, wobei der Positionsversatz durch eine Verzerrung des REM-Bildes verursacht wird.
Gemäß den obigen Gesichtspunkten werden die Entwurfsdaten oder das REM-Bild auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten abgestimmt, die die Größenordnung des durch die Verzerrung des REM-Bildes verursachten Positionsversatzes repräsentieren. Dadurch können die Entwurfsdaten und das REM-Bild einander entsprechen, selbst wenn das REM-Bild verzerrt ist, und folglich kann unter Verwendung der Entwurfsdaten eine genaue Strukturuntersuchung ausgeführt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die 1A und 1B sind Ansichten, die ein Verfahren zur Anordnung von Messbereichen gemäß einer Einführung zeigen.
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines REM-Bildes gemäß der Einführung zeigt.
3 ist eine Ansicht, die Messbereiche zeigt, die in einem Rahmenbereich von 2 angeordnet sind.
4 ist eine Ansicht, die ein Problem veranschaulicht, das verursacht wird, wenn in dem REM-Bild eine Verzerrung auftritt.
5 ist ein Blockschema eines Strukturuntersuchungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Messen von Verzerrungsbetragsdaten des REM-Bildes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
Die 7A bis 7C sind Ansichten zum Beschreiben des Verfahrens zum Messen der Verzerrungsbetragsdaten des REM-Bildes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
8 ist ein Ablaufplan, der ein Strukturuntersuchungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
9 ist eine Draufsicht, die ein Verfahren zum Abstimmen der Position eines Messbereichs auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten des REM-Bildes bei dem Strukturuntersuchungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des durch das Strukturuntersuchungsgerät von 5 aufgenommenen REM-Bildes zeigt.
11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Anordnung von Messbereichen auf dem REM-Bild unter Verwendung des unter Bezugnahme auf 8 beschriebenen Verfahrens zeigt.
12 ist ein Blockschema, das ein Strukturuntersuchungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist ein Ablaufplan, der ein Strukturuntersuchungsverfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
Die 14A bis 14E sind Ansichten zum Beschreiben eines Verfahrens zum Extrahieren einer Konturpunktfolge aus einer Struktur eines REM-Bildes mit dem Strukturuntersuchungsverfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die 15A bis 15C sind Ansichten zum Beschreiben, wie ein Differenzwert zwischen einer Struktur von Entwurfsdaten und der Struktur des REM-Bildes bei dem Strukturuntersuchungsverfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erhalten wird.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Vor der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird eine Einführung gegeben.
Bei einem Strukturuntersuchungsverfahren unter Verwendung eines REM-Bildes wird auf dem REM-Bild ein rechteckiger Messbereich angeordnet, so dass er Kanten einer zu vermessenden Struktur schneidet. Als nächstes wird aus dem Inneren des Messbereichs eine Vielzahl von Linienprofilen extrahiert, wobei jedes Linienprofil eine Helligkeitsverteilung entlang einem sich in einer gegebenen Richtung erstreckenden Liniensegment repräsentiert. Dann wird die Position eines Teilbereichs eines jeden extrahierten Linienprofils erfasst, dessen Helligkeit sich signifikant vom Rest unterscheidet. Danach werden durch Mittelung der Positionen der Teilbereiche, die die signifikanten Änderungen in der Helligkeit aus den Linienprofilen repräsentieren, Kantenpositionen der Struktur ermittelt. Ferner werden auf der Grundlage der durch das obige Verfahren erfassten Kantenpositionen eine Breite einer jeden Struktur und ein Abstand zwischen den Strukturen gemessen.
Wie oben beschrieben, wird bei der Dimensionsmessung unter Verwendung des REM-Bildes der Messbereich für die Messzielstruktur festgelegt.
Wenn eine große Zahl an Messzielstrukturen des REM-Bildes vorliegt, ist es jedoch schwierig, Messbereiche zur Ausführung der Dimensionsmessung manuell anzuordnen. Um dies zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ein Verfahren zur automatischen Festlegung von Messbereichen unter Verwendung von Entwurfsdaten ersonnen, wie im Folgenden beschrieben.
1A ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Festlegen von Messbereichen unter Verwendung von Entwurfsdaten zeigt. 1B ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Anordnen des in 1A festgelegten Messbereichs auf dem REM-Bild.
Die in den 1A gezeigten Entwurfsdaten 31 sind beispielsweise CAD-Daten (Computer Aided Design = Rechnerunterstützter Entwurf) in einem GDS-Format (Graphic Database System = Graphikdatenbanksystem). Strukturen der Entwurfsdaten 31 werden jeweils als Satz von rechteckigen kleinen Bereichen (auch Blöcke genannt) repräsentiert. Bei dem Beispiel von 1A werden die Strukturen 31a, 31b und 31c jeweils als vier rechteckige kleine Bereiche repräsentiert.
Hier wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Linienbreite einer jeden Struktur 31a, 31b und 31c gemessen wird. Zuerst werden für die jeweiligen Strukturen 31a, 31b und 31c der Entwurfsdaten 31 Messbereiche derart festgelegt, dass jeder Messbereich einen in der entsprechenden Struktur enthaltenen rechteckigen kleinen Bereich schneidet.
Wie in 1A gezeigt, werden für die jeweiligen Strukturen 31a, 31b und 31c die Messbereiche 33a, 33b und 33c an den kleinen Bereichen festgelegt, die jeweils an der gleichen Position der entsprechenden Struktur lokalisiert sind. Obgleich der Messbereich an jedem kleinen Bereich angeordnet werden kann, wird hier zur Vereinfachung der Beschreibung der Messbereich für einen kleinen Bereich pro Struktur festgelegt.
Als nächstes werden unter Verwendung der Positionskoordinaten der Messbereiche 33a, 33b und 33c auf den Entwurfsdaten 31 Messbereiche auf dem REM-Bild 32 von 1B angeordnet.
Durch Beobachten einer nicht dargestellten Ausrichtstruktur werden hier das REM-Bild 32 und die Entwurfsdaten 31 miteinander ausgerichtet, sie sind aber wegen einer unzureichenden Ausrichtgenauigkeit in einer Translationsrichtung verschoben. Wenn die Positionskoordinaten der auf den Entwurfsdaten 31 festgelegten Messbereiche 33a, 33b und 33c ohne Anpassung verwendet werden, kann es aus diesem Grund zu einer Fehlausrichtung zwischen den Strukturen und den Messbereichen kommen und es kann vorkommen, dass in dem entsprechenden Messbereich (eine oder beide) Kanten einer jeweiligen Struktur nicht erfolgreich erfasst werden können,
Um damit zurechtzukommen, wird wie im Folgenden beschrieben unter Verwendung einer Eckpunksfolge, die Daten über Koordinaten von Eckpunkten von in einer Struktur der Entwurfsdaten 31 enthaltenen kleinen Bereichen umfasst, und einer Konturpunktfolge, die Daten über Koordinaten von Konturpunkten der entsprechenden Struktur des REM-Bildes 32 umfasst, eine Positionsanpassung der Messbereiche ausgeführt.
Zuerst wird eine bis mehrere Strukturen ausgewählt, die für die Entwurfsdaten 31 repräsentativ sind, und durch Sammeln von Eckpunkten der in den ausgewählten Strukturen enthaltenen Eckpunkten werden Eckpunksfolgen ermittelt. Als nächstes werden Konturpunktfolgen der entsprechenden Strukturen des REM-Bildes 32 extrahiert.
Hier wird aus der im Zentrum der Entwurfsdaten 31 gelegenen Struktur 31b eine Eckpunksfolge extrahiert und aus der zentralen Struktur 32b des REM-Bildes 32 wird eine Konturpunktfolge extrahiert.
Dann wird auf der Grundlage einer Beziehung zwischen den Positionskoordinaten eines jeden Eckpunkts der Eckpunktfolge und der Positionskoordinaten des entsprechenden Konturpunkts der Konturpunktfolge eine Fehlausrichtung zwischen den Entwurfsdaten und dem REM-Bild ermittelt und gemäß der ermittelten Fehlausrichtung werden die Koordinaten der Messbereiche der Entwurfsdaten angepasst. Beispielweise werden die Koordinaten der Mittelpunktpositionen der jeweiligen Messbereiche 33a, 33b und 33c auf solche Art und Weise abgestimmt, dass die Koordinaten eines jeden Eckpunkts der Struktur 33b der Entwurfsdaten 31 mit den Koordinaten der entsprechenden Konturpunkte der Struktur 32b des REM-Bildes 32 übereinstimmen.
Damit sind die Positionskoordinaten der auf dem REM-Bild 32 anzuordnenden Messbereiche ermittelt und die Anordnung der Messbereiche 34a, 34b und 34c auf dem REM-Bild 32 wird abgeschlossen.
Übrigens muss die oben beschriebene Positionierung der Messbereiche nicht nur die Abstimmung des Positionsversatzes in der Translationsrichtung umfassen, sondern auch die Abstimmung einer Vergrößerungsabweichung oder eines Positionsversatzes in einer Drehrichtung.
Es wird jedoch festgestellt, dass der Positionsversatz der Messbereiche in Teilen REM-Bildes selbst durch die Positionierung der Messbereiche unter Verwendung des obigen Verfahrens nicht vollständig abgestimmt werden kann und Dimensionsmessungen manchmal zu einem Fehler führen können.
2 zeigt ein Beispiel des REM-Bildes gemäß der Einführung und 3 zeigt ein Ergebnis der Anordnung der Messbereiche in einem Rahmenbereich 36 (am oder nahe dem Rand) des in 2 gezeigten REM-Bildes.
Hier sind mit dem unter Bezugnahme auf die 1A und 1B beschriebenen Verfahren Messbereiche an jeweiligen rechteckigen Strukturen 35 angeordnet, die in dem in 2 gezeigten REM-Bild erscheinen.
Im Ergebnis ist der Mittelpunkt der rechteckigen Struktur 35, wie in 3 gezeigt, vom Mittelpunkt eines Messbereichs 37 in einer durch den Pfeil angegebenen Richtung versetzt. Was im Messbereich 37 gewonnen werden kann, ist demgemäß lediglich die rechte Kante der rechteckigen Struktur 35. Folglich kann die Breite der der rechteckigen Struktur 35 nicht durch Festlegen des Messbereichs 37 wie in 3 gezeigt gemessen werden.
Verschiedenen Untersuchungen zufolge wurde festgestellt, dass das REM-Bild den Positionsversatz des Messbereichs verursacht.
4 ist eine Ansicht, die ein Problem zeigt, das auftritt, wenn in dem REM-Bild 32 eine Verzerrung vorliegt.
Wie in 4 schematisch gezeigt, tritt die Verzerrung des REM-Bildes 32 in einer Rasterungsrichtung des Elektronenstrahls (Querrichtung in 4) auf. Infolge dieser Verzerrung, wie in einer teilweise vergrößerten Ansicht gezeigt, kann eine der Kanten einer rechts befindlichen Struktur 32c nicht in einen an der Struktur 32c angeordneten Messbereich 34c eingefangen werden.
Aus diesem Grund kann der Messbereich 34c nicht richtig an der bestimmten Struktur 32c angeordnet werden, wenn die Positionierung nur unter Verwendung der Eckpunktfolge der Struktur der Entwurfsdaten und der Konturpunktfolge der Struktur des REM-Bildes ausgeführt wird.
Solche Verzerrungen des REM-Bildes treten auf, weil ein Ablenkungsbetrag des Elektronenstrahls hinsichtlich der Größenordnung des Erregungsstroms an einer zum Abrastern mit dem Elektronenstrahl verwendeten Ablenkspule (magnetischer Deflektor) keine lineare Änderung zeigt. Dadurch tritt, wie in 3 gezeigt, in der Rasterungsrichtung (Querrichtung in 3) eine vergleichsweise große Verzerrung auf. Es wurde auch festgestellt, dass der Ablenkspule eine Größenordnungsverteilung des durch die Verzerrung des REM-Bildes verursachten Positionsversatzes inhärent ist.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
5 ist ein Blockschema eines Strukturuntersuchungsgeräts 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
Wie in 5 gezeigt, enthält das Strukturuntersuchungsgerät 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel: eine Kammer 2 zur Aufnahme einer Probe 8 darin, eine Elektronenrastereinheit 1 zum Bestrahlen der Probe 8 mit einem Elektronenstrahl 3a und eine Steuerung 10 zum Steuern der Elektronenrastereinheit 1 und der Kammer 2 und zum Ausführen einer Datenverarbeitung.
Die Kammer 2 ist mit einer Bühne 7 versehen, die an ihrem Oberteil Halterungen 7a aufweist, und die Probe 8, wie etwa ein Wafer oder eine Photomaske, ist auf den Halterungen 7a gehaltert. Die Bühne 7 wird von einer Antriebseinheit 7c angetrieben. Die Position der Bühne 7 wird durch ein Laserinterferometer 7b gemessen.
Auf einer Oberfläche der Probe 8 ist eine (nicht gezeigte) Positionsmarkierung ausgebildet. Die Positionskoordinaten der Probe 8 werden durch Beobachten der Positionsmarkierung ermittelt.
Der Elektronenstrahl 3a wird von einer über der Probe 8 angeordneten Elektronenkanone 3 der Elektronenrastereinheit 1 emittiert. Durch eine Kondensorlinse 4 wird der Elektronenstrahl 3a gebündelt und dann mit einer Ablenkspule 5 (magnetischer Deflektor) in einer Rastermanier angelenkt, dann durch eine Objektivlinse 6 geführt und auf die Oberfläche der Probe 8 projiziert.
Durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl 3a werden Sekundärelektronen von der Oberfläche der Probe 8 emittiert. Die Sekundärelektronen werden durch Detektoren 9 erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt.
Das Erfassungssignal von den Detektoren 9 wird einem Signalprozessor 11 der Steuerung 10 zugeführt. Der Signalprozessor 11 erzeugt auf der Grundlage einer Beziehung zwischen der Intensität des Signals von den Detektoren 9 und der Position der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl 3a ein REM-Bild der Oberfläche der Probe. Dann wird das vom Signalprozessor 11 erzeugte REM-Bild einem REM-Bildprozessor 13 zugeführt und gleichzeitig auf einem Bildschirm einer Anzeige 21 dargestellt.
Ein Entwurfsdatenprozessor 12 der Steuerung 10 ist so konfiguriert, dass sie Messbereiche unter Bezugnahme auf die in einem Speicher 20 gespeicherten Entwurfsdaten für die Probe 8 festlegt. Eine erste Erfassungseinheit 15 des Entwurfsdatenprozessors 12 ist so konfiguriert, dass sie aus einer Struktur der Entwurfsdaten eine Eckpunktfolge ermittelt, die zur Positionierung der Messbereiche verwendet wird.
Der REM-Bildprozessor 13 enthält eine zweite Erfassungseinheit 19, die so konfiguriert ist, dass sie aus der entsprechenden Struktur des REM-Bildes eine Konturpunktfolge ermittelt. Eine Ausrichteinheit 16 des REM-Bildprozessors 13 ist so konfiguriert, dass sie auf der Grundlage eines Positionszusammenhangs zwischen der Eckpunktfolge der Struktur der Entwurfsdaten und der Konturpunktfolge der Struktur des REM-Bildes die Positionskoordinaten der Messbereiche der Entwurfsdaten anpasst.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ferner eine Messbereichseinstelleinheit 17 des REM-Bildprozessors 13 so konfiguriert, dass sie die Positionskoordinaten der Messbereiche auf den Entwurfsdaten auf der Grundlage von Verzerrungsbetragsdaten, die eine Größenordnungsverteilung des durch die Verzerrung des REM-Bildes in Rasterungsrichtung verursachten Positionsversatzes repräsentieren, anpasst und die angepassten Messbereiche auf dem REM-Bild anordnet.
Eine Messeinheit 18 des REM-Bildprozessors 13 ist so konfiguriert, dass Kantenpositionen der Strukturen in den auf dem REM-Bild angeordneten Messbereichen erfasst werden und eine Dimensionsmessung ausgeführt wird.
Der Speicher 20 speichert die Verzerrungsbetragsdaten zusammen mit den Entwurfsdaten für die Probe, wobei die Verzerrungsbetragsdaten die Größenordnungsverteilung des Positionsversatzes in Rasterungsrichtung darstellen, welcher durch die Verzerrung des REM-Bildes verursacht wird.
Im Folgenden wird ein Strukturuntersuchungsverfahren unter Verwendung des Strukturuntersuchungsgeräts 100 beschrieben.
Zuerst werden vor der Dimensionsmessung unter Verwendung des REM-Bildes Verzerrungsbetragsdaten am REM-Bild gemessen.
6 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Messen der Verzerrungsbetragsdaten am REM-Bild zeigt, und die 7A bis 7C sind Ansichten zur Beschreibung des Verfahrens zum Messen der Verzerrungsbetragsdaten.
Zuerst wird, wie in Schritt S11 von 6 gezeigt, vom Strukturuntersuchungsgerät 100 ein REM-Bild einer Kalibrierungsprobe aufgenommen.
Als Kalibrierungsprobe kann beispielsweise eine Linienrasterstruktur 40 verwendet werden, wie sie in 7A gezeigt ist. Bei der Linienrasterstruktur 40 ist beispielsweise eine aus einem Chromfilm oder dergleichen gefertigte Vielzahl von Linienstrukturen 42 auf einem aus Quarzglas aufgebauten Substrat 41 ausgebildet. Diese Linienstrukturen 42 sind so ausgebildet, dass sie eine einheitliche Breite W aufweisen und voneinander in regelmäßigen Intervallen D beabstandet sind.
Die Linienstruktur 40 ist auf solche Weise angeordnet, dass die Linienstrukturen 42 im REM-Bild in einer Y-Richtung ausgerichtet sind, und das REM-Bild wird unter Bewegung des Elektronenstrahls in X-Richtung zum Abrastern aufgenommen.
Als nächstes werden aus dem in Schritt S11 gewonnenen REM-Bild, wie in Schritt S12 von 6 gezeigt, Kantenpositionen einer Struktur erfasst.
Hier werden entlang einem Liniensegment, das Kannten der Linienstrukturen 42 kreuzt, Linienprofile extrahiert.
7B zeigt einen Teilbereich eines der aus dem REM-Bild extrahierten Linienprofile für die in 7A gezeigte Linienrasterstruktur.
Als nächstes wird jedes Linienprofil abgeleitet, um ein Differentialprofil zu erhalten, und die Position eines Maximumswerts oder eines Minimumswerts im Differentialprofil wird als eine Kantenposition erfasst. Signifikante Neigungsbereiche des Linienprofils in 7B werden als Kantenpositionen erfasst. Alternativ könne die Kantenpositionen unter Verwendung von Höchstwertpositionen des Linienprofils ermittelt werden.
Die Erfassung der Kantenpositionen der Linienstrukturen wird an allen innerhalb des Sichtfelds des REM-Bildes enthaltenen Linienstrukturen ausgeführt.
Anschließend wird in Schritt S13 von 6 eine Größenordnungsverteilung des Positionsversatzes in der Rasterungsrichtung, die durch die Verzerrung des REM-Bildes verursacht wird, erhalten.
Der Verzerrungsbetrag des REM-Bildes kann dadurch erhalten werden, dass ermittelt wird, wie stark die in Schritt S12 erfassten Kantenpositionen der Linienstrukturen 42 der Linienrasterstruktur 40 von deren eigentlichen Kantenpositionen versetzt sind.
Bei dem Beispiel von 7B gibt eine gestrichelte Linie 45 die eigentliche Position der Linienstruktur 42 and und eine durchgezogene Linie 44 gibt das aus dem REM-Bild ermittelte Linienprofil der Linienstruktur 42 an. In 7B ist die linke Kantenposition der aus dem REM-Bild ermittelten Linienstruktur 42 A₁, wohingegen die linke Kantenposition der Linienstruktur 42 B₁ ist.
In diesem Fall wird ein aus dem REM-Bild ermittelter Abstand ΔX₁ zwischen der eigentlichen Kantenposition B₁ und der Kantenposition A₁ als Größenordnung des Positionsversatzes der Position A₁ des REM-Bildes von der Position B₁ ermittelt.
Die obigen Arbeitsgänge werden für alle Kanten der Linienstrukturen 42 ausgeführt. Dadurch wird der Verzerrungsbetrag ermittelt, der eine Größenordnungsverteilung des Positionsversatzes an Positionen des REM-Bildes in der Rasterungsrichtung (X-Richtung) repräsentiert.
Es sollte beachtet werden, dass die in 7C gezeigte Beziehung zwischen den Positionen und den Verzerrungsbeträgen lediglich ein Beispiel ist und diese Beziehung nicht unbedingt linear ist.
Mit den obigen Arbeitsgängen werden die Verzerrungsbetragsdaten des REM-Bildes für den Fall ermittelt, dass der Elektronenstrahl zum Abrastern in der X-Richtung bewegt wird.
Dann wird durch Bewegen des Elektronenstrahls in der Y-Richtung zum Abrastern ein anderes REM-Bild aufgenommen, während die Linienrasterstruktur auf solche Weise angeordnet ist, dass die Linienstrukturen 42 in der X-Richtung ausgerichtet sind. Danach werden die Arbeitsgänge in Schritt S11 bis Schritt S13 von 6 ausgeführt. Auf diese Weise werden die Verzerrungsbetragsdaten des REM-Bildes für den Fall ermittelt, dass der Elektronenstrahl zum Abrastern in der Y-Richtung bewegt wird.
Es sollte beachtet werden, dass die die oben beschriebenen Verzerrungsbetragsdaten des REM-Bildes nicht jedes Mal gemessen werden müssen, wenn eine Strukturuntersuchung ausgeführt wird, sondern beispielsweise nach der Lieferung des Strukturuntersuchungsgeräts 100 oder nach der Einstellung der Ablenkspule 5 bei Wartungsarbeiten gemessen werden kann.
Die durch die obige Messung erhaltenen Verzerrungsbetragsdaten werden im Speicher 20 des Strukturuntersuchungsgeräts 100 gespeichert und zur Anordnung der Messbereiche und der unten beschriebenen Dimensionsmessung verwendet.
8 ist ein Ablaufplan, der das Strukturuntersuchungsverfahren unter Verwendung des Strukturuntersuchungsgeräts 100 von 5 zeigt.
Zuerst wird in Schritt S21 von 8 durch das Strukturuntersuchungsgerät 100 ein REM-Bild der Oberfläche der Probe 8 gewonnen (siehe 1A und 1B).
Dann legt in Schritt S22 eine Messbereichsbestimmungseinheit 14 (siehe 5) des Entwurfsdatenprozessors 12 unter Bezugnahme auf Entwurfsdaten Messbereiche fest.
Hier wird mit dem unter Bezugnahme auf 1A beschriebenen Verfahren an jeder Struktur der Entwurfsdaten ein Messbereich festgelegt.
Als nächstes richtet die Ausrichteinheit 16 des REM-Bildprozessors 13 in Schritt S23 von 8 auf der Grundlage eines Positionszusammenhangs zwischen einer Eckpunktfolge einer Struktur der Entwurfsdaten und einer Konturpunktfolge der entsprechenden Struktur des REM-Bildes den Messbereich der Entwurfsdaten mit dem REM-Bild aus.
Hier erfasst die erste Erfassungseinheit 15 des Entwurfsdatenprozessors 12 von 5 die Eckpunktfolge der Struktur der Entwurfsdaten und die zweite Erfassungseinheit 19 des REM-Bildprozessors 13 erfasst die Konturpunktfolge der Struktur des REM-Bildes.
Anschließend richtet die Ausrichteinheit 16 unter Verwendung des unter Bezugnahme auf die 1A und 1B beschriebenen Verfahrens die Position des Messbereichs der Entwurfsdaten mit dem REM-Bild aus. Man beachte, dass die Größe oder der Winkel des Messbereichs der Entwurfsdaten angepasst werden können, wenn eine Vergrößerungsabweichung oder ein Positionsversatz in der Drehrichtung zwischen dem REM-Bild und den Entwurfsdaten vorliegt.
Danach passt die Messbereichseinstelleinheit 17 des REM-Bildprozessors 13 die Koordinaten der Mittelpunktsposition des Messbereichs unter Bezugnahme auf und auf der Grundlage der im Speicher 20 gespeicherten Verzerrungsbetragsdaten an.
Im Fall, dass das REM-Bild beispielsweise durch Bewegen des Elektronenstrahls in der X-Richtung zum Abrastern gewonnen wird, wird die Größenordnung des Positionsversatzes an den Koordinaten des Mittelpunkts des Messbereichs auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten von 7C ermittelt. Dann wird die ermittelte Größenordnung des Positionsversatzes, wie in 9 gezeigt, zu den Koordinaten des Mittelpunkts des in Schritt S23 festgelegten Messbereichs 51 hinzuaddiert, wodurch die Koordinaten des Mittelpunkts eines Messbereichs 52 auf dem REM-Bild ermittelt werden.
Es sollte beachtet werden, dass die Koordinaten der Mittelpunktsposition des Messbereichs in Y-Richtung angepasst werden sollte, wenn der Elektronenstrahl zum abrastern in der Y-Richtung bewegt wird.
Es sollte ferner beachtet werden, dass die Verzerrung des REM-Bildes in einer Richtung senkrecht zur Rasterungsrichtung des Elektronenstrahls beim Strukturuntersuchungsgerät 100 wegen der Kennwerte der Ablenkspule 5 kaum auftritt. Folglich muss keine Abstimmung in der Richtung senkrecht zur Rasterungsrichtung des Elektronenstrahls ausgeführt werden.
Danach wird der angepasste Messbereich 52 auf dem REM-Bild angeordnet und Schritt S24 von 8 wird abgeschlossen.
Als nächstes erfasst die Messeinheit 18 des REM-Bildprozessors 13 in Schritt S25 Kantenpositionen der Struktur im auf dem REM-Bild angeordneten Messbereich.
Hier werden die Kantenpositionen der Struktur auf die folgende Weise erfasst. Und zwar wird aus dem Messbereich eine Vielzahl an Linienprofilen extrahiert. Dann werden diese Linienprofile jeweils abgeleitet, um die Position eines Maximumswerts (oder eines Minimumswerts) von Differentialwerten zu erfassen. Danach werden die Positionen der Maximumswerte (oder der Minimumswerte) der Differentialwerte bei der Vielzahl von Linienprofilen gemittelt.
Die auf obige Weise erfassten Kantenpositionen basieren auf den Positionskoordinaten des verzerrten REM-Bildes. Daher können die Abmessungen der Struktur unter Verwendung der Kantenpositionen ohne Abstimmung nicht genau gemessen werden.
Um dieses Problem zu lösen, stimmt die Messeinheit 18 des REM-Bildprozessors 13 die in Schritt S25 erfassten Kantenpositionen auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten des REM-Bildes ab.
Die Messeinheit 18 stimmt die in Schritt S25 erfassten Kantenpositionen auf folgende Weise ab. Und zwar ermittelt die Messeinheit 18 unter Bezugnahme auf die Verzerrungsbetragsdaten des REM-Bildes die Größenordnung des Positionsversatzes ΔX an den in Schritt S25 erfassten Kantenpositionen. Dann addiert (oder subtrahiert) die Messeinheit 18 die ermittelte Größenordnung des Positionsversatzes ΔX zu (oder von) den in Schritt S25 erfassten Positionskoordinaten einer jeden Kante.
Anschließend ermittelt die Messeinheit 18 des REM-Bildprozessors 13 in Schritt S27 einen Abstand zwischen den somit in Schritt S26 abgestimmten Kantenpositionen, um den Abstand zwischen den Kanten zu messen.
Mit den obigen Arbeitsgängen wird die Dimensionsmessung im Messbereich abgeschlossen.
Wie oben beschrieben, wird gemäß dem Strukturuntersuchungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Position eines Messbereichs auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten eines REM-Bildes angepasst. Selbst wenn das REM-Bild verzerrt ist, kann der Messbereich demgemäß so angeordnet werden, dass beide Kanten einer Struktur erfasst werden können. Folglich braucht die Position des Messbereichs nicht manuell abgestimmt werden und daher kann die Dimensionsmessung an einer großen Zahl von Messpositionen schnell ausgeführt werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden ferner aus dem REM-Bild erfasste Kantenpositionen auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten angepasst.
Folglich kann selbst an einem verzerrten REM-Bild eine genaue Dimensionsmessung ausgeführt werden.
Da die Abstimmung nur an den Messbereichen und den Kantenpositionen vorgenommen wird, kann die Zahl der Berechnungen darüber hinaus beträchtlich verringert werden im Vergleich zu dem Fall, dass eine Verarbeitung ausgeführt wird, um eine Verzerrung aus dem gesamten REM-Bild zu eliminieren.
(Beispiel)
Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Erfinder der vorliegenden Anmeldung tatsächlich Messbereiche auf der Grundlage von Entwurfsdaten auf einem REM-Bild anordnen.
10 ist eine Ansicht, die ein REM-Bild einer für das Beispiel verwendeten Probe zeigt.
Wie in 10 gezeigt, verwendet dieses Beispiel eine Probe, die durch wiederholtes Anordnen rechtwinkliger Strukturen in Längs- und Querrichtung in vorgegebenen Abständen gefertigt wurde. Mit dem unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschriebenen Verfahren wurden jeweils Messbereiche an Strukturen des durch Beobachten der Probe erhaltenen REM-Bildes angeordnet.
11 ist eine Ansicht, die ein Ergebnis der Anordnung der Messbereiche auf dem REM-Bild bei dem Beispiel zeigt. Man beachte, dass der in 11 gezeigte Teilbereich dem im rechteckigen Rahmen 66 von 10 gezeigten Teilbereich entspricht.
Wie in 11 gezeigt, werden bei diesem Beispiel zwei Kanten einer rechteckigen Struktur 61 in Querrichtung von einem Messbereich 62 erfasst.
Das obige Ergebnis bestätigt, dass das Strukturuntersuchungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht, dass Messbereiche genau angeordnet werden können, auch wenn in dem REM-Bild eine Verzerrung vorliegt.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine Vergleichsuntersuchung zwischen Strukturen eines REM-Bildes und Strukturen von Entwurfsdaten beschrieben.
12 ist ein Blockschema, das ein Strukturuntersuchungsgerät 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt. Es sollte beachtet werden, dass der Aufbau des Strukturuntersuchungsgeräts 200 mit Ausnahme der Steuerung 70 gleich dem des Strukturuntersuchungsgeräts 100 von 5 ist und daher Teile des Strukturuntersuchungsgeräts 200, die den gleichen Aufbau wie das Strukturuntersuchungsgerät 100 haben, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und deren detaillierte Beschreibung übergangen wird.
Wie in 12 gezeigt, enthält die Steuerung 70 zusätzlich zum Signalprozessor 11 einen REM-Bildprozessor 71, einen Entwurfsdatenprozessor 72 und eine Vergleichsuntersuchungseinheit 77.
Der REM-Bildprozessor 71 enthält eine Konturpunktextraktionseinheit 73 zum Extrahieren einer Konturpunktfolge einer jeden Struktur des REM-Bildes. Eine Konturpunktkoordinatenkorrektureinheit 74 ist so konfiguriert, dass sie die Positionskoordinaten der extrahierten Konturpunkte abstimmt. Die Konturpunktkoordinatenkorrektureinheit 74 korrigiert den durch die Verzerrung des REM-Bildes in Rasterungsrichtung verursachten Positionsversatz der Positionskoordinaten der Konturpunkte unter Bezugnahme auf die im Speicher 20 gespeicherten Verzerrungsbetragsdaten.
Der Entwurfsdatenprozessor 72 enthält eine Strukturextraktionseinheit 75 und eine Ausrichteinheit 76. Die Strukturextraktionseinheit 75 ist so konfiguriert, dass sie Strukturen aus den Entwurfsdaten herausschneidet und eine Vielzahl von in jedem der ausgeschnittenen Strukturen enthaltenen kleinen Bereichen verbindet, um sie in ein einzelnes Polygon zu überführen. Die Ausrichteinheit 76 ist so konfiguriert, dass sie die extrahierten Strukturen an jeweiligen Strukturpositionen auf dem REM-Bild positioniert.
Die Vergleichsuntersuchungseinheit 77 ist so konfiguriert, dass sie die Struktur der Entwurfsdaten mit der Struktur des REM-Bildes vergleicht, um einen Unterschied und einen Grad an Übereinstimmung zwischen ihnen zu berechnen.
Im Folgenden wird ein Strukturuntersuchungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. 13 ist ein Ablaufplan, der das Strukturuntersuchungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt.
Zuerst gewinnt das Strukturuntersuchungsgerät 200 (siehe 12) in Schritt S31 von 13 ein REM-Bild einer als Messziel dienenden Probe 8, wobei die Probe mit einem Elektronenstrahl 3a bestrahlt und die Probe angerastert wird.
Der Prozess schreitet zu Schritt S32 voran, bei dem die Konturpunktextraktionseinheit 73 des REM-Bildprozessors 71 Strukturen erfasst, die in dem in Schritt S31 gewonnenen REM-Bild enthalten sind, und extrahiert Konturpunktfolgen aus Kanten dieser Strukturen.
Bei diesem Schritt werden die Konturpunktfolgen auf folgende Weise extrahiert. Die 14A bis 14D sind Ansichten zur Beschreibung eines Verfahrens zum Extrahieren einer Konturpunktfolge einer Struktur des REM-Bildes.
Wie in 14A gezeigt, wird zuerst im REM-Bild ein innerhalb einer Struktur 80, deren Konturpunkte zu erfassen sind, enthaltener Punkt M ermittelt. Anschließend wird eine Vielzahl an vom Punkt M startenden gezogen, wobei sich deren Winkel wie durch den Pfeil angegeben ändern. Dann werden entlang dieser Linien jeweils Linienprofile ermittelt, um Kanten der Struktur 80 zu finden.
Hier wird beispielsweise eine Kantenstelle E₀ an einem in X-Richtung gezogenen Linienprofil als erster Konturpunkt erfasst.
Als nächstes wird, wie in 14B gezeigt, an einer Position, die sich von der Kantenstelle E₀ in Y-Richtung um einen doppelt so großen Abstand wie ein Vorgabeschritt ΔL, der ein Extraktionsintervall von Konturpunkten angibt, entfernt befindet, eine sich in X-Richtung erstreckende Linie 81 festgelegt. Danach wird ein Linienprofil entlang der Linie 81 ermittelt und unter Verwendung des Linienprofils wird eine vorübergehend erfasste Kantestelle P₁ ermittelt.
Dann wird, wie in 14C gezeigt, eine Linie 82 festgelegt, so dass sie durch die Kantenstelle E₀ und durch die vorübergehend erfasste Kantestelle P₁ läuft. Anschließend wird an einer Position, die sich von der Kantenstelle E₀ entlang der Linie 82 um den Vorgabeschritt ΔL entfernt befindet, eine zur Linie 82 senkrechte Linie 83 festgelegt. Ferner wird an einer Position, die sich von der Kantenstelle E₀ entlang der Linie 82 um einen doppelt so großen Abstand wie der vorgegebene Schritt ΔL entfernt befindet, eine zur Linie 82 senkrechte Linie 84 festgelegt.
Danach wird auf der Grundlage eines Linienprofils entlang der Linie 83 eine Kantenstelle E₁ als zweiter Konturpunkt der Struktur 80 erfasst. Ferner wird auf der Grundlage eines Linienprofils entlang der Linie 84 eine neu erfasste Kantenstelle R₁ ermittelt.
Als nächstes wird, wie in 14D gezeigt, eine Linie 85 festgelegt, so dass sie durch die Kantenstelle E₁ und durch die neu erfasste Kantestelle R₁ läuft. Anschließend wird an einer Position, die sich von der Kantenstelle E₁ entlang der Linie 85 um einen doppelt so großen Abstand wie der Vorgabeschritt ΔL entfernt befindet, eine zur Linie 85 senkrechte Linie 86 festgelegt. Dann wird auf der Grundlage eines Linienprofils entlang der Linie 86 eine zweite vorübergehend erfasste Kantenstelle P₂ ermittelt.
Als nächstes wird, wie in 14E gezeigt, eine Linie 87 festgelegt, so dass sie durch die Kantenstelle E₁ und durch die vorübergehend erfasste Kantestelle P₂ läuft. Anschließend wird an einer Position, die sich von der Kantenstelle E₁ entlang der Linie 87 um den Vorgabeschritt ΔL entfernt befindet, eine zur Linie 87 senkrechte Linie 88 festgelegt. Dann wird auf der Grundlage eines Linienprofils entlang der Linie 88 eine dritte Kantenstelle E₂ ermittelt.
Ferner wird an einer Position, die sich von der Kantenstelle E₁ entlang der Linie 87 um einen doppelt so großen Abstand wie der vorgegebene Schritt ΔL entfernt befindet, eine zur Linie 87 senkrechte Linie 89 festgelegt. Dann wird auf der Grundlage eines Linienprofils entlang der Linie 89 eine zweite neu erfasste Kantenstelle R₂ ermittelt.
Danach werden die in den 14D bis 14E beschriebenen Arbeitsgänge wiederholt, um Konturpunkte über den gesamten Umfang der Struktur 80 zu ermitteln. Zuletzt wird eine Kantenstelle E₀ rechts vor der Kantenstelle E₁ als letzte Kantenstelle ermittelt und die Kantenextraktion der Struktur 80 wird beendet.
Das obige Verfahren wird ferner für die anderen Strukturen des REM-Bildes wiederholt, um Konturpunkte aller Strukturen zu erhalten.
Als nächstes passt die Konturpunktkoordinatenkorrektureinheit 74 des REM-Bildprozessors 71 die Positionskoordinaten der in Schritt S32 ermittelten Konturpunkte an.
Hier passt die Konturpunktkoordinatenkorrektureinheit 74 die Positionskoordinaten der Konturpunkte auf der Grundlage der im Speicher 20 gespeicherten
Verzerrungsbetragsdaten an. Dadurch wird der durch die Verzerrung des REM-Bildes verursachte Versatz der Positionskoordinaten in der Rasterungsrichtung korrigiert und es können genaue Konturen der Strukturen ermittelt werden.
Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht zudem die schnelle Korrektur des durch die Verzerrung verursachten Positionsversatzes mit einem geringeren Rechenaufwand, weil die Korrektur des Positionsversatzes nicht an allen Bildpunkten des REM-Bildes ausgeführt wird, sondern nur an de extrahierten Konturpunkten.
Der Prozess schreitet zu Schritt S34 voran, bei dem die Strukturextraktionseinheit 75 des Entwurfsdatenprozessors 72 Strukturen der Entwurfsdaten extrahiert.
Im Fall der Entwurfsdaten 31 von 1A schneidet die Strukturextraktionseinheit 75 beispielsweise die Strukturen 31a, 31b und 31c heraus, die jeweils die Vielzahl von kleinen Bereichen enthalten. Anschließend werden die in der Struktur 31a enthaltenen kleinen Bereiche so verbunden, dass sie ein einzelnes Polygon bilden. Ferner werden zudem die in den Strukturen 31b und 31c enthaltenen kleinen Bereiche so verbunden, dass sie ein einzelnes Polygon bilden.
Mit den obigen Prozessen wird die Extraktion der Strukturen der der Entwurfsdaten abgeschlossen.
Der Prozess schreitet als nächstes zu Schritt S35 voran, bei dem die Ausrichteinheit 76 (siehe 12) die Strukturen der in Schritt S34 extrahierten Entwurfsdaten mit den Strukturen des REM-Bildes ausrichtet.
Hier werden die die Strukturen der Entwurfsdaten mit den Strukturen des REM-Bildes ausgerichtet, wobei ein relativer Positionszusammenhang zwischen den Strukturen der Entwurfsdaten aufrechterhalten wird, und in solcher Weise, dass beispielsweise Kanten der drei für die Entwurfsdaten repräsentativen Strukturen mit den Konturpunktfolgen der entsprechenden Strukturen des REM-Bildes übereinstimmen.
Wenn die Strukturen auf dem REM-Bild unter Aufrechterhaltung des relativen Positionszusammenhangs gleich den Strukturen der Entwurfsdaten angeordnet werden, ist der Grad an Übereinstimmung zwischen den Strukturen des REM-Bildes und den Strukturen der Entwurfsdaten bei diesem Ausrichtvorgang hoch, d.h. der bei diesem Ausrichtvorgang erhaltene Grad an Übereinstimmung spiegelt das Ergebnis wider, ob die die Strukturen genau angeordnet sind.
Der Prozess schreitet als nächstes zu Schritt S36 voran, bei dem die Steuerung 70 beurteilt, ob ein Strukturformauswertungsmodus ausgewählt ist. Wenn die Steuerung 70 urteilt, dass in Schritt S36 kein Strukturformauswertungsmodus ausgewählt ist (NEIN), schreitet der Prozess zu Schritt S38 voran, um den Grad an Übereinstimmung zu berechnen. Wenn im Gegensatz dazu die Steuerung 70 urteilt, dass in Schritt S36 der Strukturformauswertungsmodus ausgewählt ist (JA), schreitet der Prozess zu Schritt S37 voran, um weiter jede der Strukturen der Entwurfsdaten mit den Strukturen des REM-Bildes auszurichten.
Der Ausrichtprozess in Schritt S37 wird ohne Berücksichtigung des relativen Positionszusammenhangs zwischen den Strukturen der Entwurfsdaten ausgeführt und auf solche Weise, dass Kanten einer jeden Struktur der Entwurfsdaten mit Konturpunkten der entsprechenden Struktur des REM-Bildes so weit als möglich übereinstimmen.
Je ähnlicher bei diesem Ausrichtvorgang die Form einer jeden Struktur der Entwurfsdaten der Form der entsprechenden Struktur des REM-Bildes ist, desto höher ist der Grad an Übereinstimmung zwischen ihnen. Folglich spiegelt der bei diesem Ausrichtvorgang erhaltene Grad an Übereinstimmung den Grad an Übereinstimmung der Form einer jeden Struktur des REM-Bildes mit der Form der entsprechenden Struktur der Entwurfsdaten wider.
Der Prozess schreitet dann zu Schritt S38 voran.
Beim nächsten Schritt S38 ermittelt die Vergleichsuntersuchungseinheit 77 (siehe 12) den Grad an Übereinstimmung zwischen jeder Struktur der Entwurfsdaten und den entsprechenden Strukturen des REM-Bildes, die im vorherigen Schritt miteinander ausgerichtet wurden.
Bei diesem Vorgang wird ein Differenzwert ΔS erhalten, der die Fläche eines Teilbereichs repräsentiert, in dem die Struktur der Entwurfsdaten nicht mit der Struktur des REM-Bildes überlappt. Dann wird auf der Grundlage des gefundenen Differenzwerts ΔS und einer Fläche S_Entwurf der Struktur der Entwurfsdaten durch die folgende Formel ein Übereinstimungsgrad H der Strukturen berechnet: H = 1 – (ΔS/S_Entwurf) (1)
Der durch die obige Formel (1) erhaltene Übereinstimungsgrad H zeigt einen Maximumswert 1, wenn die Strukturen der Entwurfsdaten und des REM-Bildes vollständig übereinstimmen. Im Gegensatz dazu zeigt der Übereinstimungsgrad =, wenn die Struktur des REM-Bildes nicht vorhanden ist oder wenn die Struktur des REM-Bildes überhaupt nicht mit der Struktur der Entwurfsdaten übereinstimmt.
Es sollte beachtet werden, dass der Grad an Übereinstimmung als 0 betrachtet wird, wenn die Berechnung des Übereinstimungsgrads H durch die Formel (1) einen negativen Wert ergibt, beispielsweise wenn die Struktur des REM-Bildes eine Fläche doppelt oder mehrfach so groß wie die Struktur der Entwurfsdaten aufweist.
Bei diesem Prozess wird der Differenzwert ΔS durch irgendeine der folgenden Berechnungsmethoden ermittelt, je nach dem, wie die Struktur der Entwurfsdaten die Struktur des REM-Bildes überlappt.
Die 15a bis 15C sind Ansichten zum Beschreiben, wie der Differenzwert zwischen der Struktur der Entwurfsdaten und der Struktur des REM-Bildes ermittelt wird.
Wenn eine Struktur 91 auf dem REM-Bild innerhalb einer Struktur 92 auf den Entwurfsdaten enthalten ist, wie in 15A gezeigt, wird der Differenzwert ΔS durch Subtrahieren einer Fläche S_REM der Struktur des REM-Bildes von einer Fläche S_Entwurf der Struktur der Entwurfsdaten erhalten. Ein schraffierter Bereich in 15A entspricht dem Differenzwert ΔS.
Wenn andererseits eine Struktur 93 auf dem REM-Bild teilweise eine Struktur 94 auf den Entwurfsdaten überlapp, wie in 15B gezeigt, wird der Differenzwert ΔS durch Addieren einer Fläche ΔS₁ eines Teilbereichs, in dem die Struktur 93 die Struktur 94 nicht überlappt, zu einer Fläche ΔS₂ eines Teilbereichs, in dem die Struktur 94 die Struktur 93 nicht überlappt, erhalten.
Wenn andererseits eine Struktur 95 auf dem REM-Bild größer ist als eine Struktur 96 auf den Entwurfsdaten, wie in 15C gezeigt, wird der Differenzwert ΔS durch Subtrahieren einer Fläche S_Entwurf der Struktur 96 von einer Fläche S_REM der Struktur 95 erhalten.
Die Berechnung des Übereinstimmungsgrads zwischen den Strukturen mit den obigen Verfahren wird an allen Strukturen innerhalb des Sichtfelds des REM-Bilds ausgeführt.
Es sollte hier beachtet werden, dass wenn in Schritt S37 jede Struktur der Entwurfsdaten mit der entsprechenden Struktur des REM-Bildes ausgerichtet wird, der bei diesem Prozess ermittelte Übereinstimmungsgrad die Form der Strukturen widerspiegelt.
Wenn im Gegensatz dazu die Ausrichtung in Schritt S37 nicht ausgeführt wird, spiegelt der bei diesem Prozess ermittelte Übereinstimmungsgrad die Anordnungsposition der Strukturen wieder.
Der Prozess schreitet dann zu Schritt S39 von 13 voran, bei dem die Steuerung 70 das Berechnungsergebnis der Strukturübereinstimmungsgrade auf einer Anzeige 21 anzeigt und die Vergleichsuntersuchung an den Strukturen beendet wird.
Wie oben beschrieben, ermöglicht es dieses Ausführungsbeispiel, den Grad an Übereinstimmung, wie stark die Formen und Anordnungspositionen des REM-Bildes mit jenen der Strukturen der Entwurfsdaten übereinstimmen, quantitativ zu beurteilen.
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 2011-169835 [0003]

Claims

Strukturuntersuchungsgerät, enthaltend: eine Elektronenrastereinheit zum Abrastern einer Oberfläche einer Probe mit einem Elektronenstrahl und zum Erfassen von Sekundärelektronen, die von der Oberfläche der Probe emittiert werden, einen Signalprozessor zum Erzeugen eines REM-Bildes auf der Grundlage einer Beziehung zwischen der Bestrahlungsposition und der Menge an Sekundärelektronen, einen Speicher zum Speichern von Verzerrungsbetragsdaten, die eine Größenordnung eines Positionsversatzes in einer Abrasterungsrichtung des Elektronenstrahls repräsentiert, wobei der Positionsversatz durch eine Verzerrung des REM-Bildes verursacht wird, und eine Steuerung zum Abgleichen von Entwurfsdaten mit dem REM-Bild durch Abstimmen der Entwurfsdaten und/oder des REM-Bildes auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten.
Strukturuntersuchungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem die Steuerung enthält: eine Messbereichsbestimmungseinheit zum Festlegen eines Messbereichs auf einer Struktur der Entwurfsdaten für die Probe unter Bezugnahme auf die Entwurfsdaten, eine Messbereichseinstelleinheit zum Abstimmen von Positionskoordinaten des Messbereichs auf den Entwurfsdaten auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten und zum Anordnen des abgestimmten Messbereichs auf dem REM-Bild und eine Messeinheit zum Messen von Abmessungen einer Struktur innerhalb des Messbereichs auf dem REM-Bild.
Strukturuntersuchungsgerät gemäß Anspruch 2, bei dem die Messeinheit Positionskoordinaten von Kanten der Struktur auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten korrigiert und dann einen Abstand zwischen den Kanten als Länge der Struktur ermittelt, wobei die Kanten auf dem REM-Bild erfasst werden.
Strukturuntersuchungsgerät gemäß Anspruch 2, bei dem die Steuerung eine Ausrichteinheit enthält, zum Ausrichten des Messbereichs auf den Entwurfsdaten mit dem REM-Bild auf der Grundlage von Konturpunkten der Struktur des REM-Bildes und von Eckpunkten der Struktur der Entwurfsdaten.
Strukturuntersuchungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem die Steuerung enthält: eine Konturpunktkoordinatenkorrektureinheit zum Korrigieren von Koordinaten von Konturpunkten einer Struktur des REM-Bildes auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten, eine Ausrichteinheit zum Ausrichten einer Struktur der Entwurfsdaten mit der Struktur des REM-Bildes unter Bezugnahme auf die Entwurfsdaten für die Probe und auf der Grundlage der Konturpunkte der Struktur des REM-Bildes und der Eckpunkte der Struktur der Entwurfsdaten und eine Vergleichsuntersuchungseinheit zum Messen eines Grads an Übereinstimmung zwischen der Struktur der Entwurfsdaten und der Struktur des REM-Bildes.
Strukturuntersuchungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem die Elektronenrastereinheit einen magnetischen Deflektor zum Bewegen des Elektronenstrahls für das Abrastern enthält.
Strukturuntersuchungsverfahren umfassend die folgenden Schritte: Erzeugen eines REM-Bildes einer Probe durch Abrastern einer Oberfläche der Probe mit einem Elektronenstrahl und Erfassen von Sekundärelektronen, die von der Oberfläche der Probe emittiert werden, und Abgleichen von Entwurfsdaten mit dem REM-Bild auf der Grundlage von Verzerrungsbetragsdaten, die eine Größenordnung eines Positionsversatzes in einer Abrasterungsrichtung des Elektronenstrahls repräsentiert, wobei der Positionsversatz durch eine Verzerrung des REM-Bildes verursacht wird.
Strukturuntersuchungsverfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend die folgenden Schritte: Festsetzen eines Messbereichs auf einer Struktur der Entwurfsdaten unter Bezugnahme auf die Entwurfsdaten, Abstimmen von Positionskoordinaten des Messbereichs auf den Entwurfsdaten auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten und dann Anordnen des abgestimmten Messbereichs auf dem REM-Bild und Messen von Abmessungen einer Struktur innerhalb des Messbereichs auf dem REM-Bild.
Strukturuntersuchungsverfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend den Schritt des Korrigierens von Positionskoordinaten von Kanten der Struktur auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten und dann Ermitteln eines Abstands zwischen den Kanten als Länge der Struktur, wobei die Kanten auf dem REM-Bild erfasst werden.
Strukturuntersuchungsverfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend den Schritt des Ausrichtens des Messbereichs auf den Entwurfsdaten mit dem REM-Bild auf der Grundlage von Eckpunkten der Struktur der Entwurfsdaten und von Konturpunkten der Struktur des REM-Bildes.
Strukturuntersuchungsverfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend die folgenden Schritte: Ermitteln von Positionen von Kanten der Struktur im Messbereich auf dem REM-Bild, Abstimmen der Kantenpositionen auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten, wobei die Kantenpositionen auf dem REM-Bild erfasst werden, und Messen eines Abstands zwischen den Kanten auf der Grundlage der abgestimmten Kantenpositionen.
Strukturuntersuchungsverfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend die folgenden Schritte: Korrigieren von Koordinaten von Konturpunkten einer Struktur des REM-Bildes auf der Grundlage der Verzerrungsbetragsdaten, Ausrichten einer Struktur der Entwurfsdaten mit der Struktur des REM-Bildes unter Bezugnahme auf die Entwurfsdaten für die Probe und auf der Grundlage der Konturpunkte der Struktur des REM-Bildes und der Eckpunkte der Struktur der Entwurfsdaten und Messen eines Grads an Übereinstimmung zwischen der Struktur der Entwurfsdaten und der Struktur des REM-Bildes.
Strukturuntersuchungsverfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend die folgenden Schritte: Gewinnen eines REM-Bildes einer Linienrasterstruktur, die durch abwechselndes Anordnen von Linienstrukturen und Zwischenräumen jeweils in regelmäßigen Intervallen ausgebildet ist, und Ermitteln von Verzerrungsbetragsdaten auf der Grundlage einer Beziehung zwischen einer Kantenposition der in dem REM-Bild erfassten Linienrasterstruktur und einer aus einer Breite einer jeden Linienstruktur und einer Breite eines jeden Zwischenraums erhaltenen eigentlichen Kantenposition der Linienrasterstruktur, wobei die Verzerrungsbetragsdaten eine Größenordnung eines durch eine Verzerrung des REM-Bildes verursachten Positionsversatzes repräsentieren.