JP2007085991A - Size-measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、光学顕微鏡とTVカメラなどのイメージセンサを使用して、ICウエハの線幅などの微小寸法を非接触で測定する寸法測定装置に関し、特に、微小寸法を精度良く測定する寸法測定装置に関する。 The present invention relates to a dimension measuring apparatus for measuring a minute dimension such as a line width of an IC wafer in a non-contact manner using an image sensor such as an optical microscope and a TV camera, and in particular, a dimension for accurately measuring a minute dimension. It relates to a measuring device.
例えば、光学顕微鏡とTVカメラなどのイメージセンサを使用して、ICウエハの線幅などの微小寸法を非接触で測定することが行われている(例えば、特許文献1、2参照。)。
一例として、寸法測定装置では、被測定物を撮像した画像に基づいて、画素−感度特性を取得し、最大感度レベルVMAXを100パーセント(%)とし最小感度レベルVMINを0パーセントとした場合における50パーセントの感度レベルをスライスレベルSLとして、当該スライスレベルSLに相当する2点の傾斜部を検出し、これら2点の画素間の位置の差から寸法を測定することが行われる。
For example, an optical sensor and an image sensor such as a TV camera are used to measure a minute dimension such as a line width of an IC wafer in a non-contact manner (see, for example,
As an example, the dimension measurement apparatus acquires pixel-sensitivity characteristics based on an image obtained by capturing an object to be measured, 50 when the maximum sensitivity level VMAX is 100 percent (%) and the minimum sensitivity level VMIN is 0 percent. With the percent sensitivity level as the slice level SL, two inclined portions corresponding to the slice level SL are detected, and the dimension is measured from the difference in position between the pixels at these two points.
しかしながら、従来の寸法測定装置では、例えば、光学顕微鏡の分解能αに対して、傾斜部の幅(スロープ幅)Wが当該分解能αの2倍の値(つまり、2α)未満であるような場合について、寸法測定の精度が不十分であるといった不具合があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するために為されたもので、微小寸法を精度良く測定することができる寸法測定装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional dimension measuring apparatus, for example, the width (slope width) W of the inclined portion is less than twice the resolution α (that is, 2α) with respect to the resolution α of the optical microscope. There was a problem that the accuracy of dimension measurement was insufficient.
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a dimension measuring apparatus capable of measuring minute dimensions with high accuracy.
上記目的を達成するため、本発明に係る寸法測定装置では、次のような構成により、被測定物に関する寸法を測定する。
すなわち、光学顕微鏡が、前記被測定物の画像を映す。撮像手段が、 前記光学顕微鏡により映された画像を撮像する。特性取得手段が、前記撮像手段により撮像された画像に基づいて、画素位置に対する感度レベルの特性を取得する。幅測定手段が、前記特性取得手段により取得された特性に基づいて、感度レベルの最大値と最小値との中間(つまり、50パーセント)のレベル(又は、それに近いレベル)をスライスレベルとして設定し、当該スライスレベルに相当する感度レベルを有する2つの画素位置の間の幅を測定する。記憶手段が、前記幅測定手段により測定される幅と用いるべきスライスレベルとの対応が予め行われた実験の結果に基づいて設定された情報を記憶する。寸法測定手段が、前記記憶手段に記憶された情報に基づいて、前記幅測定手段により測定された幅に対応した用いるべきスライスレベルを設定し、当該スライスレベルを用いて前記被測定物に関する寸法を測定する。
In order to achieve the above object, the dimension measuring apparatus according to the present invention measures the dimensions of the object to be measured with the following configuration.
That is, an optical microscope displays an image of the object to be measured. Imaging means captures an image projected by the optical microscope. The characteristic acquisition unit acquires a sensitivity level characteristic with respect to the pixel position based on the image captured by the imaging unit. Based on the characteristic acquired by the characteristic acquisition unit, the width measurement unit sets a level (or a level close to 50%) between the maximum value and the minimum value of the sensitivity level as a slice level. , The width between two pixel positions having a sensitivity level corresponding to the slice level is measured. The storage means stores information set based on the result of an experiment in which the correspondence between the width measured by the width measuring means and the slice level to be used is performed in advance. Based on the information stored in the storage unit, the dimension measuring unit sets a slice level to be used corresponding to the width measured by the width measuring unit, and uses the slice level to determine a dimension related to the object to be measured. taking measurement.
従って、例えば、50パーセント(又は、それに近いレベル)のスライスレベルを用いて或る幅を測定したときの測定値が予め定められた値と比べて小さい場合には、予め行われた実験の結果により設定された情報に基づいて、当該測定値に対応した用いるべきスライスレベル(理想のスライスレベル)を設定して測定を行うことにより、正確な測定を行うことができる。これにより、微小寸法を精度良く測定することができる。 Therefore, for example, when a measured value when a certain width is measured using a slice level of 50 percent (or a level close thereto) is smaller than a predetermined value, the result of an experiment performed in advance. Based on the information set by the above, accurate measurement can be performed by setting the slice level (ideal slice level) to be used corresponding to the measurement value and performing the measurement. Thereby, a minute dimension can be measured with high accuracy.
ここで、被測定物としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、ICウエハなどを用いることができる。
また、測定対象となる寸法としては、種々な所の寸法が用いられてもよく、例えば、ICウエハの線幅や、ICウエハに存在する傾斜部の幅などを用いることができる。
また、画素位置に対する感度(輝度)レベルの特性としては、例えば、画像における水平方向或いは垂直方向の特性が用いられる。
また、予め行われた実験の結果に基づく情報としては、スライスレベルを適切なレベルへ変更するための情報が用いられ、種々な情報が用いられてもよい。
また、幅測定手段では、必ずしも中間(50パーセント)のレベルに相当するスライスレベルばかりでなく、それに近いレベルに相当するスライスレベルが用いられてもよく、例えば、実用上で有効であれば、厳密に中間のレベルに同一でなくとも多少のずれがあってもよい。
また、例えば、或る幅を測定する際にその左側の位置と右側の位置をそれぞれ測定するような場合には、左側の位置と右側の位置とで、同一のスライスレベルが用いられてもよく、或いは、異なるスライスレベルが用いられてもよい。
Here, various objects may be used as the object to be measured, such as an IC wafer.
In addition, as dimensions to be measured, various dimensions may be used. For example, the line width of an IC wafer, the width of an inclined portion existing on the IC wafer, or the like can be used.
Further, as the characteristic of the sensitivity (luminance) level with respect to the pixel position, for example, a horizontal or vertical characteristic in the image is used.
In addition, as information based on the results of experiments performed in advance, information for changing the slice level to an appropriate level may be used, and various types of information may be used.
Further, in the width measuring means, not only the slice level corresponding to the intermediate (50%) level but also a slice level corresponding to a level close thereto may be used. There may be some deviation even if the intermediate level is not the same.
Further, for example, when measuring a left width and a right position when measuring a certain width, the same slice level may be used at the left position and the right position. Alternatively, different slice levels may be used.
以上説明したように、本発明に係る寸法測定装置によると、光学顕微鏡により映された被測定物の画像を撮像し、画素位置に対する感度レベルの特性に基づいて、感度レベルの最大値と最小値との中間のレベル(又は、それに近いレベル)をスライスレベルとして、当該スライスレベルに相当する感度レベルを有する2つの画素位置の間の幅を測定し、予め行われた実験の結果に基づく幅とスライスレベルとの対応に基づいて、測定された幅に対応したスライスレベルを用いて被測定物に関する寸法を測定するようにしたため、当該寸法を精度良く測定することができる。 As described above, according to the dimension measuring apparatus of the present invention, the maximum and minimum values of the sensitivity level are obtained based on the characteristics of the sensitivity level with respect to the pixel position by capturing an image of the object measured by the optical microscope. The level between two pixel positions having a sensitivity level corresponding to the slice level is measured with the intermediate level (or a level close thereto) as a slice level, and a width based on the results of experiments performed in advance. Since the dimension relating to the object to be measured is measured using the slice level corresponding to the measured width based on the correspondence with the slice level, the dimension can be measured with high accuracy.
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
図1には、本発明の一実施例に係る寸法測定装置の構成例を示してある。
本例の寸法測定装置は、落射照明部1と、光学顕微鏡2と、TVカメラ3と、寸法測定演算処理装置4と、TVモニタ5を備えている。
また、本例の寸法測定装置には、被写体となる試料に相当するICウエハなどの被測定物11が設置される。
Embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration example of a dimension measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
The dimension measuring apparatus of this example includes an epi-
In the dimension measuring apparatus of this example, an object to be measured 11 such as an IC wafer corresponding to a sample to be a subject is installed.
本例の寸法測定装置により行われる測定処理の一例を示す。
落射照明部1により被測定物11に対して光を照射し、光学顕微鏡2により投影された被測定物11の空間像をTVカメラ3により撮像し、撮像された画像(映像)に基づいて寸法測定演算処理装置4により所望部分の寸法を電気的に測定し、TVモニタ5により被測定物11の画像と寸法測定値を表示する。
An example of the measurement process performed by the dimension measuring apparatus of this example is shown.
The
光学顕微鏡2で落射照明を被測定物11に投影すると、被測定物11の平らな部分で反射した光がTVカメラ3に多く入り、被測定物11の傾斜(スロープ)部で反射した光はTVカメラ3に入らないことで、これに応じた画像が取得される。
図2(a)には、被測定物11を側面方向から見た一例を示してある。本例の被測定物11は、平らな下地22の上にほぼ平らな上地21を形成して構成されており、上地21の縁の部分は傾斜していて傾斜部を構成している。本例では、被測定物11が2層膜である場合を示してあり、上地21の横方向(左右方向)の寸法を測定する。
図2(a)に示される被測定物11の上方から落射照明が当てられ、下地22の平らな面ではその反射率Dで光が反射され、上地21の平らな面部分ではその反射率Uで光が反射され、上地21の傾斜部では光が斜め方向に反射される。そして、図2(a)に示される被測定物11の上方から、光学顕微鏡2を介してTVカメラ3により画像が撮像される。
When epi-illumination is projected onto the device under
FIG. 2A shows an example of the
Epi-illumination is applied from above the object to be measured 11 shown in FIG. 2A, and light is reflected at the reflectance D on the flat surface of the
図2(b)には、図2(a)に示される被測定物11を撮像した場合に形成されるモニタ画像31の一例を示してある。このモニタ画像31では、平らな面については反射光が撮像されて例えば白く(明るく)見え、傾斜部については反射光が撮像されずに例えば黒く(暗く)見える。
また、図2(b)には、画面内に、i(iは任意の数値)番目の水平走査線Liを示してある。
TVカメラ3により撮像された被測定物11のモニタ画像31において、或る1つの水平走査線Li上の感度分布として、当該水平走査線Liに対応する水平方向の画像信号(映像信号)を複数であるN個に分解することで、水平方向の各画素位置と当該各画素位置における感度(輝度)とを対応付けた特性(画素−感度特性)が得られる。
FIG. 2B shows an example of a
FIG. 2B shows the i-th (i is an arbitrary numerical value) horizontal scanning line Li in the screen.
In the
図2(c)には、図2(b)に示されるモニタ画像31について水平走査線Li上の画素−感度特性の一例を示してある。横軸は画素の位置を示しており、縦軸は感度を示している。本例の画素−感度特性では、傾斜部以外に対応する画素位置では感度が大きく、傾斜部に対応する画素位置では感度が小さく減衰ピークが現れている。本例では、このような画素−感度特性に基づいて寸法を測定する。
FIG. 2C shows an example of pixel-sensitivity characteristics on the horizontal scanning line Li for the
まず、一般的な寸法測定処理について説明する。
図2(c)に示される感度分布(画素−感度特性)において、最大の感度レベルVMAXと最小の感度レベルVMINを検出し、最大感度レベルVMAXを100パーセント(%)として最小感度レベルVMINを0パーセントとした場合における50パーセント(つまり、中間)の感度レベルをスライスレベルSLとする。次いで、測定された感度がスライスレベルSLに相当する2点の画素の位置として、最も左側にあるa番目の画素位置と最も右側にあるb番目の画素位置を検出し、これら2つの画素位置の間の位置の差Nabを求める。
そして、この位置差Nabに、測定時における光学顕微鏡2の測定倍率とTVカメラ3から被測定物11までの距離(被写体距離)により決まる予め求められた係数kを乗じて、当該乗算の結果を対応する被測定物11の寸法値Xとして求める。つまり、X=k×Nabとなる。なお、係数kの値は、例えば、予め寸法測定演算処理装置4のメモリなどに記憶されて設定される、或いは、測定時などに寸法測定演算処理装置4により算出される。
First, general dimension measurement processing will be described.
In the sensitivity distribution (pixel-sensitivity characteristic) shown in FIG. 2C, the maximum sensitivity level VMAX and the minimum sensitivity level VMIN are detected, the maximum sensitivity level VMAX is set to 100 percent (%), and the minimum sensitivity level VMIN is 0. A sensitivity level of 50 percent (that is, intermediate) in the case of percent is set as a slice level SL. Next, as the positions of the two pixels whose measured sensitivity corresponds to the slice level SL, the leftmost a-th pixel position and the rightmost b-th pixel position are detected, and the two pixel positions are detected. The position difference Nab between them is obtained.
The position difference Nab is multiplied by a coefficient k determined in advance determined by the measurement magnification of the
ここで、本例では、画素位置a及び画素位置bの部分を被測定物11の下地輪郭と言う。
また、下地輪郭間の位置差Nabだけでは、被測定物11の測定対象の実寸法が光学顕微鏡2の分解能α近辺にあるときには真の値からずれる。光の波長をλとし、光学顕微鏡2の対物のレンズの開口数をNAとすると、分解能αは、α=λ/(2×NA)と表される。
代表的な光学顕微鏡の一例では、λ=0.55μm、NA=0.9であり、α=0.3μmが寸法測定の限界である。
Here, in this example, the portions of the pixel position a and the pixel position b are referred to as the background contour of the
Further, only the positional difference Nab between the base contours deviates from a true value when the actual dimension of the object to be measured 11 is in the vicinity of the resolution α of the
In an example of a typical optical microscope, λ = 0.55 μm, NA = 0.9, and α = 0.3 μm is the limit of dimension measurement.
次に、本例の寸法測定処理の例を説明する。
図4〜図9には、α=0.55μmである場合におけるシミュレーションによる実験結果の例として、被測定物11の傾斜部の幅(スロープ幅)W、下地22の反射率D、上地21の反射率Uと分解能αの関係を示してある。
本例では、図2(d)に示されるように、画素位置bの側の傾斜部についての実験結果を示してあり、スロープ幅Wなどに関して測定値と理想値(実際の値)とを比較している。
Next, an example of the dimension measurement process of this example will be described.
4 to 9, as examples of experimental results by simulation in the case of α = 0.55 μm, the width (slope width) W of the inclined portion of the
In this example, as shown in FIG. 2D, experimental results are shown for the inclined portion on the pixel position b side, and the measured value and the ideal value (actual value) are compared with respect to the slope width W and the like. is doing.
図4(a)〜(e)には、W=1.1μmである場合を示してある。また、図4では、(a)U=1、D=1の場合、(b)U=0.25、D=1の場合、(c)U=0.5、D=1の場合、(d)U=1、D=0.5の場合、(e)U=1、D=0.25の場合を示してある。
図5(a)〜(e)には、W=0.75μmである場合を示してある。また、図5では、(a)U=1、D=1の場合、(b)U=0.25、D=1の場合、(c)U=0.5、D=1の場合、(d)U=1、D=0.5の場合、(e)U=1、D=0.25の場合を示してある。
4A to 4E show a case where W = 1.1 μm. Further, in FIG. 4, (a) when U = 1 and D = 1, (b) when U = 0.25 and D = 1, (c) when U = 0.5 and D = 1, d) U = 1, D = 0.5, (e) U = 1, D = 0.25.
5A to 5E show a case where W = 0.75 μm. In FIG. 5, (a) when U = 1 and D = 1, (b) when U = 0.25 and D = 1, (c) when U = 0.5 and D = 1, d) U = 1, D = 0.5, (e) U = 1, D = 0.25.
図6(a)〜(e)には、W=0.6μmである場合を示してある。また、図6では、(a)U=1、D=1の場合、(b)U=0.25、D=1の場合、(c)U=0.5、D=1の場合、(d)U=1、D=0.5の場合、(e)U=1、D=0.25の場合を示してある。
図7(a)〜(e)には、W=0.35μmである場合を示してある。また、図7では、(a)U=1、D=1の場合、(b)U=0.25、D=1の場合、(c)U=0.5、D=1の場合、(d)U=1、D=0.5の場合、(e)U=1、D=0.25の場合を示してある。
6A to 6E show a case where W = 0.6 μm. In FIG. 6, (a) when U = 1 and D = 1, (b) when U = 0.25 and D = 1, (c) when U = 0.5 and D = 1, d) U = 1, D = 0.5, (e) U = 1, D = 0.25.
7A to 7E show a case where W = 0.35 μm. In FIG. 7, (a) when U = 1 and D = 1, (b) when U = 0.25 and D = 1, (c) when U = 0.5 and D = 1, d) U = 1, D = 0.5, (e) U = 1, D = 0.25.
図8(a)〜(g)には、W=0.25μmである場合を示してある。また、図8では、(a)U=1、D=1の場合、(b)U=0.25、D=1の場合、(c)U=0.5、D=1の場合、(d)U=0.8、D=1の場合、(e)U=1、D=0.8の場合、(f)U=1、D=0.5の場合、(g)U=1、D=0.25の場合を示してある。
図9(a)〜(d)には、W=0.15μmである場合を示してある。また、図9では、(a)U=1、D=1の場合、(b)U=0.8、D=1の場合、(c)U=0.9、D=1の場合、(d)U=1、D=0.9の場合を示してある。
8A to 8G show the case where W = 0.25 μm. Further, in FIG. 8, (a) when U = 1 and D = 1, (b) when U = 0.25 and D = 1, (c) when U = 0.5 and D = 1, d) When U = 0.8 and D = 1, (e) When U = 1 and D = 0.8, (f) When U = 1 and D = 0.5, (g) U = 1 , D = 0.25 is shown.
9A to 9D show a case where W = 0.15 μm. In FIG. 9, (a) when U = 1 and D = 1, (b) when U = 0.8 and D = 1, (c) when U = 0.9 and D = 1, d) The case of U = 1 and D = 0.9 is shown.
図4〜図9に示されるそれぞれの表では、スロープ幅W、下地22の反射率D、上地21の反射率Uの組み合わせに対応して、左側(本例では、図2(d)に示される上地21の側)と右側(本例では、図2(d)に示される下地22の側)のそれぞれについて最大感度レベルVMAXを100パーセントとして最小感度レベルVMINを0パーセントとした場合における50パーセントの感度レベルと、この50パーセントの感度レベルをスライスレベルSLとした場合に傾斜部における左側と右側のそれぞれについて測定される画素位置に対応した位置(本例では、単位はμm)及びそれから求められるスロープ幅と、左側と右側のそれぞれについての理想の位置及びそのスロープ幅と、左側の位置と右側の位置及びスロープ幅のそれぞれについて測定値と理想値との差と、これに基づいて決定される左側と右側のそれぞれについての理想的なスライスレベルを示してある。
In each table shown in FIGS. 4 to 9, the left side (in this example, FIG. 2D) corresponds to the combination of the slope width W, the reflectance D of the
具体的な一例として、図4(a)では、W=1.1μm、U=1、D=1である場合について、50パーセントの感度レベルが左側(図2(d)に示される上地21の側)も右側(図2(d)に示される下地22の側)も50であり、50パーセントの感度レベルをスライスレベルとしたときに当該スライスレベルに一致する傾斜部における左側の位置の測定値が−0.025μmであり右側の位置の測定値が1.075μmでありそのスロープ幅が1.1μmであり、左側の位置の理想値が−0.025μmであり右側の位置の理想値が1.075μmでありそのスロープ幅の理想値が1.1μmであり、測定値と理想値との差が左側の位置についても右側の位置についてもスロープ幅についても0μmであり、理想のスライスレベルが左側についても右側についても50パーセントであることが示されている。
As a specific example, in FIG. 4A, when W = 1.1 μm, U = 1, and D = 1, the sensitivity level of 50 percent is on the left side (
具体的な他の一例として、図5(a)では、W=0.75μm、U=1、D=1である場合について、50パーセントの感度レベルが左側も右側も52.51であり、50パーセントの感度レベルをスライスレベルとしたときに当該スライスレベルに一致する傾斜部における左側の位置の測定値が−0.037μmであり右側の位置の測定値が0.737μmでありそのスロープ幅が0.774426μmであり、左側の位置の理想値が−0.025μmであり右側の位置の理想値が0.725μmでありそのスロープ幅の理想値が0.75μmであり、測定値と理想値との差に関して左側の位置についての差が−0.012μmであり右側の位置についての差が0.012μmでありそのスロープ幅についての差が0.024μmであり、理想のスライスレベルが左側についても右側についても47パーセントであることが示されている。
また、他のそれぞれの表についても、同様に読み取れる。
As another specific example, in FIG. 5A, when W = 0.75 μm, U = 1, and D = 1, the sensitivity level of 50% is 52.51 on the left side and the right side, and 50 When the percent sensitivity level is set to the slice level, the measured value at the left side of the inclined portion matching the slice level is −0.037 μm, the measured value at the right side is 0.737 μm, and the slope width is 0. .774426 μm, the ideal value on the left side position is −0.025 μm, the ideal value on the right side position is 0.725 μm, the ideal value of the slope width is 0.75 μm, and the measured value and the ideal value Regarding the difference, the difference for the left position is −0.012 μm, the difference for the right position is 0.012 μm, and the difference for the slope width is 0.024 μm. It has been shown that rice level is 47 percent for the right side for the left.
The other tables can also be read in the same manner.
ここで、図4(a)〜(e)に示されるように、下地22の反射率Dや上地21の反射率Uを種々に変えても、W=1.1μm=2αである場合のシミュレーションでは、50パーセントの感度レベルに相当するスライスレベルSLを用いた場合の測定位置と理想の位置とが合致している。このため、光学顕微鏡2の分解能αに対して2α以上のスロープ幅Wを有する傾斜部を持つ被測定物11の寸法測定では、50パーセントの感度レベルに相当するスライスレベルSLを用いて、被測定物11の画像中に存在する下地輪郭部を検出して、寸法測定を行うことにより、精度良く寸法を測定することができる。
Here, as shown in FIGS. 4A to 4E, even when the reflectance D of the
これに対して、図5〜図9に示されるように、W=0.75μm、W=0.6μm、W=0.35μm、W=0.25μm、W=0.15μmである場合には、50パーセントの感度レベルに相当するスライスレベルSLを用いた場合の測定位置と理想の位置とがずれている。
そこで、本例では、このような実験により得られた情報を寸法測定装置に記憶しておき、この情報に基づいて測定に用いるスライスレベルを変更することにより、精度の良い寸法測定を実現する。
On the other hand, when W = 0.75 μm, W = 0.6 μm, W = 0.35 μm, W = 0.25 μm, and W = 0.15 μm as shown in FIGS. The measurement position and the ideal position when the slice level SL corresponding to the sensitivity level of 50 percent is used are shifted.
Therefore, in this example, information obtained by such an experiment is stored in a dimension measuring device, and a slice level used for measurement is changed based on this information, thereby realizing accurate dimension measurement.
図3には、スライスレベル変更用のテーブルの内容の一例を示してある。本例では、このテーブルの情報が予め寸法測定演算処理装置4が有するメモリに設定されて記憶されている。
本例のテーブルでは、図4〜図9に示されるような実験結果に基づいて、50パーセントの感度レベルに相当するスライスレベルSLを用いた場合に測定されたスロープ幅の測定値と、左側と右側のそれぞれについて測定位置と理想位置との差と、実際のスロープ幅Wと、上地21の反射率Uと、下地22の反射率Dと、左側についての理想のスライスレベルSL1及び右側についての理想のスライスレベルSL2と、を対応付ける情報を格納している。なお、本例では、数値としては、近似値を用いているところもあるが、例えば、実験値とテーブル値とは同一であってもよく、或いは、実験値から得られた近似値などがテーブル値として用いられてもよい。
FIG. 3 shows an example of the contents of the slice level changing table. In this example, the information of this table is set and stored in advance in a memory included in the dimension measurement calculation processing device 4.
In the table of this example, based on the experimental results as shown in FIGS. 4 to 9, the measured value of the slope width measured using the slice level SL corresponding to the sensitivity level of 50%, the left side, For each of the right side, the difference between the measurement position and the ideal position, the actual slope width W, the reflectance U of the
本例の寸法測定演算処理装置4により行われる寸法測定処理の手順の一例を示す。
まず、50パーセントの感度レベルに相当するスライスレベルSLを用いて、当該スライスレベルSLに一致する位置として、傾斜部における左側の位置と右側の位置を測定する。
なお、傾斜部としては、図2(a)、(b)、(c)に示される2つの傾斜部(左側の傾斜部と、右側の傾斜部)のそれぞれについて測定する。ここでは、図2(d)に示される右側の傾斜部について測定する場合を示すが、左側の傾斜部についても同様な測定を行う。
An example of the procedure of the dimension measurement process performed by the dimension measurement arithmetic processing apparatus 4 of this example is shown.
First, using the slice level SL corresponding to the sensitivity level of 50%, the left side position and the right side position in the inclined portion are measured as positions that coincide with the slice level SL.
In addition, as an inclination part, it measures about each of the two inclination parts (left inclination part and right inclination part) shown by FIG. 2 (a), (b), (c). Here, although the case where it measures about the right side inclination part shown by FIG.2 (d) is shown, the same measurement is performed also about the left side inclination part.
50パーセントのスライスレベルSLでの測定の結果、スロープ幅として0.77μm(或いは、それに近い値)が得られた場合には、例えば左側(本例では、上地21の側)と右側(本例では、下地22の側)の感度を比較することで、上地21の反射率Uと下地22の反射率Dとを比較する。
この比較の結果、U=Dであるときには、47パーセントの感度レベルに相当する左側のスライスレベルSL1及び47パーセントの感度レベルに相当する右側のスライスレベルSL2を用いて測定する。これにより、傾斜部における左側の位置や右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である0.75μm(=1.36α)という寸法を測定することが可能である。
As a result of the measurement at the slice level SL of 50 percent, when a slope width of 0.77 μm (or a value close to it) is obtained, for example, the left side (in this example, the
As a result of this comparison, when U = D, the measurement is performed using the left slice level SL1 corresponding to the sensitivity level of 47 percent and the right slice level SL2 corresponding to the sensitivity level of 47 percent. Thereby, the left side position and the right side position in the inclined portion can be accurately measured, and the actual slope width of 0.75 μm (= 1.36α) can be measured.
一方、前記比較の結果、U=Dではないときには、スライスレベル変更用テーブルの内容に基づいて、U及びDの組み合わせに対応する理想の左側のスライスレベルSL1及び理想の右側のスライスレベルSL2を読み取って、これらのスライスレベルSL1、SL2を用いて測定する。これにより、左側のスライスレベルSL1を用いて傾斜部における左側の位置を正確に測定することができるとともに、右側のスライスレベルSL2を用いて傾斜部における右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である0.75μm(=1.36α)という寸法を測定することが可能である。 On the other hand, if U = D is not the result of the comparison, the ideal left slice level SL1 and the ideal right slice level SL2 corresponding to the combination of U and D are read based on the contents of the slice level change table. Then, measurement is performed using these slice levels SL1 and SL2. Thereby, the left position in the inclined portion can be accurately measured using the left slice level SL1, and the right position in the inclined portion can be accurately measured using the right slice level SL2. It is possible to measure a dimension of 0.75 μm (= 1.36α) which is an actual slope width.
同様に、50パーセントのスライスレベルSLでの測定の結果、スロープ幅として0.67μm(或いは、それに近い値)が得られた場合であり、U=Dであるときには、43パーセントの感度レベルに相当する左側のスライスレベルSL1及び43パーセントの感度レベルに相当する右側のスライスレベルSL2を用いて測定することにより、傾斜部における左側の位置や右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である0.6μm(=1.09α)という寸法を測定することが可能である。また、U=Dではないときには、スライスレベル変更用テーブルの内容に基づいて、理想の左側のスライスレベルSL1及び理想の右側のスライスレベルSL2を用いて測定する。 Similarly, as a result of measurement at a slice level SL of 50 percent, a slope width of 0.67 μm (or a value close thereto) is obtained, and when U = D, this corresponds to a sensitivity level of 43 percent. By measuring using the left slice level SL1 and the right slice level SL2 corresponding to the sensitivity level of 43 percent, the left position and right position in the inclined portion can be accurately measured, and the actual slope It is possible to measure a width of 0.6 μm (= 1.09α). When U = D is not true, measurement is performed using the ideal left slice level SL1 and the ideal right slice level SL2 based on the contents of the slice level change table.
同様に、50パーセントのスライスレベルSLでの測定の結果、スロープ幅として0.52μm(或いは、それに近い値)が得られた場合であり、U=Dであるときには、27パーセントの感度レベルに相当する左側のスライスレベルSL1及び27パーセントの感度レベルに相当する右側のスライスレベルSL2を用いて測定することにより、傾斜部における左側の位置や右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である0.35μm(=0.63α)という寸法を測定することが可能である。また、U=Dではないときには、スライスレベル変更用テーブルの内容に基づいて、理想の左側のスライスレベルSL1及び理想の右側のスライスレベルSL2を用いて測定する。 Similarly, as a result of measurement at a slice level SL of 50 percent, a slope width of 0.52 μm (or a value close thereto) is obtained, and when U = D, this corresponds to a sensitivity level of 27 percent. By measuring using the left slice level SL1 and the right slice level SL2 corresponding to a sensitivity level of 27 percent, the left position and right position in the inclined portion can be accurately measured, and the actual slope It is possible to measure a width of 0.35 μm (= 0.63α). When U = D is not true, measurement is performed using the ideal left slice level SL1 and the ideal right slice level SL2 based on the contents of the slice level change table.
同様に、50パーセントのスライスレベルSLでの測定の結果、スロープ幅として0.49μm(或いは、それに近い値)が得られた場合であり、U=Dであるときには、14パーセントの感度レベルに相当する左側のスライスレベルSL1及び14パーセントの感度レベルに相当する右側のスライスレベルSL2を用いて測定することにより、傾斜部における左側の位置や右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である0.25μm(=0.45α)という寸法を測定することが可能である。また、U=Dではないときには、スライスレベル変更用テーブルの内容に基づいて、理想の左側のスライスレベルSL1及び理想の右側のスライスレベルSL2を用いて測定する。 Similarly, as a result of measurement at a slice level SL of 50 percent, a slope width of 0.49 μm (or a value close thereto) is obtained, and when U = D, this corresponds to a sensitivity level of 14 percent. By measuring using the left slice level SL1 and the right slice level SL2 corresponding to the sensitivity level of 14 percent, the left position and the right position in the inclined portion can be accurately measured, and the actual slope It is possible to measure a width of 0.25 μm (= 0.45α). When U = D is not true, measurement is performed using the ideal left slice level SL1 and the ideal right slice level SL2 based on the contents of the slice level change table.
同様に、50パーセントのスライスレベルSLでの測定の結果、スロープ幅として0.47μm(或いは、それに近い値)が得られた場合であり、U=Dであるときには、7パーセントの感度レベルに相当する左側のスライスレベルSL1及び7パーセントの感度レベルに相当する右側のスライスレベルSL2を用いて測定することにより、傾斜部における左側の位置や右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である0.15μm(=0.27α)という寸法を測定することが可能である。 Similarly, as a result of measurement at a slice level SL of 50 percent, a slope width of 0.47 μm (or a value close thereto) is obtained, and when U = D, this corresponds to a sensitivity level of 7 percent. By measuring using the left slice level SL1 and the right slice level SL2 corresponding to a sensitivity level of 7 percent, the left position and right position in the inclined portion can be accurately measured, and the actual slope It is possible to measure a width of 0.15 μm (= 0.27α).
例えば、U=Dである場合については、50パーセントのスライスレベルSLで下地輪郭部を測定して0.77μm(=1.4α)程度であれば左右について47パーセントのスライスレベルSL1、SL2で下地輪郭部を測定し直すことで、正しい値である0.75μm(=1.36α)を検出することができる。また、1.1μm(=2α)と0.77μm(=1.4α)との間の寸法については、例えば、1.1μmである場合における理想のスライスレベルと0.77μmである場合における理想のスライスレベルに基づいて、均等などの配分で得られるスライスレベル(例えば、直線補間などにより得られるスライスレベル)を決定し、このスライスレベルを用いて測定し直すことで、正しい値を検出することができる。 For example, in the case of U = D, the background contour is measured at a slice level SL of 50%, and if it is about 0.77 μm (= 1.4α), the background is 47% of slice levels SL1 and SL2 on the left and right. By measuring the contour portion again, a correct value of 0.75 μm (= 1.36α) can be detected. Also, with respect to the dimension between 1.1 μm (= 2α) and 0.77 μm (= 1.4α), for example, the ideal slice level in the case of 1.1 μm and the ideal in the case of 0.77 μm. It is possible to detect a correct value by determining a slice level (for example, a slice level obtained by linear interpolation) obtained by equal distribution based on the slice level and performing measurement again using this slice level. it can.
また、U=Dである場合については、50パーセントのスライスレベルSLで下地輪郭部を測定して0.66μm(=1.2α)程度であれば左右について43パーセントのスライスレベルSL1、SL2で下地輪郭部を測定し直すことで、正しい値である0.6μm(=1.09α)を検出することができる。また、0.77μm(=1.4α)と0.66μm(=1.2α)との間の寸法については、例えば、0.77μmである場合における理想のスライスレベルと0.66μmである場合における理想のスライスレベルに基づいて、均等などの配分で得られるスライスレベルを決定し、このスライスレベルを用いて測定し直すことで、正しい値を検出することができる。 In the case of U = D, the background contour is measured at a slice level SL of 50%, and if it is about 0.66 μm (= 1.2α), the background is set at 43% slice levels SL1 and SL2 on the left and right. By measuring the contour portion again, a correct value of 0.6 μm (= 1.09α) can be detected. For the dimension between 0.77 μm (= 1.4α) and 0.66 μm (= 1.2α), for example, the ideal slice level in the case of 0.77 μm and the size in the case of 0.66 μm. A correct value can be detected by determining a slice level obtained by equal distribution based on an ideal slice level and performing measurement again using this slice level.
それより小さい測定結果についても、上記と同様である。
なお、例えば、0.52μmや0.49μmについて正確に特定することができないような場合には、大幅な誤差になるので、光学顕微鏡2の分解能αまでが限界であるとする。
光学顕微鏡2の分解能αは、使用波長λを短くすることや、対物レンズの開口数NAを大きくすることにより、小さくすることができる。例えば、現状において市販で入手することが可能な光学顕微鏡では、使用波長λ=0.248μm、NA=0.9であり、分解能α={0.248/(2×0.9)}=0.13μmとなる。この場合、α=0.13μmまでの、傾斜部を正しく測定することが可能である。
The measurement results smaller than that are the same as described above.
Note that, for example, in the case where 0.52 μm or 0.49 μm cannot be accurately specified, a large error occurs, so that the resolution α of the
The resolution α of the
そして、上記のようにして、傾斜部における左側の位置や右側の位置やスロープ幅Wを正しく測定することが可能となり、これにより、線幅の寸法を正しく測定することができる。本例では、この線幅は、図2(a)、(b)、(c)に示されるような一方の傾斜部と他方の傾斜部との間の距離(本例では、位置差Nabに相当する長さ)に相当する。
なお、被測定物11に関して測定する対象となる寸法としては、種々な所の寸法が用いられてもよく、また、その寸法を求める方法としても種々な方法が用いられてもよく、例えば、それぞれの傾斜部における左側の位置や右側の位置やスロープ幅Wのうちの一部又は全部に基づいて寸法を求めるようなことが可能である。
As described above, the left side position, the right side position, and the slope width W of the inclined portion can be correctly measured, whereby the line width dimension can be correctly measured. In this example, the line width is the distance between one inclined part and the other inclined part as shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C (in this example, the positional difference Nab Equivalent length).
In addition, as a dimension to be measured with respect to the
以上のように、本例の寸法測定装置では、予め行われた実験の結果に基づく値を用いて作成されたスライスレベル変更用のテーブルを記憶しておき、当該テーブルに基づいて、50パーセントのスライスレベルを用いて測定した結果に応じて適切なスライスレベルへ変更して、変更したスライスレベルを用いて測定を行う。
従って、例えば、光の分解能α近辺の測定値についても絶対値に近い値を検出することが可能であり、また、予め設定されたテーブルに基づいて処理が行われることから、高速に測定処理を行うことが可能である。
As described above, in the dimension measuring apparatus of this example, a table for changing the slice level created using values based on the results of experiments performed in advance is stored, and 50% of the table is based on the table. Depending on the measurement result using the slice level, the slice level is changed to an appropriate slice level, and measurement is performed using the changed slice level.
Therefore, for example, it is possible to detect a value close to the absolute value for the measurement value near the light resolution α, and the process is performed based on a preset table, so that the measurement process can be performed at high speed. Is possible.
また、本例の寸法測定装置では、光学顕微鏡2とTVカメラ3などのイメージセンサを用いて被測定物11を撮像し、得られた画像信号(映像信号)から所定の感度(輝度)レベルに一致する2点の信号位置を抽出し、これら2点間の位置差の情報に基づいて被測定物11の寸法を算出測定するに際して、例えば、これら2点間の位置情報とこれら2点間に含まれる画像信号の感度(輝度)レベルの積分値に基づいて、被測定物11の寸法を算出するようなことも可能である(例えば、特許文献1、2参照。)。
Further, in the dimension measuring apparatus of this example, the object to be measured 11 is imaged using an image sensor such as the
なお、本例の寸法測定装置では、TVカメラ3の機能により撮像手段が構成されており、寸法測定演算処理装置4の機能により特性取得手段や幅測定手段や記憶手段や寸法測定手段が構成されている。また、本例では、スライスレベル変更用のテーブルの情報により、50パーセントのスライスレベルを用いて測定される幅と理想のスライスレベルとを対応付ける情報が構成されている。
In the dimension measuring apparatus of this example, an imaging unit is configured by the function of the
ここで、本発明に係る寸法測定装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係る寸法測定装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがROM(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー(登録商標)ディスクやCD(Compact Disc)−ROM等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム(自体)として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
Here, as a structure of the dimension measuring apparatus etc. which concern on this invention, it is not necessarily restricted to what was shown above, A various structure may be used. The present invention can also be provided as, for example, a method or method for executing the processing according to the present invention, a program for realizing such a method or method, or a recording medium for recording the program. It is also possible to provide various devices and systems.
The application field of the present invention is not necessarily limited to the above-described fields, and the present invention can be applied to various fields.
In addition, as various processes performed in the dimension measuring apparatus and the like according to the present invention, for example, by executing a control program stored in a ROM (Read Only Memory) in a hardware resource including a processor and a memory. A controlled configuration may be used, and for example, each functional unit for executing the processing may be configured as an independent hardware circuit.
The present invention can also be understood as a computer-readable recording medium such as a floppy (registered trademark) disk or a CD (Compact Disc) -ROM storing the control program, and the program (itself). The processing according to the present invention can be performed by inputting the program from the recording medium to the computer and causing the processor to execute the program.
1・・落射照明部、 2・・光学顕微鏡、 3・・TVカメラ、 4・・寸法測定演算処理装置、 5・・TVモニタ、 11・・被測定物、 21・・上地、 22・・下地、 31・・モニタ画像、 1 .. Epi-illumination unit, 2 .. Optical microscope, 3 .. TV camera, 4 .. Dimension measurement processing unit, 5 .. TV monitor, 11 .. Object to be measured, 21. Groundwork, 31 ... monitor image,
Claims (1)
前記被測定物の画像を映す光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡により映された画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に基づいて画素位置に対する感度レベルの特性を取得する特性取得手段と、
前記特性取得手段により取得された特性に基づいて感度レベルの最大値と最小値との中間のレベル又はそれに近いレベルをスライスレベルとして設定し、当該スライスレベルに相当する感度レベルを有する2つの画素位置の間の幅を測定する幅測定手段と、
前記幅測定手段により測定される幅と用いるべきスライスレベルとの対応が予め行われた実験の結果に基づいて設定された情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された情報に基づいて前記幅測定手段により測定された幅に対応した用いるべきスライスレベルを設定し、当該スライスレベルを用いて前記被測定物に関する寸法を測定する寸法測定手段と、
を備えたことを特徴とする寸法測定装置。 In a dimension measuring device that measures the dimensions of the object to be measured,
An optical microscope that projects an image of the object to be measured;
Imaging means for imaging an image projected by the optical microscope;
A characteristic acquisition unit that acquires a characteristic of a sensitivity level with respect to a pixel position based on an image captured by the imaging unit;
Two pixel positions having a sensitivity level corresponding to the slice level by setting an intermediate level between the maximum value and the minimum value of the sensitivity level based on the characteristic acquired by the characteristic acquisition means or a level close thereto as a slice level Width measuring means for measuring the width between,
Storage means for storing information set based on the result of an experiment in which the correspondence between the width measured by the width measurement means and the slice level to be used is performed in advance;
Dimension measuring means for setting a slice level to be used corresponding to the width measured by the width measuring means based on the information stored in the storage means, and measuring a dimension related to the device under test using the slice level; ,
A dimension measuring device comprising:
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