JP2011145302A - Method of determining measurement value - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被測定対象物上のパターンの線幅あるいは線間隔などを測定した測定値の良
否を判定する測定値の判定方法に関するものである。
The present invention relates to a method for determining a measurement value for determining the quality of a measurement value obtained by measuring a line width or a line interval of a pattern on an object to be measured.
従来、ウェハ上に微細パターンを転写するマスクに形成された微細パターンの線幅、線間隔などについてＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による自動測定では、いろいろな原因から測定に失敗することがある。ここで言う失敗は測定した結果の数値は得られるが、何らかの原因でその値が正しくないことを指す。オペレータ不在での自動測定ではその原因が簡単にはわからないことが多い。これは次のような理由によって発生する。 Conventionally, automatic measurement by a scanning electron microscope (SEM) of line widths and line intervals of a fine pattern formed on a mask for transferring a fine pattern on a wafer may fail for various reasons. Failure here refers to the fact that the measured value is obtained, but for some reason the value is incorrect. In many cases, the cause is not easily understood by automatic measurement without an operator. This occurs for the following reason.
（１）測定値そのものが分散を示すので、正しい値は一定ではないことによる。 (1) Since the measured value itself indicates dispersion, the correct value is not constant.
（２）何らかの原因によりＳＥＭにおける自動フォーカス合わせの失敗によって、あるいはチャージアップによる画像のずれによって測定値が大幅にずれる場合がある。再度自動フォーカスを試みることによって正しい値がえられることがある。 (2) There is a case where the measured value is largely shifted due to a failure of automatic focusing in the SEM for some reason or due to an image shift due to charge-up. The correct value may be obtained by trying autofocus again.
（３）パターン寸法が予想以上にずれている場合がある。これは測定としては正しく、異常個所としてマークされるべきものである。 (3) The pattern dimensions may deviate more than expected. This is correct as a measurement and should be marked as anomalous.
これらを自動的に判別し適切な処理ができるかどうかが自動測定装置として要求されている。 It is required as an automatic measuring device whether these can be automatically discriminated and appropriate processing can be performed.
ここで対象とする測定はパターンのある場所を、ある方向（たとえばＸ方向やＹ方向など）に沿って測った長さ（幅）である。パターンは、有限幅を有する線（線と線の間隙も含む、ライン、あるいはスペースと称す）、有限の面積を占める矩形パターン（通常この技術分野ではコンタクトホール、あるいはドットと称す）を基本としている。複雑な形状のパターンの場合には特定の線に沿ったパターンの幅になる。コンタクトホールの場合は面積を測定することも含まれる。 The target measurement here is the length (width) measured along a certain direction (for example, X direction, Y direction, etc.) where a pattern is present. The pattern is based on a line having a finite width (also referred to as a line or space including a gap between lines) or a rectangular pattern (usually referred to as a contact hole or dot in this technical field). . In the case of a pattern having a complicated shape, the width of the pattern is along a specific line. In the case of a contact hole, measuring the area is also included.
測定したいパターンのＳＥＭ画像から指定方向に沿った信号強度分布を抽出し、この信号強度分布からパターンの両端エッジを検出して幅を求める。 A signal intensity distribution along a specified direction is extracted from an SEM image of a pattern to be measured, and the width is obtained by detecting both end edges of the pattern from the signal intensity distribution.
このときエッジの位置を決定する方法には幾つかある。 At this time, there are several methods for determining the position of the edge.
（１）閾値法：エッジ近傍の強度分布を規格化し極小と極大の間を１としたとき閾値ｘ（１．０≧ｘ≧０）を持つ強度の点をエッジ位置とする。 (1) Threshold method: When the intensity distribution in the vicinity of the edge is normalized and the interval between the minimum and maximum is set to 1, an intensity point having a threshold value x (1.0 ≧ x ≧ 0) is set as the edge position.
（２）直線回帰法：エッジ近傍の部分的強度分布と極小点近傍の部分的強度分布で、それぞれの回帰直線を求め、その交点をエッジ位置とする。 (2) Linear regression method: Each regression line is obtained from the partial intensity distribution near the edge and the partial intensity distribution near the minimum point, and the intersection is set as the edge position.
（３）ピーク法：エッジ近傍の強度分布のピーク位置を仮のエッジとして線幅をもとめ、校正によって補正する。 (3) Peak method: The line width is determined using the peak position of the intensity distribution near the edge as a temporary edge, and corrected by calibration.
（４）その他（複合）：エッジ強度分布を関数近似し、閾値法と組み合わせてエッジ位
置を決めるなどの種々の方法がある。
(4) Others (composite): There are various methods such as approximating the edge intensity distribution as a function and determining the edge position in combination with the threshold method.
上述した（１）から（３）の方法で測定された寸法が正しいか否かの判定はこれまで次のような方法で行われていた。 The determination as to whether or not the dimensions measured by the methods (1) to (3) are correct has been made by the following method.
（ａ）測定対象の画像を人が見て測定が正しく行われたか否かを判定する。（自動化は不可能）．
（ｂ）期待される寸法を中心とした測定値のある範囲を設定し、この範囲外のものを測定の失敗とみなしていた（自動化可能）。
(A) It is determined whether or not the measurement is correctly performed by looking at the measurement target image. (Automation is not possible).
(B) A certain range of measurement values centered on the expected dimensions was set, and those outside this range were regarded as measurement failures (automated).
しかし、（ａ）の方法の場合には、自動化ができないだけでなく、判定者による個人差などを排除できないという問題があった。 However, in the case of the method (a), there is a problem that not only automation cannot be performed, but individual differences by the judge cannot be excluded.
また、（ｂ）の方法の場合には、自動化は可能であり、一定の判断基準が適用され、客観的なデータが得られる。しかし、測定対象のもつ分散、あるいはプロセスバイアスなど系統的な変化などに対しては単純な範囲設定では対応できないという問題があった。 Further, in the case of the method (b), automation is possible, and certain judgment criteria are applied to obtain objective data. However, there is a problem that a simple range setting cannot cope with dispersion of measurement objects or systematic changes such as process bias.
本発明は、これらの問題を解決するため、パターンの線幅などの測定値の判定の良否を測定値自体によらず、パターンのエッジ部分の信号強度分布のテーパ幅が所定範囲内のときに正しい測定値と判定するようにしている。 In order to solve these problems, the present invention solves the problem of determining the measurement value such as the line width of the pattern when the taper width of the signal intensity distribution at the edge portion of the pattern is within a predetermined range regardless of the measurement value itself. The correct measurement value is determined.
従って、画像撮影時の焦点合わせの不良による画像の不明瞭、更にチャージによる画像ドリフトによる画像の不明瞭などによる、パターンの線幅などの測定不良を自動判定することが可能となる。 Therefore, it becomes possible to automatically determine measurement defects such as pattern line width due to unclearness of an image due to poor focusing at the time of image capture, and further due to image drift due to image drift due to charging.
本発明は、画像撮影時の焦点合わせの不良による画像の不明瞭、更にチャージによる画像ドリフトによる画像の不明瞭などによる、パターンの線幅などの測定不良を自動判定できる。 According to the present invention, it is possible to automatically determine a measurement defect such as a line width of a pattern due to an obscuration of an image due to a poor focusing at the time of image capturing and an image obscuration due to an image drift due to charging.
本発明は、パターンの線幅などの測定値の判定の良否を測定値自体によらず、パターンのエッジ部分の信号強度分布のテーパ幅が所定範囲内のときに正しい測定値と判定し、画像撮影時の焦点合わせの不良による画像の不明瞭、更にチャージによる画像ドリフトによる画像の不明瞭などによる、パターンの線幅などの測定不良を自動判定することを実現した。 The present invention determines whether the measurement value such as the line width of the pattern is good or bad regardless of the measurement value itself, and determines that the measurement value is correct when the taper width of the signal intensity distribution at the edge portion of the pattern is within a predetermined range. It was possible to automatically determine measurement defects such as pattern line width due to unclearness of images due to poor focusing at the time of shooting and image unclearness due to image drift due to charging.
図１は、本発明のシステム構成図を示す。 FIG. 1 shows a system configuration diagram of the present invention.
図１において、画像取得装置１は、画像を取得するものであって、例えば加速された電子線ビームスポットを被測定サンプル２上に走査（Ｘ走査、Ｙ走査）し、そのときに当該被測定サンプル２から放出された２次電子を収集して画像を生成するものであり、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などである。
In FIG. 1, an
被測定サンプル２は、パターンが形成されて当該パターンの線幅、線間隔、ホール寸法などを測定する対象のサンプル（例えばフォトマスク）である。
The
走査系３は、画像取得装置１である例えば走査型電子顕微鏡で加速された電子線ビームスポットを、被測定サンプル２上でＸ走査、Ｙ走査するものであって、走査偏向系である。
The
信号アンプ４は、被測定サンプル２上を電子線ビームスポットで走査したときに放出された２次信号などを収集して増幅するものである。
The signal amplifier 4 collects and amplifies secondary signals and the like emitted when the
画像５は、信号アンプ４で増幅されたアナログの信号（画像信号）をＡ／Ｄ変換器でデジタルの画像に変換してメモリに記憶できるようにしたものである。
The
コンピュータ６は、デジタルの画像５を取り込んで画像処理し、ここでは、被測定サンプル２のパターンの線幅、線間隔などを測定およびその測定値が正しいか否かを判定するものであって、測定パラメータ設定手段７、画像取得手段８、測定手段９、測定結果ファイル１０、入力装置１１、および表示装置１２などから構成されるものである。
The computer 6 captures the
測定パラメータ設定手段７は、被測定サンプル２上のパターンの線幅などを測定するための各種パラメータを設定するものであって、ここでは、例えば図６で後述する
（１）測定点座標：（ｘ，ｙ）
（２）測定種別：
・ライン
・スペース
・ホール
・ドット
・その他
（３）測定ボックス：
（４）テンプレート：
（５）その他：
を設定するものである。
The measurement parameter setting means 7 sets various parameters for measuring the line width of the pattern on the
(2) Measurement type:
・ Line ・ Space ・ Hole ・ Dot ・ Others (3) Measurement box:
(4) Template:
(5) Other:
Is set.
画像取得手段８は、画像取得装置１を制御し被測定サンプル２の該当場所のデジタルの画像５を取得するものである。
The image acquisition means 8 controls the
測定手段９は、画像取得手段８で取得したデジタルの画像をもとに、パターンの線幅、線間隔などの値を測定すると共に、当該測定時のエッジ部分のテーパ幅を求めて所定範囲内のときに測定値が正しい、所定範囲外のときに測定値が不良の旨を判定するものである（図２から図８を用いて後述する）。 The measuring unit 9 measures values such as the line width and line interval of the pattern based on the digital image acquired by the image acquiring unit 8, and obtains the taper width of the edge portion at the time of the measurement within a predetermined range. In this case, the measured value is correct, and when the measured value is outside the predetermined range, it is determined that the measured value is defective (described later with reference to FIGS. 2 to 8).
測定結果ファイル１０は、画像５をもとに指定されたパターンの線幅、線間隔などの測定値およびテーパ幅をもとに判定した測定値の正否を格納するものである（図５参照）。
The
入力装置１１は、各種指示やデータを入力するものであって、例えばキーボードやマウスなどである。
The
表示装置１２は、画像、測定結果などを表示する表示装置である。
The
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の構成の全体の動作を詳細に説明する。 Next, the overall operation of the configuration of FIG. 1 will be described in detail according to the order of the flowchart of FIG.
図２は、本発明の動作説明フローチャート（全体）を示す。 FIG. 2 shows a flowchart (overall) for explaining the operation of the present invention.
図２において、Ｓｌは、準備：測定ジョブの入力とサンプルのロードを行う。これは、被測定サンプル２上のパターンの測定ジョブとして、
（１）測定点座標：（ｘ，ｙ）
（２）測定種別：
・ライン
・スペース
・ホール
・ドット
・その他
（３）測定ボックス：
（４）テンプレート：
を指定入力、および被測定サンプル２を画像取得装置１にロード（装着）する。ここで、（１）測定点座標は被測定サンプル２上の測定する対象となるパターンの位置の座標（Ｘ
，Ｙ）（被測定サンプル２上の座標、あるいはＣＡＤデータ上の測定対象のパターンの位置（点））である。（２）測定種別は（１）で指定された測定点座標に対する、ライン（線幅）、スペース（線と線の間隔）、ホール（矩形の内側の相対する辺間の距離）、ドット（矩形の外側の相対する辺間の距離）である。（３）測定ボックスは、矩形内について所定本数のライン（線幅）を測定するための当該矩形（測定ボックス）である。（４）テンプレート（ビットマップ）は、ＣＡＤ上の測定対象のパターンについて、画像上でパターンマッチングして一致したパターンについて測定するためのテンプレートである。
In FIG. 2, S1 prepares: inputs a measurement job and loads a sample. This is a pattern measurement job on the
(1) Measurement point coordinates: (x, y)
(2) Measurement type:
・ Line ・ Space ・ Hole ・ Dot ・ Others (3) Measurement box:
(4) Template:
And input (load) the
, Y) (the coordinates on the
Ｓ２は、グローバルアライメントを行う。これは、画像取得装置１にロードした被測定サンプル２の画像上の複数のアライメントマークをもとに当該画像の座標系と、ＣＡＤデータ上の座標系との変換式（行列式）を決定するものである。以降は、通常、ＣＡＤデータ上の測定対象のパターンの位置（中心位置）、測定種別などに従い当該ＣＡＤデータ上の位置などの座標を、変換式で画像上の座標系に変換してステージを移動させて所定の位置に被測定サンプル２を移動させて画像を取得などする。
In S2, global alignment is performed. This determines a conversion formula (determinant) between the coordinate system of the image and the coordinate system of CAD data based on a plurality of alignment marks on the image of the
Ｓ３は、第１の測定点へ移動する。これは、Ｓｌで指定された第１の測定点へ移動する。具体的には、指定されたＣＡＤデータ上の第１の測定点を、行列式で画像上の測定点に変換して当該変換した測定点がほぼ画像の中央に位置するように画像取得装置１の図示外のステージ（Ｘ，Ｙ）で被測定サンプル２を移動する。
S3 moves to the first measurement point. This moves to the first measurement point specified by Sl. Specifically, the first measurement point on the designated CAD data is converted into a measurement point on the image by a determinant, and the
Ｓ４は、画像取得する。これは、画像取得装置１の走査系３が電子線ビームスポットで被測定サンプル２を面走査してそのときに放出された２次電子信号を信号アンプ４で検出・増幅し、更に、デジタルの画像５を生成し、コンピュータ６の画像取得手段８がデジタルの当該画像を取り込む。
In S4, an image is acquired. This is because the
Ｓ５は、画像取得の先行か測定か判別する。画像取得が先行の場合には、Ｓ１０に進む。測定が先行の場合には、Ｓ６に進む。 In S5, it is determined whether the image acquisition precedes or is a measurement. If the image acquisition is prior, the process proceeds to S10. If the measurement is prior, the process proceeds to S6.
Ｓ１０は、画像取得が先行と判明（予め指定されていると判明）したので、次の測定点があるか判別し、有りのときはＳ９で次の測定点へ移動し、Ｓ４以降を繰り返し、無しのときはＳｌｌで測定実行（図３で後述）し、Ｓ１２で次の画像があるか判別し、有りのときはＳｌｌを繰り返し、無しのときはＳ１３で後処理で結果出力とサンプルアンロード（被測定サンプル２を画像取得装置１から外部に排出）する。
In S10, since it is determined that the image acquisition is preceding (it is determined that it has been designated in advance), it is determined whether or not there is a next measurement point. If not, the measurement is executed in Sll (described later with reference to FIG. 3). In S12, it is determined whether there is a next image. If there is, the Sll is repeated. (The
Ｓ６は、測定が先行と判明（予め指定されていると判明）したので、測定実行（図３で後述）し、Ｓ７で次の測定点があるか判別し、有りのときはＳ９で次の測定点へ移動し、Ｓ４以降を繰り返し、無しのときはＳ８で後処理で結果出力とサンプルアンロード（被測定サンプル２を画像取得装置１から外部に排出）する。 In S6, since the measurement is determined to be preceding (it is determined that it has been designated in advance), the measurement is executed (described later in FIG. 3), and it is determined whether there is a next measurement point in S7. The process moves to the measurement point, and the process from S4 is repeated.
以上のようにして、測定ジョブ（（１）から（４）のパラメータ）を設定、被測定サンプル２をロードし、当該被測定サンプル２の複数のアライメントマークの画像をもとに画像の座標系と、ＣＡＤデータの座標系とを変換する行列式を求めた後、指定された測定点に移動して画像を取得し当該画像をもとに測定点の位置のエッジ位置を求めると共にテーパ幅を求めて当該テーパ幅が所定範囲内に入ったときにエッジ位置から算出した線幅などの測定値が正しいと判定し、これら測定結果（測定値と当該測定値が正しい、不良の区別
）を自動的に出力することが可能となる。以下順次詳細に説明する。
As described above, the measurement job (parameters (1) to (4)) is set, the
図３は、本発明の動作説明フローチャート（測定）を示す。これは、既述した図２のＳ６、Ｓｌｌの測定実行の詳細フローチャートを示す。 FIG. 3 shows a flowchart (measurement) for explaining the operation of the present invention. This shows a detailed flowchart of the measurement execution of S6 and Sll in FIG.
図３において、Ｓ２１は、測定対象の画像データ、および測定条件を読み出す。これは、図１の画像取得手段８が画像データ（画像５）を読み出すと共に、入力（指定）された測定条件（既述した（１）から（４）の測定条件）を読み出す。 In FIG. 3, S21 reads image data to be measured and measurement conditions. This is because the image acquisition means 8 in FIG. 1 reads the image data (image 5) and also reads the input (designated) measurement conditions (the measurement conditions (1) to (4) described above).
Ｓ２２は、測定条件に従って画像データから信号強度分布を読み出す。これは、Ｓ２１で読み出した測定条件のうちの、例えば指定された測定点を通るラインの信号強度分布を読み出す（図４の（ａ−２）信号強度分布を参照）。 In S22, the signal intensity distribution is read from the image data according to the measurement conditions. This reads out, for example, the signal intensity distribution of the line passing through the designated measurement point among the measurement conditions read out in S21 (see (a-2) signal intensity distribution in FIG. 4).
Ｓ２３は、測定条件で指定された測定範囲内で信号強度分布上のエッジ位置を求める。これは、例えば図４の（ａ−３）のエッジ部分の画像上で、最大ピークＰｌの値ｘｐｌと最小ピークＰ２の値ｘｐｌとの間の値ｘｅ（＝（ｘｐｌ−ｘｐ２）／２）をエッジ位置として求める。 In step S23, an edge position on the signal intensity distribution is obtained within the measurement range specified by the measurement condition. For example, the value xe (= (xpl−xp2) / 2) between the value xpl of the maximum peak P1 and the value xpl of the minimum peak P2 on the image of the edge portion in FIG. Obtained as edge position.
Ｓ２４は、エッジ位置を含む信号強度分布上のテーパ幅を求める。これは、例えば図４の（ａ−３）のエッジ部分の画像上で、最大ピークＰ１の値ｘｐｌと最小ピークＰ２の値ｘｐ２との差をテーパ幅ｘｔ（＝ｘｐｌ−ｘｐ２）として求める。 In S24, the taper width on the signal intensity distribution including the edge position is obtained. For example, the difference between the value xpl of the maximum peak P1 and the value xp2 of the minimum peak P2 is obtained as a taper width xt (= xpl−xp2) on the image of the edge portion of (a-3) in FIG.
Ｓ２５は、テーパ幅をあらかじめ設定された参照値と比較し、比較結果は「ＯＫ」あるいは「ＮＧ」など符号化し、寸法測定値などと共通の測定結果ファイルに保存する。これは、Ｓ２４で求めたテーパ幅ｘｔが予め実験で求めた、例えば図４の（ｃ）のテーパ幅２２ｎｍ〜３３ｎｍの範囲内に入るときはＯＫ、範囲内に入らないときはＮＧと判定し、Ｓ２３で求めたエッジ位置から算出した線幅と一緒にして後述する図５の（ａ）の測定結果ファイルに保存する。 In S25, the taper width is compared with a preset reference value, and the comparison result is encoded as “OK” or “NG” and stored in a measurement result file common to the dimension measurement value and the like. For example, the taper width xt determined in S24 is determined to be OK when it falls within the range of the taper width of 22 nm to 33 nm shown in FIG. 4C, for example, and NG when it does not fall within the range. , Together with the line width calculated from the edge position obtained in S23, it is stored in the measurement result file of FIG.
Ｓ２６は、比較判定の結果は測定結果とともに表示出力する。例えば後述する図５の（ｂ）に示すように、測定結果（線幅などの測定値）と判定（ＯＫあるいはＮＧ）を一緒に表示する。 In S26, the result of the comparison determination is displayed and output together with the measurement result. For example, as shown in FIG. 5B to be described later, the measurement result (measured value such as line width) and the determination (OK or NG) are displayed together.
以上によって、測定対象の画像および測定条件をもとに、信号強度分布を生成し（図４の（ａ−２））、当該信号強度分布上でエッジ部分の最大ピークＰｌと最小ピークＰ２を求めてこれらからエッジ位置ｘｅ，およびテーパ幅を求め、当該テーパ幅が予め設定した所定範囲内に入るときはＯＫ、入らないときはＮＧと判定し、エッジ位置から求めた線幅などの測定値と判定結果を一緒にして保存、表示することが自動的に可能となる。 As described above, a signal intensity distribution is generated based on the image to be measured and measurement conditions ((a-2) in FIG. 4), and the maximum peak Pl and the minimum peak P2 of the edge portion are obtained on the signal intensity distribution. Then, the edge position xe and the taper width are obtained from these, and when the taper width falls within a predetermined range set in advance, it is determined as OK, and when it does not enter, it is determined as NG. The determination results can be automatically saved and displayed together.
図４は、本発明の説明図（その１）を示す。 FIG. 4 shows an explanatory diagram (part 1) of the present invention.
図４の（ａ−１）は被測定サンプル２上のパターンの例を示す。これは、図１の被測定サンプル２上に形成されたパターンの例であって、ここでは、基板上に形成された凸状のパターン（手前から向こう側に向かうライン（線）を横切るパターン）を示す。
4 shows an example of a pattern on the
図４の（ａ−２）は図４の（ａ−１）のパターンの信号強度分布の正常時の波形の例を示す。ここでは、加速された電子線ビームスポットで図４の（ａ−１）のパターンを左右方向に走査してそのときに放出された２次電子を収集・検出・増幅して生成した画像５のうちの、図４の（ａ−１）のパターンに対応する部分の信号強度分布であって、パターンのエッジ部分で上方向の最大ピークＰｌと下方向の最小ピークＰ２とが図示のように表れる分布となる（パターンから放出された２次電子検出による特有の周知の分布となる）。この場合には、電子ビームスポットがパターン上に正確にフォーカスされ、かつ電子ビームスポットを左右方向に走査しているときにドリフトが発生していない場合のものであって、後述する測定値の判定がＯＫとなる場合である。このとき、パターンの左側のエッジ部分を拡大すると、図４の（ｂ）に示す信号強度分布となる。
(A-2) in FIG. 4 shows an example of a normal waveform of the signal intensity distribution of the pattern in (a-1) in FIG. Here, an image of the
図４の（ａ−３）は図４の（ａ−１）のパターンで、焦点ずれによる信号分布の変化の例を示す。この場合には、電子ビームスポットが焦点ずれしており、大きなサイズで図４の（ａ−１）のパターンを左右方向に走査し、そのときに放出された２次電子を収集・検
出・増幅して生成した画像５のうちの、図４の（ａ−１）のパターンに対応する部分の信号強度分布であって、パターンのエッジ部分の上方向の最大ピークＰｌと下方向の最小ピークＰ２とがなだらか、かつその位置がずれており（その結果、測定値が不正確となる場合であって）、焦点すれしている様子が判る信号強度分布である。この場合には、後述する図４の（ｃ）のテーパ幅が所定範囲外となり、測定値がＮＧと判定される場合の信号強度分布の例を示す。
(A-3) in FIG. 4 is an example of a change in signal distribution due to defocusing in the pattern of (a-1) in FIG. In this case, the electron beam spot is out of focus, and the pattern (a-1) in FIG. 4 is scanned in the left-right direction with a large size, and the secondary electrons emitted at that time are collected, detected, and amplified. The signal intensity distribution of the portion corresponding to the pattern (a-1) in FIG. 4 in the
図４の（ｂ）は、エッジ部分の拡大図を示す。これは、図４の（ａ−２）の信号強度分布の左側のエッジ部分の拡大図を示す。ここで、最大ピークＰｌの位置をｘｐｌ，最小ピークＰ２の位置をｘｐ２とすると、
・エッジ位置ｘｅ＝（ｘｐｌ−ｘｐ２）／２
と定義する。同様に、図４の（ａ−２）の右側のエッジ部分についても、エッジ位置とテーパ幅を測定する。そして、パターンの幅（線幅）は２つのエッジ位置の間隔（差）であり、テーパ幅は左側および右側の２つのテーパ幅となる。
FIG. 4B shows an enlarged view of the edge portion. This shows an enlarged view of the left edge portion of the signal intensity distribution of (a-2) of FIG. Here, if the position of the maximum peak Pl is xpl and the position of the minimum peak P2 is xp2,
Edge position xe = (xpl−xp2) / 2
It is defined as Similarly, the edge position and the taper width are also measured for the right edge portion of (a-2) in FIG. The width (line width) of the pattern is the interval (difference) between the two edge positions, and the taper width is the two taper widths on the left side and the right side.
図４の（ｃ）は、ラインエッジテーパ幅の分布例を示す。これは、フォトマスク上のラインパターンを実際に計測し、エッジのテーパ幅を求めてプロットした例であって、ライン幅１６０ｎｍ〜６００ｎｍで合計９００本のラインを測定したものであり、最大ピークＰｌと最小ピークＰ２の位置の差（間隔）である。この図４の（ｃ）から判明するように、テーパ幅は２２ｎｍ〜３３ｎｍの範囲、ほぼ±５ｎｍの範囲に入っている。図中の３点のみがこの範囲外にでており、これらの点の測定値は、焦点ずれ、あるいはドリフトによるエッジ部分のボケ（図４の（ａ−３）参照）による当該エッジ部分の信号強度分布の変化（ずれ）によるものである。 FIG. 4C shows a distribution example of the line edge taper width. This is an example in which the line pattern on the photomask is actually measured and the taper width of the edge is obtained and plotted, and 900 lines in total with a line width of 160 nm to 600 nm are measured, and the maximum peak Pl And the position difference (interval) of the minimum peak P2. As can be seen from FIG. 4C, the taper width is in the range of 22 nm to 33 nm, and in the range of approximately ± 5 nm. Only three points in the figure are out of this range, and the measured values of these points are the signals of the edge part due to defocusing or edge blurring due to drift (see (a-3) in FIG. 4). This is due to a change (shift) in the intensity distribution.
従って、測定値自身により当該測定値の良否を判定するのではなく、エッジ部分のテーパ幅が所定範囲内（図４の（ｃ）の例では、２２ｎｍ〜３３ｎｍの範囲内）のときに焦点ずれがなく、更に、ドリフトがなく正常な信号強度分布と判定でき、そのときのエッジ位置をもとに算出した測定値が正常ＯＫと判定できることとなる。 Therefore, it is not determined whether the measurement value is good or bad by the measurement value itself, but defocusing occurs when the taper width of the edge portion is within a predetermined range (in the range of 22 nm to 33 nm in the example of FIG. 4C). Furthermore, it can be determined that there is no drift and the signal intensity distribution is normal, and the measurement value calculated based on the edge position at that time can be determined as normal OK.
図５は、本発明のファイル／表示例を示す。 FIG. 5 shows a file / display example of the present invention.
図５の（ａ）は、測定結果ファイルの例を示す。これは、既述した図３のＳ２５で測定結果および判定結果を保存する測定結果ファイル１０であって、図示の下記の情報を対応づけて保存するものである。
FIG. 5A shows an example of a measurement result file. This is the
・サンプルＮｏ：
・種別：
・測定点：
・Ｘ
・Ｙ
・測定値Ｗｔ：
・テーパ幅：
・左Ｗｔ（Ｌ）
・右Ｗｔ（Ｒ）
・判定（ＯＫあるいはＮＧ）
・その他：
ここで、サンプルＮｏは被測定サンプル２の一意の番号である。種別は測定種別であって、ライン、スペース、ホール、ドットなどである。測定点は測定指示する点（座標）である。測定値Ｗｔは測定した線幅、線間隔などの測定値である。テーパ幅はエッジ部分のテーパ幅（図４の（ｂ）参照）である。判定はテーパ幅が所定範囲内のときにＯＫ、所定範囲外のときにＮＧとして設定したものである。
・ Sample No:
・ Type:
・ Measurement points:
・ X
・ Y
・ Measured value Wt:
・ Taper width:
・ Left Wt (L)
・ Right Wt (R)
・ Decision (OK or NG)
・ Other:
Here, the sample number is a unique number of the
図５の（ｂ）は、結果の表示例を示す。これは、図５の（ａ）の測定結果ファイル１０に保存された結果の表示例であって、ここでは、サンプルＮｏ，測定値、判定を対応づけてリスト表示する。
FIG. 5B shows a display example of the result. This is a display example of the results stored in the
以上のように、測定値に対応づけて判定（テーパ幅による判定）を併せて表示することにより、測定値について当該測定値自身ではなく、焦点ずれあるいはドリフトによりテーパ幅が変化して所定範囲外となったときに当該測定値をＮＧと判定して表示することが可能となる。 As described above, by displaying the determination (determination based on the taper width) in association with the measurement value, the taper width is changed not by the measurement value itself but by the defocus or drift, and the measurement value is outside the predetermined range. Then, the measured value can be determined as NG and displayed.
図６は、本発明の説明図（その２）を示す。 FIG. 6 is an explanatory diagram (part 2) of the present invention.
図６の（ａ）は、測定点の指定例を示す。ここでは、被測定サンプル２上の測定点を指定した様子を示す（ＣＡＤデータ上で指定）。
FIG. 6A shows an example of specifying measurement points. Here, a state in which a measurement point on the
図６の（ｂ）は、図６の（ａ）で指定された点を拡大した様子を示す。ここでは、配線の線の幅を測定する点（点とライン）を指定したものである。また、下方に、線と線との間隔を指定する点（点とスペース）の例を示す。 FIG. 6B shows a state where the point designated in FIG. 6A is enlarged. Here, the points (points and lines) for measuring the line width of the wiring are designated. In addition, an example of points (points and spaces) that specify the interval between lines is shown below.
図６の（ｃ）は、図６の（ａ）で指定された点を拡大した様子を示す。ここでは、矩形内に指定した複数本の線の幅を測定する点（点とボックス（幅と高さ））を指定したものである。 FIG. 6C shows a state where the point designated in FIG. 6A is enlarged. Here, points (points and boxes (width and height)) for measuring the widths of a plurality of lines designated in a rectangle are designated.
図６の（ｄ）は、図６の（ａ）で指定された点を拡大した様子を示す。ここでは、矩形内の縦と横の幅を測定する点（点とホール）を指定したものである。 FIG. 6D shows a state where the point designated in FIG. 6A is enlarged. Here, points (points and holes) for measuring the vertical and horizontal widths in the rectangle are designated.
図６の（ｅ）は、図６の（ａ）で指定された点を拡大した様子を示す。ここでは、矩形外の縦と横の幅を測定する点（点とドット）を指定したものである。 FIG. 6E shows a state where the point designated in FIG. 6A is enlarged. Here, points (points and dots) for measuring the vertical and horizontal widths outside the rectangle are designated.
図７は、本発明の説明図（その３）を示す。 FIG. 7 shows an explanatory diagram (part 3) of the present invention.
図７の（ａ）は、テーパ幅とエッジ位置の例を示す。これは、既述した図４の（ｂ）と同じものであって、パターンの左側のエッジ部分の信号強度波形の例であり、最大ピークＰｌの位置と最小ピークＰ２の位置との間隔がテーパ幅Ｗｔであり、最大ピークＰｌの位置と最小ピークＰ２の位置との中間点（直線近似してｔ ｈ ｒ（閾値）が０．５の点）の位置がエッジ位置ｘｔである。 FIG. 7A shows an example of the taper width and the edge position. This is the same as (b) of FIG. 4 described above, and is an example of the signal intensity waveform at the edge portion on the left side of the pattern, and the interval between the position of the maximum peak Pl and the position of the minimum peak P2 is tapered. The edge position xt is the width Wt, and the position of the intermediate point between the position of the maximum peak Pl and the position of the minimum peak P2 (the point at which thr (threshold) is 0.5 by linear approximation).
図７の（ｂ）は、ｔ ｈ ｒ（閾値）とそのときの幅（測定値）の例を示す。パターンの左側のエッジ部分と、右側のエッジ部分とで図示のｔ ｈ ｒ（閾値）＝０．２、０．５，０．８の場合のそれぞれの線幅Ｗ０．２，Ｗ０．５，Ｗ０．８を示す。いずれの線幅を採用するかは、実験でパターンの線幅を測定して決定する。通常は、ｔ ｈ ｒ＝０．５のときの測定値（線幅）Ｗ０．５を使用する。 FIG. 7B shows an example of t h r (threshold) and the width (measured value) at that time. The line widths W0.2, W0.5, and W0 in the case where th r r (threshold value) is 0.2, 0.5, and 0.8 shown in the left edge portion and the right edge portion of the pattern, respectively. .8. Which line width is used is determined by measuring the line width of the pattern in an experiment. Usually, the measured value (line width) W0.5 when t h r = 0.5 is used.
図７の（ｃ）は、ボックスの測定例を示す。点とボックス（縦と横のサイズ）で図示のような矩形が指定されたとすると、当該指定された矩形内について指定された本数（例えば１０本）のライン（例えば等間隔のライン）について、それぞれ線幅（例えば図７の（ｂ）のｔｈｒ（開催）＝０．５のときのＷ０．５）を測定する。 FIG. 7C shows an example of box measurement. If a rectangle as shown in the figure is specified with dots and boxes (vertical and horizontal sizes), the specified number of lines (for example, 10 lines) within the specified rectangle (for example, equally spaced lines) respectively. The line width (for example, W0.5 when thr (held) = 0.5 in FIG. 7B) is measured.
図７の（ｄ）は、テーパ幅例を示す。ここでは、パターンの左側のエッジ部分と、右側のエッジ部分とのｔｈｒ（閾値）＝０．２、０．５、０．８の値Ｗ０．２、Ｗ０．５、Ｗ
０．８をそれぞれ測定する。そして、
・テーパ幅＝（Ｗ０．８−Ｗ０．２）／２
・測定値（線幅）＝Ｗ０．５
とする。
FIG. 7D shows an example of the taper width. Here, thr (threshold value) between the left edge portion of the pattern and the right edge portion is 0.2, 0.5, and 0.8, values W0.2, W0.5, W
0.8 is measured respectively. And
・ Taper width = (W0.8−W0.2) / 2
・ Measured value (line width) = W0.5
And
以上のようにして、異なる３つのｔｈｒ（閾値）のときのパターンの左側と右側のエッジ部分の間の値（距離）を測定し、これらから上述したように、テーパ幅、測定値（線幅など）を算出することが可能となる。 As described above, the value (distance) between the left and right edge portions of the pattern at three different thr (threshold values) is measured, and as described above, the taper width and the measured value (line width) are measured. Etc.) can be calculated.
図８は、本発明の説明図（その４）を示す。これは、直線回帰法を説明するものであって、パターンの左側のエッジ部分の信号強度分布を例に抽出したものであって、エッジ部分の最大ピークＰｌと最小ピークＰ２の間のデータを
データｉ（ｎ）＝ｉ（ｘｎ）
として所定個数抽出する。そして、α（ｘ−ｘ０）となる係数α、ｘ０を公知の最小自乗法で決める。そして、
Ｉｐｌ＝α（ｘｐｌ−ｘ０）
Ｉｐ２＝α（ｘｐ２−ｘ０）
Ｉｔ＝ｔｈｒ（Ｉｐｌ−Ｉｐ２）＋Ｉｐ２＝α（ｘｔ−ｘ０）
と表されるので、このうちのｘｔを求め、当該ｘｔ（エッジ位置）をもとに線幅などの測定値を算出する。
FIG. 8 shows an explanatory diagram (part 4) of the present invention. This is to explain the linear regression method, which is extracted by taking the signal intensity distribution of the edge part on the left side of the pattern as an example, and the data between the maximum peak Pl and the minimum peak P2 of the edge part is data i (n) = i (xn)
As a predetermined number. Then, the coefficients α and x0 to be α (x−x0) are determined by a known least square method. And
Ipl = α (xpl−x0)
Ip2 = α (xp2-x0)
It = thr (Ipl−Ip2) + Ip2 = α (xt−x0)
Of these, xt is obtained, and a measured value such as a line width is calculated based on the xt (edge position).
また、テーパ幅＝｜ｘｐｌ−ｘｐ２｜として算出する。 Further, the taper width is calculated as | xpl−xp2 |.
図９は、本発明の説明図（スロープ値）を示す。 FIG. 9 is an explanatory diagram (slope value) of the present invention.
図９において、横軸はパターンの線幅を測定するための所定の閾値を表し、縦軸はパターンの線幅（閾値間の線幅）を表す。スロープ値は、閾値を変えたときの線幅をプロットした線分（スロープを持つ線分）であって、閾値が大きくなるに従いパターンの線幅が狭くなることが判明する。ここで、測長するＳＥＭのビームスポットの焦点が被測定試料（例えばマスク上の測定対象のパターン）に合っている状態では、図示の下段のスロープ値となってスロープの全体が小さくなる。一方、焦点ズレの場合には、図示の上段のスロープ値となってスロープの全体が大きくなる。 In FIG. 9, the horizontal axis represents a predetermined threshold for measuring the line width of the pattern, and the vertical axis represents the line width of the pattern (line width between the thresholds). The slope value is a line segment plotting the line width when the threshold value is changed (a line segment having a slope), and the line width of the pattern becomes narrower as the threshold value increases. Here, in the state in which the beam spot of the SEM to be measured is focused on the sample to be measured (for example, the pattern to be measured on the mask), the slope value at the lower stage in the figure becomes the entire slope. On the other hand, in the case of defocusing, the slope value in the upper part of the figure becomes the whole slope.
従って、閾値を変えたときの線幅を図９のようにプロットすることで、焦点が合っている、あるいは焦点があっていない（焦点ズレ）を判り易く表示すると共に、焦点の合っているあるいは合っていない状態を予め実験で求めた値と比較し自動判定することが可能となる。 Therefore, by plotting the line width when the threshold value is changed as shown in FIG. 9, it is possible to easily display whether the focus is in focus or not in focus (focus shift), and the focus is It is possible to automatically determine a state that does not match with a value obtained in advance by experiments.
図１０は、本発明の説明図（テーパ幅）を示す。 FIG. 10 is an explanatory view (taper width) of the present invention.
図１０において、横軸はパターンの測定位置を表し、縦軸はテーパ幅を表す。図示のプロットは、パターンの測定位置に対応づけてテーパ幅（例えば既述した図７参照）をプロットした様子を示す。テーパ幅が所定の範囲内（実験で予め求めた正常とする範囲内）を正しい測定データと判定し、それ以外を正しくない測定データと判定する。 In FIG. 10, the horizontal axis represents the pattern measurement position, and the vertical axis represents the taper width. The illustrated plot shows a state in which the taper width (for example, see FIG. 7 described above) is plotted in association with the measurement position of the pattern. When the taper width is within a predetermined range (within a normal range obtained in advance by experiment), it is determined as correct measurement data, and the other is determined as incorrect measurement data.
従って、パターンの測定位置に対応づけてテーパ幅を図１０のようにプロットし、所定の範囲内のときに正しい測定データと判定し、それ以外を正しくない測定データを自動的に判定することが可能となる。 Therefore, the taper width is plotted as shown in FIG. 10 in association with the measurement position of the pattern, and it is determined that the measurement data is correct when it is within a predetermined range, and the measurement data other than that is automatically determined. It becomes possible.
図１１は、本発明の説明図（スロープ値）を示す。スロープ値は、任意の閾値２点におけるパターンの線幅の値の差を閾値で除算した値であって、例えば下記の式で求める（閾値０．９、０．１などは任意の値でよいが、ここでは、例として０．９と０．１を用いる）。 リ
スロープ値＝（（閾値０．９のときのパターン幅）−（閾値０．１のときのパターン
幅））／（０．９−０．１）
スロープ値は、マスクのパターン上に照射するビームスポットの焦点がずれてくると、スロープ値が大きくなる（図９の焦点があっている状態から焦点ズレの状態のようにスロープ値が大きくなる）。スロープ値は、焦点ズレの他に、測定対象のマスクのパターンの形成時の電子ビームの描画条件でも異なってくるので、当該影響をも併せて評価できる。
FIG. 11 is an explanatory diagram (slope value) of the present invention. The slope value is a value obtained by dividing the difference between the line width values of the pattern at two arbitrary threshold values by the threshold value. For example, the slope value is obtained by the following formula (threshold values 0.9, 0.1, etc. may be arbitrary values). Here, 0.9 and 0.1 are used as examples). Reslope value = ((pattern width when threshold is 0.9) − (pattern width when threshold is 0.1)) / (0.9−0.1)
The slope value increases as the focus of the beam spot irradiated onto the mask pattern deviates (the slope value increases from the focused state to the out-of-focus state in FIG. 9). . Since the slope value differs depending on the drawing condition of the electron beam at the time of forming the mask pattern to be measured in addition to the focus shift, the influence can be evaluated together.
図１１の（ａ）は、パターンの測定位置に対応づけてスロープ位置をプロットした１例を示す。ここで、スロープ値について測定データが図示の点線の設定値（実験で求めた値）の範囲内のときに正しいと判定し、範囲外のときに異常と自動判定できる。 FIG. 11A shows an example in which the slope position is plotted in association with the pattern measurement position. Here, regarding the slope value, it can be determined that the measurement data is correct when it is within the range of the set value of the dotted line shown in the figure (value obtained by experiment), and it can be automatically determined as abnormal when it is outside the range.
図１１の（ｂ）は、描画露光量の小さい場合と大きい場合のスロープ値をプロットした例を示す。図中の上段のスロープ値は、パターンの描画時の露光量が大きいときの測定値に対するスロープ値をプロットしたものであり、設定値範囲内を正しい測定データと判定し、設定値範囲外を正しくない測定データと判定する。また、図中の下段のスロープ値は、パターンの描画時の露光量が小さいときの測定値に対するスロープ値をプロットしたものであり、設定値範囲内を正しい測定データと判定し、設定値範囲外を正しくない測定データと判定する。 FIG. 11B shows an example in which slope values are plotted when the drawing exposure amount is small and large. The slope value in the upper part of the figure is a plot of the slope value against the measured value when the amount of exposure when drawing the pattern is large. Judge as no measured data. In addition, the slope value in the lower part of the figure is a plot of the slope value against the measured value when the exposure at the time of pattern drawing is small. Is determined to be incorrect measurement data.
以上のように、スロープ値は、パターンの描画時の条件（描画条件）、ここでは、描画時の電子ビームの露光量の大小によってスロープ値の正しい範囲が図示のように異なるので、描画条件などに対応づけた設定値（実験で予め求めた設定値）を設定し、測定データが正しい、正しくないを自動判定することが可能となる。 As described above, the slope value depends on the pattern drawing condition (drawing condition), here, the correct range of the slope value varies depending on the exposure amount of the electron beam at the time of drawing as shown in the drawing. It is possible to automatically determine whether the measurement data is correct or incorrect by setting a set value (set value obtained in advance by an experiment) associated with.
１：画像取得装置
２：被測定サンプル
３：走査系
４：信号アンプ
５：画像
６：コンピュータ
７：測定パラメータ設定手段
８：画像取得手段
９：測定手段
１０：測定結果ファイル
１１：入力装置
１２：表示装置
1: Image acquisition device 2: Sample to be measured 3: Scanning system 4: Signal amplifier 5: Image 6: Computer 7: Measurement parameter setting means 8: Image acquisition means 9: Measurement means 10: Measurement result file 11: Input device 12: Display device
Claims (8)
被測定対象物上のパターンの信号強度分布を取得するステップと、
前記取得した信号強度分布から当該パターンのエッジ位置を検出するステップと、
前記エッジ位置の検出に用いたと同一の信号強度分布から当該パターンのエッジ部分のスロープ値を検出するステップと、
前記検出したスロープ値が予め設定した所定範囲内のときに前記検出したエッジ位置をもとに算出した測定値が正しいと判定し、一方、所定範囲外のときに前記検出したエッジ位置をもとに算出した測定値が不良と判定するステップと
を有する測定値の判定方法。 In a determination method for determining the quality of a measurement value obtained by measuring a line width or a line interval of a pattern on an object to be measured,
Obtaining a signal intensity distribution of a pattern on the object to be measured;
Detecting an edge position of the pattern from the acquired signal intensity distribution;
Detecting the slope value of the edge portion of the pattern from the same signal intensity distribution used for the detection of the edge position;
When the detected slope value is within a predetermined range set in advance, it is determined that the measured value calculated based on the detected edge position is correct. On the other hand, when the detected slope value is outside the predetermined range, the detected edge position is determined based on the detected edge position. A method for determining a measurement value, comprising: determining that the measurement value calculated in step 1 is defective.
ク値Ｐ１と最小ピーク値Ｐ２との間の所定個数の値をもとに直線回帰法によってエッジ位置を求めたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の測定値の判定方法。 The edge position is obtained by linear regression based on a predetermined number of values between the maximum peak value P1 and the minimum peak value P2 corresponding to the edge portion of the signal intensity distribution as the edge position of the pattern. The method for determining a measurement value according to any one of claims 1 to 3.
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