專利名稱：圖案尺寸測定裝置和圖案面積測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于電子束的圖案尺寸測定裝置和測定方法，尤其涉及
能夠以良好的再現(xiàn)性測定接觸孔(Contact hole)等的面積的圖案尺寸測定裝置和圖案面積測定方法。
背景技術(shù)：
作為圖案(Pattern)線寬測定方法，可通過掃描式電子顯微鏡進(jìn)行測定。在掃描式電子顯微鏡中， 一邊在電子射線掃描范圍內(nèi)掃描一邊照射入射電子，通過閃爍器(scintillator),取得從試件發(fā)射的2次電子，將取得的電子的電子量轉(zhuǎn)換成亮度，取得圖像數(shù)據(jù)，顯示在顯示裝置上。
在使用這樣的掃描式電子顯微鏡來管理半導(dǎo)體裝置的特性的情況下， 一般采用如下方式，即，進(jìn)行線型圖案的線寬或接觸孔等的面積是否形成在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)值內(nèi)的作業(yè)。圖案的線寬或面積的管理可通過如下的步驟進(jìn)行。將形成于光掩模上的圖案的規(guī)定范圍顯示在顯示器上之后，對該顯示范圍內(nèi)的測定點(diǎn)進(jìn)行對準(zhǔn)，照射電子束，根據(jù)從測定點(diǎn)反射后的2次電子，取得亮度分布的波形。并且，分析亮度分布波形，求出圖案邊緣位置作為線寬。此外，根據(jù)取得的圖像數(shù)據(jù)的值，計(jì)算接觸孔的面積。判斷該線寬或面積是否處于容許誤差的范圍內(nèi)，將其作為光掩模質(zhì)量是否良好的判定基準(zhǔn)，或者用作對前一工序的過程反饋信息。
這樣地，圖案的線寬或面積的測定在光掩模的制造工序中十分重要，已經(jīng)提出了用于測定線寬或面積的各種技術(shù)方法。
一般地，將對應(yīng)2次電子量的亮度的梯度最大的位置作為圖案的邊緣位置，但在專利文獻(xiàn)l中，公開了如下的邊緣檢測方法，其將2次電子信號取極小值的位置視為邊緣位置。
此外，在專利文獻(xiàn)2中公開了如下方法，其通過CCD照相機(jī)取入設(shè)
6置在晶片上的對準(zhǔn)標(biāo)記的圖像，進(jìn)行邊緣提取，正確地檢測對準(zhǔn)標(biāo)記的 位置。
如上所述，在使用掃描式電子顯微鏡對圖案的線寬進(jìn)行測定的情況
下，采用如下方法，其將亮度的梯度最大的位置作為邊緣位置，或者將2 次電子信號取極小值的位置作為邊緣位置。
另一方面，接觸孔等的面積，以構(gòu)成SEM( Sweep electron microsc叩e: 掃描式電子顯微鏡)圖像的像素(Pixel)的亮度信息為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。 即，從SEM圖像提取亮度比規(guī)定的基準(zhǔn)值更大的值或更小的值的像素， 將這些像素的個數(shù)合計(jì)起來求出面積。
一般地，SEM圖像的亮度信息隨著測定對象物的材質(zhì)、膜厚、圖案 形狀、或電子束的加速電壓或掃描次數(shù)等設(shè)備參數(shù)而發(fā)生變化。由于在 各像素的亮度信息中還包含有噪聲分量，因此，對從以像素為單位的亮 度信息按規(guī)定的亮度閾值提取出的像素進(jìn)行計(jì)數(shù)而求出的面積就會不正 確。
例如，圖1是將接觸孔的邊緣的一部分L表示在以像素為單位的坐 標(biāo)P上的圖。圖1的斜線的像素具有比規(guī)定的基準(zhǔn)值更小的亮度值，用 于計(jì)算接觸孔的面積。如圖1所示，規(guī)定大小的像素不能忠實(shí)地表示邊 緣。例如，圖1的像素SP2包含著接觸孔的內(nèi)側(cè)和外側(cè)兩方。由此，如 果將像素SP2包含在面積中，面積值就會不正確。
在由各像素表示的亮度信息中還包含有噪聲分量。由此，當(dāng)S/N比 很差時，亮度信息就會很不穩(wěn)定，每次測定時，在邊緣附近選擇的像素 總是不相同，面積值的再現(xiàn)性變得很差。例如，還可能存在這樣的情況， 在某個測定值中，像素NP2的亮度數(shù)據(jù)值比規(guī)定的基準(zhǔn)值更大，但在其 它測定中，像素NP2的亮度數(shù)據(jù)值比基準(zhǔn)值更小。
專利文獻(xiàn)l:日本特開平5-296754號公報
專利文獻(xiàn)2:日本特開2003-33845號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于所述現(xiàn)有技術(shù)的課題而完成的，其目的在于提供一種圖案尺寸測定裝置和圖案面積測定方法，能夠以良好的再現(xiàn)性和良好 的精度測定圖案的面積。
上述課題通過如下圖案尺寸測定裝置來解決，其特征在于，該圖案 尺寸測定裝置具有 一邊在試件上掃描一邊照射電子束的單元；通過所 述電子束的照射，根據(jù)從形成有圖案的所述試件上發(fā)生的電子的電子量， 取得該圖案的圖像數(shù)據(jù)的單元；以及將所述圖案分割成多個部分圖案， 計(jì)算各部分圖案的面積，合計(jì)該各部分圖案的面積，計(jì)算所述圖案的面 積的面積測定單元。
也可以是，上述方式涉及的圖案尺寸測定裝置還具有線性輪廓曲 線(Line profile)生成單元，其根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)，生成表示規(guī)定線 上的亮度信號的線性輪廓曲線；以及微分輪廓曲線生成單元，其對所述 線性輪廓曲線進(jìn)行微分，生成微分輪廓曲線，所述面積測定單元將所述 圖案分割成具有規(guī)定值的中心角的扇形的部分圖案，按照所述各部分圖 案，根據(jù)與所述圖案的中心和圖案的邊緣相交的線上的線性輪廓曲線和 微分輪廓曲線檢測邊緣位置，根據(jù)所述中心位置和邊緣位置計(jì)算半徑， 計(jì)算所述各部分圖案的面積，合計(jì)該各部分圖案的面積，計(jì)算所述圖案 的面積。也可以是，所述線性輪廓曲線生成單元對規(guī)定個數(shù)的像素數(shù)據(jù) 進(jìn)行加法平均，生成所述線上的線性輪廓曲線。也可以是，所述圖案的 中心根據(jù)所述圖案的X方向的寬度和所述圖案的Y方向的寬度進(jìn)行計(jì) 算。
此外，也可以是，在上述方式涉及的圖案尺寸測定裝置中，所述面 積測定單元當(dāng)所述圖案是由相對的第1和第2邊緣包圍的矩形圖案時， 將所述矩形圖案分割成按規(guī)定長度劃分第1相對邊緣而成的部分矩形圖 案，按照所述各部分矩形圖案，根據(jù)與第2相對邊緣平行且與第1相對 邊緣相交的線上的線性輪廓曲線和微分輪廓曲線，計(jì)算第1相對邊緣間 的距離，將所述規(guī)定長度和該距離相乘，計(jì)算該部分矩形圖案的面積， 合計(jì)該各部分矩形圖案的面積，計(jì)算所述矩形圖案的面積。
在本發(fā)明中，在圖案的面積測定中，將圖案分割成規(guī)定個數(shù)的部分 圖案，按照每個部分圖案測定面積，然后，合計(jì)它們作為圖案的面積。當(dāng)測定部分圖案的面積時，求出連接中心位置和邊緣的線上的線性輪廓 曲線，根據(jù)求出的線性輪廓曲線求出邊緣位置，根據(jù)中心位置和邊緣位 置求出半徑。在求出線性輪廓曲線時，對多個像素的亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行加法 平均而求出。并且，求出以邊緣位置為弧與半徑交叉的點(diǎn)的扇形的面積。 由此，即使在像素的亮度信號包含噪聲的情況下，由于用減小噪聲后的 值檢測邊緣位置而求出面積，因此，能夠以良好的再現(xiàn)性計(jì)算面積。
此外，也可以是，在上述方式涉及的圖案尺寸測定裝置中，所述面 積測定單元按照規(guī)定的間隔檢測所述圖案周圍的邊緣位置，從由檢測出 的相鄰2點(diǎn)的邊緣位置決定、且包含分割所述圖案而成的部分圖案在內(nèi)
的梯形形狀的區(qū)域的面積的總計(jì)中，減去由檢測出的連續(xù)2點(diǎn)的邊緣位
置決定、且所述部分圖案以外的梯形形狀的區(qū)域的面積的總計(jì)，計(jì)算所
述圖案的面積。也可以是，該圖案尺寸測定裝置還具有線性輪廓曲線 生成單元，其根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)，生成表示規(guī)定線上的亮度信號的線性 輪廓曲線；以及微分輪廓曲線生成單元，其對所述線性輪廓曲線進(jìn)行微
分，生成微分輪廓曲線，所述面積測定單元檢測所述圖案的邊緣位置作 為起點(diǎn)邊緣位置，根據(jù)該起點(diǎn)邊緣位置檢測規(guī)定距離的邊緣位置作為虛 擬邊緣位置，根據(jù)通過連接所述起點(diǎn)邊緣位置和虛擬邊緣位置的線段的 中點(diǎn)且與該線段成直角的線上的線性輪廓曲線和微分輪廓曲線，檢測邊 緣位置，將該邊緣位置重新作為起點(diǎn)邊緣位置，通過檢測與該邊緣位置 相鄰的新的邊緣位置，按照規(guī)定的間隔檢測所述圖案周圍的邊緣位置。
在本發(fā)明中，在圖案的面積測定中，通過指定圖案內(nèi)的1點(diǎn)，自動 地檢測圖案周圍的邊緣位置，根據(jù)檢測出的邊緣位置，應(yīng)用梯形法則， 計(jì)算圖案的面積。由此，能夠減輕指定對象范圍的用戶的負(fù)擔(dān)，同時， 能夠防止錯誤的范圍指定導(dǎo)致的測定精度的降低。
此外，當(dāng)檢測圖案周圍的邊緣時，根據(jù)與連接檢測出的邊緣位置和 規(guī)定間隔的虛擬邊緣位置的直線在中間位置正交的線上的線性輪廓曲 線，檢測下一個邊緣位置。由此，由于可在與圖案周圍接近直角的線上 檢測邊緣，因此，能夠檢測正確的邊緣位置，能夠正確地計(jì)算圖案面積。
根據(jù)本發(fā)明的其它方式，提供一種在上述方式涉及的圖案尺寸測定裝置中實(shí)施的圖案面積測定方法。上述方式涉及的圖案尺寸測定裝置的 圖案面積測定方法，所述圖案尺寸測定裝置具有 一邊在試件上掃描一 邊照射電子束的單元；通過所述電子束的照射，根據(jù)從形成有圖案的所
述試件上產(chǎn)生的電子的電子量，取得該圖案的圖像數(shù)據(jù)的單元；線性輪 廓曲線生成單元，其根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)，生成表示規(guī)定線上的亮度信號 的線性輪廓曲線；以及微分輪廓曲線生成單元，其對所述線性輪廓曲線 進(jìn)行微分，生成微分輪廓曲線，其特征在于，所述圖案面積測定方法包 括如下步驟取得測定對象區(qū)域的圖案的圖像的步驟；將所述圖案分割 成多個部分圖案的步驟；計(jì)算所述各部分圖案的面積的步驟；以及合計(jì) 所述各部分圖案的面積，計(jì)算所述圖案的面積的步驟。
也可以是，在上述方式涉及的圖案面積測定方法中，所述分割成部 分圖案的步驟包括如下步驟將所述圖案分割成具有規(guī)定值的中心角的 扇形的部分圖案的步驟；按照所述各部分圖案，生成與所述圖案的中心 和圖案的邊緣相交的線上的線性輪廓曲線的步驟；對所述線性輪廓曲線 進(jìn)行微分，生成微分輪廓曲線的步驟；以及根據(jù)所述線性輪廓曲線和微 分輪廓曲線，檢測所述部分圖案的邊緣位置，根據(jù)所述中心位置和邊緣 位置計(jì)算半徑的步驟。也可以是，當(dāng)所述圖案是由相對的第1和第2邊 緣包圍的矩形圖案時，所述分割成部分圖案的步驟包括如下步驟將所 述圖案分割成按規(guī)定長度劃分第1相對邊緣而成的部分矩形圖案的步驟； 按照所述各部分矩形圖案，生成與第2相對邊緣平行且與第1相對邊緣 相交的線上的線性輪廓曲線的步驟；對所述線性輪廓曲線進(jìn)行微分，生 成微分輪廓曲線的步驟；以及根據(jù)所述線性輪廓曲線和微分輪廓曲線檢 測所述部分圖案的邊緣位置，根據(jù)所述線性輪廓曲線和微分輪廓曲線檢 測邊緣位置，計(jì)算該邊緣間的距離的步驟。此外，也可以是，所述分割 成部分圖案的步驟包括如下步驟檢測所述圖案的邊緣位置作為起點(diǎn)邊 緣位置，檢測從所述起點(diǎn)邊緣位置起離開規(guī)定距離的位置的邊緣作為虛 擬邊緣位置的步驟；生成通過連接所述起點(diǎn)邊緣位置和虛擬邊緣位置的 線段的中點(diǎn)且與該線段成直角的線上的線性輪廓曲線的步驟；對所述線 性輪廓曲線進(jìn)行微分，生成微分輪廓曲線的步驟；根據(jù)所述線性輪廓曲
10線和微分輪廓曲線，檢測邊緣位置的步驟；將該邊緣位置重新作為起點(diǎn) 邊緣位置，檢測與該邊緣位置相鄰的新的邊緣位置，檢測所述圖案周圍 的邊緣位置的步驟；以及分割成由相鄰2點(diǎn)的邊緣位置決定、且包含分 割所述圖案而成的部分圖案在內(nèi)的梯形形狀的區(qū)域的步驟，所述計(jì)算圖 案的面積的步驟，是從包含所述部分圖案在內(nèi)的梯形形狀的區(qū)域的面積 的總計(jì)中減去所述部分圖案以外的梯形形狀的區(qū)域的面積的總計(jì)的步 驟。


圖1是說明現(xiàn)有的面積測定的問題點(diǎn)的圖。
圖2是在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的掃描式電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)圖。
圖3 (a) (d)是信號處理部取得的電子圖像和輪廓曲線的說明圖。
圖4 (a)和(b)是說明接觸孔中心位置的檢測的圖。
圖5 (a) (c)是說明接觸孔的邊緣檢測的圖(其l)。
圖6是說明接觸孔的邊緣檢測的圖(其2)。
圖7是說明接觸孔的面積計(jì)算的圖。
圖8是表示計(jì)算接觸孔的面積的處理的一例的流程圖。
圖9是說明圓角(comerrounding)的測定的圖。
圖IO是表示圓角測定處理的一例的流程圖。
圖ll (a)是說明現(xiàn)有的計(jì)算矩形圖案面積的方法的圖。圖ll (b)
是說明本實(shí)施方式的計(jì)算矩形圖案面積的方法的圖。
圖12是表示計(jì)算矩形圖案面積的處理的一例的流程圖。
圖13 (a) (c)是表示任意形狀圖案的一例的圖。
圖14是說明任意形狀圖案的面積測定方法的圖(其l)。
圖15是說明任意形狀圖案的面積測定方法的圖(其2)。
圖16是表示計(jì)算任意形狀圖案的面積的處理概要的流程圖。
圖17是表示圖16中的檢測邊緣檢測的開始位置的處理的一例的流程圖。
圖18是表示圖16中的檢測圖案周圍的邊緣位置的處理的一例的流程圖。
圖19是說明圖案周圍的邊緣位置的檢測方法的圖。
圖20是說明任意形狀圖案的面積的測定方法的圖(其3)。
具體實(shí)施例方式
以下，對本發(fā)明的實(shí)施方式，參照附圖進(jìn)行說明。 (1)第l實(shí)施方式
首先，對作為圖案尺寸測定裝置使用的掃描式電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)進(jìn) 行說明。接著，對一般的圖案線寬的測定方法進(jìn)行說明。接著，對以接 觸孔為例的圖案的面積測定進(jìn)行說明。接著，對圖案面積測定方法的應(yīng) 用例進(jìn)行說明。
(掃描式電子顯微鏡的結(jié)構(gòu))
圖2是本實(shí)施方式所述的掃描式電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)圖。
該掃描式電子顯微鏡100大致可分為電子掃描部10;信號處理部 30;圖像顯示部40;存儲部55;控制部20，其控制電子掃描部10、信
號處理部30、圖像顯示部40以及存儲部55。控制部20具有輪廓曲線 生成部21、微分輪廓曲線生成部22、邊緣檢測部23以及面積測定部24。
電子掃描部10具有電子槍l、聚光透鏡2、偏轉(zhuǎn)線圈3、物鏡4、 移動載物臺5以及試件座6。
將從電子槍1照射的帶電粒子9通過聚光透鏡2、偏轉(zhuǎn)線圈3、物鏡 4照射到移動載物臺5上的試件7上。
一邊在試件7上進(jìn)行二維掃描一邊照射帶電粒子9 (1次電子束)， 從照射部位發(fā)射的2次電子通過由閃爍器等構(gòu)成的電子檢測器8進(jìn)行檢 測。檢測出的2次電子的電子量通過信號處理部30的AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成 數(shù)字量，作為圖像數(shù)據(jù)存儲在存儲部55中。圖像數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成亮度信號， 用圖像顯示部40進(jìn)行顯示。圖像數(shù)據(jù)被排列在二維矩陣上，使其成為與 1次電子束在試件7上的掃描位置相同的配置，得到二維數(shù)字圖像。該二 維數(shù)字圖像的各像素(pixel)分別用8比特的信息量表示亮度數(shù)據(jù)。
偏轉(zhuǎn)線圈3的電子偏轉(zhuǎn)量和圖像顯示部40的圖像掃描量由控制部
1220進(jìn)行控制。此外，在控制部20中，存儲有用于執(zhí)行線寬測定的程序。 在輪廓曲線生成部21中，生成表示指定范圍的SEM圖像數(shù)據(jù)的亮
度信號的線性輪廓曲線。線性輪廓曲線用于表示對應(yīng)2次電子的電子量
的亮度信號，可認(rèn)為其反映測定圖案的截面形狀。
在微分輪廓曲線生成部22中，對線性輪廓曲線施行一階微分處理，
生成一階微分輪廓曲線。
邊緣檢測部23根據(jù)線性輪廓曲線和一階微分輪廓曲線檢測圖案的邊緣。
面積測定部24測定被指定的測定對象的圖案的面積。面積按構(gòu)成圖 像數(shù)據(jù)的像素單位進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際的面積通過預(yù)先求出的像素的寬度和 實(shí)際的長度之間的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行換算來求出。 (一般的圖案線寬測定方法)
接著，對利用圖2所示的掃描式電子顯微鏡100測定圖3 (a)所示 試件的圖案線寬的 一般方法進(jìn)行說明。
作為試件7，如圖3 (a)所示，使用在光掩模基板50上形成布線圖 案51的試件。試件7的一部分成為圖3 (a)所示的平面形狀。在此，用 虛線52包圍的部分表示掃描式電子顯微鏡100的觀察區(qū)域。
圖3 (b)表示SEM圖像的例子，其通過電子檢測器8檢測在圖3 (a)所示的試件上掃描電子束而得到的2次電子等的電子量，將檢測出 的電子量轉(zhuǎn)換成亮度信號，使電子束的掃描和顯示裝置的CRT的掃描同 步而進(jìn)行顯示。
從圖3 (b)所示的SEM圖像指定測長區(qū)域，提取SEM圖像。設(shè)測 長區(qū)域例如是寬度H為400像素、長度為L的區(qū)域。該區(qū)域可通過上側(cè) 標(biāo)識線LM1、下側(cè)標(biāo)識線LM2、左側(cè)標(biāo)識線LM3以及右側(cè)標(biāo)識線LM4， 由操作人員進(jìn)行選擇。
從提取出的SEM圖像像素數(shù)據(jù)分割測長區(qū)域的H方向，對分割后 的區(qū)域，求出對應(yīng)亮度分布的線性輪廓曲線。并且，在求出線性輪廓曲 線時，在長度L方向例如按照3個像素寬度進(jìn)行平滑(smoothing)處理， 從而可以減小噪聲分量。
13圖3 (C)是表示線性輪廓曲線的圖，所述線性輪廓曲線對應(yīng)沿著圖
3 (a)的I-I線照射電子束時得到的從試件發(fā)射的2次電子的電子量。如 圖3 (c)所示，線性輪廓曲線(對比曲線)在圖案的邊緣部分急劇變化。 為了求出急劇變化的位置，對線性輪廓曲線進(jìn)行微分，求出微分信號量 的最大峰值和最小峰值。
進(jìn)而，如圖3 (d)所示，根據(jù)峰值前后的多個微分信號Dx在像素 間進(jìn)行插值，求出微分波形C1、 C2，用1/100的分辨率計(jì)算第1峰值P1 和第2峰值P2的峰值位置。作為第1峰值P1和第2峰值P2之間的距離， 求出線圖案的寬度W1。
在分割后的各區(qū)域進(jìn)行以上處理，通過將在各區(qū)域計(jì)算出的圖案寬 度的平均值作為測長值，可得到更加正確的線圖案的寬度Wl。 (圖案面積測定)
在本實(shí)施方式中，以接觸孔為例，對計(jì)算其面積的方法進(jìn)行說明。 圖4是表示接觸孔的一例的圖。
在本實(shí)施方式中，不是根據(jù)像素的亮度數(shù)據(jù)大于基準(zhǔn)值還是小于基 準(zhǔn)值來判定是否在接觸孔的范圍內(nèi)，而是分割成規(guī)定個數(shù)的部分圖案(在 本實(shí)施方式中為扇形)，合計(jì)部分圖案的面積，以計(jì)算接觸孔的面積。
例如，當(dāng)將中心角為5度的扇形作為部分圖案時，計(jì)算72個扇形的 面積，通過合計(jì)它們的值來計(jì)算接觸孔的面積。
為了計(jì)算部分圖案的面積，求出接觸孔的中心和半徑。首先，對接 觸孔的中心的檢測進(jìn)行說明。
首先，根據(jù)接觸孔的SEM圖像數(shù)據(jù)，求出指定區(qū)域的線性輪廓曲線。 指定區(qū)域通過設(shè)定檢索區(qū)域SRx來指定，使其包含接觸孔的X方向的兩 側(cè)的邊緣。根據(jù)線性輪廓曲線求出接觸孔的X方向的兩個邊緣(XE1、 XE2)，以其中點(diǎn)為X方向的中心Cx。
接著，設(shè)定包含Cx、 Y方向的兩側(cè)的邊緣在內(nèi)的檢索區(qū)域SRy，求 出通過Cx的Y方向的線的線性輪廓曲線。根據(jù)該線性輪廓曲線求出Y 方向的兩側(cè)的邊緣(YE1、 YE2)，以其中點(diǎn)為Y方向的中心Cy。該位置 成為接觸孔的中心C。接著，求出部分圖案的半徑。該半徑通過檢測接觸孔的邊緣的位置, 將其作為中心C與該邊緣的距離來求出。
圖5 (a)是將接觸孔的一部分的邊緣部分EL表示在以像素為單位 的坐標(biāo)P上而得到的圖，該坐標(biāo)P表示從SEM圖像得到的亮度信號。
設(shè)定包含用上述方法求出的接觸孔的中心位置C和接觸孔周圍的與 邊緣交叉的線在內(nèi)的ROI。
圖5 (a)的S1-S2線是生成輪廓曲線的基準(zhǔn)線。當(dāng)沿該基準(zhǔn)線生成 線性輪廓曲線時，例如可取得圖5 (b)所示的信號波形。以邊緣E1的位 置為界，點(diǎn)Sl側(cè)的信號量的值小于點(diǎn)S2側(cè)的信號量的值，在點(diǎn)El上信 號量急劇變化。此外，圖5 (c)是對圖5 (b)的線性輪廓曲線進(jìn)行微分 而得到的結(jié)果，在點(diǎn)El上可得到微分信號量的最大峰值，可檢測出點(diǎn) El的位置是S1-S2線上的邊緣。此時，與線寬的測定相同，根據(jù)峰值前 后的多個微分信號在像素間進(jìn)行插值，以1/100的分辨率計(jì)算峰值位置。
通過計(jì)算該邊緣位置El和中心位置C之間的距離，計(jì)算Sl-S2線上 的半徑。
接著，利用圖6，對線性輪廓曲線的計(jì)算進(jìn)行詳細(xì)說明。圖6的線 SL是生成輪廓曲線的基準(zhǔn)線。此外，線ASL是平均化基準(zhǔn)線，其用于求 出在亮度值的平均化中使用的像素。
沿著生成線性輪廓曲線的基準(zhǔn)線SL，對每個像素計(jì)算基準(zhǔn)線SL上 的各位置的亮度數(shù)據(jù)。在亮度的計(jì)算中取如下的值不僅將對應(yīng)基準(zhǔn)線 SL的像素SP的亮度數(shù)據(jù)、而且還將沿著垂直于基準(zhǔn)線SL的方向的平均 化基準(zhǔn)線ASL的相當(dāng)于5個像素ASP的亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均而得到的 值。
作為像素的選擇，在求出輪廓曲線的基準(zhǔn)線SL的傾斜角度是45度 以下的情況下，以X軸為基準(zhǔn)軸，在45度以上的情況下，以Y軸為基 準(zhǔn)軸。在基準(zhǔn)軸是X軸的情況下，對于與基準(zhǔn)線SL對應(yīng)的像素，使其 在相同的X位置上不會重復(fù)，從而對全部X位置進(jìn)行選擇。此外，當(dāng)基 準(zhǔn)線SL的基準(zhǔn)軸是X軸時，平均化基準(zhǔn)線ASL的基準(zhǔn)軸成為Y軸，使 其在相同的Y位置不會重復(fù)，選擇像素的中心最靠近平均化基準(zhǔn)線ASL的像素。圖6的情況下，求出5個像素的基準(zhǔn)軸成為Y軸，使其在相同 的Y位置不會重復(fù)，選擇像素的中心最靠近基準(zhǔn)線的像素(ASP)。
這樣地對多個像素的亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均是因?yàn)椋诟飨袼氐牧?度數(shù)據(jù)中含有隨機(jī)值的噪聲分量，1個像素的亮度數(shù)據(jù)在每次測定時其值 不同，不能進(jìn)行具有再現(xiàn)性的測定。從而，通過對多個像素的亮度數(shù)據(jù) 進(jìn)行平均化來減小噪聲。
并且，用于亮度數(shù)據(jù)平均化的像素個數(shù)并不限于5個像素，也可以 增加像素個數(shù)，只要S/N比良好，也可以采用較少的像素個數(shù)。
接著，說明在根據(jù)上述接觸孔的中心位置和邊緣位置計(jì)算出部分圖 案的扇形面積之后實(shí)施的接觸孔的面積計(jì)算。
圖7是說明接觸孔整體的面積計(jì)算的圖。
根據(jù)中心位置C和邊緣位置Eh求出半徑Rlp將Rh作為半徑，求 出規(guī)定的中心角(例如5度)的扇形SC (部分圖案)的面積。同樣地， 對于對角線側(cè)的邊緣位置E2p也根據(jù)邊緣位置E2,求出半徑R2p將R2j 作為半徑，求出規(guī)定的中心角的扇形SC的部分圖案的面積。然后，使求 出線性輪廓曲線的基準(zhǔn)線SI^轉(zhuǎn)動相當(dāng)于中心角的角度，生成沿著新的 基準(zhǔn)線SL2的線性輪廓曲線，檢測邊緣Eh。
這樣地，使基準(zhǔn)線每次轉(zhuǎn)動規(guī)定的中心角，進(jìn)行邊緣的檢測，對接 觸孔的整個范圍求出部分圖案的面積。
例如，當(dāng)設(shè)中心角為5度時，接觸孔的總面積在(Rli^+R2n"x兀xl/72 中，成為n-l 36的總計(jì)。
此外，在上述說明中，以像素數(shù)為單位計(jì)算面積。由此，實(shí)際的值 按照對應(yīng)像素大小的長度進(jìn)行換算。例如，在1個像素的大小為 X-5.625nm、 Y=5.630nm的情況下，在求出素數(shù)單位的面積后，通過擴(kuò)大 5.625x5.630倍，計(jì)算出實(shí)際的值。
并且，對于部分圖案不是扇形而是直線的部分，也可以按照需要， 根據(jù)中心位置C、邊緣位置E1,以及中心角5度，視為三角形的面積，求 出部分圖案的面積。
通過檢測邊緣位置，計(jì)算接觸孔的半徑，求出扇形的面積，合計(jì)該扇形的面積來計(jì)算接觸孔的面積，從而提高再現(xiàn)性和精度，其理由如下 所示。
在如現(xiàn)有那樣判定像素的值來求出面積的情況下，在邊緣近旁的像
素值中包含有噪聲，SN比變差，滿足規(guī)定值的像素每次進(jìn)行測定時并不 固定，每次測定時面積就會不同。
在本實(shí)施方式中，利用多個像素值，從中心到周圍方向生成線性輪 廓曲線，對線性輪廓曲線進(jìn)行微分，檢測邊緣位置。由于使用多個像素 值，因此，即使SN比很差，也可以減小噪聲，并且，由于用多個像素值 在像素間進(jìn)行插值而計(jì)算到1/100像素的分辨率，因此，每次測定時其值 不會有很大的差異。由此，能夠以良好的再現(xiàn)性求出面積。
此外，以往是按像素單位計(jì)算面積，使得包含邊緣上的面積測定對 象區(qū)域的內(nèi)側(cè)或外側(cè)的像素按像素單位包含或不包含在面積中。因此， 不能以良好的精度進(jìn)行測定。
在本實(shí)施方式中，由于求出邊緣位置，計(jì)算將該邊緣位置作為半徑 和弧的交點(diǎn)的扇形的面積，因此，并不以像素為單位，可以減小誤差。 (圖案尺寸測定方法)
接著，利用圖8，對圖案面積測定方法進(jìn)行說明。
圖8是表示測定接觸孔那樣的圖案的面積的處理的一例的流程圖。
在圖8的圖案面積測定處理中，假定預(yù)先取得接觸孔及其周邊的 SEM圖像，并將SEM圖像數(shù)據(jù)作為像素數(shù)據(jù)存儲在存儲部55中。此外， 假定利用校正試件求出像素值與實(shí)際長度之間的關(guān)系。
首先，在步驟Sll中，進(jìn)行初始設(shè)定。在該初始設(shè)定中，進(jìn)行與部 分圖案的個數(shù)對應(yīng)的中心角的設(shè)定、以及指定計(jì)算線性輪廓曲線的區(qū)域 的ROI的大小設(shè)定。
接著，在步驟S12中，指定接觸孔及其周邊的期望的測定區(qū)域，取 得SEM圖像。從作為像素數(shù)據(jù)存儲的存儲部55中提取該SEM圖像數(shù)據(jù)。
接著，在步驟S13中，檢測面積測定對象的接觸孔的中心位置。中 心位置的檢測如下進(jìn)行。首先，求出X方向的線性輪廓曲線，檢測X方 向的兩端的邊緣。將這些邊緣位置的中點(diǎn)作為X方向的中心。在求出X
17方向的中心之后，求出包含該位置的線的Y方向的線性輪廓曲線，檢測 Y方向的兩端的邊緣。以該邊緣位置的中心作為接觸孔的中心。并且，
在求出Y方向的中心之后，也可以再次求出X方向的中心、Y方向的中 心，使得高精度地求出中心位置。
接著，在步驟S14中，指定包含接觸孔的中心位置和接觸孔的邊緣 的規(guī)定高度的檢索區(qū)域。此外，也可以預(yù)先根據(jù)從設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)提取出的接 觸孔的數(shù)據(jù)設(shè)定檢索區(qū)域的大小，自動地進(jìn)行設(shè)定，使接觸孔的中心位 置進(jìn)入其中。
接著，在步驟S15中，在指定的檢索區(qū)域中求出線性輪廓曲線。例 如，從接觸孔的中心在邊緣的方向?qū)γ總€像素單位根據(jù)像素數(shù)據(jù)計(jì)算亮 度數(shù)據(jù)。此時，設(shè)檢索區(qū)域的高度為5個像素的高度，對相當(dāng)于5個像 素的亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均而求出亮度數(shù)據(jù)，減小亮度數(shù)據(jù)的噪聲。
接著，在步驟S16中，對在步驟S15中計(jì)算出的線性輪廓曲線進(jìn)行 一階微分。 一階微分處理由微分輪廓曲線生成部進(jìn)行，例如，利用在一 般圖像處理中使用的佐貝爾濾波器(Zobel filter)等微分濾波器進(jìn)行。一 階微分后，以取信號量的最大值和最小值的位置為邊緣位置進(jìn)行記錄。
接著，在步驟S17中，根據(jù)接觸孔的中心位置和邊緣位置求出半徑。
接著，在步驟S18中，計(jì)算以求出的邊緣位置為弧和半徑交叉的點(diǎn) 的扇形(部分圖案)的面積。
接著，在步驟S19中，對接觸孔的整個范圍判定是否已計(jì)算出部分 圖案的面積。如果判定為己對整個范圍進(jìn)行了計(jì)算，則轉(zhuǎn)移到步驟S20， 如果判定為沒有對整個范圍進(jìn)行計(jì)算，則轉(zhuǎn)移到步驟S21 。
接著，在步驟S20中，對計(jì)算出的全部部分面積進(jìn)行合計(jì)，計(jì)算接 觸孔的面積，結(jié)束本處理。
另一方面，在步驟S21中，使檢索區(qū)域轉(zhuǎn)動規(guī)定的中心角度，轉(zhuǎn)動 線性輪廓曲線基準(zhǔn)線。然后，轉(zhuǎn)移到步驟S15，沿著新的線性輪廓曲線基 準(zhǔn)線，取得線性輪廓曲線，檢測邊緣，計(jì)算以其邊緣位置為弧和半徑交 叉的點(diǎn)的部分圖案的面積。
如以上說明的那樣，在本實(shí)施方式的圖案面積測定方法中，將圖案分割成規(guī)定個數(shù)的部分圖案，在對每個部分圖案測定面積之后，合計(jì)它 們作為圖案的面積。當(dāng)測定部分圖案的面積時，求出連接中心位置和邊 緣的線上的線性輪廓曲線，根據(jù)求出的線性輪廓曲線求出邊緣位置，根 據(jù)中心位置和邊緣位置求出半徑。在求出線性輪廓曲線時，對多個像素 的亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均來求出。并且，求出以邊緣位置為弧和半徑交 叉的點(diǎn)的扇形的面積。由此，即使在像素的亮度信號中包含有噪聲的情 況下，由于以減小噪聲后的值來檢測邊緣的位置而求出面積，因此，能 夠以良好的再現(xiàn)性計(jì)算面積。
接著，對應(yīng)用本實(shí)施方式的面積測定來測定圖案的圓角的方法進(jìn)行 說明。
圖案的圓角如圖9所示，是形成的圖案P的拐角不形成為直角而帶 有圓角的現(xiàn)象。例如，在這樣的圖案P形成為電容器電極的情況下，"1 由于圓角產(chǎn)生沒有形成圖案的部分時，有時不能得到期望的電容值。要
求正確地求出這樣的沒有形成圖案的部分(缺失區(qū)域)AL成為多大程度的值。
以下，利用圖9和圖IO說明缺失區(qū)域AL的面積測定方法。
首先，在步驟S31中，進(jìn)行初始設(shè)定。在初始設(shè)定中，設(shè)定對應(yīng)于
計(jì)算圓角區(qū)域的面積時的部分圖案的個數(shù)的中心角。此外，設(shè)定用于指
定計(jì)算線性輪廓曲線的區(qū)域的ROI大小。
接著，在步驟S32中，取得圓角區(qū)域的SEM圖像數(shù)據(jù)。從作為像素
數(shù)據(jù)存儲的存儲部55中提取該SEM圖像數(shù)據(jù)。
接著，在步驟S33中，設(shè)定圓角區(qū)域的中心位置。中心位置的設(shè)定
中，使圖9所示的ROIc的對角拐角對準(zhǔn)與圖案邊緣相接的位置(cl、 c2)，
將圖案內(nèi)的ROIc的角(c3)作為形成拐角部clc2c3的扇形的中心。
接著，在步驟S34中，設(shè)定包含中心c3和圓角部的邊緣的檢索區(qū)域。 接著，在步驟S35中，在檢索區(qū)域的范圍內(nèi)計(jì)算線性輪廓曲線。 接著，在步驟S36中，檢測邊緣位置。對在步驟S35中計(jì)算出的線
性輪廓曲線進(jìn)行一階微分，從取信號量的最大值或最小值的位置檢測邊
緣位置。
19接著，在步驟S37中，根據(jù)中心位置c3和邊緣位置計(jì)算半徑。 接著，在步驟S38中，計(jì)算規(guī)定中心角的扇形(部分圖案)的面積。 接著，在步驟S39中，判定是否已計(jì)算出圓角區(qū)域的全部部分圖案
的面積。如果判定為已計(jì)算出全部部分圖案的面積，則轉(zhuǎn)移到步驟S40，
如果沒有計(jì)算出，則轉(zhuǎn)移到步驟S41。
接著，在步驟S49中，合計(jì)全部部分圖案的面積，計(jì)算圓角部(clc2c3)
的面積，結(jié)束本處理。
另一方面，在步驟S41中，使檢索區(qū)域轉(zhuǎn)動規(guī)定的中心角度，轉(zhuǎn)移
到步驟S35。
通過以上的處理，在計(jì)算出圓角部的面積之后，從將clc3的距離與 c2c3的距離相乘而求出的ROI的面積減去圓角部clc2c3的面積，計(jì)算出 缺失區(qū)域部AL的面積。
通過以上說明的方法，由于能夠用良好的再現(xiàn)性和良好的精度計(jì)算 圓角部的面積，因此，能夠用良好的再現(xiàn)性和良好的精度計(jì)算缺失區(qū)域 部AL的面積。
(2)第2實(shí)施方式
在第1實(shí)施方式中，對接觸孔那樣的密閉曲線內(nèi)的面積的計(jì)算進(jìn)行 了說明。
在本實(shí)施方式中，對以矩形圖案的區(qū)域?yàn)閷ο蟮拿娣e測定進(jìn)行說明。 并且，測定面積的圖案尺寸測定裝置的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式中所述的裝 置相同，只是計(jì)算面積的面積測定部的處理不同。
以下，對計(jì)算矩形圖案的區(qū)域的面積的方法進(jìn)行說明。
圖11 (a)是說明現(xiàn)有的計(jì)算矩形圖案面積的方法的圖。將矩形圖案 RP的一部分表示在以像素為單位的坐標(biāo)P上。與在第1實(shí)施方式中說明 的計(jì)算接觸孔的圖案面積的情況相同，在矩形圖案RP的邊緣部分，例如， 像素SP4包含在矩形圖案的內(nèi)側(cè)和外側(cè)兩方，像素SP4或者包含在而積 內(nèi)，或者不包含在面積內(nèi)，不能高精度地求出面積。
此外，噪聲包含在像素中，例如，有時像素SP3在某些測定時包含 在面積中，在其它的某些測定時不包含在面積中，再現(xiàn)性變得很差。圖11 (b)是說明本實(shí)施方式的計(jì)算矩形圖案(由第l和第2邊緣包 圍的圖案)的面積的方法的概要的圖。在本實(shí)施方式中，將矩形圖案RP 分割成規(guī)定大小的部分矩形圖案，在計(jì)算出各部分矩形圖案的面積之后， 合計(jì)部分矩形圖案的面積，計(jì)算矩形圖案的面積。分割的單位，例如設(shè)Y 方向的高度相當(dāng)于h個像素(分割第l相對邊緣的規(guī)定長度)，計(jì)算部分 矩形圖案PRP1的X方向的線性輪廓曲線(與第2相對邊緣平行且與第1 相對邊緣相交的線上的線性輪廓曲線)，計(jì)算兩側(cè)的邊緣位置，求出X方 向的距離xl。通過將該距離xl和高度h相乘，計(jì)算部分矩形圖案PRP1 的面積。對其它部分矩形圖案的面積也同樣地計(jì)算。
接著，利用圖12的流程圖說明矩形圖案的面積測定方法。
在圖12的圖案面積測定處理中，假定預(yù)先取得矩形圖案及其周邊的 SEM圖像，將SEM圖像數(shù)據(jù)作為像素數(shù)據(jù)存儲到存儲部55。此外，假 定利用校正試件求出像素值與實(shí)際長度之間的關(guān)系。
首先，在步驟S51中，進(jìn)行初始設(shè)定。在初始設(shè)定中，設(shè)定與部分 矩形圖案的高度對應(yīng)的ROI尺寸。
接著，在步驟S52中，指定矩形圖案及其周邊的期望測定區(qū)域，取 得SEM圖像。從作為像素數(shù)據(jù)存儲的存儲部55中提取該SEM圖像數(shù)據(jù)。
接著，在步驟S53中，將在步驟S52中取得的SEM圖像數(shù)據(jù)分割成 規(guī)定個數(shù)的區(qū)域。這通過設(shè)定以部分矩形的高度為規(guī)定高度的檢索區(qū)域 來進(jìn)行。
接著，在步驟S54中，在步驟S53中設(shè)定的檢索區(qū)域的范圍內(nèi)計(jì)算 線性輪廓曲線。線性輪廓曲線的計(jì)算如下進(jìn)行，控制部20的輪廓曲線生 成部21提取SEM圖像數(shù)據(jù)中的亮度信息。
接著，在步驟S55中，對在步驟S54中計(jì)算出的線性輪廓曲線進(jìn)行 一階微分。 一階微分處理由微分輪廓曲線生成部22進(jìn)行。 一階微分后， 將取信號量的最大值和最小值的位置作為邊緣位置進(jìn)行記錄。
接著，在步驟S56中，根據(jù)邊緣位置計(jì)算部分矩形的寬度。
接著，在步驟S57中，將計(jì)算出的部分矩形的寬度與檢索區(qū)域的高 度相乘，計(jì)算部分矩形區(qū)域的面積。
21接著，在步驟S58中，判定是否已計(jì)算出測定區(qū)域的全部部分矩形 的面積。如果判定為已計(jì)算出全部部分矩形的面積，則轉(zhuǎn)移到步驟S59， 如果判定為沒有計(jì)算出，則轉(zhuǎn)移到步驟S60。
接著，在步驟S59中，合計(jì)已計(jì)算出的部分矩形的面積，計(jì)算指定 的矩形區(qū)域的面積，結(jié)束本處理。
另一方面，在步驟S60中，移動檢索區(qū)域規(guī)定的高度，返回步驟S54， 計(jì)算部分矩形的面積。
并且，在本處理中，對分割后的每個部分計(jì)算面積，合計(jì)它們而計(jì) 算指定區(qū)域的面積，但也可以根據(jù)分割后的區(qū)域計(jì)算矩形圖案的平均寬 度之后，將該寬度與整個指定區(qū)域的高度相乘而求出面積。
如以上說明的那樣，在矩形圖案區(qū)域的面積測定中，將矩形圖案分 割成指定個數(shù)的部分圖案，對各個部分圖案求出面積之后，合計(jì)它們而 計(jì)算矩形圖案的面積。在計(jì)算部分圖案的面積時，對規(guī)定個數(shù)的像素數(shù) 據(jù)進(jìn)行加法平均，根據(jù)線性輪廓曲線計(jì)算邊緣位置。將邊緣間的距離與 規(guī)定個數(shù)的像素大小相乘，計(jì)算部分圖案的面積。由此，即使在像素的 亮度信號中包含有噪聲的情況下，由于用減小噪聲后的值求出邊緣位置 來計(jì)算面積，因此，能夠以良好的再現(xiàn)性和良好的精度計(jì)算面積。 (3)第3實(shí)施方式
在本實(shí)施方式中，對以形狀復(fù)雜的圖案為對象的面積測定進(jìn)行說明。
圖13是表示形狀復(fù)雜的圖案的一例的圖。
在圖13所示圖案的情況下，分割成在第1和第2實(shí)施方式中作為對 象的圖案形狀(以下，稱為基準(zhǔn)圖形圖案)，在計(jì)算出各自的面積后，計(jì) 算總面積。
作為基準(zhǔn)圖形圖案，有扇形圖案(圖13的a)、半圓形圖案(圖13 的卩)以及矩形圖案(圖13的y)。
以下說明求出圖14所示圖案的面積的情況。
在圖14所示形狀的圖案時，首先分割成基準(zhǔn)圖形圖案。按照包含基 準(zhǔn)圖形圖案的方式進(jìn)行分割。例如，圖14的al的部分應(yīng)使指定區(qū)域如 ROL3。此外，圖14的yl的部分應(yīng)使指定區(qū)域如ROIl。此外，圖14的的部分應(yīng)使指定區(qū)域如ROI4。
在進(jìn)行該指定時，按照分割后的區(qū)域在圖案內(nèi)側(cè)不重疊的方式進(jìn)行
指定。即，按照ROIl和ROI3的邊界BL3相互一致的方式進(jìn)行指定。此 外，按照ROB、 ROIl、 ROI2與ROI4的邊界BL2也不相互產(chǎn)生偏離的 方式進(jìn)行指定。
在按照包含圖案P的全部部分的方式進(jìn)行分割之后，對各指定區(qū)域 計(jì)算面積，合計(jì)全部指定區(qū)域的面積，計(jì)算圖案整體的面積。
對圖14的al的指定區(qū)域的面積計(jì)算進(jìn)行說明。
利用在第1實(shí)施方式的圓角測定中說明的拐角部面積測定方法計(jì)算 該圖案al的面積。
利用在第2實(shí)施方式中說明的矩形圖案的面積測定方法計(jì)算圖14的 yl、 y2的圖案的面積。
并且，對于圖13的(3圖案的面積，通過修正在第2實(shí)施方式中說明 的圓角來計(jì)算面積。在圓角中以1個拐角為對象，但圖13的J3圖案是半 圓形，具有2個拐角。在該情況下，中心取為與鄰接的部分圖案之間的 邊界線的中點(diǎn)。
如以上說明的那樣，在復(fù)雜圖案的情況下的面積測定中，分割成基 準(zhǔn)圖形圖案，在計(jì)算出各個圖案的面積之后合計(jì)各圖案的面積，作為復(fù) 雜圖案的面積。在計(jì)算各基準(zhǔn)圖形圖案的面積時，分別分成部分圖案而 按照每個部分圖案求出面積。在計(jì)算部分圖案的面積時，根據(jù)對規(guī)定個 數(shù)的像素數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均而得到的線性輪廓曲線計(jì)算邊緣位置，計(jì)算 矩形的長度或扇形的半徑，求出面積。由此，即使在像素的亮度信號中 包含有噪聲的情況下，由于用減小噪聲后的值求出邊緣位置來計(jì)算面積，
因此，能夠以良好的再現(xiàn)性計(jì)算面積。 (4)第4實(shí)施方式 在本實(shí)施方式中，對不限于第1和第2實(shí)施方式中作為對象的圖案 形狀的組合而以任意形狀的圖案為對象的面積測定進(jìn)行說明。在本實(shí)施 方式中，檢測表示密閉圖案周圍的邊緣位置，根據(jù)這些邊緣位置，應(yīng)用 梯形法則，計(jì)算圖案的面積。
23并且，測定面積的圖案尺寸測定裝置的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式所述的 裝置相同，計(jì)算面積的面積測定部的處理不同。
以下，以圖15所示形狀的圖案為例，參考圖16到圖18的流程圖進(jìn) 行說明。
圖16是表示圖案的面積測定處理概要的流程圖。首先，如步驟S71 所示，檢測邊緣檢測的開始位置，在接下來的步驟S72中，以規(guī)定的間 隔檢測圖案周圍的邊緣位置。根據(jù)檢測出的邊緣位置，在步驟S73中， 計(jì)算圖案的面積。
圖17是表示檢測開始位置的邊緣的處理的流程圖。
首先，在圖17的步驟S81中，指定測定對象圖案PA的區(qū)域內(nèi)的1 點(diǎn)(圖15的點(diǎn)M)作為指定點(diǎn)。該指定是在測定面積的圖案PA的SEM 圖像中，指定圖案PA內(nèi)部的任意一點(diǎn)。
在接下來的步驟S82中，設(shè)定從指定點(diǎn)M起通過與圖案PA的邊緣 交叉的點(diǎn)的線，作為輪廓曲線生成的基準(zhǔn)線。例如，將從指定點(diǎn)M起向 右45度上方延伸的線作為基準(zhǔn)線。
在接下來的步驟S83中，沿著基準(zhǔn)線計(jì)算線性輪廓曲線。線性輪廓 曲線的計(jì)算如下進(jìn)行，由控制部20的輪廓曲線生成部21提取SEM圖像 數(shù)據(jù)中的亮度信息。此外，在線性輪廓曲線的計(jì)算中，如在第1實(shí)施方 式中的說明的那樣，對多個像素的亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均而求出。計(jì)算 出的線性輪廓曲線在微分輪廓曲線生成部22中進(jìn)行一階微分。
在接下來的步驟S84中，根據(jù)一階微分后的微分輪廓曲線，檢測最 靠近指定點(diǎn)M的取部分信號量的正峰值或負(fù)峰值的位置，檢測邊緣位置。 將該邊緣位置作為用于檢測圖案周圍的邊緣的開始位置。
從由上述處理決定的開始位置ES起進(jìn)行圖案周圍的邊緣位置的檢 測。以下，參考圖18和圖19對圖案周圍的邊緣檢測處理進(jìn)行說明。圖 18是表示圖案周圍的邊緣檢測處理的一例的流程圖。此外，圖19是說明 圖案周圍的邊緣檢測的圖。
首先，在圖18的步驟S91中進(jìn)行初始設(shè)定。在初始設(shè)定中，指定檢 測圖案周圍的邊緣時的規(guī)定間隔(以下，稱為指定步距)。例如，設(shè)該指定步距為對應(yīng)規(guī)定的像素個數(shù)的距離。此外，將表示圖案周圍的檢測邊
緣位置的計(jì)數(shù)器k置為O。
在接下來的步驟S92到步驟S94中，檢測從開始位置ES起離開規(guī) 定的指定步距d的位置的邊緣位置。
在步驟S92中，在從通過圖17的處理檢測出的開始位置ES起離開 (指定步距dx2)的距離的位置中檢測虛擬邊緣。具體地，如圖19 (a) 所示，將與從開始位置ES起朝向圖19 (a)下方(一Y方向)的直線VL 在(指定步距dx2)的位置正交的線HL，作為輪廓曲線生成的基準(zhǔn)線， 生成線性輪廓曲線，檢測邊緣Eu。將該檢測出的邊緣Eu作為虛擬檢測 邊緣En。并且，在圖19(a)中，從開始位置ES起在一Y方向檢測邊緣， 但也可以根據(jù)圖案的形狀從開始位置ES起在X方向檢測邊緣。
在接下來的步驟S93中，對在步驟S92中檢測出的虛擬檢測邊緣E,, 進(jìn)行再檢測。將在連接開始位置ES和虛擬檢測邊緣Eu的直線上的、從 幵始位置ES起離開(指定步距dx2)的距離的位置上正交的線作為輪廓 曲線生成的基準(zhǔn)線，求出該基準(zhǔn)線上的線性輪廓曲線，再檢測虛擬檢測 邊緣位置。通過該虛擬檢測邊緣位置的再檢測，使與開始位置ES的距離 更加接近(指定步距dx2)。
在接下來的步驟S94中，檢測最初的邊緣位置。在與連接開始位置 ES和再檢測出的虛擬檢測邊緣位置E!2的直線IL,在中間位置MP,正交 的線上求出線性輪廓曲線，檢測邊緣EPk (xk、 yk)。在圖19 (b)中，作 為第1個邊緣而檢測邊緣EP"通過這樣地檢測EPk (xk、 yk)，可以在圖 案周圍接近直角的線上檢測邊緣，因此，能夠正確地檢測邊緣位置。
在接下來的步驟S95中，將邊緣EPk (xk、 yk)作為用于下一個邊緣 檢測的起點(diǎn)。在圖19 (c)中，將邊緣EP,作為起點(diǎn)。
在接下來的步驟S96到步驟S98中，檢測從起點(diǎn)邊緣位置EPk (xk、 yk)起離開指定步距的邊緣位置EPk+, (xk+1、 yk+1)。
在步驟S96中，將在連接起點(diǎn)EP,和再檢測出的虛擬檢測邊緣E12 的直線IL2上的、從起點(diǎn)EP!起離開(指定步距dx2)的位置上正交的線 作為輪廓曲線生成的基準(zhǔn)線，生成線性輪廓曲線，檢測邊緣。將該檢測出的邊緣作為虛擬檢測邊緣E2,。
在接下來的步驟S97中，與步驟S94相同，將在連接起點(diǎn)EP,和虛 擬檢測邊緣位置E2,的直線上的、從起點(diǎn)EP,起離開(指定步距dx2)的 距離的位置上正交的線作為輪廓曲線生成的基準(zhǔn)線，求出該基準(zhǔn)線.卜.的 線性輪廓曲線，再檢測虛擬檢測邊緣位置。
在接下來的步驟S98中，在與連接起點(diǎn)EP,和再檢測出的虛擬檢測 邊緣位置E22的直線IL3在中間位置MP2正交的直線上求出線性輪廓曲 線，檢測邊緣EPw。在圖19 (d)中，作為第2個邊緣檢測邊緣EP2。
在接下來的步驟S99中，判定是否已檢測出圖案周圍的全部邊緣。 如果判定為已檢測出全部，則結(jié)束本處理，如果判定為還沒有完成檢測， 則轉(zhuǎn)移到步驟S100。
在接下來的步驟S100中，使k-k+l，轉(zhuǎn)移到步驟S95，檢測接下來 的邊緣位置。
通過上述處理，如圖15所示，圖案周圍的邊緣位置按照EPo、EP,、...檢測。
接著，對根據(jù)通過上述處理檢測出的圖案周圍的邊緣位置的、圖案
的面積計(jì)算進(jìn)行說明。
在本實(shí)施方式中，對邊緣位置應(yīng)用梯形法則，計(jì)算圖案的面積。 假定表示圖案周圍的邊緣EP已被檢測出n個，設(shè)第k個邊緣位置為
EPk (xk、 yk)。
使用檢測出的全部邊緣位置，根據(jù)如下所示的式(1)，計(jì)算圖案的 面積S。
A-,)x^^V(x。-z")x^4^ …(1)
例如，在圖15中，通過相鄰的邊緣EP,和EP2，規(guī)定包含有圖案PA 的部分圖案PPA的梯形形狀的區(qū)域(x^EP,EP2)。通過對由這樣相鄰的 邊緣決定的梯形形狀的面積相加或者相減，計(jì)算圖案的面積。
在圖15的例子中，由圖案PA上側(cè)的T2到To的邊緣位置規(guī)定的梯 形形狀的區(qū)域，計(jì)算合并如區(qū)域(x,X2EP,EP2)那樣分割圖案PA后的區(qū) 域PPA (稱為部分圖案)和不包含圖案的區(qū)域而成的面積。此外，由圖
26案PA下側(cè)的T,到T2的邊緣位置規(guī)定的梯形形狀的區(qū)域，計(jì)算不包含圖 案PA的區(qū)域的面積。
從而，將由圖案PA上側(cè)的T2到To的邊緣位置規(guī)定的梯形形狀的區(qū) 域的面積相加，將由圖案PA下側(cè)的到T2的邊緣位置規(guī)定的梯形形狀 的區(qū)域的面積相減，由此，計(jì)算圖案PA的面積。
艮卩，將邊緣位置的X坐標(biāo)的值Xk—Xk—,〉0的范圍的梯形形狀的面 積相加，將邊緣位置的X坐標(biāo)的值Xk—Xk-,〈0的范圍的梯形形狀的面 積相減，由此，計(jì)算圖案的面積。
并且，即使是圖20所示的復(fù)雜形狀(圖案的一部分是在Y方向具有 凹部的形狀)的圖案，通過上述方法，也能夠計(jì)算圖案的面積。g卩，對 于圖20的A1、 A2、 A3、 A4的區(qū)域，對區(qū)域A3和A4相加兩次，對區(qū) 域A4相減兩次。由此，由于在Al到A4的區(qū)域中，最終計(jì)算出A1和 A3區(qū)域的面積，因此，可以計(jì)算圖案PA的面積。
如以上說明的那樣，在第4實(shí)施方式中，在計(jì)算圖案的面積時，通 過指定SEM圖像的圖案內(nèi)的1點(diǎn)，自動地檢測圖案周圍的邊緣位置，根 據(jù)檢測出的邊緣位置應(yīng)用梯形法則，計(jì)算圖案的面積。由此，能夠減輕 指定對象范圍的用戶的負(fù)擔(dān)，同時，能夠防止由錯誤的范圍指定導(dǎo)致的 測定精度的降低。
此外，對規(guī)定個數(shù)的像素數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均，根據(jù)線性輪廓曲線檢 測圖案周圍的邊緣。由此，即使在像素的亮度信號中包含噪聲的情況下， 也能夠用減小噪聲后的值來檢測邊緣位置。
此外，當(dāng)檢測圖案周圍的邊緣時，根據(jù)與連接檢測出的邊緣位置和 規(guī)定間隔的虛擬邊緣位置的直線在中間位置上正交的線上的線性輪廓曲 線，檢測下一個邊緣位置。由此，可在與圖案周圍接近直角的線上檢測 邊緣，因此，能夠檢測出正確的邊緣位置，能夠正確地計(jì)算圖案面積。
權(quán)利要求
1. 一種圖案尺寸測定裝置，其特征在于，該圖案尺寸測定裝置具有一邊在試件上掃描一邊照射電子束的單元；通過所述電子束的照射，根據(jù)從形成有圖案的所述試件上發(fā)生的電子的電子量，取得該圖案的圖像數(shù)據(jù)的單元；以及將所述圖案分割成多個部分圖案，計(jì)算各部分圖案的面積，合計(jì)該各部分圖案的面積，計(jì)算所述圖案的面積的面積測定單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案尺寸測定裝置，其特征在于，該圖案尺寸測定裝置還具有線性輪廓曲線生成單元，其根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)，生成表示規(guī)定線上的亮度信號的線性輪廓曲線；以及微分輪廓曲線生成單元，其對所述線性輪廓曲線進(jìn)行微分，生成微 分輪廓曲線，所述面積測定單元將所述圖案分割成具有規(guī)定值的中心角的扇形的 部分圖案，按照所述各部分圖案，根據(jù)與所述圖案的中心和圖案的邊緣 相交的線上的線性輪廓曲線和微分輪廓曲線檢測邊緣位置，根據(jù)所述中 心位置和邊緣位置計(jì)算半徑，計(jì)算所述各部分圖案的面積，合計(jì)該各部 分圖案的面積，計(jì)算所述圖案的面積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖案尺寸測定裝置，其特征在于，所述線性輪廓曲線生成單元對規(guī)定個數(shù)的像素數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均， 生成所述線上的線性輪廓曲線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖案尺寸測定裝置，其特征在于， 所述圖案的中心根據(jù)所述圖案的X方向的寬度和所述圖案的Y方向的寬度進(jìn)行計(jì)算。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案尺寸測定裝置，其特征在于， 該圖案尺寸測定裝置還具有線性輪廓曲線生成單元，其根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)，生成表示規(guī)定線上 的亮度信號的線性輪廓曲線；以及微分輪廓曲線生成單元，其對所述線性輪廓曲線進(jìn)行微分，生成微 分輪廓曲線，所述面積測定單元當(dāng)所述圖案是由相對的第1和第2邊緣包圍的矩 形圖案時，將所述矩形圖案分割成按規(guī)定長度劃分第1相對邊緣而成的 部分矩形圖案，按照所述各部分矩形圖案，根據(jù)與第2相對邊緣平行且 與第1相對邊緣相交的線上的線性輪廓曲線和微分輪廓曲線，計(jì)算第1 相對邊緣間的距離，將所述規(guī)定長度和該距離相乘，計(jì)算該部分矩形圖 案的面積，合計(jì)該各部分矩形圖案的面積，計(jì)算所述矩形圖案的面積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖案尺寸測定裝置，其特征在于， 所述線性輪廓曲線生成單元對與所述規(guī)定長度對應(yīng)的規(guī)定個數(shù)的像素數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均，生成所述線上的線性輪廓曲線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案尺寸測定裝置，其特征在于， 所述面積測定單元按照規(guī)定的間隔檢測所述圖案周圍的邊緣位置，從由檢測出的相鄰2點(diǎn)的邊緣位置決定、且包含分割所述圖案而成的部 分圖案在內(nèi)的梯形形狀的區(qū)域的面積的總計(jì)中，減去由檢測出的連續(xù)2 點(diǎn)的邊緣位置決定、且所述部分圖案以外的梯形形狀的區(qū)域的面積的總 計(jì)，計(jì)算所述圖案的面積。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖案尺寸測定裝置，其特征在于， 該圖案尺寸測定裝置還具有線性輪廓曲線生成單元，其根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)，生成表示規(guī)定線上 的亮度信號的線性輪廓曲線；以及微分輪廓曲線生成單元，其對所述線性輪廓曲線進(jìn)行微分，生成微 分輪廓曲線，所述面積測定單元檢測所述圖案的邊緣位置作為起點(diǎn)邊緣位置，根 據(jù)該起點(diǎn)邊緣位置檢測規(guī)定距離的邊緣位置作為虛擬邊緣位置，根據(jù)通 過連接所述起點(diǎn)邊緣位置和虛擬邊緣位置的線段的中點(diǎn)且與該線段成直 角的線上的線性輪廓曲線和微分輪廓曲線，檢測邊緣位置，將該邊緣位 置重新作為起點(diǎn)邊緣位置，通過檢測與該邊緣位置相鄰的新的邊緣位置， 按照規(guī)定的間隔檢測所述圖案周圍的邊緣位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖案尺寸測定裝置，其特征在于， 所述線性輪廓曲線生成單元對規(guī)定個數(shù)的像素數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均，生成所述線上的線性輪廓曲線。
10. —種圖案尺寸測定裝置的圖案面積測定方法，所述圖案尺寸測定 裝置具有 一邊在試件上掃描一邊照射電子束的單元；通過所述電子束 的照射，根據(jù)從形成有圖案的所述試件上產(chǎn)生的電子的電子量，取得該 圖案的圖像數(shù)據(jù)的單元；線性輪廓曲線生成單元，其根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)， 生成表示規(guī)定線上的亮度信號的線性輪廓曲線；以及微分輪廓曲線生成 單元，其對所述線性輪廓曲線進(jìn)行微分，生成微分輪廓曲線，其特征在 于，所述圖案面積測定方法包括如下步驟 取得測定對象區(qū)域的圖案的圖像的步驟； 將所述圖案分割成多個部分圖案的步驟； 計(jì)算所述各部分圖案的面積的步驟；以及 合計(jì)所述各部分圖案的面積，計(jì)算所述圖案的面積的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的圖案面積測定方法，其特征在于， 所述分割成部分圖案的步驟包括如下步驟將所述圖案分割成具有規(guī)定值的中心角的扇形的部分圖案的步驟； 按照所述各部分圖案，生成與所述圖案的中心和圖案的邊緣相交的線上的線性輪廓曲線的步驟；對所述線性輪廓曲線進(jìn)行微分，生成微分輪廓曲線的步驟；以及 根據(jù)所述線性輪廓曲線和微分輪廓曲線，檢測所述部分圖案的邊緣位置，根據(jù)所述中心位置和邊緣位置計(jì)算半徑的步驟。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖案面積測定方法，其特征在于， 所述線上的線性輪廓曲線通過對規(guī)定個數(shù)的像素數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均而生成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖案面積測定方法，其特征在于， 所述圖案的中心根據(jù)所述圖案的X方向的寬度和所述圖案的Y方向的寬度進(jìn)行計(jì)算。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的圖案面積測定方法，其特征在于，當(dāng)所述圖案是由相對的第1和第2邊緣包圍的矩形圖案時，所述分割成部分圖案的步驟包括如下步驟將所述圖案分割成按規(guī)定長度劃分第1相對邊緣而成的部分矩形圖案的步驟；按照所述各部分矩形圖案，生成與第2相對邊緣平行且與第1相對邊緣相交的線上的線性輪廓曲線的步驟；對所述線性輪廓曲線進(jìn)行微分，生成微分輪廓曲線的步驟；以及根據(jù)所述線性輪廓曲線和微分輪廓曲線檢測所述部分圖案的邊緣位置，根據(jù)所述線性輪廓曲線和微分輪廓曲線檢測邊緣位置，計(jì)算該邊緣間的距離的步驟。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖案面積測定方法，其特征在于，對于所述線性輪廓曲線，對與所述規(guī)定長度對應(yīng)的規(guī)定個數(shù)的像素數(shù)據(jù)進(jìn)行加法平均，生成所述線上的線性輪廓曲線。
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的圖案面積測定方法，其特征在于，所述分割成部分圖案的步驟包括如下步驟檢測所述圖案的邊緣位置作為起點(diǎn)邊緣位置，檢測從所述起點(diǎn)邊緣位置起離開規(guī)定距離的位置的邊緣作為虛擬邊緣位置的步驟；生成通過連接所述起點(diǎn)邊緣位置和虛擬邊緣位置的線段的中點(diǎn)且與該線段成直角的線上的線性輪廓曲線的步驟；對所述線性輪廓曲線進(jìn)行微分，生成微分輪廓曲線的步驟；根據(jù)所述線性輪廓曲線和微分輪廓曲線，檢測邊緣位置的步驟；將該邊緣位置重新作為起點(diǎn)邊緣位置，檢測與該邊緣位置相鄰的新的邊緣位置，檢測所述圖案周圍的邊緣位置的步驟；以及分割成由相鄰2點(diǎn)的邊緣位置決定、且包含分割所述圖案而成的部分圖案在內(nèi)的梯形形狀的區(qū)域的步驟，所述計(jì)算圖案的面積的步驟，是從包含所述部分圖案在內(nèi)的梯形形狀的區(qū)域的面積的總計(jì)中減去所述部分圖案以外的梯形形狀的區(qū)域的面積的總計(jì)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖案尺寸測定裝置和圖案面積測定方法，能夠以良好的再現(xiàn)性和良好的精度測定圖案的面積。圖案面積測定方法包含如下步驟取得圖案的圖像數(shù)據(jù)的步驟；分割成部分圖案的步驟；計(jì)算各部分圖案的面積的步驟；以及合計(jì)各部分圖案的面積，計(jì)算圖案的面積的步驟。也可以是分割成部分圖案的步驟包括如下步驟將圖案分割成具有規(guī)定值的中心角的扇形的部分圖案的步驟；按照各部分圖案，生成與所述圖案的中心和圖案的邊緣相交的線上的線性輪廓曲線的步驟；生成微分輪廓曲線的步驟；以及根據(jù)線性輪廓曲線和微分輪廓曲線檢測部分圖案的邊緣位置，根據(jù)中心位置和邊緣位置計(jì)算半徑的步驟。
文檔編號G01B15/00GK101523155SQ20078003400
公開日2009年9月2日 申請日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者松本純 申請人:株式會社愛德萬測試