(57)【要約】      （修正有）【課題】下層パターンの一部が上層に隠れているような場合であっても、正確に上層パターンと下層パターンのずれを求めるパターン計測装置を提供する。【解決手段】円形パターンの内円と外円の２つの接点であるａ点とｂ点の位置を特定し、線分ａｂの中点であるｏ点から線分ａｂに垂直な方向に輝度分布波形を形成し、当該形成した輝度分布波形からｃ点、ｅ点の位置を特定し、ａ点とｏ点との間の第１の距離と、ｏ点とｃ点との間の第２の距離を演算し、当該第１の距離の自乗と第２の距離の自乗の加算値を、第２の距離で除算することによって、第１の直線に対して垂直な方向の内円の径を求め、当該内円の径の中点と、外円のエッジ抽出に基づいて求められる外円の中点との距離を算出するパターン計測装置。【選択図】図８
2019060806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対するビーム走査によって走査領域から得られる信号を用いて試料上に形成されたパターンを測定するパターン測定装置において、
荷電粒子線装置によって得られた検出信号に基づいて、前記ビーム走査領域に含まれる円形パターンの内円と外円の２つの接点である第１の点と第２の点の位置を特定し、当該第１の点と第２の点を結ぶ第１の直線の中点である第３の点から当該第１の直線に対し垂直な方向の輝度分布波形を形成し、当該形成した輝度分布波形から内円のエッジである第４の点の位置と、当該第４の点に対し前記第３の点を挟んで反対側の外円のエッジである第５の点の位置を特定し、前記第１の点と前記第３の点との間の第１の距離と、前記第３の点と前記第４の点との間の第２の距離を演算し、当該第１の距離の自乗と第２の距離の自乗の加算値を、前記第２の距離で除算することによって、前記第１の直線に対して垂直な方向の内円の径を求め、当該内円の径の中点と、前記外円のエッジ抽出に基づいて求められる外円の中点との距離を算出する演算処理装置を備えたことを特徴とするパターン計測装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記演算処理装置は、前記内円内に基準点を設定し、当該基準点を基準とした複数方向の輝度分布波形を形成し、当該複数の輝度分布波形から前記複数方向のエッジの位置を求め、当該エッジ位置が所定の閾値に相当する方向のエッジ点を前記第１の点、及び第２の点と設定することを特徴とするパターン計測装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記演算処理装置は、前記第１の直線に対し垂直な方向の輝度分布波形から、所定の２つの閾値に対応する位置を、前記円形パターンの１のエッジと前記円形パターンの他のエッジについて求め、前記２つの閾値に対応する位置間の間隔が大きい方に位置する内円のエッジ点を、前記第４の点とすることを特徴とするパターン計測装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記演算処理装置は、前記第１の直線に対し垂直な方向の輝度分布波形から、前記第５の点とは反対に位置する外円のエッジである第６の点の位置を特定し、当該第５の点と第６の点との間の中点を、前記外円と中点とすることを特徴とするパターン計測装置。
【請求項５】
荷電粒子線によって取得された画像に基づいて試料上のパターンの計測をコンピューターに実行させるコンピュータープログラムにおいて、
当該プログラムは、前記コンピューターに、荷電粒子線装置によって得られた検出信号に基づいて、前記ビーム走査領域に含まれる円形パターンの内円と外円の２つの接点である第１の点と第２の点の位置を特定させ、当該第１の点と第２の点を結ぶ第１の直線の中点である第３の点から当該第１の直線に対し垂直な方向の輝度分布波形を形成させ、当該形成した輝度分布波形から内円のエッジである第４の点の位置と、当該第４の点に対し前記第３の点を挟んで反対側の外円のエッジである第５の点の位置を特定させ、前記第１の点と前記第３の点との間の第１の距離と、前記第３の点と前記第４の点との間の第２の距離を演算させ、当該第１の距離の自乗と第２の距離の自乗の加算値を、前記第２の距離で除算することによって、前記第１の直線に対して垂直な方向の内円の径を求めさせ、当該内円の径の中点と、前記外円のエッジ抽出に基づいて求められる外円の中点との距離を算出させることを特徴とするコンピュータープログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、パターン計測装置に係り、特に、半導体製造工程における円形パターンの上下ずれを計測するパターン計測に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パターンの寸法計測では、走査型電子顕微鏡により撮像された高解像度画像を基に、画像上のパターンエッジを検出し、そのエッジ座標から寸法計測を行う。計測対象パターンの形状は主にラインパターンやホールパターンであり、ラインパターンであれば、線幅やピッチ、ホールパターンであれば、その直径等が主な測定対象となる。
【０００３】
特許文献１には、走査電子顕微鏡によって得られた画像に基づいて、ホールパターンの上層パターンと下層パターンの重心をもとめ、ベクトルで位置ずれを計測する手法が説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２７４６４９号（対応米国特許ＵＳＰ６，５７３，４９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今、半導体メモリ等の半導体デバイスの三次元構造化が進み、３Ｄ-ＮＡＮＤと言った深い穴を持つ構造のデバイスがある。これらのデバイスには、穴を垂直に従来よりも深い穴を形成する。穴を形成する際に、ウェーハの周辺等では、エッチングが垂直ではなく斜めにエッチングされてしまうことがあり、この穴の上層部の円形パターンと下層部の円形パターンでずれが生じる。特に大きく外れたものは、月の満ち欠けのように、欠けて見える。
【０００６】
一方、下層パッドパターンに向けて、穴パターン接続する場合、下層パッドから外れて接続することがあるため、上記と同様に、欠けて見える。
【０００７】
このようなホールパターンの走査電子顕微鏡画像を撮像すると、下層パターンのエッジの一部が試料表面に隠れたような画像となるため、特許文献１に説明されているように単に下層パターンの重心を求めようとすると、エッジが部分的に見えないパターンから重心を求めることになり、下層パターン本来の重心位置からずれた点を重心位置として認識してしまうことなる。その結果、上層パターンと下層パターンとのずれを正確に特定することが困難となる。
【０００８】
以下に、下層パターンの一部が上層に隠れているような場合であっても、正確に上層パターンと下層パターンのずれを求めることを目的とするパターン計測装置、及びコンピュータープログラムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための一態様として、荷電粒子線装置によって得られた検出信号に基づいて、ビーム走査領域に含まれる円形パターンの内円と外円の２つの接点である第１の点と第２の点の位置を特定し、当該第１の点と第２の点を結ぶ第１の直線の中点である第３の点から当該第１の直線に対し垂直な方向の輝度分布波形を形成し、当該形成した輝度分布波形から内円のエッジである第４の点の位置と、当該第４の点に対し前記第３の点を挟んで反対側の外円のエッジである第５の点の位置を特定し、第１の点と前記第３の点との間の第１の距離と、第３の点と前記第４の点との間の第２の距離を演算し、当該第１の距離の自乗と第２の距離の自乗の加算値を、第２の距離で除算することによって、第１の直線に対して垂直な方向の内円の径を求め、当該内円の径の中点と、外円のエッジ抽出に基づいて求められる外円の中点との距離を算出するパターン計測装置を提案する。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成によれば、穴構造における上層円形パターンから大きく外れた下層円形パターンの重心点及びずれ量（オーバーレイ誤差）を適切に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】半導体パターン評価装置の一例を示す図。
【図２】推定円計測工程を示すフローチャート。
【図３】ホールパターンに設定した計測領域の一例を示す図。
【図４】計測領域内の輝度分布のヒストグラムを示す図。
【図５】仮の中心から、放射状にプロファイル（輝度分布波形）を取得する様子を示した図。
【図６】複数方向のプロファイル間の位置合わせを行った例を示す図。
【図７】方向の変化に対する、エッジ位置に対応する画素位置の変化を示すグラフ。
【図８】推定円計測演算に必要なポイントを示す図。
【図９】ａｃ線の中間から、垂線方向に取得したプロファイルの一例を示す図。
【図１０】オーバーレイ誤差計測結果の出力例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に説明する実施例では、高精度にパターンの計測を実行する演算処理装置を備えた荷電粒子線装置を説明する。また、以下に説明する荷電粒子線装置は、コンピュータプロセッサと、非一時的なコンピューター可読媒体とを備えた制御装置によって制御される。非一時的なコンピューター可読媒体は、コンピュータプロセッサによって実行されると、システムコントローラに所定の処理を実行させるコンピューター命令で符号化され、後述するような処理工程に沿って、荷電粒子線装置を制御する。
【００１３】
半導体メモリであるＤＲＡＭや、３Ｄ−ＮＡＮＤ（ＦＬＡＳＨメモリ）は、穴パターンの形成が多く、特に３Ｄ−ＮＡＮＤのチャネルホールでは、２μｍ以上の深さを持つ深穴パターンを形成する工程があり、ウェーハの周辺等では、エッチングが垂直ではなく斜めにエッチングされてしまうことがあり、この穴の上層部の円形パターンと下層部の円形パターンでずれが生じる。
【００１４】
一方、ＤＲＡＭは、ホールパターン（上部）の中心と下層に位置するＰＡＤパターンの中心をずらす場合があり、また、上層円形パターンの大きさや合わせの関係で、電子顕微鏡画像内に下層パッドのエッジが見えることがある。
【００１５】
この上層円形パターンと下層円形パターンのずれを計測する場合、上層円形パターンのエッジ点の位置検出に基づいて上層の中心点を求め、下層円形パターンのエッジ点の位置検出に基づいて下層の中心点を求め、当該２つの中心点間の距離を求める手法を採用することが考えられる。この手法において、上層円形パターンと下層円形パターンのずれ量が大きく、内円（下層円形パターン）のエッジと外円（上層円形パターン）のエッジが接している場合、内円のエッジが部分的に上層周囲の試料表面に隠れている場合がある。つまり、内円については隠れている部分と見えている部分の境界をエッジと捉えてしまうことになるため、本来の中心とは異なる位置を中心として認識してしまうことになる。このような中心位置の誤認識は、上層円形パターンと下層円形パターンのずれを評価する際の誤差要因となる。
【００１６】
以下に説明する実施例では、下層のパターンが部分的に見えない場合であっても、適切に中心位置を特定することによって、正確な上下ずれ測定を行うことが可能なパターン計測方法、及び計測装置について説明する。
【００１７】
以下に説明する実施例では、主に下層の重なってしまっているパターンの中心点を推定するために、一部が隠れて見えない円の直径を求める。本実施例では円形パターン中、１の線分が２つに分岐している部分（内円のエッジと外円のエッジの接点）を例えばａ点、ｂ点と定義し、更にａ点とｂ点を結ぶ直線を定義する。そして直線上に中間点ｏ（線分ａｏ＝線分ｂｏ）を定義し、当該中間点ｏから内円のエッジが見えている側に垂線を延ばし、当該垂線と内円のエッジとの交点ｃを定義する。ここで、距離ａｏ（第１の距離）と距離ｃｏ（第２の距離）を求め、以下の演算式［数１］を用いて、内円の直径Ｄを算出する。
【００１８】
［数１］
直径Ｄ＝（ａｏ２＋ｃｏ２）／ｃｏ
更に、直径Ｄからｃｏを引くことで、ｃｏ方向上に推定円の中心位置が特定できる。
【００１９】
以下に説明する実施例では、以下のような信号処理を行うことによって、上層円形パターンと下層円形パターンとの間のずれを計測する。まず、上層円形パターンと下層円形パターンの接点（１つの線分が２つに分岐している部分）を判定する。接点の判定は、上層円形パターンのエッジ点と下層円形パターンのエッジ点の差分から判定したり、プロファイルの違いから、エッジ点を判定したりする。
【００２０】
これらによって求められた接点ａ点、ｂ点間を線に見立て、線ａｂの中間点から垂直方向に伸ばした方向を再度計測する。この時、計測方向は２方向考えられるが、輝度プロファイルを作成すると、一方向側には、１のシンプルなピークが現れるのに対し、もう一方側には段差のあるピーク、或いは２つのピークが現れる。この現象を利用して、輝度プロファイルを用いて計測すべき方向を決定する。この計測の場合、ｃ点はピークが２段となっている側の信号波形であって、段差部分、或いは線分ａｂに近い側のピーク位置の検出に基づいて、下層円形パターンのエッジ位置と上層円形パターンのエッジ位置を特定する。この場合、例えば閾値法を用いて、プロファイル波形の下側ピーク（或いは段差）に対応する位置を下層円形パターンのエッジｃ点、上側ピークを上層円形パターンのエッジｃ´点と判定する。ｃ点とｃ´点の垂線方向の間隔を、上層円形パターンと下層円形パターンとの間のずれ量とし、その他、ずれの方向も算出する。
【００２１】
上述のように本実施例は、上層円形パターンと下層円形パターンの接点（１の線分が２つに分岐する分岐点）、又は、最近接点を決定し、２点の基準点を抽出する判定ステップと、２点の基準点の中間点から２点の基準点を通過する直線に対し、垂直な方向に伸ばした直線と、交差する下層円形パターンのエッジ点と、上層円形パターンのエッジ点を検出するステップを含む計測方法、及び上記ステップで計測を実行する計測装置に関するものである。このような計測法によれば、上層円形パターンと下層円形パターンの円形パターンが大きくずれた場合でも、下層円の重心点及び上下層のずれを計測することが可能となる。
【００２２】
本実施例に係る半導体パターン評価装置の構成例について、図１を用いて説明する。本実施例に係る半導体パターン評価装置における測長ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）１０１は、電子ビーム１０２を制御する照射光学系１０３と、試料から放出される２次電子１０４を検出する検出系、試料である計測用ウェーハ１００を搬送するステージ１０５、及びロードロック室１０６で構成される。
【００２３】
電子ビーム１０２は、電子銃１０７から放出され、電子ビーム１０２の経路上にある照射光学系１０３（コンデンサレンズ、対物可動絞り、アライメントコイル、スティグマコイル、偏向コイル、対物レンズ等で構成される。）を通り、照射位置ずれ、非点収差を補正、照射位置を制御し、集束されてステージ１０２上の計測用ウェーハ１００に照射される。
【００２４】
照射された計測用ウェーハ１００は、２次電子１０４を放出し、検出系を構成するＥ×Ｂ偏向器１０８より、２次電子１０４は検出系を構成する検出器１０９の方向に偏向される。曲げられた２次電子１０４は検出器１０９により検出する。検出された２次電子１０４はＡ／Ｄコンバータ１１１によりデジタル信号に変換され、メモリ１１３に画像として格納される。
【００２５】
画像処理部１１５では、メモリ１１２内に格納された画像及び制御端末１１６より入力された情報を用いてデータ記憶装置１１４に記憶されている計測手法ライブラリ（レシピ）から計測手法データを取出し、パターン寸法計測等を行う。
制御端末１１６（演算装置）はマウスやキーボード等の入力装置やモニタ等の表示装置を有する装置全体の制御端末であり、測長ＳＥＭ１０１全体を制御し、電子ビーム１０２の照射条件の調整やステージコントローラ１１６を制御しウェーハ上への照射位置等を統括し、かつ画像処理部１１５の処理方法の制御および処理画像の出力を行うことができる。
【００２６】
なお、画像処理部１１５での処理は、予め記録媒体１１７に記録されている画像処理プログラムに従って制御される。また、記憶媒体には後述する計測を自動的に測長ＳＥＭに実行させる動作プログラム（レシピ）も記憶されており、制御端末１１６は、この動作プログラムによって測長ＳＥＭを制御する。
【００２７】
図２は、計測工程を示すフローチャートである。測長ＳＥＭ１０１で、画像の中に一個乃至複数個のホールパターンが含まれるように、ビーム走査することによって画像を取得する（ステップ２０１）。
【００２８】
次に、計測対象となるパターンを選択し、計測領域を設定する（ステップ２０２）。パターンの選択と計測領域の設定は、操作者が画像を見ながらポインティングデバイス等で行っても良いし、画像認識アルゴリズムを予め記憶媒体に記憶させておき、ホールパターンの自動抽出を行うと共に、ホールパターンを含む領域に自動的に計測領域を設定するようにしても良い。更にステップ２０２にて、上層パターンの中心付近にカーソルを配置し、これを仮の中心とする。この設定は、測長パターン等で用いられているホールパターンの計測と同じように設定する。次に、計測開始し、仮の中心から放射状に、複数方向に輝度プロファイルを取得する（ステップ２０３、２０４）。複数の方向について取得された輝度プロファイルの解析を行う（ステップ２０５）。
【００２９】
また、ステップ２０６では、下層パターンが試料表面と重なっているか否かの判定を行う。当該判定法については後述する。プロファイルを解析した結果、下層パターンが上層パターン周囲の試料表面と重なっていないと判定された場合、上層パターンのエッジ抽出と下層パターンのエッジ抽出を行い、それぞれの中心点の位置を求め、中心点間の距離と方向を算出することによって、上下パターンのずれを計測する（ステップ２０７）。下層パターンが上層パターン周囲の試料表面と重なっている場合は、上層パターン（外円）と下層パターン（内円）の接点及び、エッジ点の抽出を行い（ステップ２０８）、各点から演算を実施し（ステップ２０９）、上層パターンと下層パターンのずれ量を求め、計測結果を表示する（ステップ２１０）。
【００３０】
図３を用いて、図２のステップ２０２にて行われる計測対象となるパターンの選択と、計測領域の設定の具体的な処理内容について説明する。ステップ２０２では、計測領域３０１の設定と、中心点カーソル３０２の設定を行う。計測領域の設定は、例えばホールパターンを特定するような画像認識アルゴリズムや、予め記憶されたテンプレートを用いたマッチング処理によってホールパターン領域を特定し、当該ホールパターン領域を包囲するような領域設定によって実現する。中心点カーソル３０２の設定は、例えば計測領域３０１の中心に設定するようにしても良いし、画像認識によって特定されたホールパターンの中心に設定するようにしても良い。
【００３１】
この際、計測領域３０１に含まれる画素の輝度分布を示すヒストグラムを生成し、輝度値に応じた分離処理を行う。具体的には、ホールパターンの場合、試料表面は高輝度であり、ホール底部は試料表面と比較すると相対的に低輝度であるため、特定の輝度に閾値を設定することで高輝度領域（上層パターンの領域３０３）と低輝度領域（ホール底部）を分離する。また、低輝度領域についても、下層パターン領域３０５と、下層パターン以外の下層領域３０４とでは輝度に違いがあるため、やはり閾値の設定等に基づいて、２つの領域を分離する。
【００３２】
図４に輝度ヒストグラムの一例を示す。上層パターンの領域３０３はピーク４０３、下層パターン以外の下層領域３０４はピーク４０２、下層パターン領域３０５はピーク４０１にそれぞれ対応している。上層パターンと下層パターンのずれが少なく、下層パターン以外の下層領域３０４の輝度の画素数が少ない（ピークの検出が困難）である場合は、ピーク４０１とピーク４０３の中間点を、下層パターン以外の下層領域３０４のピーク位置とする。
【００３３】
次に、図５、図６を用いて、ステップ２０４、ステップ２０５における処理の具体例を説明する。図５に例示するように、ステップ２０２で設定した中心点カーソル３０２を起点として、放射状に輝度プロファイルを取得する。計測するポイント数は任意である。輝度プロファイルは、図６のようになっており、プロファイル５０１と５０２は、上層パターンに下層パターンが隠れた部分のエッジに交差する方向の輝度分布である。下層パターンのエッジが見えず、恰も上層パターンのエッジと下層パターンのエッジが一致しているように見えるので、高輝度部から低輝度部に亘ってなめらかなスロープとなっている。一方、プロファイル５０４は、高輝度部と低輝度部との間に中間輝度領域があるため、段差がついている。プロファイル５０３はプロファイル５０２とプロファイル５０４の中間の輝度分布となる。
【００３４】
各プロファイル波形は、ピーク値６０１を基準として例えば±３Ｐｉｘｅｌ領域で、フィッティングをして、位置合わせする。次に、下層パターンの閾値６０３を設定するために、図４にて説明したピーク４０２の輝度値を１００％、ベースラインの輝度値を０％としたときに、例えば４０％の輝度値に当たる輝度値を、下層パターンの閾値６０３と設定する。次にプロファイル５０４の下層パターンの閾値６０３に対応する画像上の位置６０４、プロファイル５０３の下層パターンの閾値６０３に対応する画像上の位置６０５、及びプロファイル５０２の下層パターンの閾値６０３に対応する画像上の位置６０６を決める。
【００３５】
図５のプロファイル取得方向５０１を１本目として、プロファイル取得方向を順次に変えることによって得られる各プロファイル波形について、閾値６０３に対応する位置を、プロファイルの取得順にプロットしていくと図７にようになる。Ｐｉｘｅｌ位置６０４、Ｐｉｘｅｌ位置６０５、Ｐｉｘｅｌ位置６０６及び他のプロファイル取得方向のＰｉｘｅｌ位置をプロットしていくと図７に例示するような波形を形成することができる。
【００３６】
この時に、Ｐｉｘｅｌ位置の最大値と最小値の差や図４のヒストグラムのピーク値の個数等を利用し、下層パターンの一部が試料表面に覆われ、見えなくなっているか否かの判定（ステップ２０６）を行う。例えば、Ｐｉｘｅｌ位置の最大値と最小値の差が３０Ｐｉｘｅｌ以下で図４のヒストグラムのピークの個数が２つの場合は、通常のホール測定（ステップ２０７）に移行する。このような判定を行う理由として、ピクセル位置の最大値と最小値の差が所定値以下であるということは、プロファイルの取得方向によらず、下層パターンのエッジと中心点との距離差が少ないことを意味し、その結果、下層パターンが真円に近いと考えられるからである。真円に近いということは、下層パターンの一部が試料表面に隠れ、アスペクト比の大きな楕円になっていない状態であり、下層パターンの全輪郭が見えている状態であると推定することができる。
【００３７】
また、図４に例示したヒストグラムのピークが３つではなく、２つである場合、目的とする下層パターン以外の下層パターンが、ホール内に写り込んでいない状態（他のパターンが写り込むことによる中間輝度のピークがない）であると推定できるため、この判定によっても下層パターンの全輪郭が見えている状態であると推定することができる。
【００３８】
以上のような処理に基づいて、下層パターンと試料表面が重なっているか否かの判定を行う。なお、上述のような複数の判定法のアンド条件で重なりの有無を判定することによって、判定の成功率を高めることができる。
【００３９】
上述のような判定によって、図４に例示するようなヒストグラムのピークが３つ出ている、或いは図７に例示するようなグラフ内で、ピクセル位置の最小値と最大値の差が所定値を越えているような場合、下層パターンの一部が試料表面に隠れ、正確な中心点を見出すことが困難な状態であるため、正確な中心点を見出すべく、外円と内円の接点（１つの線分が２つに分岐している点）、及びエッジ点の抽出（ステップ２０８）を行う。
【００４０】
図７のグラフから、Ｐｉｘｅｌ位置の最大値を１００％、最小値を０％としたとき、例えばその８０％を閾値７０１と決め、当該閾値に対応するプロファイル取得方向から位置を特定し、ａ点７０２（第１の点）、ｂ点７０３（第２の点）とする。この時、前後の本数を取って、補間することも可能である。
【００４１】
次に、ｃ点、ｄ点の決め方を説明する。図８に示すように、ａ点７０２とｂ点７０３を直線で結び（線分ａｂ）、その中間点であるｏ点８０１（第３の点）を決定する。ｏ点８０１を基準に線ａｂに対して垂直方向にプロファイル８０２を取得する。このプロファイルを図９に示す。
【００４２】
まず、上層パターンの最大輝度値９０１と図４のピーク４０２に対応する輝度値との間にで閾値９０３を設定する。ピーク４０２に対応する輝度値は、下層パターン以外の下層領域３０４の輝度値であり、この間（例えば４０２を０％、９０１を１００％としたときの５０％に対応する輝度値）に閾値を設定する。次に、その接点の２点と下層パターンの最低輝度値９０２とピーク４０２に対応する輝度値との間に閾値９０４を設定する。
【００４３】
以上のように２つの閾値設定に基づいて抽出される４つの位置情報について、左側の２点の差分９０５、右側の２点の差分９０６を求める。この差分が大きい方が下層パターン以外の下層領域３０４が含まれている側と推定できるため、差分が大きい側の閾値対応点をそれぞれ、ｃ点９０７（第４の点）、ｄ点９０８（第６の点）と定義する。また、後述する上層パターンの直径を求めるために、ｃ点９０７に対し、ｏ点８０１を挟んで反対側の上層パターンのエッジであるｅ点（第５の点）を定義する。
【００４４】
次に演算処理について説明する。上述のようにして求めたａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｏ点を［数１］に代入して、直径Ｄ１を求める。［数１］を用いて算出したＤ１を［数２］に代入することによって距離Ｃ１を算出する。距離Ｃ１はｏ点と下層パターンの本来の中心点との距離に相当し、ｏ点から線分ａｂの垂線方向（ｃ点、ｄ点とは逆の方向）にＣ１移動した位置が下層パターンの本来の中心位置となる。
【００４５】
［数２］
距離Ｃ１＝ｃｏ−Ｄ１／２
次に、上層パターンの中心点を算出する。上層パターンの直径は、線分ｄｅの中心点であるため、点ｄ、点ｅのいずれかを起点とし、線分ｄｅ／２を求めることによって中心点を求めるようにしても良い。この場合、点ｏを起点とした線分ｄｏとは反対の方向のプロファイルの閾値対応点を点ｅと定義し、線分ｄｅの距離を求める。また、上層パターンは下層パターンと異なり、他のパターンに隠れている部分がないため、最外郭線を選択的に抽出し、当該最外郭線を基準とした距離画像の作成等に基づいて中心点を抽出するようにしても良い。
【００４６】
上層パターンについて求められた中心点と下層パターンについて求められた中心点との差異がオーバーレイ誤差となる。
【００４７】
図１０を用いてステップ２１０にて実施する計測結果の表示について説明する。計測結果は、判定別に分けて表記する。例えば、「計測手法１」はＳＥＭ画像から内円と外円の中心点を抽出し、そのずれ測定した結果を表示する表示欄であり、「計測手法２」は上述のような点ａ、点ｂの抽出による下層パターンの中心点の算出と上層パターンの中心点との距離を測定した結果を表示する表示欄である。更に、Ｔｏｔａｌ表示も行う。また、下層パターンがより識別できるように、中心位置と直径から、円を描き、２Ｄや３Ｄ表示を行う。このような表示によって、測定結果を視覚化でき、またＳＥＭ画像と共に表示することによって、演算結果の評価を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
１０１…測長ＳＥＭ、１０２…電子ビーム、１０３…照射光学系、１０４…２次電子、１０５…ステージ、１０６…ロードロック室、１０７…電子銃、１０８…Ｅ×Ｂ偏向器、１０９…検出器、１１１…Ａ／Ｄコンバータ、１１２…メモリ、１１３…ＣＰＵ、１１４…データ記憶装置、１１５…画像処理部、１１６…制御端末、１１７…記憶装置、１１８…ステージコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019060806.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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