(57)【要約】【課題】より高精度で高スループットのパターン計測を実現する。【解決手段】電子顕微鏡の焦点位置を変化させながら被検査パターンのパターン画像を取込んで一連の動画像データを取得し（ステップＳ１）、動画像の各フレームごとにパターンの輪郭を抽出する（ステップＳ２）。次に、パターン画像の輪郭点対のＤＡＤ図を作成し、複数のフレームにわたって重畳させ（ステップＳ３）、このＤＡＤ図に基づいて上記パターンを計測する（ステップＳ４，５）。【選択図】　図２
2004117208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象であるパターンが形成された被写体から取得され複数のフレームで構成される一連の動画像データの供給を受けるデータ入力部と、
前記動画像データから前記パターンの輪郭点データを抽出し、抽出された輪郭点データから輪郭点対を各フレームごとに組み合わせ、前記輪郭点対を構成する輪郭点間の距離と、前記輪郭点間を結ぶ直線と任意の軸線との間の角度とを算出し、前記輪郭点対の前記距離と前記角度との分布を複数のフレームにわたって生成する画像処理手段と、
前記距離と前記角度との前記分布に基づいて前記パターンを計測する計測手段と、
を備えるパターン計測装置。
【請求項２】
前記動画像データは、焦点移動機構を有する撮像装置により、所定の範囲内で焦点位置を変化させながら取得された動画像データであることを特徴とする請求項１に記載のパターン計測装置。
【請求項３】
前記動画像データは、移動中の前記被写体について取得された動画像データであることを特徴とする請求項１または２に記載のパターン計測装置。
【請求項４】
前記動画像データは、前記被写体をエネルギ線で走査することにより取得された動画像データであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン計測装置。
【請求項５】
前記動画像データは、光学顕微鏡により取得されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のパターン計測装置。
【請求項６】
前記動画像データは、電子顕微鏡により取得されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のパターン計測装置。
【請求項７】
検査対象であるパターンが形成された被写体から得られ複数のフレームで構成される一連の動画像データを取得する手順と、
前記動画像データから前記パターンの輪郭点データを抽出し、抽出された輪郭点データから輪郭点対を各フレームごとに組み合わせ、前記輪郭点対を構成する輪郭点間の距離と、前記輪郭点間を結ぶ直線と任意の軸線との間の角度とを算出する手順と、
前記輪郭点対の前記距離と前記角度との分布を複数のフレームにわたって生成し、この距離と前記角度との分布に基づいて前記パターンを計測する手順と、
を備えるパターン計測方法。
【請求項８】
前記動画像データは、焦点移動機構を有する撮像装置により、所定の範囲内で焦点位置を変化させながら取得された動画像データであることを特徴とする請求項７に記載のパターン計測方法。
【請求項９】
前記動画像データは、移動中の前記被写体について取得された動画像データであることを特徴とする請求項７または８に記載のパターン計測方法。
【請求項１０】
前記動画像データは、前記被写体をエネルギ線で走査することにより取得された動画像データであることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のパターン計測方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれかに記載のパターン計測方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品に形成されたパターンを計測するパターン計測装置、パターン計測方法およびプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
製品に形成されたパターンを評価するための従来の計測方法について、半導体の製造工程における、リソグラフィー工程やエッチング工程等で形成される微細パターンをＣＤ−ＳＥＭ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ　Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）装置により測定する場合を具体例に挙げて説明する。
【０００３】
ＣＤ−ＳＥＭ装置を用いた半導体微細パターンの寸法計測では、計測対象パターンを上方から観察したＳＥＭ　画像を取得し、これをもとにパターン各部の寸法が計測される。高精度での計測を行うためには、ＳＥＭ画像がボケの無い鮮明なものでなければならない。一定の画像分解能のもとで最高に鮮明なパターン画像を得るためには、オートフォーカス（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ）と呼ばれる焦点合わせ（以下、単にＡＦという）を実行した後に鮮明なＳＥＭ画像が取得される。自動焦点合わせ方法については、電子ビームのラインスキャンによる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１９０１３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の方法によっても、焦点が合っていないパターン画像を合焦状態と誤判定して、間違った検査結果を出力してしまう場合があり、焦点合わせの精度は必ずしも満足のいくものではなかった。例えば、パターン輪郭の方向が電子ビームの走査方向に対して直交するように配置されていない場合のラインプロファイルの鈍りや、試料のチャージアップやコンタミネーションなどに起因する経時変化により、従来の方法による焦点合わせでは正しい焦点位置の検出が困難であった。また、電子ビームの光学系のパラメータ（通常は対物レンズの供給電流）を焦点合わせ工程により検出された値に再度設定する際に、電源の安定性等によりパターン画像が再現しないということも考えられる。
【０００６】
ＡＦのその他の方法としては、例えば、画像処理を用いる方法がある。この方法では、画像全体または画像中の指定した領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）内の画素の微分値をソフトウェアまたはハードウェアによる専用回路、またはこれら両方の手段により計算し、この微分値が最大となる状態を合焦と判定する。この方法ではＡＦの精度を向上するために、ＲＯＩ内に、ある一定以上のパターン輪郭が存在していることが必要であり、高倍率のホールパターンのように輪郭が比較的少ないパターンに対してはＡＦの誤判定をしてしまう場合がある。
【０００７】
また、通常の半導体の微細パターンは、数ｎｍから約数ミクロンにわたる高さを有する構造体となっている。このため、ＳＥＭ画像としてこのようなパターンを観察した場合、焦点が合った（合焦）部分と焦点が合っていない（非合焦）部分とが同一画像中に混在してしまう場合がある。このような場合、上述した画像処理によるＡＦでは、ＲＯＩ中の輪郭の高さとその占有率に応じて、中間的な値を合焦状態と認定して計算していた。このため、ＡＦの判定を誤まることがあった。
【０００８】
また、電子ビームのラインスキャンによる方法でも、高低差のあるパターンの輪郭が電子ビームの走査方向に存在していれば、上述した問題点を含む結果が得られてしまう。
【０００９】
このような問題を回避するために、ＣＤ−ＳＥＭ装置では電子ビーム光学系の焦点深度を深くする設計がなされている。半導体の微細パターンを検査するためには光学系に１ｎｍ程度の分解能を保持する必要がある。一般に焦点深度を深くするとビームの分解能が低下するため、焦点深度を１ミクロン程度以下にする必要がある。さらに、自動焦点合わせを実施してパターンの計測対象部分に焦点を合わせる場合、その精度を焦点深度の約半分と見積もると、パターン輪郭線の高低差が１ミクロン以下であっても、合焦した輪郭線と合焦していない輪郭線とが同一画像中に混在してしまうこともあり得る。
【００１０】
上述の問題を解決するために、例えば、特願平１１−１９５３７５の発明では、一連のパターン画像を焦点を変えて取り込みながら、合焦状態を示す特徴量を計算しつつパターン画像を合成し、この合成したパターン画像に対して検査を実行するという方法が提案されている。
【００１１】
しかし、この方法には、特徴量の計算およびパターン画像の合成を実行するコンピュータのＣＰＵの負荷が大きく、ひいては計測時間を増大させ、パターン検査のコストを大きくしてしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より高精度でスループットに優れたパターン計測装置、パターン計測方法およびプログラムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
【００１４】
即ち、本発明によれば、
検査対象であるパターンが形成された被写体から取得され複数のフレームで構成される一連の動画像データの供給を受けるデータ入力部と、上記動画像データから上記パターンの輪郭点データを抽出し、抽出された輪郭点データから輪郭点対を各フレームごとに組み合わせ、上記輪郭点対を構成する輪郭点間の距離と、上記輪郭点間を結ぶ直線と任意の軸線との間の角度とを算出し、上記輪郭点対の上記距離と上記角度との分布を複数のフレームにわたって生成する画像処理手段と、上記距離と上記角度との上記分布に基づいて上記パターンを計測する計測手段と、を備えるパターン計測装置が提供される。
【００１５】
また、本発明によれば、
検査対象であるパターンが形成された被写体から得られ複数のフレームで構成される一連の動画像データを取得する手順と、上記動画像データから上記パターンの輪郭点データを抽出し、抽出された輪郭点データから輪郭点対を各フレームごとに組み合わせ、上記輪郭点対を構成する輪郭点間の距離と、上記輪郭点間を結ぶ直線と任意の軸線との間の角度とを算出する手順と、上記輪郭点対の上記距離と上記角度との分布を複数のフレームにわたって生成し、この距離と上記角度との分布に基づいて上記パターンを計測する手順と、を備えるパターン計測方法が提供される。
【００１６】
また、本発明によれば、上記パターン計測方法をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。以下では、半導体ウェーハ上に形成された微細パターンやＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶パネルのトランジスタパターンを取り挙げて説明するが、本発明はこれらの製品パターンに限定されるものでは決してなく、他の様々な製造ラインによる製品一般のパターン計測に利用することができる。
【００１８】
（１）第１の実施の形態
本実施形態では半導体製造プロセスのパターン検査に使用されるＣＤ−ＳＥＭ装置で半導体ウェーハ上に形成された微細ラインパターンの線幅を測定する場合を例にとって説明する。しかしながら、本発明はＣＤ−ＳＥＭ装置の例に限定されること無く、例えば光学的な撮像系を備える検査装置等にも応用できる。
【００１９】
図１は、本実施形態のパターン計測装置であるＣＤ−ＳＥＭ装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示すＣＤ−ＳＥＭ装置は、ウェーハ用の電子顕微鏡と、信号処理装置１２と、ＥＷＳ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ）１４と、画像処理装置１６と、レンズ制御電源１８と、を備える。
【００２０】
電子顕微鏡は、鏡体１と検出器１０を含む。鏡体１の内部には、電子銃２、電子光学系と、Ｘ−Ｙステージ８とが設けられ、Ｘ−Ｙステージ８の上面には試料である半導体ウェーハＷが載置される。電子光学系は、電子レンズ４と偏向器６とを有する。
【００２１】
電子銃２により生成された電子ビームＥＢは、電子レンズ４により収束され、Ｘ方向およびＹ方向の偏向器６によって偏向されて半導体ウェーハＷ上に照射され走査される。電子ビームＥＢの照射により半導体ウェーハＷの表面から二次電子、反射電子および後方散乱電子（以下、二次電子等という）が発生し、これら二次電子等は、検出器１０によって検出され、その検出信号は信号処理装置１２により増幅され、さらにＡ／Ｄ変換によりディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、画像データとしてＥＷＳ１４のフレームメモリＦＭ２に格納される。このとき、ＥＷＳ１４は、通常、ＳＮ比改善のために、供給されたディジタル信号に対してリカーシブフィルタリング（ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ　ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）処理を実行する。フレームメモリＦＭ２に格納された画像データは、画像処理装置１６のメインメモリＭＲ２に転送され、または画像処理装置１６に接続されたハードディスク装置ＨＤ２等の記録装置に、図示しないバッファメモリを介して転送される。本実施形態においては、信号処理装置１２がデータ入力部を構成し、信号処理装置１６が画像処理手段を構成する。
【００２２】
図１に示すＣＤ−ＳＥＭ装置によるパターン計測について図２から図６を参照しながら説明する。
【００２３】
図２は、図１のＣＤ−ＳＥＭ装置によるパターン計測の概略手順を示すフローチャートである。
【００２４】
試料のパターンを高い精度で測定するためには、前述したＡＦにより試料の焦点を合わせる必要があり、電子顕微鏡では、電子レンズへの供給電流を変えることで焦点距離を調整する。本実施形態では、通常のＡＦを実行する代りに、まず、電子レンズ４に供給する電流量を一定範囲で変化させながら、パターン画像を取得することにより、一連の連続した画像データを取得する（ステップＳ１）。
【００２５】
本実施形態では０．２ミクロンのステップで１０ミクロンの範囲にわたって焦点位置を変化させながら、１ステップ毎に１枚の画像を取得する場合について説明する。焦点位置の変化に画像の変化が追従する時間を持たせ、歪みのない画像を取得する目的から、１枚の画像を取得した後に一定の間隔を持たせる。今、電子ビームの走査速度が３０フレーム／秒のＴＶレートであり、Ｓ／Ｎ比改善のための画像積算処理枚数を４フレームとし、画像取得の時間間隔を２フレームと設定した場合、０．２秒に１枚の画像が取得される。本実施形態では、５０枚の画像を１０秒かけて取得することになる。この時間は、焦点位置変化の範囲やステップ幅、電子ビームの走査速度、画像積算枚数および画像取得間隔を最適化することにより、さらに短縮可能である。
【００２６】
ステップＳ１により取得されたラインパターンの動画像の一例を図３の一連の静止画像により模式的に示す。同図においては、図示の便宜上、ラインパターンＰ２の輪郭線のグレー濃度が濃い（輪郭線がシャープな）ものほど焦点が合っている状態を示している。
【００２７】
ＣＤ−ＳＥＭ装置では、通常、光学センサや静電容量センサを用いたラフフォーカス機構が備わっているため、パターンの焦点は数ミクロンの精度で追い込まれている。さらに、通常の電子光学系の焦点深度は０．２ミクロンよりは深いので、図３に示す画像の中には、必ず合焦状態にあるパターン画像が含まれていることになる。
【００２８】
次に、得られた動画像データに対して、画像処理装置１６が１フレーム毎にパターンの輪郭を検出する（図２、ステップＳ２）。図２に示す手順では一連の動画像データを一旦全て取得した後にパターンの輪郭を検出することとしたが、これに限ることなく、画像の取得とパターン輪郭の抽出とを並行に処理することにより、１フレームの画像データを取得する度にパターン輪郭を抽出することとしても良い。このような並行処理を行う場合は、処理時間をより短縮することができる。
【００２９】
本実施形態ではラインパターンＰ２を例にとっているため、従来から用いられているしきい値法、直線近似法等を用いることができる。しかしながら、これらの方法では、特に穴パターンの輪郭抽出の場合に処理時間がかかるので、高速なフレームレートの動画像には適していない。さらに、ＲＯＩを必要とする輪郭抽出法では、フレーム毎にパターンの位置が変わる場合、ＲＯＩ設定の前処理も必要になるため、高速な処理は望めない。本実施形態では焦点位置を変えるだけなので大きなパターン位置の変化はないが、それでも電子レンズ系の収差の影響で微妙なパターンの位置変化は生じ得る。このような事情に鑑み、本実施形態では、特願２００１−２９４２０９で提案された方法を用いて画像処理装置１６が輪郭を抽出する。
【００３０】
なお、この他にも、画像処理を用いた輪郭抽出法が各種提案されているが、本発明ではそれらの方法のうちのいずれか、またはそれらを併用することができる。
【００３１】
次に、画像処理装置１６は、特願２００１−０８９７３１に記載されている方法に従って、フレーム毎に取得されたパターン画像の輪郭点について輪郭点対を形成し、その対の距離と角度との分布図（ＤＡＤ図）を全てのフレームにわたって重畳して表現する（ステップＳ３）。なお、この参照により特願２００１−０８９７３１の内容全体を本願明細書に引用したものとする。
【００３２】
図３に示す模式図から得られるＤＡＤ図を図４および図５に示す。図４（ａ）から明らかなように、焦点がずれるに従って、パターンの輪郭がぼけ、図４（ｂ）のＤＡＤ図ではより広がった分布になっていく。図４（ｃ）は、図４（ｂ）のｄ軸上の２点Ａ−Ａでの断面プロファイルである。この一方、図５（ａ）に示すような合焦状態では、そのＤＡＤ図は同図（ｂ）に示すようなシンプルな分布となる。図５（ｂ）のｄ軸上の２点Ｂ−Ｂの断面プロファイルは、図５（ｃ）に示すように鋭敏な形状となり、図４（ｃ）の形状とは対照的である。
【００３３】
しかしながら、図６のＤＡＤ図に示すように、すべてのフレームからの分布を重ねていくと、分布の左側の境界が鮮明になる。そこで、この左側境界を１／ｃｏｓθで近似し（図２、ステップＳ４）、その頂点の座標を求めることで、合焦状態のラインパターンの線幅が求められる（ステップＳ５）。
【００３４】
本実施形態では分布の境界線を１／ｃｏｓθで近似したが、図６に示された分布における強度の極大点（分布の尾根線に対応する）を１／ｃｏｓθで近似してもよい。また、ＤＡＤ図について、近似処理に先立ち、例えばメディアン処理等のいかなる画像処理を実行してもよい。また、これらの画像演算はＰＣ等のメモリ（本実施形態では画像処理装置１６のメモリＭＲ２）内で展開すれば足りるので、例えばディスプレイ等を用いてユーザに見せる必要は特に無い。
【００３５】
以上の一連の処理により、合焦状態にあるラインパターンの線幅、および、必要な場合は任意の基準線に対するそのラインパターンの角度がパターン計測結果として出力される。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、合焦状態にある正確なパターンの計測をも可能にしながら、ＡＦ工程そのものを省略できるので、計測時間を大幅に削減することができる。また、電子ビーム光学系のパラメータをＡＦ工程により決定された値に再度設定する際に生じ得る電源の不安定化等に起因してパターン画像の再現性が劣化するという従来技術の問題を解消することができる。
【００３７】
（２）第２の実施の形態
本実施形態では、顕微鏡として光学顕微鏡を用いてＴＦＴ液晶パネルのトランジスタパターンの線幅を計測する場合に本発明を適用した形態について説明する。
【００３８】
図７は、本実施形態のパターン計測装置の概略構成を示すブロック図であり、また、図８は、計測対象としての複数のラインパターンの具体例を示す図である。さらに、図９は、図７に示すパターン計測装置によるパターン計測方法の概略手順を示すフローチャートである。
【００３９】
図７に示すパターン計測装置は、光学顕微鏡と、信号処理装置４４と、パーソナルコンピュータ４６とを備える。光学顕微鏡は、光源３２と、レンズ３４，４０と、ハーフミラー３６と、ＴＦＴ液晶パネルＬＣＰを載置するＸ−Ｙステージ３８と、撮像素子としてのＣＣＤカメラ４２とを含む。パーソナルコンピュータ４６は、メインメモリＭＲ４を内蔵するとともに、ハードディスク装置ＨＤ４等の外部記録装置に接続される。
【００４０】
光源３２から発せられた光Ｌは、レンズ３４により平行な光路を進行してハーフミラー３６に入射する。ハーフミラー３６により反射した光Ｌは、Ｘ−Ｙステージ３８に向い、ＴＦＴ液晶パネルＬＣＰに形成された検査対象であるトランジスタパターンに入射する。被検査パターンからの反射光はハーフミラー３６を通過し、レンズ４０により集光されてＣＣＤカメラ４２に入射する。ＣＣＤカメラ４２の撮像面に結像した光により被検査パターンの平面形状に応じた信号電荷がＣＣＤカメラ４２の撮像素子に生成され、この信号電荷がアナログの画像信号として信号処理装置４４に供給される。信号処理装置４４は供給された画像信号をディジタル信号に変換して増幅し、パーソナルコンピュータ４６に供給し、パーソナルコンピュータ４６は、受取った画像信号に対して以下に詳述する画像処理を実行する。本実施形態において、信号処理装置４４がデータ入力部を構成し、パーソナルコンピュータ４６が画像処理手段を構成する。
【００４１】
光学顕微鏡による画像は、上述した第１の実施形態で説明したＣＤ−ＳＥＭ装置の場合と比較してＳ／Ｎ比が高く、リカーシブフィルタリングのようなＳ／Ｎ比改善処理を必要としない。このため、パターンの焦点変化の画像をフルフレームの動画像データとして比較的容易に記録することができる。本実施形態では、図８に示す複数のラインパターンＰ４，Ｐ６およびＰ８を計測する場合を取り挙げて説明する。
【００４２】
パターンを高い精度で計測するためには画素の大きさをある程度小さくする必要があり、ひいては画像の倍率をある程度の大きさに保つ必要がある。従って、例えば図８に示す場合、パターンＰ４，Ｐ６およびＰ８のすべてを一つの画像に収めることができない。このため、本実施形態では、まず、パターンが形成されたＴＦＴ液晶パネルＬＣＰを載置するＸ−Ｙステージ３８（図７参照）を移動させ、その動画像データを取得する（図９、ステップＳ１１）。このステップにより得られた動画像を図１０に模式的に示す。次に、パーソナルコンピュータ４６が動画像データのフレーム毎にパターンの輪郭を抽出し（ステップＳ１２）、パターン画像の輪郭点対のＤＡＤ図をフレーム毎に作成した後に、全てのフレームにわたってＤＡＤ図を重畳させる（ステップＳ１３）。図１０の動画像の全フレームにわたって重畳されたＤＡＤ図を図１１に示す。このように重畳されたＤＡＤ図の特徴部分をパーソナルコンピュータ４６が１／ｃｏｓθで近似して抽出することにより（図９、ステップＳ１４）、図１１の特徴曲線Ｐ４’，Ｐ６’およびＰ８’の近似曲線が得られる。最後に、パーソナルコンピュータ４６がこれらの近似曲線の頂点座標から各パターンの線幅と角度を出力し（ステップＳ１５）、これにより３本のラインパターンＰ４，Ｐ６およびＰ８の線幅及び角度が高精度かつ高速に計測できる。
【００４３】
なお、互いに近傍にある輪郭点については　パーソナルコンピュータ４６が同一の輪郭グループに属することを判定するグルーピング処理を実行するので、画面中にパターンエッジが一つしかない場合は、輪郭点対が存在せず、ＤＡＤ図も生成されないことに留意されたい。
【００４４】
（３）第３の実施の形態
本実施形態では、図１に示すＣＤ−ＳＥＭ装置で長手方向に幅が変化しているラインパターンの最小線幅を計測する場合を取り挙げて説明する。このようなラインパターンの具体例を図１２のパターンＰ１０に示す。半導体の配線パターンは、通常、長手方向に一定の幅を保っているが、図１２のパターンＰ１０のようにライン幅が局所的に変化すると、その部分は断線の原因となる欠陥として存在する。このようなパターンについては、上述した第１の実施形態と同様に、ＣＤ−ＳＥＭ装置で計測するための画像として十分な画像の解像度が必要であり、このため、倍率を必要以上に小さく設定することはできない。従って、静止画像として取得される領域は狭く、概ね線幅の１０倍以下程度であるため、従来、図１２に示すようなパターンを計測する場合は、観察領域ＲＯＩを上下どちらかに移動しながら静止画を取得し、その度に計測を繰り返し、一定の長さに渡った最小線幅を最後に出力していた。このため、多大な手間を必要とし、計測の効率が著しく低下するという問題があった。
【００４５】
図１３は、本実施形態によるパターン計測方法の概略手順を示すフローチャートである。本実施形態ではまず、電子顕微鏡によるステージ動作または電子ビームの偏向等の手段で観察領域を移動しつつ、その際に動画または時間的に連続した一連の静止画の画像データを信号処理装置１２に取込む（ステップＳ２１）。本実施形態では、画像の取得に先立って、何らかの方法でパターンのＡＦを実行する。このため、被計測パターンは合焦状態にある。このようにして取得された動画像データに対し、第１の実施形態と同様に、画像処理装置１６がフレーム毎に輪郭点を抽出し（ステップＳ２２）、ＤＡＤ図の作成および重畳を実行する（ステップＳ２３）。図１２に示すラインパターンＰ１０に対し全フレームについて作成され重畳されたＤＡＤ図を図１４に示す。ＥＷＳ１４（図１参照）は、重畳されたＤＡＤ図の分布のうち、ｄ軸方向の最小点座標を出力する（ステップＳ２４）。これにより、ラインパターンＰ１０の測定範囲内での最小の線幅を計測することができる。なお、本実施形態の場合は、欠陥領域に由来する輪郭点対の数量がその他の領域に由来する輪郭点対と比較して少ないので、ｄ軸方向での最小点近傍の境界が比較的不鮮明となる。このため、図１４のＤＡＤ図に対してヒストグラム処理等の画像強調処理を実行することが有効である。
【００４６】
（４）プログラムおよび記録媒体
上述したパターン計測方法の一連の手順は、プログラムに組み込んでコンピュータに読込ませて実行させても良い。これにより、本発明にかかるパターン計測方法を画像処理可能な汎用コンピュータを用いて実現することができる。また、上述したパターン計測方法の一連の手順をコンピュータに実行させるプログラムとしてフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読込ませて実行させても良い。
【００４７】
記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の携帯可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でも良い。また、上述したパターン計測方法の一連の手順を組込んだプログラムをインターネット等の通信回線（無線通信を含む）を介して頒布しても良い。さらに、上述したパターン計測方法の一連の手順を組込んだプログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、または記録媒体に収納して頒布しても良い。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態のいくつかについて説明したが、本発明は上記形態に限るものでは決して無く、その技術的範囲内で種々変形して適用することができる。例えば、上述した実施形態では、ＤＡＤ図の重畳を全てのフレームについて実行したが、必ずしも全フレームについて実行する必要はなく、例えばオペレータが着目した複数のフレームのみについてＤＡＤ図を重畳させても良い。また、上述した実施形態では、フレーム毎にパターンの輪郭を抽出してＤＡＤ図を形成し、その後に複数のＤＡＤ図について重畳させることとしたが、これに限ることなく、最初のフレームについて作成したＤＡＤ図の上に、次のフレームのＤＡＤ図を順次重畳させても同一の結果を得ることができる。さらに、計測対象のパターンとしては、あらゆる製造ラインによる製品のパターン一般について適用可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明によれば、動画像の計測が可能になり、静止画よりもより多くの情報を処理することにより、高い精度でパターンを高速に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるパターン計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＣＤ−ＳＥＭ装置によるパターン計測の概略手順を示すフローチャートである。
【図３】図２に示す手順により取得されたラインパターンの動画像の一例を模式的に示す図である。
【図４】図３に示す動画像から得られるＤＡＤ図の一例を示す。
【図５】図３に示す動画像から得られるＤＡＤ図の他の一例を示す。
【図６】図３に示す動画像のすべてのフレームからのＤＡＤ分布を重畳して作成したＤＡＤ図を示す。
【図７】本発明の第２の実施の形態によるパターン計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】計測対象としての複数のラインパターンの具体例を示す図である。
【図９】図７に示すパターン計測装置によるパターン計測の概略手順を示すフローチャートである。
【図１０】図９に示す手順により得られた動画像の一例を示す模式図である。
【図１１】図１０に示す動画像の全フレームにわたって重畳されたＤＡＤ図を示す。
【図１２】長手方向に幅が変化しているラインパターンの一例を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態によるパターン計測方法の概略手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１２に示すラインパターンに対し全フレームについて作成され重畳されたＤＡＤ図を示す。
【符号の説明】
１　鏡体
２　電子銃
４　電子レンズ
６　偏向器
８　Ｘ−Ｙステージ
１０　検出器
１２　信号処理装置
１４　ＥＷＳ
１６　画像処理装置
１８　レンズ制御電源
３２　光源
３４，４０　レンズ
３６　ハーフミラー
３８　Ｘ−Ｙステージ
４２　ＣＣＤカメラ
４４　信号処理装置
４６　パーソナルコンピュータ
ＥＢ　電子ビーム
ＨＤ２，ＨＤ４　外部記録装置
ＬＣＰ　ＴＦＴ液晶パネル
ＭＲ２，ＭＲ４　メインメモリ
Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０　ラインパターン
ＲＯＩ　観察領域
ＳＥ　二次電子等
Ｗ　半導体ウェーハ
【図１】
2004117208.tif 000003
【図２】
2004117208.tif 000004
【図３】
2004117208.tif 000005
【図４】
2004117208.tif 000006
【図５】
2004117208.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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