(57)【要約】【目的】本発明は、検出対象のパターンの画像を取得する画像取得方法および画像取得装置に関し、パターンの測長精度を大幅に向上させることを目的とする。【構成】  細く絞った電子線ビームで測長対象のパターンを走査したときに放出あるいは反射された電子を検出器で検出するステップと、測長対象のパターンを走査したときに検出された信号と、設計データ上で当該パターンが存在する領域よりも若干広いに範囲を持つマスクパターンとを演算し、パターンおよびその近傍の領域の信号を抽出およびそれ以外の領域の信号を抑圧するステップとを有し、抽出および抑止した信号をもとにパターンのエッジを抽出し、エッジをもとに当該パターンの寸法を測長する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測長対象のパターンの画像を取得する画像取得方法において、
細く絞った電子線ビームで測長対象のパターンを走査したときに放出あるいは反射などされた信号を検出器で検出するステップと、
前記測長対象のパターンを走査したときに前記検出された信号と、設計データ上で当該パターンが存在する領域よりも若干広いあるいは若干狭い領域を持つマスクパターンとを演算し、有意な領域の信号を抽出およびそれ以外の領域の信号を抑圧するステップとを有し、
前記抽出および抑圧した信号をもとに前記パターンのエッジを抽出し、当該エッジをもとに当該パターンの寸法を測長することを特徴とする画像取得方法。
【請求項２】
前記検出器で２次電子あるいは反射電子を検出したことを特徴とする請求項１記載の画像取得方法。
【請求項３】
前記検出器で２次電子を検出し、検出した２次電子信号が前記設計データ上のパターンのエッジの若干外側あるいは若干内側を含む領域であって、検出した信号強度が周囲よりも若干小さくあるいは大きくなる部分を含む前記マスクパターンとしたことを特徴とする請求項１記載の画像取得方法。
【請求項４】
前記検出器で検出した直後の信号について、前記抽出および抑圧を行う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画像取得方法。
【請求項５】
測長対象のパターンの画像を取得する画像取得装置において、
細く絞った電子線ビームで測長対象のパターンを走査したときに放出あるいは反射などされた信号を検出器で検出する手段と、
前記測長対象のパターンを走査したときに前記検出された信号と、設計データ上で当該パターンが存在する領域よりも若干広いあるいは若干狭い領域を持つマスクパターンとを演算し、有意な領域の信号を抽出およびそれ以外の領域の信号を抑圧する手段とを備え、
前記抽出および抑圧した信号をもとに前記パターンのエッジを抽出し、当該エッジをもとに当該パターンの寸法を測長することを特徴とする画像取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象のパターンの画像を取得する画像取得方法および画像取得装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査型電子顕微鏡を用いて細い電子線ビームを、マスクのパターンを横切るように異なる位置で複数の走査をしてそのときに取得した２次電子の複数本のラインプロファイルから当該パターンのエッジ位置をそれぞれ検出し、当該エッジ位置をもとにパターンの測長を行っている。
【０００３】
この際、細い電子線ビームをマスクのパターンを横切るように走査し、そのときに放出された２次電子を２次電子検出器（例えばＭＣＰ）で検出し、当該検出した信号をもとに前記プロファイルを生成していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、２次電子検出器で検出した信号をそのまま増幅などしてプロファイルを生成し、各種信号処理（ＡＧＣ，スムージング、ハイパスフィルタ演算などの信号処理）を行っていたため、特に充分なＳ／Ｎ比が得られないようなプロファイルでは高精度に測長し難いという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するため、細い電子線ビームで測定対象のパターンを横切るように走査してそのときに放出、反射などされた信号（例えば２次電子、反射電子などの信号）を検出器で検出し、検出された信号と設計データをもとに作成したマスクデータとを演算して有意な領域の信号を抽出および他の領域の信号を抑圧し、抽出および抑圧した信号を信号処理してパターンの測長を行うようにしている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、細い電子線ビームで測定対象のパターンを横切るように走査してそのときに放出、反射などされた信号を検出器で検出し、検出された信号と設計データをもとに作成したマスクデータとを演算して有意な領域の信号を抽出および他の領域の信号を抑圧し、抽出および抑圧した信号を信号処理してパターンの測長を行うことにより、パターンの測長精度を大幅に向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、細い電子線ビームで測定対象のパターンを横切るように走査してそのときに放出、反射などされた信号を検出器で検出し、検出された信号と設計データをもとに作成したマスクデータとを演算して有意な領域の信号を抽出および他の領域の信号を抑圧し、抽出および抑圧した信号を信号処理してパターンの測長を行い、パターンの測長精度を大幅に向上させることを実現した。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明のシステム構成図を示す。
図１において、電子光学系１は、細く絞った電子線ビームなどの荷電粒子線ビームを試料５の表面に照射しつつ平面走査し、放出された２次電子、光、反射された反射電子、更に、吸収された電子を検出し、表示装置１８の画面上に試料６の拡大された画像を表示させるための公知のものである。
【０００９】
電子銃２は、荷電粒子線（ここでは、電子線）を発生する公知のものである。
電子線ビーム３は、電子銃２から放出された荷電粒子線の例である。
【００１０】
対物レンズ４は、電子線ビームを細く絞って試料６に照射するものである。対物レンズ４で細く絞った電子線ビームを試料６の表面に照射した状態で、図示外の偏向系で当該電子線ビームをＸ方向およびＹ方向に走査する。
【００１１】
検出器５は、細く絞られた電子線ビームが試料６を照射しつつ走査されたときに放出された２次電子あるいは反射された反射電子を検出する公知のものである。例えば２次電子を検出するＭＣＰ(Microchannel Plate)などである。
【００１２】
試料６は、測長対象の試料であって、例えばパターンをＬＳＩに転写するマスクである。
【００１３】
ステージ７は、試料６を搭載して任意の位置に移動させるものである。移動させる位置は、図示外のレーザ干渉計で精密に測定する。
【００１４】
ＰＣ１１は、パソコンであって、プログラムに従い各種処理を実行するものであり、ここでは、マスキング回路１２、マスキングメモリ１３、エッジ検出手段１４、直線近似手段１５、測長手段１６、設計データ１７、表示装置１８、および入力装置１９などから構成されるものである。
【００１５】
マスキング回路１２は、検出器５で検出された試料６である例えばマスク上のパターンを細く絞った電子線ビームで走査したときに放出された２次電子あるいは反射された反射電子を検出した信号と、マスキングメモリ１３に設定されているマスキングパターンとを演算した信号を生成するものである（図２から図４参照）。
【００１６】
マスクキングメモリ１３は、設計データ上のマスクとその周辺（あるいは内側）の領域を含むマスクキングデータを設定するメモリであって、検出器５で検出された信号中から、測定対象のパターンと若干外側（あるいは内側）の領域を含む有意な信号を抽出し、それ以外の領域の信号を抑圧するためのものである（図２から図４参照）。
【００１７】
エッジ検出手段１４は、マスキング回路１２で抽出および抑圧された後の信号（ラインプロファイル、画像）からパターンのエッジを検出する公知のものである（図２から図４参照）。
【００１８】
直線近似手段１５は、エッジ検出手段１４によって検出されたパターンの複数のエッジ位置を直線近似し、当該パターンの輪郭線（アウトライン）を生成する公知のものである（図２から図４参照）。
【００１９】
測長手段１６は、直線近似手段１５で近似されたパターンの輪郭線（アウトライン）をもとに当該パターンの幅などを測長する公知のものである（図２から図４参照）。
【００２０】
設計データ１７は、マスクのパターンの公知の設計データ（ＣＡＤデータ）である。
表示装置１８は、画像などを表示する表示装置である。
【００２１】
入力装置１９は、データや指示を入力する装置であって、例えばマウスやキーボードなどである。
【００２２】
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の構成の動作を詳細に説明する。
図２の（ａ）は、マスク作成フローチャートを示す。
【００２３】
図２の（ａ）において、Ｓ１は、設計データを取得する。
Ｓ２は、測長対象のパターンを抽出する。これらＳ１、Ｓ２は、図１の装置で測長対象の試料６である例えばマスクの、設計データ１７（ＣＡＤデータ）を読み込み、当該設計データ１７中から、細く絞った電子線ビームで照射しつつ走査し、放出された２次電子を検出器５で検出して生成する対象のパターンを抽出する。
【００２４】
Ｓ３は、各パターンに補償幅を設定する。
Ｓ４は、マスキングデータを作成する。
【００２５】
Ｓ５は、マスキングメモリに設定する。これらＳ３からＳ５は、Ｓ１とＳ２で設計データ１７から抽出した各パターンに、補償幅を付加（パターンの外側あるいは内側に若干の幅を付加）したマスキングデータを作成し（図３あるいは図４参照）、当該作成したマスキングデータを、図１のマスキングメモリ１３に展開して設定する。
【００２６】
以上によって、図１の検出器６で検出された信号と、設計データ１７をもとに作成した測長対象のパターンとその周辺（あるいは内側）を含んだマスキングパターンとを演算し、結果として、有意な信号を抽出し、他の領域の不要な信号を抑圧し（図３、図４参照）、当該抽出および抑圧した後の信号をもとにエッジ検出、直線近似してパターンの測長を行うことにより、測長精度を大幅に向上させることが可能となった（例えば実験では、エッジ検出した複数の位置について３σで評価し、マスキング回路１２なしの従来では０．５〜０．６ｎｍであったものが、マスキング回路１２ありの本発明では０．３〜０．４ｎｍに改善された）。
【００２７】
図２の（ｂ）は、測長フローチャートを示す。
図２の（ｂ）において、Ｓ１１は、測長対象の試料を走査する。これは、図１で、細く絞った電子線ビームで、測長対象の試料６である例えばマスクを走査する。
【００２８】
Ｓ１２は、ＭＣＰの出力信号とマスキングメモリ１３のデータ（マスキングパターン）との演算を行う。これは、Ｓ１１で細く絞った電子線ビームでマスクのパターン上を走査し、そのときに放出された２次電子を図１の検出器５であるＭＣＰ（２次電子検出器）で検出し、当該ＭＣＰの出力信号（２次電子信号）と、マスキングメモリ１３に設定されているデータ（マスキングパターン）とをマスキング回路１２で論理演算し、ＭＣＰの出力信号中から、有意な信号を抽出、およびそれ以外の領域の不要な信号を抑圧した信号を生成（図３、図４参照）し、エッジ検出手段１４に入力する。尚、ＭＣＰの出力信号は図示外のアナログデジタル変換回路によってデジタルの多値の信号に変換した後、マスキングメモリ１３に設定されているデータ（マスキングパターン）と論理演算して有意な部分の信号を抽出および不要な部分の信号を抑圧する。
【００２９】
Ｓ１３は、エッジ検出する。これは、Ｓ１２で抽出および抑圧された後の信号から、図１のエッジ検出手段１４がパターンのエッジを検出する。エッジ検出は、例えば図３の（ｃ）の信号について、所定閾値を横切る位置をエッジ位置と検出したり、あるいは所定パターン（３次パターン）とパターンマッチングして最も一致する位置をエッジ位置と検出したりすればよい。
【００３０】
Ｓ１４は、直線近似する。これは、Ｓ１３でパターンの複数の個所のエッジ位置を検出し、当該複数のエッジ位置を直線近似し、当該パターンの輪郭線（アウトライン）を算出する。
【００３１】
Ｓ１５は、測長する。これは、Ｓ１４で直線近似した後のパターンの輪郭線（アウトライン）をもとに、当該パターンの幅（輪郭線の間の距離）などを測長する。
【００３２】
以上のように、細く絞った電子線ビームでマスク上のパターンを走査し、そのときに放出された２次電子をＭＣＰで検出し、当該ＭＣＰの出力信号と、マスキングメモリ１３に予め設定したマスキングパターンとを論理演算し、有意な信号を抽出およびそれ以外の領域の不要な信号を抑圧した後、パターンのエッジ検出、直線近似、測長を行うことにより、パターンの複数のエッジ位置の３σを大幅に改善でき、測長精度、測定再現性を大幅に向上できた。
【００３３】
図３は、本発明の説明図（その１）を示す。図３は、パターンの周辺に所定補償領域を設けて当該領域をマスキングデータ（マスキングパターン）とした例を示す。
【００３４】
図３の（ａ）は、ＭＣＰ出力信号波形の例を示す。横軸はＸ方向、縦軸は強度をそれぞれ表す。図示波形は、細く絞った電子線ビームをパターンに横切るように走査したときに放出された２次電子を、図１の検出器５であるＭＣＰ（２次電子検出器）で検出した出力信号の波形の例を示す。
【００３５】
図３の（ｂ）は、設計データから作成したマスキングデータの例を示す。横軸はパターンのＸ方向、縦軸はパターンのＹ方向をそれぞれ表す。実線が設計データ上のマスクキングデータであり、点線がその周辺に所定の補償幅を設けた後のマスクキングデータである。ここで、所定の補償幅は、図３の（ａ）の２次電子出力波形（ラインプロファイル）上で、２次電子のラインプロファイルの特徴として、パターンのエッジのここでは外側では信号強度が周囲の信号強度よりも小さくなる性質がある（図３の場合は、後述する図４の場合と逆である）ので、当該小さくなる部分を含む幅と実験で決定する。
【００３６】
図３の（ｃ）は、マスキング後の波形の例を示す。これは、図３の（ａ）のＭＣＰの出力波形について、図３の（ｂ）の任意のＹの位置で横方向（Ｘ方向）のマスキングデータと演算処理し、図３の（ｂ）の点線の内部に相当する部分の信号を抽出およびその外側の部分の信号を抑圧した後の波形の例を示す。これらの抽出および抑圧した後の図３の（ｃ）の波形は、図３の（ａ）のＭＣＰ出力波形に比して、パターンと補償幅の部分の信号が抽出され、それ以外の部分の信号が抑圧され、外側の測長に直接に影響しない部分のノイズ成分が除去されるので、後のエッジ検出、直線近似、測長の各演算処理での精度、再現性を向上させることが可能となった。
【００３７】
図４は、本発明の説明図（その２）を示す。図４は、図４の（ａ）に示すように、ＭＣＰ出力信号の波形がパターンの内側では小さく、外側では大きくなるという、図３の（ａ）と逆の場合の波形の例を示す。図４は、パターンの内側の周辺に所定補償領域を設けて当該領域をマスキングデータ（マスキングパターン）とした他の例を示す。
【００３８】
図４の（ａ）は、ＭＣＰ出力信号波形の例を示す。横軸はＸ方向、縦軸は強度をそれぞれ表す。図示波形は、細く絞った電子線ビームをパターンに横切るように走査したときに放出された２次電子を、図１の検出器５であるＭＣＰ（２次電子検出器）で検出したその出力信号の波形の他の例を示す。
【００３９】
図４の（ｂ）は、設計データから作成したマスキングデータの例を示す。横軸はパターンのＸ方向、縦軸はパターンのＹ方向をそれぞれ表す。実線が設計データ上のマスクキングデータであり、点線が内側の周辺に所定の補償幅を設けた後のマスクキングデータである。ここで、所定の補償幅は、図４の（ａ）の２次電子出力波形（ラインプロファイル）上で、２次電子のラインプロファイルの特徴として、パターンのエッジの内側では信号強度が周囲の信号強度よりもここでは小さくなる性質がある（図４の場合は、図３の場合と逆である）ので、当該小さくなる部分を含む幅と実験で決定する。
【００４０】
図４の（ｃ）は、マスキング後の波形の例を示す。これは、図４の（ａ）のＭＣＰの出力波形について、図４の（ｂ）の任意のＹの位置で横方向（Ｘ方向）のマスキングデータと演算処理し、図４の（ｂ）の点線の外部に相当する部分の信号を抽出およびその内側の部分の信号を抑圧した後の波形の例を示す。これらの抽出および抑圧した後の図４の（ｃ）の波形は、図４の（ａ）のＭＣＰ出力波形に比して、パターンの内側に設けた補償幅の領域に対して外側の信号が抽出され、内側の信号が抑圧され、内側の測長に直接に影響しない部分のノイズ成分が除去されるので、後のエッジ検出、直線近似、測長の各演算処理での精度、再現性を向上させることが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、細い電子線ビームで測定対象のパターンを横切るように走査してそのときに放出、反射などされた信号を検出器で検出し、検出された信号と設計データをもとに作成したマスクデータとを演算して有意な領域の信号を抽出および他の領域の信号を抑圧し、抽出および抑圧した信号を信号処理してパターンの測長を行うことにより、パターンの測長精度を大幅に向上させる画像取得方法および画像取得装置に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のシステム構成図である。
【図２】本発明の動作説明フローチャートである。
【図３】本発明の説明図（その１）である。
【図４】本発明の説明図（その２）である。
【符号の説明】
【００４３】
１：電子光学系
２：電子銃
３：電子線ビーム
４：対物レンズ
５：検出器
６：試料
７：ステージ
１１：ＰＣ（パソコン）
１２：マスキング回路
１３：マスキングメモリ
１４：エッジ検出手段
１５：直線近似手段
１６：測長手段
１７：設計データ
１８：表示装置
１９：入力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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