(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が台形状を成す線幅測定対象の画像情報を取込む画像情報取込み手段と、
この画像情報取込み手段の画像情報より前記線幅測定対象の台形底面となる最外側エッジと前記線幅測定対象の台形頂面となる最内側エッジを検出するとともに、これら最外側エッジ間および最内側エッジ間から前記線幅測定対象の台形頂面の線幅と前記線幅測定対象の台形底面の線幅を求める画像処理手段と、
この画像処理手段により求められた前記線幅測定対象の台形底面の線幅Ｌ１及び台形頂面の線幅Ｌ２と前記線幅測定対象の測定高さ位置を０〜１００の範囲で設定するパラメータＴとから下記演算式
Ｌ＝Ｌ１＋（Ｌ２−Ｌ１）×（Ｔ／１００）
を用いて前記パラメータで設定された高さ位置の線幅Ｌを演算する演算制御手段と
を具備したことを特徴とする線幅測定装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、前記画像情報取込み手段からの画像情報を輝度レベルに応じた数値データに生成し、この数値データを画素ごとに前記線幅測定対象のエッジに沿う長手方向に積算してスプライン処理して擬似曲線を得、その擬似曲線を１次微分して輝度変化のピークから前記線幅測定対象の台形底面となる最外側エッジと前記線幅対象の台形頂面となる最内側エッジを検出し、これら最外側エッジと最内側エッジから前記線幅測定対象の台形底面と前記線幅測定対象の台形頂面の線幅データを出力することを特徴とする請求項１に記載の線幅測定装置。
【請求項３】
前記演算制御手段は、画像情報取込み手段から取り込まれた画像に対して前記演算式を実行するかしないかが決定され、しないと判断された前記線幅測定対象に対しては前記画像処理手段の線幅データを出力し、すると判断された前記線幅測定対象に対して前記パラメータＴにより設定された高さ位置に対する線幅を前記演算式を実行して求めることを特徴とする請求項１に記載の線幅測定装置。
【請求項４】
前記演算制御手段は、前記線幅測定対象の複数の各パターンに対して前記パラメータＴで設定された高さ位置の線幅の演算を実行するかしないかを決定するとともに、すると決定された前記線幅測定対象に対して前記パラメータＴにより前記高さ位置を決定することを特徴とする請求項３に記載の線幅測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップなどに微細形成されるパターンの線幅を測定する線幅測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップなどに微細形成されるパターンの線幅を測定する線幅測定装置として、特開平６−２２９７０号公報に開示されたものが知られている。つまり、かかる公報に開示されたものは、図６に示すように測定対象であるパターン１の観察像を結像手段２に画像情報（図７）として取り込み、これを撮像部３で電気信号に変換し、測定処理装置本体４の入力段処理部４１により電気信号の信号レベル（輝度レベル）に応じた多値化した数値データ（図８）を生成し、これをフレームメモリ４２に一時記憶する。その後、フレームメモリ４２の数値データを処理及び記憶部４３に読み込み、この数値データを画素ごとにＹ方向に積算して積算データ（図９）を求め、この積算データをもとにスプライン処理を行って疑似曲線（図１０）を得、さらに、この疑似曲線を１次微分（図１１）して輝度変化のピーク（エッヂ１、エッヂ２）をエッヂ（端点）として検出し、これらエッヂ１、エッヂ２間を線幅Ｌ0 として測定する。そして、このようにして測定した線幅Ｌ0 情報を、入出力処理部４４を通して記憶装置５や出力装置６に出力する。この場合、線幅Ｌ0 が、求める線幅かどうかの判断は、予め登録した測定画像データ（画素ごとの輝度レベルを登録）との比較で行うようになる。なお、図面中、７は入力装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体チップなどに形成されるパターン１の断面形状は、通常、図１２（ａ）に示すような矩形状の場合が多いが、同図（ｂ）に示すような台形状の場合も存在する。
【０００４】
このうち、同図（ａ）に示すパターン１の断面が矩形状の場合は、２箇所のエッヂａ、ｂが存在することから、上述した従来装置のように２箇所のエッヂを選択し、そのエッヂ間隔を線幅として測定するようなものでは、パターン１の線幅Ｌ0 を正確に測定することが可能である。
【０００５】
ところが、同図（ｂ）に示すパターン１の断面が台形状の場合、４箇所のエッヂａ、ａ´ｂ、ｂ´が存在するため、上述した従来装置では、ａｂ間、ａｂ´間、ａ´ｂ間、ａ´ｂ´間のいずれか１つを選択して線幅を測定できるだけであり、例えば、ａ、ａ´間のａ´´とｂ、ｂ´間のｂ´´による所定位置（所定高さ）でのａ´´ｂ´´間の線幅を測定することはできなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、線幅測定対象の任意の高さでの線幅を測定できる線幅測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の線幅測定装置は、断面が台形状を成す線幅測定対象の画像情報を取込む画像情報取込み手段と、この画像情報取込み手段の画像情報より前記線幅測定対象の台形底面となる最外側エッジと前記線幅測定対象の台形頂面となる最内側エッジを検出するとともに、これら最外側エッジ間および最内側エッジ間から前記線幅測定対象の台形頂面の線幅と前記線幅測定対象の台形底面の線幅を求める画像処理手段と、この画像処理手段により求められた前記線幅測定対象の台形底面の線幅Ｌ１及び台形頂面の線幅Ｌ２と前記線幅測定対象の測定高さ位置を０〜１００の範囲で設定するパラメータＴとから下記演算式
Ｌ＝Ｌ１＋（Ｌ２−Ｌ１）×（Ｔ／１００）
を用いて前記パラメータで設定された高さ位置の線幅Ｌを演算する演算制御手段とにより構成している。
【０００７】
また、前記演算制御手段は、前記線幅測定対象の複数の各パターンに対して前記任意の高さ位置に対する線幅の演算を実行するかしないかを決定するようにしている。
【０００８】
この結果、本発明によれば、例えば線幅測定対象であるパターン断面が台形状であっても、パターンの最外側エッジ間の最長線幅と最内側エッジ間の最短線幅から、任意の高さでの線幅を演算により求めることができる。
【０００９】
また、本発明によれば、パラメータＴを０〜１００の範囲に設定することで、測定する線幅を所望する高さ位置のものに設定することができる。また、演算制御手段での演算制御の実行の可否を任意に決定できるので、複数のパターンの線幅測定の場合にも、それぞれのパターン状態に最適な線幅測定を選択的に実行することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用される線幅測定装置の概略構成を示している。
【００１１】
図において、１１は測定対象であるパターンで、このパターン１１の観察像を結像手段１２に取り込むようにしている。結像手段１２は、パターン１１の観察像から画像情報を生成するものである。そして、この結像手段１２に撮像部１３を接続している。この撮像部１３は、結像手段１２からの画像情報を電気信号に変換するもので、この電気信号を画像処理部１４に与えるようにしている。
【００１２】
画像処理部１４は、図６で述べた測定処理装置本体４と同様に構成したもので、図８から図１１で述べたように撮像部１３からの電気信号の信号レベル（輝度レベル）に応じた多値化した数値データを生成し、この数値データを画素ごとにＹ方向に積算して積算データを求め、この積算データに基づいてスプライン処理を行って擬似曲線を得、さらに、この擬似曲線を１次微分して輝度変化の２点のピークをエッジ（端点）として検出し、これらエッジ間を線幅Ｌとして出力するようにしている。また、画像処理部１４は、図１２（ｂ）に示すようにパターン断面が台形状の場合、４箇所のエッジａ，ａ´，ｂ，ｂ´を検出すると、これらエッジａ，ａ´，ｂ，ｂ´から最外側エッジａｂ´間の線幅データ（Ｌ１）と最内側エッジａ´ｂ間の線幅データ（Ｌ２）を出力するようにしている。
【００１３】
そして、このような画像処理部１４には、演算制御部１５を接続している。この演算制御部１５は、記憶部１６に予め記憶されたパラメータＴを用いて、
Ｌ＝Ｌ1 ＋（Ｌ2 −Ｌ1 ）×（Ｔ／１００）…（１）
を計算して線幅データＬを求め、この結果を出力部１８に出力するようにしている。
【００１４】
ここでのパラメータＴは、０〜１００の範囲で設定することで、ｈ×（Ｔ／１００）より、線幅データＬを求めるパターン１１の基板面からの高さｈを決定するものである。このパラメータＴは、予めオペレータの判断により入力部１７より記憶部１６に記憶している。
【００１５】
また、入力部１７は、予めオペレータの判断により演算制御部１５での（１）式の計算を実行する場合は“１”、実行しない場合は“０”のフラグを書き込みできるようにしている。
【００１６】
ここで、フラグ“０”により演算制御部１５での（１）式の計算を実行しない場合としては、例えば、上述した図１２（ａ）に示すようなパターン１１の断面が矩形状のものの他に、図２（ａ）に示す異なる線幅Ｌ１１，Ｌ１２の断面矩形状のパターン１１を多段に積層したもの、同図（ｂ）に示す異なる線幅Ｌ２１，Ｌ２２の断面矩形状のパターン１１を近接して並設したものなどが考えられる。
【００１７】
次に、このように構成した第１の実施の形態の動作を図３に示すフローチャートにより説明する。
この場合、予め測定対象のパターン１１の観察像を、オペレータが確認して演算制御部１５での（１）式の計算を実行するか否かを判断し、フラグ“１”または“０”を決定する。
【００１８】
そして、ステップ３０１で、入力部１７よりフラグ“１”または“０”を入力するとともに、フラグ“１”の場合、パラメータＴ（０≦Ｔ≦１００）を入力する。これらフラグ“１”または“０”およびパラメータＴは、記憶部１６に記憶される。
【００１９】
この状態から、ステップ３０３で、パターン１１の画像情報を画像処理部１４に取り込む。この場合、パターン１１の観察像から結像手段１２で画像情報を生成し、この結像手段１２からの画像情報を撮像部１３で電気信号に変換したものである。
【００２０】
画像処理部１４では、ステップ３０４で、図８から図１１で述べたように撮像部１３からの電気信号の信号レベル（輝度レベル）に応じた多値化した数値データを生成し、この数値データを画素ごとにＹ方向に積算して積算データを求め、この積算データに基づいてスプライン処理を行って擬似曲線を得、さらに、この擬似曲線を１次微分して輝度変化の２点のピークをエッジ（端点）として検出する。この場合、パターン断面が図１２（ｂ）に示すような台形状の場合は、最長線幅データＬ１，最短線幅データＬ２が出力される。
【００２１】
次いで、ステップ３０５で、フラグの状態を判断する。ここで、記憶部６に記憶されたフラグが“０”の場合は、ステップ３０６に進み、画像処理部１４からの線幅データＬ1 、Ｌ2 をそのまま出力部１８に出力する。一方、記憶部６に記憶されたフラグが“１”の場合は、ステップ３０７で、演算制御部１５では、記憶部１６に予め記憶されたパラメータＴを用いて、
Ｌ＝Ｌ1 ＋（Ｌ2 −Ｌ1 ）×（Ｔ／１００）…（１）
を計算して線幅データＬを求め、ステップ３０８で、線幅データＬを出力部１８に出力する。
【００２２】
この場合、画像処理部１４で求められるパターン１１の線幅データＬは、０〜１００の任意の値で設定されるパラメータＴにより図４に示すようにパターン１１の基板面１１１から任意の高さｈに相当するものである。
【００２３】
なお、上述では、パターン断面が台形状の場合を述べたが、図１２（ａ）に示すように矩形状の場合は、画像処理部１４からは線幅データとしてＬ0 のみが出力される。この場合、オペレータはフラグ“０”を指定しているので、画像処理部１４からの線幅データＬ0 を、そのまま出力部１８に出力する。
【００２４】
従って、このようにすれば線幅測定対象のパターン１１の画像情報を撮像部１３より画像処理部１４に取込むことにより、パターン断面が台形状の場合には、同パターン１１の最外側エッジの間および最内側エッジの間から最長線幅データＬ１，最短線幅データＬ２が求められ、これら線幅データＬ１，Ｌ２からパラメータＴを０〜１００の任意の値とすると、
Ｌ＝Ｌ１＋（Ｌ２−Ｌ１）×（Ｔ／１００）
より任意の高さ位置の線幅を演算して出力するようにできるので、パターン１１の断面が台形状の場合にも、パターン１１の任意の高さでの線幅Ｌを求めることができる。また、パラメータＴを０〜１００の範囲で決定することで、測定する線幅を所望する高さ位置のものに設定することもできる。
【００２５】
このような構成において、まず、図５（ａ）に示すフローチャートを実行して、ｎ個の各パターン１１について、それぞれの画像をオペレータが確認しながら、演算制御部１５での（１）式の計算を実行するか否かを判断し、フラグ“１”または“０”を決定する。
【００２６】
この場合、ステップ５０１で、測定対象の各パターン１１の観察像を結像手段１２に取り込み、ステップ５０２で、ｉ＝１に初期設定したのたのち、ステップ５０３で、結像手段１２からの最初のパターン１１の画像を、オペレータが確認し、演算制御部１５での（１）式の計算を実行するか否かを判断する。ここで、（１）式の計算を実行しない場合は、ステップ５０４で、フラグｆi ＝“０”を指定し、また、（１）式の計算を実行する場合は、ステップ５０５で、フラグフラグｆi ＝“１”を指定するとともに、パラメータＴi （０≦Ｔ≦１００）を設定する。
【００２７】
以下、同様にしてステップ５０６で、ｉ＝ｎを判断するまで、ステップ５０７で、ｉ＝ｉ＋１しながら、各パターン１１について、演算制御部１５での（１）式の計算を実行するか否かを判断して、フラグｆi の“１”または“０”を決定し、フラグ“１”の場合、パラメータＴi （０≦Ｔ≦１００）を設定する。
【００２８】
その後、ステップ５０６で、ｉ＝ｎを判断すると、ステップ５０８で、１からｎ番目までのパターン１１に関するフラグ“１”または“０”およびパラメータＴi が記憶部１６に記憶される。
【００２９】
次に、図５（ｂ）に示すフローチャートを実行して、ｎ個の各パターン１１の線幅を測定する。この場合、ステップ６０１で、測定対象の各パターン１１の観察像を結像手段１２に取り込み、ステップ６０２で、ｉ＝１に初期設定したのたのち、ステップ６０３で、最初のパターン１１のフラグ状態を判断する。ここで、記憶部６に記憶されたフラグが“０”の場合は、ステップ６０４に進み、画像処理部１４からの線幅データをそのまま出力部１８に出力する。一方、記憶部６に記憶されたフラグが“１”の場合は、ステップ６０５で、記憶部１６に予め記憶されたパラメータＴi を用いて、
Ｌi ＝Ｌi1＋（Ｌi2−Ｌi1）×（Ｔi ／１００）…（１）
を計算して線幅データＬi を求め、この線幅データＬi を出力部１８に出力する。
【００３０】
以下、ステップ６０６で、ｉ＝ｎを判断するまで、ステップ６０７で、ｉ＝ｉ＋１しながら、各パターン１１について、上述した動作を繰り返すようになる。従って、このようにすれば、複数のパターン１１の線幅測定を行うような場合、各パターン１１の画像をオペレータが確認しながら、演算制御部１５での演算を実行するか否かを判断し、フラグ“１”または“０”を決定するようになるので、複数のパターンの線幅測定の場合に、それぞれのパターン状態に最適な線幅測定を選択的に実行することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、線幅測定対象であるパターン断面が台形状であっても、パターンの最外側エッヂの間および最内側エッヂの間よりそれぞれ求められる最短線幅と最長線幅から、任意の高さでの線幅を測定することができる。
【００３２】
また、線幅測定の可否を任意に決定できることから、複数のパターンの線幅測定の場合に、それぞれのパターン状態に最適な線幅測定を選択的に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】  第１の実施の形態において線幅測定対象とならない場合のパターン断面形状を示す図。
【図３】  第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図４】  第１の実施の形態による線幅測定の結果を示す図。
【図５】  本発明の第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図６】  従来の線幅測定装置の概略構成を示す図。
【図７】  従来の線幅測定装置での動作を説明するための図。
【図８】  従来の線幅測定装置での動作を説明するための図。
【図９】  従来の線幅測定装置での動作を説明するための図。
【図１０】  従来の線幅測定装置での動作を説明するための図。
【図１１】  従来の線幅測定装置での動作を説明するための図。
【図１２】  線幅測定対象となるパターンの断面形状を示す図。
【符号の説明】
１１…パターン、
１２…結像手段、
１３…撮像部、
１４…画像処理部、
１５…演算制御部、
１６…記憶部、
１７…入力部、
１８…出力部。
【図１】
0003782515.tif 000002
【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】
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【図８】
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【図９】
0003782515.tif 000010
【図１０】
0003782515.tif 000011
【図１１】
0003782515.tif 000012
【図１２】
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