JP2010085376A - Method for measuring pattern using scanning electron microscope - Google Patents

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幸司 吉田
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泰考 森川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of removing blur of a pattern image acquired by an SEM and easily and accurately measuring the three-dimensional shape of a pattern of a sample surface based on information of the height direction of a pattern acquired by another measuring machine such as an AFM. <P>SOLUTION: A converged electron beam is radiated to a pattern of the sample surface to scan it, an SEM image is acquired, occurrence efficiencies of secondary electrons of the pattern is calculated by deconvolution operation based on the contrast shape of the SEM image created from the SEM image and the intensity distribution of the primary electron beam, occurrence efficiencies of the secondary electrons are compared and collated with each other using the occurrence efficiencies of the secondary electrons of the pattern predicted based on the information of the depth direction previously acquired by measuring the shape of the pattern with a scanning probe microscope, and the three-dimensional shape of the pattern is determined. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、走査型電子顕微鏡を用いたパターン計測方法に関し、特に走査型電子顕微鏡を用いてパターンの高精度な画像を取得し、該画像の三次元形状を計測するパターン計測方法に関する。   The present invention relates to a pattern measurement method using a scanning electron microscope, and more particularly to a pattern measurement method for acquiring a highly accurate image of a pattern using a scanning electron microscope and measuring a three-dimensional shape of the image.

半導体や半導体用フォトマスク、ナノインプリント用テンプレート、MEMS、光学関連素子などのパターンの微細化、高精度化の進展に伴い、それらの基板上に形成されるパターンの深さ、あるいは高さ、ライン幅、側壁の傾斜角、コーナーの丸みなどのパターン形状の微細な変化も製品の特性に大きな影響を与える。そのため、これらのパターン寸法および形状を高精度に計測する技術が求められている。さらに、パターンサイズが100nmオーダ以下になってくると、パターンの平面形状(真上から見た形状)だけではなく、断面形状などの立体的な三次元形状も含めて計測して、高精度にパターン製造プロセスを制御し、製品の品質を管理する必要性が高くなっている。   Depth, height, and line width of patterns formed on semiconductor and semiconductor photomasks, nanoimprint templates, MEMS, optical-related elements, etc. as patterns become finer and more precise Also, minute changes in the pattern shape, such as the inclination angle of the side walls and the roundness of the corners, greatly affect the product characteristics. Therefore, a technique for measuring these pattern dimensions and shapes with high accuracy is required. Furthermore, when the pattern size is on the order of 100 nm or less, not only the planar shape of the pattern (the shape seen from directly above) but also the three-dimensional shape such as the cross-sectional shape is measured, and high accuracy is achieved. There is a growing need to control pattern manufacturing processes and manage product quality.

パターンの微細化が進んだ今日では、微小パターンの寸法測定には走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)が一般的に用いられ、測長用の走査型電子顕微鏡はCD−SEMとも呼ばれている(以後、本発明では単にSEMと記す)。SEM画像からのエッジ検出手法は、測長再現性を高めることを求めてSEMの機種ごとに様々であり、SEM画像の寸法のキャリブレーションはピッチが保証されたサンプルで行われている。   Nowadays, with the progress of pattern miniaturization, a scanning electron microscope (SEM) is generally used for dimension measurement of micropatterns, and a scanning electron microscope for length measurement is also called a CD-SEM. (Hereinafter, simply referred to as SEM in the present invention). Edge detection methods from SEM images are various for each SEM model in order to improve the length measurement reproducibility, and the calibration of the dimensions of the SEM images is performed on samples with a guaranteed pitch.

SEMにおいて試料から発生する2次電子の発生効率は、材質、1次電子の照射面への入射角、エッジ効果、シャドウイングなどの組み合わせによって決まる。1次電子のビームの広がりが2次電子の発生効率変化に比べて十分小さい場合は、上記発生効率に応じたコントラスト画像が得られる。
しかし、SEMを用いたパターンの測長においては、SEMの1次電子ビームに広がりがあることや、照射点近傍の表面から出る電子の散乱により2次電子が放出される領域に広がりがあること、ビーム走査信号がばらつくことなどの様々な原因によって、2次電子信号は電気的・数値的に変調を受ける(非特許文献1参照)。このため、現実にSEMによるパターンのエッジ部分の信号は、左右のパターンエッジに相当する信号量の大きい部分(ホワイトバンドと称される)に広がりが生じてしまう。その結果、従来のSEMによる計測では、例えば、開口部パターンを微分プロファイルで見た場合、開口部パターン形状を示す輝線の内側をエッジとして検出してしまい、実際のパターンエッジよりも数nm〜数10nmだけ内側にある箇所をエッジと定義してしまうことも生じている。また、これらの現象はパターンの高さや幅、その断面形状、1次電子ビームの照射条件、パターンの材質などによっても変動する。特に、微細化が進む半導体やフォトマスクなどのパターンの計測では、パターンの断面形状における寸法計測位置が重要になっている。
The generation efficiency of secondary electrons generated from the sample in the SEM is determined by a combination of the material, the incident angle of the primary electrons on the irradiation surface, the edge effect, shadowing, and the like. When the spread of the primary electron beam is sufficiently smaller than the change in the generation efficiency of the secondary electrons, a contrast image corresponding to the generation efficiency can be obtained.
However, in the pattern length measurement using SEM, the primary electron beam of SEM has a spread, and the region where secondary electrons are emitted due to the scattering of electrons emitted from the surface near the irradiation point. The secondary electron signal is electrically and numerically modulated due to various causes such as variations in the beam scanning signal (see Non-Patent Document 1). For this reason, the signal at the edge portion of the pattern by SEM actually spreads in a portion (referred to as a white band) having a large signal amount corresponding to the left and right pattern edges. As a result, in the measurement by the conventional SEM, for example, when the opening pattern is viewed in the differential profile, the inside of the bright line indicating the opening pattern shape is detected as an edge, and several nm to several nm from the actual pattern edge It has also occurred that a location that is 10 nm inside is defined as an edge. These phenomena also vary depending on the height and width of the pattern, its cross-sectional shape, the irradiation conditions of the primary electron beam, the pattern material, and the like. In particular, in the measurement of patterns such as semiconductors and photomasks that are becoming finer, the dimension measurement position in the cross-sectional shape of the pattern is important.

そのため、高解像、高精度のSEM画像を得るために、例えば、SEM画像からデコンボリューションにより、1次電子ビームの大きさや画像信号の発生領域の大きさに由来するボケを取り除き、高解像度の像を表示する画像処理方法が開示されている(特許文献1参照)。また、予めSEMの電子線シミュレーション波形をライブラリとして記憶し,実際のSEM画像と最も一致度の高い波形を選択し、パターン形状を推定するパターン計測方法が提案されている(特許文献2参照)。
C.G.Frace,E.Buhr,K.Dirshert,PTB Meas.Sci.Technol.,vol.18,pp510−519(2007) 特開平4−341741号公報 特開2007−218711号公報
Therefore, in order to obtain a high-resolution, high-accuracy SEM image, for example, by deconvolution from the SEM image, the blur caused by the size of the primary electron beam and the size of the image signal generation region is removed, and high-resolution An image processing method for displaying an image is disclosed (see Patent Document 1). In addition, a pattern measurement method has been proposed in which SEM electron beam simulation waveforms are stored in advance as a library, a waveform having the highest degree of coincidence with an actual SEM image is selected, and a pattern shape is estimated (see Patent Document 2).
C. G. Frace, E .; Buhr, K .; Dirshert, PTB Meas. Sci. Technol. , Vol. 18, pp510-519 (2007) Japanese Patent Laid-Open No. 4-341471 JP 2007-218711 A

しかしながら、特許文献1にはデコンボリューションによりボケの取り除かれた高解像の画像の記載があるのみであり、画像の立体的な三次元形状については何も示されていない。また、特許文献2のパターン計測方法は、ライブラリの作成に相当な時間を必要とし、多種類の試料やパターンを測定するには多くの時間を要して不適であり、使用する試料やパターンが限定されてしまうという問題があった。上記のように、走査型電子顕微鏡を用いた従来のパターン計測方法においては、パターンの微細化の進展に伴い必要性がますます高まってきたパターンの三次元形状を簡便で高精度に計測する方法がないという問題があった。   However, Patent Document 1 only describes a high-resolution image from which blur is removed by deconvolution, and does not show anything about the three-dimensional shape of the image. Further, the pattern measurement method of Patent Document 2 requires a considerable amount of time to create a library, and requires a lot of time to measure many types of samples and patterns. There was a problem of being limited. As described above, the conventional pattern measurement method using a scanning electron microscope is a simple and highly accurate method for measuring the three-dimensional shape of a pattern that has become increasingly necessary as the pattern becomes finer. There was no problem.

一方、試料表面の微細なパターン寸法や形状を計測する方法として、片持ち梁の一端に探針を設けたカンチレバーと称するプローブで試料表面を走査する原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope;以後、AFMと記す)などを用いる方法が知られている。しかし、AFMによる形状測定方法では、探針最先端部が一定の大きさを有しているために、測定に用いる探針最先端部の形状、特に曲率半径などに測定値が依存してしまい、微細パターンや急峻な段差構造では、パターンの正確な寸法や形状を表すことができないという問題があった。また、パターン寸法形状測定において、SEMによる測定値とAFMによる測定値が異なってしまうという問題があった。   On the other hand, an atomic force microscope (hereinafter referred to as an AFM) that scans the surface of a sample with a probe called a cantilever in which a probe is provided at one end of a cantilever is used as a method for measuring a fine pattern size and shape on the sample surface. And the like) are known. However, in the shape measurement method by AFM, the tip of the tip has a certain size, and therefore the measured value depends on the shape of the tip of the tip used for measurement, particularly the radius of curvature. However, a fine pattern or a steep step structure has a problem in that it cannot express an accurate dimension or shape of the pattern. Further, in the measurement of the pattern dimension and shape, there is a problem that the measurement value by SEM and the measurement value by AFM are different.

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、SEMによって得られたパターン画像のボケを除去し、AFMなどの他の計測機で得られたパターンの高さ方向の情報と合わせ、試料表面のパターンの三次元形状を簡便にかつ精度良く計測する方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems. That is, the object of the present invention is to remove the blur of the pattern image obtained by the SEM, and combine it with the information on the height direction of the pattern obtained by other measuring machines such as AFM, and the three-dimensional shape of the pattern on the sample surface. It is in providing the method of measuring easily and accurately.

上記の課題を解決するために、請求項1の発明に係るパターン計測方法は、走査型電子顕微鏡を用いて試料表面のパターンの形状を計測するパターン計測方法であって、試料表面のパターンに収束させた電子ビームを照射して走査し、前記パターンから発生する2次電子を検出してSEM画像を取得し、該SEM画像から作成したSEM画像のコントラスト形状と、前記電子ビームの1次電子強度分布とから、デコンボリューション操作により前記パターンの2次電子の発生効率を算出し、予め走査型プローブ顕微鏡で前記パターンを計測して得た深さ方向の情報を基に予測した前記パターンの2次電子の発生効率を用い、 前記デコンボリューション操作により算出した前記パターンの2次電子の発生効率と、前記深さ方向の情報を基に予測した前記パターンの2次電子の発生効率とを比較し照合することにより、前記パターンの三次元形状を求めることを特徴とするものである。   In order to solve the above problems, a pattern measuring method according to the invention of claim 1 is a pattern measuring method for measuring a shape of a pattern on a sample surface using a scanning electron microscope, and converges on the pattern on the sample surface. The electron beam is irradiated and scanned, secondary electrons generated from the pattern are detected to obtain an SEM image, and the contrast shape of the SEM image created from the SEM image and the primary electron intensity of the electron beam From the distribution, the secondary electron generation efficiency of the pattern is calculated by a deconvolution operation, and the secondary of the pattern predicted based on information in the depth direction obtained by measuring the pattern with a scanning probe microscope in advance. Based on the generation efficiency of the secondary electrons of the pattern calculated by the deconvolution operation and information on the depth direction. By collating and comparing the the generation efficiency of secondary electrons of the pattern, it is characterized in that to determine the three-dimensional shape of the pattern.

請求項2の発明に係るパターン計測方法は、請求項1に記載のパターン計測方法において、前記走査型プローブ顕微鏡が、原子間力顕微鏡であることを特徴とするものである。   A pattern measurement method according to a second aspect of the present invention is the pattern measurement method according to the first aspect, wherein the scanning probe microscope is an atomic force microscope.

請求項3の発明に係るパターン計測方法は、請求項1または請求項2に記載のパターン計測方法において、前記走査型電子顕微鏡によって得られたパターン画像が、電子ビームもしくは試料を傾斜させ、電子ビームの試料への入射角度が2種以上の異なる角度で得られた複数のパターン画像であることを特徴とするものである。   A pattern measurement method according to a third aspect of the present invention is the pattern measurement method according to the first or second aspect, wherein the pattern image obtained by the scanning electron microscope inclines the electron beam or the sample, The incident angle to the sample is a plurality of pattern images obtained at two or more different angles.

請求項4の発明に係るパターン計測方法は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のパターン計測方法において、前記デコンボリューション操作において、計測データを補間するために、フーリエ変換を高速フーリエ変換とし、データのサンプリング周期を細かくしたことを特徴とするものである。   A pattern measurement method according to a fourth aspect of the present invention is the pattern measurement method according to any one of the first to third aspects, wherein the Fourier transform is performed at high speed in order to interpolate measurement data in the deconvolution operation. It is characterized by a Fourier transform and a finer sampling period of data.

本発明のパターン計測方法によれば、試料表面の微細パターンの三次元形状を簡便にかつ精度良く測定することができ、微細パターンを有する半導体や半導体用フォトマスク、ナノインプリント用テンプレート、MEMS、光学関連素子などの製品の高品質化に寄与する効果を奏する。   According to the pattern measurement method of the present invention, a three-dimensional shape of a fine pattern on a sample surface can be measured easily and accurately. A semiconductor having a fine pattern, a photomask for semiconductor, a template for nanoimprint, MEMS, and optical related There is an effect that contributes to quality improvement of products such as elements.

以下、図面に基づいて、本発明の最良の実施形態に係るパターン計測方法について詳細に説明する。   Hereinafter, a pattern measurement method according to the best embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

走査型電子顕微鏡を用いて、試料表面のパターンの線幅、断面形状を測定する本発明のパターン計測方法について、試料として、光学研磨した平坦な石英ガラス基板上に急峻な溝を設けたトレンチ構造のラインパターンを形成した場合を例にして説明する。   About the pattern measurement method of the present invention for measuring the line width and cross-sectional shape of the pattern on the sample surface using a scanning electron microscope, as a sample, a trench structure in which a steep groove is provided on an optically polished flat quartz glass substrate A case where the line pattern is formed will be described as an example.

先ず、走査型電子顕微鏡を用いて通常の操作方法により、計測すべき試料表面のパターンに、収束させた電子ビーム(1次電子)を照射して走査し、パターンから発生する2次電子を検出し、検出した電子量を輝度信号に変換してパターンのSEM画像を取得する。図1は、トレンチ構造のパターンの平面SEM画像であり、画面中央縦方向の黒色部がパターンの溝である。溝に直行する横方向(x方向)の白線部が、本発明のパターン計測方法を適用するパターンの断面形状計測部分を示す。   First, a scanning electron microscope is used to scan the pattern on the sample surface to be measured by irradiating the focused electron beam (primary electrons) and detect secondary electrons generated from the pattern. Then, the detected electron quantity is converted into a luminance signal to obtain a SEM image of the pattern. FIG. 1 is a planar SEM image of a trench structure pattern, and the black portion in the vertical direction at the center of the screen is the groove of the pattern. A white line portion in the horizontal direction (x direction) perpendicular to the groove indicates a cross-sectional shape measurement portion of the pattern to which the pattern measurement method of the present invention is applied.

ここで、上記の取得するSEM画像についてさらに詳しく説明する。パターンの断面に対応するSEM画像のコントラスト形状(SEM画像の2次電子の断面強度分布)は、シミュレーション計算により求められる。位置tにおけるSEM画像のコントラスト形状(h(t)で示す)は、下記の数式(1)に示すように、2次電子の発生効率f(x)と1次電子ビームの強度分布g(t-x)との畳み込み積分によるコンボリューションから求めることができる。ここで、1次電子ビームはガウシアン分布であると仮定している。図3はコンボリューションを説明する図であり、横軸にパターン画像のx方向断面の位置(nm)、縦軸に規格化した強度を示す。また、パターンの想定した断面形状を図中に記載してある。   Here, the acquired SEM image will be described in more detail. The contrast shape of the SEM image corresponding to the cross section of the pattern (secondary electron cross-sectional intensity distribution of the SEM image) is obtained by simulation calculation. The contrast shape (indicated by h (t)) of the SEM image at the position t, as shown in the following formula (1), is the generation efficiency f (x) of the secondary electrons and the intensity distribution g (tx of the primary electron beam. ) And convolution by convolution integral. Here, it is assumed that the primary electron beam has a Gaussian distribution. FIG. 3 is a diagram for explaining convolution. The horizontal axis indicates the position (nm) of the cross section in the x direction of the pattern image, and the vertical axis indicates the normalized intensity. The assumed cross-sectional shape of the pattern is described in the figure.

Figure 2010085376
Figure 2010085376

次に、本発明における2次電子の発生効率についてさらに詳しく説明する。試料表面から放出される2次電子の発生効率は、測定試料の材質や形状に依存する。形状については、図4にパターン断面形状と2次電子の発生効率の模式図を示す通り、1次電子の入射角度(図4(a))、2次電子の放出角度分布およびシャドウイング(図4(b))、エッジ効果(図4)c))に依存する。   Next, the generation efficiency of secondary electrons in the present invention will be described in more detail. The generation efficiency of secondary electrons emitted from the sample surface depends on the material and shape of the measurement sample. As for the shape, as shown in the schematic diagram of the pattern cross-sectional shape and the generation efficiency of secondary electrons in FIG. 4, the incident angle of primary electrons (FIG. 4 (a)), the distribution angle of secondary electrons and shadowing (see FIG. 4). 4 (b)), depending on the edge effect (FIG. 4) c)).

図4(a)に示す1次電子の入射角度については、2次電子として表面から脱出できる電子が生成される物質内での深さは、10nm程度であり、その範囲にどれだけ1次電子が滞在できるかで、2次電子の発生効率が決まる。これより、2次電子の発生効率は、面の法線に対する1次電子(e)の入射角度をθとして1/cosθに比例することが知られている。   As for the incident angle of primary electrons shown in FIG. 4A, the depth in the substance in which electrons that can escape from the surface as secondary electrons are generated is about 10 nm, and how much primary electrons are in that range. The generation efficiency of secondary electrons is determined depending on whether or not it can stay. From this, it is known that the generation efficiency of secondary electrons is proportional to 1 / cos θ, where θ is the incident angle of primary electrons (e) with respect to the normal of the surface.

図4(b)に示す2次電子の放出角度分布およびシャドウイングについては、試料に入射した電子がその入射方向の記憶をなくすほど多くの散乱を受けた後では、電子は試料内でランダムな角度分布を持つ。この場合、2次電子の表面からの放出角度分布は、コサイン分布であり、面に対する法線を0度の角度(θ)としてcosθに比例することが知られている。また、シャドウイングにより、凹パターンの底部から放出される2次電子のうち、開口に向かうものだけが外に出られるものと考えると、1次電子入射点と開口を結ぶ3角形の範囲で放出角度分布を積分することにより、各々の位置での2次電子の発生効率を求めることができる。   Regarding the secondary electron emission angle distribution and shadowing shown in FIG. 4 (b), the electrons are random within the sample after the electrons incident on the sample have received so much scattering that the memory of the incident direction is lost. Has an angular distribution. In this case, the distribution angle distribution of secondary electrons from the surface is a cosine distribution, which is known to be proportional to cos θ with the normal to the surface being an angle (θ) of 0 degrees. In addition, it is considered that only secondary electrons emitted from the bottom of the concave pattern to the opening are emitted to the outside by shadowing, and are emitted in a triangular range connecting the primary electron incident point and the opening. By integrating the angular distribution, the generation efficiency of secondary electrons at each position can be obtained.

図4(c)に示すエッジ効果については、エッジ効果は、入射1次電子(e)によって作られた2次電子がエッジに近いと、試料外に放出されやすいため起こる。この効果は、エッジからの距離(x)に対して、指数関数的に決まるものと考えられる。したがって、e-x/aに比例する(aは2次電子の広がりに関する定数)ものとして、発生効率に加えることができる。
上記の図4(a)〜(c)に示すように、これらの組み合わせにより、パターン形状に対応する2次電子の発生効率を求めることができる。
As for the edge effect shown in FIG. 4C, the edge effect occurs because secondary electrons produced by incident primary electrons (e) are likely to be emitted outside the sample when they are close to the edge. This effect is considered to be determined exponentially with respect to the distance (x) from the edge. Therefore, it can be added to the generation efficiency as being proportional to e −x / a (a is a constant related to the spread of secondary electrons).
As shown in FIGS. 4A to 4C, the generation efficiency of secondary electrons corresponding to the pattern shape can be obtained by combining these.

また、1次電子ビームの強度分布g(t-x)は、下記の数式(2)より求められる。ここで、a0はガウス分布にある1次電子の分散を示す値で、通常、約7nm程度であり、1次電子のピーク強度の半分の値をとる箇所の幅を示す半値全幅(FWHM:Full Width at Half Maximum)はおよそ12nmである。 Further, the intensity distribution g (tx) of the primary electron beam is obtained from the following formula (2). Here, a 0 is a value indicating the dispersion of the primary electrons in the Gaussian distribution, which is usually about 7 nm, and the full width at half maximum (FWHM: FWHM) indicating the width of the location taking half the peak intensity of the primary electrons. Full Width at Half Maximum) is approximately 12 nm.

Figure 2010085376
Figure 2010085376

コンボリューションにより求めた位置xにおけるSEM画像のコントラスト形状h(x)を図5に示す。図5では、横軸にパターン画像のx方向断面の位置(nm)、縦軸に規格化した電子の強度を示し、SEM画像のコントラスト形状としてシミュレーションによる計算値(実線)と実測値(点線)の両方の値を示す。また、パターンの想定した断面形状を記載してある。図5において、SEM画像のコントラスト形状を示す計算値と実測値の両方の曲線はほぼ重なっており、計算値の信頼性が高いことが示されている。図5には、想定した断面形状と、2次電子の発生効率f(x)も記載してある。   FIG. 5 shows the contrast shape h (x) of the SEM image at the position x obtained by the convolution. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the position (nm) of the cross section in the x direction of the pattern image, the vertical axis indicates the normalized electron intensity, and the calculated value (solid line) and the actual measurement value (dotted line) by simulation as the contrast shape of the SEM image. Both values are shown. Moreover, the cross-sectional shape which the pattern assumed is described. In FIG. 5, the curves of both the calculated value and the actual measurement value indicating the contrast shape of the SEM image are almost overlapped, indicating that the reliability of the calculated value is high. FIG. 5 also shows an assumed cross-sectional shape and secondary electron generation efficiency f (x).

(デコンボリューション)
次に、上記の取得したSEM画像から作成したSEM画像のコントラスト形状と、1次電子ビームの強度分布とから、デコンボリューション操作によりパターンの形状に起因する2次電子の発生効率を算出する。
ここで、2次電子の発生効率の算出に用いるフーリエ変換の定義である数式(3)

Figure 2010085376
に対して、記号Fを用いて以下の数式(4)のように表す。
Figure 2010085376
(Deconvolution)
Next, from the contrast shape of the SEM image created from the acquired SEM image and the intensity distribution of the primary electron beam, the generation efficiency of secondary electrons caused by the shape of the pattern is calculated by deconvolution operation.
Here, Formula (3) which is the definition of Fourier transform used to calculate the generation efficiency of secondary electrons
Figure 2010085376
On the other hand, the following expression (4) is expressed using the symbol F.
Figure 2010085376

デコンボリューションは、装置関数によるスペクトルなどのボケを取り除く手法であり、観測されたスペクトルが真のスペクトルと装置関数のコンボリューションで与えられているとき、観測されたスペクトルのフーリエ変換を行うと真のスペクトルのフーリエ変換と装置関数のフーリエ変換の積になる。したがって、標準的なデコンボリューションは、「測定データのフーリエ変換」を「装置関数のフーリエ変換」で割って,さらに逆フーリエ変換する手順で計算できる。本発明においては、パターンのコントラスト形状を示す2次電子の発生効率 f(x)は、測定データh(x)、装置関数(ここではビーム形状)g(x)を用いて以下の数式(5)を用いて計算できる。ここで、F-1は逆フーリエ変換を表す。 Deconvolution is a technique that removes blur such as spectra caused by instrument functions. When the observed spectrum is given by convolution of the true spectrum and instrument function, the Fourier transform of the observed spectrum is true. It is the product of the Fourier transform of the spectrum and the Fourier transform of the instrument function. Therefore, a standard deconvolution can be calculated by a procedure in which “Fourier transform of measurement data” is divided by “Fourier transform of instrument function” and further inverse Fourier transform is performed. In the present invention, the generation efficiency f (x) of secondary electrons indicating the contrast shape of the pattern is expressed by the following equation (5) using the measurement data h (x) and the device function (here, the beam shape) g (x). ). Here, F −1 represents an inverse Fourier transform.

Figure 2010085376
Figure 2010085376

図6は、デコンボリューションに用いるSEM画像のコントラスト形状h(x)の測定データであり、横軸にパターン画像のx方向断面の位置(nm)、縦軸に規格化した電子の強度を示す。図7は、デコンボリューションに用いる装置関数g(x)で、本発明では1次電子ビームのビーム形状(強度分布)を示すものであり、横軸にパターン画像のx方向断面の位置(nm)、縦軸に規格化した電子の強度を示す。   FIG. 6 shows measurement data of the contrast shape h (x) of the SEM image used for deconvolution. The horizontal axis indicates the position (nm) of the cross section in the x direction of the pattern image, and the vertical axis indicates the normalized electron intensity. FIG. 7 shows an apparatus function g (x) used for deconvolution. In the present invention, the beam shape (intensity distribution) of the primary electron beam is shown, and the horizontal axis indicates the position (nm) of the cross section in the x direction. The vertical axis represents the normalized electron intensity.

本発明においては、2次電子の発生効率が急激に変化するような場合には、急激に変化する位置を正確に求めるために、ラインプロファイルを微分して微分プロファイルを算出し、微分信号量の最大ピークと最小ピークを求め、ラインパターンの幅は、この最大ピークの位置と最小ピークの位置との間の距離として求めることも可能である。   In the present invention, when the generation efficiency of secondary electrons changes abruptly, in order to accurately determine the position where the abrupt change occurs, the line profile is differentiated to calculate a differential profile, and the differential signal amount The maximum peak and the minimum peak are obtained, and the width of the line pattern can be obtained as a distance between the position of the maximum peak and the position of the minimum peak.

(計測データの補間)
本発明において、上記のデコンボリューション操作においてパターンの2次電子の発生効率f(x)の精度を上げるために、計測データを補間するのも好ましい方法である。そのために、フーリエ変換を高速フーリエ変換とし、例えば、高速フーリエ変換のアルゴリズムの場合、2のN乗として、N=1024あるいは2048を用いることができる。また、連続した信号を一定の周期間隔で数値化するサンプリング周期として、データのサンプリング周期(ピクセル間隔)を通常用いられる周期よりも細かくした方法を用いることができる。高速フーリエ変換とサンプリング周期の微細化はいずれか単独でも効果があるが、双方を共に行うことにより時間が短縮されて精度の高いパターンの2次電子の発生効率f(x)を得ることができる。
(Measurement data interpolation)
In the present invention, it is also preferable to interpolate measurement data in order to increase the accuracy of the secondary electron generation efficiency f (x) of the pattern in the above deconvolution operation. Therefore, the Fourier transform is a fast Fourier transform. For example, in the case of a fast Fourier transform algorithm, N = 1024 or 2048 can be used as 2 to the Nth power. Further, as a sampling cycle for digitizing continuous signals at a constant cycle interval, a method in which a data sampling cycle (pixel interval) is made finer than a cycle that is normally used can be used. Both fast Fourier transform and sampling cycle miniaturization are effective, but by performing both of them, the time can be shortened and the generation efficiency f (x) of secondary electrons with high accuracy can be obtained. .

図8(a)は、一例として、計測するパターンの平面SEM画像であり、SEM画面下の両矢印の範囲の画像領域を256ピクセルでサンプリングした場合のパターンのコントラスト形状を図8(b)に示す。図9は、同じ画像領域をサンプリング周期を1/4とし、1024ピクセルで計測した場合のパターンのコントラスト形状であり、図9に示すパターンのコントラスト形状は図8(b)よりも精度が向上しているのが読み取れる。サンプリング周期の微細化はデータ取得時間と相反するので、通常用いられる周期(例えば、256ピクセル)の1/2〜1/4程度の範囲で細かくするのが好ましい。   FIG. 8A shows, as an example, a planar SEM image of a pattern to be measured, and FIG. 8B shows the pattern contrast shape when the image area in the range indicated by the double arrow at the bottom of the SEM screen is sampled at 256 pixels. Show. FIG. 9 shows a pattern contrast shape when the same image region is measured at 1024 pixels with a sampling period of 1/4, and the pattern contrast shape shown in FIG. 9 is more accurate than FIG. 8B. I can read. Since the miniaturization of the sampling period is contrary to the data acquisition time, it is preferable to make the sampling period fine within a range of about 1/2 to 1/4 of a period normally used (for example, 256 pixels).

(デコンボリューションの結果)
デコンボリューションの結果を図10に示す。図10は、デコンボリューション操作により算出したパターンの断面強度分布を太い実線で示し、横軸にパターン画像のx方向断面の位置(nm)、縦軸に規格化した電子の強度を示す。図10においては、参考のために、デコンボリューションに用いたSEM断面強度分布(SEM画像のコントラスト形状)と装置関数(ビーム形状)を細い実線で記載してある。
(Deconvolution result)
The result of deconvolution is shown in FIG. FIG. 10 shows the cross-sectional intensity distribution of the pattern calculated by the deconvolution operation with a thick solid line, the horizontal axis indicates the position (nm) of the cross section in the x direction of the pattern image, and the vertical axis indicates the normalized electron intensity. In FIG. 10, for reference, the SEM cross-sectional intensity distribution (contrast shape of the SEM image) and the device function (beam shape) used for deconvolution are indicated by thin solid lines.

(走査型プローブ顕微鏡によるパターン形状)
一方、予め走査型プローブ顕微鏡で上記試料のパターンの深さを計測する。図2は、図1に示すトレンチ構造のパターンをAFMで計測した断面形状図であり、深さ100nmの溝(トレンチ)が形成されていることを示す。 図11は、本発明のパターン計測方法におけるパターン断面の模式図であり、パターン形状から2次電子の発生効率を算出する際に使用するパラメータは、トレンチパターン最上部のトレンチ幅(Top width)、トレンチ深さ(Depth)、側壁角度(Side Wall Angle:θ)である。
(Pattern shape by scanning probe microscope)
On the other hand, the depth of the pattern of the sample is measured in advance with a scanning probe microscope. FIG. 2 is a cross-sectional shape diagram of the trench structure pattern shown in FIG. 1 measured by AFM, and shows that a groove (trench) having a depth of 100 nm is formed. FIG. 11 is a schematic diagram of a pattern cross section in the pattern measurement method of the present invention. Parameters used when calculating the generation efficiency of secondary electrons from the pattern shape are the trench width (Top width) at the top of the trench pattern, The trench depth (Depth) and the side wall angle (Side Wall Angle: θ).

本発明において、パターンの深さ方向(高さ方向)の情報を得る走査型プローブ顕微鏡としては、片持ち梁の一端に探針を設けたカンチレバーと称するプローブで試料表面を走査し、試料表面のパターンの寸法や形状を計測する顕微鏡が用いられ、一般的に広く用いられているAFMが最も好ましいが、走査型トンネル顕微鏡(Scanning Tunneling Microscope;STM)などのカンチレバータイプの走査型プローブ顕微鏡(Scanning Probe Microscope;SPM)と総称されている他の顕微鏡でも用いることが可能である。以下の説明では、パターンの深さ方向の情報を得るのにAFMに用いた場合を例に述べる。   In the present invention, a scanning probe microscope that obtains information in the pattern depth direction (height direction) scans the sample surface with a probe called a cantilever provided with a probe at one end of a cantilever, A microscope that measures the size and shape of the pattern is used, and the AFM that is generally widely used is most preferable, but a cantilever type scanning probe microscope (Scanning Probe) such as a scanning tunneling microscope (STM). It can also be used with other microscopes collectively called Microscope (SPM). In the following description, a case where the information is used for AFM to obtain information in the depth direction of the pattern will be described as an example.

(形状の比較照合)
次に、AFMで計測して得られた深さ方向の情報を基にして予測した上記パターンの2次電子の発生効率を求め、デコンボリューション操作により算出したSEMによるパターンのコントラスト形状と上記のAFMの情報を基にして予測したパターンのコントラスト形状とを比較して照合することによりパターンの三次元形状を求める。
図12は、想定した断面形状に基づく計算により得られたパターンの2次電子の発生効率であり、横軸にパターン画像のx方向断面の位置(nm)、縦軸に規格化した電子の強度を示す。
(Comparison of shapes)
Next, the generation efficiency of the secondary electrons of the pattern predicted based on the information in the depth direction obtained by measurement with the AFM is obtained, and the contrast shape of the pattern by the SEM calculated by the deconvolution operation and the AFM described above. The three-dimensional shape of the pattern is obtained by comparing and collating with the contrast shape of the pattern predicted based on the above information.
FIG. 12 shows the generation efficiency of secondary electrons of a pattern obtained by calculation based on the assumed cross-sectional shape, the horizontal axis indicates the position (nm) of the cross section in the x direction, and the vertical axis indicates the normalized electron intensity. Indicates.

図13は、トレンチ構造パターンの想定した断面形状を基に計算により求めた2次電子の発生効率(細い3本の実線)と、実験を基にしてデコンボリューションにより求めた2次電子の発生効率(太い1本の実線)とを比較照合する図であり、いずれもトレンチ構造パターンの左側の側壁部分を示し、横軸にパターン画像のx方向断面の位置(nm)、縦軸に規格化した強度を表す。2次電子の発生効率は、側壁角度を84°、85°、86°の3種の角度の場合を設定して示してあるが、デコンボリューションによる2次電子の発生効率と比較照合すると、側壁角度は85°が最も近い。したがって、上記のパターンの側壁角度は85°と求められる。   FIG. 13 shows the generation efficiency of secondary electrons (thin three solid lines) obtained by calculation based on the assumed cross-sectional shape of the trench structure pattern, and the generation efficiency of secondary electrons obtained by deconvolution based on experiments. (Bold one solid line) is a figure to compare and collate, both show the left side wall portion of the trench structure pattern, the horizontal axis is the position (nm) of the cross section in the x direction of the pattern image, and the vertical axis is normalized Represents strength. The generation efficiency of secondary electrons is shown by setting the side wall angles at three angles of 84 °, 85 °, and 86 °. When compared with the generation efficiency of secondary electrons by deconvolution, The closest angle is 85 °. Therefore, the side wall angle of the above pattern is required to be 85 °.

次に、トレンチ幅(Top Width)を求める。図14および図15は、想定した断面形状を基に計算により求めた2次電子の発生効率(細い5本の実線)と、実験を基にしてデコンボリューションにより求めた2次電子の発生効率(太い1本の実線)とを示す図であり、図14(a)は図1に示すトレンチ構造パターンの左側の側壁部分の2次電子の発生効率およびデコンボリューションにより求めた2次電子の発生効率、図15(a)は図1に示すトレンチ構造パターンの右側の側壁部分の2次電子の発生効率およびデコンボリューションにより求めた2次電子の発生効率を示す。図14(a)、図15(a)の横軸にパターンの位置座標(nm)、縦軸に規格化した強度(nm)を表し、それぞれ5箇所の電子の強度のピーク位置を設定している。   Next, the trench width (Top Width) is obtained. 14 and 15 show the generation efficiency of secondary electrons obtained by calculation based on the assumed cross-sectional shape (5 thin solid lines) and the generation efficiency of secondary electrons obtained by deconvolution based on experiments ( 14 (a) is a diagram showing the generation efficiency of secondary electrons in the left side wall portion of the trench structure pattern shown in FIG. 1 and the generation efficiency of secondary electrons determined by deconvolution. FIG. 15A shows the secondary electron generation efficiency of the right side wall portion of the trench structure pattern shown in FIG. 1 and the secondary electron generation efficiency obtained by deconvolution. In FIG. 14 (a) and FIG. 15 (a), the horizontal axis represents the pattern position coordinate (nm), and the vertical axis represents the normalized intensity (nm). Yes.

図14(b)、図15(b)は、各々図14(a)、図15(a)の2次電子の発生効率のピ−ク位置を縦軸にとり、トレンチ幅(Top width)(nm)を横軸にとった図であり、斜め直線は2次電子の発生効率のピーク位置におけるトレンチ幅を示す。また、図14(b)、図15(b)の図中の横直線(実験値)は、実験を基にしてデコンボリューションにより求めたパターンのピーク位置におけるトレンチ幅の値を示し、上記の2次電子の発生効率のピーク位置におけるトレンチ幅を示す斜め直線との交点は、いずれも62nmである。したがって、上記のパターンのトレンチ幅(Top width)は62nmと求められる。   14 (b) and 15 (b) show the peak position of the secondary electron generation efficiency in FIGS. 14 (a) and 15 (a) on the vertical axis, and the trench width (Top width) (nm). ) On the horizontal axis, and the oblique straight line indicates the trench width at the peak position of the generation efficiency of secondary electrons. 14B and 15B, the horizontal straight line (experimental value) indicates the value of the trench width at the peak position of the pattern obtained by deconvolution based on the experiment. The intersection with the oblique straight line indicating the trench width at the peak position of the secondary electron generation efficiency is 62 nm. Therefore, the trench width (Top width) of the above pattern is required to be 62 nm.

上記の結果から、本発明のパターン計測方法によれば、試料上のトレンチ構造を有する微細パターンの形状は、トレンチ幅(Top width)62nm、トレンチ深さ(Depth)100nm、側壁角度(Side Wall Angle)85°とする三次元形状のパターンであることが求められた。   From the above results, according to the pattern measurement method of the present invention, the fine pattern having the trench structure on the sample has a trench width (Top width) of 62 nm, a trench depth (Depth) of 100 nm, and a side wall angle (Side Wall Angle). ) It was required to be a three-dimensional pattern of 85 °.

なお、上記の例はパターンとしてシングルパターンについて説明したが、本発明のパターン計測方法は、パターンが所定のピッチを有するライン/スペースパターン、ホールパターンなどであっても適用できるものである。また、上記の例はトレンチ構造の深さ方向のパターンについて説明したが、高さ方向のパターンであっても適用できるものであり、本発明の深さ方向の情報は高さ方向の情報も含むものである。   In the above example, a single pattern is described as a pattern. However, the pattern measurement method of the present invention can be applied even if the pattern is a line / space pattern, a hole pattern, or the like having a predetermined pitch. In the above example, the pattern in the depth direction of the trench structure has been described. However, the pattern in the height direction can be applied, and the information in the depth direction of the present invention includes the information in the height direction. It is a waste.

(本発明の他の実施形態)
本発明のパターン計測方法において、パターンの側壁観察や三次元プロファイルの推定においては、試料を斜め方向から観察したSEM画像の情報を利用することが有効である。
(Other embodiments of the present invention)
In the pattern measurement method of the present invention, it is effective to use information of an SEM image obtained by observing a sample from an oblique direction in observing a side wall of a pattern or estimating a three-dimensional profile.

本実施形態においては、SEM計測においてビームの入射角度が2種以上の異なる角度で得られた2枚以上のパターン画像と、1次電子ビームの強度分布形状から、デコンボリューション操作により算出した試料形状に起因する2次電子の発生効率と、予め計測しておいた深さの情報を基に予測した2次電子の発生効率を用い、これらを比較し照合することにより断面形状をより高精度に計測することができる。   In the present embodiment, the sample shape calculated by deconvolution operation from two or more pattern images obtained by SEM measurement at two or more different beam incidence angles and the intensity distribution shape of the primary electron beam. Using the generation efficiency of secondary electrons caused by the above and the generation efficiency of secondary electrons predicted based on the depth information measured in advance, and comparing them, the cross-sectional shape can be made more accurate It can be measured.

斜め方向から観察したSEM画像を取得する方法としては、例えば、電子光学系より照射する電子線を偏向し、電子線を試料に照射する方向を傾斜させて傾斜画像を撮像する方式、SEMにより試料の任意の場所を観察できるように試料を載せるステージ自体を傾斜させて撮像する方式、SEMの電子光学系自体を機械的に傾斜させる方式などが適用される。   As a method of acquiring an SEM image observed from an oblique direction, for example, a method in which an electron beam irradiated from an electron optical system is deflected, and a direction in which the electron beam is irradiated to the sample is inclined to capture an inclined image. A method of inclining and imaging the stage on which the sample is placed so that an arbitrary position can be observed, a method of mechanically inclining the SEM electron optical system itself, and the like are applied.

図16(a)は、図16(b)に示すように、電子ビーム162に対する試料161のチルト角(傾斜角度)0°の場合のSEM画像のコントラスト形状と、2次電子の発生効率と、想定したパターン断面形状を示す図であり、横軸にパターン画像のx方向断面の位置(nm)、縦軸に規格化した強度を示す。図17(a)は、図17(b)に示すように、電子ビーム172に対する試料171のチルト角(傾斜角度)3°の場合のSEM画像断のコントラスト形状と、2次電子の発生効率と、想定したパターン断面形状を示す図である。2次電子の発生効率は電子ビームの入射角度(傾斜角度)に敏感であるため、本実施形態の方法を用いることにより、測定精度がより向上する。   FIG. 16A shows the contrast shape of the SEM image and the generation efficiency of secondary electrons when the tilt angle (tilt angle) of the sample 161 with respect to the electron beam 162 is 0 °, as shown in FIG. It is a figure which shows the assumed pattern cross-sectional shape, and the horizontal axis | shaft shows the position (nm) of the cross section of the x direction of a pattern image, and the vertical axis | shaft shows the intensity | strength normalized. FIG. 17A shows the contrast shape of the SEM image cut off and the generation efficiency of secondary electrons when the tilt angle (tilt angle) of the sample 171 with respect to the electron beam 172 is 3 ° as shown in FIG. It is a figure which shows the assumed pattern cross-sectional shape. Since the generation efficiency of secondary electrons is sensitive to the incident angle (tilt angle) of the electron beam, the measurement accuracy is further improved by using the method of this embodiment.

上記のように、本発明のパターン計測方法は、半導体、半導体用フォトマスク、ナノインプリント用テンプレート、MEMS、光学関連素子などの微細パターンの深さ、あるいは高さ、パターン幅、側壁の傾斜角、コーナーの丸みなどのパターン形状を三次元で簡便にかつ精度良く測定できるものである。   As described above, the pattern measurement method of the present invention includes the depth, height, pattern width, sidewall inclination angle, corner of a fine pattern of a semiconductor, a photomask for semiconductor, a template for nanoimprint, MEMS, an optical element, and the like. The pattern shape such as roundness can be measured easily and accurately in three dimensions.

トレンチ構造のパターンの平面SEM画像である。It is a plane SEM image of the pattern of a trench structure. 図1に示すトレンチ構造のパターンをAFMで計測した断面形状図である。FIG. 2 is a cross-sectional shape diagram of the trench structure pattern shown in FIG. 1 measured by AFM. 1次電子ビームの強度分布と2次電子の発生効率とのコンボリューションを説明する図である。It is a figure explaining the convolution with the intensity distribution of a primary electron beam, and the generation efficiency of a secondary electron. パターン断面形状と2次電子の発生効率を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating pattern cross-sectional shape and the generation efficiency of a secondary electron. コンボリューションにより求めたSEM画像のコントラスト形状である。It is the contrast shape of the SEM image calculated | required by the convolution. デコンボリューションに用いるSEM画像のコントラスト形状の測定データである。It is the measurement data of the contrast shape of the SEM image used for deconvolution. デコンボリューションに用いる装置関数である。This is a device function used for deconvolution. 計測するパターンの平面SEM画像と、256ピクセルでサンプリングした場合のコントラスト形状である。It is the planar SEM image of the pattern to be measured and the contrast shape when sampled at 256 pixels. 図8と同じ画像領域をサンプリング周期を1/4とし、1024ピクセルでサンプリングした場合のコントラスト形状である。This is the contrast shape when the same image area as in FIG. 8 is sampled at 1024 pixels with a sampling period of 1/4. デコンボリューションにより算出したパターンの2次電子の発生効率である。It is the generation efficiency of secondary electrons of the pattern calculated by deconvolution. 本発明において計測する項目を示すパターン断面の模式図である。It is a schematic diagram of the pattern cross section which shows the item measured in this invention. 想定した断面形状に基づく計算により得られたパターンの2次電子の発生効率である。This is the secondary electron generation efficiency of the pattern obtained by calculation based on the assumed cross-sectional shape. トレンチ構造パターンの側壁角度を計算により求めた2次電子の発生効率と、デコンボリューションにより求めた2次電子の発生効率とを比較照合する図である。It is a figure which compares and collates the generation efficiency of the secondary electron which calculated | required the side wall angle of the trench structure pattern, and the generation efficiency of the secondary electron calculated | required by deconvolution. 左側側壁部分でトレンチ幅を計算により求めた2次電子の発生効率と、デコンボリューションにより求めた2次電子の発生効率とを比較照合する図である。It is a figure which compares and collates the generation efficiency of the secondary electron calculated | required by calculation of the trench width in the left side wall part, and the generation efficiency of the secondary electron calculated | required by deconvolution. 右側側壁部分でトレンチ幅を計算により求めた2次電子の発生効率と、デコンボリューションにより求めた2次電子の発生効率とを比較照合する図である。It is a figure which compares and collates the generation efficiency of the secondary electron which calculated | required the trench width by calculation in the right side wall part, and the generation efficiency of the secondary electron calculated | required by deconvolution. 試料のチルト角(傾斜角度)0°の場合のSEM画像のコントラスト形状と、2次電子の発生効率と、想定したパターン断面形状を示す図である。It is a figure which shows the contrast shape of the SEM image in case the tilt angle (tilt angle) of a sample is 0 degree, the generation efficiency of a secondary electron, and the assumed pattern cross-sectional shape. 試料のチルト角(傾斜角度)3°の場合のSEM画像のコントラスト形状と、2次電子の発生効率と、想定したパターン断面形状を示す図である。It is a figure which shows the contrast shape of the SEM image in case the tilt angle (tilt angle) of a sample is 3 degrees, the generation efficiency of a secondary electron, and the assumed pattern cross-sectional shape.

符号の説明Explanation of symbols

161,171 試料
162,172 電子ビーム
161,171 Sample 162,172 Electron beam

Claims (4)

走査型電子顕微鏡を用いて試料表面のパターンの形状を計測するパターン計測方法であって、
試料表面のパターンに収束させた電子ビームを照射して走査し、前記パターンから発生する2次電子を検出してSEM画像を取得し、
該SEM画像から作成したSEM画像のコントラスト形状と、前記電子ビームの1次電子強度分布とから、デコンボリューション操作により前記パターンの2次電子の発生効率を算出し、
予め走査型プローブ顕微鏡で前記パターンを計測して得た深さ方向の情報を基に予測した前記パターンの2次電子の発生効率を用い、
前記デコンボリューション操作により算出した前記パターンの2次電子の発生効率と、前記深さ方向の情報を基に予測した前記パターンの2次電子の発生効率とを比較し照合することにより、前記パターンの三次元形状を求めることを特徴とするパターン計測方法。
A pattern measuring method for measuring the shape of a pattern on a sample surface using a scanning electron microscope,
Scanning by irradiating the electron beam converged on the pattern on the sample surface, detecting secondary electrons generated from the pattern, obtaining an SEM image,
From the contrast shape of the SEM image created from the SEM image and the primary electron intensity distribution of the electron beam, the generation efficiency of secondary electrons of the pattern is calculated by a deconvolution operation,
Using the generation efficiency of secondary electrons of the pattern predicted based on the information in the depth direction obtained by measuring the pattern with a scanning probe microscope in advance,
By comparing and collating the generation efficiency of secondary electrons of the pattern calculated by the deconvolution operation with the generation efficiency of secondary electrons of the pattern predicted based on the information in the depth direction, A pattern measurement method characterized by obtaining a three-dimensional shape.
前記走査型プローブ顕微鏡が、原子間力顕微鏡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方法。   The pattern measurement method according to claim 1, wherein the scanning probe microscope is an atomic force microscope. 前記走査型電子顕微鏡によって得られたSEM画像が、電子ビームもしくは試料を傾斜させ、電子ビームの試料への入射角度が2種以上の異なる角度で得られた複数のSEM画像であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のパターン計測方法。   The SEM image obtained by the scanning electron microscope is a plurality of SEM images obtained by tilting an electron beam or a sample and obtaining an incident angle of the electron beam on the sample at two or more different angles. The pattern measuring method according to claim 1 or 2. 前記デコンボリューション操作において、計測データを補間するために、フーリエ変換を高速フーリエ変換とし、データのサンプリング周期を細かくしたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のパターン計測方法。   The pattern according to any one of claims 1 to 3, wherein, in the deconvolution operation, in order to interpolate measurement data, Fourier transform is fast Fourier transform, and a data sampling cycle is made fine. Measurement method.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014116207A (en) * 2012-12-10 2014-06-26 Hitachi High-Technologies Corp Charged particle beam device
US9287088B2 (en) 2013-08-30 2016-03-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor circuit
JP2016057216A (en) * 2014-09-11 2016-04-21 株式会社アドバンテスト Pattern height measuring apparatus and pattern height measuring method
KR20170066988A (en) * 2015-12-07 2017-06-15 삼성전자주식회사 A system and method for 3D Profiling of semiconductor device
CN114236181A (en) * 2021-12-02 2022-03-25 中国电子科技集团公司第十三研究所 AFM probe measuring method, device, control equipment and storage medium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04341741A (en) * 1991-05-17 1992-11-27 Hitachi Ltd Image processing method and microprobe adopting it
JPH1140096A (en) * 1997-07-18 1999-02-12 Hitachi Ltd Particle bew inspection system and inspection method, and particle bew-applyed system
JP2003100828A (en) * 2001-09-27 2003-04-04 Toshiba Corp Micro pattern inspecting method and system, cd-sem device managing method and system and program and computer readable recording medium
JP2005069953A (en) * 2003-08-27 2005-03-17 Hitachi Ltd Apparatus and method for shape measuring

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04341741A (en) * 1991-05-17 1992-11-27 Hitachi Ltd Image processing method and microprobe adopting it
JPH1140096A (en) * 1997-07-18 1999-02-12 Hitachi Ltd Particle bew inspection system and inspection method, and particle bew-applyed system
JP2003100828A (en) * 2001-09-27 2003-04-04 Toshiba Corp Micro pattern inspecting method and system, cd-sem device managing method and system and program and computer readable recording medium
JP2005069953A (en) * 2003-08-27 2005-03-17 Hitachi Ltd Apparatus and method for shape measuring

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014116207A (en) * 2012-12-10 2014-06-26 Hitachi High-Technologies Corp Charged particle beam device
US9287088B2 (en) 2013-08-30 2016-03-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor circuit
JP2016057216A (en) * 2014-09-11 2016-04-21 株式会社アドバンテスト Pattern height measuring apparatus and pattern height measuring method
KR20170066988A (en) * 2015-12-07 2017-06-15 삼성전자주식회사 A system and method for 3D Profiling of semiconductor device
KR102566134B1 (en) * 2015-12-07 2023-08-10 삼성전자주식회사 A system and method for 3D Profiling of semiconductor device
CN114236181A (en) * 2021-12-02 2022-03-25 中国电子科技集团公司第十三研究所 AFM probe measuring method, device, control equipment and storage medium
CN114236181B (en) * 2021-12-02 2023-10-20 中国电子科技集团公司第十三研究所 AFM probe measuring method, device, control equipment and storage medium

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