专利名称：图案判定装置以及计算机程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及图案的判定装置以及计算机程序，尤其涉及适合获得在半导体晶片上形成的图案的识别信息的装置以及计算机程序。
背景技术：
扫描电子显微镜等带电粒子线装置，是适合在高度微型化的半导体晶片上形成的图案的测定和观察的装置。在现有技术中，作为用带电粒子线装置获得试样的三维信息、尤其是试样的凹凸信息的方法，有专利文献I中公开的立体观察法。立体观察法，通过对试样从倾斜的2个方向照射光束，来生成2枚图像，通过在该2枚图像间进行立体匹配，求出对应点，从而算出高度，并获得三维信息。在专利文献2中，公开了一种对试样上的图案从倾斜方向照射光束来进行图案的尺寸测定的技术。在专利文献3中，当照射光束而形成的曲线的具有峰值的一方的末端部分与其他末端部分相比缓和地收敛时，将与该一方的末端部分相当的所述试样上的部位判定为凸部，或者当一方的末端部分与其他末端部分相比急剧地收敛时，将与该一方的末端部分相当的所述试样上的部位判定为凹部，由此获得凹凸信息。在先技术文献专利文献专利文献I JP特开平5-41195号公报
专利文献2 JP特开平5-175496号公报专利文献3 JP特开2004-251674号公报(对应美国专利公开公报US2004/0222375)发明概要发明要解决的课题在通过扫描电子显微镜来进行试样上的线条、或者空白的图案长度测量的情况下，若线条和空白的宽度大致相等，则其判别很难，有可能弄错长度测量部位。尤其是，在线条与空白间的对比度小的情况下，该问题更加显著。此外，虽然如专利文献1、专利文献2中公开的那样，通过对试样面斜着照射光束，能够获得三维信息，但还需要进行例如使光束倾斜后的视野对准，需要用于进行光束倾斜的处理时间，吞吐量(throughput)下降。虽然如专利文献3中公开的那样，通过对照射光束而形成的曲线的相对于峰值的左右的倾斜度进行比较，也能够判定凹凸，但这是以线条的曲线的形状在线条和空白的边界附近出现峰值为前提而进行判定，在倍率低的情况下或线条间隔密集的情况下，根据试样的种类等不同，有时该前提不成立。以下，对以不依赖于图案的形成状态或者图像的取得条件地、稳定地进行在试样上形成的凹凸的识别、或者通过例如双重曝光法而形成的图案的识别为目的的图案的判定装置以及计算机程序进行说明。
发明内容
作为为了达成上述目的的一个方式，说明针对基于通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，求出某阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的位置判定为凹部或者空白部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的位置判定为凸部或者线条部的装置以及计算机程序。进而说明将与面积相对较大的区域相当的位置判定为通过双重曝光而形成的图案的中心间隙，将与面积相对较小的区域相当的位置判定为隔离物间隙的装置以及计算机程序。此外，作为为了达成上述目的的其他方式，说明针对基于通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，求出某阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，在判断为根据面积的大小而分类的2个组间存在有效差的情况下，或者相邻的区域的面积差大于规定值的情况下，判定为在被分类到该较大一侧的位置、或者面积相对较大的一侧的位置存在凹部或者空白部，以及/或者判定为在被分类到较小的一侧的位置、或者面积相对较小的一侧的位置存在凸部或者线条部的装置以及计算机程序。进而说明基于上述分类，对通过双重曝光而形成的图案的中心间隙和隔离物间隙进行判定的装置以及计算机程序。进而，作为为了达成上述目的的又一其他方式，说明针对基于通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，求出某阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，在判断为根据面积的大小而分类的2个组间不存在有效差的情况下，或者相邻的空间的面积差为规定值以下的情况下，判定为在与所述多个区域相当的位置存在凹部或空白部的装置以及计算机程序。进而说明基于上述分类，对通过双重曝光而形成的图案的中心间隙和隔离物间隙进行判定的装置以及计算机程序。发明效果根据上述构成，能够与图案的形成状态或者图像的取得条件无关地、稳定地进行在试样上形成的凹凸或者间隙的识别。
图1是表示扫描型电子显微镜系统的一个构成例的图。图2是表示线条图案的剖面图以及其曲线的图。图3是对线条与空白图案的判定处理工序进行说明的流程图。图4是对射影处理的概要进行说明的图。图5是表示边缘候补阈值决定处理的概要(峰值候补决定部分)的图。图6是表示边缘候补阈值决定处理的概要(边缘候补阈值决定部分)的图。图7是表示面积计算处理的概要的图。
图8是表示面积计算处理中面积计算方法的代替案的图。图9是表示二分割阈值计算处理的概要的图。
图10是表示有效差判定处理的概要的图。图11是表示有效差判定处理中有效差判定的代替案的图。图12是表示基于曲线波形和通过边缘候补阈值的线段来定义的多个区域的面积，对各区域进行了分类的例子的图。图13是表示基于曲线波形和通过边缘候补阈值的线段来定义的多个区域的面积，对各区域进行了分类的例子的图。图14是表示基于曲线波形和通过边缘候补阈值的线段来定义的多个区域的面积，对各区域进行了分类的例子的图。图15是表示通过SADP而形成的图案的曲线波形的一例的图。图16是表示基于通过SADP而形成的图案的曲线所形成的2次微分波形的峰值位置的检测例的图。图17是表示基于通过SADP而形成的图案的曲线来求出间隙部的面积的例子的图。
具体实施例方式以下利用附图对进行试样的凹凸判定、以及通过多重曝光法而形成的图案的识别的装置进行说明。实施例1以下，关于试样的凹凸判定法以及装置，对能够与图案的形成状态或曲线的形成状态无关地、稳定地进行凹凸判定的方法以及装置进行说明。作为具体的一个方式，说明针对所形成的曲线，求出形成某阈值以下的曲线波形的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或空白部，或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为凸部或线条部的方法以及装置。根据这种构成，即使在由于噪声的产生状况、边缘部分的上升方式，而在线条部分与空白部分的峰值波形中不产生明显差异，两者的识别很难的情况下，也能够高精度地实现线条和空白的识别。进而，作为其他方式，说明:针对所形成的曲线，求出形成某阈值以下的曲线波形的多个区域的面积，在对与该面积相关的信息根据面积的大小进行分类而得到的2个组间，判定是否存在有效差，在判断为存在有效差的情况下，将判断出面积大的部分判定为凹部或者空白部，或者将判断出面积小的部分判断为凸部或者线条部的方法以及装置。此外，作为另一其他方式，说明:针对所形成的曲线，求出形成某阈值以下的曲线波形的多个区域的面积，在对与该面积相关的信息根据面积的大小进行分类而得到的2个组间，判定是否存在有效差，在判断出不存在有效差的情况下，判定为在与求出了上述面积的区域相当的位置存在空白部的方法以及装置。根据这种构成，即使在根据例如图像的取得条件或图案的形成条件的不同，而峰值的数量发生变化的情况下，也能够正确地判定试样的凹凸(空白或线条)。此外，是否存在上述有效差的判 定，可以考虑利用例如两样本t检验来进行，但若能够与噪声等无关地、稳定地输出面积值，则也可以在相邻的空间的面积差大于规定值的情况下，将位于较大一侧的部分判定为凹部或者空白部，或者将位于较小一侧的部分判定为凸部或者线条部，在上述面积差为规定值以下的情况下，判定为与相邻的空间相当的所有位置都存在凹部或者空白部。以下，利用附图，说明:不变更带电粒子线对通常被使用的基板向垂直方向的入射，而基于从该扫描部位放出的带电粒子的检测，来导出该带电粒子强度的曲线，不伴随入射带电粒子的倾斜或者基板的保持台的倾斜的光学性的或者机械性的动作地、基于该曲线来判定凹凸的方法以及装置。根据本实施例，进行带电粒子线内的凹凸判定变得容易，判定线条和空白的图案这样的、相同的图案连续的图案的凹凸状态变得容易。此外，由于也不需要伴随入射带电粒子的倾斜或者基板的保持台的倾斜的光学性的或者机械性的动作，因此对吞吐量几乎没有影响，尤其在重视吞吐量的被自动化的生产工序中也很有效。此外，在本实施例中所说的垂直方向是指，在带电粒子光学系统中，与不受偏转的带电粒子的照射方向相同的方向、或者相对于使试样在X-Y方向上移动的试样台的移动方向垂直的方向。但是，带电粒子线装置，是一维或二维地扫描带电粒子线的装置，此时的偏转状态不包含在本实施例中所说的倾斜照射中。即，在本实施例中，对穿过带电粒子线的光轴(不受偏转器的偏转的带电粒子线轨道)而被照射的带电粒子线，通过扫描偏转器一维或二维地进行扫描。换言之，在不进行其他偏转器的偏转的状态下(垂直入射状态下)，照射带电粒子线。在图1中示出扫描型电子显微镜系统的一个构成例。另外，在以下的说明中，以扫描电子显微镜为例进行说明，但不限于此，在聚焦离子束装置等其他带电粒子线装置中也能够应用。101是电子显微镜的框体部，从电子枪102发出的电子线103通过图中未描绘的电子透镜而被收敛，并被照射到试样105。通过电子线照射，从试样表面产生的二次电子或者反射电子的强度通过电子检测器106而被检测，并被放大器107放大。104是使电子线的位置移动的偏转器，根据控制计算机110的控制信号108使电子线103在试样表面上进行光栅扫描。对从放大器107输出的信号在图像处理处理器109内进行AD变换，制作数字图像数据。111是显示该图像数据的显示装置。此外，图像处理处理器109具有保存数字图像数据的图像存储器、进行各种图像处理的图像处理电路、进行显示控制的显示控制电路。在控制计算机110上连接有键盘或鼠标等输入单元112。上述的图像处理处理器109、控制计算机110，作为后述的用于边缘位置提取的边缘检测部而发挥功能。另外，与图像存储器的存储器位置对应的地址信号，在控制计算机110内被生成，在被模拟变换后经由扫描线圈控制电源(未图示)，提供给偏转器104。X方向的地址信号，在例如图像存储器为512X512像素的情况下，是重复O到511的数字信号，Y方向的地址信号，是当X方向的地址信号从O到达511时被加I的O到511的重复的数字信号。其被变换为模拟信号。因为图像存储器的地址与用于扫描电子线的偏转信号的地址相对应，所以在图像存储器中记录有基于偏转器104的电子线的偏转区域的二维像。另外，图像存储器内的信号，能够通过以读出时钟被同步的读出地址生成电路(未图示)按照时间序列依次读出。与地址对应地被读出的信号被模拟变换，成为显示装置111的亮度调制信号。
在图像存储器中，具备将用于改善S/N比的图像(图像数据)重叠(合成)来进行存储的功能。例如通过将8次二维扫描所得到的图像重叠来进行存储，来形成I枚完成的像。即，对以I次或者I次以上的X-Y扫描为单位而形成的图像进行合成来形成最终的图像。用于形成I枚完成的像的图像数(帧累计数)能够任意地设定，鉴于二次电子产生效率等条件而被设定为适当的值。此外，通过将累计多枚而形成的图像进一步重叠多枚，最终也能够形成想要取得的图像。在存储了希望的图像数的时间点或者该时间点之后，也可以执行一次电子线的熄灭(blanking)，中断向图像存储器的信息输入。试样105被配置在未图示的台上，能够在与试样105电子线垂直的面内的2个方向(X方向、Y方向)上移动。此外，本实施例装置具备基于被检测出的二次电子或者反射电子等(检测信号)来形成线条曲线的功能。线 条曲线基于对一次电子线进行一维或二维扫描时的电子检测量、或者试样像的亮度信息等而形成，所得到的线条曲线，例如在形成于半导体晶片上的图案的尺寸测定等中使用。另外，图1的说明假设控制计算机与扫描电子显微镜为一体，或者以其为基准而进行了说明，但当然不限于此，也可以由与扫描电子显微镜框体分别地设置的控制处理器来进行以下所说明的处理。此时，需要将由电子检测器106检测出的检测信号传递给控制处理器，或者从控制处理器向扫描电子显微镜的透镜或偏转器等传递信号的传递介质、和对经由该传递介质而被传递的信号进行输入输出的输入输出端子。此外，也可以将进行以下所说明的处理的程序预先登记在存储介质中，由具有图像存储器并对扫描电子显微镜提供必要的信号的控制处理器来执行该程序。图2是线条图案的剖面图以及其曲线。在如图案201那样线条宽度足够大的情况下，如曲线波形202那样在线条与空白的边界附近产生峰值。在此情况下，通过比较相对于峰值的左右的倾斜度，能够判定凹凸。但是，如图案203、205那样随着线条宽度变窄，开始出现如下情况:如曲线波形204那样，相对于峰值的左右的倾斜度变得没有有效差，或者如曲线波形206那样峰值变为一个，基于峰值的末端部的倾斜度来进行凹凸判定的手法中所假定的前提不成立。图3是说明本实施例的线条空白判定处理的概要的图。首先，在射影处理(步骤301)中，如图4所示，将图像的像素值射影到与线条垂直的轴(在此为i轴)上，并在线条的线段方向上取加法运算平均，由此来改善S/N。若假设图像尺寸为(M，N)，则射影处理能够用数式I来表示。在此，I (i，j)是图像坐标(i，j)上的像素值。数I
权利要求
1.一种试样的凹凸判定装置，其具备运算装置，所述运算装置基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，来进行所述试样的凹部判定以及/或者凸部判定， 所述试样的凹凸判定装置的特征在于， 该运算装置，求出第I阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或空白部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为凸部或线条部。
2.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值、与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心，设定为所述第I阈值。
3.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置，将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值、与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为第4阈值，将基于超过第4阈值的上侧峰值的中值而得到的第5阈值、 与基于下侧峰值的最小值而得到的第6阈值的中心，设定为所述第I阈值。
4.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置求出通过表示所述第I阈值的线段和所述曲线波形来定义轮廓的区域内的面积。
5.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置，将所述多个区域的面积根据大小分类为2个组，在判定为该2个组间存在有效差的情况下，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或者空白部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为凸部或者线条部。
6.—种试样的凹凸判定方法,其特征在于， 在权利要求5中，所述运算装置基于两样本t检验来实施所述有效差的判定。
7.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置，在所述多个区域的面积内、相邻的区域的面积的差大于规定值的情况下，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或者空白部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为凸部或者线条部。
8.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置，将所述多个区域的面积根据大小分类为2个组，在判定为该2个组间不存在有效差的情况下，将与所述多个区域相当的部位判定为凹部或空白部。
9.根据权利要求8所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置基于两样本t检验来实施所述有效差的判定。
10.根据权利要求1所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置，在所述多个区域的面积内、相邻的区域的面积的差为规定值以下的情况下，将与所述多个区域相当的部位判定为凹部或空白部。
11.一种试样的凹凸判定装置，其具备运算装置，所述运算装置基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，来进行所述试样的凹部判定以及/或者凸部判定，该运算装置求出第I阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，在判定为根据面积的大小对与该面积相关的信息进行分类而得到的2个组间不存在有效差的情况下，或者所述多个区域内、相邻的区域的面积差为规定值以下的情况下，将与该多个区域相当的部位判定为凹部或空白部。
12.根据权利要求11所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值、与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为所述第I阈值。
13.根据权利要求11所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置，将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值、与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为第4阈值，将基于超过第4阈值的上侧峰值的中值而得到的第5阈值、与基于下侧峰值的最小值而得到的第6阈值的中心设定为所述第I阈值。
14.根据权利要求11所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置求出通过 表示所述第I阈值的线段和所述曲线波形来定义轮廓的区域内的面积。
15.根据权利要求11所述的试样的凹凸判定装置，其特征在于， 所述运算装置基于两样本t检验来实施所述有效差的判定。
16.一种计算机程序，其基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，来使运算装置实施试样的凹部判定、以及/或者凸部判定， 该程序的特征在于， 使所述运算装置运算第I阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或者空白部，以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为凸部或者线条部。
17.根据权利要求16所述的计算机程序，其特征在于， 所述程序，使所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值、与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为所述第I阈值。
18.根据权利要求16所述的计算机程序，其特征在于， 所述程序，使所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值、与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为第4阈值，将基于超过第4阈值的上侧峰值的中值而得到的第5阈值、与基于下侧峰值的最小值而得到的第6阈值的中心设定为所述第I阈值。
19.根据权利要求16所述的计算机程序，其特征在于， 所述程序，使所述运算装置求出通过表示所述第I阈值的线段和所述曲线波形来定义轮廓的区域内的面积。
20.一种计算机程序，其基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，使运算装置实施试样的凹部判定、以及/或者凸部判定，该程序的特征在于， 使所述运算装置求出第I阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，在判定为根据面积的大小对与该面积相关的信息进行分类而得到的2个组间不存在有效差的情况下，或者所述多个区域内、相邻的区域的面积差为规定值以下的情况下，将与该多个区域相当的部位判定为凹部或空白部。
21.根据权利要求20所述的计算程序，其特征在于， 所述程序，使所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值、与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为所述第I阈值。
22.根据权利要求20所述的计算程序，其特征在于， 所述程序，使所述运算装置将基于所述曲线波形的上侧峰值的平均而得到的第2阈值、与基于下侧峰值的平均而得到的第3阈值的中心设定为第4阈值，将基于超过第4阈值的上侧峰值的中值而得到的第5阈值、与基于下侧峰值的最小值而得到的第6阈值的中心设定为所述第I阈值。
23.根据权利要求20所述的计算程序，其特征在于， 所述程序，使所述运算装置求出通过表示所述第I阈值的线段和所述曲线波形来定义轮廓的区域内的面积。
24.一种图案判定装置，其具备运算装置，所述运算装置基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，来进行图案的判定，所述图案判定装置的特征在于， 该运算装置，求出与曲线波形的间隙部相当的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为中心间隙部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为隔离物间隙。
25.根据权利要求24所述的图案判定装置，其特征在于，` 所述运算装置，将所述多个区域的面积根据大小分类为2个组，在判定为在该2个组间存在有效差的情况下，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为中心间隙部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为隔离物间隙部。
26.根据权利要求25所述的图案判定装置，其特征在于， 所述运算装置基于两样本t检验来实施所述有效差的判定。
27.根据权利要求24所述的图案判定装置，其特征在于， 所述运算装置，在所述多个区域的面积内、相邻的区域的面积的差大于规定值的情况下，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为中心间隙部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为隔离物间隙部。
28.根据权利要求24所述的图案判定装置，其特征在于， 所述运算装置，将所述多个区域的面积根据大小分类为2个组，在判定为在该2个组间不存在有效差的情况下，将与所述多个区域相当的部位判定为中心间隙部。
29.根据权利要求28所述的图案判定装置，其特征在于， 所述运算装置基于两样本t检验来实施所述有效差的判定。
30.根据权利要求24所述的图案判定装置，其特征在于， 所述运算装置，在所述多个区域的面积内、相邻的区域的面积的差为规定值以下的情况下，将与所述多个区域相当的部位判定为中心间隙部。
31.一种计算机程序，其基于根据通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，来使运算装置实施图案的判定，该程序的特征在于， 使所述运算装置运算与曲线波形的间隙部相当的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为中心间隙部、以及/或者将与该面积相对较小的区域相当的部位判定为隔离物间隙部。
全文摘要
本发明的目的在于，提供一种与图案的形成状态或者图像的取得条件无关地、稳定地进行在试样上形成的凹凸的识别的试样的凹凸判定装置以及计算机程序。作为为了达成上述目的的一个方式，提出了一种针对基于通过对试样的带电粒子线的扫描而得到的检测信号而形成的曲线，求出某阈值以下的曲线波形所形成的多个区域的面积，将与该面积相对较大的区域相当的部位判定为凹部或者空白部，以及/或者将与该面积相对较小的空间相当的部位判定为凸部或者线条部的装置以及计算机程序。
文档编号H01L21/66GK103201819SQ20118005194
公开日2013年7月10日 申请日期2011年10月14日 优先权日2010年10月27日
发明者生井仁, 山口聪, 笹岛二大 申请人:株式会社日立高新技术