[发明专利]图案尺寸测定装置和图案面积测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于电子束的图案尺寸测定装置和测定方法，尤其涉及能够以良好的再现性测定接触孔(Contact hole)等的面积的图案尺寸测定装置和图案面积测定方法。

背景技术

作为图案(Pattern)线宽测定方法，可通过扫描式电子显微镜进行测定。在扫描式电子显微镜中，一边在电子射线扫描范围内扫描一边照射入射电子，通过闪烁器(scintillator)，取得从试件发射的2次电子，将取得的电子的电子量转换成亮度，取得图像数据，显示在显示装置上。

在使用这样的扫描式电子显微镜来管理半导体装置的特性的情况下，一般采用如下方式，即，进行线型图案的线宽或接触孔等的面积是否形成在设计基准值内的作业。图案的线宽或面积的管理可通过如下的步骤进行。将形成于光掩模上的图案的规定范围显示在显示器上之后，对该显示范围内的测定点进行对准，照射电子束，根据从测定点反射后的2次电子，取得亮度分布的波形。并且，分析亮度分布波形，求出图案边缘位置作为线宽。此外，根据取得的图像数据的值，计算接触孔的面积。判断该线宽或面积是否处于容许误差的范围内，将其作为光掩模质量是否良好的判定基准，或者用作对前一工序的过程反馈信息。

这样地，图案的线宽或面积的测定在光掩模的制造工序中十分重要，已经提出了用于测定线宽或面积的各种技术方法。

一般地，将对应2次电子量的亮度的梯度最大的位置作为图案的边缘位置，但在专利文献1中，公开了如下的边缘检测方法，其将2次电子信号取极小值的位置视为边缘位置。

此外，在专利文献2中公开了如下方法，其通过CCD照相机取入设置在晶片上的对准标记的图像，进行边缘提取，正确地检测对准标记的位置。

如上所述，在使用扫描式电子显微镜对图案的线宽进行测定的情况下，采用如下方法，其将亮度的梯度最大的位置作为边缘位置，或者将2次电子信号取极小值的位置作为边缘位置。

另一方面，接触孔等的面积，以构成SEM(Sweep electron microscope：扫描式电子显微镜)图像的像素(Pixel)的亮度信息为基础进行计算。即，从SEM图像提取亮度比规定的基准值更大的值或更小的值的像素，将这些像素的个数合计起来求出面积。

一般地，SEM图像的亮度信息随着测定对象物的材质、膜厚、图案形状、或电子束的加速电压或扫描次数等设备参数而发生变化。由于在各像素的亮度信息中还包含有噪声分量，因此，对从以像素为单位的亮度信息按规定的亮度阈值提取出的像素进行计数而求出的面积就会不正确。

例如，图1是将接触孔的边缘的一部分L表示在以像素为单位的坐标P上的图。图1的斜线的像素具有比规定的基准值更小的亮度值，用于计算接触孔的面积。如图1所示，规定大小的像素不能忠实地表示边缘。例如，图1的像素SP2包含着接触孔的内侧和外侧两方。由此，如果将像素SP2包含在面积中，面积值就会不正确。

在由各像素表示的亮度信息中还包含有噪声分量。由此，当S/N比很差时，亮度信息就会很不稳定，每次测定时，在边缘附近选择的像素总是不相同，面积值的再现性变得很差。例如，还可能存在这样的情况，在某个测定值中，像素NP2的亮度数据值比规定的基准值更大，但在其它测定中，像素NP2的亮度数据值比基准值更小。

专利文献1：日本特开平5-296754号公报

专利文献2：日本特开2003-33845号公报

发明内容

本发明正是鉴于所述现有技术的课题而完成的，其目的在于提供一种图案尺寸测定装置和图案面积测定方法，能够以良好的再现性和良好的精度测定图案的面积。

上述课题通过如下图案尺寸测定装置来解决，其特征在于，该图案尺寸测定装置具有：一边在试件上扫描一边照射电子束的单元；通过所述电子束的照射，根据从形成有图案的所述试件上发生的电子的电子量，取得该图案的图像数据的单元；以及将所述图案分割成多个部分图案，计算各部分图案的面积，合计该各部分图案的面积，计算所述图案的面积的面积测定单元。