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Hintergrund der Erfindung
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1. Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Musterdimensionsmessung unter Verwendung eines Elektronenstrahls.
Um genau zu sein, die vorliegende Erfindung betrifft ein Musterdimensionsmessgerät
und ein Musterflächenmessverfahren, das in der Lage ist,
eine Fläche eines Kontaktlochs oder dergleichen mit hoher
Reproduzierbarkeit zu messen.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Die
Messung mit einem Rasterelektronenmikroskop wird als ein Verfahren
zur Messung einer Musterlinienbreite ausgeführt. Ein typisches
Rasterelektronenmikroskop ist so aufgebaut, dass ein Elektronenrasterbereich
mit einfallenden Elektronen in einer Rasterweise bestrahlt wird,
dann werden durch einen Szintillator Sekundärelektronen
erfasst, die von einer Probe emittiert werden, dann werden durch
Konvertieren der Menge an erfassten Elektronen in Luminanz Bilddaten
erfasst und dann werden die Bilddaten auf einer Anzeigevorrichtung
angezeigt.
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Wenn
die Eigenschaften eines Halbleiterbauelements unter Verwendung solch
eines Rasterelektronenmikroskops gesteuert werden, ist es eine allgemeine
Praxis, zu überprüfen, ob eine Linienbreite eines
Linienmusters und eine Fläche eines Kontaktlochs oder dergleichen
innerhalb von Entwurfsstandards ausgebildet sind oder nicht. Die
Musterlinienbreite und die Fläche werden gemäß den
folgenden Prozeduren ausgeführt. Nachdem ein gegebener
Bereich eines Musters, das auf einer Photomaske ausgebildet ist,
auf einem Bildschirm angezeigt wird, wird ein Elektronenstrahl fokussiert
und auf einen Messpunkt innerhalb des Anzeigebereichs gestrahlt
und auf diese Weise wird auf der Grundlage von Sekundärelektronen,
die vom Messpunkt reflektiert werden, eine Signalform erhalten,
die die Luminanzverteilung repräsentiert. Dann wird die
Luminanzverteilungs-Signalform analysiert, um eine Musterflankenposition
zu finden und eine Linienbreite zu definieren. Unterdessen wird
unter Verwendung eines Werts der erhaltenen Bilddaten eine Fläche
eines Kontaktlochs berechnet. Es wird eine Beurteilung vorgenommen,
ob diese Linienbreite oder die Fläche innerhalb eines zulässigen
Fehlerbereichs liegt oder nicht. Die derart beurteilte Linienbreite
und Fläche werden als Kriterien zur Qualitätsbeurteilung
der Photomaske oder als Prozessrückkopplungsinformation
für einen Vorprozess verwendet.
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Wie
oben beschrieben ist die Messung einer linienbreite und einer Fläche
eines Musters wichtig für einen Herstellungsprozess einer
Photomaske. In diesem Kontext sind bis heute verschiedene Verfahren
zur Messung der Linienbreite und der Fläche vorgeschlagen
worden.
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Im
Allgemeinen wird eine Position, an der eine Inklination der Luminanz
entsprechend der Quantität der Sekundärelektronen
auftritt, als eine Flankenposition eines Musters definiert. Im Gegensatz
dazu offenbart die
Japanische
Offenlegungsschrift Nr. Hei 5 (1993)-296754 ein Flankenerfassungsverfahren,
das als eine Flankenposition eine Position definiert, an der ein
Sekundärelektronensignal den kleinsten Wert annimmt.
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Indessen
offenbart die
Japanische Offenlegungsschrit
Nr. 2003-33845 ein Verfahren zur genauen Erfassung einer
Position einer Ausrichtmarkierung, die auf einer Halbleiterscheibe
vorgesehen ist, durch Einfangen eines Bildes der Ausrichtmarkierung
mit einer CCD-Kamera (charged-coupled device = ladungsgekoppeltes
Bauteil) und durch Ausführen einer Flankenextraktion aus
dem eingefangenen Bild.
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Wie
es vorhin beschrieben wurde, nutzt die Messung der Musterlinienbreite
unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops im Allgemeinen
das Verfahren des Definierens einer Position, an der eine Inklination
der Luminanz maximal wird, als Flankenposition oder das Verfahren
des Definierens einer Position, an der ein Sekundärelektronensignal
minimal wird, als Flankenposition.
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Demgegenüber
wird die Fläche des Kontaktlochs oder dergleichen auf der
Grundlage von Luminanzinformation an Bildpunkten, die ein REM-Bild
aufbauen, berechnet. Um genau zu sein, Bildpunkte, die höhere oder
niedrigere Luminanzwerte als einen festgelegten Referenzwert aufweisen,
werden aus dem REM-Bild extrahiert, so dass die Fläche
durch Aufsummieren der Zahl an Bildpunkten berechnet wird.
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Im
Allgemeinen variiert die Luminanzinformation im REM-Bild in Abhängigkeit
vom Material, der Filmdicke oder der Musterform eines Messobjekts
und zudem in Abhängigkeit von den Instrumentenparametern, wie
etwa einer Beschleunigungsspannung eines Elektronenstrahls oder
der Zahl von Rasteroperationen. Darüber hinaus enthält
die Luminanzinformation an jedem Bildpunkt Störkomponenten.
Demgemäß kann die Fläche ungenau sein,
wenn sie durch Zählen der Bildpunkte berechnet werden,
die aus der auf Bildpunkten basierenden Luminanzinformation unter
Verwendung eines festgelegten Luminanzgrenzwerts extrahiert werden.
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Beispielsweise
ist 1 eine Ansicht, die einen Abschnitt L einer Flanke
eines Kontaktlochs zeigt, das in auf Bildpunkten basierenden Koordinaten
P dargestellt ist. Die in 1 schraffierten
Bildpunkte zeigen kleinere Luminanzwerte als ein festgelegter Referenzwert
und diese Bildpunkte werden zur Berechnung der Fläche des
Kontaktlochs verwendet. Wie es in 1 gezeigt
ist, können die Bildpunkte, die eine festgelegte Größe
aufweisen, die Flanke nicht präzise angeben. Beispielsweise
enthält ein Bildpunkt SP2 in 1 Teile
innerhalb und außerhalb des Kontaktlochs. Demgemäß ist
der Wert der Fläche ungenau, wenn der Bildpunkt SP2 in
die Fläche des Kontaktlochs einbezogen wird.
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Darüber
hinaus enthält die Luminanzinformation, die durch diese
Bildpunkte repräsentiert wird, Störkomponenten.
Demgemäß ist die Luminanzinformation instabil,
wenn ein S/N-Verhältnis klein ist, und demgemäß ist
die Reproduzierbarkeit des Flächenwerts schlecht, weil
die ausgewählten Bildpunkte nahe der Flanke bei jeder Messung
unterschiedlich sein können. Beispielsweise kann ein Luminanzdatenwert
für einen Bildpunkt NP2 bei einer bestimmten Messung größer
als ein festgelegter Referenzwert sein, während er bei
einer anderen Messung kleiner als der festgelegte Referenzwert ist.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts des zuvor genannten Problems
des Stands der Technik gemacht worden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Musterdimensionsmessgerät und ein Musterflächenmessverfahren
bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Fläche eines
Musters reproduzierbar und genau zu messen.
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Das
zuvor genannte Problem wird durch Bereitstellen eines Musterdimensionsmessgeräts
gelöst, das folgendes umfasst: eine Einheit zum Strahlen
eines Elektronenstrahls auf eine Probe in einer Rasterweise; eine
Einheit zum Erfassen von Bilddaten eines Musters gemäß der
Menge an Elektronen, die durch Strahlen des Elektronenstrahls von
einer Oberfläche der Probe, auf der das Muster ausgebildet
ist, emittiert werden; und eine Flächenmesseinheit zum
Unterteilen des Musters in eine Vielzahl von Teilmustern, Berechnen
der Flächen der Teilmuster und Berechnen der Fläche
des Musters durch Aufsummieren der Flächen der Teilmuster.
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Das
Musterdimensionsmessgerät dieses Gesichtspunkts kann darüber
hinaus enthalten: eine Linienprofilerzeugungseinheit zum Erzeugen
eines Linienprofils, um ein Luminanzsignal auf einer bestimmten
Linie aus den Bilddaten zu repräsentieren; und eine Differentialprofilerzeugungseinheit
zum Erzeugen eines Differentialprofils durch Differentiation des
Linienprofils. Hier kann die Flächenmesseinheit so konfiguriert
sein, dass sie das Muster in die fächerförmigen
Teilmuster unterteilt, die jeweils einen Zentralwinkel von festgelegtem
Wert aufweisen, dass sie ferner unter Verwendung des Zentrums des
Musters und des Linienprofils sowie des Differentialprofils an einer
Linie, die eine Flanke des Musters schneidet, eine Flankenposition
für jedes Teilmuster erfasst, dass sie ferner die Fläche
eines jeden Teilmusters durch Ableiten eines Radius aus der Zentralposition
und der Flankenposition berechnet und dass sie ferner die Fläche
des Musters durch Aufsummieren der Flächen der Teilmuster
berechnet. Indessen kann die Linienprofilerzeugungseinheit so konfiguriert sein,
dass sie das Linienprofil an der Linie durch Mitteln einer festgelegten
Zahl von Bildpunktdaten erzeugt und das Zentrum unter Verwendung
der Breite des Musters in der X-Richtung und der Breite des Musters
in der Y-Richtung berechnet wird.
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Zusätzlich
kann beim Musterdimensionsmessgerät dieses Gesichtspunkts,
wenn das Muster ein rechtwinkliges Muster ist, das von gegenüberliegenden
ersten und zweiten Flanken umgeben ist, die Flächenmesseinheit
das rechtwinklige Muster durch Teilung der gegenüberliegenden
ersten Flanken in Teile einer festgelegten Länge in rechtwinklige
Teilmuster unterteilen, ferner für jedes der rechtwinkligen
Teilmuster den Abstand zwischen den gegenüberliegenden
ersten Flanken unter Verwendung des Linienprofils an einer Linie
berechnen, die parallel zu den gegenüberliegenden zweiten
Flanken ist und die ersten Flanken schneidet, ferner die Fläche
jedes der rechtwinkligen Teilmuster durch Multiplizieren der festgelegten
Länge mit dem Abstand berechnen, und ferner die Fläche
des rechtwinkligen Musters durch Aufsummieren der Fläche
der rechtwinkligen Teilmuster berechnen.
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Erfindungsgemäß wird
das Muster beim Messen der Fläche des Musters in eine festgelegte
Zahl von Teilmustern unterteilt, dann wird die Fläche für
jedes der Teilmuster gemessen und dann wird die Fläche
des Musters durch Aufsummieren der Flächen der Teilmuster
berechnet. Wenn die Fläche des Teilmusters gemessen wird,
wird das Linienprofil an der Linie erhalten, die die Zentralposition
mit der Flanke verbindet, dann wird unter Verwendung des Linienprofils
die Flankenposition berechnet und dann wird unter Verwendung der
Zentralposition und der Flankenposition der Radius erhalten. Beim
Ermitteln des Linienprofils wird das Linienprofil durch Mitteln
der Luminanzdaten für mehrere Bildpunkte berechnet. Dann
wird die Fläche der Fächerform berechnet, die
die erhaltenen Flankenpositionen als Schnittpunkt des Radius und
des Bogens aufweist. Auf diese Weise wird die Flankenposition erfasst,
auch wenn die Luminanzsignale für die Bildpunkte Störungen
enthalten, und die Fläche wird unter Verwendung der störungsverminderten
Werte berechnet. Demgemäß ist es möglich,
die Fläche mit hoher Reproduzierbarkeit zu berechnen.
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Indessen
kann beim Musterdimensionsmessgerät dieses Gesichtspunkts
die Flächenmesseinheit Flankenpositionen um das Muster
herum in einem festgelegten Intervall erfassen und die Fläche
des Musters durch Subtrahieren einer Gesamtfläche von Trapezbereichen,
die jeweils durch die zwei erfassten Flankenpositionen, die aneinander
angrenzen, und Ausschließen von Teilmustern, die durch
Unterteilen der Muster erhalten werden, definiert werden, von einer
Gesamtfläche von Trapezbereichen, die jeweils durch zwei
erfasste Flankenpositionen, die aneinander angrenzen und die Teilmuster
enthalten, berechnen. Das Musterdimensionsmessgerät kann
darüber hinaus eine Linienprofilerzeugungseinheit zum Erzeugen
eines Linienprofils enthalten, um ein Luminanzsignal auf einer bestimmten
Linie aus den Bilddaten zu repräsentieren, und ferner eine Differentialprofilerzeugungseinheit
zum Erzeugen eines Differentialprofils durch Differentiation des
Linienprofils. Hier kann die Flächenmesseinheit die Flankenpositionen
um das Muster herum in den festgelegten Intervallen wie folgt erfassen.
Zuerst wird eine erste Flankenposition des Musters erfasst und als
eine Startpunkt-Flankenposition definiert. Als nächstes
wird eine zweite Flankenposition in einem festgelegten Abstand weg
von der Startpunkt-Flankenposition erfasst und als temporäre
Flankenposition definiert. Danach wird eine dritte Flankenposition
unter Verwendung des Linienprofils und des Differentialprofils an
einer Linie, die senkrecht durch den Mittelpunkt an einem Segment
läuft, das die Startpunkt-Flankenposition und die temporäre Flankenposition
verbindet, erfasst. Danach wird eine neue Flankenposition neben
der dritten Flankenposition erfasst, während die dritte
Flankenposition als die neue Startpunkt-Flankenposition definiert
wird.
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Erfindungsgemäß werden
beim Messen der Fläche des Musters die Flankenpositionen
um das Muster herum durch Bestimmen eines Punkts im REM-Bildmuster
automatisch erfasst, wenn die Fläche des Musters durch
Anwenden der Trapezregel auf der Grundlage der Flankenpositionen
berechnet wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Belastung
eines Anwenders für die Spezifikation des Zielbereichs
zu verringern und eine Beeinträchtigung der Messgenauigkeit
infolge fehlerhafter Bereichsspezifikation zu verhindern.
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Indessen
werden
beim Erfassen der Flanken um das Muster herum die nächsten
Flankenpositionen unter Verwendung des Linienprofils an einer Linie
erfasst, die an der Zwischenposition senkrecht zur geraden Linie
ist, die die erfasste Flankenposition und die temporäre
Flankenposition verbindet, die in einem festgelegten Abstand im festgelegten
Intervall angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich,
jede der Flanken auf der Linie zu erfassen, die nahezu senkrecht
zum Rand des Musters ist. Demgemäß kann die Flankenposition
genau ermittelt werden und dadurch wird die Musterfläche
genau berechnet.
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Bei
einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein
Musterdimensionsmessverfahren bereitgestellt, das durch ein Musterdimensionsmessgerät
gemäß dem oben beschrieben Gesichtspunkt auszuführen
ist. Gemäß einem Gesichtspunkt des Musterdimensionsmessverfahrens
enthält das Musterdimensionsmessgerät folgendes:
eine Einheit zum Strahlen eines Elektronenstrahls auf eine Probe
in einer Rasterweise; eine Einheit zum Erfassen von Bilddaten eines
Musters gemäß der Menge an Elektronen, die durch Strahlen
des Elektronenstrahls von einer Oberfläche der Probe, auf
der das Muster ausgebildet ist, emittiert werden; eine Linienprofilerzeugungseinheit
zum Erzeugen eines Linienprofils, um ein Luminanzsignal auf einer bestimmten
Linie aus den Bilddaten zu repräsentieren; und eine Differentialprofilerzeugungseinheit
zum Erzeugen eines Differentialprofils durch Differentiation des
Linienprofils versehen ist. Das Musterflächenmessverfahren
umfasst die folgenden Schritte: Erfassen eines Bildes eines Musters
in einem Messzielbereich; Unterteilen des Musters in eine Vielzahl
von Teilmustern; Berechnen der Flächen der Teilmuster;
und Berechnen der Fläche des Musters durch Aufsummieren
der Flächen der Teilmuster.
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Beim
Musterdimensionsmessverfahren dieses Gesichtspunkts kann der Schritt
des Unterteilens des Musters in eine Vielzahl von Teilmustern darüber
hinaus die folgenden Schritte umfassen: Unterteilen des Musters
in die fächerförmigen Teilmuster, die jeweils
einen Zentralwinkel mit festgelegtem Wert aufweisen; Erzeugen des
Linienprofils für jedes der Teilmuster an einer Linie,
die das Zentrum des Musters und eine Flanke des Musters durchschneidet;
Erzeugen des Differentialprofils durch Differentiation des Linienprofils;
und Ermitteln einer Flankenposition des Teilmusters unter Verwendung
des Linienprofils und des Differentialprofils und dann Ableiten
eines Radius aus der Zentrumsposition und der Flankenposition. Wenn
das Muster ein rechtwinkliges Muster ist, das von gegenüberliegenden
ersten und zweiten Flanken umgeben ist, kann der Schritt des Unterteilens
des Musters in eine Vielzahl von Teilmustern darüber hinaus
die folgenden Schritte umfassen: Unterteilen des Musters in rechtwinklige
Teilmuster durch Teilung der gegenüberliegenden ersten
Flanken in eine festgelegte Länge; Erzeugen des Linienprofils
für jedes der rechtwinkligen Teilmuster an einer Linie,
die parallel zu den gegenüberliegenden zweiten Flanken
ist und die ersten Flanken schneidet; Erzeugen des Differentialprofils
durch Differentiation des Linienprofils; und Berechnen des Abstands
zwischen den ersten Flanken durch Erfassen der Position der ersten
Flanken in jedem der Teilmuster unter Verwendung des Linienprofils und
des Differentialprofils. Alternativ kann der Schritt des Unterteilens
des Musters in eine Vielzahl von Teilmustern darüber hinaus
die folgenden Schritte umfassen: Erfassen und Definieren einer Flankenposition
des Musters als eine Startpunkt-Flankenposition und Erfassen und
Definieren einer Flankenposition in einem festgelegten Abstand weg
von der Startpunkt-Flankenposition als eine temporäre Flankenposition;
Erzeugen des Linienprofils an einer Linie, die senkrecht durch den
Mittelpunkt an einem Segment läuft, das die Startpunkt-Flankenposition
und die temporäre Flankenposition verbindet; Erzeugen des
Differentialprofils durch Differentiation des Linienprofils; Erfassen
einer dritten Flankenposition unter Verwendung des Linienprofils
und des Differentialprofils; Erfassen von Flankenpositionen um das
Muster herum durch Definieren der dritten Flankenposition als der
neuen Startpunkt-Flankenposition und durch Erfassen einer neuen
Flankenposition neben der dritten Flankenposition; und Unterteilen
des Musters in Trapezbereiche, die jeweils durch zwei Flankenpositionen,
die aneinander angrenzen, definiert werden und Teilmuster enthalten,
die durch Unterteilung des Musters erhalten werden. Hier kann der
Schritt des Berechnens der Fläche des Musters der Schritt
des Subtrahierens einer Gesamtfläche der Trapezbereiche
ausschließlich der Teilmuster von einer Gesamtfläche
der Trapezbereiche einschließlich der Teilmuster sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine Ansicht zur Erläuterung eines Problems der herkömmlichen
Flächenmessung.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Rasterelektronenmikroskops, das bei einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet
wird.
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Die 3A bis 3D sind
Ansichten zur Erläuterung von Elektronenbildern und Profilen,
die durch eine Signalverarbeitungseinheit zu erfassen sind.
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Die 4A und 4B sind
Ansichten zur Erläuterung der Erfassung einer Zentralposition
eines Kontaktlochs.
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Die 5A bis 5C sind
erste Ansichten zum Erläutern der Flankenerfassung des
Kontaktlochs.
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6 ist
eine zweite Ansicht zum Erläutern der Flankenerfassung
des Kontaktlochs.
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7 ist
eine Ansicht zum Erläutern der Berechnung einer Fläche
des Kontaktlochs.
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8 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Prozesses zur Berechnung
der Fläche des Kontaktlochs zeigt.
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9 ist
eine Ansicht zum Erläutern der Messung einer Eckenrundung.
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10 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Prozesses zum Messen
der Eckenrundung zeigt.
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11A ist eine Ansicht zum Erläutern eines
herkömmlichen Verfahrens zum Berechnen der Fläche eines
rechtwinkligen Musters und 11B ist
eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Berechnen der
Fläche eines rechtwinkligen Musters gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel.
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12 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Prozesses zur Berechnung
der Fläche des rechtwinkligen Musters zeigt.
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Die 13A bis 13C sind
Ansichten, die Beispiele beliebig geformter Muster zeigen.
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14 ist
eine erste Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Messen
einer Fläche eines beliebig geformten Musters.
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15 ist
eine zweite Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum
Messen einer Fläche eines anderen beliebig geformten Musters.
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16 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Übersicht über einen
Prozess zum Berechnen der Fläche des beliebig geformten
Musters zeigt.
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17 ist
ein Ablaufdiagramm, das Beispiel eines Prozesses zum Erfassen einer
Startposition der Flankenerfassung in 16 zeigt.
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18 ist
ein Ablaufdiagramm, das Beispiel eines Prozesses zum Erfassen von
Flankenpositionen um ein Muster in 16 herum
zeigt.
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Die 19A bis 19D sind
Ansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Erfassen der
Flankenpositionen um das Muster herum.
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20 ist
eine dritte Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum
Messen einer Fläche eines anderen beliebig geformten Musters.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Nun
werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung beschrieben werden.
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(1) Erstes Ausführungsbeispiel
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Zuerst
wird vorab ein Aufbau eines Rasterelektronenmikroskops beschrieben
werden, das als Musterdimensionsmessgerät verwendet wird.
Zweitens wird ein allgemeines Verfahren zur Messung einer Linienbreite
eines Musters beschrieben werden. Drittens wird die Flächenmessung
eines Kontaktlochs als Beispiel eines Musters beschrieben werden.
Viertens wird eine Anwendung eines Musterflächenmessverfahrens
beschrieben werden.
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(Aufbau eines Rasterelektronenmikroskops)
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Rasterelektronenmikroskops gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Dieses
Rasterelektronenmikroskop 100 beinhaltet im Wesentlichen
eine Elektronenrastereinheit 10, eine Signalverarbeitungseinheit 30,
eine Bildanzeigeeinheit 40, eine Speichereinheit 55 und
eine Steuereinheit 20 zum Steuern der Elektronenrastereinheit 10,
der Signalverarbeitungseinheit 30, der Bildanzeigeeinheit 40 und
der Speichereinheit 55. Die Steuereinheit 20 beinhaltet
eine Profilerzeugungseinheit 21, eine Differentialprofilerzeugungseinheit 22,
eine Flankenerfassungseinheit 23 und eine Flächenmesseinheit 24.
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Die
Elektronenrastereinheit 10 beinhaltet eine Elektronenkanone 1,
eine Kondensorlinse 2, eine Deflektorspule 3,
eine Objektivlinse 4, eine Bewegungsbühne 5 und
einen Probenhalter 6.
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Geladene
Teilchen 9, die von der Elektronenkanone 1 emittiert
werden, laufen durch die Kondensorlinse 2, die Deflektorspule 3 und
die Objektivlinse 4 und werden auf eine Probe 7 auf
der Bewegungsbühne 5 gestrahlt.
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Die
geladenen Teilchen 9 (ein Primärelektronenstrahl)
werden in einer zweidimensionalen Rasterweise auf die Probe 7 gestrahlt
und vom bestrahlten Bereich emittierte Sekundärelektronen
werden durch einen Elektronendetektor 8 erfasst, der aus
einem Szintillator und dergleichen gebildet wird. Die erfasste Menge
an Sekundärelektronen wird durch einen AD-Konverter in
der Signalverarbeitungseinheit 30 in einen Digitalbetrag umgewandelt
und in der Speichereinheit 55 als Bilddaten gespeichert.
Die Bilddaten werden in Luminanzsignale umgewandelt und werden auf
der Bildanzeigeeinheit 40 angezeigt. Die Bilddaten werden
in einer zweidimensionalen Anordnung so angeordnet, dass sich das
gleiche Layout wie die Rasterpositionen des Primärelektronenstrahls
auf der Probe 7 bildet, wodurch ein zweidimensionales digitales
Bild erhalten wird. Jeder Bildpunkt in diesem zweidimensionalen
digitalen Bild repräsentiert Luminanzdaten, die durch 8
Bits ausgedrückt werden.
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Durch
die Steuereinheit 20 werden ein Elektronenablenkbetrag
der Deflektorspule 3 und ein Bildrasterbetrag der Bildanzeigeeinheit 40 gesteuert.
Darüber hinaus ist in der Steuereinheit 20 ein
Programm zur Ausführung der Linienbreitenmessung gespeichert.
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Die
Profilerzeugungseinheit 21 erzeugt ein Linienprofil, das
das Luminanzsignal rasterelektronenmikroskopischer (REM) Bilddaten
in einem spezifizierten Bereich repräsentiert. Das Linienprofil
repräsentiert das Luminanzsignal entsprechend der Menge
der Sekundärelektronen, das als eine Querschnittform eines
gemessenen Musters reflektierend angesehen wird.
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Die
Differentialprofilerzeugungseinheit 22 führt am
Linienprofil einen Primärdifferentiationsprozess aus, um
ein Primärdifferentialprofil zu erzeugen.
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Die
Flankenerfassungseinheit 23 erfasst die Flanken unter Verwendung
des Linienprofils und des Primärdifferentialprofils.
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Die
Flächenmesseinheit 24 misst eine Fläche
eines spezifizierten Musters, das zur Messung bestimmt ist. Die
Fläche wird in der Einheit von Bildpunkten berechnet, die
die Bilddaten aufbauen, und die tatsächliche Fläche
wird durch Umwandeln unter Verwendung einer Beziehung zwischen einer
festgelegten Bildpunktbreite und einer tatsächlichen Länge
berechnet.
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(Allgemeines Verfahren zur Messung der
Linienbreite eines Musters)
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Als
nächstes wird eine Beschreibung eines allgemeinen Verfahrens
der Messung einer Linienbreite eines in 3A gezeigten
Musters auf einer Probe unter Verwendung des in 2 gezeigten
Rasterelektronenmikroskops 100.
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Wie
es in 3A gezeigt ist, wird ein Photomaskensubstrat 50,
das darauf ausgebildet ein Linienmuster 51 enthält,
als Probe 7 verwendet. Ein Teil der Probe 7 ist
in einer planaren Form ausgebildet, wie es in 3A gezeigt
ist. Hier zeigt ein von einer gestrichelten Linie umgebender Abschnitt
einen Beobachtungsbereich des Rasterelektronenmikroskops 100.
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3B zeigt
ein Beispiel eines REM-Bildes, das durch Erfassen der Menge an Elektronen,
wie etwa der Sekundärelektronen, die in der Folge des Rasterns
der in 3A gezeigten Probe mit dem Elektronenstrahl
emittiert wird, unter Verwendung des Elektronendetektors 8 und
dann Konvertieren der erfassten Menge an Elektronen in das Luminanzsignal,
das dargestellt wird, während die Rasterung durch den Elektronenstrahl mit
einer CRT-Rasterung (CRT = Kathodenstrahlröhre) der Anzeigevorrichtung
synchronisiert wird, erhalten wird.
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Ein
anderes REM-Bild wird aus dem in 3B gezeigten
REM-Bild durch Spezifizieren eines Messbereichs extrahiert. Die
Messfläche wird beispielsweise als eine Breite H von 400
Bildpunkten über eine Länge L definiert. Diese
Fläche wird durch einen Operator unter Verwendung einer
oberen Linienmarkierung LM1, einer unteren Linienmarkierung LM2,
einer linken Linienmarkierung LM3 und einer rechen Linienmarkierung LM4
selektiert.
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Die
extrahierten REM-Bild-Bildpunktdaten werden in der H-Richtung der
Messfläche unterteilt und für jeden der unterteilten
Bereiche wird ein Linienprofil entsprechend der Luminanzverteilung
erhalten. Wenn das Linienprofil erhalten wird, ist es beispielsweise
möglich, durch Ausführen eines Glättungsprozesses
in der Richtung der Lange L in einem Breitenabstand von 3 Bildpunkten
Störkomponenten zu verringern.
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3C ist
eine Ansicht, die ein Linienprofil entsprechend der Menge der von
der Probe emittierten Sekundärelektronen zeigt, das erhalten
wird, wenn der Elektronenstrahl entlang der I-I-Linie in 3A gestrahlt wird.
Wie es in 3C gezeigt ist, ändert
sich das Linienprofil (ein Kontrastprofil) drastisch an der Flanke
des Musters. Um die Positionen der drastischen Änderungen
zu finden, wird das Linienprofil differenziert, um die höchste
Spitze und das tiefste Tal der differenzierten Signalbeträge
zu erhalten.
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Darüber
hinaus werden, wie es in 3D gezeigt
ist, durch Interpolieren von Zwischenräumen zwischen den
Bildpunkten Differentialsignalformen C1 und C2 erhalten, wobei mehrere
Differentialsignale Dx vor und nach den Spitzen verwendet werden
und Spitzenpositionen für eine erste Spitze P1 und eine
zweite Spitze P2 mit einem Auflösungsvermögen
von 1/100 berechnet werden. Eine Breite W1 des Linienmusters wird
als ein Abstand zwischen der ersten Spitze P1 und der zweiten Spitze
P2 definiert.
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Die
oben beschriebene Folge von Prozessen wird für jeden der
unterteilten Bereiche ausgeführt und ein in den entsprechenden
Bereichen berechneter Mittelwert der Breiten des Musters wird als
ein Längenwert definiert. Auf diese Weise ist es möglich,
die Breite W1 des Linienmusters genauer zu erhalten.
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(Musterflächenmessung)
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Berechnung
der Fläche des Kontaktlochs als Beispiel des Musters beschrieben
werden.
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Die 4A und 4B sind
Ansichten, die ein Beispiel des Kontaktlochs zeigen.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel wird die Fläche des
Kontaktlochs nicht durch Beurteilen berechnet, ob ein Bildpunkt
im Hinblick darauf, ob die Luminanzdaten des Bildpunkts größer
oder kleiner als ein Referenzwert sind, im Bereich des Kontaktlochs
lokalisiert ist oder nicht. Anstelle dessen wird die Fläche
des Kontaktlochs durch Unterteilen des Kontaktlochs in eine festgelegte
Zahl von Teilmustern (bei diesem Ausführungsbeispiel in
eine Fächerform) und Aufsummieren der Flächen
der Teilmuster berechnet.
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Beispielsweise
werden, wenn das Teilmuster die Fächerform ist, die einen
Zentralwinkel von 5 Grad aufweist, die Flächen von 72 Fächerformen
berechnet und aufsummiert, um die Fläche des Kontaktlochs
zu erhalten.
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Um
die Flächen der Teilmuster zu berechnen, werden das Zentrum
des Kontaktlochs und ein Radius erhalten. Nun wird die Erfassung
des Zentrums des Kontaktlochs beschrieben werden.
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Zuerst
wird unter Verwendung der REM-Bilddaten des Kontaktlochs ein Linienprofil
eines spezifizierten Bereichs erhalten. Der spezifizierte bereich
wird durch Einstellen eines Suchbereichs SRx so spezifiziert, dass
er die Flanken an beiden Seiten in der X-Richtung des Kontaktlochs
enthält. Die zwei Flanken (XE1, XE2) in der X-Richtung
des Kontaktlochs werden aus dem Linienprofil erhalten und der Mittelpunkt
dazwischen wird als ein Zentrum Cx in der X-Richtung definiert.
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Als
nächstes wird ein anderer Suchbereich SRy, der das Zentrum
Cx und die Flanken an beiden Seiten enthält, in einer Y-Richtung
eingerichtet und es wird das Linienprofil einer durch das Zentrum
Cx laufenden Linie in der Y-Richtung erhalten. Die zwei Flanken
(YE1, YE2) in der Y-Richtung werden aus diesem Linienprofil erhalten
und der Mittelpunkt dazwischen wird als ein Zentrum Cy in der Y-Richtung
definiert. Diese Position ist das Zentrum C des Kontaktlochs.
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Als
nächstes wird der Radius des Teilmusters erhalten. Dieser
Radius wird als ein Abstand zwischen dem Zentrum C und der Flanke
durch Erfassen der Position der Flanke des Kontaktlochs erhalten.
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5A ist
eine Ansicht, die eine Linie zeigt, die ein Luminanzsignal in auf
Bildpunkten basierenden Koordinaten P repräsentiert, wobei
das Luminanzsignal aus dem REM-Bild eines Flankenabschnitts EL eines Teils
des Kontaktlochs erhalten wird.
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Ein
Bereich von Interesse (ROI) wird so eingerichtet, dass er die Zentralposition
C des Kontaktlochs, das durch das oben beschriebene Verfahren erhalten
wird, und eine Linie enthält, die die Flanke um das Kontaktloch
herum schneidet.
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Die
S1-S2-Linie in 5A ist eine Referenzlinie zur
Profilerzeugung. Wenn das Linienprofil entlang dieser Referenzlinie
erzeugt wird, kann beispielsweise eine Signalform erhalten werden,
wie sie in 5B gezeigt ist. Ein Signalbetragswert
auf einer Seite eines Punkts S1 ist kleiner als ein Signalbetragswert
auf einer Seite eines Punkts S2 in einer Zone jenseits einer Position
einer Flanke E1 und der Signalbetrag ändert sich am Punkt
E1 drastisch. Darüber hinaus zeigt 5C ein
Ergebnis der Differentiation des Linienprofils in 5B,
bei dem am Punkt E1 eine obere Spitze eines differenzierten Signalbetrags
erhalten wird und bei dem die Position des Punkts E1 als die Flanke
auf der S1-S2-Linie erfasst wird. Dabei werden Zwischenräume
zwischen den Bildpunkten unter Verwendung von mehreren Differentialsignalen
vor und nach der Spitze ähnlich zur Linienbreitenmessung
interpoliert und die Spitzenposition wird mit einem Auflösungsvermögen
von 1/100 berechnet.
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Der
Radius auf der S1-S2-Linie wird durch Berechnen des Abstands zwischen
dieser Flankenposition E1 und der Zentralposition C erhalten.
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Als
nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 die Berechnung
des Linienprofils detailliert beschrieben werden. Eine Linie SL
in 6 ist eine Referenzlinie zur Profilerzeugung.
Indessen ist jede der Linien ASL eine mittelnde Referenzlinie zum
auffinden der Bildpunkte, die zum Erlangen des mittleren Luminanzwerts
verwendet werden.
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Die
Luminanzdaten in einer Position auf der Referenzlinie eines jeden
Bildpunkts wird zur Erzeugung des Linienprofils entlang der Referenzlinie
SL berechnet. Die Luminanz eines jeden Bildpunkts SP entsprechend
der Referenzlinie SL wird als Mittelwert der Luminanzdaten nicht
nur des Bildpunkts SP selbst berechnet, sondern auch von 5 Bildpunkten
entlang einer jeweiligen entsprechenden mittelnden Referenzlinie
ASL senkrecht zur Referenzlinie SL.
-
Die
Selektion der Bildpunkte nutzt die X-Achse als eine Referenzachse,
wenn ein Neigungswinkel der Referenzlinie SL zur Profilerzeugung
gleich oder geringer ist als 45 Grad, oder nutzt die Y-Achse als
Referenzachse, wenn der Neigungswinkel über 45 Grad liegt.
Wenn die X-Achse die Referenzachse ist, werde die Bildpunkte entsprechend
der Referenzlinie SL aus allen X-Positionen selektiert, während Überlappungen
in gleichen X-Positionen vermieden werden. Indessen ist, wenn die
X-Achse die Referenzachse der Referenzlinie SL ist, die Y-Achse
die Referenzachse der mittelnden Referenzlinien ASL. Hier werden
die Bildpunkte selektiert, bei denen die Zentren den mittelnden
Referenzlinien ASL am nächsten gelegen sind, während Überlappungen
in gleichen Y-Positionen vermieden werden. Bei dem in 6 gezeigten
Fall ist die Y-Achse die Referenzachse zum Auffinden von 5 Bildpunkten
und die Bildpunkte (ASP), bei denen die Zentren der Referenzlinie nächsten
gelegen sind, werden selektiert, während Überlappungen
in gleichen Y-Positionen vermieden werden.
-
Der
Grund zur Mittlung der Luminanzdaten der mehreren Bildpunkte, wie
oben beschrieben, ist der, dass die Luminanzdaten der jeweiligen
Bildpunkte Störkomponenten an zufälligen Werten
enthalten und dass die Luminanzdaten für einen Bildpunkt
verschiedene Werte entsprechend einer jeden Messung repräsentieren.
Demgemäß ist es nicht möglich, die reproduzierbare
Messung zu erreichen. Aus diesem Grund werden die Störungen
durch Mittelung der Luminanzdaten der mehreren Bildpunkte vermindert.
-
Man
beachte, dass die Zahl von Bildpunkten zum Mitteln der Luminanzdaten
nicht auf 5 Bildpunkte beschränkt ist. Es ist möglich,
die Zahl der Bildpunkte zu erhöhen oder in einem Fall eines
guten S/N-Verhältnisses die Zahl der Bildpunkte zu erniedrigen.
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Als
nächstes wird eine Beschreibung einer Berechnung der Fläche
des Kontaktlochs vorgenommen werden, die nach der Berechnung der
Flächen der Fächerformen der Teilmuster gemäß der
Zentralposition des Kontaktlochs und der Flankenpositionen ausgeführt
wird.
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7 ist
eine Ansicht zum Erläutern der Berechnung der Gesamtfläche
des Kontaktlochs.
-
Aus
der Zentralposition C und einer Flankenposition E11 wird
ein Radius R11 abgeleitet. Dann wird die Fläche
einer Fächerform SC (des Teilmusters), die einen festgelegten
Zentralwinkel (wie etwa 5 Grad) aufweist, unter Verwendung des Radius
R11 berechnet. Gleicherweise wird hinsichtlich
einer in einer diagonalen Position gelegenen Flankenposition E21 ein Radius R21 aus
der Flankenposition E21 abgeleitet und die
Fläche einer anderen Fächerform SC, die den festgelegten
Zentralwinkel aufweist, wird unter Verwendung des Radius R21 berechnet. Danach wird eine Referenzlinie
SL1 zum Erlangen des Linienprofils um de
Betrag gedreht, der dem Zentralwinkel äquivalent ist, und
es wird ein Linienprofil entlang einer neuen Referenzlinie SL2 erzeugt, um eine Flanke E12 zu
erfassen.
-
Auf
diese Weise werden die Flanken für jeden festgelegten Zentralwinkel
erfasst, während die Referenzlinie gedreht wird, und die
Flächen der Teilmuster werden für den gesamten
Bereich des Kontaktlochs erhalten.
-
Beispielsweise
ist, wenn der Zentralwinkel auf 5 Grad eingestellt ist, die Gesamtfläche
des Kontaktlochs gleich einer Summe von (R1n 2 + R2n 2) × π × 1/72,
wobei n von 1 bis 36 rangiert.
-
Bei
der obigen Erläuterung wird die Fläche auf der
Grundlage der Zahl von Bildpunkten berechnet. Demgemäß wird
der tatsächliche Wert durch Umwandeln unter Verwenden der
Länge entsprechend der Größe des Bildpunkts
erhalten. Beispielsweise wird, wenn die Größe
eines Bildpunkts durch X = 5,625 nm und Y = 5,630 nm definiert ist,
der tatsächliche Wert durch Multiplizieren der Fläche
auf Bildpunktbasis mit 5,625 × 5,630 berechnet.
-
Hier
ist es, wenn das Teilmuster keine Fächerform sondern eine
Dreiecksform ist, die nur gerade Seiten aufweist, bei Wunsch auch
möglich, die Fläche der Teilmuster dadurch zu
berechnen, dass das Teilmuster als Dreieck betrachtet wird. Um genau
zu sein, in diesem fall kann die Fläche des Teilmusters
unter Verwendung der Zentralposition C, der Flankenposition E11 und de Zentralwinkel von 5 Grad berechnet
werden.
-
Im
Folgenden wird eine Beschreibung des Grundes vorgelegt, warum es
durch Erfassen der Flankenpositionen, Berechnen des Radius des Kontaktlochs,
Erlangen der Fläche der Fächerformen und Berechnen der
Fläche des Kontaktlochs durch Aufsummieren der Flächen
der Fächerformen möglich ist, die Reproduzierbarkeit
und die Genauigkeit zu verbessern.
-
Wenn
die Fläche auf herkömmliche Art und Weise durch
Beurteilen der Bildpunktwerte berechnet wird, enthalten die Bildpunktwerte
nahe den Flanken Störungen und weisen schlechte S/N-Verhältnisse
auf. Demgemäß werden die Bildpunkte, die dem festgelegten
Wert genügen nicht jedes Mal festgehalten, wenn eine Messung
ausgeführt wird, so dass sich der Wert der Fläche
für jede Messung ändert.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel wird das Linienprofil in der
Richtung vom Zentrum zum Rand hin unter Verwendung mehrerer Bildpunktwerte
erzeugt und die Flankenposition wird durch Differenzieren des Linienprofils
erfasst. Unter Verwendung der mehreren Bildpunktwerte ist es möglich,
die Störungen auch im Fall des schlechten S/N-Verhältnisses
zu verringern. Darüber hinaus wird der Zwischenraum zwischen
den Bildpunkten durch die mehreren Bildpunktwerte interpoliert und
mit einem Auflösungsvermögen von 1/100 Bildpunkten
berechnet. Demgemäß ist es weitgehend möglich,
zu verhindern, dass sich der Wert bei den Messungen ändert. Daher
kann die Fläche mit hoher Reproduzierbarkeit erhalten werden.
-
Im
Gegensatz dazu wird die Fläche beim herkömmlichen
Verfahren auf der Grundlage der Bildpunkte berechnet. Da es Bildpunkte
gibt, die jeweils Teile innerhalb und außerhalb eines Flächenmesszielbereichs aufweisen,
wird eine Beurteilung vorgenommen, ob jeder solche Bildpunkt, als
Ganzes, bei der Berechnung der Fläche einbezogen werden
soll oder nicht. Dadurch erlaubt es dieses Verfahren nicht, die
Fläche genau zu messen.
-
Dieses
Ausführungsbeispiel ist so konfiguriert, dass die Flankenposition
erhalten und die Fläche einer Fächerform, die
die erhaltene Flankenposition als Schnittpunkt von Radius und Bogen
besitzt, berechnet wird. Demgemäß ist es möglich,
die Berechnung auf der Grundlage von Bildpunkten zu vermeiden und
dadurch den Fehler zu verringern.
-
(Musterdimensionsmessverfahren)
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Als
nächstes wird unter Bezugnahme auf 8 ein Musterflächenmessverfahren
beschrieben werden.
-
8 ist
ein Ablaufplan, der ein Beispiel eines Prozesses zum Berechnen der
Fläche des Musters, wie etwa des Kontaktlochs, zeigt.
-
Bei
dem Mustermessprozess, der in 8 gezeigt
ist, wird angenommen, dass im Vorhinein REM-Bilder des Kontaktlochs
und eine umgebende Fläche davon erfasst werden und dass
REM-Bilddaten in der Speichereinheit 55 als Bildpunktdaten
gespeichert werden.
-
Darüber
hinaus wird angenommen, dass die Beziehung zwischen den Bildpunktwerten
und den tatsächlichen Längen unter Verwendung
von Korrekturproben erhalten werden.
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Zuerst
werden in Schritt S11 eine Anfangseinstellung vorgenommen. Bei dieser
Anfangseinstellung werden die Zentralwinkel entsprechend der zahl
von Teilmustern und die Größe der ROI zum Spezifizieren
des Bereichs zur Berechnung des Linienprofils bestimmt.
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Als
nächstes wird in Schritt S12 eine gewünschte Messfläche,
enthaltend das Kontaktloch und die umgebende Fläche davon
spezifiziert, um die REM-Bilder zu erfassen. Die REM-Bilddaten werden
aus den Bildpunktdaten extrahiert, die in der Speichereinheit 55 gespeichert
sind.
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Als
nächstes wird in Schritt S13 die Zentralposition des Kontaktlochs,
die ein Flächenmessziel ist, erfasst. Die Zentralposition
wird wie folgt erfasst. Zuerst wird das Linienprofil in der X-Richtung
erhalten und die Flanken an beiden Seitenenden in der X-Richtung
werden erfasst. Der Mittelpunkt dieser Flankenpositionen wird als
Zentrum in der X-Richtung definiert. Nach der Gewinnung des Zentrums
in der X-Richtung wird das Linienprofil in der Y-Richtung der Linie
enthaltend die Zentralposition erhalten und die Flanken an beiden
Seitenenden in der Y-Richtung werden erfasst. Der Mittelpunkt dieser
Flankenpositionen wird als das Zentrum des Kontaktlochs definiert.
Hier ist es nach Erlangen des Zentrums in der Y-Richtung auch möglich,
das Zentrum in der X-Richtung und das Zentrum in der Y-Richtung
nochmals zu erlangen, um die Zentralposition genauer zu erhalten.
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Als
nächstes wird in Schritt S14 eine Suchregion an einer bestimmten
Höhe, enthaltend die Zentralposition des Kontaktlochs,
spezifiziert. Alternativ ist es auch möglich, die Größe
des Suchbereichs auf der Grundlage der aus den Entwurfsdaten extrahierten
Daten des Kontaktlochs im Vorhinein einzustellen und den Suchbereich
automatisch so einzurichten, dass er die Zentralposition des Kontaktlochs
enthält.
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Als
nächstes wird in Schritt S15 das Linienprofil im spezifizierten
Suchbereich erhalten. Beispielsweise werden die Luminanzdaten auf
der Grundlage der Bildpunktdaten für jede Bildpunkteinheit
in der Richtung vom Zentrum des Kontaktlochs hin zur Flanke berechnet.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Höhe des Suchbereichs gleich
5 Bildpunkte festgesetzt und die Luminanzdaten werden durch Mittlung
der Luminanzdaten entsprechend 5 Bildpunkten erhalten. Auf diese
Weise werden die Störungen bei den Luminanzdaten verringert.
-
Als
nächstes wird in Schritt S16 das in Schritt S15 berechnete
Linienprofil einer Primärdifferentiation unterzogen. Die
Differentialprofilerzeugungseinheit führt die Primärdifferentiation
unter Verwendung eines Differentialfilters durch, wie etwa eines
Sobel-Filters, der bei der allgemeinen Bildbearbeitung verwendet
wird. Als Ergebnis der Primärdifferentiation werden Positionen,
die maximale Werte oder Minimale Werte aufweisen, als Flankenpositionen
aufgezeichnet.
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Als
nächstes wird in Schritt S17 aus der Zentralposition des
Kontaktlochs und der Flankenposition der Radius abgeleitet.
-
Als
nächstes wird in Schritt S18 die Fläche der Fächerform
(des Teilmusters) berechnet, das die erhaltene Flankenposition als
Schnittpunkt des Radius und eines Bogens aufweist.
-
Als
nächstes wird in Schritt S19 eine Beurteilung vorgenommen,
ob die Flächen der Teilmuster für den gesamten
Bereich des Kontaktlochs berechnet sind oder nicht. Wenn geurteilt
wird, dass die Flächen für den ganzen Bereich
des Kontaktlochs berechnet sind, führt der Prozess zu Schritt
S20. Indessen führt der Prozess zu Schritt S21, wenn geurteilt
wird, dass die Flächen noch nicht für den gesamten
Bereich des Kontaktlochs berechnet worden sind.
-
Als
nächstes wird in Schritt S20 die Fläche des Kontaktlochs
durch Aufsummieren aller berechneter Flächen der Teilmuster
berechnet und dann wird der Prozess beendet.
-
Demgegenüber
wird in Schritt 21 der Suchbereich um den dem Zentralwinkel entsprechenden
Betrag gedreht, wodurch die Linienprofil-Referenzlinie gedreht wird.
Danach kehrt der Prozess zu Schritt S15 zurück, um das
Linienprofil entlang der neuen Linienprofil-Referenzlinie zu gewinnen,
um die Flanke zu erfassen. Dann wird die Fläche des Teilmusters
berechnet, bei dem die Flankenposition der Schnittpunkt des Bogens
und des Radius ist.
-
Wie
oben beschrieben wird das Muster gemäß dem Musterflächenmessverfahren
dieses Ausführungsbeispiels in eine festgelegte Zahl von
Teilmustern unterteilt und die Fläche wird für
jedes der Teilmuster gemessen. Dann wird die Fläche des
Musters durch Aufsummieren der Flächen der Teilmuster berechnet. Wenn
die Fläche des Teilmusters gemessen wird, wird das Linienprofil
an der Linie erhalten, die die Zentralposition mit der Flanke verbindet,
dann wird unter Verwendung des Linienprofils die Flankenposition
berechnet und dann wird unter Verwendung der Zentralposition und
der Flankenposition der Radius erhalten. Beim Ermitteln des Linienprofils
wird das Linienprofil durch Mitteln der Luminanzdaten für
mehrere Bildpunkte berechnet. Dann wird die Fläche der
Fächerform berechnet, die die erhaltenen Flankenpositionen
als Schnittpunkt des Radius und des Bogens aufweist. Auf diese Weise
wird die Flankenposition erfasst, auch wenn die Luminanzsignale
für die Bildpunkte Störungen enthalten, und die
Fläche wird unter Verwendung der störungsverminderten
Werte berechnet. Demgemäß ist es möglich,
die Fläche mit hoher Reproduzierbarkeit zu berechnen.
-
Als
nächstes wird ein verfahren zur Messung der Eckenrundung
des Musters durch Nutzen der Flächenmessung dieses Ausführungsbeispiels
beschrieben werden.
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Wie
es in 9 gezeigt ist, ist die Eckenrundung des Musters
ein Phänomen, dass eine Ecke eines geformten Musters P
nicht in eine rechten Winkel ausgebildet ist, sondern anstelle dessen
leicht gerundet ist. Wenn solch ein Muster P beispielsweise als
Elektrode eines Kondensators ausgebildet ist, kann ein gewünschter
Kapazitätswert nicht erhalten werden, wenn durch die Eckenrundung
ein Abschnitt ohne Muster verursacht wird. Es ist notwendig, einen
genauen Wert solch eines Abschnitts ohne Muster (einen Flächenverlust)
AL zu ermitteln.
-
Nun
wird unter Bezugnahme auf die 9 und 10 ein
Flächenmessverfahren für den Flächenverlust
AL beschrieben werden.
-
Zuerst
wird in Schritt S31 eine Anfangseinstellung vorgenommen. Bei dieser
Anfangseinstellung wird ein Zentralwinkel entsprechend der zur Berechnung
der Fläche eines Eckenrundungsbereichs verwendeten Zahl
an Teilmustern bestimmt. Darüber hinaus wird die Größe
des ROI zum Spezifizieren des Bereichs zur Berechnung des Linienprofils
bestimmt.
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Als
nächstes werden in Schritt S32 die REM-Bilddaten des Eckenrundungsbereichs
erfasst. Die REM-Bilddaten werden aus de in der Speichereinheit 55 gespeicherten
Bildpunktdaten extrahiert.
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Als
nächstes wird in Schritt S33 die Zentralposition des Eckenrundungsbereichs
eingerichtet. Die Zentralposition wird unter Verwendung eines in 9 gezeigten
ROIc bestimmt. Um genau zu sein, diagonale Ecken (C1 und C2) des
ROIc werden zuerst so positioniert, dass sie in Kontakt mit den
Flanken des Musters stehen, und dann wird die Ecke C3 entsprechend
den diagonalen Ecken (C1 und C2) im ROI als Zentrum einer Fächerform
bestimmt, die den Eckenabschnitt C1C2C3 aufbaut.
-
Als
nächstes wird in Schritt S34 ein Suchbereich eingerichtet,
der das Zentrum C3 und die Flanke des umgebenden Abschnitts enthält.
-
Als
nächstes wird in Schritt S35 der spezifizierte Suchbereich
berechnet.
-
Als
nächstes wird in Schritt S36 die Flankenposition erfasst.
Die Flankenposition wird durch Ausführen der Primärdifferentiation
am in Schritt S35 berechneten Linienprofil und dann Finden der Position,
an der der Signalbetrag ein Maximalwert oder Minimalwert wird.
-
Als
nächstes wird in Schritt S37 aus der Zentralposition C3
und der Flankenposition der Radius angeleitet.
-
Als
nächstes wird in Schritt S38 die Fläche der Fächerform
(des Teilmusters) berechnet, der einen festgelegten Zentralwinkel
aufweist.
-
Als
nächstes wird in Schritt S39 eine Beurteilung vorgenommen,
ob alle Flächen der Teilmuster im Eckenrundungsbereich
berechnet sind oder nicht. Wenn geurteilt wird, dass alle Flächen
berechnet sind, führt der Prozess zu Schritt S40. Indessen
führt der Prozess zu Schritt S41, wenn geurteilt wird,
dass noch nicht alle Flächen berechnet worden sind.
-
Als
nächstes wird in Schritt S40 durch Aufsummieren aller berechneten
Flächen der Teilmuster die Fläche des Eckenrundungsbereichs
(C1C2C3) berechnet und dann wird der Prozess beendet.
-
Demgegenüber
wird in Schritt S41 der Suchbereich entsprechend dem festgelegten
Zentralwinkel gedreht und der Prozess kehrt zu Schritt S35 zurück.
-
Nach
Berechnen der Fläche des Eckenrundungsbereichs gemäß den
oben beschriebenen Prozessen wird die Fläche des Flächenverlustbereichs
AL durch Subtrahieren der Fläche des Eckenrundungsbereichs C1C2C3
von der Fläche des durch Multiplizieren eines Abstands
zwischen C1 und C3 und eines Abstands zwischen C2 und C3 erhaltenen
ROI berechnet.
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Gemäß dem
oben beschriebenen verfahren kann die Fläche des Eckenrundungsbereichs
reproduzierbar und genau berechnet werden und auf diese Weise wird
ermöglicht, dass die Fläche des Flächenverlustbereichs
AL reproduzierbar und genau berechnet wird.
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(2) Zweites Ausführungsbeispiel
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Beim
ersten Ausführungsbeispiel ist die Berechnung der Fläche
innerhalb einer geschlossenen Kurve, wie etwa einem Kontaktloch,
beschrieben worden.
-
Indessen
wird dieses Ausführungsbeispiel die eine Flächenmessung
beschreiben, die auf einen rechtwinkligen Musterbereich abzielt.
Man beachte, dass der Aufbau des Musterdimensionsmessgeräts
zum Messen der Fläche gleich desjenigen ist, das beim ersten
Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Allerdings führt die
Flächenmesseinheit zum Berechnen der Fläche einen
anderen Prozess aus.
-
Nun
wird im Folgenden ein Verfahren zur Berechnung der Fläche
eines rechtwinkligen Musterbereichs beschrieben werden.
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11A ist eine Ansicht zum Erläutern eines
herkömmlichen Verfahrens zum Berechnen der Fläche eines
rechtwinkligen Musters. Es ist ein Teil eines rechtwinkligen Musters
RP in auf Bildpunkten basierenden Koordinaten P. Ähnlich
zum beim ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Fall
der Berechnung der Fläche des Musters des Kontaktlochs
ist beispielsweise ein Bildpunkt SP4 am Flankenabschnitt des rechtwinkligen Musters
sowohl innerhalb als auch außerhalb des rechtwinkligen
Musters enthalten. Demgemäß ist nicht klar, ob
der Bildpunkt SP4 in der Fläche des rechtwinkligen Musters
enthalten oder ausgeschlossen sein soll. Auf diese Weise ist es
nicht möglich, die Fläche genau zu erhalten.
-
Darüber
hinaus können die Bildpunkte hierbei Störkomponenten
enthalten. Beispielsweise kann ein Bildpunkt SP3 in Abhängigkeit
von der Messzeit in der Fläche enthalten sein oder nicht
enthalten sein. Aus diesem Grund weist diese Flächenmessung
eine schlechte Reproduzierbarkeit auf.
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11B ist eine Ansicht zum Erläutern eines Überblicks
eines Verfahrens zur Berechnung der Fläche eines rechtwinkligen
Musters (eines Musters, das von ersten und zweiten Flanken umgeben
ist) dieses Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird die Fläche des rechtwinkligen Musters durch Unterteilen
des rechtwinkligen Musters RP in rechtwinklige Teilmuster, die festgelegte
Größen aufweisen, dann durch Berechnen der Flächen
der entsprechenden rechtwinkligen Teilmuster und dann durch Aufsummieren der
Flächen der entsprechenden rechtwinkligen Teilmuster berechnet.
Hier wird die Unterteilungseinheit beispielsweise als h Bildpunkte
einer Höhe in der Y-Richtung (einer festgelegten Länge,
die durch Schneiden entgegengesetzter erster Flanken erhalten wird)
definiert. Ein Abstand x1 in der X-Richtung wird durch Berechnen der
Flankenpositionen auf beiden Seiten per Einheit durch Berechnen
des Linienprofils in der X-Richtung eines rechtwinkligen Teilmusters
PRP1 (dem Linienprofil auf einer Linie, die parallel zu entgegengesetzten
zweiten Flanken ist und die die entgegengesetzten ersten Flanken
schneidet) erhalten. Die Fläche des rechtwinkligen Teilmusters
PRP1 wird durch Multiplizieren dieses Abstands x1 mit der Höhe
h berechnet. Die Flächen anderer rechtwinkliger Teilmuster
werden gleicherweise berechnet.
-
Als
nächstes wird unter Bezugnahme eines Ablaufplans in 12 ein
Verfahren zum Messen des rechtwinkligen Musters beschrieben werden.
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Bei
dem Flächenmessprozess, der in 12 gezeigt
ist, wird vorausgesetzt, dass REM-Bilder des rechtwinkligen Musters
und eines umgebenden Bereichs davon im Vorhinein erfasst werden
und dass REM-Bilddaten in der Speichereinheit 55 als Bildpunktdaten
gespeichert werden. Darüber hinaus wird vorausgesetzt,
dass der Zusammenhang zwischen den Bildpunktwerten und den tatsächlichen
Längen unter Verwendung von Korrekturproben erhalten wird.
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Zuerst
wird in Schritt S51 eine Anfangseinstellung ausgeführt.
Bei dieser Anfangseinstellung wird die Größe des
ROI entsprechend der Größe des rechtwinkligen
Teilmusters bestimmt.
-
Als
nächstes wird in Schritt S52 eine gewünschte Messfläche
spezifiziert, die das rechtwinklige Muster und den umgebenden Bereich
davon enthält, und die REM-Bilder werden erfasst. Die REM-Bilddaten
werden aus den in der Speichereinheit 55 gespeicherten
Bildpunktdaten extrahiert.
-
Als
nächstes werden in Schritt S53 die in Schritt S52 erfassten
REM-Bilddaten in eine festgelegte Zahl von Bereichen unterteilt.
Dieser Prozess wird durch Einrichten eines Suchbereichs ausgeführt,
der eine festgelegte Höhe eines rechtwinkligen Teilmusters
aufweist.
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Als
nächstes wird in Schritt S54 das Linienprofil innerhalb
eines Bereichs des spezifizierten Suchbereichs erhalten, der in
Schritt S53 eingerichtet wurde. Die Berechnung des Linienprofils
wird dadurch ausgeführt, dass die Profilerzeugungseinheit 21 der
Steuereinheit 20 veranlasst wird, die Luminanzinformation
aus den REM-Bilddaten zu extrahieren.
-
Als
nächstes wird in Schritt S55 das in Schritt S54 berechnete
Linienprofil einer Primärdifferentiation unterzogen. Die
Differentialprofilerzeugungseinheit 22 führt den
Primärdifferentiationsprozess aus. Als Ergebnis der Primärdifferentiation
werden Positionen, die den maximalen Wert und den minimalen Wert
aufweisen, als Flankenpositionen aufgezeichnet.
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Als
nächstes wird in Schritt S56 aus den Flankenpositionen
die Breite des rechtwinkligen Teilmusters abgeleitet.
-
Als
nächstes wird in Schritt S57 die Fläche des rechtwinkligen
Teilmusters durch Multiplizieren der berechneten Breite des rechtwinkligen
Teilbereichs mit der Höhe des Suchbereichs berechnet.
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Als
nächstes wird in Schritt S58 eine Beurteilung vorgenommen,
ob alle Flächen der rechtwinkligen Teilbereiche berechnet
sind oder nicht. Der Prozess führt zu Schritt S59, wenn
geurteilt wird, dass alle Flächen der rechtwinkligen berechnet
sind. Indessen führt der Prozess zu Schritt S60, wenn geurteilt
wird, dass noch nicht alle Flächen berechnet worden sind.
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Als
nächstes wird in Schritt S59 die Fläche des spezifizierten
rechtwinkligen Bereichs durch Aufsummieren aller berechneten Flächen
der rechtwinkligen Teilmuster berechnet und dann wird der Prozess
beendet.
-
Demgegenüber
wird der Suchbereich in Schritt S60 um den der festgelegten Höhe
entsprechenden Betrag gewechselt. Dann kehrt der Prozess zu Schritt
S54 zurück, um die Fläche eines anderen rechtwinkligen Teilmusters
zu berechnen.
-
Man
beachte, dass die Fläche des spezifizierten Bereichs bei
diesem Prozess durch Berechnen der Fläche für
jeden der unterteilten Bereiche und dann durch Aufsummieren der
derart berechneten Flächen berechnet wird. Anstelle dessen
ist es möglich, die Fläche durch Berechnen einer
mittleren Breite der rechtwinkligen Muster auf der Grundlage der
unterteilten Bereiche und dann durch Multiplizieren der Breite mit
der Höhe der Gesamtheit des spezifizierten Bereichs zu
erhalten.
-
Wie
es oben beschrieben wurde, wird das rechtwinklige Muster bei dieser
Flächenmessung des rechtwinkligen Musterbereichs in eine
festgelegte Zahl von Teilmustern unterteilt, dann wird die Fläche
eines jeden der Teilmuster erhalten und dann wird die Fläche
des rechtwinkligen Musters durch Aufsummieren der Flächen der
Teilmuster berechnet. Beim Berechnen der Fläche der Teilmuster
werden die Flankenpositionen unter Verwendung des Linienprofils
berechnet, während eine festgelegte Zahl von Bildpunktdaten
gemittelt wird. Die Fläche der Teilmuster wird durch Multiplizieren
des Abstands zwischen den Flanken mit einer festgelegten Zahl der
Bildpunktgröße berechnet. Auf diese Weise wird
die Flankenposition erfasst, auch wenn die Luminanzsignale für
die Bildpunkte Störungen enthalten, und die Fläche
wird unter Verwendung der störungsverminderten Werte berechnet.
Demgemäß ist es möglich, die Fläche
reproduzierbar und genau zu berechnen.
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(3) Drittes Ausführungsbeispiel
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel wird eine Flächenmessung
beschrieben werden, die auf ein Muster abzielt, das eine komplizierte
Form aufweist.
-
Die 13A bis 13C sind
Ansichten, die Muster zeigen, die komplizierte Formen aufweisen.
-
Wenn
das Muster eine Form aufweist, wie sie in einer der 13A bis 13C gezeigt
ist, wird das Muster in die Formen der Muster unterteilt, auf die
beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel abgezielt wurde
(solche Muster werden im Folgenden als Standardfigurmuster bezeichnet),
und es wird nach Ermittlung entsprechender Flächen der
unterteilten Muster eine Gesamtfläche berechnet.
-
Die
Standardfigurmuster enthalten ein fächerförmiges
Muster (α in 13B),
ein kuppelförmiges Muster (β in 13A) und ein rechtwinkliges Muster (γ in 13A).
-
Hierein
wird im Folgenden eine Beschreibung eines falls der Ermittlung einer
Fläche eines in 14 gezeigten
Musters vorgelegt werden.
-
Wenn
das Muster eine Form wie in 14 gezeigt
aufweist, wird das Muster zuerst in die Standardfigurmuster unterteilt.
Die Unterteilung wird auf solche Weise ausgeführt, dass
die unterteilten Muster die Standardfigurmuster enthalten. Beispielsweise
wird ein spezifizierter Bereich an einem Abschnitt α1 in 14 wie gezeigt
in einem ROI3 definiert. Indessen wird in 14 ein
spezifizierter Bereich an einem Abschnitt γ1 wie gezeigt
in einem ROI1 definiert. Darüber hinaus wird in 14 ein
spezifizierter Bereich an einem Abschnitt γ2 wie gezeigt
in einem ROI4 definiert.
-
Bei
diesem Spezifizierungsprozess werden die unterteilten Bereiche so
spezifiziert, dass sie einander innerhalb der unterteilten Muster
nicht überlappen. Um genau zu sein, die Bereiche ROI1 und
ROI3 werden so spezifiziert, dass sie eine verbundene Grenzelinie
BL3 teilen. Darüber hinaus wird eine Grenzlinie BL2 zwischen
den Bereichen ROI4 und den Bereichen ROI3, ROI1 und ROI2 spezifiziert,
so dass sich der Bereich ROI4 nicht mit den Bereichen ROI3, ROI1
und ROI2 überlappt.
-
Nachdem
die Untereilung so ausgeführt wurde, dass das gesamte Muster
P abgedeckt wird, werden die Flächen der unterteilten Muster
für die entsprechenden spezifizierten Bereiche berechnet
und dann wird die Fläche des gesamten Musters durch Aufsummieren
aller Flächen in den spezifizierten Bereichen berechnet.
-
Nun
wird die Flächenberechnung im spezifizierten Bereich für
das Muster α1 beschrieben werden.
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Die
Fläche des Musters α1 wird unter Verwendung des
Flächenmessverfahrens für einen Eckenabschnitt
berechnet, wie es in Verbindung mit der Eckenrundungsmessung im
ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
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Die
Fläche der Muster γ1 und γ2 werden unter
Verwendung des Flächenmessverfahrens für ein rechtwinkliges
Muster berechnet, wie es im zweiten Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde.
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Indessen
wird die Fläche des Musters β in 13A durch Modifizieren des Verfahrens zur Berechnung
der Fläche der beim ersten Ausführungsbeispiel
beschriebenen Eckenrundung berechnet. Die beim ersten Ausführungsbeispiel
beschriebene Eckenrundung zielt auf eine Ecke ab. Allerdings ist
das Muster β in 13A ein
kuppelförmiges und weist deshalb zwei Ecken auf. In diesem
Fall wird der Mittelpunkt der Grenzlinie mit einem angrenzenden
Teilmuster als Zentrum des Musters β bestimmt.
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Wie
oben beschrieben wird die Fläche des Musters bei der Flächenmessung
des komplizierten Musters durch Unterteilen des Musters in die Standardfigurmuster,
dann durch Berechnen der flächen der unterteilten Muster
und dann durch Aufsummieren der Flächen der entsprechenden
Muster berechnet. Beim Berechnen der Fläche eines jeden
Standardfigurmusters wird das Standardfigurmuster in Teilmuster
unterteilt und die Fläche wird für jedes der unterteilten
Muster berechnet. Beim Berechnen der Fläche des Teilmusters wird
die Fläche durch Berechnen der Flankenposition auf der
Grundlage des Linienprofils, das durch Mittelung einer festgelegten
Zahl von Bildpunktdaten erhalten wird, und durch Berechnen der Länge
des Rechtecks oder des Radius der Fächerform berechnet.
Auf diese Weise wird die Flanke erfasst, auch wenn die Luminanzsignale
für die Bildpunkte Störungen enthalten, und dann
wird die Fläche unter Verwendung der störungsverminderten
Werte berechnet. Demgemäß ist es möglich,
die Fläche mit hoher Reproduzierbarkeit zu berechnen.
-
(4) Viertes Ausführungsbeispiel
-
Dieses
Ausführungsbeispiel wird eine Flächenmessung beschreiben,
die ein Muster in einer beliebigen Form abzielt, die nicht auf eine
Kombination der Musterformen beschränkt sind, auf die beim
ersten und zweiten Ausführungsbeispiel abgezielt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Flankenpositionen
erfasst, die einen Rand eines geschlossenen Musters zeigen, und
dann wird die Fläche des Musters unter Verwendung jener
Flankenpositionen gemäß der Trapezregel berechnet.
-
Man
beachte, dass der Aufbau des Musterdimensionsmessgeräts
zum Messen der Fläche ähnlich dem beim ersten
Ausführungsbeispiel beschriebenen Gerät ist. Allerdings
führt die Flächenmesseinheit einen anderen Prozess
zur Berechnung der Fläche aus.
-
Nun
wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Ablaufdiagramme in 16 bis 18 das
Flächenmessverfahren unter Verwendung eines Musters, das
eine Form aufweist, die in 15 dargestellt
ist, beschrieben werden.
-
16 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Überblick über einen
Musterflächenmessprozesses zeigt. Zuerst wird eine Startposition
der Flankenerfassung erfasst, wie in Schritt S71 gezeigt, und im
nächsten Schritt S72 werden Flankenpositionen um das Muster
herum in einem festgelegten Intervall erfasst. Unter Verwendung
der erfassten Flankenpositionen wird in Schritt S73 die Fläche
des Musters berechnet.
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17 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zum Erfassen der Startposition
der Flanke zeigt.
-
Zuerst
wird in Schritt S81 in 17 ein Punkt (ein Punkt M in 15)
innerhalb eines Messzielmusters PA als ein spezifizierter Punkt
spezifiziert. Bei diesem Spezifizierungsprozess wird ein beliebiger
Punkt innerhalb des Musters PA in einem REM-Bild des Musters PA
spezifiziert, auf das die Flächenmessung abzielt.
-
Im
nächsten Schritt S82 wird eine Linie, die sich vom spezifizierten
Punkt M zu einem Schnittpunkt mit einer Flanke des Musters PA als
eine Referenzlinie zur Profilerzeugung eingerichtet. Beispielsweise
wird eine Linie, die sich vom spezifizierten Punkt M in einer oberen
rechten Richtung in einem Winkel von 45 Grad als die Referenzlinie
definiert.
-
Im
nächsten Schritt S83 wird das Linienprofil entlang der
Referenzlinie berechnet. Die Berechnung des Linienprofils wird dadurch
ausgeführt, dass der Profilerzeugungseinheit 21 der
Steuereinheit 20 ermöglicht wird, die Luminanzinformation
aus den REM-Bilddaten zu extrahieren. Indessen wird das Linienprofil
durch Mitteln der Luminanzdaten von mehreren Bildpunkten berechnet,
wie es im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
Das berechnete Linienprofil wird einer Primärdifferentiation
unter Verwendung der Differentialprofilerzeugungseinheit 22 unterzogen.
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Im
nächsten Schritt S84 wird unter Verwendung des durch Primärdifferentiation
erhaltenen Differentialprofils durch Erfassen einer Position am
nächsten zum spezifizierten Punkt M eine Flankenposition
berechnet, wobei es entweder einen positiven Spitzenwert oder einen
negativen Spitzenwert eines Teilsignalbetrags aufweist. Diese Flankenposition
wird als die Startposition zur Flankenerfassung um das Muster herum
definiert.
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Die
Erfassung der Flankenpositionen um das Muster herum beginnt am Startpunkt
ES, der durch den oben beschriebenen Prozess bestimmt wird. Nun
wird unter Bezugnahme auf 18 bis 19D der Flankenerfassungsprozess um das Muster
herum beschrieben werden. 18 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Flankenerfassungsprozesses
um das Muster herum zeigt. Indessen sind die 19A bis 19D Ansichten zum Erläutern der Flankenerfassung
um das Muster herum.
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Zuerst
wird in Schritt S91 in 18 eine Anfangseinstellung vorgenommen.
Bei dieser Anfangseinstellung wird ein festgelegtes Intervall (im
Folgenden als ein spezifizierter Schritt bezeichnet) zum Erfassen
der Flanken um das Muster herum spezifiziert. Beispielsweise wird
dieser spezifizierte Schritt auf einen Abstand entsprechend einer
festgelegten Zahl von Bildpunkten eingestellt. Darüber
hinaus wird ein Zähler k zum Indizieren der Position der
erfassten Flanke um das Muster herum auf 0 gesetzt.
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In
den anschließenden Schritten S92 bis S94 wird eine Flankenposition
erfasst, die in einem Abstand eines festgelegten spezifizierten
Schritts d weg von der Startposition ES gelegen ist.
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In
Schritt S92 wird beim in 17 gezeigten
Prozess eine temporäre Flanke an einer Position in einem Abstand
des spezifizierten Schritts d × 2 weg von der Startposition
ES erfasst. Um genauer zu sein, es wird, wie in 19A gezeigt, durch Erzeugen des Linienprofils
eine Flanke E11 erzeugt, wobei eine Linie
HL als Referenzlinie zur Profilerzeugung definiert wird, die senkrecht
zu einer geraden Linie VL ist, die sich in 19A von
der Startposition ES (in einer -Y-Richtung) nach unten zur Position
von spezifiziertem Schritt d × 2 erstreckt. Die derart
erfasste Flanke E11 wird als die temporär
erfasste Flanke E11 definiert. Obwohl die
Flanke in 19A an der Position in der -Y-Richtung
von der Startposition ES erfasst wird, ist es auch möglich,
eine Flanke in der X-Richtung von der Startposition ES für
eine bestimmte Form eines Musters zu erfassen.
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Im
nächsten Schritt S93 wird die temporär erfasste
Flanke E11, die in Schritt S92 erfasst worden
ist, zurückermittelt. Die temporär erfasste Flankenposition
wird dadurch zurückermittelt, dass eine Linie, die senkrecht
zu einer geraden Linie ist, die die Startposition ES und die temporär
erfasste Position E11 verbindet, im Abstand
des spezifizierten Schritts d × 2 weg von der Startposition
ES als die Referenzlinie zur Profilerzeugung definiert wird und
das Linienprofil an dieser Referenzlinie erhalten wird. Die Rückermittlung
der temporär erfassten Flankenposition wird ausgeführt,
um den Abstand von der Startposition ES zum spezifizierten Schritt d × 2
abzuschätzen.
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Im
nächsten Schritt S94 wird eine Anfangsflankenposition ermittelt.
Das Linienprofil wird an einer Linie erhalten, die an der Mittelposition
MP1 orthogonal zu einer geraden Linie IL1 ist, die die Startposition ES und die zurückermittelte
temporär erfasste Flankenposition E12 verbindet,
wodurch eine Flanke EPk (xk,
yk) ermittelt wird. In 19B wird eine Flanke EP1 als
erste Flanke erfasst. Durch Erfassen der Flanke EPk (xk, yk) wie oben beschrieben
ist es möglich, die Flanke an der Linie zu erfassen, die
nahezu senkrecht zum Rand des Musters ist. Demgemäß kann
die Flanke genau erfasst werden.
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Im
nächsten Schritt S95 wird die Flanke als Startpunkt zur
Ermittlung der nächsten Flanke definiert. In 19C wird die Flanke EP1 als
Startpunkt definiert.
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In
den anschließenden Schritten S96 bis S98 wird eine in einem
Abstand des festgelegten spezifizierten Schritts d weg von der Startposition
EPk (xk, yk) gelegene Flankenposition EPk+1 (xk+1, yk+1) ermittelt.
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In
Schritt S96 wird eine Flanke durch Erzeugen des Linienprofils ermittelt,
während eine Linie, die orthogonal zu einer geraden Linie
IL2 ist, die den Startpunkt EP1 und
die rückermittelte temporär erfasste Flanke E12 verbindet, in einem Abstand des spezifizierten
Schritts d × 2 weg vom Startpunkt EP1 als
Referenzlinie zur Profilerzeugung definiert wird. Die derart ermittelte
Flanke wird als eine temporär erfasste Flanke E21 definiert.
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Im
nächsten Schritt S97 wird, ähnlich zu Schritt
S93, die temporär erfasste Flankenposition dadurch zurückermittelt,
dass eine Linie, die senkrecht zu einer geraden Linie ist, die die
Startposition EP1 und die temporär
erfasste Position E21 verbindet, in einem
Abstand des spezifizierten Schritts d × 2 weg von der Startposition
EP1 als die Referenzlinie zur Profilerzeugung
definiert wird und das Linienprofil an dieser Referenzlinie erhalten
wird.
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Im
nächsten Schritt S98, wird das Linienprofil an einer Linie
erhalten, die an der Mittelposition MP2 orthogonal
zu einer geraden Linie IL3 ist, die die
Startposition EP1 und die zurückermittelte
temporär erfasste Flankenposition E22 verbindet,
wodurch eine Flanke EPk+1 ermittelt wird.
In 19D wird eine Flanke EP2 als eine
zweite Flanke erfasst.
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Im
nächsten Schritt S99 wird eine Beurteilung vorgenommen,
ob alle Flanken um das Muster herum erfasst sind oder nicht. Der
Prozess wird beendet, wenn geurteilt wird, dass alle Flanken erfasst
sind. Demgegenüber führt der Prozess zu Schritt
S100, wenn geurteilt wird, dass noch nicht alle Flanken erfasst
worden sind.
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Im
nächsten Schritt S100 wird k = k + 1 berechnet und dann
führt der Prozess zu Schritt S95, um die nächste
Flankenposition zu ermitteln.
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Durch
Ausführen des oben beschriebenen Prozesses werden die Flankenpositionen
EP0, EP1 usw. um das
Muster herum erfasst, wie es in 15 gezeigt
ist.
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Als
nächstes wird eine Beschreibung einer Flächenberechnung
auf der Grundlage der beim oben erwähnten Prozess ermittelten
Flankenpositionen um das Muster herum vorgelegt.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel wird die Fläche des
Musters durch Anwendung der Flankenpositionen auf die Trapezregel
berechnet.
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Es
wird angenommen, dass n Flankenstücke EP, die den Rand
des Musters angeben, erfasst sind und dass die Position der k-ten
Flanke als EPk (xk,
yk) definiert ist.
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Unter
Verwendung aller erfassten Flankenpositionen wird die Fläche
S gemäß der folgenden Formel (1) berechnet:
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Beispielsweise
ist in 15 ein Trapezbereich (x1x2EP1EP2), der ein Teilmuster PPA des Musters PA enthält,
durch die gegenseitig angrenzenden Flanken EP1 und
EP2 definiert. Die Fläche des Musters
wird durch Addieren oder Subtrahieren der Flächen der Trapezformen
berechnet, die durch die benachbarten Flanken bestimmt werden.
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Beim
Beispiel von 15 werden in den Trapezbereichen,
die durch die Flankenpositionen von T2 bis T0 an einer oberen Seite des Musters PA zu
definieren sind, die Flächen, die den Bereich PPA (als
das Teilmuster bezeichnet), wie etwa den Bereich (x1x2EP1EP2),
der durch Unterteilen des Musters PA erhalten wird, und Bereiche,
die das Muster PA nicht enthalten, berechnet. Indessen werden in
den Trapezbereichen, die durch die Flankenpositionen von T1 bis T2 an einer
oberen Seite des Musters PA zu definieren sind, die das Muster PA
nicht enthaltenden Flächen berechnet.
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Demgemäß wird
die Fläche des Musters PA durch Addieren der Flächen
der Trapezbereiche, die durch die Flankenpositionen von T2 bis T0 an der oberen
Seite des Musters PA definiert werden, und Subtrahieren der Trapezbereiche,
die durch die Flankenpositionen von T1 bis
T2 an der unteren Seite des Musters PA definiert
werden, berechnet.
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Um
genau zu sein, die Fläche des Musters wird durch Addieren
der Flächen der Trapezformen, die die X-Koordinatenwerte
der Flankenpositionen aufweisen, die Xk |
Xk-1 > 0
erfüllen, und durch Subtrahieren der Flächen der
Trapezformen, die die X-Koordinatenwerte der Flankenpositionen aufweisen,
die Xk | Xk-1 < 0 erfüllen, berechnet.
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Es
gilt zu beachten, dass die Fläche des Musters gemäß diesem
Verfahren berechnet werden kann, auch wenn das Muster eine noch
komplizierte Form aufweist (bei der ein Teil des Musters einen konkaven
Abschnitt in der Y-Richtung ausbildet), wie es in 20 gezeigt
ist.
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Um
genau zu sein, betreffend die Bereiche A1, A2, A3 und A4 in 20 werde
die Bereiche A3 und A4 zweimal addiert, während der Bereich
A4 zweimal subtrahiert wird. Demgemäß werden unter
den Bereichen von A1 bis A4 am Ende die Flächen der Bereiche
A1 und A3 berechnet und auf diese Weise wird es möglich
gemacht, die Fläche des Musters PA genau zu berechnen.
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Wie
es oben beim vierten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde,
werden die Flankenpositionen um das Muster herum durch Spezifizieren
eines Punkts im REM-Bildmuster automatisch erfasst, wenn die Fläche des
Musters durch Anwenden der Trapezregel auf der Grundlage der Flankenpositionen
berechnet wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Belastung
eines Anwenders für die Spezifikation des Zielbereichs
zu verringern und eine Beeinträchtigung der Messgenauigkeit
infolge fehlerhafter Bereichsspezifikation zu verhindern.
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Darüber
hinaus werden Flanken um das Muster herum unter Verwendung der Linienprofile
ermittelt, wobei eine festgelegte Zahl von Bildpunktdaten gemittelt
wird. Auf diese Weise wird, auch wenn die Luminanzsignale für
die Bildpunkte Störungen enthalten, die Flankenposition
unter Verwendung der störungsverminderten Werte ermittelt.
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Darüber
hinaus wird beim Erfassen der Flanken um das Muster herum die nächste
Flankenposition unter Verwendung des Linienprofils an einer Linie
erfasst, die senkrecht zur geraden Linie ist, die die erfasste Flankenposition
und die temporäre Flankenposition verbindet, die in einem
festgelegten Abstand in der Zwischenposition angeordnet ist. Auf
diese Weise ist es möglich, jede der Flanken auf der Linie
zu erfassen, die nahezu senkrecht zum Rand des Musters ist. Demgemäß kann
die Flankenposition genau ermittelt werden und dadurch wird die
Musterfläche genau berechnet.
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Zusammenfassung:
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Ein
Musterdimensionsmessverfahren umfasst die folgenden Schritte: Erfassen
von Bilddaten eines Musters; Unterteilen des Musters in Teilmuster;
Berechnen der Flächen der Teilmuster; und Berechnen der
Fläche des Musters durch Aufsummieren der Flächen
der Teilmuster. Der Schritt des Unterteilens des Musters in Teilmuster
umfasst darüber hinaus die folgenden Schritte: Unterteilen
des Musters in fächerförmige Teilmuster, die jeweils
einen Zentralwinkel mit festgelegtem Wert aufweisen; Berechnen des
Linienprofils für jedes der Teilmuster an einer Linie,
die das Zentrum des Musters und eine Flanke des Musters durchschneidet;
Erzeugen eines Differentialprofils; und Ermitteln einer Flankenposition
des Teilmusters unter Verwendung des Linienprofils und des Differentialprofils
und dann Ableiten eines Radius aus der Zentrumsposition und der
Flankenposition.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 5-296754 [0005]
- - JP 2003-33845 [0006]