JPH04269614A - Pattern-position detecting method and executing apparatus thereof - Google Patents

Pattern-position detecting method and executing apparatus thereof

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JPH04269614A
JPH04269614A JP3030144A JP3014491A JPH04269614A JP H04269614 A JPH04269614 A JP H04269614A JP 3030144 A JP3030144 A JP 3030144A JP 3014491 A JP3014491 A JP 3014491A JP H04269614 A JPH04269614 A JP H04269614A
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JP
Japan
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pattern
waveform
dimensional
signal
dimensional image
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Pending
Application number
JP3030144A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Yoshizawa
吉沢 正浩
Yasushi Wada
康 和田
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH04269614A publication Critical patent/JPH04269614A/en
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to detect the position of an object pattern accurately even if a beam is located at a position which is deviated from a target position. CONSTITUTION:In an inspection and measuring method using a charged beam, two-dimensional images are received, and then the image signals are added in one direction. Matching is performed for a one-dimensional waveform comprising the signal line obtained by the addition and a reference waveform obtained by the same procedure beforehand. Then, the position of an objective pattern in the two-dimensional image is detected. The charged beam undergoes line scanning at a position passing the detected position. The size of the pattern is measured based on the waveform of the two-dimensional signal obtained by the line scanning. The time is shortened to a large extent in comparison with the pattern matching in the intact state of the two-dimensional image, and the size of the pattern can be measured accurately and automatically.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、パターン位置検出方法
及びその実施装置に関し、特に、超大規模半導体集積回
路装置(VLSI)等の製造工程において、パターン寸
法の測定,パターン形状の検査等を行うための目的パタ
ーンの位置を検出する方法、あるいはそのためのマーク
検出を行う方法及びその実施装置に関するものである。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for detecting a pattern position and an apparatus for implementing the same, particularly for measuring pattern dimensions, inspecting pattern shapes, etc. in the manufacturing process of very large scale semiconductor integrated circuit devices (VLSI), etc. The present invention relates to a method for detecting the position of a target pattern for a purpose, or a method for detecting a mark therefor, and an apparatus for implementing the same.

【0002】また、このパターン位置検出方法を利用し
て、微小なスルーホール等の円形状のパターンの直径等
の寸法を自動的に測定する方法に関するものである。
The present invention also relates to a method of automatically measuring dimensions such as the diameter of a circular pattern such as a minute through hole by using this pattern position detection method.

【0003】0003

【従来の技術】電子ビームを用いた寸法測長装置では、
電子ビームを走査し、この走査信号に同期して反射電子
または二次電子を検出することにより、測定パターンに
垂直な方向の二次電子信号波形を得て、パターン寸法を
測定する。この信号波形からパターン寸法を得る方法と
しては、二次電子信号波形に適当なスライスレベルを設
定して2値化し、その間隔からパターン寸法を測定する
方法が広く用いられている。この他、エッジ・ベースラ
インのそれぞれを直線近似し、その交点間の距離からパ
ターン寸法を得る装置(特開昭61−80011「寸法
測定装置」参照)が提案されている。
[Prior Art] In a dimension measuring device using an electron beam,
By scanning the electron beam and detecting reflected electrons or secondary electrons in synchronization with this scanning signal, a secondary electron signal waveform in a direction perpendicular to the measurement pattern is obtained, and the pattern dimensions are measured. A widely used method for obtaining pattern dimensions from this signal waveform is to set an appropriate slice level for the secondary electron signal waveform, binarize it, and measure the pattern dimension from the interval. In addition, an apparatus has been proposed that linearly approximates each of the edges and baselines and obtains pattern dimensions from the distance between their intersection points (see ``Dimension Measuring Apparatus'' in Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-80011).

【0004】このようなパターン寸法を測定する場合、
まず、目的パターンを認識し、そのパターンの外側(内
側)からスライスレベルを設定して、交わる点から凸(
凹)パターンのエッジを検出して寸法測定する。
[0004] When measuring such pattern dimensions,
First, recognize the target pattern, set the slice level from the outside (inside) of the pattern, and start the convex (
(Concave) Detects the edges of the pattern and measures the dimensions.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなパ
ターンの認識や、エッジ認識を自動で行う場合は、あら
かじめ、波形を取り込む位置を指定しておくが、ステー
ジの停止精度や電子ビームのアライメントのずれ、ウェ
ハ上のチップ自体の位置ばらつき等により、目標位置か
らずれる。このため、図6のように、あらかじめ指定し
ておいた波形取り込み位置でラインスキャンをx方向に
行った場合、y方向のずれがあると、目的パターンがラ
インスキャンにかからないために、検出することができ
ない。特に、微細なスルーホールやコンタクトホールは
、ほぼ円形に近い形状が多いが、その中心を測定しなけ
ればならない。このような場合、あらかじめ指定してお
いた波形取り込み位置では、スルーホールの中心を通ら
ないので、正確な測定ができない。
[Problem to be Solved by the Invention] However, when automatically performing such pattern recognition or edge recognition, the position to capture the waveform is specified in advance, but the accuracy of stopping the stage and the alignment of the electron beam may be affected. deviates from the target position due to misalignment, positional variations of the chips themselves on the wafer, etc. Therefore, as shown in Figure 6, when a line scan is performed in the x direction at a pre-specified waveform acquisition position, if there is a shift in the y direction, the target pattern will not be detected by the line scan. I can't. In particular, fine through-holes and contact holes often have a nearly circular shape, and the center must be measured. In such a case, the waveform acquisition position specified in advance does not pass through the center of the through hole, so accurate measurement cannot be performed.

【0006】このため、2次元画像を用いたパターンマ
ッチングにより、パターン検出やスルーホールやコンタ
クトホールの中心位置を求める方法もあるが、この場合
には、パターン検出に時間がかかるという問題があった
[0006] For this reason, there is a method of detecting patterns and finding the center positions of through holes and contact holes by pattern matching using two-dimensional images, but in this case, there is a problem that pattern detection takes time. .

【0007】本発明は、前記問題点を解決するためなさ
れたものであり、本発明の目的は、ステージの停止精度
,アライメントのずれ,チップ自体の位置ばらつき等に
より、目標位置からずれた位置にビームがある場合でも
、目的パターンの位置を正確に検出することが可能な技
術を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to solve the problem when the chip is placed at a position deviated from the target position due to stage stopping accuracy, misalignment, dispersion in the position of the chip itself, etc. An object of the present invention is to provide a technique that can accurately detect the position of a target pattern even when a beam is present.

【0008】本発明の他の目的は、微細なスルーホール
やコンタクトホールのようにほぼ円形に近い形状のパタ
ーンでもその中心位置を正確に自動検出し、その直径等
の寸法を正確に測定することが可能な技術を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to accurately and automatically detect the center position of a nearly circular pattern such as a minute through hole or contact hole, and accurately measure its diameter and other dimensions. The goal is to provide technology that enables

【0009】本発明の前記ならびにその他の目的及び新
規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明ら
かになるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0010】0010

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明においては、(1)荷電ビームを用いた検査
測定方法において、2次元画像を取り込んだ後、その画
像信号を1方向に加算し、その加算により得られた信号
列からなる1次元波形と、あらかじめ同じ手順で得られ
た基準波形とのマッチング処理を行い、2次元画像内の
目的パターンの位置を検出することを最も主要な特徴と
する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, in the present invention, (1) in an inspection measurement method using a charged beam, after capturing a two-dimensional image, the image signal is transmitted in one direction. The most important thing is to detect the position of the target pattern in the two-dimensional image by performing matching processing between the one-dimensional waveform consisting of the signal sequence obtained by the addition and the reference waveform obtained in advance by the same procedure. The characteristics are as follows.

【0011】(2)前記パターン位置検出方法により検
出した位置を通る位置で、荷電ビームをラインスキャン
し、そのラインスキャンにより得られる2次電子信号波
形からパターンの寸法を測定することを特徴とする。
(2) A charged beam is line-scanned at a position passing through the position detected by the pattern position detection method, and the dimension of the pattern is measured from the secondary electron signal waveform obtained by the line-scanning. .

【0012】(3)前記荷電ビームを用いた検査測定装
置において、2次元画像を取り込む手段と、2次元画像
の各信号成分をX,Y方向にそれぞれ加算し、それらの
加算値を記憶する配列メモリと、この配列メモリの中か
ら指定した長さの信号列を抽出する手段と、抽出した信
号列と前記配列メモリとは別の配列メモリに格納された
信号列との各成分の差を算出する手段と、その差の絶対
値の総和を求め、この総和量を信号列を抽出する位置と
の対応で記憶される手段と、前記総和量が最小になる信
号列の位置を検出する手段とを備えたことを特徴とする
(3) In the inspection and measurement device using the charged electric beam, means for capturing a two-dimensional image, and an array for adding each signal component of the two-dimensional image in the X and Y directions and storing the added values. a memory, a means for extracting a signal string of a specified length from this array memory, and calculating a difference in each component between the extracted signal string and a signal string stored in an array memory different from the array memory. means for calculating the sum of the absolute values of the differences and storing this sum in correspondence with the position from which the signal string is extracted; and means for detecting the position of the signal string where the sum is the minimum. It is characterized by having the following.

【0013】[0013]

【作用】前述の(1)の手段によれば、2次元画像を取
り込んだ後、その画像信号を1方向に加算して得られる
信号列からなる1次元波形と、基準試料,類似試料を用
いてあらかじめ同じ手順で得られた基準波形とのマッチ
ング処理により、2次元画像内の目的パターンの位置を
検出するので、微細なスルーホールやコンタクトホール
のようにほぼ円形に近い形状のパターンでもその中心位
置を正確に自動検出することができる。
[Operation] According to the above-mentioned means (1), after capturing a two-dimensional image, a one-dimensional waveform consisting of a signal sequence obtained by adding the image signals in one direction, a reference sample, and a similar sample are used. The position of the target pattern in the two-dimensional image is detected through matching processing with a reference waveform obtained in advance using the same procedure, so even if the pattern is nearly circular, such as a minute through hole or contact hole, the center of the pattern can be detected. Position can be detected automatically and accurately.

【0014】(2)の手段によれば、前記ほぼ円形に近
い形状のパターンの中心位置を正確に自動検出し、その
検出した位置を通る線上に荷電ビームをスキャンして、
2次元電子信号を得て目的パターンの寸法を測定するの
で、微細なスルーホールやコンタクトホールのようにほ
ぼ円形に近い形状のパターンでもその中心位置を正確に
自動検出し、その直径等の寸法を正確に測定することが
できる。
According to the means (2), the central position of the nearly circular pattern is automatically and accurately detected, and a charged beam is scanned on a line passing through the detected position.
Since the dimensions of the target pattern are measured by obtaining a two-dimensional electronic signal, the center position of even almost circular patterns such as minute through holes and contact holes can be automatically detected accurately, and dimensions such as the diameter can be measured. Can be measured accurately.

【0015】(3)の手段によれば、2次元画像を取込
む手段と、2次元画像の各信号成分をX,Y方向にそれ
ぞれ加算し、それらの加算値を配列メモリに記憶し、こ
の配列メモリの中から指定した長さの信号列を抽出し、
抽出した信号列と前記配列メモリとは別の配列メモリに
格納された信号列との各成分の差を算出し、その差の絶
対値の総和を求め、この総和量を信号列を抽出する位置
との対応で記憶させ、前記総和量が最小になる信号列の
位置を検出するので、微細なスルーホールやコンタクト
ホールのようにほぼ円形に近い形状のパターンでもその
中心位置を正確に自動的に検出することができる。また
、1次元波形でスライスレベルを設定してエッジを検出
するのに比べ、高精度にパターンの検出が可能である。 また、2次元の画像から1次元波形を作成する時に、ノ
イズ除去が行われているので、2次元のままパターンマ
ッチングするのに比べて、短時間にしかもノイズの影響
を除去してパターン検出ができる。
According to the means (3), the means for capturing a two-dimensional image adds each signal component of the two-dimensional image in the X and Y directions, stores the added values in an array memory, and stores the added values in an array memory. Extracts a signal string of the specified length from the array memory,
Calculate the difference in each component between the extracted signal string and a signal string stored in an array memory different from the array memory, find the sum of the absolute values of the differences, and calculate this sum at the position where the signal string is extracted. Since the position of the signal train where the total amount is the minimum is detected, the center position can be accurately and automatically determined even for patterns with almost circular shapes such as minute through holes and contact holes. can be detected. Furthermore, compared to detecting edges by setting slice levels in a one-dimensional waveform, patterns can be detected with higher accuracy. In addition, since noise is removed when creating a 1D waveform from a 2D image, pattern detection can be performed in a shorter time and by removing the effects of noise compared to pattern matching in 2D. can.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0017】本実施例のパターン位置検出方法は、試料
を搭載したステージの移動、焦点合わせが終わった後、
あらかじめ取り込んである基準波形と、被測定パターン
の波形をパターンマッチングすることにより目的パター
ンの検出を行う。
In the pattern position detection method of this embodiment, after the stage on which the sample is mounted has been moved and focused,
The target pattern is detected by pattern matching the reference waveform captured in advance and the waveform of the pattern to be measured.

【0018】図1は本発明の一実施例のパターン位置検
出方法の処理手順を示すフローチャートである。2次元
画像から1次元波形を切り出す方法として、ここでは、
2次元画像の濃淡情報をX方向成分,Y方向成分に分け
て加算し、1次元波形としている。この波形から基準波
形と同じ長さを切り出してマッチング量(2つの波形の
信号量の差の総和)が最小になる位置を検出する。その
パターン検出処理手順を図1に沿って説明する。
FIG. 1 is a flowchart showing the processing procedure of a pattern position detection method according to an embodiment of the present invention. Here, as a method for cutting out a one-dimensional waveform from a two-dimensional image,
The gradation information of the two-dimensional image is divided into an X-direction component and a Y-direction component and added to form a one-dimensional waveform. The same length as the reference waveform is cut out from this waveform, and the position where the matching amount (the sum of the differences in the signal amounts of the two waveforms) is the minimum is detected. The pattern detection processing procedure will be explained with reference to FIG.

【0019】ステップ101:2次元のSEM画像を取
り込む。
Step 101: Capture a two-dimensional SEM image.

【0020】ステップ102:この2次元画像信号の各
成分S(i,j)をx,y方向に加算した信号、   
       Sx(i)=ΣS(i,j)    ,
Sy(j)=ΣS(i,j)を求める。
Step 102: A signal obtained by adding each component S (i, j) of this two-dimensional image signal in the x and y directions,
Sx(i)=ΣS(i,j),
Find Sy(j)=ΣS(i,j).

【0021】ステップ103:Sx(i),Sy(j)
をそれぞれx,y方向にビームをスキャンした1次元波
形とみなし取り出す。
Step 103: Sx(i), Sy(j)
are taken out as one-dimensional waveforms obtained by scanning the beam in the x and y directions, respectively.

【0022】ステップ104:目的パターンのx座標を
検出するには、x方向にスキャンした1次元波形Sx(
i)を用いる。この波形と、あらかじめ作成しておいた
基準波形とでマッチング処理を行うため、基準波形の画
素数mに合せて、x方向にスキャンした1次元波形Sx
(i)(画素数n)から画素数mの波形を切り出す。
Step 104: To detect the x-coordinate of the target pattern, the one-dimensional waveform Sx (
Use i). In order to perform matching processing between this waveform and a reference waveform created in advance, a one-dimensional waveform Sx scanned in the x direction according to the number of pixels m of the reference waveform
(i) Cut out a waveform of m pixels from (n pixels).

【0023】ステップ105:基準波形Rx(i)と、
切り出した波形のマッチング量を算出する前に、両者の
レベルを合わせるために、両者の信号の最大、最小値が
同じになるように、切り出した1次元波形の値を変換す
る。
Step 105: Reference waveform Rx(i),
Before calculating the matching amount of the cut out waveforms, in order to match the levels of both signals, the values of the cut out one-dimensional waveforms are converted so that the maximum and minimum values of both signals are the same.

【0024】ステップ106:基準波形と、切り出した
1次元波形のマッチング量を算出する。この算出は、両
者の信号差の絶対値の和、あるいは信号差の2乗の和を
用いればよい。
Step 106: Calculate the amount of matching between the reference waveform and the extracted one-dimensional waveform. This calculation may be performed using the sum of the absolute values of the signal differences between the two, or the sum of the squares of the signal differences.

【0025】ステップ107:前記マッチング量の算出
を、波形切り出し位置を変えながら行う。
Step 107: The matching amount is calculated while changing the waveform cutting position.

【0026】ステップ108:マッチング量が最小(最
も基準波形とマッチング)となる位置を算出する。
Step 108: Calculate the position where the matching amount is the minimum (most matches the reference waveform).

【0027】ステップ109:前記ステップ7での波形
切り出し位置の変化が大きい場合には、細かく微調整を
行うかどうかを選択する。微調整を行う場合には、波形
切り出し位置の変化を小さくして、前記ステップ8で算
出したマッチング位置の近傍をあらためて、前記ステッ
プ104〜107の処理を繰り返す。
Step 109: If the change in the waveform extraction position in step 7 is large, it is selected whether to perform fine adjustment. When performing fine adjustment, the change in the waveform cutout position is made small, the vicinity of the matching position calculated in step 8 is renewed, and the processes in steps 104 to 107 are repeated.

【0028】ステップ110:取り込んだ1次元波形で
のパターン位置ずれ量を算出する。
Step 110: Calculate the amount of pattern positional deviation in the captured one-dimensional waveform.

【0029】以上の処理手順により、取り込んだ2次元
画像内でのx方向のパターンのずれ量を検出することが
できる。y方向についても同様である。このようにして
、目的パターンの位置を検出することができる。
[0029] Through the above processing procedure, it is possible to detect the amount of pattern shift in the x direction within the captured two-dimensional image. The same applies to the y direction. In this way, the position of the target pattern can be detected.

【0030】なお、1方向に長い線上のパターン幅を測
定する場合には、線の長さ方向の位置は検出する必要が
ない。この場合には、1次元波形は、該当の1方向のみ
の分を作成すればよい。
Note that when measuring the pattern width on a long line in one direction, it is not necessary to detect the position in the longitudinal direction of the line. In this case, the one-dimensional waveform only needs to be created in one direction.

【0031】以上の説明からわかるように、本実施例の
パターン位置検出方法によれば、2次元のパターンマッ
チングに比べ、処理時間を短縮することができる。すな
わち、2次元のままの処理では、パターンマッチングに
要する計算回数は、4(n−m)2m2に比例するが、
本実施例の方法では2(n−m)mに比例する。例えば
、n=512,m=128の場合では、2次元処理の場
合は約1010回の計算回数が必要なのに対して、本実
施例の方法は約105回でよいため、大幅な時間短縮が
図れる。
As can be seen from the above description, according to the pattern position detection method of this embodiment, the processing time can be reduced compared to two-dimensional pattern matching. In other words, in two-dimensional processing, the number of calculations required for pattern matching is proportional to 4(n-m)2m2, but
In the method of this embodiment, it is proportional to 2(n-m)m. For example, in the case of n = 512 and m = 128, two-dimensional processing requires approximately 1010 calculations, whereas the method of this embodiment only requires approximately 105 calculations, resulting in a significant time reduction. .

【0032】図2は前述の処理手順からなる本実施例の
パターン位置検出方法を用いてアライメントマークを検
出する例を説明するための図であり、ウェハ内に形成さ
れたチップの端の部分をアライメントマークとして使用
している例である。この方法では、図6に示すように、
パターンの位置がずれていても、取り込んだ2次元画像
内に目的パターンがあれば、加算して作成した1次元波
形では、段差部分の検出が可能である。ただし、図2の
場合のように片方にパターンが広がっている場合で、そ
のパターン中心が端の方にあると、S/N比が悪くなる
。従って、十字パターンのように両方向に延びたパター
ンであれば、画面内にあればどこでも同じS/N比が得
られるので有利である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of detecting an alignment mark using the pattern position detection method of this embodiment, which consists of the processing steps described above. This is an example of using it as an alignment mark. In this method, as shown in Figure 6,
Even if the position of the pattern is shifted, if the target pattern is present in the captured two-dimensional image, it is possible to detect the stepped portion in the one-dimensional waveform created by addition. However, if the pattern is spread out on one side as in the case of FIG. 2, and the center of the pattern is toward the edge, the S/N ratio will be poor. Therefore, a pattern extending in both directions, such as a cross pattern, is advantageous because the same S/N ratio can be obtained anywhere within the screen.

【0033】図3は前述の処理手順からなる本実施例の
パターン位置検出方法の応用例を説明するための図であ
り、図中の×印の位置を検出する場合の例である。ここ
では、2本の配線の左側の位置を検出する。この場合、
2本の配線を含む信号波形を基準波形として用意してお
き、その中で、検出したい位置(×印)を、基準波形内
でもその位置を記憶させておく。2次元の走査電子顕微
鏡(SEM)画像を取り込んだ後の処理は、図1,2と
同じようにして、1次元方向に加算した波形を用意する
。この波形を、基準波形と同じ長さに切り出しながら、
マッチング量を算出し、マッチング位置を求める。 この手順によって、2本の配線を含む位置が検出される
。次に、基準波形内の検出位置(×印)が、基準波形の
中心からずれている量を加えることにより、検出したい
位置が2次元SEM画像内で検出できる。このように、
基準波形内に、目的パターンの印を入れる方法は、複数
の配線の何本目を測定する等のきめ細かい位置指定を可
能とする効果がある。
FIG. 3 is a diagram for explaining an application example of the pattern position detection method of this embodiment, which consists of the above-mentioned processing procedure, and is an example of detecting the position of an x mark in the diagram. Here, the positions on the left side of the two wires are detected. in this case,
A signal waveform including two wires is prepared as a reference waveform, and a position (x mark) to be detected within the signal waveform is also stored in the reference waveform. After capturing a two-dimensional scanning electron microscope (SEM) image, the processing is the same as in FIGS. 1 and 2 to prepare a waveform that is added in one-dimensional direction. While cutting out this waveform to the same length as the reference waveform,
Calculate the matching amount and find the matching position. Through this procedure, a position including two wires is detected. Next, by adding the amount by which the detection position (x mark) in the reference waveform is shifted from the center of the reference waveform, the position to be detected can be detected in the two-dimensional SEM image. in this way,
The method of marking the target pattern in the reference waveform has the effect of making it possible to specify the position in detail, such as measuring which of a plurality of wires to measure.

【0034】図4は本発明のパターン位置検出方法の応
用した、微小なスルーホール等の円形状のパターンの直
径等の寸法測定方法を説明するための図である。図1あ
るいは図2と同じようにして、x,y方向に加算した信
号波形から、スルーホールの中心位置を算出する。次に
、検出した中心位置を通る位置で、荷電ビームをスキャ
ンさせ、スルーホール径の測定を行う。この方法では、
スルーホールがSEM画像内にあれば、正確にその中心
位置が検出でき、スルーホールの中心を通る位置で荷電
ビームをスキャンして測定するので、正確に直径を測定
することができる。荷電ビームのスキャン位置を端のほ
うから順次ずらしながら寸法を求め、スルーホール部分
の面積を正確に求めることも可能である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method for measuring dimensions such as the diameter of a circular pattern such as a minute through hole, to which the pattern position detection method of the present invention is applied. In the same manner as in FIG. 1 or 2, the center position of the through hole is calculated from the signal waveforms added in the x and y directions. Next, the charged beam is scanned at a position passing through the detected center position, and the diameter of the through hole is measured. in this way,
If the through hole is in the SEM image, its center position can be detected accurately, and the charged beam is scanned and measured at a position passing through the center of the through hole, so the diameter can be accurately measured. It is also possible to accurately determine the area of the through-hole portion by determining the dimensions while sequentially shifting the scanning position of the charged beam from the end.

【0035】なお、スルーホールの中心位置の検出では
、必ずしもパターンマッチング処理は不要である。 x,y方向に加算した信号波形で、信号量が少ない部分
が(2次電子が検出しにくい)スルーホールにあたる。 従って、信号波形の最小値近傍で、信号量が小さい値が
続いている部分をスルーホールと認識すればよい。但し
、本実施例の1次元のマッチング処理を用いても、実験
的には処理速度に大差はなかった。
Note that pattern matching processing is not necessarily necessary for detecting the center position of the through hole. In the signal waveform added in the x and y directions, the portion where the signal amount is small corresponds to the through hole (where secondary electrons are difficult to detect). Therefore, a portion where the signal amount continues to be small near the minimum value of the signal waveform may be recognized as a through hole. However, even if the one-dimensional matching process of this embodiment was used, there was no significant difference in processing speed experimentally.

【0036】図5は、本発明のパターン位置検出方法を
実施するための一実施例のパターン位置検出装置の概略
構成を示すブロック図であり、電子ビームを用いた測長
装置の例である。図5において、1は2次元の走査電子
顕微鏡(SEM)、2はフレームメモリ、3,4は加算
回路、5〜10は配列用の第1メモリ〜第6メモリ、1
1は基準波形データベース、12,14は差分回路、1
3,15は例えば比較回路からなる総和算出回路、16
はアドレス指定回路、17は信号列抽出位置対応用のメ
モリ、18は最小位置検出回路である。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a pattern position detecting device according to an embodiment for carrying out the pattern position detecting method of the present invention, and is an example of a length measuring device using an electron beam. In FIG. 5, 1 is a two-dimensional scanning electron microscope (SEM), 2 is a frame memory, 3 and 4 are adder circuits, 5 to 10 are first to sixth memories for arrays, 1
1 is a reference waveform database, 12 and 14 are difference circuits, 1
3 and 15 are, for example, sum calculation circuits consisting of comparison circuits; 16;
1 is an address designation circuit, 17 is a memory for corresponding to a signal string extraction position, and 18 is a minimum position detection circuit.

【0037】次に、本実施例のパターン位置検出装置の
動作を説明する。走査電子顕微鏡(SEM)により、電
子ビームを試料に照射して、2次電子像画像(SEM像
)を取り込む、このSEM像の各信号はフレームメモリ
2に入力される。このSEM像の各信号の各成分S(i
,j)は、それぞれX方向の加算回路3,Y方向の加算
回路4により加算が実行され、X方向の加算回路3の出
力の値Sx(i)は第1メモリ5に、Y方向の加算回路
4の出力の値Sy(j)は第2メモリ6に記憶される。 これらの第1,第2メモリ5,6のそれぞれの長さは、
フレームメモリ2の取り込み画素で決まるもので、通常
は、512,1024等の値が用いられる。一方、これ
らのメモリとは別に、あらかじめ、このようにして目的
パターンと同じ形状のパターンの信号波形を取り込んだ
ものを基準波形として用意しておく。この基準波形は、
パターン、材質ごとに典型的なものが基準波形データベ
ース11に格納(記憶)されており、この中から、被検
出パターンと同種のものを選んで第5,第6のメモリ9
,10にアップロードしておく。これらの第5,第6メ
モリ9,10のそれぞれの長さは、目的パターン部分だ
けでよいので、例えば128〜256程度の値(必ずし
も、2の倍数である必要はない)である。これらの第5
,第6メモリ9,10の長さと同じ長さの信号列を、第
1,第2メモリ5,6から切り出したものを第3、第4
メモリ7,8に記憶する。第3メモリ7と第5メモリ9
、第4メモリ8と第6メモリ10の各成分の差を差分回
路12,14で算出し、その絶対値の総和を加算回路1
3,15でそれぞれ求める。この求めたそれぞれの総和
量を信号列を抽出した位置(先頭位置)と共に順に信号
列を抽出する位置をずらしながら信号列抽出位置対応用
のメモリ17に記憶する。最後まで信号列を抽出したら
、総和が最小になる位置を比較回路からなる最小位置検
出回路18で検出して、パターン位置を検出する。もち
ろん、これらの算出を計算機で行ってもよい。
Next, the operation of the pattern position detection device of this embodiment will be explained. A scanning electron microscope (SEM) irradiates a sample with an electron beam to capture a secondary electron image (SEM image), and each signal of this SEM image is input into a frame memory 2 . Each component S(i
, j) are respectively added by the addition circuit 3 in the X direction and the addition circuit 4 in the Y direction, and the value Sx(i) of the output of the addition circuit 3 in the X direction is stored in the first memory 5. The value Sy(j) of the output of the circuit 4 is stored in the second memory 6. The respective lengths of these first and second memories 5 and 6 are:
It is determined by the captured pixels of the frame memory 2, and normally values such as 512 and 1024 are used. On the other hand, apart from these memories, a signal waveform of a pattern having the same shape as the target pattern is previously captured as a reference waveform. This reference waveform is
Typical patterns for each pattern and material are stored in a reference waveform database 11, from which the same type as the detected pattern is selected and stored in the fifth and sixth memories 9.
, 10. The length of each of the fifth and sixth memories 9 and 10 is, for example, a value of about 128 to 256 (not necessarily a multiple of 2), since only the target pattern portion is required. The fifth of these
, a signal string having the same length as the length of the sixth memories 9, 10 is extracted from the first and second memories 5, 6 and is stored in the third and fourth memories.
Store in memories 7 and 8. 3rd memory 7 and 5th memory 9
, the difference between each component of the fourth memory 8 and the sixth memory 10 is calculated by the difference circuits 12 and 14, and the sum of the absolute values is calculated by the addition circuit 1.
3 and 15 respectively. The obtained summation amounts are stored in the memory 17 corresponding to the signal string extraction position along with the position where the signal string is extracted (starting position) while sequentially shifting the position from which the signal string is extracted. When the signal string is extracted to the end, the minimum position detection circuit 18 consisting of a comparison circuit detects the position where the total sum is minimum, thereby detecting the pattern position. Of course, these calculations may be performed using a computer.

【0038】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されることなく
、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得るこ
とはいうまでもない。
Although the present invention has been specifically explained above based on examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. .

【0039】[0039]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれば
、2次元画像を1次元波形に変換してパターンマッチン
グ処理するので、2次元画像のままパターンマッチング
するのにくらべ、時間が大幅に短縮される。また、ステ
ージの停止精度や、アライメントのずれ、チップ自体の
位置ばらつき等により、目標位置からビーム位置がずれ
た場合でも、画面内にパターンがあるかぎりパターン検
出可能である。このため、スルーホールやコンタクトホ
ール等のほぼ円形状のパターンでもその中心でのパター
ン寸法を正確に自動測定することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, since a two-dimensional image is converted into a one-dimensional waveform and pattern matching processing is performed, the time required for pattern matching is significantly longer than that of performing pattern matching on a two-dimensional image. It is shortened to . Further, even if the beam position deviates from the target position due to stage stopping accuracy, misalignment, variations in the position of the chip itself, etc., the pattern can be detected as long as there is a pattern within the screen. Therefore, the pattern dimensions at the center of almost circular patterns such as through holes and contact holes can be accurately and automatically measured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例のパターン位置検出方法の処
理手順を示すフローチャート。
FIG. 1 is a flowchart showing the processing procedure of a pattern position detection method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例のパターン位置検出方法により、アラ
イメントマークを検出する例を説明するための図。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of detecting an alignment mark using the pattern position detection method of the present embodiment.

【図3】本実施例のパターン位置検出方法の応用例を説
明するための図。
FIG. 3 is a diagram for explaining an application example of the pattern position detection method of this embodiment.

【図4】本発明のパターン位置検出方法を応用したパタ
ーンの寸法測定方法を説明するための図。
FIG. 4 is a diagram for explaining a pattern dimension measurement method to which the pattern position detection method of the present invention is applied.

【図5】本発明のパターン位置検出方法を実施するため
の一実施例のパターン位置検出装置の概略構成を示すブ
ロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a pattern position detection device according to an embodiment for carrying out the pattern position detection method of the present invention.

【図6】従来のパターン位置検出方法の問題点を説明す
るための図。
FIG. 6 is a diagram for explaining problems in a conventional pattern position detection method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…2次元の走査電子顕微鏡(SEM)、2…フレーム
メモリ、3,4…加算回路、5〜10…第1メモリ〜第
6メモリ、11…基準波形データベース、12,14…
差分回路、13,15…総和算出回路、16…アドレス
指定回路、17…信号列抽出位置対応用のメモリ、18
…最小位置検出回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Two-dimensional scanning electron microscope (SEM), 2... Frame memory, 3, 4... Addition circuit, 5-10... First memory to sixth memory, 11... Reference waveform database, 12, 14...
Difference circuit, 13, 15...Sum calculation circuit, 16...Address designation circuit, 17...Memory for corresponding to signal string extraction position, 18
…Minimum position detection circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  荷電ビームを用いた検査測定方法にお
いて、2次元画像を取り込んだ後、その画像信号を1方
向に加算し、その加算により得られた信号列からなる1
次元波形と、あらかじめ同じ手順で得られた基準波形と
のマッチング処理を行い、2次元画像内の目的パターン
の位置を検出することを特徴とするパターン位置検出方
法。
Claim 1: In an inspection measurement method using a charged beam, after capturing a two-dimensional image, the image signals are added in one direction, and a single
A pattern position detection method characterized by performing matching processing between a dimensional waveform and a reference waveform obtained in advance in the same procedure to detect the position of a target pattern in a two-dimensional image.
【請求項2】  請求項1に記載のパターン位置検出方
法により検出した位置を通る位置で、荷電ビームをライ
ンスキャンし、そのラインスキャンにより得られる2次
電子信号波形からパターンの寸法を測定することを特徴
とするパターン寸法測定方法。
2. Line-scanning the charged beam at a position passing through the position detected by the pattern position detection method according to claim 1, and measuring the dimension of the pattern from the secondary electron signal waveform obtained by the line-scanning. A pattern dimension measurement method characterized by:
【請求項3】  荷電ビームを用いた検査測定装置にお
いて、2次元画像を取り込む手段と、2次元画像の各信
号成分をX,Y方向にそれぞれ加算し、それらの加算値
を記憶する配列メモリと、この配列メモリの中から指定
した長さの信号列を抽出する手段と、抽出した信号列と
前記配列メモリとは別の配列メモリに格納された信号列
との各成分の差を算出する手段と、その差の絶対値の総
和を求め、この総和量を信号列を抽出する位置との対応
で記憶される手段と、前記総和量が最小になる信号列の
位置を検出する手段とを備えたことを特徴とするパター
ン位置検出装置。
3. An inspection and measurement device using a charged beam, comprising means for capturing a two-dimensional image, an array memory for adding each signal component of the two-dimensional image in the X and Y directions, and storing the added values. , means for extracting a signal string of a specified length from this array memory, and means for calculating the difference in each component between the extracted signal string and a signal string stored in an array memory different from the array memory. and means for calculating the sum of the absolute values of the differences and storing this sum in correspondence with the position from which the signal string is extracted, and means for detecting the position of the signal string where the sum is the minimum. A pattern position detection device characterized by:
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001069643A1 (en) * 2000-03-13 2001-09-20 Hitachi, Ltd. Charged particle beam scanning device
JP2005249633A (en) * 2004-03-05 2005-09-15 Toppan Printing Co Ltd Method for inspecting streaky irregularities in periodic patterns
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