JPH04370947A - 電子ビーム装置用測定点変換方法及び装置 - Google Patents

電子ビーム装置用測定点変換方法及び装置

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JPH04370947A
JPH04370947A JP14774291A JP14774291A JPH04370947A JP H04370947 A JPH04370947 A JP H04370947A JP 14774291 A JP14774291 A JP 14774291A JP 14774291 A JP14774291 A JP 14774291A JP H04370947 A JPH04370947 A JP H04370947A
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JP
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coordinates
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electron image
histogram
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Hironori Teguri
弘典 手操
Kazuo Okubo
大窪 和生
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム装置に用い
られ、配線パターンのレイアウト図上の測定点を二次電
子像(SEM像)上の測定点に変換する電子ビーム装置
用測定点変換方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子ビームテスタで半導体チップ上の配
線の電圧を測定する場合、チップ表面上を電子ビームで
走査してSEM像を取得し、これをディスプレイ装置に
表示させ、SEM像を目視して測定点を指定した後に、
その点に電子ビームを照射して電圧測定を行う。SEM
像には、最上層の配線パターンは明瞭に現れるが、最上
層の1つ下の層の配線パターンは、コントラストが低い
ため、明瞭ではない。
【0003】そこで、配線パターンのCADレイアウト
図をディスプレイ装置に表示させ、目視によりSEM像
との対応をとり、測定点を指定していた。
【0004】この作業を自動化するために、レイアウト
図上で測定点を指定し、コンピュータでレイアウト図と
SEM像とのパターンマッチングを行って、SEM像上
の測定点を決定する方法が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レイア
ウト図とSEM像の両者の倍率を同じにし、SEM像の
画像の歪みを補正した後に、一方の画像データを1画素
移動させる毎に、比較的多量の両画像データについて相
関度を演算し、この画素移動及び相関度演算を多数回繰
り返さなければならないため、SEM像上の測定点を決
定するのに長時間を要するという問題点があった。
【0006】本発明の目的は、このような問題点に鑑み
、より短時間でレイアウト図上の測定点をSEM像上の
測定点に変換することができる電子ビーム装置用測定点
変換方法及び装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段及びその作用】本発明に係
る電子ビーム装置用測定点変換方法では、(1)電子ビ
ーム装置で試料上を走査して配線パターンの二次電子像
を取得し、(2)CADデータに基づいて配線パターン
のレイアウト図を作成し、(3、4)該二次電子像上の
第1特徴点及び該レイアウト図上の第1特徴点を抽出し
、  (5)両第1特徴点を対応させて、該レイアウト
図上の座標を該二次電子像上の座標に変換する座標変換
式を求め、該座標変換式に基づいて、該レイアウト図上
の測定点を該二次電子像上の測定点に変換する。
【0008】二次電子像及びレイアウト図の画像データ
量は比較的多い。また、電子ビーム装置の対物磁界レン
ズの収差、電子ビーム装置の偏向器のX軸方向偏向特性
とY軸方向偏向特性の差、X軸偏向器とY軸偏向器間の
非直交性等により、SEM像には歪みがある。したがっ
て、従来のように、この歪みを修正した後に、一方の画
像を1画素移動させる毎に両画像間の相関度を演算して
位置ずれを求めると、長時間を要する。これに対し、本
方法発明では、二次電子像上及びレイアウト図上の特徴
点、例えばパターンの折曲点又はコンタクトを抽出し、
両特徴点を対応させて、レイアウト図上の座標を二次電
子像上の座標に変換する座標変換式を求めるので、従来
よりも短時間でレイアウト図上の測定点を二次電子像上
の測定点に変換することができる。
【0009】本方法発明の第1態様では、上記(5)に
おいて、(5a)二次電子像上及び前記レイアウト図上
において、直交座標を設定し、該直交座標の2軸の各々
に沿って第2特徴点のヒストグラムを作成し、(5b)
該二次電子像についての該ヒストグラムと該レイアウト
図についての該ヒストグラムとのマッチングを行って両
直交座標間のずれを検出した後に、(5c、5d)前記
両第1特徴点を対応させて、該レイアウト図上の座標を
該二次電子像上の座標に変換する座標変換式を求める。 この第2特徴点は、第1特徴点と同一であってもよい。
【0010】この構成によれば、二次電子像上のどの特
徴点がレイアウト図上のどの特徴点に対応するかを容易
に見つけることができ、従って、座標変換式をより容易
かつ短時間で求めることができる。
【0011】本方法発明の第2態様では、上記(5c、
5d)において、(5c)該ずれに基づいて、互いに対
応する前記二次電子像上の第1特徴点と前記レイアウト
図上の第1特徴点とを選択し、(5d)該選択された互
いに対応する両特徴点に基づいて、該レイアウト図上の
座標を該二次電子像上の座標に変換する座標変換式を求
める。
【0012】この構成によれば、互いに対応しない特徴
点、例えば二次電子像とレイアウト図の共通領域外にあ
る特徴点が除去されるので、より正確な座標変換式を求
めることができる。
【0013】本発明に係る電子ビーム装置用測定点変換
装置は、電子ビーム装置で試料上を走査して配線パター
ンの二次電子像を取得し、CADデータに基づいて配線
パターンのレイアウト図を作成し、該二次電子像及び該
レイアウト図に基づいて該レイアウト図上の座標を該二
次電子像上の座標に変換する座標変換式を求め、該座標
変換式に基づいて該レイアウト図上の測定点を該二次電
子像上の測定点に変換する。この装置発明は、次のよう
な構成要素を備えたことを特徴としており、実施例図2
中の対応する符号を参照して説明する。
【0014】ヒストグラム作成手段32、33で、該二
次電子像上及び該レイアウト図上において、直交座標を
設定し、該直交座標の2軸の各々に沿って第2特徴点の
ヒストグラムを作成する。ずれ検出手段34で、該二次
電子像についての該ヒストグラムと該レイアウト図につ
いての該ヒストグラムとのマッチングを行って両直交座
標間のずれを検出する。特徴点座標抽出手段35、36
で、該二次電子像上の第1特徴点の座標及び該レイアウ
ト図上の第1特徴点の座標を抽出する。特徴点選択手段
37で、検出された該ずれに基づき、互いに対応する該
二次電子像上の第1特徴点の座標と該レイアウト図上の
第1特徴点の座標とを選択する。そして、座標変換式決
定手段38で、該選択された互いに対応する両第1特徴
点の座標に基づいて、該レイアウト図上の座標を該二次
電子像上の座標に変換する座標変換式を求める。
【0015】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
【0016】(1)第1実施例 図3は、レイアウト図上の測定点を指定することにより
SEM像上の測定点を自動的に決定して電圧測定する電
子ビーム装置のハードウエア構成を示す。
【0017】電子ビーム照射装置10は、ステージ11
上に載置された試料12に対し、電子銃13から電子ビ
ーム14を射出させると、偏向器15及び対物磁界レン
ズ16を通って試料12上の測定点に電子ビーム14が
収束照射され、照射点から放出された二次電子17が検
出器18で検出される。この電子ビーム14の制御は、
電子ビーム制御装置20により行われる。
【0018】画像入力装置21は、検出器18の出力を
増幅した後デジタル値に変換し、一方、電子ビーム制御
装置20から供給される電子ビーム走査位置をアドレス
に変換して、フレームメモリ22に対しこのアドレスに
該デジタル値を格納する。これにより、フレームメモリ
22に、SEM像が格納される。このSEM像は、コン
ピュータ30により読み出される。
【0019】一方、CADデータ記憶装置40にはネッ
ト図及び回路図のCADデータが格納されている。コン
ピュータ30は、このCADデータを読み出して、SE
M像に対応したレイアウト図を作成し、これをフレーム
メモリ41に格納する。このレイアウト図は、ディスプ
レイ装置42に表示される。
【0020】操作者は、ディスプレイ装置42に表示さ
れたレイアウト図を見ながら、例えばキーボード及びマ
ウスからなる入力装置43を操作して、コンピュータ3
0に対し測定点を指定する。
【0021】コンピュータ30は、レイアウト図上の測
定点の座標を、後述のような画像処理により、SEM像
上の測定点の座標に変換して、これを電子ビーム制御装
置20に供給する。電子ビーム制御装置20は、この座
標に基づいて、電子ビーム14を試料12上の該測定点
に照射させる。電子ビーム照射点の電圧は、検出器18
の出力を、公知の不図示の回路で処理することにより検
出される。
【0022】図2は、コンピュータ30のソフトウエア
構成を、機能ブロック31〜39で示す。
【0023】フレームメモリ22及び41上の画像は、
例えば図4(A)に示す如くなっている。
【0024】レイアウト図作成部31は、フレームメモ
リ22に格納されたSEM像に対応する部分のネット図
及び回路図のCADデータを、CADデータ記憶装置4
0から読み出し、SEM像と同倍率のレイアウト図を作
成して、これをフレームメモリ41に格納する。コンピ
ュータ30は、ステージ11の移動量を不図示のステー
ジコントローラに指示し、電子ビーム制御装置20に電
子ビーム走査範囲を指示するので、この対応部分の範囲
及び倍率は、コンピュータ30にとっては既知の情報で
ある。しかし、SEM像とレイアウト図との間には、ス
テージ11の停止精度(例えば10μm)等により、位
置ずれがある。
【0025】フレームメモリ22及び41上の画像デー
タは比較的多量であり、かつ、対物磁界レンズ16の収
差、偏向器15のX軸方向偏向特性とY軸方向偏向特性
の差、X軸偏向器とY軸偏向器間の非直交性等により、
SEM像には歪みがあるので、従来のように、この歪み
を修正した後に、一方の画像を1画素移動させる毎に両
画像間の相関度を演算して位置ずれを求めると、長時間
を要する。
【0026】そこで、特徴点座標抽出部35及び36は
それぞれ、フレームメモリ22及び41上のパターンか
ら、特徴点の座標を抽出する。この特徴点は、例えば、
図4(A)に示す配線パターン50〜54のアウトライ
ンの折曲点A〜Jである。但し、配線パターン50〜5
4の両端部の折曲点の座標は、本実施例では検出しない
。パターン端部の折曲点であるかどうかは、パターンの
アウトラインを走査し、前後の折曲点が互いに一定距離
内に存在するかどうかにより知り得る。
【0027】ここで、フレームメモリ22上のSEM像
には、上記歪みがあるので、フレームメモリ22上の特
徴点の座標とフレームメモリ41上の特徴点の座標との
関係は、厳密には非線形であるが、線形近似する。そし
て、フレームメモリ22上の座標(x,y)を、x’=
ax+by+c y’=dx+ey+f で一次変換した座標(x’,y’)が、フレームメモリ
41上の対応する座標(X、Y)にほぼ等しくなるとす
る。
【0028】SEM像上のどの特徴点がレイアウト図上
のどの特徴点に対応するかを見つけるために、まず、上
記変換式のc及びfの値を、以下の機能ブロック32〜
34で近似的に決定する。
【0029】ヒストグラム作成部32及び33はそれぞ
れ、フレームメモリ22及び41上のSEM像及びレイ
アウト図について、図4(B)及び(C)に示す如く、
全画素につきX軸及びY軸に沿った明点のヒストグラム
を作成する。
【0030】ずれ検出部34は、両ヒストグラム間のマ
ッチングを行う。すなわち、ずれ検出部34は、ヒスト
グラム作成部32で作成された、X軸に沿ったヒストグ
ラムと、ヒストグラム作成部33で作成された、X軸に
沿ったヒストグラムとの間の相関度を求めた後、一方の
ヒストグラムをX軸に沿って階級幅だけ移動させる。こ
のような処理を繰り返し、相関度が最大となるX軸のず
れcを近似的に求める。同様にして、Y軸のずれfを近
似的に求める。
【0031】上記変換式の定数は、理想的な場合にはa
及びeは1、b及びdは0になるが、実際にはSEM像
に上記歪みがあるため、これらの値からずれる。
【0032】特徴点選択部37は、変換定数a及びeが
1、b及びdが0であると近似して、上記変換式に基づ
き、互いに対応するSEM像上特徴点の座標(xi,y
i)とレイアウト図上特徴点の座標(Xi,Yi)をペ
アにして選択し、対応しない位置座標、例えば二次電子
像とレイアウト図の共通領域外にある特徴点の座標を除
外する。すなわち、(xi’−Xi)2 +(yi’−
Yi)2 が一定値以下になる特徴点の座標(xi,y
i)及び(Xi,Yi)を選択する。これにより、より
正確な座標変換式を求めることが可能となり、局所電界
効果の影響低減に寄与する。
【0033】座標変換式決定部38は、これら対応する
特徴点の間の距離の平方の和S、 S=Σ{(xi’−Xi)2 +(yi’−Yi)2 
}が最小となるように、変換定数a〜fを決定する。こ
のΣは、iについての総和を意味している。変換定数c
、fはずれ検出部34で既に決定されているが、変換定
数c、fは他の変換定数の決定に影響するので、正確化
のため、この座標変換式決定部38で再度決定すること
になる。
【0034】座標変換部39は、このようにして決定さ
れた上記変換式に基づき、レイアウト図上の測定点をS
EM像上の測定点に変換する。
【0035】(2)第2実施例 本発明の第2実施例では、図2に示すヒストグラム作成
部32及び33、特徴点座標抽出部35及び36の処理
が、上記第1実施例と異なっており、他の点は第1実施
例と同一になっている。
【0036】すなわち、特徴点座標抽出部は、図5(A
)に示す如く、コンタクトP〜Uの位置座標を、特徴点
の座標として抽出する。また、ヒストグラム作成部は、
図5(B)及び(C)に示す如く、X軸に沿ったコンタ
クトのヒストグラム及びY軸に沿ったコンタクトのヒス
トグラムを作成する。
【0037】なお、本発明には他にも種々の変形例が含
まれる。例えば、SEM像の非線型歪みを考慮するため
に、座標変換式決定部38において、特徴点の座標を、
画像を複数の領域に分割したときの各領域に属するグル
ープに分け、各グループについて、上記変換式を求める
ことにより、より正確に座標変換を行うようにしてもよ
い。また、局所電界効果が最小となる測定点を選択する
ためのアルゴリズムをコンピュータ30に予め与えてお
き、入力装置43でレイアウト図上の測定点を指定する
代わりに、ネット名を指定し、コンピュータ30でレイ
アウト図上の指定ネットの測定点を決定した後に、上記
座標変換を行う構成であってもよい。
【0038】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る電子ビ
ーム装置用測定点変換方法及び装置によれば、二次電子
像上及びレイアウト図上の特徴点を抽出し、両特徴点を
対応させて、レイアウト図上の座標を二次電子像上の座
標に変換する座標変換式を求めるので、従来よりも短時
間でレイアウト図上の測定点を二次電子像上の測定点に
変換することができるという効果を奏し、電子ビーム装
置の操作性向上に寄与するところが大きい。
【0039】本方法発明の上記第1態様によれば、二次
電子像上のどの特徴点がレイアウト図上のどの特徴点に
対応するかを容易に見つけることができるので、座標変
換式をより容易かつ短時間で求めることができるという
効果を奏する。
【0040】本方法発明の上記第2態様によれば、互い
に対応しない特徴点、例えば二次電子像とレイアウト図
の共通領域外にある特徴点が除去されるので、より正確
な座標変換式を求めることができるという効果を奏する
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子ビーム装置用測定点変換方法
の原理構成を示すブロック図である。
【図2】図3中のコンピュータ30のソフトウエア構成
を示す機能ブロックである。
【図3】本発明に係る測定点変換装置が適用された第1
実施例の電子ビーム装置の構成図である。
【図4】図2の機能ブロック32、33、35及び36
での処理の説明図である。
【図5】本発明の第2実施例に係り、図2の機能ブロッ
ク32、33、35及び36での処理の説明図である。
【符号の説明】
10  電子ビーム照射装置 11  ステージ 12  試料 13  電子銃 14  電子ビーム 15  偏向器 16  対物磁界レンズ 17  二次電子 18  検出器 20  電子ビーム制御装置 21  画像入力装置 22、41  フレームメモリ 30  コンピュータ 40  CADデータ記憶装置 42  ディスプレイ装置 43  入力装置 50〜54  配線パターン A〜J  折曲点 P〜U  コンタクト

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  電子ビーム装置で試料上を走査して配
    線パターンの二次電子像を取得し(1)、CADデータ
    に基づいて配線パターンのレイアウト図を作成し(2)
    、該二次電子像上の第1特徴点及び該レイアウト図上の
    第1特徴点を抽出し(3、4)、  両第1特徴点を対
    応させて、該レイアウト図上の座標を該二次電子像上の
    座標に変換する座標変換式を求め(5)、該座標変換式
    に基づいて、該レイアウト図上の測定点を該二次電子像
    上の測定点に変換することを特徴とする電子ビーム装置
    用測定点変換方法。
  2. 【請求項2】  前記二次電子像上及び前記レイアウト
    図上において、直交座標を設定し、該直交座標の2軸の
    各々に沿って第2特徴点のヒストグラムを作成し(5a
    )、該二次電子像についての該ヒストグラムと該レイア
    ウト図についての該ヒストグラムとのマッチングを行っ
    て両直交座標間のずれを検出した後に(5b)、前記両
    第1特徴点を対応させて、該レイアウト図上の座標を該
    二次電子像上の座標に変換する座標変換式を求める(5
    c、5d)ことを特徴とする請求項1記載の電子ビーム
    装置用測定点変換方法。
  3. 【請求項3】  前記両直交座標間のずれを検出した後
    に(5b)、該ずれに基づいて、互いに対応する前記二
    次電子像上の第1特徴点と前記レイアウト図上の第1特
    徴点とを選択し(5c)、次に、該選択された互いに対
    応する両特徴点に基づいて、該レイアウト図上の座標を
    該二次電子像上の座標に変換する座標変換式を求める(
    5d)ことを特徴とする請求項2記載の電子ビーム装置
    用測定点変換方法。
  4. 【請求項4】  電子ビーム装置(10)で試料(12
    )上を走査して配線パターンの二次電子像を取得し、C
    ADデータに基づいて配線パターンのレイアウト図を作
    成し、該二次電子像及び該レイアウト図に基づいて該レ
    イアウト図上の座標を該二次電子像上の座標に変換する
    座標変換式を求め、該座標変換式に基づいて該レイアウ
    ト図上の測定点を該二次電子像上の測定点に変換する電
    子ビーム装置用測定点変換装置において、該二次電子像
    上及び該レイアウト図上において、直交座標を設定し、
    該直交座標の2軸の各々に沿って第2特徴点のヒストグ
    ラムを作成するヒストグラム作成手段(32、33)と
    、該二次電子像についての該ヒストグラムと該レイアウ
    ト図についての該ヒストグラムとのマッチングを行って
    両直交座標間のずれを検出するずれ検出手段(34)と
    、該二次電子像上の第1特徴点の座標及び該レイアウト
    図上の第1特徴点の座標を抽出する特徴点座標抽出手段
    (35、36)と、検出された該ずれに基づき、互いに
    対応する該二次電子像上の第1特徴点の座標と該レイア
    ウト図上の第1特徴点の座標とを選択する特徴点選択手
    段(37)と、該選択された互いに対応する両第1特徴
    点の座標に基づいて、該レイアウト図上の座標を該二次
    電子像上の座標に変換する座標変換式を求める座標変換
    式決定手段(38)と、  を有することを特徴とする
    電子ビーム装置用測定点変換装置。
JP14774291A 1991-06-20 1991-06-20 電子ビーム装置用測定点変換方法及び装置 Withdrawn JPH04370947A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8090186B2 (en) * 2008-04-04 2012-01-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Pattern inspection apparatus, pattern inspection method, and manufacturing method of semiconductor device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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