CN106574832A - 重叠测量方法、装置、以及显示装置 - Google Patents

重叠测量方法、装置、以及显示装置 Download PDF

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Abstract

在比较通过SEM进行拍摄而获得的基准图像和测量图像，测量在半导体图案的上下层形成的图案的重叠时，为了解决相对于上层图案的SEM图像的对比度，下层图案的SEM图像的对比度相对低，即使基于测量结果将基准图像与测量图像重叠也难以确认位置对准状态这样的课题，在本发明中，根据通过SEM进行拍摄而获得的基准图像和测量图像，求出重叠测量对象的图案的位置偏移，将基准图像和测量图像进行微分处理，基于事先求出的位置偏移量将微分处理后的基准图像和测量图像进行位置对准，将进行了位置对准的微分基准图像和微分测量图像的灰度值作为在各图像中不同颜色的亮度进行着色后进行重叠，并与求出的位置偏移量一同进行显示。

Description

重叠测量方法、装置、以及显示装置
技术领域
本发明涉及一种在半导体晶片的制造中，测量在不同的制造工序中制作出的图案之间的对准偏移(重叠overlay)的方法及其装置、以及显示方法，更详细地说，涉及一种使用由带电粒子显微镜拍摄到的图像来测量重叠的方法及其装置、以及显示装置。
背景技术
在半导体器件产品中，为了形成动作所需要的电路图案，需要多次曝光工序。例如，在由多层的电路图案组成的器件的制造中，除了用于形成各层的电路图案的曝光工序以外，还需要用于形成将各层连接的孔的曝光工序。通过该多次曝光工序形成的电路图案的位置需要收纳在允许范围内，在偏离了允许范围时，得不到恰当的电气特性，成品率降低。因此，测量曝光间的电路图案的对准偏移(重叠)，并向曝光装置进行反馈。
随着半导体工序的细微化，重叠的允许范围也变小，因此直接测量形成产品电路图案的位置的重叠变得重要。为了实现该直接测量，在日本特开2013-168595号公报(专利文献1)中记载了使用扫描型电子显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)来拍摄产品电路图案的图像，测量重叠的方法。
专利文献1所记载的重叠测量方法通过基准图像和被测量图像的图像位置对准来测量重叠，在专利文献1的图30中记载了将测量结果的显示显示为基准图像和被测量图像的差异部检测结果的方法。
在日本特表2005-521254号公报(专利文献2)中记载了使基准图像和检查图像成为彩色图像，来使其差异显现的方法。具体来说，是基准图像和检查图像的图像比较的检查方法，记载了对彩色的参照图像的骨架图像或彩色的参照图像的边缘骨架化图像、以及彩色的检查图像的检查对象进行图像耦合来获得检查缺陷图像的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-168595号公报
专利文献2：日本特表2005-521254号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1中记载了通过进行在基准图像和测量图像中成为重叠测量对象的各图案的图像位置对准来实施半导体器件的产品电路图案的重叠测量。基准图像与测量图像的比较在将产品电路图案作为对象的重叠测量中是实用的方法，为了调整用于图像位置对准的图像处理参数和确认测量结果，需要通过目视确认图像位置对准状态。
在重叠测量的对象工序是孔工序时，即为在上层形成的孔和从该孔进行观察在孔底的下层形成的图案之间的位置偏移时，通过SEM拍摄从孔底进行观察在下层形成的图案而获得的图像对比度与在上层形成的孔图案的SEM图像的对比度相比相对变小，在将通过扫描型电子显微镜拍摄到的孔工序的基准图像与测量图像直接进行重叠时，难以通过目视来确认孔底图案的位置对准的状态。
在专利文献1中，作为基准图像和测量图像的位置对准结果的显示方法，记载了显示基准图像和测量图像的差异部检测结果。作为差异部的检测方法，记载了在将基准图像和被测量图像的位置对准后计算灰度值的差，将差值为一定值以上的像素所构成的区域作为差异部的方法。
图1以及图2是表示通过SEM拍摄在孔形成工序中在半导体的电路图案上形成的孔图案而获得的图像的示意图。在该示意图中，表示了在表面层101上形成的孔图案102的孔底看到了下层的图案103的情况。图1是在孔图案102和下层的图案(在图1以及图2的例子中为焊垫)103的重叠中没有偏移的状态的示意图，成为基准图像。图2是在孔图案102和孔底的下层的图案103的重叠中具有偏移的状态的测量图像。表示了更暗地观察到形成有在孔图案102的孔底看到的下层图案103的层的基底201。在扫描电子显微镜图像中，由于从在孔图案102的孔底的下层形成的图案检测出的电子少于从表面的上层101检测出的电子，因此孔底的下层的图案103变暗。
图3和图4将图1的基准图像与图2的测量图像进行重叠，形成为线图。图3和图4的虚线是图1的基准图像中的孔图案102以及孔底的下层的图案103的边缘304或404，实线是图2的测量图像中的孔图案102的边缘303或403和孔底的下层的图案103的边缘302或402。在专利文献1所记载的方法中，按照图案不同进行图像的位置对准，图3的线图301表示通过从图1的基准图像获得的孔底的下层的图案103的边缘304和从图2的测量图像获得的孔底的下层的图案103的边缘302正常进行了位置对准时的例子，图4的线图401表示通过从图1的基准图像获得的孔底的下层的图案103的边缘404和从图2的测量图像获得的孔底的下层的图案103的边缘402未正常进行位置对准时的例子。
关于图3和图4中的赋予了编号的各区域311～313以及411～415，图1的基准图像和图2的测量图像的赋予了编号的各区域101～103以及201的重叠方式不同，图1的基准图像和图2的测量图像的灰度值的差也不同，但在实际的图像中，图1、图2的赋予了编号的区域内也有明亮度不匀，在图1和图2中通过相同编号表示的区域也因为在器件的不同位置进行拍摄，所以灰度值不相同。因此，虽然图3、图4中所示的每个区域灰度值的差大体上不同，但实际上每个区域的差异更加不明确，难以通过灰度值的差来明确地表示图3、图4所示的区域。由此，即使如专利文献1记载的那样，显示基准图像与测量图像的差异部为一定值以上的区域，也难以根据各图案来判断是否正常进行了图像位置对准。
在专利文献2中记载了对基准图像和检查图像进行着色，检测基准图像和检查图像的差异的方法。然而，因为没有进行以成为重叠测量对象的图案中的某一个图案为基准的基准图像与检查图像的位置对准，所以无法显示作为重叠测量的图像位置对准结果。另外，即使通过成为重叠测量对象的各图案进行了位置对准，即便通过逻辑运算来将参照图像的骨架图像或边缘图像与检查图像的检查对象进行图像耦合也无法获得可判断是否正常地进行了图像位置对准的图像。
将图3、图4中的基准图像的孔底的下层的图案103的边缘图像302以及402、测量图像的下层图案的区域312、412、414作为检查对象，通过图5、图6的501、601的粗线来表示取得其逻辑乘的结果。图5的细轮廓线502、503，图6的细轮廓线602～604表示以图3、图4中图示的线图作为参考。仅通过图5、图6所示的粗线501、601，无法判断是否正常进行了位置对准。
本发明解决现有技术的问题点，提供一种在根据由扫描电子显微镜拍摄到的半导体器件的产品电路图像，通过基准图像和测量图像的比较进行重叠测量的方法中，容易确认基准图像和测量图像的比较结果的重叠测量方法、装置、以及显示装置。
解决课题的手段
为了解决上述课题，在本发明的测量在半导体器件的不同层上形成的图案间的重叠的方法中，使用扫描型电子显微镜来取得基准图像，该基准图像包含没有在半导体器件的上层形成的图案与在下层形成的图案之间的对准偏移即重叠的状态的图案；使用扫描型电子显微镜来取得包含在半导体器件的上层形成的对象的图案和在下层形成的图案的测量图像；计算取得的基准图像与取得的测量图像的对应的图案的位置偏移量；对取得的基准图像与取得的测量图像进行微分处理来生成微分基准图像和微分测量图像；通过具有与生成的微分基准图像的灰度值对应的亮度值的第一颜色进行着色来生成彩色微分基准图像，通过具有与生成的微分测量图像的灰度值对应的亮度值的与第一颜色不同的第二颜色进行着色来生成彩色微分测量图像；使用计算出的图案的位置偏移量的信息来进行彩色微分基准图像或彩色微分测量图像的位置修正；将进行了位置修正的彩色微分基准图像和彩色微分测量图像重叠，来与计算出的图案位置偏移量的信息一同进行显示。
另外，为了解决上述课题，在本发明中，测量在半导体器件的不同层上形成的图案间的重叠的装置具备：扫描型电子显微镜单元，其拍摄包含没有在半导体器件的上层形成的图案与在下层形成的图案之间的对准偏移即重叠的状态的图案的区域来取得基准图像，并且拍摄包含在半导体器件的上层形成的测量对象的图案和在下层形成的测量对象的图案的区域来取得测量图像；位置偏移量计算单元，其计算通过扫描型电子显微镜单元取得的基准图像与测量对象的对应的图案的位置偏移量；微分图像生成单元，其对通过扫描型电子显微镜单元取得的基准图像和测量图像进行微分处理来生成微分基准图像和微分测量图像；彩色微分图像生成单元，通过具有与微分图像生成单元生成的微分基准图像的灰度值对应的亮度值的第一颜色进行着色来生成彩色微分基准图像，并通过具有与微分图像生成单元生成的微分测量图像的灰度值对应的亮度值的与第一颜色不同的第二颜色进行着色来生成彩色微分测量图像；图像位置修正单元，使用位置偏移量计算单元计算出的图案的位置偏移量的信息来进行通过彩色微分图像生成单元生成的彩色微分基准图像或彩色微分测量图像的位置修正；以及显示单元，将通过图像位置修正单元进行了位置修正的彩色微分基准图像和彩色微分测量图像重叠，与通过位置偏移量计算单元计算出的图案位置偏移量的信息一同进行显示。
并且，为了解决上述课题，在本发明中，在显示通过基准图像与测量图像的比较来测量在半导体器件的不同层上形成的图案的重叠而得到的重叠测量结果的装置中，将通过具有与基准图像的微分滤波图像的灰度值对应的亮度值的第一颜色进行了着色的彩色微分基准图像、和通过具有与测量图像的微分滤波图像的灰度值对应的亮度值的与第一颜色不同的第二颜色进行了着色的彩色微分测量图像进行重叠来显示，基准图像是指通过扫描型电子显微镜进行拍摄而取得的包含没有在半导体器件的上层形成的图案与在下层形成的图案之间的对准偏移即重叠的状态的图案的区域的基准图像，测量图像是指包含在半导体器件的上层形成的测量对象的图案和在下层形成的测量对象的图案的区域的测量图像。
发明的效果
通过本发明，在使用了通过扫描型电子显微镜(SEM)拍摄半导体器件而得到的SEM图像，通过比较基准图像和测量图像进行的使用了半导体器件的产品电路的重叠测量中，在根据获得的重叠量将基准图像或测量图像错开来进行重叠显示时，能够进行可视性良好的重叠显示。
附图说明
图1是通过扫描型电子显微镜拍摄经由孔图案形成工序形成了孔图案的半导体器件而获得的，表示孔图案与在下层形成的图案之间没有发生偏移的状态的基准图像的示意图。
图2是通过扫描型电子显微镜拍摄经由孔图案形成工序形成了孔图案的半导体器件而获得的，表示孔图案与在下层形成的图案之间发生了偏移的状态的孔工序的测量图像的示意图。
图3是抽出了在图1的基准图像和图2的测量图像中分别观察的图案的边缘的线图，表示通过从各个图像抽出的图案边缘正常地进行了位置对准的状态的线图。
图4是抽出了在图1的基准图像和图2的测量图像中分别观察的图案的边缘的线图，表示通过从各个图像抽出的图案边缘未正常地进行位置对准的状态的线图。
图5是在图3的线图中，将基准图像中的孔图案的下层形成的图案的边缘图像和测量图像中的孔图案的下层形成的图案的区域作为检查对象来取得逻辑乘，通过粗线表示作为取得该逻辑乘的结果在孔图案的下层形成的图案的边缘部分的线图。
图6是在图4的线图中，将基准图像中的孔图案的下层形成的图案的边缘图像和测量图像中的孔图案的下层形成的图案的区域作为检查对象来取得逻辑乘，通过粗线表示作为取得该逻辑乘的结果在孔图案的下层形成的图案的边缘部分的线图。
图7是表示本发明的实施例的重叠测量装置的概要结构的框图。
图8是在下层形成了接触塞，在上层形成了孔图案的半导体器件的部分截面图，表示在下层的接触塞与上层的孔图案之间没有发生对准偏移的状态。
图9是通过扫描型电子显微镜拍摄图8的状态的半导体器件获得的图像的示意图。
图10是在下层形成了接触塞，在上层形成了孔图案的半导体器件的部分截面图，表示在下层的接触塞与上层的孔图案之间发生了对准偏移的状态。
图11是通过扫描型电子显微镜拍摄图10的状态的半导体器件获得的图像的示意图。
图12是表示本发明的实施例的计算重叠的处理的步骤的流程图。
图13是表示本发明的实施例的生成用于显示重叠的图像的步骤的流程图。
图14是表示本发明的实施例的变形例的伴随有遮掩处理的基准图像以及测量图像的生成步骤的流程图。
图15表示本发明的实施例的变形例的将显示图像1310和1315进行了重叠的状态。
图16是本发明的实施例的变形例的对将显示图像1310和1315进行了重叠的状态下的孔图案的代表位置的变化进行矢量显示的图。
图17是本发明的实施例的变形例的显示图像的例子，是表示在图13的显示图像1310上重叠了测量图像的状态的显示图像。
图18是本发明的实施例的变形例的显示图像的例子，是表示在图13的显示图像1310上重叠了基准图像的状态的显示图像。
图19是表示本发明的实施例的测量重叠的处理步骤的流程图。
图20是本发明的实施例的显示画面的正面图，该显示画面表示用于显示测量了重叠的结果的画面的结构。
具体实施方式
本发明涉及测量在半导体器件的多层中形成的电路图案的各层之间的图案的重叠，在根据使用拍摄电路图案而得到的SEM图像的基准图像和测量图像进行测量而获得的重叠量，修正基准图像或测量图像的位置后进行重叠显示时，可进行可视性良好的重叠显示。
以下，使用附图来说明本发明的实施例。
[实施例1]
图7表示与本发明相关的重叠测量装置1000的整体结构图。重叠测量装置1000具备扫描型电子显微镜装置700和处理控制部750。
扫描型电子显微镜装置700具备放置半导体晶片707的平台706、控制从电子枪702释放的电子射束701的照射光学系统710、检测从照射了电子射束701的试样(半导体晶片707)上释放的二次电子或反射电子709的检测器708。照射光学系统710具备电子枪702以及位于电子射束701的路径上的聚光透镜703、偏转线圈704、物镜705。电子射束701通过该照射光学系统710在半导体晶体707上的观察对象即具有缺陷的预定区域进行聚光。
处理控制部750具备A/D转换器751、图像处理部752、全体控制部753、电子光学系统控制部754、平台控制器755、显示终端756。
在扫描型电子显微镜装置700中，检测器708检测到从照射了电子射束701的半导体晶片707释放的二次电子或反射电子，通过A/D转换器751把从检测器708输出的检测信号转换为数字信号。向图像处理部752发送转换后的数字信号，在图像处理部752中使用从A/D转换器751发送来的数字信号进行图像处理，进行图像内的缺陷位置的检测等，并经由全体控制部753在显示终端756中显示其结果并进行输出。平台控制器755接受来自全体控制部753的控制信号来驱动扫描型电子显微镜装置700的平台706。电子光学系统控制部754接受来自全体控制部753的控制信号来控制扫描型电子显微镜装置700的电子枪702、聚光透镜703、偏转线圈704、物镜705等。
可向图像处理部752、全体控制部753、控制终端756连接记录介质(未图示)，构成为能够从该记录介质读出由图像处理部752执行的程序，并加载到图像处理部752中。
在下面的重叠测量的说明中，通过图8、图10的示意图来说明在成为测量对象的半导体晶片707上形成的器件图案的例子，通过图9、图11来说明其拍摄图像的例子。
图8是将在下层802形成了接触塞804(虽然省略了图示，但是实际上在接触塞804的表面上形成了与接触塞基本相同直径的薄膜的接触垫，在图1的例子中实际上观察接触垫)，在上层801形成了孔图案803的半导体器件的部分截面进行简化后的示意截面图，表示下层的接触塞804与上层的孔图案803对齐没有对准偏移的状态。
图9表示使用扫描型电子显微镜装置700从上方拍摄包含图8的孔图案803的区域时所获得的SEM图像，将图8的上层801拍摄为区域901，将下层的接触塞804拍摄为区域902，将孔图案803的轮廓拍摄为图案903。下面，在通过扫描型电子显微镜装置700进行拍摄而获得的SEM图像中，把经过孔图案803观察的在下层802形成的接触塞804称为下层图案902。另外，把与在上层801做出的孔803对应的SEM图像简称为上层图案903。
图10是将在下层1002形成了接触塞1004，在上层1001形成了孔图案1003的半导体器件的部分截面进行简化后的示意截面图，表示在下层的接触塞1004与上层的孔图案1003之间发生了对准偏移的状态。
图11是使用扫描型电子显微镜装置700从上方拍摄包含图10的孔图案1003的区域而得到的与上层1001的表面对应的区域1101的SEM图像，相对于孔图案1003的轮廓1103，下层的接触塞1004的区域1102发生偏移，将下层1002拍摄为图11中最暗的区域1104。
重叠测量的目的是观察在该上层801(1001)形成的孔图案803(1003)与在下层802(1002)形成的接触塞804(1004)的对准偏移，在拍摄图像的处理中，测量在图8(图10)的截面图中的下层802(1002)形成的接触塞804(1004)所对应的图9(图11)中所示的SEM图像中的下层图案902(1102)与在图8(图10)的截面图中的上层801(1001)形成的孔图案803(1003)所对应的图9(图11)中所示的SEM图像中的上层图案903(1103)所呈现的孔图案的偏移。
在图8以及图10中，通过接触塞说明了在下层802或1002形成的图案804或1004，但是在下层802或1002形成的图案并不限于接触塞，也可以是其他的图案。另外，在图9以及图11中通过圆形图示了孔图案903以及1103的形状，但是图像中的孔的形状并不限于圆形。
在本实施例中叙述的，通过比较基准图像和测量图像来进行的重叠测量中，如图9那样将成为重叠测量对象的两个图案对齐的状态的图像作为基准图像，在本例子中，将孔图案803所对应的上层图案903与接触塞804所对应的下层图案902对齐的状态的图像作为基准图像。该基准图像可以是根据用户的选择在一个位置进行拍摄而得到的图像，或者是从在多个位置进行拍摄而得到的图像生成的图像。另外，在以下使用图12说明的通过比较基准图像和测量图像进行的重叠测量中，将基准图像的区域902和轮廓903作为上层图案的表面的孔的轮廓或区域信息来使用，同样地将区域902和轮廓903作为与下层图案的边界面即孔图案803的孔底的轮廓或区域信息来使用。
图12表示通过将使用扫描型电子显微镜装置700取得的半导体晶片707的SEM图像中的基准图像与测量图像进行比较而进行的重叠测量处理的流程。首先，从包含下层图案的影像12011的基准图像1201(相当于在图9中说明的图像)、包含成为测量对象的下层图案的影像12021和下层的影像12022的测量图像1202(相当于在图11中说明的图像)这样的各个图像中，提取成为重叠测量对象的图案(S1251)，生成上层图案图像1211和下层图案图像1212。作为上层图案的图像1211，生成包含孔图案图像1204的基准图像1203和包含孔图案图像1206的测量图像1205。作为下层图案的图像1212，生成包含与下层图案的影像12011对应的接触塞图案图像1208的基准图像1207、包含与下层图案的影像12021对应的接触塞图案图像1210的测量图像1209。关于上层图案的图像1211以及下层图案的图像1212的提取，能够使用灰度值基准的区域分割等图像处理中的区域分割方法。
接着，在已生成的上层图案的图像1211中进行基准图像1203和测量图像1205的图像位置对准(S1252)，求出上层图案的图像1211的基准图像1204中的孔图案图像1204与测量图像1205中的孔图案图像1206之间的位置偏移量(ΔUx、ΔUy)(S1254)。
在图12中通过二值图像来表示提取的图案，但是也存在通过使用其他的图像能够提高步骤S1252中的图像位置对准的精度的情况，其他的图像是指对上层图案图像1211的仅相当于孔图案803、1003的孔图案图像1204、1206的区域以及下层图案图像1212的仅相当于接触塞804、1004的接触塞图案图像1208、1210的区域的原图像进行滤波处理后的其他的图像，或者是对上层图案图像1211以及下层图案图像1212的仅相应的区域的原图像进行滤波处理后的其他的图像。
关于下层图案的图像1212，也与上层图案的图像1211的情况相同，进行基准图像1207和测量图像1209的图像位置对准(S1253)，求出下层图案的图像1212的基准图像1207中的接触塞图案图像1208与测量图像1209中的接触塞图案图像1210的位置偏移量(ΔLx、ΔLy)(S1255)。最后，使用S1254和S1255的结果来计算重叠量(Δx、Δy)(S1256)。
在该方法中，对于基准图像中的上层和下层的两个图案的位置关系，能够测量测量图像中的上层和下层的两个图案的位置关系相对偏移了多少。
此外，在图12中在图像中具有一个图案的情况下进行了说明，但是在图像中也可以具有多个图案。在具有多个图案的情况下，可以在通过各个图案计算出图12所示的重叠量后，取得其平均值。
作为其他的方法，还考虑了一并处理图像中的多个图案的方法。即，在上层图案图像中进行包含多个图案的基准图像与测量图像的图像比较，求出上层图案位置偏移量，在下层图案图像中进行包含多个图案的基准图像与测量图像的图像比较，求出下层图案位置偏移量。根据求出的上层图案位置偏移量和下层图案位置偏移量计算重叠量即可。
图13表示图12的重叠测量的结果显示的处理步骤。对于图12所示的基准图像1201、成为测量对象的测量图像1202进行微分滤波处理(S1351)，生成包含上层的孔图案图像1302(也是下层的接触塞图案图像1302)的微分基准图像1301、包含上层的孔图案图像1304和下层的接触塞图案图像1305的微分测量图像1303。作为微分滤波器使用索贝尔滤波器等。
接着，使用颜色1对微分基准图像1301进行着色(S1352)，使用颜色2对微分测量图像1303进行着色(S1353)。颜色1和颜色2是不同的颜色，选择颜色对比效果高的颜色。具体来说，颜色1和颜色2为补色关系，或者通过RGB颜色模型颜色1仅使用R颜色，颜色2使用G和B的混色，或者使颜色1为G和B的混色，使颜色2仅为R。在微分基准图像1301的色彩中，把对微分基准图像1301的灰度值进行线性变换或者非线性变换后的值设定为颜色1的亮度。对于微分测量图像1303的色彩也同样地设定。
接着，使用在图12的处理流程中的步骤S1255中计算出的下层图案的位置偏移量(ΔLx、ΔLy)来进行着色后的微分基准图像1301的图像位置修正(S1354)，将微分基准图像1301的下层的接触塞图案图像1302(也是上层的孔图案图像)的位置与微分测量图像1303的下层的接触塞图案图像1305的位置对齐。
最后，将针对微分基准图像1301在S1352中进行了着色并在S1354中进行了位置修正后的图像与针对微分测量图像1303在S1353中进行了着色后的图像重叠(S1356)，获得显示图像1310。显示图像1310是把通过微分滤波处理(S1351)强调了图案的边缘，并且在S1352和S1353中使用不同的颜色进行了着色的基准图像和测量图像重叠的图像。在显示终端756的画面上显示该显示图像1310。
显示图像1310中的1311是微分基准图像1301中的下层的接触塞图案图像1302的轮廓(也是微分基准图像1301中的上层的孔图案图像1302的轮廓)，1312是微分测量图像1303中的下层的接触塞图案图像1305的轮廓，1313是微分测量图像1303中的上层的孔图案图像1304的轮廓。通过该显示图像1310能够确认正常地进行了微分基准图像1301中的下层的接触塞图案图像1302与微分测量图像1303中的下层的接触塞图案图像1305的位置对准。
为了在显示图像1310中容易观察，将微分基准图像1301中的下层的接触塞图案图像1302的轮廓1311和微分测量图像1303中的下层的接触塞图案图像1305的轮廓1312稍微错开来进行描绘。在实际的图像中，显示图像1310中的轮廓1311、1312、1313并非像图示那样为细线，而是在图案边缘位置最亮，随着离开而变暗的具有宽度的线。如果按照先前所述的着色方式，因为在轮廓1311、1312、1313中的某个重叠的重叠部确保了透射性，所以容易确认具有宽度粗的灰度的线图案的重叠状态。
另一方面，在确认微分基准图像1301中的上层的孔图案图像1302与微分测量图像1303中的上层的孔图案图像1304的位置对准的结果时，使用相对于在S1352中进行了着色的微分基准图像1301，在S1254中计算出的上层图案位置偏移量(ΔUx、ΔUy)来进行(S1355)，在将微分基准图像1301中的上层的孔图案图像1302的位置与微分测量图像1303中的上层的孔图案图像1304的位置对准后，与在S1353进行了着色的微分测量图像1303重叠(S1357)，来得到显示图像1315。在显示终端756的画面上显示该显示图像1315。
显示图像1315是通过微分滤波处理(S1351)强调了图案的边缘，并且在S1352或S1353中使用不同的颜色进行了着色的微分基准图像1301和微分测量图像1303在S1357中重叠后的图像。
显示图像1315中的1314是微分基准图像1301中的上层的孔图案图像1302的轮廓(也是下层的接触塞图案图像的轮廓)，1312是微分测量图像1303中的下层的接触塞图案图像1305的轮廓，1313是微分测量图像1303中的上层的孔图案图像1304的轮廓。通过该显示图像1315能够确认正常地进行了微分基准图像1301的上层的孔图案图像1302与微分测量图像1303的上层的孔图案图像1304的位置对准。
为了在显示图像1315中容易观察，将微分基准图像1301的上层的孔图案图像1302的轮廓1314与微分测量图像1303的上层的孔图案1304的轮廓1313稍微错开来进行描绘。
通过在显示终端756的画面上显示显示图像1310以及显示图像1315来进行确认，可知是否正常地执行了位置对准，如果正常地执行了位置对准，则可以说正确地计算出上层图案的位置偏移量(ΔUx、ΔUy)、下层图案的位置偏移量(ΔLx、ΔLy)，并能够信赖图12的S1256中的重叠的计算值。与此相反，当在显示图像1310以及显示图像1315中在轮廓(图案边缘)1311、1312、1313之间，或者在轮廓(图案边缘)1312、1313、1314之间具有异常的偏移时，图12的S1252以及S1253的图像位置对准失败，在S1256中计算出的重叠量中包含错误。
在图13中说明的处理的流程中，当在S1352进行着色后在S1354以及S1355中进行了图像的位置修正，但是也可以将该顺序反过来，在进行了S1354以及S1355的图像位置修正后进行S1352的着色。
另外，在图13中说明的处理的流程中，说明了对微分基准图像1301进行位置修正来与微分测量图像1303进行重叠从而获得显示图像1310以及1315的顺序，但是也可以对微分测量图像1303进行位置修正来与微分基准图像1301进行重叠从而获得显示图像。
在图14中表示图13所示的重叠测量的结果显示的处理顺序的变形例。在对基准图像1201以及测量图像1202实施了在图13的S1351中说明的微分滤波处理(S1403)后的结果中，如图像1411以及图像1413中示意性地表示的那样，除了成为测量对象的图案1412以及1414以外还呈现微分值高的部分1415。当包含这样的部分来生成显示图像时可视性降低，所以针对基准图像1201，将通过二值对基准图像1201的上层图案进行提取而得到的图像1421进行反转处理(S1401)，由此得到上层图案遮掩图像1422。将上层图案遮掩图像1422的白的部分1423设为1，将黑的部分1424设为0。通过使用该上层图案遮掩图像1422对图像1411进行遮掩处理(S1403)，能够消除在成为测量对象的图案以外呈现的微分值高的部分，获得相当于图13的图像1302的微分图像1425。
对于测量图像1202也同样地将通过二值对测量图像1202的上层图案进行提取而得到的图像1431进行反转处理(S1402)，由此获得上层图案遮掩图像1432。将上层图案遮掩图像1432的白的部分1433设为1，将黑的部分1434设为0。通过该上层图案遮掩图像1432，把对测量图像1202进行微分滤波处理S1351而获得的图像1413进行遮掩处理(S1404)，由此能够得到消除了在成为测量对象的图案以外呈现的微分值高的部分，相当于图13的图像1303的微分图像1435。
关于此后的处理，通过对图像1425实施图13所示的着色处理S1352及其之后的处理，并对图像1453实施着色处理S1353及其之后的处理，能够获得将基准图像1201、测量图像1202的测量区域以外设为0值的显示图像1310、1315。此时，因为测量区域以外为黑色，所以能够明确地显示孔图案803或1003、接触塞804或1004等测量对象部分的图像。被遮掩的部分并不限于0值，也可以替换为其他的值、其他的颜色。
图15表示把使用图13说明的显示图像1310与1315重叠后的状态。在图13中进行了说明的微分基准图像1301中的孔图案的图像1302(孔图案的图像中的轮廓线)，在图15所示的状态下，作为用于与微分测量图像1303的上层图案1313进行位置对准的图案1314以及用于与微分测量图像1303的下层图案1312进行位置对准的图案1311来使用。因此，如果决定了微分基准图像1301的孔图案的图像1302的代表位置，则与微分测量图像1303的上层图案进行了位置对准时获得的微分基准图像1301的孔图案的代表位置1502(在图15所示的例子中为图案1314的中心位置)、以及与微分测量图像1303的下层图案进行了位置对准时获得的微分基准图像1301的孔图案的代表位置1501(在图15所示的例子中为图案1311的中心位置)的变化成为重叠量自身。由此，将这两点1501、1502连结的图16所示的矢量显示1601能够作为重叠测量结果显示其偏移量和偏移方向。
关于基准图像的孔图案的代表位置的决定方法，例如考虑进行了微分滤波处理，并进行遮掩后的基准图像的像素值重心。另外，作为代表位置，是图像的部分区域，可以设为相对于为了进行重叠测量处理而设定的测量窗口的坐标相对固定的位置。然而，代表位置并不限于此，也可以任意设定。
图17是在图13的显示图像1310中，替代进行了微分滤波处理以及着色处理后的微分测量图像，将测量图像1202自身进行了重叠的图像。由此，在显示了下层图案的影像12021和下层的影像12022的测量图像1202的原图像上，能够确认基准图像1201的图案边缘1311与哪个位置进行了图像对准。此时，在图像重叠步骤S1356中进行重叠的测量图像1202将测量图像原图像的灰度值均等地分配为R、G、B值，作为特定颜色的色彩亮度，对进行了微分滤波处理后的基准图像的灰度值进行线性变换或非线性变换来分配即可。
图18是在图13的显示图像1310中，替代进行了微分滤波处理以及着色处理后的微分基准图像，将基准图像1201自身进行了重叠的图像，其中，基准图像1201显示了与图案边缘1311对准了位置的下层图案的影像12011。对于图13的显示图像1315，也能够使用同样的替代显示方法。
通过显示要素的切换，容易确认重叠的测量结果。在此，显示要素是指，在图13中(1)图像位置修正处理(S1354)后的微分基准图像、(2)图像位置修正处理(S1355)后的微分基准图像、(3)着色处理(S1353)后的微分测量图像、(4)图16的矢量显示1601、(5)通过下层图案位置偏移量(ΔLx、ΔLy)进行了位置修正(S1354)的微分基准图像、(6)通过上层图案位置偏移量(ΔUx、ΔUy)进行了位置修正(S1355)的微分基准图像、(7)测量图像这7个显示要素。对于这些任意的一个以上的显示要素，通过依次变更单独或重叠的显示要素，或者依次变更重叠的显示要素的组合，更加容易确认重叠的测量结果。例如，始终显示(3)的着色处理(S1353)后的微分测量图像，一边切换(1)的图像位置修正处理(S1354)后的基准图像的显示、非显示一边进行确认，由此能够更容易地评价基准图像的下层图案902是否与测量图像的下层图案1102正确地进行了位置对准。
以上，说明了根据下层图案的位置偏移量或上层图案的位置偏移量进行基准图像的图像位置修正后进行图像的重叠显示的方法，但是可知还能够根据下层图案的位置偏移量或上层图案的位置偏移量进行了测量图像的位置修正后进行图像的重叠显示。此时，需要注意下层图案的位置偏移量或上层图案的位置偏移量在作用于基准图像的图像位置修正的情况和作用于测量图像的图像位置修正的情况下成为相反方向。
图19表示通过图7所示的重叠测量装置1000用于执行使用图12至图18说明的重叠测量结果的显示方法的处理流程。
首先，通过SEM拍摄成为基准的图案来取得基准图像，将其作为基准图像1201存储在图像处理部752的存储区域中(S1901)。接着，在图7所示的重叠测量装置1000的扫描型电子显微镜装置700中装载具有成为重叠测量对象的电路图案的半导体晶片707，放置在平台706上(S1902)。在放置了半导体晶片707后，从处理控制部750的全体控制部753经由平台控制器755控制平台706，使平台706移动，以使半导体晶片707上的测量图案内没有图案对准偏移的部位进入到扫描型电子显微镜装置700的电子光学系统710的观察视野中(S1903)。
接着，通过电子光学系统控制部754控制偏转线圈704，通过电子射束701扫描包含在半导体晶片707上形成的重叠的测量对象图案的区域(测量对象区域)。将通过检测器708检测从测量对象区域产生的二次电子而获得的信号，通过A/D转换器709转换为数字信号，作为拍摄图像输入到图像处理部710中，并存储在图像处理部710的存储器(未图示)中(S1904)。
接着，从图像处理部710的存储器读出基准图像1201和测量图像1202，通过图像处理部710的运算部(未图示)，按照图12所示的处理流程来计算1212所示的重叠(Δx、Δy)(S1905)。在计算处理结束后，在图像处理部710的存储器中存储图12的1210所示的上层图案位置偏移量(ΔUx、ΔUy)、1211所示的下层图案位置偏移量(ΔLx、ΔLy)、1212所示的重叠量(Δx、Δy)。
在结果的显示中，读出在图像处理部710的存储器中存储的基准图像1201、测量图像1202、上层图案位置偏移量1210、下层图案位置偏移量1211，通过图像处理部710的运算部执行图13所示的处理流程，计算显示图像1310以及显示图像1315，并将其存储到图像处理部710的存储器中(S1906)。从图像处理部710向全体控制部713输出计算出的显示图像1310以及显示图像1315，全体控制部713在显示终端714中显示显示图像1310或显示图像1315(S1907)。按照全部测量点的数量，执行从S1903到S1907的处理。
为了在显示终端714中仅部分地显示测量区域，在执行图12所示的处理流程时，进一步在图像处理部710的存储器中存储上层图案基准图像1204、上层图案测量图像1205。在结果的显示中，读出在图像处理部710的存储器中存储的基准图像1201、测量图像1202、上层图案基准图像1204、上层图案测量图像1205、上层图案位置偏移量1210、下层图案位置偏移量1211。通过图像处理部710的运算部使用该读出的信息来执行图13以及图14所示的处理流程，计算显示图像1310或显示图像1315，并将其存储到图像处理部710的存储器中。从图像处理部710向全体控制部713输出计算出的显示图像1310或显示图像1315，全体控制部713在显示终端714中显示显示图像1310或显示图像1315。
对于图16所示的矢量显示，通过图像处理部710的运算部计算基准图像的孔图案的代表位置，并将所述代表位置与基准图像对应地存储到图像处理部710的存储器中。在测量重叠时，全体控制部713读出在图像处理部710的存储器中存储的所述重叠量(Δx、Δy)和基准图像的代表位置，通过全体控制部713的运算部(未图示)来生成将代表位置作为视点的重叠量的矢量显示，将其存储在全体控制部73的存储器(未图示)中，并且在显示终端714中进行显示。
此外，在上述实施例中，事先收录了基准图像，但是也可以每次从成为测量对象的半导体晶片取得。
图20表示显示终端714中的显示的具体例子。ID2001是基准图像2003、测量图像2004、测量结果图像2005的识别编号，与晶片上的重叠测量部位相对应。2002通过数值表示重叠的测量结果。在图20中显示了测量结果图像2005，并且还显示了基准图像2003、测量图像2004，在不需要时可以不显示两方，或者不显示单方。通过测量结果显示切换2006来切换测量结果图像2005的显示内容。在测量结果显示切换2006中，在“图像比较结果”、“矢量显示”、“基准图像”、“测量图像”、“基准图像遮掩”、“测量图像遮掩”的各项目的旁边具有开关，黑圈表示被选择，白圈表示没有被选择。选择、非选择的切换例如通过画面上的点击来进行。以下，对测量结果显示切换2006中显示的各项目进行说明。
在项目“图像比较结果”中，在选择了上层时，基于1210的上层图案位置偏移量，对基准图像进行位置修正后与测量图像重叠来显示为测量结果图像2005，在选择了下层时，基于1211的下层图案位置偏移量，对基准图像进行位置修正后与测量图像重叠来显示为测量结果图像2005，能够选择上层或下层，或者能够选择上层和下层两方。只选择了上层时的显示例为显示图像1315，只选择了下层时的显示例为显示图像1310。
项目“矢量显示”是用于选择是否将图16所示的矢量显示与测量结果图像2005重叠的项目。
项目“基准图像”是用于选择是否将与测量结果图像2005进行重叠的基准图像设为原图像或进行了着色的边缘滤波影像的项目，在两方都不选择时，不将基准图像与测量结果图像2005重叠。
项目“测量图像”是用于选择是否将与测量结果图像2005进行重叠的测量图像设为原图像或者进行了着色的边缘滤波影像的项目，在两方都不选择时，不将测量图像与测量结果图像2005重叠。
项目“基准图像遮掩”是用于选择是否通过上层图案基准图像1204遮掩与测量结果图像2005进行重叠的基准图像的项目。
项目“测量图像遮掩”是用于选择是否通过上层图案测量图像1204遮掩与测量结果图像2005进行重叠的测量图像的项目。
根据以上的测量结果显示切换的输入，全体控制部713读出在图像处理部710的存储器或者在全体控制部713的存储器中存储的信息，更新测量结果图像2004的显示内容，并输出到显示终端714。
如以上说明的那样，通过本实施例，在使用了SEM图像，通过比较基准图像和测量图像进行的使用了半导体器件的产品电路的重叠测量中，在根据获得的重叠量将基准图像或测量图像错开来进行重叠显示时，能够提高重叠显示的可视性。
符号说明
700：扫描型电子显微镜装置、701：电子射束、702：电子枪、703：聚光透镜、704：偏转线圈、705：物镜、706：平台、707：晶片、708：检测器、750：处理控制部、751：A/D转换器、752：图像处理部、753：全体控制部、754：电子光学系统控制部、755：平台控制部、756：显示终端、1000：重叠测量装置。

Claims (19)

1.一种重叠测量方法，其测量在半导体器件的不同层上形成的图案间的重叠，其特征在于，具有如下步骤：
使用扫描型电子显微镜来取得基准图像，其中，该基准图像包含不存在在半导体器件的上层形成的图案与在下层形成的图案之间的对准偏移即重叠的状态的图案；
使用扫描型电子显微镜来取得包含在半导体器件的所述上层形成的测量对象的图案和在所述下层形成的图案的测量图像；
计算取得的所述基准图像与取得的所述测量图像的对应的图案的位置偏移量；
对取得的所述基准图像与取得的所述测量图像进行微分处理来生成微分基准图像和微分测量图像；
通过具有与生成的所述微分基准图像的灰度值对应的亮度值的第一颜色进行着色来生成彩色微分基准图像，通过具有与生成的所述微分测量图像的灰度值对应的亮度值的与所述第一颜色不同的第二颜色进行着色来生成彩色微分测量图像；
使用计算出的所述图案的位置偏移量的信息来进行所述彩色微分基准图像或所述彩色微分测量图像的位置修正；
将进行了所述位置修正的彩色微分基准图像和所述彩色微分测量图像重叠，来与计算出的所述图案的位置偏移量的信息一同进行显示。
2.根据权利要求1所述的重叠测量方法，其特征在于，
所述第一颜色和所述第二颜色处于补色的关系。
3.根据权利要求1所述的重叠测量方法，其特征在于，
在生成所述微分基准图像和微分测量图像的步骤中，对取得的所述基准图像和取得的所述测量图像进行微分处理，对取得的所述基准图像和取得的所述测量图像进行反转处理来生成二值化的反转二值基准图像和反转二值测量图像，通过生成的所述反转二值基准图像遮掩进行了所述微分处理的基准图像来生成所述微分基准图像，通过生成的所述反转二值测量图像遮掩进行了所述微分处理的测量图像来生成所述微分测量图像。
4.根据权利要求1所述的重叠测量方法，其特征在于，
在进行所述显示的步骤中，将所述测量图像变为所述彩色微分测量图像，来与进行了所述位置修正的彩色微分基准图像重叠来进行显示。
5.根据权利要求1所述的重叠测量方法，其特征在于，
在进行所述显示的步骤中，将所述基准图像变为所述彩色微分基准图像，来与所述彩色微分测量图像重叠来进行显示。
6.根据权利要求1所述的重叠测量方法，其特征在于，
在计算所述图案的位置偏移量的步骤中，计算取得的所述基准图像中的在所述半导体器件的所述上层形成的图案的图像与取得的所述测量图像中的在所述半导体器件的所述上层形成的测量对象图案的图像的位置偏移量、以及取得的所述基准图像中的在所述半导体器件的所述下层形成的图案的图像与取得的所述测量图像中的在所述半导体器件的所述下层形成的测量对象图案的图像的位置偏移量。
7.根据权利要求1所述的重叠测量方法，其特征在于，
重叠显示所述彩色微分基准图像和所述彩色微分测量图像，并且矢量显示重叠的测量结果。
8.一种重叠测量装置，其测量在半导体器件的不同层上形成的图案的重叠，其特征在于，具备：
扫描型电子显微镜单元，其对包含不存在在半导体器件的上层形成的图案与在下层形成的图案之间的对准偏移即重叠的状态的图案的区域进行拍摄来取得基准图像，并且对包含在所述半导体器件的所述上层形成的测量对象的图案和在所述下层形成的测量对象的图案的区域进行拍摄来取得测量图像；
位置偏移量计算单元，其计算通过所述扫描型电子显微镜单元取得的所述基准图像与所述测量对象的对应的图案的位置偏移量；
微分图像生成单元，其对通过所述扫描型电子显微镜单元取得的所述基准图像和所述测量图像进行微分处理来生成微分基准图像和微分测量图像；
彩色微分图像生成单元，其通过具有与所述微分图像生成单元生成的微分基准图像的灰度值对应的亮度值的第一颜色进行着色来生成彩色微分基准图像，并通过具有与所述微分图像生成单元生成的微分测量图像的灰度值对应的亮度值的与所述第一颜色不同的第二颜色进行着色来生成彩色微分测量图像；
图像位置修正单元，其使用所述位置偏移量计算单元计算出的图案的位置偏移量的信息来进行通过所述彩色微分图像生成单元生成的彩色微分基准图像或所述彩色微分测量图像的位置修正；以及
显示单元，其将通过所述图像位置修正单元进行了位置修正的所述彩色微分基准图像和所述彩色微分测量图像重叠，与通过所述位置偏移量计算单元计算出的图案的位置偏移量的信息一同进行显示。
9.根据权利要求8所述的重叠测量装置，其特征在于，
通过所述彩色微分图像生成单元进行着色的所述第一颜色和所述第二颜色处于补色的关系。
10.根据权利要求8所述的重叠测量装置，其特征在于，
所述微分图像生成单元对通过所述扫描型电子显微镜单元取得的所述基准图像和所述测量图像进行微分处理，对取得的所述基准图像和取得的所述测量图像进行反转处理来生成二值化的反转二值基准图像和反转二值测量图像，通过生成的所述反转二值基准图像遮掩进行了所述微分处理的基准图像来生成所述微分基准图像，通过生成的所述反转二值测量图像遮掩进行了所述微分处理的测量图像来生成所述微分测量图像。
11.根据权利要求8所述的重叠测量装置，其特征在于，
所述显示单元将所述测量图像变为所述彩色微分测量图像，来与进行了所述位置修正的彩色微分基准图像重叠来进行显示。
12.根据权利要求8所述的重叠测量装置，其特征在于，
所述显示单元将所述基准图像变为所述彩色微分基准图像，来与所述彩色微分测量图像重叠来进行显示。
13.根据权利要求8所述的重叠测量装置，其特征在于，
所述位置偏移量计算单元计算取得的所述基准图像中的在所述半导体器件的所述上层形成的图案的图像与取得的所述测量图像中的在所述半导体器件的所述上层形成的测量对象图案的图像的位置偏移量、以及取得的所述基准图像中的在所述半导体器件的所述下层形成的图案的图像与取得的所述测量图像中的在所述半导体器件的所述下层形成的测量对象图案的图像的位置偏移量。
14.根据权利要求8所述的重叠测量装置，其特征在于，
所述位置偏移量计算单元求出重叠的矢量来作为所述重叠的测量结果，所述显示单元重叠显示所述彩色微分基准图像和所述彩色微分测量图像，并且矢量显示重叠的测量结果。
15.一种重叠测量显示装置，其显示通过基准图像与测量图像的比较来测量在半导体器件的不同层上形成的图案的重叠而得到的重叠测量结果，
所述基准图像是指通过扫描型电子显微镜进行拍摄而取得的、包含不存在在所述半导体器件的上层形成的图案与在下层形成的图案之间的对准偏移即重叠的状态的图案的区域的基准图像，
所述测量图像是指通过所述扫描型电子显微镜进行拍摄而取得的、包含在所述半导体器件的所述上层形成的测量对象的图案和在所述下层形成的测量对象的图案的区域的测量图像，
所述重叠测量显示装置的特征在于，
将通过具有与所述基准图像的微分滤波图像的灰度值对应的亮度值的第一颜色进行了着色的彩色微分基准图像、和通过具有与所述测量图像的微分滤波图像的灰度值对应的亮度值的与所述第一颜色不同的第二颜色进行了着色的彩色微分测量图像重叠来进行显示。
16.根据权利要求15所述的重叠测量显示装置，其特征在于，
所述第一颜色和所述第二颜色处于补色的关系。
17.根据权利要求15所述的重叠测量显示装置，其特征在于，
将所述测量图像变为所述彩色微分测量图像，来与所述彩色微分基准图像重叠来进行显示。
18.根据权利要求15所述的重叠测量显示装置，其特征在于，
将所述基准图像变为所述彩色微分基准图像，来与所述彩色微分测量图像重叠来进行显示。
19.根据权利要求15所述的重叠测量显示装置，其特征在于，
重叠显示所述彩色微分基准图像和所述彩色微分测量图像，并且矢量显示重叠的测量结果。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111933505A (zh) * 2019-05-13 2020-11-13 株式会社日立高新技术 带电粒子束装置
CN112313472A (zh) * 2018-10-29 2021-02-02 松下知识产权经营株式会社 信息提示方法、信息提示装置、以及信息提示系统
CN113848687A (zh) * 2020-06-28 2021-12-28 中国科学院微电子研究所 一种套刻标记及使用套刻标记进行套刻误差测量的方法
TWI791191B (zh) * 2020-02-13 2023-02-01 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於自檢測影像提取圖案輪廓資訊之方法、輪廓提取設備、及相關之非暫時性電腦可讀媒體

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6666046B2 (ja) * 2016-04-25 2020-03-13 キヤノン株式会社 画像処理装置および画像処理方法
JP6833366B2 (ja) * 2016-07-06 2021-02-24 キヤノン株式会社 情報処理装置、情報処理装置の制御方法及びプログラム
US9793183B1 (en) * 2016-07-29 2017-10-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. System and method for measuring and improving overlay using electronic microscopic imaging and digital processing
JP6640057B2 (ja) * 2016-09-14 2020-02-05 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子顕微鏡装置及びそれを用いた傾斜ホールの測定方法
CN110249268B (zh) * 2017-02-02 2021-08-24 Asml荷兰有限公司 量测方法和设备以及关联的计算机产品
KR102387947B1 (ko) 2017-11-21 2022-04-18 삼성전자주식회사 오버레이 패턴을 갖는 반도체 소자
US10510623B2 (en) * 2017-12-27 2019-12-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Overlay error and process window metrology
US10340116B1 (en) * 2018-06-13 2019-07-02 Applied Materials Israel Ltd. Imaging an area that includes an upper surface and a hole
DE102018123966A1 (de) * 2018-09-27 2020-04-02 Cst Gmbh Vorrichtung sowie Verfahren zur Ermittlung einer Überlappungslänge zweier Materialenden eines kreisläufig bewegbaren Gegenstandes
WO2020154976A1 (zh) * 2019-01-30 2020-08-06 深圳晶源信息技术有限公司 电路设计版图和电镜扫描图像的配准方法及系统、电路设计版图和其成像误差计算方法及电子设备
US11221561B2 (en) 2020-01-14 2022-01-11 Kla Corporation System and method for wafer-by-wafer overlay feedforward and lot-to-lot feedback control
CN111307841B (zh) * 2020-02-10 2022-06-03 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种适用于锥束ct小间隙测量的方法
CN112908878B (zh) * 2021-01-20 2023-02-07 江西新菲新材料有限公司 电子产品的加工方法及加工装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1205545A (zh) * 1997-07-11 1999-01-20 冲电气工业株式会社 测量图形设置和测量电路图形尺寸精度和重叠精度的方法
US20020080364A1 (en) * 2000-12-27 2002-06-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of measuring overlay
CN1525142A (zh) * 2003-02-28 2004-09-01 ������������ʽ���� 标记位置检测装置
JP2005521254A (ja) * 2002-03-21 2005-07-14 カムテック エルティーディー． 骨格化に基づく形態検査方法
CN101063829A (zh) * 2006-04-27 2007-10-31 三星电子株式会社 重叠测量方法和使用其的重叠测量设备
JP2013168595A (ja) * 2012-02-17 2013-08-29 Hitachi High-Technologies Corp オーバーレイ計測方法、計測装置、走査型電子顕微鏡およびｇｕｉ

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW357262B (en) * 1996-12-19 1999-05-01 Nikon Corp Method for the measurement of aberration of optical projection system, a mask and a exposure device for optical project system
JP3967935B2 (ja) 2002-02-25 2007-08-29 株式会社日立製作所 合わせ精度計測装置及びその方法
US7298496B2 (en) * 2004-05-21 2007-11-20 Zetetic Institute Apparatus and methods for overlay, alignment mark, and critical dimension metrologies based on optical interferometry
JP4887062B2 (ja) * 2006-03-14 2012-02-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ 試料寸法測定方法、及び試料寸法測定装置
JP4950550B2 (ja) * 2006-04-21 2012-06-13 株式会社東芝 パターン合わせずれ計測方法およびプログラム
US8010307B2 (en) * 2006-12-07 2011-08-30 Hermes-Microvision, Inc. In-line overlay measurement using charged particle beam system
JP2010025803A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Fuji Electric Holdings Co Ltd 位置決め機能を有する検査装置、位置決め機能を有する検査装置用プログラム、位置決め機能を有する検査装置の検査方法
JP2010050148A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Toshiba Corp 合わせずれ測定方法および合わせずれ検査マーク
NL2009508A (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, and device manufacturing method.
JP5941704B2 (ja) * 2012-02-28 2016-06-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン寸法測定装置、及びコンピュータプログラム
JP6061496B2 (ja) * 2012-05-21 2017-01-18 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン計測装置、パターン計測方法及びパターン計測プログラム
JP5743955B2 (ja) * 2012-05-28 2015-07-01 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン検査装置およびパターン検査方法
US9871350B2 (en) * 2014-02-10 2018-01-16 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable RGB laser diode source

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1205545A (zh) * 1997-07-11 1999-01-20 冲电气工业株式会社 测量图形设置和测量电路图形尺寸精度和重叠精度的方法
US20020080364A1 (en) * 2000-12-27 2002-06-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of measuring overlay
JP2005521254A (ja) * 2002-03-21 2005-07-14 カムテック エルティーディー． 骨格化に基づく形態検査方法
CN1525142A (zh) * 2003-02-28 2004-09-01 ������������ʽ���� 标记位置检测装置
CN101063829A (zh) * 2006-04-27 2007-10-31 三星电子株式会社 重叠测量方法和使用其的重叠测量设备
JP2013168595A (ja) * 2012-02-17 2013-08-29 Hitachi High-Technologies Corp オーバーレイ計測方法、計測装置、走査型電子顕微鏡およびｇｕｉ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112313472A (zh) * 2018-10-29 2021-02-02 松下知识产权经营株式会社 信息提示方法、信息提示装置、以及信息提示系统
CN112313472B (zh) * 2018-10-29 2023-12-26 松下知识产权经营株式会社 信息提示方法、信息提示装置、以及信息提示系统
CN111933505A (zh) * 2019-05-13 2020-11-13 株式会社日立高新技术 带电粒子束装置
CN111933505B (zh) * 2019-05-13 2023-09-22 株式会社日立高新技术 带电粒子束装置
TWI791191B (zh) * 2020-02-13 2023-02-01 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於自檢測影像提取圖案輪廓資訊之方法、輪廓提取設備、及相關之非暫時性電腦可讀媒體
CN113848687A (zh) * 2020-06-28 2021-12-28 中国科学院微电子研究所 一种套刻标记及使用套刻标记进行套刻误差测量的方法

Also Published As

Publication number Publication date
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