JP2002517741A - 基体上の構造要素のエッジの距離pを決定する方法 - Google Patents
基体上の構造要素のエッジの距離pを決定する方法Info
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Abstract
Description
決定する方法に関するものである。
月31日にEducation Programm der Semicon Genfで発行されたDr.Carola Blaes
ing著"Pattern Placement Metrology for Mask Making"に記載されている。
はレチクル上のマスク表面または構造物の不透明な領域または透明な領域である
。測定されるのは、マスク上に定義された座標系における構造要素のエッジの位
置である。マスクは、測定器内で測定面内を変位可能な測定テーブル上に支持さ
れる。測定テーブルは、干渉法により測定可能であるように参照点に対して相対
的に変位可能であり、この場合マスク座標系の位置は位置合わせマークを介して
測定器座標系に対し相対的に調整される。参照点としては通常、結像系の光軸と
マスクとの衝合点が用いられる。
Dカメラの検出器アレイに拡大して結合される。検出器アレイの画素は行と列を
成して、マスク座標系の方向調整された軸線に平行に配置されている。通常、測定
される構造要素のエッジも同様にマスク座標系の軸線に対し平行または垂直に調
整され、したがって検出器アレイの行と列に対しても平行または垂直に調整され
ている。検出器アレイによって受信された構造要素の像を評価して得られるエッ
ジ位置は、エッジが参照点に対し相対的に位置している補間した画素行または画
素列により記載される。一般に検出器アレイは、その中心が結像系の光軸上にあ
り、したがってこの中心が参照点として用いられるように方向を調整される。
成した矩形の測定窓を用いてアレイの特定の領域が測定用に選定される。測定窓
は、構造要素の被測定像の一部分上に設定される。結像系の解像度と結像特性の
ためにエッジ像のコントラストは強い。最良のコントラストはTVオートフォー
カスシステムを用いて設定される。1つの測定窓の内部にあってそれぞれの行ま
たは列において構造要素のエッジに対し平行に位置している画素の強度から平均
値が形成される。エッジに対して垂直な方向では、この平均値からエッジ像の強
度プロフィールと画素行または画素列との関係が得られる。エッジの位置は前記
強度プロフィールの50%値によって定義される。
ク上での位置を表示するため、互いに平行なエッジの位置を測定し、2つのエッジ
の中心線を位置として表示することが多い。検出器アレイによって形成される測
定フィールドの内側で幅単位および長さ単位で測定可能な構造要素の場合、或い
は2つの構造要素が交差している場合には、2つの中心線の交点の座標により位
置が表示される。
の構造要素を使用する傾向が多くなってきている。この非直交構造要素の、検出
器アレイに生じる像は、画素の行および列に対し平行または垂直でない。
画素の行および列に対し直交するように指向させることができる。回転角は測定
できるので、エッジの位置または構造要素の位置が非回転座標系に換算され、した
がって同じ評価方法に従って測定器を直交構造要素と非直交構造要素とに使用で
き、測定値を比較可能な表示で出力させることができる。
ルを回転させる際に精密な支持が必要である。また、回転操作自体とエッジの方
向調整に付加的な時間を要し、測定の実行時間が長くなる。構造密度が増大し、し
かも測定により検査されるべき構造要素の数量が増えるにしたがって、実行時間
はますます重要性を帯びてくる。
フィールド内側での測定過程において機械的変更をせずに済むような方法を提供
することである。
を生じさせて、その参照線をエッジ方向に対し平行に指向させ、検出器アレイの座
標系においてエッジ方向に対し垂直に位置している測定窓の参照線の方向をその
回転角θにより決定し、測定窓の参照線が検出器アレイの行と列に対し直交して
いない場合には、行と列を成しているフィールドが測定窓の参照線に対し平行に
位置するような合成アレイを形成させ、それぞれ1つのフィールドによって覆わ
れる検出器アレイの画素の強度を重み付け評価することにより決定される強度値
をフィールドに割り当て、フィールドに割り当てられた強度値から、エッジと参照
点との距離によりエッジの前記距離PIPCを決定し、基体の座標系におけるエッジ
の距離Pが、回転角θ、距離PIPC、基体の座標系における参照点の位置x,yに依
存して、P=PIPC+L,L=xcosθ+ysinθにより与えられていること
によって解決される。
をエッジ方向に対し垂直に分割し、それぞれの測定窓において、エッジ位置を定義
する測定情報を検出し、測定情報の最適な相関が得られるまで測定窓を回転させ
る。合成フィールドの大きさを画素の大きさに適合させるのが合目的である。こ
の適合は回転角θに依存して行なうのが有利である。
発している。矩形の測定窓の内側でエッジの位置を画素強度から導出するという
基本的な測定原理が維持される。したがって本発明による方法には、既存の測定
器に適用できるという利点がある。
の回転角は高精度で算出され、測定値を表示する際に付加的なパラメータとして
使用される。このパラメータは、直交構造要素に対する公知の方法においてはす
でに暗黙に得られるものであり、公知の方法ではx軸と90゜をなし、y軸と0゜
を成す。これは、非直交構造要素に拡大される方法と従来使用されている方法と
の結合を容易にする。
を、測定窓の境界部に対し直交する合成画素アレイに転用することは大きな進歩
である。合成画素(フィールド)に割り当てられる強度値は、覆われている実際
の画素を重み付け評価することにより生じる。これにより、測定窓の座標系内部
で公知の画像分析方法を用いて構造要素のエッジの位置を決定することができる
。検出されたエッジは、数学的には測定窓の回転座標系における直線であるので、
測定窓の回転角から座標変換によりエッジと実際の検出器アレイの測定フィール
ド内にある参照点との距離を決定することができる。参照点としては、検出器ア
レイにより形成される測定フィールドの中心を通る測定システムの光軸が選定さ
れる。
に求めることで得られる。この距離が実際の測定テーブル座標と測定窓の回転角
とに依存していることは明白である。したがってエッジの位置は、マスク座標系
の原点までの直線の距離と、この直線が座標系の軸と成す角度とにより定義され
ている。
要素に割り当てられた直線の交点によって定義でき、決定することができる。同
様のことは、任意の方向に設定され幅単位と長さ単位で測定可能な構造要素の位
置に対しても適用される。
に垂直な2つの構造要素1,2から構成されている。それぞれの構造要素には、
これら構造要素1,2のそれぞれのエッジ5,5’および6,6’を決定(測定)
する測定窓3,4が設定されている。エッジの差5−5’および6−6’から構
造要素1,2の幅7,8が得られる。構造要素1,2の中心線9,10は通常どおり
これら構造要素の位置を決定するために用いられ、交点11は構造パターン(a
)の位置を決定するために用いられる。
に回転している。両構造パターン(a)と(b)を同じ直交座標系で表示すると
、構造パターン(b)は非直交と呼ばれる。
構造要素1の位置を決定するための通常の方法について説明する。マスク12は
図示していない測定テーブル上にある。マスク座標系x,yは測定テーブル座標
系に対して方向を調整されている。実際の測定域は、CCDカメラの検出器アレ
イ13によって表わされる。測定域内の参照点14として検出器アレイ13の中
心が用いられる。この中心は図示していない結像系の光軸上にある。検出器アレ
イ13の画素(ここには図示せず)は、行と列を成してマスク座標系に対し平行
に指向している。
す。エッジ位置として、強度プロフィール15のエッジの50%の値を定義する
。左側のエッジは、参照点14から垂直方向に間隔XIPC(IPC=Image Proce
ssing Coordinate)を有している。参照点14とマスク座標系のy軸との垂直方
向の間隔をXstage(stage=測定テーブル)とする。同じようにして構造要素1
の上側のエッジおよび下側のエッジの座標を検出することができる。したがって
一般に1つのエッジの位置は、
ベクトルであり、その長さはエッジと付属の座標軸との垂直方向の間隔に等しい
。 図3は、これらの測定から直交構造パターン1,2の位置11をいかに検出す
るかを示すものである。位置11は中心線9,10の交点11の座標によって定
義され、すなわちパターン座標系の原点(0,0)から交点11へ向かうベクト
ルによって定義される。このベクトルは、互いに垂直な前記2つのベクトル成分
Px,Pyから構成される。
度(90−θ)を成すような構造要素16が図示されている。長いエッジの位置
を測定するために構造要素16を横切るように横方向に設置されている測定窓1
7は、その短い境界線18がエッジ延在方向に対して平行になるように指向して
いる。この指向調整は測定器の操作者自身が行うことができるが、測定器に対す
るジョブ定義により自動的に行なってもよい。以下に、この指向調整を自動的に
最適化する方法について述べる。図4において長いほうの境界線19は、検出器
アレイ13のx方向と角度θを成している。
平行に延びている。フィールド20はそれぞれ、構造要素16の外側の領域から
わかるように、検出器アレイ13の画素21のいくつかを部分的に覆っている。
図をわかりやすくするため、構造要素16によって覆われる画素21は図示して
いない。覆われている割合を決定すれば、それぞれの画素21の測定強度を重み
付けすることができる。重み付けされた強度値の総和はそれぞれのフィールド2
0に割り当てられる。
とえば測定窓の境界線19の方向でのフィールド20の幅、すなわち測定される
べきエッジに平行な方向での幅を、角度θの大きさに適合させるのがよい。これ
により、覆われる画素21の数量を減少させることができ、考慮されるべき強度
成分を正確に決定することができる。1つの列においてエッジ方向に平行なフィ
ールドの平均値から強度プロフィール22が形成される。この強度プロフィール
22と測定窓17との関係を別個に引き出してグラフで示した。50%の値23
は、測定窓17の境界線18に対するエッジの相対位置を示している。
業を自動的に最適化するため、測定窓をエッジ方向に対して垂直に2分割しても
よい。部分窓のそれぞれにおいて、エッジの位置を決定する測定情報が検出され
る。これは強度プロフィールの推移、或いはたとえば検出したエッジ位置でもよ
い。測定窓は測定情報の最適な相関が得られるまで回転され、たとえば両部分窓
において同じエッジ位置、或いは差が小さなそれぞれのエッジ位置が得られるま
で回転される。
出器アレイ13上の図示していない参照点14を通る直線上にある。したがって
ベクトル24の長さは、前記直線に対する測定窓17の参照線18の垂直距離に
相当している。測定窓17内部での構造要素16のエッジの位置に関する特性曲
線を用いて、エッジと参照点との距離を決定することができる。
いくつかの決定量を示したものである。構造要素16の測定エッジは検出器アレ
イ13の参照点14から垂直距離PIPCの位置にある。マスク座標系の原点(0,
0)を通りエッジ方向に平行に延びている直線に対する参照点14の垂直距離を
表わすベクトルLは、x軸に対して角度θを成している。このとき非直交構造要
素16の図示したエッジの位置Pは、
θ=90゜であれば図3に示すようなx軸に平行な構造要素2の位置が得られる
。したがって、直交構造要素に対してすでに採用した、エッジの位置Pに対する
表示を共用できる。
位置を提示するためのいくつかの決定量を示している。この場合も、構造要素1
,16のそれぞれの2つのエッジの位置から中心線9,25を決定することができ
る。座標原点からこれら中心線の交点27へ向かうベクトル26は、x,y座標系
における構造要素の位置を表わしている。
Claims (4)
- 【請求項1】基体上の構造要素のエッジの、基体平面に対し位置固定して割
り当てられたx/y座標系の原点に対する距離Pを決定する方法であって、 −行と列を成している画素がx/y座標系の軸に平行に指向している検出器アレ
イ上に、基体平面に対し光軸が垂直な結像系により構造要素を結像させ、 −基体がx/y方向に変位可能な測定テーブル上に支持されており、検出器の検出
領域において検出器に位置固定されている参照点に対する相対変位を干渉法によ
り測定し、 −測定窓内にある画素からエッジ方向に対し垂直に導出されるエッジ像の強度プ
ロフィールにより、検出器アレイ上の参照点に対するエッジの距離PIPCを決定
する前記方法において、 矩形の測定窓(17)を生じさせて、その参照線(18)をエッジ方向に対し
平行に指向させ、検出器アレイ(13)の座標系においてエッジ方向に対し垂直
に位置している測定窓(17)の参照線(19)の方向をその回転角θにより決
定し、測定窓(17)の参照線(18,19)が検出器アレイ(13)の行と列に
対し直交していない場合には、行と列を成しているフィールド(20)が測定窓
(17)の参照線(18,19)に対し平行に位置するような合成アレイを形成
させ、それぞれ1つのフィールド(20)によって覆われる検出器アレイ(13
)の画素(21)の強度を重み付け評価することにより決定される強度値をフィ
ールド(20)に割り当て、フィールド(20)に割り当てられた強度値から、エ
ッジと参照点(14)との距離によりエッジの前記距離PIPCを決定し、基体(1
2)の座標系におけるエッジの距離Pが、回転角θ、距離PIPC、基体(12)の
座標系における参照点(14)の位置x,yに依存して、 P=PIPC+L,L=xcosθ+ysinθ により与えられていることを特徴とする方法。 - 【請求項2】エッジ方向に対して平行に測定窓(17)の参照線(18)の
方向を自動調整するため、測定窓(17)をエッジ方向に対し垂直に分割し、それ
ぞれの測定窓において、エッジ位置を定義する測定情報を検出し、測定情報の最適
な相関が得られるまで測定窓(17)を回転させることを特徴とする、請求項1
に記載の方法。 - 【請求項3】フィールド(20)の大きさを画素(21)の大きさに適合さ
せることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】フィールド(20)の大きさの適合を回転角θに依存して行な
うことを特徴とする、請求項3に記載の方法。
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