JP2017027651A - Charged particle beam device and program storage medium - Google Patents

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達一 加藤
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雅史 坂本
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大博 平井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that a template image cannot be created if there is no design data, when creating a template image for use in detection of an alignment pattern in pattern matching by global alignment for correcting the coordinate.SOLUTION: A charged particle beam device includes a charged particle beam optical system for irradiating a sample with a charged particle beam, a sample stage for holding the sample, a controller for controlling the charged particle beam optical system and sample stage, an arithmetic unit for creating the image of the sample from signals of secondary charges particles obtained from the sample by irradiation with the charged particle beam, and a storage device for storing the image of the sample. The arithmetic unit sets a pattern specified on a composite image, created by superposing multiple imaged captured previously, as a template pattern, and detects the position of a pattern matching the template pattern.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、荷電粒子線装置に関し、グローバルアライメント機能を備えた荷電粒子線装置に適用可能である。   The present disclosure relates to a charged particle beam apparatus and can be applied to a charged particle beam apparatus having a global alignment function.

半導体デバイスの設計・製造においては、露光・エッチング装置等の製造装置における発塵管理や、ウェハ上に形成された回路パターン形状評価が重要であり、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)や走査型イオン顕微鏡(Scanning Ion Microscope:SIM)、走査型透過顕微鏡(Scanning Transmission Electron Microscope:STEM)等の荷電粒子線装置による検査・計測が行われている。SEM式の荷電粒子線装置としては、測長用の走査電子顕微鏡(Critical Dimension Scanning Electron Microscope:CD−SEM)や欠陥レビュー用の走査電子顕微鏡(Defect Review Scanning Electron Microscope:DR−SEM)が挙げられる。CD−SEMに代表される荷電粒子線装置においては、微細な回路パターンを撮像・評価するため、ウェハのグローバルアライメント(ウェハの位置ずれ・回転検出)を行う必要がある。グローバルアライメントでは、ウェハ上の座標既知であるパターンをアライメントパターンとして数箇所撮像する。この撮像画像と、予め用意したアライメントパターンの画像(以下、「グローバルアライメント用のテンプレート画像」または単に「テンプレート画像」という。)をマッチングすることにより、ウェハの位置ずれや回転を検出する。グローバルアライメント用のテンプレート画像は、特開2011−135022号公報(特許文献1)、特開2012−14475号公報(特許文献2)、国際公開2012/070549号(特許文献3)に開示されるように、ウェハ上に形成される回路パターンの設計データに基づいて作成される。   In the design and manufacture of semiconductor devices, it is important to manage dust generation in manufacturing equipment such as exposure and etching equipment, and to evaluate the shape of circuit patterns formed on wafers. Scanning Electron Microscope (SEM) and scanning Inspection and measurement are performed by charged particle beam devices such as a scanning ion microscope (SIM) and a scanning transmission electron microscope (STEM). Examples of the SEM type charged particle beam apparatus include a scanning electron microscope for measuring length (Critical Dimension Scanning Electron Microscope: CD-SEM) and a scanning electron microscope for defect review (Defect Review Scanning Electron Microscope: DR-SEM). . In a charged particle beam apparatus typified by a CD-SEM, it is necessary to perform global alignment of a wafer (detection of wafer misalignment / rotation) in order to image and evaluate a fine circuit pattern. In global alignment, images of several positions on the wafer with known coordinates are imaged as alignment patterns. By matching this captured image with an image of an alignment pattern prepared in advance (hereinafter referred to as “template image for global alignment” or simply “template image”), the positional deviation or rotation of the wafer is detected. Template images for global alignment are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-135522 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-14475 (Patent Document 2), and International Publication No. 2012/070549 (Patent Document 3). In addition, it is created based on the design data of the circuit pattern formed on the wafer.

特開2011−135022号公報JP 2011-135032 A 特開2012−14475号公報JP 2012-14475 A 国際公開2012/070549号International Publication No. 2012/070549

しかしながら、特許文献1で説明されているウェハ上に形成される回路パターンの設計データからグローバルアライメント用のテンプレート画像を合成して作成するには設計データが必要となるが、検査情報を作成する装置上で設計データを使用するためには、設計データを装置上に読み込んでテンプレート画像を作成する機能、又は専用装置が必要となる。また、設計データからグローバルアライメント用のテンプレート画像を作成しても、半導体製造プロセスを経て試料上に形成される回路パターンは、必ずしも設計データの回路パターンと一致する形状とならず、グローバルアライメント時のパターンマッチング精度の低下は否めない。また、スループット低下の要因ともなる。特許文献2、特許文献3でも設計データを基に作成したテンプレート画像でグローバルアライメントのパターンマッチングを行うことが説明されているが、基となる設計データがなければグローバルアライメント用のテンプレート画像を作成することはできない。   However, the design data is required to synthesize and create the template image for global alignment from the design data of the circuit pattern formed on the wafer described in Patent Document 1, but an apparatus for creating inspection information In order to use the design data above, a function for reading the design data into the apparatus and creating a template image, or a dedicated apparatus is required. Even if a template image for global alignment is created from design data, the circuit pattern formed on the sample through the semiconductor manufacturing process does not necessarily have a shape that matches the circuit pattern of the design data. The decline in pattern matching accuracy cannot be denied. It also causes a decrease in throughput. Patent Document 2 and Patent Document 3 also explain that global alignment pattern matching is performed using a template image created based on design data. However, if there is no base design data, a template image for global alignment is created. It is not possible.

そこで、本開示は、設計データを用いないでグローバルアライメント用のテンプレート画像を作成する荷電粒子線装置を提供することを課題とする。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。
Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a charged particle beam apparatus that creates a template image for global alignment without using design data.
Other problems and novel features will become apparent from the description of the present disclosure and the accompanying drawings.

本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、荷電粒子線装置は、試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子光学系と、前記試料を保持する試料ステージと、前記荷電粒子光学系および前記試料ステージを制御する制御装置と、前記荷電粒子線の照射により前記試料から得られる二次的荷電粒子の信号から前記試料の画像を生成する演算装置と、前記試料の画像を記憶する記憶装置と、を備える。前記演算装置は、予め撮像された複数の画像を重ね合わせて作成された合成画像上で指定されたパターンをテンプレートパターンとして設定し、前記テンプレートパターンと一致するパターンの位置を検出する。
The outline of a representative one of the present disclosure will be briefly described as follows.
That is, the charged particle beam device includes a charged particle optical system that irradiates a sample with a charged particle beam, a sample stage that holds the sample, a control device that controls the charged particle optical system and the sample stage, and the charged particle An arithmetic device that generates an image of the sample from a signal of secondary charged particles obtained from the sample by irradiation of a line, and a storage device that stores the image of the sample. The arithmetic unit sets a pattern designated on a composite image created by superimposing a plurality of images captured in advance as a template pattern, and detects a position of a pattern that matches the template pattern.

上記荷電粒子線装置によれば、設計データを用いないでグローバルアライメント用のテンプレート画像を作成することができる。   According to the charged particle beam apparatus, a template image for global alignment can be created without using design data.

実施例に係る荷電粒子線装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the charged particle beam apparatus which concerns on an Example. 実施例に係る荷電粒子線装置の検査シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the test | inspection sequence of the charged particle beam apparatus which concerns on an Example. 実施例に係る荷電粒子線装置のグローバルアライメント用の光学顕微鏡画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the optical microscope image for global alignment of the charged particle beam apparatus which concerns on an Example. 実施例に係る荷電粒子線装置のグローバルアライメントでパターンマッチングに失敗した場合のウェハ上の位置ずれを示す図である。It is a figure which shows the position shift on a wafer when pattern matching fails by global alignment of the charged particle beam apparatus which concerns on an Example. 実施例に係る荷電粒子線装置のグローバルアライメント用の光学顕微鏡画像と荷電粒子顕微鏡画像でパターンマッチングに失敗した場合の撮像画像を示す図である。It is a figure which shows the picked-up image at the time of pattern matching failing with the optical microscope image for global alignment and the charged particle microscope image of the charged particle beam apparatus which concerns on an Example. 実施例に係る荷電粒子線装置のグローバルアライメント用のテンプレート画像の作成方法を示す図である。It is a figure which shows the preparation method of the template image for global alignment of the charged particle beam apparatus which concerns on an Example. 実施例に係る荷電粒子線装置のグローバルアライメント画像を示す図である。It is a figure which shows the global alignment image of the charged particle beam apparatus which concerns on an Example. 実施例に係る荷電粒子線装置のグローバルアライメント画像を示す図であり、(a)はグローバルアライメント画像を基に合成して作成した合成画像、(b)は(a)を2値化した合成画像である。It is a figure which shows the global alignment image of the charged particle beam apparatus which concerns on an Example, (a) is the synthesized image created by synthesize | combining based on a global alignment image, (b) is the synthesized image which binarized (a). It is. 実施例に係る荷電粒子線装置の合成画像を示す図であり、(a)は合成画像から不要な部分を削除した2値化画像を示し、(b)は(a)の2値化画像から低倍率用のテンプレート画像を切り出す範囲を示す。It is a figure which shows the synthesized image of the charged particle beam apparatus which concerns on an Example, (a) shows the binarized image which deleted the unnecessary part from the synthesized image, (b) is from the binarized image of (a). The range which cuts out the template image for low magnification is shown. 実施例に係る荷電粒子線装置の低倍率用のテンプレート画像から作成した高倍率用のテンプレート画像を示す図である。It is a figure which shows the template image for high magnification created from the template image for low magnification of the charged particle beam apparatus which concerns on an Example. 実施例に係る荷電粒子線装置でのテンプレート画像作成画面を示す図である。It is a figure which shows the template image creation screen in the charged particle beam apparatus which concerns on an Example.

実施の形態の荷電粒子線装置は、グローバルアライメント用のテンプレート画像を作成する検査情報(レシピ)作成において、同じのデバイスや製造プロセスでの検査が既に実行されている場合に、撮像して得ているアライメントパターン画像を基にして、アライメントパターン画像を合成してテンプレート画像を作成する。   The charged particle beam apparatus of the embodiment can be obtained by imaging when inspection in the same device or manufacturing process has already been performed in the creation of inspection information (recipe) for creating a template image for global alignment. A template image is created by synthesizing the alignment pattern images based on the alignment pattern images that are present.

より具体的には、荷電粒子線装置は、試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子光学系と、前記試料を保持する試料ステージと、前記荷電粒子光学系および前記試料ステージを制御する制御装置と、前記荷電粒子線の照射により前記試料から得られる二次的荷電粒子の信号から前記試料の画像を生成する演算装置と、前記試料の画像を記憶する記憶装置と、を備える。前記演算装置は、予め撮像された複数の画像を重ね合わせて作成された合成画像上で指定されたパターンをテンプレートパターンとして設定し、前記テンプレートパターンと一致するパターンの位置を検出する。
前記予め撮像された画像は、前記試料ステージに保持される試料と同じのデバイスまたは製造プロセスの試料の画像である。
前記合成画像は、予め撮像された複数の画像のうち類似度の高い画像を重ね合わせて作成される。
前記類似度の高い画像は、予め撮像された複数の画像を総当たりでパターンマッチングを行い、画像の組み合わせ毎の類似度を算出して決定する。
前記合成画像は複数生成され、複数の前記合成画像から選択された合成画像上で前記テンプレートパターンが設定される。
荷電粒子線装置は、画像を表示する表示装置を備え、前記合成画像を2値化した画像を表示する表示装置と、前記2値化した画像上で前記テンプレートパターンを指定入力する入力装置と、を備える。
荷電粒子線装置は、前記テンプレートパターンを含む画像であるテンプレート画像から必要な範囲を選択して切り出し、低倍率用のテンプレート画像を作成する。
荷電粒子線装置は、前記低倍率用のテンプレート画像を基に高倍率用のテンプレート画像を作成する。
荷電粒子線装置は、光学顕微鏡を備え、前記予め撮像された画像は前記光学顕微鏡によって撮像されたものである。
荷電粒子線装置は、前記テンプレートパターンと一致するパターンの位置に基づいて前記試料の位置ずれを補正する。
More specifically, the charged particle beam device includes a charged particle optical system that irradiates a sample with a charged particle beam, a sample stage that holds the sample, a control device that controls the charged particle optical system and the sample stage, And an arithmetic unit that generates an image of the sample from a signal of secondary charged particles obtained from the sample by irradiation of the charged particle beam, and a storage device that stores the image of the sample. The arithmetic unit sets a pattern designated on a composite image created by superimposing a plurality of images captured in advance as a template pattern, and detects a position of a pattern that matches the template pattern.
The pre-captured image is an image of a sample of the same device or manufacturing process as the sample held on the sample stage.
The composite image is created by superimposing images with high similarity among a plurality of images captured in advance.
The image having a high similarity is determined by performing pattern matching of a plurality of images captured in advance and calculating the similarity for each combination of images.
A plurality of the composite images are generated, and the template pattern is set on the composite image selected from the plurality of the composite images.
The charged particle beam apparatus includes a display device that displays an image, a display device that displays an image obtained by binarizing the composite image, an input device that designates and inputs the template pattern on the binarized image, Is provided.
The charged particle beam apparatus selects and cuts out a necessary range from a template image that is an image including the template pattern, and creates a template image for low magnification.
The charged particle beam apparatus creates a high-magnification template image based on the low-magnification template image.
The charged particle beam apparatus includes an optical microscope, and the image captured in advance is captured by the optical microscope.
The charged particle beam apparatus corrects the positional deviation of the sample based on the position of the pattern that matches the template pattern.

本実施の形態の荷電粒子線装置によれば、半導体ウェハなどの試料表面上にパターン形成されたアライメントパターンとパターンマッチングを行うためのグローバルアライメント用のテンプレート画像の作成において、試料や設計データを必要とせず、また、既に撮像して得ているアライメントパターン画像を基に作成するため、設計データから作成したグローバルアライメント用のテンプレート画像よりパターンマッチングの精度向上が期待できる。   According to the charged particle beam apparatus of the present embodiment, a sample and design data are required in creating a template image for global alignment for performing pattern matching with an alignment pattern formed on a sample surface such as a semiconductor wafer. In addition, since it is created on the basis of an alignment pattern image that has already been captured, an improvement in pattern matching accuracy can be expected from a template image for global alignment created from design data.

さらに、装置上で試料や設計データを必要としないため、装置上に設計データを読み込んで設計データを基にグローバルアライメント用のテンプレート画像を作成する機能、又は専用装置も不要であり、同一のデバイスや製造プロセスの検査を既に実行していれば、いつでもグローバルアライメント用のテンプレート画像が作成可能となり、レシピ作成時に試料が装置内の試料ステージに搬送されるまで待つといった煩わしさも解消される。そして、試料を必要としないため、グローバルアライメント用のテンプレート画像を撮像するための試料表面への不要な電子ビームの照射を行う必要がなく、試料表面へのコンタミネーションやダメージを抑制することができる。   Furthermore, since no sample or design data is required on the device, there is no need for a function to read the design data on the device and create a template image for global alignment based on the design data, or a dedicated device. If the inspection of the manufacturing process has already been performed, a template image for global alignment can be created at any time, and the trouble of waiting for the sample to be transported to the sample stage in the apparatus at the time of creating the recipe is eliminated. Since no sample is required, it is not necessary to irradiate the sample surface with an unnecessary electron beam to capture a template image for global alignment, and contamination and damage to the sample surface can be suppressed. .

以下、実施例および変形例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。以下の実施例では、欠陥レビュー用の荷電粒子線装置(DR−SEM)を例に説明するが、それに限定されるものではなく、CD−SEM等のグローバルアライメント機能を備えた荷電粒子線装置に適用できることはいうまでもない。   Hereinafter, examples and modifications will be described with reference to the drawings. However, in the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted. In the following embodiments, a charged particle beam apparatus (DR-SEM) for defect review will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a charged particle beam apparatus having a global alignment function such as a CD-SEM is used. Needless to say, this is applicable.

図1は実施例に係る荷電粒子線装置の概略構成を示すものである。図1は荷電粒子線装置100に試料103が搬入された状態を示している。荷電粒子線装置100は、荷電粒子源102を備えた荷電粒子光学系101と、試料103が固定される試料ステージ106と、それらを制御する制御装置141と、制御装置141への入力および表示等を行うホスト装置142と、自動欠陥検査、分類シーケンスを行う欠陥レビュー装置143を有する。制御装置141およびホスト装置142のそれぞれは演算装置ともいう。荷電粒子としては、例えば電子またはイオンを用いる。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a charged particle beam apparatus according to an embodiment. FIG. 1 shows a state in which a sample 103 is carried into the charged particle beam apparatus 100. The charged particle beam device 100 includes a charged particle optical system 101 including a charged particle source 102, a sample stage 106 to which a sample 103 is fixed, a control device 141 for controlling them, input to the control device 141, display, and the like. And a defect review device 143 that performs automatic defect inspection and classification sequence. Each of the control device 141 and the host device 142 is also referred to as an arithmetic device. For example, electrons or ions are used as the charged particles.

オペレータ操作用モニタ132、又は外部インターフェース133を介して入力された検査情報を基に、装置制御部131が搬送制御部135、ステージ制御部134、荷電粒子光学系制御部130、画像処理制御部127を介して自動的にグローバルアライメントを行って試料103と試料ステージ106との座標ずれや回転ずれの補正を行い、欠陥を検出する制御を行っている。装置制御部131およびオペレータ操作用モニタ132は、中央処理装置(CPU)、プログラムやデータを記憶する記憶装置(メモリ)等で構成される。また、ハードディスク等で構成される補助記憶装置138には、種々のプログラムやデータが格納される。なお、DVD等の非一時的かつ有形の記憶媒体に格納されたプログラムは、外部インターフェース133を介して補助記憶装置138に入力される。   Based on the inspection information input via the operator operation monitor 132 or the external interface 133, the apparatus control unit 131 controls the transport control unit 135, the stage control unit 134, the charged particle optical system control unit 130, and the image processing control unit 127. Control is performed to detect defects by performing global alignment automatically to correct coordinate deviation and rotational deviation between the sample 103 and the sample stage 106. The device control unit 131 and the operator operation monitor 132 include a central processing unit (CPU), a storage device (memory) for storing programs and data, and the like. In addition, various programs and data are stored in the auxiliary storage device 138 constituted by a hard disk or the like. Note that a program stored in a non-temporary and tangible storage medium such as a DVD is input to the auxiliary storage device 138 via the external interface 133.

検査要求が入力されることにより装置制御部131が検査シーケンスを実行して搬送制御部135へ試料搬送指示を出して試料103を、試料交換室104を経由して試料室105にある試料ステージ106上に搬送して保持する。装置制御部131が各欠陥候補の座標位置や荷電粒子光学系条件などのレシピ情報を外部インターフェース133や補助記憶装置138から読み込んで、ステージ制御部134は装置制御部131からの欠陥候補の座標位置を基にグローバルアライメントによる補正量を加味して試料ステージ106を制御して荷電粒子線が正確に走査されるように欠陥候補の座標を合わせる。荷電粒子光学系制御部130は装置制御部131からの加速電圧、リターディング電圧、撮像倍率などの荷電粒子光学系条件を基に高電圧制御部108、リターディング電圧制御部109、第一コンデンサレンズ制御部110、第二コンデンサレンズ制御部111、アライメント制御部112、偏向電流制御部113、対物レンズ制御部114を制御して最適な荷電粒子線の走査が可能となるように制御する。高電圧制御部108を介して引出し電極115を制御することにより荷電粒子源102から一次荷電粒子線116が引き出され、第一コンデンサレンズ117、第二コンデンサレンズ118を通過してアライメントコイル119で軸調整が行われ、偏向コイル137、対物レンズ120を通過した一次荷電粒子線116は各光学レンズの作用により収束され試料103上の欠陥候補の座標位置を中心として走査される。一次荷電粒子線116が試料103上に走査されると試料103表面上で発生した二次荷電粒子線121が二次荷電粒子検出器122により捕捉され、電気信号として増幅器107で増幅される。   When an inspection request is input, the apparatus control unit 131 executes an inspection sequence and issues a sample transfer instruction to the transfer control unit 135, and the sample 103 is transferred to the sample stage 105 in the sample chamber 105 via the sample exchange chamber 104. Carry up and hold. The apparatus control unit 131 reads recipe information such as the coordinate position of each defect candidate and charged particle optical system conditions from the external interface 133 and the auxiliary storage device 138, and the stage control unit 134 reads the coordinate position of the defect candidate from the apparatus control unit 131. The coordinate of defect candidates is adjusted so that the charged particle beam is accurately scanned by controlling the sample stage 106 in consideration of the correction amount by the global alignment based on the above. The charged particle optical system control unit 130 is based on charged particle optical system conditions such as acceleration voltage, retarding voltage, and imaging magnification from the apparatus control unit 131, a high voltage control unit 108, a retarding voltage control unit 109, a first condenser lens. The control unit 110, the second condenser lens control unit 111, the alignment control unit 112, the deflection current control unit 113, and the objective lens control unit 114 are controlled so that an optimum charged particle beam can be scanned. By controlling the extraction electrode 115 via the high voltage control unit 108, the primary charged particle beam 116 is extracted from the charged particle source 102, passes through the first condenser lens 117 and the second condenser lens 118, and is aligned by the alignment coil 119. Adjustment is performed, and the primary charged particle beam 116 that has passed through the deflection coil 137 and the objective lens 120 is converged by the action of each optical lens and scanned around the coordinate position of the defect candidate on the sample 103. When the primary charged particle beam 116 is scanned on the sample 103, the secondary charged particle beam 121 generated on the surface of the sample 103 is captured by the secondary charged particle detector 122 and amplified by the amplifier 107 as an electric signal.

画像処理制御部127は増幅器107で増幅された電気信号を輝度情報に変換して撮像画像として画像メモリ126に格納し、画像補正制御部128で輝度補正処理を行ってから画像表示部129へ転送され撮像した二次荷電粒子像が表示される。   The image processing control unit 127 converts the electrical signal amplified by the amplifier 107 into luminance information, stores it as a captured image in the image memory 126, performs luminance correction processing by the image correction control unit 128, and then transfers it to the image display unit 129. Then, the captured secondary charged particle image is displayed.

また、画像メモリ126に欠陥候補の撮像画像が格納されると、自動的に欠陥検出制御部123が撮像画像を基に欠陥であるかの判別を行い、真に欠陥として検出された撮像画像は自動的に自動欠陥分類制御部124へ転送され、検出された欠陥の分類や分析が行われて結果が表示モニタ125に表示される。また、光学顕微鏡画像の撮像用途として試料室105の上部に光学顕微鏡136が配置されている。光学顕微鏡136で撮像された画像は増幅器107を介して画像処理制御部127に送られる。   Further, when a captured image of a defect candidate is stored in the image memory 126, the defect detection control unit 123 automatically determines whether the defect is a defect based on the captured image, and the captured image that is truly detected as a defect is The data is automatically transferred to the automatic defect classification control unit 124, and the detected defects are classified and analyzed, and the result is displayed on the display monitor 125. In addition, an optical microscope 136 is disposed above the sample chamber 105 for use in capturing an optical microscope image. The image captured by the optical microscope 136 is sent to the image processing control unit 127 via the amplifier 107.

DR−SEMである荷電粒子線装置100は、荷電粒子線を用いて試料103(例えば、半導体ウェハ)上の不特定の座標位置に点在する欠陥(例えば、パターン形成異常)を、予め光学式、又は荷電粒子線式欠陥検査装置にて検査して得た位置情報などの検査結果を基に、自動的に欠陥を検出し、形状等の観察、及び分類を行う。欠陥を検出するために、まず試料103上の不特定の座標位置に点在する全欠陥候補から検査したい欠陥候補をサンプリングしておき、欠陥候補の位置情報を基に試料103上での正確な座標位置を認識するために試料103上のある特定部位に存在するアライメントパターンをグローバルアライメント用のテンプレート画像とパターンマッチングすることで正確な位置を検出し、位置情報に対して位置ずれ量や回転ずれ量の補正を行うことでステージ移動後の撮像視野内に欠陥候補が捉えられるようにしておく。そして、低倍率で一次荷電粒子線(以下、荷電粒子線)を走査して欠陥候補と比較するための参照画像(以下、低倍参照画像)と欠陥候補の画像(以下、低倍欠陥画像)を撮像する。そして、撮像して得た低倍参照画像と低倍欠陥画像の差画像を生成して、差画像上で差異のある箇所の正確な座標位置を特定し、差異のある箇所が真に欠陥であるかどうかの判別を容易にすることが可能となる高倍率に切り替えてから荷電粒子線を走査して欠陥画像(以下、高倍欠陥画像)を撮像し、自動的に欠陥を認識する処理(Automatic Defect Review:ADR)を経て欠陥候補が真に欠陥か虚報であるかを判別する。また、同時に自動的に欠陥を分類する処理(Automatic Defect Classification:ADC)により、撮像して得た画像を基に形状等により多種多様な分類を行う。   The charged particle beam apparatus 100, which is a DR-SEM, uses a charged particle beam to optically detect defects (for example, pattern formation abnormalities) scattered at unspecified coordinate positions on a sample 103 (for example, a semiconductor wafer) in advance. Or, based on inspection results such as position information obtained by inspection with a charged particle beam type defect inspection apparatus, defects are automatically detected, and shapes are observed and classified. In order to detect a defect, first, a defect candidate to be inspected is sampled from all defect candidates scattered at unspecified coordinate positions on the sample 103, and the accurate information on the sample 103 is obtained based on the position information of the defect candidate. In order to recognize the coordinate position, an accurate position is detected by pattern matching an alignment pattern existing at a specific part on the sample 103 with a template image for global alignment. By correcting the amount, defect candidates are captured in the imaging field after the stage is moved. Then, a reference image (hereinafter referred to as a low-magnification reference image) and a defect candidate image (hereinafter referred to as a low-magnification defect image) for scanning a primary charged particle beam (hereinafter referred to as a charged particle beam) at a low magnification and comparing with a defect candidate. Image. Then, a difference image between the low-magnification reference image obtained by imaging and the low-magnification defect image is generated, the exact coordinate position of the difference portion on the difference image is specified, and the difference portion is truly a defect. Switching to a high magnification that makes it easy to determine whether or not there is, scans the charged particle beam to capture a defect image (hereinafter referred to as a high-magnification defect image), and automatically recognizes the defect (Automatic Through Defect Review (ADR), it is determined whether the defect candidate is truly a defect or a false report. At the same time, a process of automatically classifying defects (Automatic Defect Classification: ADC) performs various classifications according to shapes and the like based on images obtained by imaging.

次にグローバルアライメントが行われる検査シーケンスについて図2、図3A〜図2Cを参照して説明する。
図2は実施例に係る荷電粒子線装置の検査シーケンスを示す図である。図3Aは実施例に係る荷電粒子線装置のグローバルアライメント用の光学顕微鏡画像の例を示す図である。図3Bは実施例に係る荷電粒子線装置のグローバルアライメントでパターンマッチングに失敗した場合のウェハ上の位置ずれを示す図である。図3Cは実施例に係わる荷電粒子線装置のグローバルアライメント用の光学顕微鏡画像と荷電粒子顕微鏡画像でパターンマッチングに失敗した場合の撮像画像を示す図である。
Next, an inspection sequence in which global alignment is performed will be described with reference to FIGS. 2 and 3A to 2C.
FIG. 2 is a diagram illustrating an inspection sequence of the charged particle beam apparatus according to the embodiment. FIG. 3A is a diagram illustrating an example of an optical microscope image for global alignment of the charged particle beam apparatus according to the embodiment. FIG. 3B is a diagram illustrating a positional deviation on the wafer when pattern matching fails in global alignment of the charged particle beam apparatus according to the embodiment. FIG. 3C is a diagram illustrating a captured image when pattern matching fails between an optical microscope image for global alignment and a charged particle microscope image of the charged particle beam apparatus according to the embodiment.

まず、装置制御部131にオペレータ操作用モニタ132から検査要求が入力されるとステップ201で試料ステージ106上に試料103が搬送される。この間、ステップ208でのグローバルアライメントを行う各点の座標や撮像条件といったレシピ情報を読み込み、読み込んだレシピ情報に従ってステップ209での加速電圧やプローブ電流などの荷電粒子光学系条件の設定を行ってもよい。試料103の搬送完了後、試料ステージ106上に試料103を載せることで生じるステージ106と試料103との座標ずれや回転ずれを補正して合せる必要がある。補正はステップ202、203でのグローバルアライメントで行っている。ここで、グローバルアライメントをリトライなく成功させるためには、試料103の表面上に点在して形成されているアライメントパターンを撮像視野内に捉える必要があり、まずステップ202では光学顕微鏡136にて撮像倍率の低い光学顕微鏡画像を撮像して粗めの座標補正を行う。撮像した光学顕微鏡画像に含まれるアライメントパターンと光学顕微鏡用テンプレート画像に含まれるアライメントパターン(テンプレートパターン)とでパターンマッチングを行って座標のずれ量を算出して補正値を決定する。また、撮像した光学顕微鏡画像はグローバルアライメント画像情報として補助記憶装置138等に保存する。次にステップ203では高倍率である荷電粒子顕微鏡でアライメントパターンを撮像視野内に捉えるためには試料103自体の回転ずれ量の補正も行う必要があり、低倍率の光学顕微鏡136を用いて少なくとも2点以上でグローバルアライメントを行ってステージXY座標系での試料中心を求めておくことも必要である。低倍率でのグローバルアライメント完了後に高倍率の荷電粒子顕微鏡画像を撮像する設定に切り替えて高精度な座標補正を行う。撮像した荷電粒子顕微鏡画像に含まれるアライメントパターンと荷電粒子顕微鏡用テンプレート画像に含まれるアライメントパターン(テンプレートパターン)とでパターンマッチングを行って座標のずれ量を算出して補正値を決定する。ここで、低倍率で求めた座標ずれ、回転ずれの補正値の誤差が大きいと高倍率で撮像したとき撮像画像の視野内にアライメントパターンが入らず、本来は不要であるアライメントパターン座標周辺をサーチするなどの追加処理が必要となりアライメントパターンを検出するまでに時間を要すことになりスループット低下の要因となる。   First, when an inspection request is input from the operator operation monitor 132 to the apparatus controller 131, the sample 103 is transported onto the sample stage 106 in step 201. During this time, the recipe information such as the coordinates and imaging conditions of each point to be globally aligned in step 208 is read, and the charged particle optical system conditions such as the acceleration voltage and the probe current are set in step 209 according to the read recipe information. Good. After completion of the conveyance of the sample 103, it is necessary to correct and match the coordinate deviation and rotational deviation between the stage 106 and the sample 103 which are caused by placing the sample 103 on the sample stage 106. Correction is performed by global alignment in steps 202 and 203. Here, in order to succeed in global alignment without retrying, it is necessary to capture the alignment pattern formed scattered on the surface of the sample 103 within the imaging field of view. First, in step 202, imaging is performed with the optical microscope 136. Coarse coordinate correction is performed by taking an optical microscope image with a low magnification. A pattern matching is performed using the alignment pattern included in the captured optical microscope image and the alignment pattern (template pattern) included in the optical microscope template image to calculate the amount of coordinate deviation and determine the correction value. The captured optical microscope image is stored in the auxiliary storage device 138 as global alignment image information. Next, in step 203, in order to capture the alignment pattern in the imaging field of view with a charged particle microscope having a high magnification, it is necessary to correct the amount of rotational deviation of the sample 103 itself, and at least 2 using an optical microscope 136 with a low magnification. It is also necessary to obtain a sample center in the stage XY coordinate system by performing global alignment above the point. After completing the global alignment at low magnification, switch to the setting to capture a high-magnification charged particle microscope image and perform highly accurate coordinate correction. A pattern matching is performed between the alignment pattern included in the captured charged particle microscope image and the alignment pattern (template pattern) included in the template image for charged particle microscope to calculate the amount of deviation of the coordinates, and the correction value is determined. Here, if there is a large error in the correction values for coordinate deviation and rotation deviation obtained at low magnification, the alignment pattern does not enter the field of view of the captured image when imaged at high magnification. This requires additional processing such as performing a process, and it takes time to detect the alignment pattern, resulting in a decrease in throughput.

図3A、図3B、図3Cを例に表示領域が135×135mmのときの低倍率の光学顕微鏡画像303の実表示領域(Field of View:FOV)が675μmで、高倍率の荷電粒子顕微鏡画像309のFOVが13.5μmと仮定し、光学顕微鏡画像/荷電粒子顕微鏡画像の倍率比が50倍として説明する。試料ステージ301上のウェハ302上に形成されているL字状のアライメントパターン305、306を光学顕微鏡136で撮像した光学顕微鏡画像303、304を基に補正した場合に、ステージX,Y座標ずれと回転ずれの量の補正値の誤差が小さければ高倍率の荷電粒子顕微鏡画像に切り替えたとき、撮像視野内にアライメントパターンの領域308が入る。ここで、アライメントパターンの領域308は、光学顕微鏡画像における荷電粒子顕微鏡画像用のアライメントパターンの領域を示している。しかし、誤差が大きいと図3Bのように荷電粒子顕微鏡での撮像画像309の視野内にパターンの形状がなく撮像画像309の視野外311の周辺を探索してアライメントパターンの領域310を検出しなければならない。ここで、アライメントパターンの領域310は、荷電粒子顕微鏡画像における荷電粒子顕微鏡画像用のアライメントパターンの領域を示している。また、図3Cの光学顕微鏡画像304に示すアライメントパターン306とのパターンマッチング時にアライメントパターン306ではなく85μm右側に隣り合うラインパターン307を誤ってマッチングすることにより、本来なら荷電粒子顕微鏡画像312のように撮像視野内にアライメントパターンの領域310が入るところが、荷電粒子顕微鏡画像の撮像視野内にアライメントパターンの領域310が入らない荷電粒子顕微鏡画像313のようになる。そのため、低倍率である光学顕微鏡画像でグローバルアライメントのパターンマッチングを高精度で行うために、テンプレート画像に含まれるアライメントパターン(テンプレートパターン)が実回路パターンに近似している、又は同じであった方が良いことは言うまでもない。   3A, 3B, and 3C as an example, when the display area is 135 × 135 mm, the actual display area (Field of View: FOV) of the low-magnification optical microscope image 303 is 675 μm, and the high-magnification charged particle microscope image 309 is used. Assuming that the FOV is 13.5 μm, the magnification ratio of the optical microscope image / charged particle microscope image is 50 times. When the L-shaped alignment patterns 305 and 306 formed on the wafer 302 on the sample stage 301 are corrected on the basis of the optical microscope images 303 and 304 captured by the optical microscope 136, the stage X and Y coordinate shifts. If the error of the correction value for the amount of rotation deviation is small, when switching to a high-magnification charged particle microscope image, an alignment pattern region 308 enters the imaging field. Here, the alignment pattern region 308 indicates a region of the alignment pattern for the charged particle microscope image in the optical microscope image. However, if the error is large, there is no pattern shape in the field of view of the captured image 309 in the charged particle microscope as shown in FIG. 3B, and the area 310 outside the field of view of the captured image 309 must be searched to detect the alignment pattern region 310. I must. Here, the alignment pattern region 310 indicates a region of the alignment pattern for the charged particle microscope image in the charged particle microscope image. In addition, by matching the adjacent line pattern 307 on the right side of 85 μm instead of the alignment pattern 306 at the time of pattern matching with the alignment pattern 306 shown in the optical microscope image 304 of FIG. The area where the alignment pattern region 310 enters the imaging field of view becomes a charged particle microscope image 313 where the alignment pattern region 310 does not enter the imaging field of the charged particle microscope image. For this reason, the alignment pattern (template pattern) included in the template image approximates or is the same as the actual circuit pattern in order to perform global alignment pattern matching with high precision using an optical microscope image at a low magnification. Needless to say that is good.

グローバルアライメント後は各欠陥候補の自動欠陥検査や分類シーケンス(ステップ204〜ステップ207)が実行されるが、グローバルアライメントで得た座標ずれ、回転ずれの補正値をレシピ情報の各欠陥候補の座標の補正量としてステージ移動時に加味してもよいし、一括して座標を再計算してもよい。   After global alignment, automatic defect inspection and classification sequence (step 204 to step 207) of each defect candidate are executed. The correction value of coordinate deviation and rotation deviation obtained by global alignment is used for the coordinates of each defect candidate in the recipe information. The correction amount may be taken into account when the stage is moved, or the coordinates may be recalculated at once.

次にグローバルアライメントで使用するテンプレート画像の作成について図4〜図8を参照して説明する。
図4は実施例に係る荷電粒子線装置のグローバルアライメント用のテンプレート画像の作成方法を示す図である。図5は実施例に係る荷電粒子線装置のグローバルアライメント画像を示す図である。図6(a)は実施例に係る荷電粒子線装置のグローバルアライメント画像を基に合成して作成した合成画像を示す図で、図6(b)は実施例に係る荷電粒子線装置の2値化した合成画像を示す図である。図7(a)は実施例に係る荷電粒子線装置の合成画像から不要な部分を削除した2値化画像を示す図で、図7(b)は実施例に係る荷電粒子線装置の2値化画像から低倍率用のテンプレート画像を切り出す範囲を示す図である。図8は実施例に係わる荷電粒子線装置の低倍率用のテンプレート画像から作成した高倍率用のテンプレート画像を示す図である。
Next, creation of a template image used in global alignment will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for creating a template image for global alignment of the charged particle beam apparatus according to the embodiment. FIG. 5 is a diagram illustrating a global alignment image of the charged particle beam apparatus according to the embodiment. FIG. 6A is a diagram showing a composite image created based on a global alignment image of the charged particle beam apparatus according to the embodiment, and FIG. 6B is a binary image of the charged particle beam apparatus according to the embodiment. FIG. FIG. 7A is a diagram illustrating a binarized image obtained by deleting unnecessary portions from the synthesized image of the charged particle beam apparatus according to the embodiment, and FIG. 7B is a binary image of the charged particle beam apparatus according to the embodiment. It is a figure which shows the range which cuts out the template image for low magnification from a digitized image. FIG. 8 is a diagram illustrating a high-magnification template image created from a low-magnification template image of the charged particle beam apparatus according to the embodiment.

新しいデバイスやプロセスで製造された試料の初回のレシピ(グローバルアライメントを行う各点の座標や撮像条件といったレシピ情報)作成時は、同じデバイスやプロセスでの検査レシピを実行して得た情報が全くないため、アライメント画像情報を有していない。そのため、グローバルアライメント用のテンプレート画像は従来の方法で作成する。例えば、試料がある場合は撮像して得たアライメントパターン周辺部の画像からアライメントパターン部を切り出せばよい。試料がない場合は、オペレータ操作用モニタ132において手書きでアライメントパターン部を生成してもよいし、一般に市販されている画像処理ツールなどを使用してパターン画像を作成してもよいだろう。   When creating an initial recipe (recipe information such as coordinates and imaging conditions for each point for global alignment) of a sample manufactured with a new device or process, the information obtained by executing the inspection recipe with the same device or process is completely Therefore, it does not have alignment image information. Therefore, the template image for global alignment is created by a conventional method. For example, when there is a sample, the alignment pattern portion may be cut out from the image of the peripheral portion of the alignment pattern obtained by imaging. When there is no sample, the alignment pattern portion may be generated by handwriting on the operator operation monitor 132, or a pattern image may be created by using a commercially available image processing tool or the like.

設計データがあればアライメントパターンを生成することは可能であるが、設計データから生成したアライメントパターンは試料上に生成された実回路パターンの線分の長さや太さが一致しないことは言うまでもなく、パターンマッチング時の精度の低下は避けられない。   Although it is possible to generate an alignment pattern if there is design data, it goes without saying that the alignment pattern generated from the design data does not match the length and thickness of the line segment of the actual circuit pattern generated on the sample. A decrease in accuracy during pattern matching is inevitable.

ここで、検査レシピが実行されるとグローバルアライメントによる座標補正が行われるため、パターンマッチング用に撮像した実回路パターンのアライメントパターン画像を蓄積することができる。同じデバイスや製造プロセスであれば、設計データがなくともレシピを実行して得たアライメントパターン画像を基に、後述するように画像を重ね合わせて合成することでアライメントパターン画像を生成することが可能である。また、設計データから生成したテンプレート画像と比較しても蓄積されている実回路パターンでのアライメントパターン画像から合成して生成したテンプレート画像のほうが、実回路パターンに近似した線分形状で生成することが可能であり、パターンマッチング精度の低下も防止することができる。   Here, when the inspection recipe is executed, coordinate correction by global alignment is performed, so that an alignment pattern image of an actual circuit pattern imaged for pattern matching can be accumulated. With the same device and manufacturing process, it is possible to generate an alignment pattern image by overlaying and synthesizing images as described later, based on the alignment pattern image obtained by executing the recipe without design data. It is. In addition, the template image generated by synthesizing from the alignment pattern image of the actual circuit pattern that has been accumulated even compared with the template image generated from the design data should be generated in a line segment shape that approximates the actual circuit pattern. It is possible to prevent a decrease in pattern matching accuracy.

図4でテンプレート画像の作成方法についての一例を説明する。検査が実行される度にグローバルアライメントが実行され、試料上で撮像して得た実回路パターンでのアライメント画像情報が装置に蓄積される。テンプレート画像の作成は装置に蓄積されたアライメントパターン画像情報を基に行うため、まず、ステップ401で作成対象であるデバイス名称、又は製造プロセス名称を検索条件として、蓄積してあるアライメントパターン画像情報から条件と一致するアライメントパターン画像情報をすべて抽出する。ステップ402において、アライメントパターン画像情報が抽出できたか否かを判断し、アライメントパターン画像情報が抽出できた場合はステップ403へ、抽出できなかった場合は、ステップ409の従来の手法でテンプレート画像を作成する。   An example of a template image creation method will be described with reference to FIG. Each time an inspection is executed, global alignment is executed, and alignment image information in an actual circuit pattern obtained by imaging on the sample is accumulated in the apparatus. Since the template image is created based on the alignment pattern image information accumulated in the apparatus, first, from the alignment pattern image information accumulated in step 401, the device name or manufacturing process name to be created is used as a search condition. All alignment pattern image information that matches the conditions is extracted. In step 402, it is determined whether the alignment pattern image information has been extracted. If the alignment pattern image information has been extracted, the process proceeds to step 403. If the alignment pattern image information has not been extracted, a template image is created by the conventional method of step 409. To do.

次にステップ403では、抽出したアライメントパターン画像に対して総当たりで画像の類似度を算出する。類似度は既知の画像処理アルゴリズムであるSSD(Sum of Squared Difference)やSAD(Sum of Absolute Difference)などを用いてパターンマッチングを行うことで算出する。ステップ404で算出して得た類似度の高い画像の組み合わせを基に、各画像の類似度の高いパターン線分位置を重ね合わせて合成画像を作成する。実回路パターンの撮像画像を用いるため、アライメントパターンとする直線に擦れや歪みがある場合がある。また、複数の実回路パターンの撮像画像には同一画像というのはありえない。したがって、最も類似する撮像画像を数点合成することにより、テンプレート画像に適した画像を得ることができる。類似度の高いパターン線分位置を重ね合わせて画像を合成することで、実回路パターンでのアライメントパターンに近似した線分形成を有する合成画像が作成できる。   Next, in step 403, image similarity is calculated as a round robin with respect to the extracted alignment pattern image. The similarity is calculated by performing pattern matching using a known image processing algorithm such as SSD (Sum of Squared Difference) or SAD (Sum of Absolute Difference). Based on the combination of images with high similarity obtained in step 404, a combined image is created by superimposing pattern line segment positions with high similarity between the images. Since the captured image of the actual circuit pattern is used, the alignment pattern may have rubbing or distortion. In addition, it is impossible for the captured images of a plurality of actual circuit patterns to be the same image. Therefore, an image suitable for the template image can be obtained by combining several points of the most similar captured images. By synthesizing images by superimposing pattern line segment positions with high similarity, a composite image having line segment formation that approximates the alignment pattern in the actual circuit pattern can be created.

抽出したアライメントパターン画像が図5(a)、(b)、(c)、(d)の4つであったとすると、画像を合成すると図6(a)に示すようにアライメントパターン601とパターンマッチング時にアライメントパターンと誤認識するようなラインパターン線分602を含む画像となる場合がある。図6(b)に示すように合成画像を2値化すると誤認識するパターン線分602が目視で判別し易くなる。このように、合成画像の生成では、マッチングにより抽出したすべての画像を合成に使用すると、合成に用いる画像処理アルゴリズムによっては極隣接する線分の隙間を中間色で穴埋めすることで実際とは異なる太い線になったりすることがあるため、3つ程度の画像で合成したほうが良いこともある。検査レシピを実行する度に蓄積されていく実回路パターンでのアライメントパターン画像情報が増えていくので、合成画像が何点も得られる。そこで、ステップ405では、ステップ404で作成した数点の合成画像から最適と思われる画像を選択してテンプレート画像候補を決定する。選択するテンプレート画像候補は複数でもよく、その場合はパターンマッチング時に使用するテンプレート画像の優先度も画像情報に付加しておくとよいだろう。   Assuming that the extracted alignment pattern images are four of FIGS. 5A, 5B, 5C, and 5D, when the images are combined, the alignment pattern 601 and the pattern matching as shown in FIG. Sometimes an image including a line pattern line segment 602 that is erroneously recognized as an alignment pattern may be obtained. As shown in FIG. 6B, when the composite image is binarized, a pattern line segment 602 that is erroneously recognized is easily visually identified. In this way, in the generation of a composite image, if all images extracted by matching are used for synthesis, depending on the image processing algorithm used for synthesis, the gap between the adjacent line segments is filled with an intermediate color, which is different from the actual one. Since it may be a line, it may be better to compose with about three images. Since the alignment pattern image information in the actual circuit pattern accumulated every time the inspection recipe is executed increases, many composite images can be obtained. Therefore, in step 405, an image that seems to be optimal is selected from the several composite images created in step 404, and a template image candidate is determined. There may be a plurality of template image candidates to be selected. In that case, it is preferable to add the priority of the template image used at the time of pattern matching to the image information.

そして、ステップ406ではパターンマッチング時に使用する画像処理アルゴリズムによっては、特徴的な線分パターンの影響を受けてパターンマッチング精度を低下させることもあるため、テンプレート画像候補から線分抽出を行い、パターンマッチングに影響すると思われる不要な線分形状を削除して図7(a)に示すような2値化画像701を作成する。ステップ407では図7(b)に示すように2値化画像701からテンプレート画像として必要な範囲702を選択して切り出し、低倍率での光学顕微鏡画像用のテンプレート画像703を作成する。図7(c)のアライメントパターン601がテンプレート画像703に含まれるテンプレートパターンである。ここで、パターンマッチングの精度を向上させるために、線分パターンを太らせるなどの工夫を加味してもよい。   In step 406, depending on the image processing algorithm used at the time of pattern matching, the pattern matching accuracy may be reduced due to the influence of the characteristic line segment pattern. A binarized image 701 as shown in FIG. 7A is created by deleting an unnecessary line segment shape that seems to affect the image quality. In step 407, as shown in FIG. 7B, a necessary range 702 as a template image is selected from the binarized image 701 and cut out to create a template image 703 for an optical microscope image at a low magnification. An alignment pattern 601 in FIG. 7C is a template pattern included in the template image 703. Here, in order to improve the accuracy of the pattern matching, an idea such as thickening the line segment pattern may be added.

低倍率での光学顕微鏡画像用のテンプレート画像の作成が完了したら、ステップ408では低倍率でのテンプレート画像703を基に高倍率での荷電粒子顕微鏡画像用のテンプレート画像802を作成する。図8に示すように、まず、撮像倍率に合せて低倍率でのテンプレート画像703での高倍率時の視野中心となるアライメントパターンのラインパターン線分601が直角に交わる点801を拡大する。次に拡大した画像から範囲を選択して切り出し、荷電粒子顕微鏡画像用テンプレート画像802を作成する。図8のアライメントパターン801がテンプレート画像802に含まれるテンプレートパターンである。荷電粒子顕微鏡画像用テンプレート画像に関しては、既にアライメントパターン画像を合成して作成した光学顕微鏡画像用のテンプレート画像があるため容易に自動作成も可能である。   When the creation of the template image for the optical microscope image at the low magnification is completed, in step 408, the template image 802 for the charged particle microscope image at the high magnification is created based on the template image 703 at the low magnification. As shown in FIG. 8, first, a point 801 at which the line pattern line segment 601 of the alignment pattern serving as the center of the visual field at the high magnification in the template image 703 at a low magnification intersects with the imaging magnification at a right angle is enlarged. Next, a range is selected from the enlarged image and cut out to create a template image 802 for a charged particle microscope image. An alignment pattern 801 in FIG. 8 is a template pattern included in the template image 802. Regarding the template image for the charged particle microscope image, since there is a template image for the optical microscope image that has already been created by synthesizing the alignment pattern image, it can be easily created automatically.

図9は実施例に係わる荷電粒子線装置でのテンプレート画像作成画面を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing a template image creation screen in the charged particle beam apparatus according to the embodiment.

グローバルアライメント用のテンプレート画像の作成は、図9に示すようなGUI(Graphical User Interface)により行う。まず、グローバルアライメント用のテンプレート画像を作成するため、オペレータ操作用モニタ132又は外部インターフェース133(表示装置および入力装置)にて、テンプレート画像作成画面901のパラメータ入力域であるデバイス名称入力域902又はプロセス名称入力域903に名称を入力して検索904を実行する。   Creation of a template image for global alignment is performed by a GUI (Graphical User Interface) as shown in FIG. First, in order to create a template image for global alignment, a device name input area 902 or a process that is a parameter input area of the template image creation screen 901 is used on the operator operation monitor 132 or the external interface 133 (display device and input device). A name is entered in the name input area 903 and a search 904 is executed.

入力した検索条件に合致したアライメントパターン画像の一覧がアライメントパターン画像一覧905に表示される。次に、画像を合成する画像処理アルゴリズムの実行条件を条件906のプルダウンメニューから選択する。ここでの画像処理アルゴリズムは、例えばエッジ検出前に画像に対して行うフィルタ類(例えば、ガウシアンやスムージング)である。そして、画像合成実行907をマウスでクリックすることにより一覧に表示されているすべての画像を総当たりでパターンマッチングを実行し、合成した画像でマッチングスコア値の高い順に合成画像一覧908の左から2値化された合成画像を表示する。そして、パターンマッチングに不要と思われる線分がある場合は個々に合成画像一覧908上で画像をマウスでクリックして選択して拡大表示し、マウスで範囲を選択して削除する。不要と思われる線分が無くなるまで上記操作を繰り返し行う。ここで、アライメントパターン画像が蓄積されてくると画像情報量も増えてくるため、情報量が多い場合はアライメントパターン画像一覧905に表示された画像情報から任意選択してからパターンマッチングを実行してもよい。   A list of alignment pattern images that match the input search condition is displayed in the alignment pattern image list 905. Next, an execution condition of an image processing algorithm for combining images is selected from a pull-down menu of condition 906. The image processing algorithm here is, for example, filters (for example, Gaussian or smoothing) performed on the image before edge detection. Then, by clicking on the image composition execution 907 with the mouse, pattern matching is executed for all the images displayed in the list, and 2 from the left of the composite image list 908 in the descending order of the matching score value in the synthesized image. Display the valuated composite image. If there is a line segment that is considered unnecessary for pattern matching, an image is individually selected by clicking on the combined image list 908 with the mouse to select it for enlargement, and the range is selected and deleted with the mouse. Repeat the above operation until there are no more unnecessary line segments. Here, since the amount of image information increases as the alignment pattern image is accumulated, if the amount of information is large, pattern matching is executed after arbitrarily selecting the image information displayed in the alignment pattern image list 905. Also good.

低倍率用合成画像一覧908にて最適と思われる合成画像をマウスでクリックして選択し、低倍率用のテンプレート画像としてレシピ情報に登録するため、低倍画像登録909をマウスでクリックして実行する。低倍画像登録909を実行することにより、高倍画像の作成も自動で行われ、実行結果が高倍率用合成画像一覧910に表示される。   Click and select a composite image that seems to be optimal in the low-magnification composite image list 908 with the mouse, and register it in the recipe information as a low-magnification template image. To do. By executing the low-magnification image registration 909, a high-magnification image is automatically created and the execution result is displayed in the high-magnification composite image list 910.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態、実施例および変形例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態、実施例および変形例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, examples, and modifications. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications. It goes without saying that various changes can be made.

101・・・荷電粒子光学系
102・・・荷電粒子源
103・・・試料
104・・・試料交換室
105・・・試料室
106・・・試料ステージ
107・・・増幅器
108・・・高電圧制御部
109・・・リターディング電圧制御部
110・・・第一コンデンサレンズ制御部
111・・・第二コンデンサレンズ制御部
112・・・アライメント制御部
113・・・偏向電流制御部
114・・・対物レンズ制御部
115・・・引出し電極
116・・・一次荷電粒子線
117・・・第一コンデンサレンズ
118・・・第二コンデンサレンズ
119・・・アライメントコイル
120・・・対物レンズ
121・・・二次荷電粒子線
122・・・二次荷電粒子検出器
123・・・欠陥検出制御部
124・・・自動欠陥分類制御部
125・・・表示モニタ
126・・・画像メモリ
127・・・画像処理制御部
128・・・画像補正制御部
129・・・画像表示部
130・・・荷電粒子光学系制御部
131・・・装置制御部
132・・・オペレータ操作用モニタ
133・・・外部インターフェース
134・・・ステージ制御部
135・・・搬送制御部
136・・・光学顕微鏡
101 ... charged particle optical system 102 ... charged particle source 103 ... sample 104 ... sample exchange chamber 105 ... sample chamber 106 ... sample stage 107 ... amplifier 108 ... high voltage Control unit 109 ... retarding voltage control unit 110 ... first condenser lens control unit 111 ... second condenser lens control unit 112 ... alignment control unit 113 ... deflection current control unit 114 ... Objective lens control unit 115 ... extraction electrode 116 ... primary charged particle beam 117 ... first condenser lens 118 ... second condenser lens 119 ... alignment coil 120 ... objective lens 121 ... Secondary charged particle beam 122 ... secondary charged particle detector 123 ... defect detection control unit 124 ... automatic defect classification control unit 125 ... display monitor 1 6 ... Image memory 127 ... Image processing control unit 128 ... Image correction control unit 129 ... Image display unit 130 ... Charged particle optical system control unit 131 ... Device control unit 132 ... Monitor for operator operation 133... External interface 134... Stage control unit 135... Transport control unit 136.

Claims (15)

試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子光学系と、
前記試料を保持する試料ステージと、
前記荷電粒子光学系および前記試料ステージを制御する制御装置と、
前記荷電粒子線の照射により前記試料から得られる二次的荷電粒子の信号から前記試料の画像を生成する演算装置と、
前記試料の画像を記憶する記憶装置と、
を備え、
前記演算装置は、予め撮像された複数の画像を重ね合わせて作成された合成画像上で指定されたパターンをテンプレートパターンとして設定し、前記テンプレートパターンと一致するパターンの位置を検出することを特徴とすることを特徴とする荷電粒子線装置。
A charged particle optical system for irradiating a sample with a charged particle beam;
A sample stage for holding the sample;
A controller for controlling the charged particle optical system and the sample stage;
An arithmetic unit for generating an image of the sample from a signal of secondary charged particles obtained from the sample by irradiation of the charged particle beam;
A storage device for storing an image of the sample;
With
The arithmetic device sets a pattern specified on a composite image created by superimposing a plurality of pre-captured images as a template pattern, and detects a position of a pattern that matches the template pattern. A charged particle beam apparatus characterized by:
請求項1において、
前記予め撮像された画像は、前記試料ステージに保持される試料と同じのデバイスまたは製造プロセスの試料の画像であることを特徴とする荷電粒子線装置。
In claim 1,
The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the pre-captured image is an image of a sample of the same device or manufacturing process as the sample held on the sample stage.
請求項1において、
前記合成画像は、予め撮像された複数の画像のうち類似度の高い画像を重ね合わせて作成されることを特徴とする荷電粒子線装置。
In claim 1,
The charged particle beam apparatus, wherein the composite image is created by superimposing images having high similarity among a plurality of images captured in advance.
請求項3において、
前記類似度の高い画像は、予め撮像された複数の画像を総当たりでパターンマッチングを行い、画像の組み合わせ毎の類似度を算出して決定することを特徴とする荷電粒子線装置。
In claim 3,
The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the image having a high similarity is determined by performing pattern matching on a plurality of images captured in advance and calculating a similarity for each combination of images.
請求項1において、
前記合成画像は複数生成され、
複数の前記合成画像から選択された合成画像上で前記テンプレートパターンが設定されることを特徴とする荷電粒子線装置。
In claim 1,
A plurality of the composite images are generated,
The charged particle beam apparatus, wherein the template pattern is set on a composite image selected from a plurality of the composite images.
請求項1において、
前記合成画像を2値化した画像を表示する表示装置と、
前記2値化した画像上で前記テンプレートパターンを指定入力する入力装置と、を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
In claim 1,
A display device for displaying an image obtained by binarizing the composite image;
A charged particle beam device comprising: an input device for designating and inputting the template pattern on the binarized image.
請求項1において、
前記テンプレートパターンを含む画像であるテンプレート画像から必要な範囲を選択して切り出し、低倍率用のテンプレート画像を作成することを特徴とする荷電粒子線装置。
In claim 1,
A charged particle beam apparatus, wherein a necessary range is selected from a template image that is an image including the template pattern and cut out to create a template image for low magnification.
請求項7において、
前記低倍率用のテンプレート画像を基に高倍率用のテンプレート画像を作成することを特徴とする荷電粒子線装置。
In claim 7,
A charged particle beam apparatus, wherein a template image for high magnification is created based on the template image for low magnification.
請求項1において、
光学顕微鏡を備え、
前記予め撮像された画像は前記光学顕微鏡によって撮像されたものであることを特徴とする荷電粒子線装置。
In claim 1,
Equipped with an optical microscope,
The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the pre-captured image is captured by the optical microscope.
請求項1において、
前記テンプレートパターンと一致するパターンの位置に基づいて前記試料の位置ずれを補正することを特徴とする荷電粒子線装置。
In claim 1,
A charged particle beam apparatus that corrects a positional deviation of the sample based on a position of a pattern that matches the template pattern.
試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子光学系と、前記試料を保持する試料ステージと、前記荷電粒子光学系および前記試料ステージを制御する制御装置と、前記荷電粒子線の照射により前記試料から得られる二次的荷電粒子の信号から前記試料の画像を生成する演算装置と、前記試料の画像を記憶する記憶装置と、を備える荷電粒子線装置によって読み取り可能であり、
予め撮像された複数の画像を重ね合わせて作成された合成画像上で指定されたパターンをテンプレートパターンとして設定し、前記テンプレートパターンと一致するパターンの位置を検出することを特徴とすることを特徴とする非一時的かつ有形のプログラム記憶媒体。
A charged particle optical system for irradiating a sample with a charged particle beam, a sample stage for holding the sample, a control device for controlling the charged particle optical system and the sample stage, and a sample obtained by irradiation with the charged particle beam. A charged particle beam device comprising: an arithmetic device that generates an image of the sample from a signal of secondary charged particles that is generated; and a storage device that stores the image of the sample;
A pattern specified on a composite image created by superimposing a plurality of pre-captured images is set as a template pattern, and a position of a pattern that matches the template pattern is detected. Non-transitory and tangible program storage medium.
請求項11において、
前記合成画像は、予め撮像された複数の画像のうち類似度の高い画像を重ね合わせて作成されることを特徴とする非一時的かつ有形のプログラム記憶媒体。
In claim 11,
The non-transitory and tangible program storage medium, wherein the composite image is created by superimposing images having high similarity among a plurality of images captured in advance.
請求項12において、
前記類似度の高い画像は、予め撮像された複数の画像を総当たりでパターンマッチングを行い、画像の組み合わせ毎の類似度を算出して決定することを特徴とする非一時的かつ有形のプログラム記憶媒体。
In claim 12,
The non-temporary and tangible program storage is characterized in that the image having a high similarity is determined by performing pattern matching on a plurality of images captured in advance and calculating a similarity for each combination of images. Medium.
請求項11において、
前記合成画像は複数生成され、
複数の前記合成画像から選択された合成画像上で前記テンプレートパターンが設定されることを特徴とする非一時的かつ有形のプログラム記憶媒体。
In claim 11,
A plurality of the composite images are generated,
A non-transitory and tangible program storage medium, wherein the template pattern is set on a composite image selected from a plurality of the composite images.
請求項11において、
前記テンプレートパターンと一致するパターンの位置に基づいて前記試料の位置ずれを補正することを特徴とする非一時的かつ有形のプログラム記録媒体。
In claim 11,
A non-transitory and tangible program recording medium characterized in that a positional deviation of the sample is corrected based on a position of a pattern matching the template pattern.
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