JP2920961B2 - パターンの測長方法 - Google Patents
パターンの測長方法Info
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- JP2920961B2 JP2920961B2 JP27394989A JP27394989A JP2920961B2 JP 2920961 B2 JP2920961 B2 JP 2920961B2 JP 27394989 A JP27394989 A JP 27394989A JP 27394989 A JP27394989 A JP 27394989A JP 2920961 B2 JP2920961 B2 JP 2920961B2
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- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 走査型電子顕微鏡（SEM）によるパターンの測長方法
に関し， 被測定パターンの位置出しを人間の目に頼ることなく
自動的に高能率で行い且つ測長精度を向上させ，工程待
ちの無駄時間をなくすることを目的とし， 走査型電子顕微鏡によりパターンの測長を行うに際
し，被測定パターンが形成されているウエハをステージ
上に載せ，パターンの画像データとあらかじめメモリさ
れた該パターンのデータとを比較するパターンマッチン
グにより画像データの位置ずれ量を読み，この結果に基
づいてステージを移動して位置補正を行うことにより，
被測定パターンを顕微鏡の視野内に移動し，その後順
次，顕微鏡の倍率を上げて顕微鏡の焦点調整，パターン
マッチングを繰り返して最終的な倍率になってから，画
像のコントラストが最大になる焦点距離で測長を行うよ
うに構成する。
に関し， 被測定パターンの位置出しを人間の目に頼ることなく
自動的に高能率で行い且つ測長精度を向上させ，工程待
ちの無駄時間をなくすることを目的とし， 走査型電子顕微鏡によりパターンの測長を行うに際
し，被測定パターンが形成されているウエハをステージ
上に載せ，パターンの画像データとあらかじめメモリさ
れた該パターンのデータとを比較するパターンマッチン
グにより画像データの位置ずれ量を読み，この結果に基
づいてステージを移動して位置補正を行うことにより，
被測定パターンを顕微鏡の視野内に移動し，その後順
次，顕微鏡の倍率を上げて顕微鏡の焦点調整，パターン
マッチングを繰り返して最終的な倍率になってから，画
像のコントラストが最大になる焦点距離で測長を行うよ
うに構成する。
本発明は走査型電子顕微鏡によるパターンの測長方法
に関する。
に関する。
近年，半導体装置はパターンの高密度化，微細化にと
もない，走査型電子顕微鏡によるパターンの測長が必要
不可欠になってきている。
もない，走査型電子顕微鏡によるパターンの測長が必要
不可欠になってきている。
本発明は，この要請に対し測定のスループットを向上
した測長方法として適用できる。
した測長方法として適用できる。
走査型電子顕微鏡によるパターンの測長は顕微鏡の視
野内に測定しようとするパターンの位置出しを行い，走
査する電子ビームをウエハ上のパターンに照射し，各走
査点から放出される一次，又は二次電子を検出器に受け
て増幅し，走査と同期させてCRT上にパターン像を写し
出し，パターン幅等の測長を行っていた。
野内に測定しようとするパターンの位置出しを行い，走
査する電子ビームをウエハ上のパターンに照射し，各走
査点から放出される一次，又は二次電子を検出器に受け
て増幅し，走査と同期させてCRT上にパターン像を写し
出し，パターン幅等の測長を行っていた。
この場合，膨大なパターン数を有する高密度デバイス
のウエハ内で，所望の被測定パターンの位置出しは，人
間の目によりCRT上のパターン像を見て判断していた。
のウエハ内で，所望の被測定パターンの位置出しは，人
間の目によりCRT上のパターン像を見て判断していた。
このように，人間が位置出しを判断していたのでは，
測長結果が出るまでウエハの処理を待機させていなくて
はならず，プロセス中における無駄な時間が非常に多か
った。
測長結果が出るまでウエハの処理を待機させていなくて
はならず，プロセス中における無駄な時間が非常に多か
った。
本発明は，被測定パターンの位置出しを人間の目に頼
ることなく自動的に高能率で行い且つ測長精度を向上し
た測定方法を提供し，工程待ちの無駄時間をなくするこ
とを目的とする。
ることなく自動的に高能率で行い且つ測長精度を向上し
た測定方法を提供し，工程待ちの無駄時間をなくするこ
とを目的とする。
上記課題の解決は，走査型電子顕微鏡によりパターン
の測長を行うに際し，被測定パターンが形成されている
ウエハをステージ上に載せ，パターンの画像データとあ
らかじめメモリされた該パターンのデータとを比較する
パターンマッチングにより画像データの位置ずれ量を読
み，この結果に基づいてステージを移動して位置補正を
行うことにより，被測定パターンを顕微鏡の視野内に移
動し，その後順次，顕微鏡の倍率を上げて顕微鏡の焦点
調整，パターンマッチングを繰り返して最終的な倍率に
なってから，画像のコントラストが最大になる焦点距離
で測長を行うパターンの測長方法により達成される。
の測長を行うに際し，被測定パターンが形成されている
ウエハをステージ上に載せ，パターンの画像データとあ
らかじめメモリされた該パターンのデータとを比較する
パターンマッチングにより画像データの位置ずれ量を読
み，この結果に基づいてステージを移動して位置補正を
行うことにより，被測定パターンを顕微鏡の視野内に移
動し，その後順次，顕微鏡の倍率を上げて顕微鏡の焦点
調整，パターンマッチングを繰り返して最終的な倍率に
なってから，画像のコントラストが最大になる焦点距離
で測長を行うパターンの測長方法により達成される。
本発明では，目視に代わるパターンの自動位置出し手
段として第１図で説明するパターンマッチングを用いて
いる。
段として第１図で説明するパターンマッチングを用いて
いる。
第１図（１）〜（４）は本発明の原理図である。
第１図（１）はSEMのCRT上に写し出された画像データ
で，被測定パターンとしてのパターンＡと近傍のパター
ンＢが写されている。
で，被測定パターンとしてのパターンＡと近傍のパター
ンＢが写されている。
第１図（２）は上記のパターン像の２値化を行う。２
値化データは放出電子の検出レベルをあるスライスレベ
ルで切り，スライスレベルより上は1,下は０として求め
られる。
値化データは放出電子の検出レベルをあるスライスレベ
ルで切り，スライスレベルより上は1,下は０として求め
られる。
第１図（３）はあらかじめメモリされている２値化さ
れたパターンＡとパターンＢのパターン情報である。
れたパターンＡとパターンＢのパターン情報である。
次に，パターンＡとパターンＢの位置出し方法につい
て説明する。
て説明する。
第１図（２）のパターンＡとパターンＢの２値化され
た画像データと，第１図（３）のパターンＡとパターン
Ｂの２値化されているメモリデータとを比較しパターン
マッチングを行う。
た画像データと，第１図（３）のパターンＡとパターン
Ｂの２値化されているメモリデータとを比較しパターン
マッチングを行う。
パターンの画像データとメモリデータを比較するパタ
ーンマッチングにより画像データの位置ずれ量を読み，
位置補正（被測定パターンＡのセンタリング）を行う。
ーンマッチングにより画像データの位置ずれ量を読み，
位置補正（被測定パターンＡのセンタリング）を行う。
第１図（４）はこの状態を示し，この位置において，
パターンＡの測長を行う。
パターンＡの測長を行う。
更に，本発明では位置の読み取りを，低倍率より高倍
率へと上記のパターンマッチングにより行い，その都度
焦点調整を行い，画像のコントラストが最大になる焦点
距離で測長を行うようにして精度を向上させている。
率へと上記のパターンマッチングにより行い，その都度
焦点調整を行い，画像のコントラストが最大になる焦点
距離で測長を行うようにして精度を向上させている。
次に，以上の過程を流れ図を用いて順次説明する。
第４図は本発明の流れ図である。
図において,11でSEMにウエハをセットする。
12でSEMの焦点距離ｉをセットする。最初は低倍率
（数10〜数100）にセットする。
（数10〜数100）にセットする。
13で電子ビームを走査して画像データを取り込み,CRT
上に表示する。
上に表示する。
14で焦点距離ｉを変数にして輝度（コントラスト；後
記の第３図説明参照）が最大がどうかを調べる。
記の第３図説明参照）が最大がどうかを調べる。
NOの場合は12に帰還する。
YESの場合はｉを固定し,15に進む。
15で輝度最大の焦点距離ｉMAXの画像データをメモリ1
6に記憶する。
6に記憶する。
17でｉMAXの画像データをスライスレベルｊで切り２
値化する。
値化する。
19で２値化データライブラリ18とｉMAXの画像データ
を比較してパターンマッチングを行う。
を比較してパターンマッチングを行う。
20でスライスレベルｊを変数にしてマッチング度ｊが
最大がどうかを調べる。
最大がどうかを調べる。
NOの場合は17に帰還する。
YESの場合はｊを固定し,21に進む。
21でパターンマッチングにより，パターン位置を算出
し，ウエハステージを移動してパターンの位置出しを行
う。
し，ウエハステージを移動してパターンの位置出しを行
う。
22で位置出しされたパターンは被測長物かどうかを調
べる。
べる。
NOの場合は27に進み,27で次画像取り込みパターンへ
ステージを移動し,28でSEMの倍率を変化させて（下げ
て）12に帰還する。
ステージを移動し,28でSEMの倍率を変化させて（下げ
て）12に帰還する。
YESの場合は23でパターンのセンタリングを行い24に
進む。
進む。
24で今行っている測定は最終倍率（数1000〜数1000
0）かどうかにより， NOの場合は25で倍率を上げて12に帰還する。
0）かどうかにより， NOの場合は25で倍率を上げて12に帰還する。
YESの場合は26で測長を行う。
以上のように倍率調整とパターンマッチングが繰り返
して行われる。
して行われる。
第２図（１）〜（７）は本発明の一実施例を説明する
平面図である。
平面図である。
（ａ） ウエハ１の周囲とオリエンテーションフラット
1Aとにより大凡のウエハのアラインメントが行われる。
４はウエハの支持ピンである。
1Aとにより大凡のウエハのアラインメントが行われる。
４はウエハの支持ピンである。
（ｂ） マーク３あるいはチップ２のレイアウトの隅2A
に，ウエハを載せたステージを移動し，その画像データ
を取り込み，位置の読み取りをパターンマッチング等で
行う（以上第２図（１））。
に，ウエハを載せたステージを移動し，その画像データ
を取り込み，位置の読み取りをパターンマッチング等で
行う（以上第２図（１））。
（ｃ） 以上の（ａ）〜（ｂ）の過程により，ウエハ上
の各チップの位置がわかり，所定のチップにステージを
移動させる。
の各チップの位置がわかり，所定のチップにステージを
移動させる。
次に，所定のチップの周囲のスクライブライン５又は
チップ内のパターン６のパターンマッチングにより更に
高精度にチップの位置出しを行い（第２図（２）），そ
の後，チップ内の所定パターンA,Bにステージを移動す
る（第２図（３））。
チップ内のパターン６のパターンマッチングにより更に
高精度にチップの位置出しを行い（第２図（２）），そ
の後，チップ内の所定パターンA,Bにステージを移動す
る（第２図（３））。
この場合のパターンマッチングは低倍率で行われる。
（ｄ） パターンマッチングを行うために，あらかじめ
所定パターンA,B（測長パターンA,周囲のパターンＢ）
の画像データをメモリしておく（第２図（５））。
所定パターンA,B（測長パターンA,周囲のパターンＢ）
の画像データをメモリしておく（第２図（５））。
（ｅ） 次に，所定パターンA,Bにステージを移動させ
て（第２図（４）），パターンマッチングの後，パター
ンのセンタリングを行い，測長パターンＡを視野中央に
移動する。
て（第２図（４）），パターンマッチングの後，パター
ンのセンタリングを行い，測長パターンＡを視野中央に
移動する。
次に，画像のS/Nが一番高くなる焦点状態に調整す
る。即ち，後記第３図（２）においてパターンのコント
ラストが最大になるような焦点位置に調節する（第２図
（６））。
る。即ち，後記第３図（２）においてパターンのコント
ラストが最大になるような焦点位置に調節する（第２図
（６））。
これを自動調整するには，放出電子の検出強度と焦点
調節機構とを連動させればよい。
調節機構とを連動させればよい。
次に，倍率を上げて焦点調整とパターンマッチングを
繰り返して最終的な倍率になってから測長を行う（第２
図（７））。
繰り返して最終的な倍率になってから測長を行う（第２
図（７））。
第３図（１），（２）はそれぞれ電子ビームがパター
ンを横切る輝度信号及び顕微鏡の焦点距離に対するコン
トラストの関係を示す。
ンを横切る輝度信号及び顕微鏡の焦点距離に対するコン
トラストの関係を示す。
輝度信号の一番明るいところをＩMAX，一番暗いとこ
ろをＩMINとすると，コントラストは次式で表される。
ろをＩMINとすると，コントラストは次式で表される。
コントラスト ＝（ＩMAX−ＩMIN）／（ＩMAX＋ＩMIN）． 図で,Wは測長されたパターン幅である。
次に，実施例の効果を示す数値例を示すと，待ち時間
を短縮してスループットが従来例に対し20〜30％向上
し，測長精度は約５％向上した。
を短縮してスループットが従来例に対し20〜30％向上
し，測長精度は約５％向上した。
以上説明したように本発明によれば，被測定パターン
の位置出しを人間の目に頼ることなく自動的に高能率で
行え且つ測長精度を向上した測定方法が得られ，工程待
ちの無駄時間をなくすることができた。
の位置出しを人間の目に頼ることなく自動的に高能率で
行え且つ測長精度を向上した測定方法が得られ，工程待
ちの無駄時間をなくすることができた。
第１図（１）〜（４）は本発明の原理図， 第２図（１）〜（７）は本発明の一実施例を説明する平
面図， 第３図（１），（２）はそれぞれパターンを横切る輝度
信号及び焦点距離に対するコントラストの関係図， 第４図は本発明の流れ図である。 図において， Ａは被測定パターン,Bは近傍のパターン,1はウエハ,1A
はオリエンテーションフラット,2はチップ,2Aはチップ
レイアウトの隅,3は位置マーク,4は支持ピン である。
面図， 第３図（１），（２）はそれぞれパターンを横切る輝度
信号及び焦点距離に対するコントラストの関係図， 第４図は本発明の流れ図である。 図において， Ａは被測定パターン,Bは近傍のパターン,1はウエハ,1A
はオリエンテーションフラット,2はチップ,2Aはチップ
レイアウトの隅,3は位置マーク,4は支持ピン である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/66 H01J 37/22 H01J 37/28 G01B 15/00 - 15/06
Claims (1)
- 【請求項１】走査型電子顕微鏡によりパターンの測長を
行うに際し， 被測定パターンが形成されているウエハをステージ上に
載せ，パターンの画像データとあらかじめメモリされた
該パターンのデータとを比較するパターンマッチングに
より画像データの位置ずれ量を読み，この結果に基づい
てステージを移動して位置補正を行うことにより，被測
定パターンを顕微鏡の視野内に移動し，その後順次，顕
微鏡の倍率を上げて顕微鏡の焦点調整，パターンマッチ
ングを繰り返して最終的な倍率になってから，画像のコ
ントラストが最大になる焦点距離で測長を行うことを特
徴とするパターンの測長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27394989A JP2920961B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | パターンの測長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27394989A JP2920961B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | パターンの測長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03135046A JPH03135046A (ja) | 1991-06-10 |
| JP2920961B2 true JP2920961B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=17534817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27394989A Expired - Fee Related JP2920961B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | パターンの測長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2920961B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2900858B2 (ja) * | 1995-09-28 | 1999-06-02 | 日本電気株式会社 | Ｃｍｏｓ論理回路の故障箇所特定方法 |
-
1989
- 1989-10-20 JP JP27394989A patent/JP2920961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03135046A (ja) | 1991-06-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |