JP3133795B2 - パターンマッチング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム装置で電子
ビームを試料上に走査して得られた二次電子像の配線パ
ターンとＣＡＤデータ上の配線パターンとのパターンマ
ッチングを行うパターンマッチング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子ビームテスタで半導体チップ上の配
線の電圧を測定する場合、チップ表面上を電子ビームで
走査して二次電子像を取得し、これをディスプレイ装置
に表示させ、二次電子像を目視して測定点を指定した後
に、その点に電子ビームを照射して電圧測定を行ってい
る。

【０００３】しかし、二次電子像上で測定点を指定する
のは、次のような理由により容易でない。

【０００４】半導体集積回路の大規模化、高集積化に
伴い、二次電子像の視野が相対的に極めて狭くなり、か
つ、試料が搭載されるステージの位置決め誤差が配線ピ
ッチに対し相対的に大きくなってきている。

【０００５】二次電子像では、最上層の配線パターン
は明瞭であるが、最上層の１つ下層の配線のパターン
は、コントラストが低くて明瞭ではない。

【０００６】そこで、配線のマスクパターンのＣＡＤレ
イアウトデータに基づいて指定した測定点を、レイアウ
ト図と二次電子像のパターンマッチングにより二次電子
像上の測定点に自動変換する方法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このパターン
マッチングは、次のような理由により容易でない。

【０００８】画像データが多量、例えば二次電子像の
みで５１２×５１２画素×８ビットもある。

【０００９】二次電子像が画素毎の輝度データである
のに対し、ＣＡＤデータはポリゴンデータ（ベクトルデ
ータ）である。

【００１０】二次電子像の設定倍率に対する実際の倍
率の精度が±２％程度あり、かつ、試料が搭載されたス
テージの位置決め精度が±２μｍ程度ある。

【００１１】半導体チップ製造プロセスの条件によ
り、配線に太りや細りが生じ、しかも、太りや細りの程
度が配線層毎に異なる。

【００１２】通常のパターンマッチングでは画像をシフ
トさせる毎に対応する画素の積和をパターン一致度とし
て計算し、パターン一致度が最大となるシフト量を求め
ればよいが、上記パターンマッチングでは、画像の倍率
及び各配線の太りや細りの程度を変える毎に画像をシフ
トさせてパターン一致度を計算し、パターン一致度が最
大となる倍率、配線の太りや細りの程度及びシフト量を
求めなければならないので、処理が複雑かつ処理時間が
長くなる。

【００１３】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、ＣＡＤデータ上の配線パターンと二次電子像上の配
線パターンとのパターンマッチングを容易かつ短時間で
行うことが可能なパターンマッチング装置を提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段及びその作用】図１は、本
発明に係るパターンマッチング装置の原理構成図であ
る。このパターンマッチング装置は、電子ビーム装置で
電子ビームを試料上に走査して得られた二次電子像の配
線パターンとＣＡＤデータ上の配線パターンとのパター
ンマッチングを行うものであって、次のような構成要素
を備えている。

【００１５】３はエッジ位置検出手段であり、該ＣＡＤ
データ上の直交座標系の一方の軸Ｙに平行な配線パター
ンエッジの位置Ｘ_i、ｉ＝１〜ｎを検出する。４は二次
電子像記憶手段であり、該二次電子像が格納される。５
は投影輝度分布作成手段であり、該二次電子像上の直交
座標系の一方の軸Ｙに平行な直線に沿って該二次電子像
の輝度を加算した投影輝度Ｂ（Ｘ）を求める。この場
合、Ｙの範囲を二次電子像倍率精度、試料位置決め精度
及び配線幅拡縮に基づいて限定してもよい。６はエッジ
度検出手段であり、投影輝度Ｂ（Ｘ）から配線パターン
のエッジ度Ｅ（Ｘ）を検出する。７はパターンマッチン
グ度算出手段であり、該エッジ位置Ｘ_i、ｉ＝１〜ｎと
エッジ度Ｅ（Ｘ）との相関の程度をパターンマッチング
度Ｖとして求める。８は誤差検出手段であり、該ＣＡＤ
データ上の配線パターンのエッジ位置Ｘ_i、ｉ＝１〜ｎ
を、二次電子像倍率精度、試料位置決め精度及び配線幅
拡縮に基づいてＸ_i−ａ_i≦Ｘ_i≦Ｘ_i＋ｂ_iの範囲で変化
させたときパターンマッチング度Ｖが最大となる二次電
子像倍率誤差及び試料位置決め誤差を求める。パターン
マッチング度Ｖは全ての配線パターンを考慮する必要は
なく、エッジ位置Ｘ_i、ｉ＝１〜ｎの検出範囲は適当に
限定してよい。例えば、エッジ位置を最上配線パターン
のエッジ位置のみに限定してもよい。

【００１６】本発明では、二次電子像を軸Ｘ上に投影し
た輝度分布Ｂ（Ｘ）からエッジ度Ｅ（Ｘ）を求め、この
エッジ度Ｅ（Ｘ）とＣＡＤデータ上の一次元エッジ位置
Ｘ_i、ｉ＝１〜ｎとのパターンマッチング度Ｖを求め、
エッジ位置Ｘ_i、ｉ＝１〜ｎを、二次電子像倍率精度、
試料位置決め精度及び配線幅拡縮に基づいて変化させた
ときパターンマッチング度が最大となる二次電子像倍率
誤差及び試料位置決め誤差を求めるので、ＣＡＤデータ
上の配線パターンと二次電子像上の配線パターンとのパ
ターンマッチングを容易、正確かつ短時間で行うことが
可能となる。

【００１７】本発明の第１態様では、パターンマッチン
グ度算出手段７は、パターンマッチング度ＶをＶ＝Ｅ
（Ｘ₁ ）＋Ｅ（Ｘ₂ ）＋・・・＋Ｅ（Ｘ_n ）で算出す
る。

【００１８】Σ_X で、指定領域内の全てのＸについての
総和を表し、ｅ（Ｘ）を、ＣＡＤデータ上の位置Ｘにエ
ッジが存在すれば１、存在しなければ０であるとする
と、 Ｖ＝Σ_X Ｅ（Ｘ）ｅ（Ｘ） ＝Ｅ（Ｘ₁ ）＋Ｅ（Ｘ₂ ）＋・・・＋Ｅ（Ｘ_n ） であり、また、エッジ位置Ｘ_i、ｉ＝１〜ｎはＣＡＤデ
ータから容易に検出することができるので、この構成に
よれば、パターンマッチング度Ｖを正確かつ容易に評価
することができる。

【００１９】本発明の第２態様では、エッジ度検出手段
６は、エッジ度Ｅ（Ｘ）をＥ（Ｘ）＝｜Ｂ（Ｘ−ｑ）−
Ｂ（Ｘ）｜＋｜Ｂ（Ｘ）−Ｂ（Ｘ＋ｑ）｜で算出する。

【００２０】この構成の場合、配線層や右側エッジ、左
側エッジによらず、配線パターンのエッジを正しく評価
することができる。

【００２１】本発明の第３態様では、投影輝度分布作成
手段５は、エッジ位置Ｘ_i、ｉ＝１〜ｎの範囲Ｘ_i−ａ_i
≦Ｘ_i≦Ｘ_i＋ｂ_iのみの投影輝度Ｂ（Ｘ）を求める。

【００２２】この構成の場合、処理対象のデータが必要
最小限となり、より短時間でデータ処理することができ
る。

【００２３】本発明の第４態様では、エッジ位置検出手
段３は、上記ＣＡＤデータ上の直交座標系の両軸に非平
行な斜め配線パターンのエッジ直線をも検出し、投影輝
度分布作成手段５は、該エッジ直線に平行な上記二次電
子像上の直線に沿って該二次電子像の輝度を加算した斜
め投影輝度の分布をも求め、エッジ度検出手段６は、該
斜め投影輝度分布からもエッジ度を検出し、パターンマ
ッチング度算出手段７は、該エッジ直線と該エッジ度と
の相関の程度をも求めてこれを上記パターンマッチング
度Ｖに加算し、誤差検出手段８は、該ＣＡＤデータ上の
斜め配線パターンのエッジ直線をも、二次電子像倍率精
度、試料位置決め精度及び配線幅拡縮に基づいて変化さ
せて、該パターンマッチング度Ｖが最大となる二次電子
像倍率誤差及び試料位置決め誤差を求める。

【００２４】直交座標系を適当にとることにより、配線
パターンの殆どは直交座標系の両軸の一方に平行にな
り、また、両軸に非平行な斜め配線パターンがあっても
これを無視してパターンマッチングを行うことができる
が、この第４態様によれば、斜め配線パターンについて
も、他の配線パターンと同様にパターンマッチング処理
を行うことができる。

【００２５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００２６】（１）第１実施例 図２は、配線パターンの設計データに基づいて測定点を
指定することにより、二次電子像上の対応する測定点を
自動的に決定して電圧測定する電子ビームテスタのハー
ドウエア構成を示す。

【００２７】電子ビーム照射装置１０は、測定点の電圧
及びエネルギー分析グリッドの印加電圧に応じた二次電
子量を検出するものであり、ステージ１１上に載置され
た試料１２に対し電子銃１３から電子ビームＥＢを射出
させると、電子ビームＥＢがコンデンサ磁界レンズ１４
Ａ、ブランキング用偏向器１５及びブランキング用アパ
ーチャ１６を通ってパルス化され、コンデンサ磁界レン
ズ１４Ｂ、偏向器１７及び対物磁界レンズ１８を通って
試料１２上の測定点に収束照射され、照射点から放出さ
れた二次電子ＳＥが引出しグリッド１９１、制御グリッ
ド１９２及びエネルギー分析グリッド１９３を通って二
次電子検出器２０で検出される。

【００２８】試料１２上の電子ビーム照射点は、偏向制
御装置２１から偏向器１７に供給される駆動電圧により
走査される。二次電子像の倍率は、この駆動電圧の振幅
Ｅ0により定まる。偏向制御装置２１は、電子ビームＥ
Ｂ走査位置に対応した走査カウンタ２１ａを備えてお
り、そのクロック計数値Ａは画像入力装置２２に供給さ
れる。例えば、Ａは1８ビットであり、その上位９ビッ
トをｙ、下位９ビットをｘとすると、偏向器１７のＸ偏
向板には電圧Ｅ₀ｘ／５１１が印加され、偏向器１７の
Ｙ偏向板には電圧Ｅ₀ｙ／５１１が印加され、試料１２
上の電子ビーム照射点の座標（Ｘ，Ｙ）は、理想的な場
合、（Ｅ₀ｋｘ、Ｅ0ｋｙ）となる。ここにｋは定数であ
る。

【００２９】画像入力装置２２は、二次電子検出器２０
の出力を増幅した後デジタル値に変換し、これを輝度Ｌ
としてＳＥＭ像フレームメモリ２３のアドレスＡに書き
込む。ＳＥＭ像フレームメモリ２３の内容は、ディスプ
レイ装置２４に供給されて二次電子像がその画面に表示
され、かつ、コンピュータ２５で読み出されて後述の如
く画像処理される。

【００３０】一方、ＣＡＤデータ記憶装置２７には配線
パターンのフォトマスクを得るためのＣＡＤデータが格
納されている。コンピュータ２５は、後述の如く、指定
範囲に基づいてＣＡＤデータ記憶装置２７からこのＣＡ
Ｄデータを読み出し、二次電子像の設定倍率Ｍ_Sを決定
してこれを偏向制御装置２１に設定し、ステージ１１の
目標位置を決定してこれをステージ制御装置２６に設定
し、二次電子像とＣＡＤデータとのパターンマッチング
を行って、ＣＡＤデータ上の測定点から二次電子像上の
測定点を決定する。

【００３１】レイアウト図上の測定点及び指定範囲は、
キーボードや記憶装置などの入力装置２８から供給さ
れ、ディスプレイ装置２９にはこの入力データや他のデ
ータが表示される。また、二次電子像設定倍率Ｍ_Sは偏
向制御装置２１に供給され、偏向制御装置２１はこの倍
率Ｍ_Sに反比例した振幅Ｅ0の上記駆動電圧を偏向器１７
に供給する。

【００３２】次に、図３に基づいて、コンピュータ２５
による電圧測定手順の概略を説明する。以下、括弧内の
数値は図中のステップ識別番号を表す。

【００３３】（３０）入力装置２８を操作してＣＡＤデ
ータ上のパターンマッチング領域、すなわち得ようとす
る二次電子像に相当する領域及び側定点Ｐを指定する。
この領域は、例えば図５（Ａ）に示す如く、測定点Ｐを
中心とする正方形の一辺の長さの半分ｆにより指定され
る。図中の領域には、配線パターン４０、４１及び４２
が含まれている。ＣＡＤデータ記憶装置２７に格納され
ているデータは、配線パターンのエッジを表すベクトル
データであり、これらのベクトルの殆どは、測定点Ｐを
原点とする図示ＸＹ直交座標系のＸ軸又はＹ軸に平行な
ベクトルである。以下の処理では、配線パタ−ン４０〜
４２のうちＹ軸に平行なエッジｅ₁ 〜ｅ₉ に着目する。

【００３４】（３１）ｆの値から二次電子像の設定倍率
Ｍ_S を求め、これを偏向制御装置２１に設定する。二次
電子像の設定倍率ＭＳに対する実際の倍率の精度は±２
％程度である。また、ＣＡＤデータ上の測定点Ｐの座標
からステージ１１の目標位置を求め、これをステージ制
御装置２６に設定する。ステージ制御装置２６はこれに
応じてステージ１１を移動制御する。ステージ１１の位
置決め誤差がなければ、測定点Ｐに相当する試料１２上
の測定点Ｐ’は、電子ビーム照射装置１０の光軸上に存
在する。ステージ１１の位置決め精度は、ステージ１１
をフィードバック制御しない場合で±２μｍ程度ある。

【００３５】（３２）ＣＡＤデータ記憶装置２７から、
上記ステップ３０で指定された領域内の配線パターンの
Ｙ軸方向のエッジｅ_i（ｉ＝１〜ｎ、図５（Ａ）ではｎ
＝９、以下同様）のベクトル、すなわちエッジｅ_iの両
端の座標を抽出する。

【００３６】（３３）エッジｅ_iに相当する二次電子像
上のエッジｅ_i’が必ず含まれる範囲Ｓ_iを求める。図６
では、エッジ検出範囲Ｓ₁ 、Ｓ₆ 及びＳ₇ を点線で示
す。

【００３７】（３４）電子ビームＥＢを試料１２上で走
査させて、二次電子像をＳＥＭ像フレームメモリ２３に
得る。この二次電子像は例えば図５（Ｂ）の如くなり、
ＣＡＤデータ上の配線パタ−ン４０〜４２に対応した配
線パターン５０〜５２が二次電子像に含まれている。図
示のようなＸＹ直交座標系を二次電子像像上にもとる。
Ｘ，Ｙは、画素ピッチを単位とし、−ｆ’≦Ｘ≦ｆ’、
−ｆ’≦Ｙ≦ｆ’なる範囲の整数であり、例えばｆ’＝
２５６である。二次電子像上の座標（Ｘ，Ｙ）における
輝度をＬ（Ｘ，Ｙ）とする。

【００３８】（３５）輝度Ｌ（Ｘ，Ｙ）からエッジ検出
範囲Ｓ_iでのＸ軸上への投影輝度Ｂ_i（Ｘ）、 Ｂ_i（Ｘ）＝Σ_iYＬ（Ｘ，Ｙ） を算出する。ここに、Σ_iYはエッジ検出範囲Ｓ_iでの全
てのＹの値についての総和を意味する。さらに、投影輝
度Ｂ_i（Ｘ）から、エッジ度Ｅ_i（Ｘ）を算出する。

【００３９】ここで、二次電子像中の最上配線パターン
の投影輝度Ｂ_i（Ｘ）は、エッジ付近で図８（Ａ）に示
す如く変化する。エッジ度Ｅ_i（Ｘ）を、 Ｅ_i（Ｘ）＝｜Ｂ_i（Ｘ−ｑ）−Ｂ_i（Ｘ）｜＋｜Ｂ_i（Ｘ）−Ｂ_i（Ｘ＋ｑ ）｜ ・・・（１） で定義する。投影輝度Ｂ_i（Ｘ）のエッジ幅を２Ｗとす
ると、エッジ検出精度を高めるためのｑの好ましい値は
Ｗであり、この場合、エッジ度Ｅ_i（Ｘ）は図８（Ｂ）
に示す如くなる。エッジ幅２Ｗは、主に電子ビーム照射
点のサイズで定まる。エッジ度Ｅ_i（Ｘ）は、右側エッ
ジであるか左側エッジであるかによらない。

【００４０】最上層より下層の配線パターンは、二次電
子像上では、通常、エッジ部のみが検出され、投影輝度
Ｂ_i（Ｘ）は図８（Ｃ）に示す如くなる。この場合のエ
ッジ度Ｅ_i（Ｘ）は図８（Ｄ）に示す如くなり、エッジ
位置を検出することができる。

【００４１】すなわち、エッジ度Ｅ_i（Ｘ）を上式で定
義すれば、配線層や右側エッジ、左側エッジによらず、
配線パターンのエッジを検出又は評価することができ
る。

【００４２】エッジｅ_iのＸ座標をＸ_iとし、エッジ検出
範囲Ｓ_iのＸ軸範囲をＸ_i−ａ_i〜Ｘ_i＋ｂ、Ｙ軸範囲をＹ
_i−ｃ_i〜Ｘ_i＋ｄ_iとし、Ｘ_i−ａ_i≦Ｘ≦Ｘ_i＋ｂ_iなるＸ
に対しｊ＝Ｘ−ａ_iとし、また、簡単化のためにＢ
_i（Ｘ）＝Ｂ_i（ｊ）、Ｅ（Ｘ）＝Ｅ_i（ｊ）と表す。

【００４３】例えば図７（Ａ）に示す、二次電子像中の
エッジ検出範囲Ｓ₇の輝度Ｌ（Ｘ，Ｙ）に対し投影輝度
Ｂ₇ （ｊ）を求め、これから更にエッジ度Ｅ₇ （ｊ）を
算出すると、図７（Ｂ）に示す如くなる。エッジ度Ｅ₇
（ｊ）には、エッジｅ₇ ’及びｅ₈ ’に対応して２つの
ピークがある。

【００４４】（３７）後述するパターンマッチングを行
い、二次電子像倍率誤差ΔＭ₀ 及びステージ位置決め誤
差ΔＸ₀ を決定する。

【００４５】（３８）二次電子像倍率誤差ΔＭ₀ 及びス
テージ位置決め誤差ΔＸ₀ から、ＣＡＤデータ上の測定
点Ｐに相当する二次電子像上の測定点Ｐ’のＸ座標を求
める。測定点Ｐ’のＸ座標はΔＸ₀ （１＋ΔＭ₀ ）とな
る。上記同様にして測定点Ｐ’のＹ座標を求める。そし
て、測定点Ｐ’に電子ビームＥＢを照射し、公知の方法
で電圧を測定する。なお、測定点Ｐ’のＹ座標を求める
場合、（Ｙ軸方向の倍率）／（Ｘ軸方向の倍率）を装置
定数として予め検出しておけば、パターンマッチング処
理において後述の倍率増分ΔＭをαΔＭ₀ に固定するこ
とができる。

【００４６】次に、パターンマッチング度Ｖについて説
明する。

【００４７】偏向器１７の位置決め精度を±ｅｓ／ｆ、
二次電子像の倍率精度を±ｅｍ％、配線パターン細り幅
最大値をｅ１／ｆ、配線パターン太り幅最大値をｅ２／
ｆ、配線パターンエッジ幅最大値をｅｗ／ｆとすると、
配線パターンの右側エッジの場合、 ａ_i＝ｅｓ／ｆ＋Ｘ_i・ｅｍ／１００＋ｅ１／ｆ＋ｅｗ／ｆ ｂ_i＝ｅｓ／ｆ＋Ｘ_i・ｅｍ／１００＋ｅ２／ｆ＋ｅｗ／ｆ となり、配線パターンの左側エッジの場合、 ａ_i＝ｅｓ／ｆ＋Ｘ_i・ｅｍ／１００＋ｅ２／ｆ＋ｅｗ／ｆ ｂ_i＝ｅｓ／ｆ＋Ｘ_i・ｅｍ／１００＋ｅ１／ｆ＋ｅｗ／ｆ となる。ｅｓ、ｅ１、ｅ２及びｅｗは二次電子像の倍率
によらない。

【００４８】ΔＭ、ΔＸ及びΔＷ_k をそれぞれＣＡＤデ
ータに対する倍率増分、シフト量ΔＸ及び第ｋ層の配線
拡縮幅（太り又は細り）とし、Ｘ_iをＸ_i（１＋ΔＭ）＋
ΔＸ＋ΔＷ_iと変化させると、ｊ_i＝Ｘ_i−ａ_iは、 Δｊ_i＝Ｘ_i（１＋ΔＭ）＋ΔＸ＋ΔＷ_k−ａ_i−（Ｘ_i−ａ_i） ＝Ｘ_iΔＭ＋ΔＸ＋ΔＷ_k だけ変化する。第ｋ層配線拡縮幅ΔＷ_k は、同一配線層
に対しては同一値である。パターンマッチングでは、後
述の如く、−ｅｍ／１００≦ΔＭ≦ｅｍ／１００、−ｅ
ｓ／ｆ≦ΔＸ≦ｅｓ／ｆ、−ｅ１／ｆ≦ΔＷ_i≦ｅ２／
ｆの範囲でｊ_iを変化させながらパターンマッチング度
Ｖを算出し、パターンマッチング度Ｖが最大となるとき
の倍率増分ΔＭ及びシフト量ΔＸをそれぞれ倍率誤差Δ
Ｍ₀ 及びステージ位置決め誤差ΔＸ₀ として求める。

【００４９】パターンマッチング度Ｖは、 Ｖ＝Σ_iΣ_iXY ｛｜Ｌ（Ｘ−ｑ，Ｙ）−Ｌ（Ｘ，Ｙ）｜＋｜Ｌ（Ｘ，Ｙ）−Ｌ （Ｘ＋ｑ，Ｙ）｜｝ｅ（Ｘ，Ｙ） ＝Σ_iΣ_ix｛｜Ｂ_i（Ｘ−ｑ）−Ｂ_i（Ｘ）｜＋｜Ｂ_i（Ｘ）−Ｂ_i（Ｘ＋ ｑ）｜｝ｅ（Ｘ） ＝Σ_iΣ_ixＥ_i（Ｘ）ｅ（Ｘ） ＝Ｅ₁ （ｊ₁ ）＋Ｅ₂ （ｊ₂ ）＋・・・＋Ｅ_n （ｊ_n ） で定義する。ここに、Σ_iXYはエッジ検出範囲Ｓ_i内の全
てのＸ，Ｙの組についての総和を意味し、Σ_iXはエッジ
検出範囲Ｓ_i内の全てのＸについての総和を意味し、Σ_i
は全てのエッジ検出範囲Ｓ_iについての総和を意味す
る。また、ｅ（Ｘ，Ｙ）は、ＣＡＤデータ上の位置
（Ｘ，Ｙ）にエッジが存在すれば１、存在しなければ０
である。同様に、ｅ（Ｘ）は、ＣＡＤデータ上の位置Ｘ
にエッジが存在すれば１、存在しなければ０である。

【００５０】次に、図４に基づいて上記ステップ３７の
詳細を説明する。

【００５１】（３７１）変数に初期値を設定する。すな
わち、パターンマッチング度Ｖの算出式中の配線拡縮幅
ΔＷ、シフト量ΔＸ、倍率増分ΔＭ及び最大パターンマ
ッチング度Ｖ_maxに０を代入する。ΔＷは、着目してい
る各配線層の配線拡縮幅ΔＷ_k 、ｋ＝１〜ｍを代表して
表すものとする。

【００５２】（３７２）パターンマッチング度Ｖを算出
する。

【００５３】（３７３、３７４）Ｖ＞Ｖ_maxであれば、
二次電子像倍率誤差ΔＭ₀ 及びステージ位置決め誤差Δ
Ｘ₀ にそれぞれ倍率増分ΔＭ及びシフト量ΔＸを代入す
る。

【００５４】（３７５）配線拡縮幅ΔＷを更新する。こ
の更新は、１画素単位で行う。

【００５５】（３７６）配線拡縮幅ΔＷの更新が終了し
ていなければ上記ステップ３７２へ戻り、終了していれ
ば次のステップ３７７に進む。

【００５６】（３７７）シフト量ΔＸを更新する。この
更新は、１画素単位で行う。

【００５７】（３７８）シフト量ΔＸの更新が終了して
いなければ上記ステップ３７２へ戻り、終了していれば
次のステップ３７９に進む。

【００５８】（３７９）倍率増分ΔＭを更新する。この
更新は、例えば図５（Ａ）の位置（ｆ，０）の画素が倍
率増分ΔＭにより１画素ずれるように行う。すなわち、
ΔＭ＝１／ｆとする。

【００５９】（３７Ａ）配線拡縮幅ΔＷの更新が終了し
ていなければ上記ステップ３７２へ戻り、終了していれ
ばパターンマッチング処理を終了する。

【００６０】以上のようにして、二次電子像倍率誤差Δ
Ｍ₀ 及びステージ位置決め誤差ΔＸ ₀ が求まる。

【００６１】（２）第２実施例 上記第１実施例では、配線パターンがＸ軸又はＹ軸に平
行な場合のみを説明したが、本発明はＸ軸及びＹ軸に非
平行な斜めパターンに対しても適用可能であり、次にこ
れを説明する。

【００６２】図９（Ｆ）に示す如く、ＣＡＤデータ上
の、配線パタ−ン４３がエッジｅ_Aを有し、その検出範
囲が点線で示すような範囲Ｓ_Aであるとする。このエッ
ジ検出範囲Ｓ_Aを二次電子像に適用すると、図９（Ｂ）
に示す如くなる。エッジ検出範囲Ｓ_Aの斜辺に平行な直
線に沿って輝度Ｌの合計を計算することにより投影輝度
分布を算出すると、図１０（Ａ）に示す如くエッジ幅２
Ｗが比較的広くなり、パターンマッチングが不正確にな
る。この場合の斜め投影輝度は、図１０（Ｂ）に示す如
くなる。エッジ幅２Ｗが広くなる原因は、倍率誤差によ
る。

【００６３】そこで、本第２実施例では図９（Ｂ）に示
す如く、エッジ検出範囲Ｓ_Aを例えばエッジ検出範囲Ｓ
_A1、Ｓ_A2及びＳ_A3に３分割している。エッジ検出範囲Ｓ
_A1での斜め投影輝度Ｂ_A1（ｊ）は図１０（Ｃ）に示す如
くなり、エッジ幅は２Ｗ／３と図１０（Ａ）の場合の１
／３になる。この場合のエッジ度Ｅ_A1（ｊ）は図１０
（Ｄ）に示す如く、図１０（Ｂ）の場合よりもピークが
鋭くなる。パターンマッチング度Ｖは、エッジ検出範囲
をこのように分割したものについてエッジ度を求め、上
記同様にその総和をとる。また、斜めパターンの拡大方
向は、図１１に示す如く、拡大前のエッジ直線に垂直な
矢印方向とする。他の点は、上記第１実施例と同一であ
る。

【００６４】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るパター
ンマッチング装置によれば、二次電子像を軸Ｘ上に投影
した輝度分布Ｂ（Ｘ）からエッジ度Ｅ（Ｘ）を求め、こ
のエッジ度Ｅ（Ｘ）とＣＡＤデータ上の一次元エッジ位
置Ｘ_i、ｉ＝１〜ｎとのパターンマッチング度Ｖを求
め、エッジ位置Ｘ_i、ｉ＝１〜ｎを、二次電子像倍率精
度、試料位置決め精度及び配線幅拡縮に基づいて変化さ
せたときパターンマッチング度が最大となる二次電子像
倍率誤差及び試料位置決め誤差を求めるので、ＣＡＤデ
ータ上の配線パターンと二次電子像上の配線パターンと
のパターンマッチングを容易、正確かつ短時間で行うこ
とが可能となるという優れた効果を奏し、電子ビーム装
置の操作性向上に寄与するところが大きい。

【００６５】本発明の上記第１態様によれば、パターン
マッチング度ＶをＶ＝Ｅ（Ｘ₁ ）＋Ｅ（Ｘ₂ ）＋・・・
＋Ｅ（Ｘ_n ）で算出するので、パターンマッチング度Ｖ
を正確かつ容易に評価することができるという効果を奏
する。

【００６６】本発明の第２態様によれば、エッジ度Ｅ
（Ｘ）をＥ（Ｘ）＝｜Ｂ（Ｘ−ｑ）−Ｂ（Ｘ）｜＋｜Ｂ
（Ｘ）−Ｂ（Ｘ＋ｑ）｜で算出するので、配線層や右側
エッジ、左側エッジによらず、配線パターンのエッジを
正しく評価することができるという効果を奏する。

【００６７】本発明の第３態様によれば、エッジ位置Ｘ
_i、ｉ＝１〜ｎの範囲Ｘ_i−ａ_i≦Ｘ_i≦Ｘ_i＋ｂ_iのみの投
影輝度Ｂ（Ｘ）を求めるので、処理対象のデータが必要
最小限となり、より短時間でデータ処理することができ
るという効果を奏する。

【００６８】本発明の第４態様によれば、ＣＡＤデータ
上の直交座標系の両軸に非平行な斜め配線パターンのエ
ッジ直線をも検出し、エッジ直線に平行な二次電子像上
の直線に沿って二次電子像の輝度を加算した斜め投影輝
度の分布をも求め、斜め投影輝度分布からもエッジ度を
検出し、エッジ直線とエッジ度との相関の程度をも求め
てこれをパターンマッチング度Ｖに加算し、このエッジ
直線をも、二次電子像倍率精度、試料位置決め精度及び
配線幅拡縮に基づいて変化させて、パターンマッチング
度Ｖが最大となる二次電子像倍率誤差及び試料位置決め
誤差を求めるので、斜め配線パターンについても、他の
配線パターンと同様にパターンマッチング処理を行うこ
とができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパターンマッチング装置の原理構
成図である。

【図２】本発明が適用された電子ビームテスタの要部構
成図である。

【図３】電圧測定手順を示すフローチャートである。

【図４】パターンマッチング手順を示すフローチャート
である。

【図５】ＣＡＤデータ上の指定領域とこれに基づいて得
られた二次電子像を示す図である。

【図６】ＣＡＤデータに基づいて得たエッジ検出範囲Ｓ
_iを示す図である。

【図７】エッジ検出範囲と該範囲の輝度データから得ら
れたエッジ度の分布を示す図である。

【図８】投影輝度からエッジ度を求める説明図である。

【図９】斜めパターンの、ＣＡＤデータに基づいて得た
エッジ検出範囲を示す図である。

【図１０】斜めパターンの投影輝度とエッジ度の分布図
である。

【図１１】斜めパターン拡大説明図である。

【符号の説明】

１０ 電子ビーム照射装置 １１ ステージ １２ 試料 ２０ 二次電子検出器 ４０〜４３ 、配線パタ−ン ｅ₁ 〜ｅ₉ 、ｅ_A 、ｅ₁ ’〜ｅ₉ ’、ｅ_A ’ エッジ Ｓ₁ 〜Ｓ₉ 、Ｓ_A 、Ｓ_A1〜Ｓ_A3 エッジ検出範囲 Ｐ、Ｐ’ 測定点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−302473（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−91502（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−293478（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−236380（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 1/00 G06T 7/00 - 7/60 H01L 21/66 G01N 21/84 - 21/958

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビーム装置（１）で電子ビームを試
   料（２）上に走査して得られた二次電子像の配線パター
   ンとＣＡＤデータ上の配線パターンとのパターンマッチ
   ングを行うパターンマッチング装置において、 該ＣＡＤデータ上の直交座標系の一方の軸Ｙに平行な配
   線パターンエッジの位置Ｘ_i 、ｉ＝１〜ｎを検出するエ
   ッジ位置検出手段（３）と、 該二次電子像が格納される二次電子像記憶手段（４）
   と、 該二次電子像上の直交座標系の一方の軸Ｙに平行な直線
   に沿って該二次電子像の輝度を加算した投影輝度Ｂ
   （Ｘ）を求める投影輝度分布作成手段（５）と、 該投影輝度Ｂ（Ｘ）から配線パターンのエッジ度Ｅ
   （Ｘ）を検出するエッジ度検出手段（６）と、 該エッジ位置Ｘ_i 、ｉ＝１〜ｎと該エッジ度Ｅ（Ｘ）と
   の相関の程度をパターンマッチング度Ｖとして求めるパ
   ターンマッチング度算出手段（７）と、 該ＣＡＤデータ上の配線パターンのエッジ位置Ｘ_i 、ｉ
   ＝１〜ｎを、二次電子像倍率精度、試料位置決め精度及
   び配線幅拡縮に基づいてＸ_i−ａ_i≦Ｘ_i≦Ｘ_i＋ｂ_iの範
   囲で変化させたときパターンマッチング度が最大となる
   二次電子像倍率誤差及び試料位置決め誤差を求める誤差
   検出手段（８）と、 を有することを特徴とするパターンマッチング装置。
2. 【請求項２】 前記パターンマッチング度算出手段
   （７）は、前記パターンマッチング度ＶをＶ＝Ｅ
   （Ｘ₁ ）＋Ｅ（Ｘ₂ ）＋・・・＋Ｅ（Ｘ_n ）で算出する
   ことを特徴とする請求項１記載のパターンマッチング装
   置。
3. 【請求項３】 前記エッジ度検出手段（６）は、前記エ
   ッジ度Ｅ（Ｘ）をＥ（Ｘ）＝｜Ｂ（Ｘ−ｑ）−Ｂ（Ｘ）
   ｜＋｜Ｂ（Ｘ）−Ｂ（Ｘ＋ｑ）｜で算出することを特徴
   とする請求項２記載のパターンマッチング装置。
4. 【請求項４】 前記投影輝度分布作成手段（５）は、前
   記エッジ位置Ｘ_i、ｉ＝１〜ｎの範囲Ｘ_i−ａ_i≦Ｘ_i≦Ｘ
   _i＋ｂ_iのみの前記投影輝度Ｂ（Ｘ）を求めることを特徴
   とする請求項１記載のパターンマッチング装置。
5. 【請求項５】 前記エッジ位置検出手段（３）は、前記
   ＣＡＤデータ上の直交座標系の両軸に非平行な斜め配線
   パターンのエッジ直線をも検出し、 前記投影輝度分布作成手段（５）は、該エッジ直線に平
   行な前記二次電子像上の直線に沿って該二次電子像の輝
   度を加算した斜め投影輝度の分布をも求め、 前記エッジ度検出手段（６）は、該斜め投影輝度分布か
   らもエッジ度を検出し、 前記パターンマッチング度算出手段（７）は、該エッジ
   直線と該エッジ度との相関の程度をも求めてこれを前記
   パターンマッチング度Ｖに加算し、 前記誤差検出手段（８）は、該ＣＡＤデータ上の斜め配
   線パターンのエッジ直線をも、二次電子像倍率精度、試
   料（２）位置決め精度及び配線幅拡縮に基づいて変化さ
   せて、該パターンマッチング度Ｖが最大となる二次電子
   像倍率誤差及び試料位置決め誤差を求めることを特徴と
   する請求項１記載のパターンマッチング装置。