JP3873373B2 - Image recognition method and image recognition apparatus for semiconductor wafer - Google Patents

Image recognition method and image recognition apparatus for semiconductor wafer Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像認識方法、及び半導体ウエーハの画像認識装置に関する。本発明に係る画像認識方法は、各種パターンの位置を検出して該パターンについて各種の検査を行う場合や、該パターンの長さその他の測定を行う場合や、該パターンを構成要素ないしは標識パターンとする各種材料(電子材料等)の製造の工程において、利用することができる。また、本発明に係る半導体ウエーハの画像認識装置は、半導体ウエーハに形成された各種パターンにつき、検査や測定を行う場合、また、半導体装置の製造の工程において、該パターンの存在位置を知る必要がある場合などに、汎用することができる。
【0002】
【従来の技術】
従来より、画像認識により各種パターンの位置を検出することが行われている。たとえば測長SEM(Scanninng Electron Microscope)では、被測定ポイントの自動検出が、パターンマッチングによる画像認識により、行われている。このようなたとえば測長SEMで用いられる画像認識は、測定パターンがほぼ同じサイズ、形状に仕上がっている場合には、誤認識がほとんど無いレベルにまで、検出精度が向上している。たとえば量産ウエーハについて、プロセスでのQC(品質管理)を行うための測定等については、測定パターンがほぼ同じサイズ、形状に仕上がっており、誤認識はほとんど無いと言える。
【0003】
しかし、場合によっては、検出すべき特定のパターンが適正に形成されておらず、このために認識ができないことがある。たとえば、露光により形成されるパターンについては、条件出しなどで露光量、フォーカスを変えて露光したパターンの場合、最適条件からはずれた条件で形成されたパターンでは劣化が起こり、リファレンスとなるパターンとの差が大きい場合には、認識率が大幅に低下し、測定できない場合が生じる。
【0004】
たとえば、ウエーハ上に露光工程を経て形成されたパターンについて、その長さを測定する測長SEMの場合を例にとって従来技術の問題点を説明すると、次のとおりである。測長にあたって、通常、被検出体であるウエーハ内のショットマップや、チップ内のポイントの座標などについては、既にファイルが作成されて、登録されているものとする。
【0005】
自動測長を行う場合には、まず測長ポイントとその周辺のパターンを画像データとして取り込む。現状の技術では、測長SEMではステージの停止精度が実効±3μm程度であるため、ステージ自体はほぼ所定の位置に持ってくることができる。ここでリファレンスの画像データと実パターンとの比較を行って、同一パターンである可能性を算出し、ある閾値以上であれば同一パターンと認識して、測定作業に入る。ここでは、図2に示すように、ライン状のパターンが繰り返し並んで成るパターンを、リファレンスの画像パターンとして、検出を行う。
【0006】
図2に示すリファレンスの画像パターンは、適正に形成されたパターンに対応したパターンである。よって、理想的には、リファレンスの画像パターンと全く同一のパターンがウエーハ上に形成され、それがリファレンスの画像パターンとの対比で認識され、その位置が検出されることになる。
【0007】
すなわち、製造工程では、すべてのチップが同じように露光されているはずであるから、不良品でない限りは、リファレンスと同一のパターンとの認識がなされるはずである。しかし、条件出しの場合や、実験用のウエーハでは、チップ毎に露光条件が異なるため、最適条件から大きく外れる場合がある。最適条件から大きく外れたチップでは、パターン形状が崩れ、同一パターンとは認識しなくなる。
【0008】
たとえば、実際のウエーハ上のパターンが図3に示すように、リファレンスの画像パターンよりもやや太いとする。このようなパターンは、ポジ型レジストを用いた場合に、やや露光アンダーの条件であった場合などに、形成される。図3のパターンの場合、この程度であれば、同一との認識が可能なこともある。
【0009】
一方、実際のウエーハ上のパターンが図4に示すように、リファレンスの画像パターンよりもかなり細いとする。このようなパターンは、ポジ型レジストを用いた場合に、オーバー露光の条件の場合などに、形成される。図4のパターンの場合、同一とは認識されないことになる。
【0010】
上記のように、検出すべきパターンが必ずしもリファレンスの画像パターンと一致せず、よって同一との認識がなされなくて、このため位置検出がなされないことは、上記条件出しの場合や実験用のウエーハではありがちであり、場合によっては、実プロセスでも無しとしない。
【0011】
この問題は、ハーフトーン位相シフト法を用いて露光を行う場合にも、生じる。ハーフトーン位相シフト法は、たとえば10数%程度の光透過率をもつ半透過膜(ハーフトーン膜)を用いて位相シフト露光を行う手法であるが、これを用いた場合には、2次ピークによる偽パターンAが解像されることがある。これは図7に示すように、意図した必要なパターン間に、該パターン間の2次ピークによりパターンが形成されてしまう現象である。この場合、適正な露光によりパターンに対応して、偽パターンの無いリファレンスを用いると、同一であるとの認識がなされず、必要な位置検出がなされなくなる。
【0012】
パターン認識の場合、たとえばホールのように周りに似たようなパターンが多い場合には、たとえば図8の(a)に示すような、数字や英文字のように大きな特徴のあるパターンを基準として用いることがある。この場合に、図8の(b)(図8の(a)のXIII部該当部の拡大図)に示すように、この周りに2次ピークによるパターンが解像する場合には、2次ピークの無いパターンがリファレンスとして用いられるためやはりパターンの認識率が低下し、基準として必要なパターン認識がなされなくなる。このため、測定ができなくなることがあった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の問題点を解決して、パターン認識を利用して位置検出を行い、これによりたとえば自動測定や、検査、製造などを行う場合のパターン認識率を向上させて、信頼性を向上させた画像認識方法、及び半導体ウエーハの画像認識装置を提供することを課題とする。
【0014】
【 課題を解決するための手段】
本発明に係る画像認識方法は、
特定のパターンが存在する被検出体について、該被検出体を画像認識してあらかじめ定めたリファレンス画像に比較することにより該特定のパターンが存在する存在位置を検出する画像認識方法において、
上記リファレンス画像は、検出すべき特定のパターンの1種類に対し複数定めておき、該複数のリファレンス画像に対して優先順位を定め、該優先順位にしたがって順に比較を行って上記特定のパターンが存在する存在位置を検出する画像認識であって、上記優先順位を、上記被検出体の被検出位置または検出座標により変更可能としたことを特徴とする。
【0015】
本発明に係る半導体ウエーハの画像認識装置は、
特定のパターンが存在する半導体ウエーハについて、該半導体ウエーハを画像認識してあらかじめ定めたリファレンス画像と比較することにより該特定のパターンが存在する存在位置を検出する画像認識装置において、
上記リファレンス画像は、検出すべき特定のパターンの1種類に対し複数定めておき、該複数のリファレンス画像に対して優先順位を定め、該優先順位にしたがって順に比較を行って上記特定のパターンが存在する存在位置を検出する半導体ウエーハの画像認識であって、上記優先順位を、上記被検出体の被検出位置または検出座標により変更するプログラムを有し、該プログラムにより変更された優先順位に従って順に比較を行うことを特徴とする。
【0016】
本発明によれば、画像認識によって、あらかじめ定めたリファレンス画像と比較することにより特定のパターンが存在する存在位置を検出する場合に、リファレンス画像を検出すべき特定のパターンの1種類に対し複数定めておくので、形成されているパターンが、適正に形成されて得られるべきリファレンス画像と一致しない場合も、次候補、あるいは次次候補としてのリファレンス画像を設定しておくことにより、適正パターンからずれたパターンについてもその認識ができるようになる。よって認識率を高めることができ、画像認識の信頼性を高めることができる。
【0017】
上記複数のリファレンス画像を用いて、これにより順次比較を行って、特定のパターンが存在する存在位置を検出するが、このとき、用いる複数のリファレンス画像に、優先順位をつけるができる。さらに、この優先順位を、検出する部位により(たとえば半導体ウエーハの左半分と右半分のいずれの部位を検査するかにより)、変更可能にすることができる。検出座標により変更可能にしてもよい。原則的には、各検出の場面に応じて、最も存在しやすいパターンに対応するリファレンスを優先し、以下存在の可能性の高い順に優先順位を決めるのが良い。そのようにすることにより、位置検出の時間を短縮することができる。
【0018】
すなわち、複数のリファレンス画像に対して優先順位を定め、該優先順位にしたがって順に比較を行うようにすることができ、また、この優先順位を、被検出体(半導体ウエーハ)の被検出位置または検出座標により変更可能とすることができる。
【0019】
上記複数のリファレンス画像は、適正に形成された上記特定のパターンに対応する主リファレンス画像(たとえば図2に示したような、適正に形成されたパターンそのものの形状のパターン)と、1以上の、該適正に形成された上記特定のパターンからは外れたパターンに対応する副リファレンス(たとえば図5に示したような、適正に形成されたパターンより細った形状のパターンや、図6に示したような、適正に形成されたパターンより太くなった形状のパターン)画像とからなるものとすることができる。
【0020】
この場合、画像認識の優先順位としては、1番目に上記主リファレンス画像を用いて比較を行い、2番目以降に、上記副リファレンス画像を用いて比較を行うようにでき、また、副リファレンス画像を複数用いるとき、該副リファレンス画像間での優先順位を付けて順に比較を行うようにすることができる。ただし、主リファレンス画像に対応する適正パターンよりも、副リファレンス画像画像に対応するパターンの方が存在確率が高い場合などは、存在確率が高い方を優先してもよいことは、当然である。また、必ずしも常に優先順位をつけられるとは限らないので、その場合は優先順位にこだわる必要はない。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施の形態の具体例について図面を参照して説明する。但し当然のことではあるが、本発明は図示実施の形態例に限定されるものではない。
【0022】
実施の形態例1
この実施の形態例は、本発明を、半導体ウエーハ上のパターンの長さを測定する測長SEMの場合を例とするものである。特に、測長SEMを使用して、条件出し、あるいは実験用ウエーハのように、露光量、フォーカスを振ってウエーハ内数十ポイント露光したサンプルを測長する場合を例示する。
【0023】
サンプルは、どのようなものでも構わない。たとえばレジストパターンならば、少なくとも適正条件で露光した場合に測長SEMで測定可能であれば、下地、レジストの種類、形状などを問わない。レジストパターンに限らず、エッチング後のパターンでも構わず、測定可能なパターンであれば任意である。ここでは1例として、以下のようなサンプルを考える。
【0024】
シリコンウエーハ上にレジストを塗布したものを使用する。サンプルは、KrFエキシマレーザ(波長248nm)ステッパーを使用して、0.30μm幅のライン・アンド・スペース(マスク上は1.5μmで、1/5に縮小露光される)が、露光・現像されて作成されたものである。光学条件は、NA=0.50、σ=0.60である。露光量は、最適露光量を中心にして、適当なピッチで振って、露光している。
【0025】
本例では、次のようにして、測長のための位置検出を行う。被検出体であるウエーハ内のショットマップや、チップ内のポイントの座標などについては、既にファイルが作成されて、登録されているものとする。
【0026】
自動測長を行う通常の手法にしたがって、測長ポイントとその周辺のパターンを画像データとして取り込む。現状の測長SEM技術ではステージの停止精度が実効±3μm程度であるため、ステージ自体はほぼ所定の位置に持ってくることができる。ここでリファレンスの画像データと実パターンとの比較を行って、同一パターンである可能性を算出し、ある閾値以上であれば同一パターンと認識する。その認識がなされると、長さ測定の作業に入るものとする。
【0027】
本例では、適正露光されて得られる場合の図2に示すライン・アンド・スペースパターンを、主リファレンス画像とする。理想的な適正条件でパターン形成がなされていれば、この主リファレンス画像との対比で、パターンの位置検出ができる。この主リファレンス画像を、本例ではリファレンス1と称する。
【0028】
前述したように、特に条件出しの場合や、実験用のウエーハでは、チップ毎に露光条件が異なるため、条件が最適条件から大きく外れ、形成さるパターンが、最適条件で得られるものとかけ離れる場合がある。
【0029】
そこで本例では、リファレンス画像を、複数読み込めるようにする。ここでは、上記したように条件が異なるチップにおいて形成されるパターン画像を読み込んでおく。本例では、図2に示すリファレンス1に加え、図6に示す、リファレンス1よりもやや太いパターン(ポジ型レジストを用いてやや露光アンダーの条件とした場合のパターン)を、リファレンス2として記憶しておく。また、図5に示す、リファレンス1よりも細いパターン(ポジ型レジストを用いてやや露光オーバーの条件とした場合のパターン)を、リファレンス3として記憶しておく。
【0030】
まず、リファレンス1との比較を行う。リファレンス1との比較で同一パターンの存在位置が認識されれば、そこで位置検出は終了し、測長作業を行うことになる。リファレンス1との比較で同一パターンでないと判定された場合には、リファレンス2との比較を新たに行って、判定する。さらに、リファレンス2についても、同一パターンでないと判定された場合には、リファレンス3との比較を新たに行って、判定を行う。
【0031】
装置としては、図1に構成図を示すように、符号1で示すような複数のリファレンス(ここではリファレンス1〜3)を記憶するメモリを確保する。かつ、リファレンスに優先順位をつけて、順に比較するプログラムを搭載する。ここでは、図1に符号1で示すように、リファレンス1、次いでリファレンス2、次いでリファレンス3の順で、画像認識を行う手順を組んでいる。
【0032】
これら最適条件から外れたことによるパターンの崩れは、露光量の大小、デフォーカスの方向で異なることから、被検出体であるウエーハ上の位置もしくはチップ座標によって、優先するリファレンスを変更できるように設定する。
【0033】
図1に符号2で示すのは、このような場合に優先順位を組み換えを行う工程である。この優先順位の組み換え2によって、優先するリファレンスを変更し、たとえば図1に符号3で示すように、リファレンス1、次いでリファレンス3、次いでリファレンス2の順に、優先順位を変更する。
【0034】
具体的には本例においては、上述した光学条件で露光したパターンは、露光量が小さいときには線幅が太く、露光量が大きくなるほど線幅が細くなる。よって、オリエンテーションフラットを下にして左から右に露光量が増加し、中心を最適露光量になるように露光したとすると、ウエーハの左半分は線幅の太いリファレンス2に対応したパターンのようになり、ウエーハの右半分は線幅の細いリファレンス3に対応したパターンになる。
【0035】
このように、適正パターンであるリファレンス1からはずれたパターンであるリファレンス2、及びリファレンス3も登録してあるので、ウエーハの左半分ではその領域で存在確率の高いリファレンス2の優先順位を高くし、ウエーハの右半分ではその領域で存在確率の高いリファレンス3の優先順位を高くして、画像認識を行う。具体的には、図1に符号5で示すウエーハの左半分での位置検出では、リファレンス1でのパターンマッチングに失敗した場合に、リファレンス2を使用して、2度目のマッチングを行うようにプログラムする。図1に符号6で示すウエーハの右半分での位置検出では、リファレンス1でのパターンマッチングに失敗した場合に、リファレンス3を使用して、2度目のマッチングを行うようにプログラムする。
【0036】
リファレンスをさらにリファレンス4,5,6・・・と続けて各種設定し、かつ、ウエーハ上の位置もしくはチップ座標などの測定の場面に応じて、優先するリファレンスを変更できるように設定することができる。本例のような構成にすることにより、各種要因でパターンが適正パターンから外れた場合でも、検出可能となる可能性が向上する。
【0037】
実施の形態例2
この実施の形態例は、ホールのように周りに似たようなパターンが多い場合に、数字や英文字のように大きな特徴のあるパターンを基準として用いるときに、このパターンがハーフトーン位相シフト法を用いて露光を行って得られたもので、パターンの周りに2次ピークによるパターンが解像する場合の画像認識について、本発明を利用したものである。
【0038】
本例では、Mo−Siを遮光帯として使用した単層マスク(石英基板)を使用し、シリコンウエーハ上にポジレジストを塗布して露光・現像を行い、ホールパターンを形成する。前述の実施の形態例1の通常マスクの場合の例と同様の条件下で、露光量とフォーカスを振って、露光する。露光料が大きくなった場合には、2次ピーク(サブピーク)による偽パターンが解像されることがある。
【0039】
特に解像度パターンの場合には、目的のパターンをパターンマッチングで探すためには、付近にある特徴的なパターン(数字など)を目標にする場合が多い。ところが、このように比較的大きなパターンでは、2次ピーク(サブピーク)が大きくなり、比較的低い露光量で図8(b)に示すように偽パターンが発生することが知られている。
【0040】
そこで本例では、この偽パターンが存在する図8(b)の画像をリファレンス2として取り込み、特に、実施の形態例1で説明したように露光量が大きくなるウエーハの右半分を露光した場合の検出の場合に、参照するようにした。これによって、図8(a)に示す目標とする特徴的なパターンについての認識率を、向上させることが可能となる。
【0041】
実施の形態例3
この実施の形態例は、ハーフトーン位相シフト法を用いて露光を行ってホールパターンを得る場合に、図7に示すようにパターンの間に2次ピークによるパターンが解像する場合の画像認識について、本発明を利用したものである。
【0042】
本来のコンタクトホールの場合でも、多少の2次ピーク(サブピーク)による偽パターンがあっても評価対称となり得るので、ここではこの2次ピーク(サブピーク)による偽パターンが存在する画像パターンをリファレンス2として取り込んで、認識率を向上させるようにした。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、パターン認識を利用して位置検出を行い、これによりたとえば自動測定や、検査、製造などを行う場合に、そのパターン認識率を向上させて、信頼性を向上させた画像認識方法、及び半導体ウエーハの画像認識装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態例1を示す構成図である。
【図2】 実施の形態例1のリファレンス1を示す図である。
【図3】 実際に形成されるパターンを示す図で、適正パターンより太いパターンの場合を示すものである。
【図4】 実際に形成されるパターンを示す図で、適正パターンより細いパターンの場合を示すものである。
【図5】 実施の形態例1のリファレンス2を示す図である。
【図6】 実施の形態例1のリファレンス3を示す図である。
【図7】 ハーフトーン位相シフトマスクを使用した場合のパターンを示す図である。
【図8】 ハーフトーン位相シフトマスクを使用した場合の特徴的な記号パターンを示す図である。
【符号の説明】
1・・・記憶したリファレンス、2・・・優先順位の組み換え、3・・・記憶したリファレンス(優先順位の組み換え後)、5・・・被検出体の第1の位置検出、6・・・被検出体の第2の位置検出。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image recognition method and an image recognition apparatus for a semiconductor wafer. The image recognition method according to the present invention can detect the position of various patterns and perform various inspections on the patterns, measure the length of the patterns, and the like. It can be used in the process of manufacturing various materials (such as electronic materials). In addition, the semiconductor wafer image recognition apparatus according to the present invention needs to know the position of the pattern when inspecting or measuring various patterns formed on the semiconductor wafer, or in the manufacturing process of the semiconductor device. It can be general-purpose in some cases.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the position of various patterns is detected by image recognition. For example, in a length measuring SEM (Scanning Electron Microscope), automatic detection of a point to be measured is performed by image recognition by pattern matching. In such image recognition used in, for example, a length measurement SEM, when the measurement pattern is finished in substantially the same size and shape, the detection accuracy is improved to a level where there is almost no erroneous recognition. For example, for a mass-produced wafer, for measurement and the like for performing QC (quality control) in the process, the measurement pattern is finished in almost the same size and shape, and it can be said that there is almost no erroneous recognition.
[0003]
However, in some cases, the specific pattern to be detected is not properly formed, and thus cannot be recognized. For example, with regard to patterns formed by exposure, in the case of patterns exposed by changing the exposure amount and focus by setting conditions, etc., deterioration occurs in patterns formed under conditions that deviate from the optimum conditions, and the pattern that becomes the reference When the difference is large, the recognition rate is greatly reduced, and measurement may not be possible.
[0004]
For example, the problems of the prior art will be described with reference to an example of a length-measuring SEM that measures the length of a pattern formed through an exposure process on a wafer. In measuring the length, it is usually assumed that a file has already been created and registered for the shot map in the wafer as the object to be detected and the coordinates of the points in the chip.
[0005]
When performing automatic length measurement, first, a length measurement point and its surrounding pattern are captured as image data. In the current technology, in the length measurement SEM, the stage stopping accuracy is about ± 3 μm, so the stage itself can be brought to a predetermined position. Here, the comparison between the reference image data and the actual pattern is performed to calculate the possibility of the same pattern. Here, as shown in FIG. 2, detection is performed using a pattern in which line-shaped patterns are repeatedly arranged as a reference image pattern.
[0006]
The reference image pattern shown in FIG. 2 is a pattern corresponding to a properly formed pattern. Therefore, ideally, a pattern exactly the same as the reference image pattern is formed on the wafer, which is recognized in comparison with the reference image pattern, and its position is detected.
[0007]
That is, in the manufacturing process, all the chips should be exposed in the same way, so that the same pattern as the reference should be recognized unless it is a defective product. However, in the case of condition setting or an experimental wafer, the exposure conditions differ from chip to chip, so that there may be a significant deviation from the optimum conditions. For chips that deviate significantly from the optimum conditions, the pattern shape collapses and the same pattern is no longer recognized.
[0008]
For example, assume that the actual pattern on the wafer is slightly thicker than the reference image pattern as shown in FIG. Such a pattern is formed when a positive resist is used, or under slightly exposed conditions. In the case of the pattern shown in FIG.
[0009]
On the other hand, it is assumed that the actual pattern on the wafer is considerably thinner than the reference image pattern as shown in FIG. Such a pattern is formed when a positive resist is used and overexposure conditions are used. In the case of the pattern of FIG. 4, it is not recognized that they are the same.
[0010]
As described above, the pattern to be detected does not necessarily match the reference image pattern, and therefore, it is not recognized that the pattern is the same. Therefore, the position is not detected. This is likely to happen, and in some cases it is not even a real process.
[0011]
This problem also occurs when exposure is performed using the halftone phase shift method. The halftone phase shift method is a method in which phase shift exposure is performed using a semitransparent film (halftone film) having a light transmittance of, for example, about 10%, but when this is used, a secondary peak is used. May cause the false pattern A to be resolved. As shown in FIG. 7, this is a phenomenon in which a pattern is formed between intended intended patterns by secondary peaks between the patterns. In this case, if a reference without a false pattern is used corresponding to the pattern by appropriate exposure, it is not recognized that they are the same, and the necessary position cannot be detected.
[0012]
In the case of pattern recognition, when there are many similar patterns around, such as holes, for example, a pattern with large features such as numbers and English letters as shown in FIG. May be used. In this case, as shown in FIG. 8B (enlarged view of the corresponding part of the XIII portion in FIG. 8A), when a pattern by a secondary peak is resolved around this, the secondary peak The pattern recognition rate is lowered because the pattern without the reference is used as a reference, and the pattern recognition necessary as a reference is not performed. For this reason, measurement may not be possible.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and performs position detection using pattern recognition, thereby improving the pattern recognition rate when performing, for example, automatic measurement, inspection, manufacturing, etc. It is an object of the present invention to provide an image recognition method and a semiconductor wafer image recognition apparatus with improved performance.
[0014]
[Means for solving the problems]
An image recognition method according to the present invention includes:
For an object to be detected in which a specific pattern exists, in an image recognition method for detecting an existing position in which the specific pattern is present by performing image recognition of the object to be detected and comparing it with a predetermined reference image,
A plurality of the reference images are determined for one type of a specific pattern to be detected , a priority order is determined for the plurality of reference images , and the specific pattern exists by sequentially comparing according to the priority order. In the image recognition for detecting the presence position, the priority can be changed by the detected position or the detection coordinates of the detected object .
[0015]
An image recognition apparatus for a semiconductor wafer according to the present invention includes:
In an image recognition apparatus for detecting a position where a specific pattern exists, by detecting the semiconductor wafer and comparing it with a predetermined reference image for a semiconductor wafer where a specific pattern exists.
A plurality of the reference images are determined for one type of a specific pattern to be detected , a priority order is determined for the plurality of reference images , and the specific pattern exists by sequentially comparing according to the priority order. Image recognition of a semiconductor wafer for detecting a presence position , wherein a program for changing the priority order according to the detected position or detection coordinates of the detected object is sequentially compared according to the priority order changed by the program It is characterized by performing .
[0016]
According to the present invention, when an existing position where a specific pattern exists is detected by comparing with a predetermined reference image by image recognition, a plurality of types are determined for one type of the specific pattern from which the reference image is to be detected. Therefore, even if the pattern that is formed does not match the reference image that should be obtained properly, the next candidate or the reference image as the next candidate can be set to deviate from the appropriate pattern. It will be possible to recognize that pattern. Therefore, the recognition rate can be increased and the reliability of image recognition can be increased.
[0017]
The plurality of reference images are used to sequentially compare and detect the existence position where the specific pattern exists. At this time, the plurality of reference images to be used can be prioritized. Furthermore, this priority can be changed depending on the part to be detected (for example, whether the left half or the right half of the semiconductor wafer is inspected). You may make it changeable with a detection coordinate. In principle, it is preferable to prioritize the reference corresponding to the pattern that is most likely to exist according to the scene of each detection, and to determine the priority in descending order of possibility of existence. By doing so, the time for position detection can be shortened.
[0018]
In other words, priorities can be set for a plurality of reference images, and comparison can be made in order according to the priorities, and the priorities can be determined based on the detected position or detection of the detected object (semiconductor wafer). It can be changed by coordinates.
[0019]
The plurality of reference images include a main reference image (for example, a pattern in the shape of a properly formed pattern as shown in FIG. 2) corresponding to the specific pattern formed properly, and one or more, A sub-reference corresponding to a pattern deviating from the above-mentioned specific pattern formed properly (for example, a pattern with a shape narrower than a properly formed pattern as shown in FIG. 5 or a pattern shown in FIG. A pattern having a shape thicker than a properly formed pattern) image.
[0020]
In this case, as a priority order of image recognition, the first reference can be compared using the main reference image, and the second and subsequent comparisons can be performed using the sub reference image. When a plurality of sub-reference images are used, priorities among the sub-reference images can be given and compared in order. However, when the pattern corresponding to the sub-reference image image has a higher existence probability than the appropriate pattern corresponding to the main reference image, it is natural that the higher existence probability may be given priority. In addition, since priorities are not always assigned, it is not necessary to stick to priorities.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific examples of preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, as a matter of course, the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
[0022]
Embodiment 1
In this embodiment, the present invention is an example of a length measurement SEM that measures the length of a pattern on a semiconductor wafer. In particular, a case is described in which a length measurement SEM is used to measure a sample that has been exposed for several tens of points in the wafer by varying the exposure amount and focus, such as in a condition setting or experimental wafer.
[0023]
Any sample can be used. For example, in the case of a resist pattern, the substrate, the type of resist, and the shape are not limited as long as it can be measured with a length measurement SEM when exposed at least under appropriate conditions. Not only the resist pattern but also a pattern after etching may be used as long as it is a measurable pattern. Here, the following sample is considered as an example.
[0024]
A silicon wafer coated with a resist is used. The sample was exposed and developed using a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) stepper with a 0.30 μm wide line and space (1.5 μm on the mask and reduced to 1/5). It was created. The optical conditions are NA = 0.50 and σ = 0.60. The exposure is performed by swinging at an appropriate pitch around the optimum exposure.
[0025]
In this example, position detection for length measurement is performed as follows. It is assumed that a file has already been created and registered with respect to the shot map in the wafer, which is the object to be detected, and the coordinates of the points in the chip.
[0026]
In accordance with a normal method for performing automatic length measurement, a length measurement point and its surrounding pattern are captured as image data. In the current length measurement SEM technique, the stage stopping accuracy is about ± 3 μm, so the stage itself can be brought to a predetermined position. Here, the reference image data is compared with the actual pattern to calculate the possibility of the same pattern, and if it is equal to or greater than a certain threshold, it is recognized as the same pattern. When the recognition is made, the length measurement work is started.
[0027]
In this example, the line and space pattern shown in FIG. 2 when obtained by proper exposure is used as the main reference image. If the pattern is formed under ideal appropriate conditions, the position of the pattern can be detected by comparison with the main reference image. This main reference image is referred to as reference 1 in this example.
[0028]
As mentioned above, especially in the case of condition setting or in the case of an experimental wafer, the exposure conditions differ from chip to chip, so the conditions deviate significantly from the optimum conditions, and the pattern to be formed is far from what is obtained under the optimum conditions. There is.
[0029]
Therefore, in this example, a plurality of reference images can be read. Here, a pattern image formed on a chip having different conditions as described above is read. In this example, in addition to the reference 1 shown in FIG. 2, a pattern slightly thicker than the reference 1 shown in FIG. 6 (pattern under a slightly underexposed condition using a positive resist) is stored as the reference 2. Keep it. Further, a pattern thinner than the reference 1 shown in FIG. 5 (a pattern in a case where the positive resist is used and is slightly overexposed) is stored as the reference 3.
[0030]
First, comparison with reference 1 is performed. If the position where the same pattern exists is recognized in comparison with the reference 1, the position detection ends there and the length measurement work is performed. When it is determined that the patterns are not the same in comparison with the reference 1, the comparison with the reference 2 is newly performed and the determination is made. Further, when it is determined that the reference 2 is not the same pattern, the comparison with the reference 3 is newly performed and the determination is performed.
[0031]
As the apparatus, as shown in the block diagram of FIG. 1, a memory for storing a plurality of references (here, references 1 to 3) as indicated by reference numeral 1 is secured. A program is also installed that gives priority to references and compares them in order. Here, as indicated by reference numeral 1 in FIG. 1, a procedure for performing image recognition in the order of reference 1, then reference 2, and then reference 3 is set up.
[0032]
Pattern collapse due to deviation from these optimum conditions varies depending on the exposure amount and defocus direction, so that the reference to be prioritized can be changed depending on the position on the wafer that is the detection target or the chip coordinates. To do.
[0033]
In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a process for recombining the priority order in such a case. This priority recombination 2 changes the priority reference. For example, as shown by reference numeral 3 in FIG. 1, the priority is changed in the order of reference 1, then reference 3, and then reference 2.
[0034]
Specifically, in this example, the pattern exposed under the optical conditions described above has a thick line width when the exposure amount is small, and the line width becomes narrower as the exposure amount increases. Therefore, assuming that the exposure amount increases from left to right with the orientation flat on the bottom and the center is exposed to the optimum exposure amount, the left half of the wafer looks like a pattern corresponding to the reference 2 with a large line width. Thus, the right half of the wafer has a pattern corresponding to the reference 3 having a narrow line width.
[0035]
In this way, since the reference 2 and the reference 3 which are patterns deviated from the reference 1 which is an appropriate pattern are also registered, in the left half of the wafer, the priority of the reference 2 having a high existence probability in the region is increased, In the right half of the wafer, image recognition is performed by increasing the priority of the reference 3 having a high existence probability in the region. Specifically, in the position detection in the left half of the wafer indicated by reference numeral 5 in FIG. 1, when pattern matching with reference 1 fails, the program is used to perform the second matching using reference 2. To do. In the position detection on the right half of the wafer indicated by reference numeral 6 in FIG. 1, when the pattern matching at the reference 1 fails, the reference 3 is used to perform the second matching.
[0036]
References can be set in succession, including reference 4, 5, 6... And the reference to be prioritized can be changed according to the measurement situation such as wafer position or chip coordinates. . By adopting the configuration as in this example, even when the pattern deviates from the appropriate pattern due to various factors, the possibility of being detectable is improved.
[0037]
Embodiment 2
In this embodiment, when there are many similar patterns such as holes, when a pattern with large features such as numbers and English letters is used as a reference, this pattern is a halftone phase shift method. The present invention is used for image recognition when a pattern due to a secondary peak is resolved around a pattern.
[0038]
In this example, a single layer mask (quartz substrate) using Mo—Si as a light shielding band is used, a positive resist is applied on a silicon wafer, and exposure and development are performed to form a hole pattern. Under the same conditions as in the case of the normal mask of the first embodiment described above, exposure is performed with the exposure amount and focus being varied. When the exposure fee increases, a false pattern due to a secondary peak (sub-peak) may be resolved.
[0039]
Particularly in the case of a resolution pattern, in order to search for a target pattern by pattern matching, a characteristic pattern (such as a number) in the vicinity is often targeted. However, it is known that in such a relatively large pattern, the secondary peak (sub-peak) becomes large, and a false pattern is generated as shown in FIG. 8B at a relatively low exposure amount.
[0040]
Therefore, in this example, the image of FIG. 8B in which this false pattern exists is taken as the reference 2, and particularly when the right half of the wafer having a large exposure amount is exposed as described in the first embodiment. Referenced in case of detection. Thereby, the recognition rate for the target characteristic pattern shown in FIG. 8A can be improved.
[0041]
Embodiment 3
In this embodiment, when a hole pattern is obtained by performing exposure using a halftone phase shift method, image recognition is performed when a pattern due to a secondary peak is resolved between patterns as shown in FIG. The present invention is used.
[0042]
Even in the case of an original contact hole, even if there is a false pattern due to some secondary peaks (sub-peaks), it can be evaluated symmetrically. Imported to improve the recognition rate.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, pattern recognition is used to detect a position, thereby improving the pattern recognition rate and improving the reliability when performing, for example, automatic measurement, inspection, and manufacturing. A method and an image recognition apparatus for a semiconductor wafer can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a reference 1 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a pattern actually formed, and shows a case of a pattern thicker than an appropriate pattern.
FIG. 4 is a diagram showing a pattern that is actually formed, and shows a case where the pattern is narrower than an appropriate pattern.
FIG. 5 is a diagram illustrating a reference 2 according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a reference 3 according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a pattern when a halftone phase shift mask is used.
FIG. 8 is a diagram showing a characteristic symbol pattern when a halftone phase shift mask is used.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stored reference, 2 ... Priority order recombination, 3 ... Stored reference (after priority order recombination), 5 ... First position detection of detected object, 6 ... Second position detection of the detection target.

Claims (2)

特定のパターンが存在する被検出体について、該被検出体を画像認識してあらかじめ定めたリファレンス画像に比較することにより該特定のパターンが存在する存在位置を検出する画像認識方法において、
上記リファレンス画像は、検出すべき特定のパターンの1種類に対し複数定めておき、該複数のリファレンス画像に対して優先順位を定め、該優先順位にしたがって順に比較を行って上記特定のパターンが存在する存在位置を検出する画像認識であって、上記優先順位を、上記被検出体の被検出位置または検出座標により変更可能としたことを特徴とする画像認識方法。
For an object to be detected in which a specific pattern exists, in an image recognition method for detecting an existing position in which the specific pattern is present by performing image recognition of the object to be detected and comparing it with a predetermined reference image,
A plurality of the reference images are determined for one type of a specific pattern to be detected , a priority order is determined for the plurality of reference images , and the specific pattern exists by sequentially comparing according to the priority order. An image recognition method for detecting an existing position, wherein the priority can be changed by a detected position or detected coordinates of the detected object .
特定のパターンが存在する半導体ウエーハについて、該半導体ウエーハを画像認識してあらかじめ定めたリファレンス画像と比較することにより該特定のパターンが存在する存在位置を検出する画像認識装置において、
上記リファレンス画像は、検出すべき特定のパターンの1種類に対し複数定めておき、該複数のリファレンス画像に対して優先順位を定め、該優先順位にしたがって順に比較を行って上記特定のパターンが存在する存在位置を検出する半導体ウエーハの画像認識であって、上記優先順位を、上記被検出体の被検出位置または検出座標により変更するプログラムを有し、該プログラムにより変更された優先順位に従って順に比較を行うことを特徴とする半導体ウエーハの画像認識装置。
In an image recognition apparatus for detecting a position where a specific pattern exists, by detecting the semiconductor wafer and comparing it with a predetermined reference image for a semiconductor wafer where a specific pattern exists.
A plurality of the reference images are determined for one type of a specific pattern to be detected, a priority order is determined for the plurality of reference images, and the specific pattern exists by sequentially comparing according to the priority order. Image recognition of a semiconductor wafer for detecting a presence position, wherein a program for changing the priority order according to the detected position or detection coordinates of the detected object is sequentially compared according to the priority order changed by the program An image recognition apparatus for a semiconductor wafer.
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