JPH04318912A - Pattern position detecting method - Google Patents

Pattern position detecting method

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JPH04318912A
JPH04318912A JP3085548A JP8554891A JPH04318912A JP H04318912 A JPH04318912 A JP H04318912A JP 3085548 A JP3085548 A JP 3085548A JP 8554891 A JP8554891 A JP 8554891A JP H04318912 A JPH04318912 A JP H04318912A
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pattern
mark
blocks
position detection
evaluation function
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Jun Hane
潤 羽根
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Abstract

PURPOSE:To perform pattern matching at high speed and with high accuracy. CONSTITUTION:By taking in a mark, whose shape is known, with a light view optical system, and adding it in the direction perpendicular to the cross section and differentiating it, and taking the absolute value, a measured pattern being divided into blocks is gotten, and based on the known mark shape, the operation with the presumed pattern being divided in blocks is performed, and based on it, the evaluation function concerning the position of the matching degree of the mark at large is set to detect the position.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、位置検出をするための
パターンマッチング方法に係り、特に、高精度が要求さ
れる半導体露光装置のアライメント時のパターン位置検
出に好適とされたパターン位置検出方法に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a pattern matching method for position detection, and in particular, a pattern position detection method suitable for pattern position detection during alignment of semiconductor exposure equipment, which requires high accuracy. Regarding.

【0002】0002

【従来の技術】一般に、半導体製造装置に於いて、ウエ
ハとレチクル等との高精度アライメントを実現するため
に、ITVカメラやCCDセンサで対象物上のマークの
明視野像又は暗視野像を取り込んだり、対象物上に設け
られたマークをレーザ光で走査し、反射光や回折光等を
検出して位置合わせすることが行なわれている。特に、
画像データに基づいて位置検出をする場合、検出精度向
上のために画像処理に各種の工夫が施されている。
[Prior Art] Generally, in semiconductor manufacturing equipment, in order to achieve high precision alignment between a wafer and a reticle, an ITV camera or CCD sensor captures a bright field image or a dark field image of a mark on an object. Alternatively, marks provided on an object are scanned with a laser beam, and reflected light, diffracted light, etc. are detected to perform alignment. especially,
When detecting a position based on image data, various improvements have been made to image processing to improve detection accuracy.

【0003】例えば、2次元の画像データ又はその画像
データをある所定の1軸方向に加算して得られた1次元
データとマーク形状から推測される推定パターンとの類
似度が最大となる位置を求め、その位置を上記軸方向の
マーク位置とするテンプレートマッチング手法が知られ
ている。この方法では、1度推定パターンを作ってしま
えば、位置検出に於いてマークの寸法や形状等の特徴を
考慮せずに済むので、処理途中に条件分岐によるマーク
位置判断の必要がなく、処理内容の単純化が図れる。
For example, the position where the degree of similarity between two-dimensional image data or one-dimensional data obtained by adding the image data in a predetermined one-axis direction and the estimated pattern estimated from the mark shape is maximum is determined. A template matching method is known in which the position is determined and the position is used as the mark position in the axial direction. With this method, once the estimated pattern is created, there is no need to take into account characteristics such as the size and shape of the mark when detecting the position, so there is no need to judge the mark position using conditional branching during processing. The content can be simplified.

【0004】図5の(A)乃至(D)を参照して、この
テンプレートマッチングの計算例を示す。ここで、図5
の(A)は2次元マークを上から見た図であり、図5の
(B)はこの断面図である。また、図5の(C)は、こ
のような2次元マークを明視野光学系で見たときのデー
タを断面に垂直な方向に加算して得た実測パターンを示
している。ここで、この実測パターンのグラフをy=M
(x)とする。また、図5の(D)は図5の(A)及び
(B)をもとに決めた推定パターンを示している。この
推定パターンのグラフをy=A(x)とする。なお、図
5の(D)中に於いて、sは計算処理の始まりを、eは
計算処理の終わりをそれぞれ表している。
An example of calculation of this template matching will be shown with reference to FIGS. 5A to 5D. Here, Figure 5
5A is a top view of the two-dimensional mark, and FIG. 5B is a sectional view thereof. Moreover, (C) of FIG. 5 shows an actually measured pattern obtained by adding data when such a two-dimensional mark is viewed with a bright field optical system in a direction perpendicular to the cross section. Here, the graph of this measured pattern is y=M
Let it be (x). Moreover, (D) of FIG. 5 shows an estimated pattern determined based on (A) and (B) of FIG. Let the graph of this estimated pattern be y=A(x). Note that in (D) of FIG. 5, s represents the start of the calculation process, and e represents the end of the calculation process.

【0005】テンプレートマッチングに於ける類似度を
表す評価関数の具体的な形は多種多様のものがある。こ
こでは、統計処理で用いられる相関係数を用いるものと
する。推測パターンy=A(x)と実測パターンy=M
(x)の相関係数γは、 γ=SAM/(SA ・SM ) ただし、
[0005] There are various concrete forms of evaluation functions representing the degree of similarity in template matching. Here, it is assumed that a correlation coefficient used in statistical processing is used. Estimated pattern y=A(x) and measured pattern y=M
The correlation coefficient γ of (x) is γ=SAM/(SA ・SM) However,

【0006】[0006]

【数1】 となる。[Math 1] becomes.

【0007】推定パターンをx方向(図中左右方向)に
走査して、相関係数γが最大となる位置を実測パターン
のx方向の位置とする。y方向も同様にして求めること
ができる。
[0007] The estimated pattern is scanned in the x direction (horizontal direction in the drawing), and the position where the correlation coefficient γ is maximum is determined as the position of the actually measured pattern in the x direction. The y direction can also be determined in the same manner.

【0008】また、特開昭61−278136号公報に
は、線対称の対象パターンを用いて、対称性評価関数を
設定して線対称の中心位置検出を行うパターン位置検出
方法が開示されている。
[0008] Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 61-278136 discloses a pattern position detection method in which a line-symmetric target pattern is used and a symmetry evaluation function is set to detect the center position of the line-symmetric pattern. .

【0009】即ち、横軸x方向に位置、縦軸y方向に信
号強度をとって、位置Iでの実測パターンをy=X(I
)、マッチングをみる幅を(2N+1)とすると、対称
性評価関数Y(I)は、
That is, by taking the position in the horizontal axis x direction and the signal strength in the vertical axis y direction, the actually measured pattern at position I is expressed as y=X(I
), and the matching width is (2N+1), then the symmetry evaluation function Y(I) is

【0010】0010

【数2】[Math 2]

【0011】のように表される。ただし、f1 は重み
関数で、検出精度を高めるように決めるものである。I
の値を変化させて、即ち、x方向に対称性確認位置を走
査させて、この関数が最小になる位置を目的の線対称位
置とするものである。
It is expressed as follows. However, f1 is a weighting function, which is determined to improve detection accuracy. I
The value of is changed, that is, the symmetry confirmation position is scanned in the x direction, and the position where this function is minimized is determined as the target line-symmetrical position.

【0012】また、上記公報には、重み関数についてノ
イズの影響を受けにくくするためにマークのエッジ部よ
りできる、比較的実測パターンのなかで形状変化の少な
いピーク部分を強調する例が開示されている。
[0012] Furthermore, the above publication discloses an example of emphasizing a peak portion with relatively little change in shape in an actually measured pattern, which is formed from the edge portion of a mark, in order to make the weighting function less susceptible to noise. There is.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
得られるマークの実測パターンには、以下のような問題
が発生し、位置検出精度の劣化や検出不能といった結果
をもたらすことがある。 (1)ランダムなノイズが乗る。 (2)別のマークのパターン又はその一部を対象パター
ンと誤認する。 (3)別のマークのパターンが対象パターンの一部と交
差する又は別パターンが対象パターンを隠ぺいする。 (4)プロセス条件や光学系・照明系等によるパターン
の拡大縮小やシフト、パターンの明暗の変化が生じる。
Problems to be Solved by the Invention However, the following problems occur in the actually obtained measured pattern of marks, which may result in deterioration of position detection accuracy or detection failure. (1) Random noise is added. (2) Mistaking another mark's pattern or a part thereof as the target pattern. (3) A pattern of another mark intersects a part of the target pattern, or another pattern hides the target pattern. (4) Pattern enlargement, contraction, shift, and pattern brightness changes occur due to process conditions, optical systems, illumination systems, etc.

【0014】また、前述したような通常のテンプレート
マッチングでは、推定パターンサイズが大きくなると、
取り込み画像上でのマッチングのための前面走査に時間
がかかるという問題が生じる。さらに、特開昭61−2
78136号公報に開示されているようなパターン位置
検出方法では、以下のような問題がある。 (1)対象パターン又は少なくともその検出部位が線対
称でなければならない。
[0014] Furthermore, in normal template matching as described above, when the estimated pattern size becomes large,
A problem arises in that front scanning for matching on captured images takes time. Furthermore, JP-A-61-2
The pattern position detection method disclosed in Japanese Patent No. 78136 has the following problems. (1) The target pattern or at least its detection portion must be line symmetrical.

【0015】(2)目標位置でなくとも、例えば、別マ
ークの中心やマークから外れたフラットな部分のように
対称性が良い点を見つけるとそこを目標位置と誤認する
。そのため、目標位置を大まかに把握するための手段が
必要となるか、あるいは検出部位と目標位置のずれがわ
ずかであるという前提が必要となる。
(2) Even if it is not the target position, if a point with good symmetry is found, such as the center of another mark or a flat part away from the mark, it will be mistaken as the target position. Therefore, a means for roughly grasping the target position is required, or it is necessary to assume that the deviation between the detection site and the target position is slight.

【0016】(3)ノイズやプロセス条件等による実測
パターンの変化の影響をうけにくくするためにマークの
エッジ部よりできるピーク部分を強調する例が開示され
ているが、実測パターンが2つ以上のピークを持つ場合
にはピーク両端の信号レベルとピークの形状がほぼ等し
いという条件が必要であり、もし成り立たない場合には
、ピークは1つしか持てないことになる。
(3) An example has been disclosed in which the peak part formed from the edge of the mark is emphasized in order to make it less susceptible to changes in the measured pattern due to noise, process conditions, etc., but if the measured pattern consists of two or more When a signal has a peak, it is necessary that the signal level at both ends of the peak and the shape of the peak are approximately equal; if this is not true, there can be only one peak.

【0017】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、発生する問題に合わせてその影響を受けにくく且つ
単純化されたマッチング度合を表す評価関数を設定する
ことで高精度で高速にパターンマッチングを行い得ると
共に、類似マークやマーク間隔・配置やマークの交差と
いった位置検出用マークとその検出条件に関する制限を
緩和することを可能とするパターン位置検出方法を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and by setting an evaluation function representing a simplified degree of matching that is less susceptible to the influence of problems that occur, it is possible to achieve high accuracy and high speed. It is an object of the present invention to provide a pattern position detection method that can perform pattern matching and ease restrictions on position detection marks and their detection conditions, such as similar marks, mark spacing/arrangement, and mark intersections.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によるパターン位置検出方法では、形状が
既知のマークについて、画像処理された実測パターンを
、上記既知のマーク形状に基づく推定パターンと比較し
て識別し、位置検出するためのパターンマッチングに於
いて、上記推定パターンをそのパターン形状に基づきブ
ロック分けし、このブロック分けした部分について実測
パターンとの演算を行い、それに基づいてマーク全体の
マッチング度合の位置に関する評価関数を設定して、位
置検出を行う。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, in the pattern position detection method according to the present invention, for a mark with a known shape, an image-processed actual pattern is estimated based on the known mark shape. In pattern matching to identify and detect the position by comparing with the pattern, the estimated pattern is divided into blocks based on the pattern shape, calculations are performed on the divided parts with the actual pattern, and marks are made based on the results. Position detection is performed by setting an evaluation function regarding the position of the overall matching degree.

【0019】[0019]

【作用】本発明によるパターン位置検出方法によれば、
推定パターンをブロック分けし、発生する問題に合わせ
てその影響を受けにくい特定の前記ブロックの組合せを
いくつか選びそれらの比重が増すよう重み付けを行った
マッチング度合の評価関数によって処理するようにして
いる。
[Operation] According to the pattern position detection method according to the present invention,
The estimated pattern is divided into blocks, and a number of specific combinations of blocks that are less affected by the problem are selected and processed using a matching degree evaluation function that is weighted to increase their weight. .

【0020】従って、発生する問題に合わせてその影響
を受けにくく且つ単純化されたマッチング度合を表す評
価関数を設定することで高精度で高速にパターンマッチ
ングを行い得ると共に、類似マークやマーク間隔・配置
やマークの交差といった位置検出用マークとその検出条
件に関する制限を緩和することができる。
[0020] Therefore, by setting an evaluation function representing the degree of matching that is less susceptible to the problem that occurs and is simplified, pattern matching can be performed with high accuracy and at high speed. Restrictions regarding position detection marks and their detection conditions, such as placement and intersection of marks, can be relaxed.

【0021】[0021]

【実施例】通常、半導体製造装置に於いては、精度のみ
ならず高速処理をも必要とするので、2次元パターンで
も所定の2軸に関する2つの1次元パターンに圧縮して
処理する。従って、以下に説明する実施例もこれに倣っ
て説明するが、類似度の計算を目的とする次元のデータ
で行うことで任意の次元のデータを直接処理することが
可能である。以下、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。まず、図1の(A)乃至(F)を参照して、本
発明の原理を説明すると共に、評価関数の一般形の例を
2つ説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Generally, in semiconductor manufacturing equipment, not only precision but also high-speed processing is required, so even a two-dimensional pattern is compressed into two one-dimensional patterns related to two predetermined axes for processing. Therefore, although the embodiments described below will also be described in accordance with this example, it is possible to directly process data of any dimension by performing similarity calculation using data of a target dimension. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, with reference to FIGS. 1A to 1F, the principle of the present invention will be explained, and two examples of the general form of the evaluation function will be explained.

【0022】図1の(A)は2次元マークを上から見た
図で、図1の(B)はこの2次元マークの断面図である
。図1の(C)は、このような2次元マークを明視野光
学系(図示せず)で取り込み、断面に垂直な方向に加算
して微分し、その絶対値を取ることによって得た実測パ
ターンを示している。これは、暗視野光学系で取り込ん
だデータの濃淡の最低レベルを“0”とすることによっ
ても得られる。このような処理を行うことでエッジ部の
みのデータが値を持ち、その他は“0”となる。これに
より、処理すべきデータ量が減り、さらにエッジ毎を1
つのブロックとするブロック分けも同時にできるので本
発明にとり有効な画像取り込み方法である。ただし、プ
ロセスにおけるパターンでは、積層された層やレジスト
の影響で明視野でも同図に似た像が得られることがある
が、それについては必ずしも微分処理する必要はない。 ここで、この実測パターンのグラフをy=M(x)とす
る。また、同図中の1,2,3,4は図1の(B)のエ
ッジに対応するピークを表す。
FIG. 1A is a top view of the two-dimensional mark, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the two-dimensional mark. Figure 1 (C) shows an actual measurement pattern obtained by capturing such two-dimensional marks with a bright field optical system (not shown), adding them in the direction perpendicular to the cross section, differentiating them, and taking the absolute value. It shows. This can also be obtained by setting the lowest level of shading of data captured by the dark field optical system to "0". By performing such processing, only the data in the edge portion has a value, and the rest becomes "0". This reduces the amount of data to be processed and further reduces the amount of data required per edge to 1
This image capture method is effective for the present invention because it can simultaneously divide the image into two blocks. However, with patterns in the process, an image similar to the one shown in the figure may be obtained even in bright field due to the effects of laminated layers and resist, but differential processing is not necessarily necessary for this. Here, the graph of this actually measured pattern is assumed to be y=M(x). Further, 1, 2, 3, and 4 in the figure represent peaks corresponding to the edges in (B) of FIG.

【0023】図1の(D)は図1の(A)をもとに計算
された推定パターンである。この推定パターンのグラフ
をy=A(x)とする。同図中では、同形状のピーク1
,2,3,4があり、それ以外の部分では値が“0”と
なっている。また、s1,s2,s3,s4は各ピーク
の始まりを、e1,e2,e3,e4は各ピークの終わ
りをそれぞれ表していて、それぞれの始まりから終わり
までの幅dは全て同じ長さである。このピークは、図1
の(A)のマークエッジ部分に相当していて、マークの
段差がピークパターンとなって現れている。
FIG. 1(D) is an estimated pattern calculated based on FIG. 1(A). Let the graph of this estimated pattern be y=A(x). In the figure, peak 1 with the same shape
, 2, 3, and 4, and the value is "0" in other parts. Also, s1, s2, s3, and s4 represent the beginning of each peak, and e1, e2, e3, and e4 represent the end of each peak, and the width d from the beginning to the end of each is the same length. . This peak is shown in Figure 1.
This corresponds to the mark edge part in (A), and the step difference in the mark appears as a peak pattern.

【0024】図1の(D)の推定パターンの具体的形状
は、各エッジ部に対応する位置に実測パターンに対応す
る幅の図1の(E)に示す±3σの範囲の正規分布のグ
ラフを描き、残りの部分は値を“0”となるように作成
している。
The specific shape of the estimated pattern in FIG. 1(D) is a normal distribution graph in the range of ±3σ shown in FIG. 1(E) with a width corresponding to the measured pattern at a position corresponding to each edge portion. , and the remaining part is created so that the value is "0".

【0025】この推定パターンの形状としては、図1の
(F)に示す三角形状のピークのように単純化したもの
や光学系の伝達関数に基づいて定まるビークのようにほ
ぼ実際に即したものを用いることもできる。
The shape of this estimated pattern may be a simplified one such as the triangular peak shown in FIG. You can also use

【0026】図1の(D)に於いて、値が“0”の部分
を除いた残りの4つのピークの部分をそれぞれ1つのブ
ロックとするようなブロック分けを採用する。この例の
ように、信号強度の値が“0”になる部分を除くと、そ
れだけでブロック分けができている場合は問題ないが、
明視野像のようにマークの中で“0”をとらないことが
多い場合、又はさらに細かいブロック分けをしたい場合
、例えば、ある2つのピーク間を一定の比に分けるよう
にブロック分けするといった方法をとることができる。
In (D) of FIG. 1, a block division is adopted in which each of the remaining four peak portions, excluding the portion where the value is “0”, constitutes one block. As in this example, if you exclude the part where the signal strength value is "0" and are able to divide it into blocks, there is no problem, but
When there are many cases where "0" is not included in the mark, such as in a bright field image, or when you want to divide the mark into even smaller blocks, for example, divide the marks into blocks so that the distance between two peaks is divided by a certain ratio. can be taken.

【0027】各ピークでの実測パターンと推定パターン
の類似度を用いる場合、各ピーク部毎の類似度をr1 
,r2 ,r3 ,r4 とすると、評価関数F1 は
、例えば、
When using the similarity between the measured pattern and the estimated pattern at each peak, the similarity for each peak is expressed as r1
, r2 , r3 , r4 , the evaluation function F1 is, for example,

【0028】[0028]

【数3】 とおける。[Math 3] Totoru.

【0029】ピークの組合せでの類似度を用いる場合、
その類似度を、ピークi,j(1≦i<j≦4)の組合
せについてはrijというようにきめると、評価関数F
2 は、例えば、
[0029] When using the similarity of peak combinations,
If the similarity is determined as rij for the combination of peaks i and j (1≦i<j≦4), then the evaluation function F
2 is, for example,

【0030】[0030]

【数4】 とおける。また、F1 とF2 を組み合わせて、例え
ば、
[Mathematical 4] Also, by combining F1 and F2, for example,

【0031】[0031]

【数5】 とすることもできる。異なるパターンを用いてピークの
個数が変化する場合にも同様の展開が可能である。次に
上記評価関数の一般形を適用した本発明の一実施例を説
明する。
[Formula 5] can also be used. A similar development is possible when the number of peaks changes using different patterns. Next, an embodiment of the present invention to which the general form of the above evaluation function is applied will be described.

【0032】図2の(A)は半導体露光装置のチップア
ライメントに於いて、縮小レンズ(図示せず)を通して
見えるウエハ上のマーク11をレチクル上のマーク12
に対して相対的に合わせ込んでいる様子を表している。 ここで、レチクル上のマーク12は4つの四角い透明な
ウィンドウ13を持っており、ここを通ってウエハ上マ
ーク11にあたった光が反射して戻り、前記ウィンドウ
13を通してウエハ上マーク11を見ることができるよ
うになっている。
FIG. 2A shows how a mark 11 on a wafer seen through a reduction lens (not shown) is replaced by a mark 12 on a reticle during chip alignment of a semiconductor exposure apparatus.
It shows how it is adjusted relatively to. Here, the mark 12 on the reticle has four square transparent windows 13, through which the light that hits the mark 11 on the wafer is reflected back, and the mark 11 on the wafer can be seen through the windows 13. is now possible.

【0033】図2の(B)は、2次元CCD(図示せず
)で取り込んだ図2の(A)の像を縦又は横方向に加算
して得られた実測パターンを示す図である。同図でレチ
クル及びウエハ上マークのパターン14,15では、ピ
ーク(1,3),(2,4)のように1つおきのピーク
間隔lが共に等しい。また、レチクルパターン14の信
号強度の方がウェハパターン15のそれよりも大きい。
FIG. 2B is a diagram showing an actually measured pattern obtained by vertically or horizontally adding the images of FIG. 2A captured by a two-dimensional CCD (not shown). In the figure, in patterns 14 and 15 of marks on the reticle and wafer, the interval l between every other peak is equal, such as peaks (1, 3) and (2, 4). Furthermore, the signal intensity of the reticle pattern 14 is greater than that of the wafer pattern 15.

【0034】パターンマッチングでそれぞれのマーク位
置を求めてずれを検出する場合、2種類のマークパター
ンが互いに位置検出の邪魔になりうる。例えば、あるエ
ッジをもう一方のマークのエッジと誤認したり、また、
2つのマークの相対位置が若干ずれるとウエハ上マーク
11のエッジがレチクルのウィンドウ13の陰に入り見
えなくなり、その分、ウエハ上マーク11の実測パター
ンのピークが少なくなる。
[0034] When detecting the position of each mark by pattern matching and detecting a shift, the two types of mark patterns may interfere with position detection. For example, one edge may be mistaken for the edge of another mark, or
If the relative positions of the two marks are slightly shifted, the edge of the mark 11 on the wafer goes behind the window 13 of the reticle and becomes invisible, and the peak of the measured pattern of the mark 11 on the wafer decreases accordingly.

【0035】ここで図1の(D)のようなウエハの推定
パターンを用いて以下の数6の式のような評価関数によ
るテンプレートマッチングを行うと、レチクルパターン
14の2つの大きなピークにより最適アライメント位置
と異なる2点に評価関数の最大点ができることがある。 この様子を図2の(C)に示す。
Here, when template matching is performed using an evaluation function such as the following equation 6 using the estimated pattern of the wafer as shown in FIG. The maximum point of the evaluation function may occur at two different points. This state is shown in FIG. 2(C).

【0036】[0036]

【数6】[Math 6]

【0037】この対処として、ピーク(1,3),(2
,4)以外の組合せを重視すれば良い。即ち、一番単純
なものとしては、ピーク(1,4),(2,3)の組合
せについてのみ計算する方法が挙げられる。F1 ,F
2 の適用例は、それぞれ、       F1 =r1 ・r4 +r2 ・r3 
                        …
(1)      F2 =r14+r23     
                         
      …(2)となる。ここでの適応において、
(1)式は上記数3の式の、(2)式は上記数4の式の
それぞれa,b,dの係数に“0”を代入し、cの重み
付けの係数にはc14=1、 c22=1、 その他のc=0
To deal with this, the peaks (1, 3), (2
, 4). That is, the simplest method is to calculate only the combination of peaks (1, 4) and (2, 3). F1,F
2 application examples are respectively F1 = r1 ・r4 + r2 ・r3

(1) F2 = r14 + r23

...(2). In our adaptation,
For equation (1), substitute "0" for the coefficients a, b, and d of equation 3 above, and equation (2) for equation 4 above, and for the weighting coefficient of c, c14=1, c22=1, other c=0

【0038】を代入してある。上記(1)式について2
つの類似度の積のみを扱っているので式の単純化のため
、1/2乗はしていない。実験等で、より良い重み付け
係数の値が分かれば、変更するものとする。ここで、r
1 の決め方の基本的な計算法の例として
[0038] has been substituted. Regarding the above formula (1) 2
Since we are only dealing with the product of two similarities, we do not use the 1/2 power to simplify the equation. If a better weighting coefficient value is found through experiments or the like, it will be changed. Here, r
As an example of the basic calculation method for determining 1.

【0039】[0039]

【数7】[Math 7]

【0040】[0040]

【数8】[Math. 8]

【0041】[0041]

【数9】 を挙げることができる。上記数7及び数8の式について
は評価関数が最小になる位置が、上記数9の式について
は最大になる位置が目標位置である。次に、r14,r
23の決め方の例として、
[Formula 9] can be mentioned. For equations 7 and 8 above, the position where the evaluation function is minimum is the target position, and for equation 9 above, the position where it is maximum is the target position. Next, r14, r
As an example of how to determine 23,

【0042】[0042]

【数10】 また、対称性を活かした計算法として、[Math. 10] In addition, as a calculation method that takes advantage of symmetry,

【0043】[0043]

【数11】 を挙げることができる。上記数10及び数11の式につ
いては、評価関数が最大になる位置が目標位置である。
[Formula 11] can be mentioned. Regarding equations 10 and 11 above, the position where the evaluation function is maximum is the target position.

【0044】図3の(A)及び(B)は、図2の(B)
のパターンに対応する実測パターンのピーク位置がシフ
トする場合の例を示している。即ち、図3の(A)及び
(B)は、同形状マークの実測パターンの2つの測定例
である。ピーク(1,2)及び(3,4)の距離が、図
3の(A)ではl1 (=11)、図3の(B)ではl
2 (=12)と異なっている。この例でピーク(1,
2),(3,4)の組合せの中心位置は条件の変化に対
して相対的にはシフトしないものとする。また、ピーク
(1,3),(2,4)の組合せについては、シフトが
逆向きで量が等しいものとする。露光量が変化したり、
プロセスでのエッチング条件の変化によりこのような変
化が起こりうる。
(A) and (B) in FIG. 3 are similar to (B) in FIG.
An example is shown in which the peak position of the measured pattern corresponding to the pattern is shifted. That is, FIGS. 3A and 3B are two measurement examples of actually measured patterns of marks having the same shape. The distance between peaks (1, 2) and (3, 4) is l1 (=11) in Figure 3 (A) and l in Figure 3 (B).
2 (=12). In this example, peak (1,
It is assumed that the center position of the combinations 2) and (3, 4) does not shift relative to changes in conditions. Further, regarding the combination of peaks (1, 3) and (2, 4), it is assumed that the shifts are in opposite directions and the amounts are equal. The exposure amount changes,
Such changes can occur due to changes in etching conditions during the process.

【0045】この例に於いて、4つのピークの重心点の
位置Oを求めるものとする。推定パターンに於ける2つ
のピークi,j(1≦i<j≦4)と重心Oとの位置関
係と実測パターンに於けるピークi,jの位置とから求
められる重心Oの座標をCijとし、シフトをキャンセ
ルするように組み合わせると、実測パターンでの点Oの
座標xは x=(C12+C34)/2 または x=(C13+C24)/2 または x=(C14+C23)/2 となる。これらを重み付けして結合すると      
X={α・(C12+C34)+β・(C13+C24
)+γ・(C14+C23)}          /
2 ただし、α+β+γ=1
In this example, it is assumed that the positions O of the centroids of four peaks are determined. Let Cij be the coordinates of the center of gravity O obtained from the positional relationship between the two peaks i, j (1≦i<j≦4) in the estimated pattern and the center of gravity O and the positions of the peaks i, j in the measured pattern. , when combined so as to cancel the shift, the coordinate x of point O in the actual measurement pattern becomes x=(C12+C34)/2 or x=(C13+C24)/2 or x=(C14+C23)/2. If we weight and combine these
X={α・(C12+C34)+β・(C13+C24
)+γ・(C14+C23)} /
2 However, α+β+γ=1

【0046】となる。α,β,γの値は精度が最も良く
なるように予測する又は測定結果に基づき決定するもの
とする。例えば、テンプレートマッチングの方法だと、
シフトの影響で発生するピーク間隔のずれでC12,C
34,C14,C23の計算に誤差が乗り易くなるので
、αとγの値を“0”にする。この例で、Cijを求め
るのにF1 =ri ・rj または F2 =rij
[0046] The values of α, β, and γ shall be predicted or determined based on the measurement results so as to have the best accuracy. For example, in the template matching method,
Due to the difference in peak interval caused by the shift, C12, C
34, C14, and C23, the values of α and γ are set to “0”. In this example, to find Cij, F1 = ri ・rj or F2 = rij

【0047】を用いて、F1 又はF2 を最大にする
位置を求める。このような方法により、光学系の収差,
倍率誤差,プロセスでの変化,等によるマーク幅の変化
の影響を受けにくいアライメントが実現できる。
The position where F1 or F2 is maximized is determined using the following equation. With this method, aberrations of the optical system,
It is possible to achieve alignment that is less affected by changes in mark width due to magnification errors, process changes, etc.

【0048】図4の(A)及び(B)は、目標パターン
に別パターンまたはその一部が入り込んだり、目標パタ
ーンがウィンドウの影に入りピークが無くなった場合の
例を示している。即ち、図4の(A)はピークの数が余
分にある場合で前者にあたり、図4の(B)はピークの
数が足りない場合で後者にあたる。通常のパターンマッ
チングだと無関係なピークを含めて検出することで比較
的似たパターンを誤認する可能性が高くなったり、ピー
クが欠損することで目的のパターンと見なさなくなる可
能性が高くなる。一方、本方式では予め予想される変化
に追従するよう、例えば、図4の(A)ではピーク(1
,2,3,4)の組合せを、図4の(B)では(1,2
,3),(1,2,4),(1,3,4),(2,3,
4)の組合せを重視した評価関数を設定することで改善
できる。
FIGS. 4A and 4B show an example in which another pattern or a part thereof enters the target pattern, or the target pattern enters the shadow of the window and the peak disappears. That is, (A) in FIG. 4 corresponds to the former case when there is an extra number of peaks, and (B) in FIG. 4 corresponds to the latter case when there is an insufficient number of peaks. In normal pattern matching, the possibility of erroneously recognizing relatively similar patterns increases as unrelated peaks are included in the detection, and the possibility of missing peaks increases the possibility of not recognizing the desired pattern. On the other hand, in this method, for example, in (A) of FIG. 4, the peak (1
, 2, 3, 4), and (1, 2) in Figure 4(B).
,3),(1,2,4),(1,3,4),(2,3,
This can be improved by setting an evaluation function that emphasizes the combination of 4).

【0049】以上のように、本発明では、推定パターン
をブロック分けし、発生する問題に合わせてその影響を
受けにくい特定の前記ブロックの組合せをいくつか選び
それらの比重が増すよう重み付けを行ったマッチング度
合の評価関数によって処理するようにしている。従って
、被検出パターン形状に変化がある場合でもその変化が
予め予測されうる場合には検出能力を向上することがで
きるという効果がある。また、被検出パターンのデータ
すべてでなく、必要最小限のデータのみを用いることで
高速化を図れる。よって、半導体製造装置のアライメン
トパターンに本発明を適用する場合、精度及び生産性の
向上に役立つ。
As described above, in the present invention, the estimated pattern is divided into blocks, and some specific combinations of the blocks that are less susceptible to the effects are selected according to the problem that occurs, and weighted to increase their relative weight. Processing is performed using a matching degree evaluation function. Therefore, even if there is a change in the shape of the pattern to be detected, the detection ability can be improved if the change can be predicted in advance. Further, speeding up can be achieved by using only the minimum necessary data instead of all the data of the detected pattern. Therefore, when the present invention is applied to alignment patterns of semiconductor manufacturing equipment, it is useful for improving accuracy and productivity.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
発生する問題に合わせてその影響を受けにくく且つ単純
化されたマッチング度合を表す評価関数を設定すること
で高精度で高速にパターンマッチングを行い得ると共に
、類似マークやマーク間隔・配置やマークの交差といっ
た位置検出用マークとその検出条件に関する制限を緩和
することを可能とするパターン位置検出方法を提供する
ことができる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention,
By setting an evaluation function that represents the degree of matching that is less susceptible to the problem that occurs and is simplified, it is possible to perform pattern matching with high precision and high speed, and also to identify similar marks, mark spacing/arrangement, and mark intersections. It is possible to provide a pattern position detection method that makes it possible to relax restrictions regarding position detection marks and their detection conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の原理を説明するための図で、(A)は
2次元マークの平面図、(B)は(A)の2次元マーク
の断面図、(C)は(A)の2次元マークから得た実測
パターンを示す図、(D)は(A)の2次元パターンを
もとに計算された推定パターンを示す図、(E)及び(
F)はそれぞれ(D)の推定パターンの具体的形状の例
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention, in which (A) is a plan view of a two-dimensional mark, (B) is a cross-sectional view of the two-dimensional mark in (A), and (C) is a cross-sectional view of the two-dimensional mark in (A). (D) is a diagram showing the measured pattern obtained from the two-dimensional mark, (D) is a diagram showing the estimated pattern calculated based on the two-dimensional pattern in (A), (E) and (
F) is a diagram showing an example of a specific shape of the estimated pattern of (D).

【図2】本発明の一実施例を説明するための図で、(A
)はウエハ上のマークをレチクル上のマークに対して相
対的に合わせ込んでいる様子を表す図、(B)は(A)
の像から得られた実測パターンを示す図、(C)は(B
)の実測パターンに対して図1の(D)のような推定パ
ターンを用いた場合の位置と評価関数の関係を示すグラ
フである。
FIG. 2 is a diagram for explaining one embodiment of the present invention;
) is a diagram showing how the mark on the wafer is aligned relative to the mark on the reticle, (B) is a diagram showing (A)
(C) is a diagram showing the measured pattern obtained from the image of (B
) is a graph showing the relationship between the position and the evaluation function when an estimated pattern such as that shown in FIG. 1 (D) is used for the actually measured pattern.

【図3】(A)及び(B)はそれぞれピーク位置がシフ
トした場合の実測パターンを示す図である。
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing actually measured patterns when the peak position is shifted, respectively.

【図4】(A)はピークの数が余分にある場合の実測パ
ターンを示す図、(B)はピークの数が足りない場合の
実測パターンを示す図である。
FIG. 4A is a diagram showing an actually measured pattern when there is an extra number of peaks, and FIG. 4B is a diagram showing an actually measured pattern when the number of peaks is insufficient.

【図5】(A)は2次元マークの平面図、(B)は(A
)の2次元マークの断面図、(C)は明視野光学系によ
る実測パターンを示す図、(D)は明視野光学系による
推定パターンを示す図である。
[Figure 5] (A) is a plan view of the two-dimensional mark, (B) is (A
), (C) is a diagram showing an actually measured pattern using a bright field optical system, and (D) is a diagram showing an estimated pattern using a bright field optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…ウエハ上マーク、12…レチクル上マーク、13
…ウィンドウ、14…レチクルパターン、15…ウェハ
パターン。
11... Mark on wafer, 12... Mark on reticle, 13
...Window, 14...Reticle pattern, 15...Wafer pattern.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  形状が既知のマークについて、画像処
理された実測パターンを、上記既知のマーク形状に基づ
く推定パターンと比較して識別し、位置検出するための
パターンマッチングに於いて、上記推定パターンをその
パターン形状に基づきブロック分けし、このブロック分
けした部分について実測パターンとの演算を行い、それ
に基づいてマーク全体のマッチング度合の位置に関する
評価関数を設定して、位置検出を行う、ことを特徴とす
るパターン位置検出方法。
1. In pattern matching for identifying and position detecting a mark having a known shape by comparing an image-processed measured pattern with an estimated pattern based on the known mark shape, the estimated pattern is is divided into blocks based on the pattern shape, calculations are performed on the divided parts with the actually measured pattern, and based on the calculation, an evaluation function regarding the position of the matching degree of the entire mark is set, and position detection is performed. pattern position detection method.
【請求項2】  上記評価関数は、上記ブロック分けし
た部分の内の任意のブロック又はそれらの組合せについ
ての類似度に重み付けして加算したものであることを特
徴とする請求項1に記載のパターン位置検出方法。
2. The pattern according to claim 1, wherein the evaluation function is obtained by weighting and adding similarities of arbitrary blocks or combinations of blocks among the divided parts. Location detection method.
【請求項3】  上記評価関数は、上記ブロック分けし
た各ブロック又は任意のブロックの組合せについて、上
記実測パターンと上記推定パターンとの類似度を計算し
、各類似度間での演算を行った、マーク全体のマッチン
グ度合の評価関数であることを特徴とする請求項1に記
載のパターン位置検出方法。
3. The evaluation function calculates the degree of similarity between the measured pattern and the estimated pattern for each block divided into blocks or a combination of arbitrary blocks, and performs an operation between each degree of similarity. 2. The pattern position detection method according to claim 1, wherein the pattern position detection method is an evaluation function of the matching degree of the entire mark.
【請求項4】  上記評価関数は、任意の上記類似度の
積又はその積に演算を加えたものに、重み付けして加算
したものであることを特徴とする請求項3に記載のパタ
ーン位置検出方法。
4. The pattern position detection according to claim 3, wherein the evaluation function is a product of any of the similarities or a product obtained by adding an operation to the product, weighted and added. Method.
【請求項5】  上記ブロック分けは、上記推定パター
ンの濃淡又は2値階調が0の部分を排除した残りの部分
について行われることを特徴とする請求項1乃至4に記
載のパターン位置検出方法。
5. The pattern position detection method according to claim 1, wherein the block division is performed on the remaining portion of the estimated pattern after excluding a portion where the gradation or binary gradation is 0. .
【請求項6】  上記ブロック分けは、暗視野光学系に
より行なわれることを特徴とする請求項5に記載のパタ
ーン位置検出方法。
6. The pattern position detection method according to claim 5, wherein the dividing into blocks is performed using a dark field optical system.
【請求項7】  上記ブロック分けは、明視野光学系と
微分による画像処理で行なわれることを特徴とする請求
項5に記載のパターン位置検出方法。
7. The pattern position detection method according to claim 5, wherein the dividing into blocks is performed by image processing using a bright field optical system and differentiation.
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