JPH1031968A - Scanning charged particle beam microscope and its aligning method - Google Patents

Scanning charged particle beam microscope and its aligning method

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JPH1031968A
JPH1031968A JP8185167A JP18516796A JPH1031968A JP H1031968 A JPH1031968 A JP H1031968A JP 8185167 A JP8185167 A JP 8185167A JP 18516796 A JP18516796 A JP 18516796A JP H1031968 A JPH1031968 A JP H1031968A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
scanning
pattern
particle beam
charged particle
Prior art date
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Pending
Application number
JP8185167A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Watanabe
洋一 渡邊
Hiroshi Hirose
寛 広瀬
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP8185167A priority Critical patent/JPH1031968A/en
Publication of JPH1031968A publication Critical patent/JPH1031968A/en
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  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a SEM and establish its aligning method, with which the observing point is located in the center of the electron beam scanning range, the observing accuracy is enhanced, and easy operation is secured. SOLUTION: This microscope concerned is composed of a memory means 141 to store a template obtained by scanning a specimen 6 to serve as the reference, a pattern matching means 151 which senses the correlation value of the information signal acquired through scanning of a specimen 16 to be observed relative to the template and determines the position with the highest correlation value to produce a pattern for matching, a driving means 17 to drive a stage for specimen, a deflecting means 3 to deflect an electron beam, and aligning function to make location on the basis of the result from pattern matching. The pattern for pattern matching is located in a position dislocated from the center point so that the observing point on the specimen to be observed lies identical to the center point of the electron beam scanning range, and thus the pattern matching is performed, and movement to the observing point is made with image shift.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型荷電粒子ビ
ーム顕微鏡とそのアライメント法に関する。
The present invention relates to a scanning charged particle beam microscope and an alignment method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査型電子ビーム顕微鏡を用いて半導体
ウェハ上に形成されたチップの配線パターンなどの試料
を観察/測長するときに、試料の観察点を顕微鏡の視野
内(電子ビームの走査範囲内)で自動的に移動させて位
置決めするアライメント手法として、基準となる試料に
電子ビームを走査して、半導体ウェハ上のチップの位置
の基準点とするに適した特徴点の位置データと画像デー
タをテンプレートとして取り込んでおき、後に観察対象
となる試料を電子ビームで走査して画像データ(以下、
マッチングパターンという)を取得し、テンプレート画
像とマッチングパターンの両画像の相関値を比較してパ
ターンのマッチングをとって得た試料のマッチングパタ
ーンを電子ビームの走査範囲の中心に位置させるように
試料を移動させて基準点を決定した後、基準点から試料
の観察点まで電子ビームを偏向させ、この位置で電子ビ
ームを走査し、観察点の画像をモニタ画面の中心に写し
だして試料の最終位置決めを行い観察や測長を行うよう
にしたパターンマッチングを使用したアライメント法が
存在する。
2. Description of the Related Art When observing / measuring a sample such as a wiring pattern of a chip formed on a semiconductor wafer using a scanning electron beam microscope, an observation point of the sample is set within a visual field of the microscope (scanning of an electron beam). As an alignment method to automatically move and position the image within a range, the electron beam is scanned on a reference sample, and the position data and image of characteristic points suitable for setting the reference position of the chip position on the semiconductor wafer The data is captured as a template, and the sample to be observed later is scanned with an electron beam to obtain image data (hereinafter, referred to as “sample”).
A matching pattern is obtained by comparing the correlation values between the template image and the image of the matching pattern, and matching the pattern so as to position the matching pattern of the sample at the center of the scanning range of the electron beam. After moving and determining the reference point, the electron beam is deflected from the reference point to the observation point of the sample, the electron beam is scanned at this position, and the image of the observation point is displayed at the center of the monitor screen, and the final positioning of the sample is performed. There is an alignment method using pattern matching that performs observation and length measurement.

【0003】試料のパターンマッチングを実行するマッ
チングパターンを電子ビームの走査範囲の中心へ移動さ
せるには、試料を載置した試料台を駆動してマッチング
パターンが存在する領域を電子ビームの走査範囲の中心
位置へ移動させ、ここでパターンマッチングしてマッチ
ングパターンの位置を得た後、このマッチングパターン
位置から観察点への移動は、予め得られた基準点すなわ
ちマッチングパターン位置からの距離データを用いて試
料台を駆動することなく電子ビームを磁気コイルで偏向
させて観察点へ移動させるイメージシフトによる移動手
法を使用して位置決め精度を確保している。
In order to move a matching pattern for performing pattern matching of a sample to the center of the scanning range of the electron beam, the sample stage on which the sample is placed is driven to move the region where the matching pattern exists to the scanning range of the electron beam. After moving to the center position and obtaining the position of the matching pattern by pattern matching here, the movement from this matching pattern position to the observation point is performed using the previously obtained reference point, that is, the distance data from the matching pattern position. Positioning accuracy is ensured by using a moving method based on an image shift in which an electron beam is deflected by a magnetic coil and moved to an observation point without driving the sample stage.

【0004】すなわち、従来のアライメント法は、図4
に示すように、観察点Kへのアライメントを実行するに
当たって、テンプレートの作成すなわちティーチング作
業において記憶した、試料台が載置されたX−Yテーブ
ル上の座標位置で表されたテンプレートデータであるパ
ターンマッチング位置(T_STG_X,T_STG_Y)に試料台を駆
動してマッチングパターンPが電子ビームの走査範囲の
中央(以下、原点という)0にくるように観察物(試
料)を移動させる(図4(A))。その位置で、ティー
チングで記憶したテンプレートを用いてパターンマッチ
ング処理を実行し、試料間の誤差や試料を搬送するとき
の誤差などによって生じたマッチングパターンPの原点
0からのずれ量(ALG_X,ALG_Y)で示される正確なマッチ
ングパターンの位置Prを検出する(図4(B))。次
いで、下記(1)、(2)式を用いて、現実に電子ビー
ムを偏向させてイメージシフトさせる量を算出し、電子
ビームを偏向してモニタ画面上に観察点Kの画像を表示
する(図4(C))。
[0004] That is, the conventional alignment method is shown in FIG.
As shown in (1), when the alignment to the observation point K is performed, the pattern which is the template data represented by the coordinate position on the XY table on which the sample table is placed and stored in the creation of the template, that is, the teaching work. The sample stage is driven to the matching position (T_STG_X, T_STG_Y) to move the observation object (sample) so that the matching pattern P is located at the center (hereinafter referred to as the origin) 0 of the scanning range of the electron beam (FIG. 4A). ). At that position, a pattern matching process is performed using the template stored in the teaching, and the amount of deviation (ALG_X, ALG_Y) of the matching pattern P from the origin 0 caused by an error between samples or an error in transporting the sample. Then, the position Pr of the accurate matching pattern represented by is detected (FIG. 4B). Next, using the following equations (1) and (2), the amount of image shift actually calculated by deflecting the electron beam is calculated, and the image of the observation point K is displayed on the monitor screen by deflecting the electron beam ( (FIG. 4 (C)).

【0005】IMG_X=T_IMG_X−ALG_X ……… (1) IMG_Y=T_IMG_Y−ALG_Y ……… (2) ここで、 IMG=現実に原点0からイメージシフトさせる量、 T_IMG=マッチングパターンP(テンプレート)から観
察点Kまでの距離である最終アライメントイメージシフ
ト量、 ALG_=原点0からマッチングパターンPの正確な位置P
rまでの距離 である。すなわち、上記式を用いて、マッチングパター
ンPから観察点Kまでの距離すなわち最終アライメント
イメージシフト量(T_IMG_X,T_IMG_Y)に対して、テンプ
レートデータに基づいて試料台を移動させた位置でのマ
ッチングパターンPの正確な位置Pr(ALG_X,ALG_Y)で
補正を施した現実のイメージシフト量(IMG_X,IMG_Y)を
求め、このイメージシフト量だけ電子ビームを原点0か
らイメージシフト(偏向)して観察点Kに移動させる。
IMG_X = T_IMG_X−ALG_X (1) IMG_Y = T_IMG_Y−ALG_Y (2) where, IMG = actually image shift from origin 0, T_IMG = observed from matching pattern P (template) The final alignment image shift amount, which is the distance to the point K, ALG_ = exact position P of the matching pattern P from the origin 0
The distance to r. That is, using the above equation, the distance from the matching pattern P to the observation point K, that is, the final alignment image shift amount (T_IMG_X, T_IMG_Y), matches the matching pattern P at the position where the sample table is moved based on the template data. The actual image shift amount (IMG_X, IMG_Y) corrected at the correct position Pr (ALG_X, ALG_Y) is obtained, and the electron beam is image-shifted (deflected) from the origin 0 by this image shift amount to the observation point K. Move.

【0006】上記の従来技術においては、パターンマッ
チング後に最終的にイメージシフトによって位置決めさ
れた観察点Kが、電子ビームの走査範囲の中心点(原点
0)からずれてしまう。このような観察位置のずれは、
イメージシフトが磁気コイルへ電圧を印加することによ
って偏向していることから、移動量が多い場合には、イ
メージシフトによる最終位置決め位置が電子ビームの走
査範囲外である視野外に設定され観察ができなくなる恐
れ、および、最終位置決め位置が電子ビームの走査範囲
の中心からはずれた位置となるので解像度の劣化を引き
起こす恐れがあるという問題がある。
In the above prior art, the observation point K finally positioned by the image shift after the pattern matching is shifted from the center point (origin 0) of the scanning range of the electron beam. Such a shift in the observation position
Since the image shift is deflected by applying a voltage to the magnetic coil, if the amount of movement is large, the final positioning position due to the image shift is set outside the field of view, which is outside the scanning range of the electron beam, and observation is possible. There is a problem in that the resolution may be lost, and the resolution may be degraded because the final positioning position is off the center of the scanning range of the electron beam.

【0007】この方法によって移動した最終位置決め位
置が、電子ビームの走査範囲の中心を外れていることか
ら、さらに次の観察点に移動しようとする場合には、視
野(イメージシフトの偏向可能領域)から外れる可能性
が大きくなる領域が存在し、イメージシフトによる観察
点への移動領域がせまくなるという問題もあった。ま
た、パターンマッチング位置からイメージシフトによる
最終位置決め位置への移動において、試料台の位置決め
精度や試料搬送系の精度の誤差から、イメージシフトの
偏向可能領域の片側全域を、使用することができないと
言う問題点もあった。
Since the final positioning position moved by this method is out of the center of the scanning range of the electron beam, if it is desired to move to the next observation point, the visual field (deflective area of image shift). There is a region where the possibility of departure from the image is large, and there is also a problem that the moving region to the observation point due to the image shift becomes narrow. Further, in moving from the pattern matching position to the final positioning position by the image shift, it is said that the entirety of one side of the deflectable area of the image shift cannot be used due to an error in the positioning accuracy of the sample stage and the accuracy of the sample transfer system. There were also problems.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑み、本
発明は、パターンマッチング後のイメージシフトによっ
て移動した最終位置決め位置が顕微鏡の荷電粒子ビーム
走査範囲の中心または略中心に位置して、歪みを極力小
さくして観察精度を高めることができ、且つ、そのあと
の操作性を容易にした走査型電子ビーム顕微鏡およびそ
のアライメント方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a method for adjusting the position of a final position moved by image shift after pattern matching to the center or substantially the center of a charged particle beam scanning range of a microscope. It is an object of the present invention to provide a scanning electron beam microscope in which the observation accuracy can be increased by minimizing the size of the laser beam and the operability thereafter can be easily provided, and an alignment method thereof.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、パターンマッチング位置への移動の際、
イメージシフトによる最終位置決め位置が電子ビームの
走査範囲の中心となるよう、最終位置決めで使用するイ
メージシフト量分を差し引いた位置に試料台を駆動し、
パターンマッチング処理して基準点を確定した後、上記
イメージシフト量分を反転させて設定したイメージシフ
トによって、アライメントを行うようにした。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for moving to a pattern matching position.
The sample stage is driven to a position obtained by subtracting the image shift amount used in the final positioning so that the final positioning position by the image shift is the center of the scanning range of the electron beam,
After the reference point is determined by the pattern matching process, the alignment is performed by the image shift set by inverting the image shift amount.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本願発明にかかる走査型電子顕微
鏡の構成を図1を用いて説明する。この走査型電子顕微
鏡は、電子銃1とコンデンサレンズ2と偏向器3と対物
レンズ4からなり、後述するウエハ上を走査する電子光
学系と、パイロットウエハ6または観察ウェハ16を載
置する試料台5と、ウエハからの2次電子を検出する2
次電子検出器7と、2次電子検出器の出力を増幅する増
幅器8と、アナログ/ディジタル(A/D)変換器9
と、画像データを一時記憶するフレームメモリ10と、
中央演算処理装置(CPU)11と、CRTなどの表示
手段12と、電子光学系駆動回路13と、電子顕微鏡の
駆動やパターンマッチング処理のためのソフトウエアお
よび処理に必要なデータや演算結果などを記憶するメモ
リ14と、2次電子検出器からの信号を処理して画像デ
ータを得る演算処理装置15と、中央演算装置11の処
理結果に基づいて試料台5を移動させる駆動用モータな
どの駆動装置17とから構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of a scanning electron microscope according to the present invention will be described with reference to FIG. The scanning electron microscope includes an electron gun 1, a condenser lens 2, a deflector 3, and an objective lens 4, and includes an electron optical system for scanning a wafer, which will be described later, and a sample stage on which a pilot wafer 6 or an observation wafer 16 is placed. 5 and 2 for detecting secondary electrons from the wafer
A secondary electron detector 7, an amplifier 8 for amplifying the output of the secondary electron detector, and an analog / digital (A / D) converter 9
A frame memory 10 for temporarily storing image data;
A central processing unit (CPU) 11, a display means 12 such as a CRT, an electron optical system driving circuit 13, software for driving an electron microscope and pattern matching processing, and data and calculation results required for processing. A memory 14 for storing, an arithmetic processing unit 15 for processing image signals by processing signals from the secondary electron detector, and a drive such as a drive motor for moving the sample stage 5 based on the processing result of the central processing unit 11 And an apparatus 17.

【0011】さらにメモリ14には、パターンマッチン
グを行い位置決めを行うアライメント法が格納されると
ともに、基準となる試料であるパイロットウェハ6を走
査して得られる情報信号の一部をテンプレートとして記
憶する手段141が設けられている。演算処理装置15
には、観察対象となる試料16を走査して得られた情報
信号と上記記憶されたテンプレートと画像との相関値を
検出し、最も高い相関値の位置を検出してマッチング用
パターンとするパターンマッチング手段151が設けら
れている。さらに、この走査型電子顕微鏡は、観察時に
観察点が、電子ビームの走査範囲の中心部に位置するよ
うに、後に述べるアライメント法によって操作される。
The memory 14 stores an alignment method for performing pattern matching and positioning, and stores a part of an information signal obtained by scanning the pilot wafer 6 as a reference sample as a template. 141 are provided. Arithmetic processing unit 15
In the pattern, a correlation value between the information signal obtained by scanning the sample 16 to be observed and the stored template and the image is detected, and the position of the highest correlation value is detected to be a pattern for matching. A matching means 151 is provided. Further, this scanning electron microscope is operated by an alignment method described later so that the observation point is located at the center of the scanning range of the electron beam during observation.

【0012】以下本発明にかかる上記電子顕微鏡を用い
たアライメント方法について説明する。ここでは、1段
階のパターンマッチングで目標位置にアライメントする
場合で説明する。
Hereinafter, an alignment method using the above-mentioned electron microscope according to the present invention will be described. Here, a case where alignment is performed at a target position by one-step pattern matching will be described.

【0013】本明細書において、テンプレートとなるパ
ターンTおよびマッチングパターンPは、半導体ウェハ
上のチップ内の配線パターンの内、値検出が容易な特徴
を有するパターンである。これらの位置は、例えば、各
チップの隅部を原点としたときのX軸およびY軸上の座
標として表すことができる。観察点Kとは、例えば、こ
の顕微鏡を用いて配線パターン内の線幅を測長するなど
の処理を実行するチップ内の観察位置をいい、パターン
マッチング位置Pを原点としたときのX軸,Y軸上の座
標として表すことができる。また、この明細書では、
X,Yの文字が沿えられた量は、それぞれX軸成分、Y
軸成分の値を意味している。
In the present specification, the pattern T and the matching pattern P serving as templates are among the wiring patterns in the chip on the semiconductor wafer and have a characteristic that the value can be easily detected. These positions can be represented, for example, as coordinates on the X-axis and the Y-axis when the corner of each chip is the origin. The observation point K refers to, for example, an observation position in the chip where processing such as measuring the line width in the wiring pattern using this microscope is performed. It can be represented as coordinates on the Y axis. In this specification,
The amounts along which the characters X and Y are given are the X-axis component and Y, respectively.
It means the value of the axis component.

【0014】[テンプレートの作成]テンプレートの作
成について、図2を用いて説明する。パターンマッチン
グを用いたアライメントを行うためには、まず、基準と
なる比較像等を記憶してテンプレートを得るティーチン
グ作業が必要である。図1に示すように、ティーチング
においては、まず、試料台5上に載置した標準試料(例
えば、パイロットウェハ)6上における観察対象位置で
ある最終位置決め位置(例えば、観察点K)が画面の略
中央にくるように試料台5をX−Yテーブル上で所定の
位置(STG_X,STG_Y)に移動させ、この位置での最終位
置決め位置へのイメージソフト量(S_IMG_X,S_IMG_Y)
を求める(図2(A))。ここで、テンプレートとなる
パターンTや観察点Kは、所定の大きさを有しているの
で、これらの位置は、テンプレートや観察点を囲み込む
カーソルの中心点として取り扱う。
[Creation of Template] The creation of a template will be described with reference to FIG. In order to perform alignment using pattern matching, first, a teaching operation for storing a reference image or the like and obtaining a template is required. As shown in FIG. 1, in teaching, first, a final positioning position (for example, an observation point K) which is an observation target position on a standard sample (for example, a pilot wafer) 6 placed on a sample stage 5 is displayed on the screen. The sample stage 5 is moved to a predetermined position (STG_X, STG_Y) on the XY table so as to be substantially at the center, and the amount of image software to the final positioning position at this position (S_IMG_X, S_IMG_Y)
(FIG. 2A). Here, since the pattern T and the observation point K serving as the template have a predetermined size, these positions are treated as the center points of the cursor surrounding the template and the observation point.

【0015】次いで、イメージシフトして電子ビームの
偏向場所をパターンTがある位置に移動させ、パターン
Tをモニタ画面12に表示する(図2(B))。このと
きのイメージシフト量(P_IMG)と、試料台15のX−Y
テーブル上の座標位置で示される試料台15の前記位置
(STG_X,STG_Y)と、テンプレート画像情報と、テンプレ
ート画像位置(CUR)を求める(図2(B))。
Then, the image is shifted to move the deflection position of the electron beam to a position where the pattern T is located, and the pattern T is displayed on the monitor screen 12 (FIG. 2B). The image shift amount (P_IMG) at this time and the XY of the sample stage 15
The position of the sample stage 15 indicated by the coordinate position on the table
(STG_X, STG_Y), template image information, and template image position (CUR) are obtained (FIG. 2B).

【0016】そして、以下の式を用いて、パターンマッ
チングを実行する位置の試料台15のX−Y軸上の座標
(T_STG)と、最終アライメントイメージシフト量(T_I
MG)と、テンプレート像を得る。すなわち、パターンT
の位置から観察点Kまでの距離すなわち最終アライメン
トイメージシフト量(T_IMG)は、前記イメージシフト
量(S_IMG)から、前記パターンTがある位置でのイメー
ジシフト量(P_IMG)からテンプレート画像位置(CUR)を引
いた値を差し引いた値で表される。すなわち、テンプレ
ートパターンTと観察点Kとの距離すなわち最終アライ
メントイメージシフト量(T_IMG)は、X軸、Y軸につ
いて、それぞれ、下記(3)、(4)式で示される。 T_IMG_X=S_IMG_X−(P_IMG_X−CUR_X) ……… (3) T_IMG_Y=S_IMG_Y−(P_IMG_Y−CUR_Y) ……… (4)
Using the following equation, the coordinates (T_STG) on the XY axis of the sample table 15 at the position where the pattern matching is to be performed, and the final alignment image shift amount (T_I
MG) and a template image. That is, the pattern T
The distance from the position to the observation point K, that is, the final alignment image shift amount (T_IMG) is calculated from the image shift amount (P_IMG) at the position where the pattern T is located based on the image shift amount (S_IMG) and the template image position (CUR). It is represented by the value obtained by subtracting the value obtained by subtracting. That is, the distance between the template pattern T and the observation point K, that is, the final alignment image shift amount (T_IMG) is expressed by the following equations (3) and (4) for the X axis and the Y axis, respectively. T_IMG_X = S_IMG_X- (P_IMG_X-CUR_X) ... (3) T_IMG_Y = S_IMG_Y- (P_IMG_Y-CUR_Y) ... (4)

【0017】また、パターンマッチングを実行する位置
の試料台15のX−Y軸上の座標で示されるパターンマ
ッチング位置(T_STG)は、試料台15のX−Yテーブ
ル上の座標位置で示される試料台15の前記位置(STG_
X,STG_Y)に、前記パターンTがある位置へのイメージシ
フト量(P_IMG)からテンプレート画像位置(CUR)を引いた
値を差し引いた値を加算して得ることができる。すなわ
ち、パターンマッチングを実行する位置の試料台15の
X−Y軸上の座標で示されるパターンマッチング位置
(T_STG)は、X軸、Y軸について、それぞれ下記
(5)、(6)式で示される。 T_STG_X=STG_X+(P_IMG_X−CUR_X) ……… (5) T_STG_Y=STG_Y+(P_IMG_Y−CUR_Y) ……… (6) ここで、 S_IMG=位置STGでの最終位置決め位置へのイメージシフ
ト量、 P_IMG=パターンTがある位置でのイメージシフト量、 T_IMG=最終アライメントイメージシフト量 CUR=テンプレート画像位置、 T_STG=パターンマッチング位置、 STG=試料台15の位置、 であり、単位は全て同一である。
The pattern matching position (T_STG) indicated by the coordinates on the XY axis of the sample table 15 at the position where the pattern matching is executed is the sample indicated by the coordinate position on the XY table of the sample table 15. The position of the table 15 (STG_
(X, STG_Y) can be obtained by adding a value obtained by subtracting a value obtained by subtracting the template image position (CUR) from the image shift amount (P_IMG) of the pattern T to a certain position. That is, the pattern matching position (T_STG) indicated by the coordinates on the XY axis of the sample table 15 at the position where the pattern matching is executed is indicated by the following equations (5) and (6) for the X axis and the Y axis, respectively. It is. T_STG_X = STG_X + (P_IMG_X-CUR_X) (5) T_STG_Y = STG_Y + (P_IMG_Y-CUR_Y) ... (6) where, S_IMG = image shift amount to final positioning position at position STG, P_IMG = pattern T The image shift amount at a certain position, T_IMG = final alignment image shift amount CUR = template image position, T_STG = pattern matching position, STG = position of sample table 15, and all units are the same.

【0018】得られたパターンマッチング位置(T_STG_
X,T_STG_Y)と、最終アライメントイメージシフト量(T_I
MG_X,T_IMG_Y)とテンプレート像を記憶して、テンプレ
ートデータとする(図2(C))。
The obtained pattern matching position (T_STG_
X, T_STG_Y) and the final alignment image shift amount (T_I
MG_X, T_IMG_Y) and the template image are stored and used as template data (FIG. 2C).

【0019】[アライメント]以下、アライメント方法
について図3を用いて説明する。アライメント実行時に
は、試料台15を駆動して観察対象試料(例えばウェ
ハ)をパターンマッチング位置に移動する際、まず、下
記(7)、(8)式を用いて前記標準試料において記憶
したパターンマッチング位置(T_STG)から最終アライ
メントイメージシフト量(T_IMG)だけ差し引いた位置
(SSTG_X,SSTG_Y)を取得する。 SSTG_X=T_STG_X+T_IMG_X ……… (7) SSTG_Y=T_STG_Y+T_IMG_Y ……… (8)
[Alignment] The alignment method will be described below with reference to FIG. When the alignment stage is performed, when the sample table 15 is driven to move the sample to be observed (for example, a wafer) to the pattern matching position, first, the pattern matching position stored in the standard sample using the following equations (7) and (8). The position (SSTG_X, SSTG_Y) obtained by subtracting the final alignment image shift amount (T_IMG) from (T_STG) is obtained. SSTG_X = T_STG_X + T_IMG_X (7) SSTG_Y = T_STG_Y + T_IMG_Y (8)

【0020】さらに、下記(9)、(10)式を用いて
前記標準試料において取得した最終アライメントイメー
ジシフト量(T_IMG)を反転させたイメージシフト量(IMG)
を求める。 IMG_X=−1×(T_IMG_X) ……… (9) IMG_Y=−1×(T_IMG_Y) ……… (10) そして、前記位置(SSTG_X,SSTG_Y)に試料台を移動さ
せ、さらに前記反転させたイメージシフト量(IMG)だ
け観察対象のマッチングパターンPがある位置へとイメ
ージシフトを行なう(図3(A))。次いで、その位置
において前記取得したテンプレートを用いてパターンマ
ッチングを行うことにより、マッチングパターンPが現
実に存在する点Prまでの位置である正確なパターンマ
ッチング位置(ALG_X,ALG_Y)を検出する(図3
(B))。
Further, the image shift amount (IMG) obtained by inverting the final alignment image shift amount (T_IMG) obtained in the standard sample using the following equations (9) and (10).
Ask for. IMG_X = −1 × (T_IMG_X) (9) IMG_Y = −1 × (T_IMG_Y) (10) Then, the sample stage is moved to the position (SSTG_X, SSTG_Y) and further inverted. The image is shifted to the position where the matching pattern P to be observed is located by the shift amount (IMG) (FIG. 3A). Then, by performing pattern matching at the position using the acquired template, an accurate pattern matching position (ALG_X, ALG_Y) up to a point Pr where the matching pattern P actually exists is detected (FIG. 3).
(B)).

【0021】そして、以下の式より、 IIMG_X=T_IMG_X−ALG_X ……… (11) IIMG_Y=T_IMG_Y−ALG_Y ……… (12) 最終位置決め位置へのイメージシフト量に補正をし、観
察対象試料におけるイメージシフト量(IIMG_X,IIMG_Y)
を求める。
From the following equation, IIMG_X = T_IMG_X−ALG_X (11) IIMG_Y = T_IMG_Y−ALG_Y (12) The image shift amount to the final positioning position is corrected, and the image on the observation target sample is corrected. Shift amount (IIMG_X, IIMG_Y)
Ask for.

【0022】このイメージシフト量を用いて電子ビーム
を偏向することで、観察対象試料における最終位置決め
位置に位置決めを実行し、観察点Kを、電子ビームの走
査範囲(イメージシフトの偏向範囲)の中心(原点)0
に位置させることができる(図3(C))。
By deflecting the electron beam using the image shift amount, positioning is performed at the final positioning position on the sample to be observed, and the observation point K is set at the center of the scanning range of the electron beam (the deflection range of the image shift). (Origin) 0
(FIG. 3C).

【0023】ここで、試料間の誤差や試料を搬送する精
度誤差がなければアライメント誤差(ALG)は0で、イメ
ージシフトは前記原点で最終アライメントを終了する。
しかし、実際は、イメージシフトは原点で終了せず、試
料間の誤差や搬送系の精度からイメージシフトは原点付
近でアライメントが終了することが多い。
Here, if there is no error between the samples or an error in the accuracy of transporting the samples, the alignment error (ALG) is 0, and the image shift ends the final alignment at the origin.
However, in practice, the image shift does not end at the origin, and the alignment often ends near the origin due to errors between samples and the accuracy of the transport system.

【0024】上記実施例では、1段階のパターンマッチ
ングであったが数段階でも、倍率を変更する場合でも、
位置制御に関しては同じである。
In the above embodiment, one-step pattern matching was used.
The same applies to position control.

【0025】[0025]

【作用】以上のように、本発明のアライメント法によれ
ば、イメージシフト量はクリアされて、観察点は、イメ
ージシフトの偏向範囲の中心または略中心に位置するこ
ととなる。また、設定されている極性から反対方向にイ
メージシフト量を設定するので、イメージシフトの偏向
可能領域の片側全域を使用することが可能となる。
As described above, according to the alignment method of the present invention, the image shift amount is cleared, and the observation point is located at the center or substantially the center of the deflection range of the image shift. Further, since the image shift amount is set in the opposite direction from the set polarity, it is possible to use the entire area on one side of the deflectable area of the image shift.

【0026】本発明においては、アライメント実行後、
イメージシフト後の最終位置決め位置がイメージシフト
の偏向範囲の中心または略中心になることから、アライ
メント実行後のイメージシフトでの観察領域は全方向同
一または略同一でイメージシフトの偏向可能領域全域に
なり操作性が向上される。また、パターンマチング位置
と最終位置決め位置の距離を拡張することが可能にな
る。
In the present invention, after performing the alignment,
Since the final positioning position after the image shift is the center or almost the center of the deflection range of the image shift, the observation area in the image shift after the execution of the alignment is the same or almost the same in all directions and is the entire deflectable area of the image shift. Operability is improved. Further, the distance between the pattern matching position and the final positioning position can be extended.

【0027】以上の説明では、走査型顕微鏡は電子ビー
ムを走査させる走査型電子顕微鏡であったが、電子ビー
ムに限らず他の荷電粒子ビームを走査する走査型荷電粒
子ビーム顕微鏡においても、なんら問題なく本発明を適
用できることはもちろんである。
In the above description, the scanning microscope is a scanning electron microscope that scans an electron beam. However, the scanning microscope is not limited to the electron beam, but any problem occurs in a scanning charged particle beam microscope that scans another charged particle beam. It goes without saying that the present invention can be applied without any change.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、アライメ
ント後のイメージシフトはイメージシフトの偏向範囲の
中心または略中心となるので、アライメント後のイメー
ジシフトの観察可能領域がイメージシフトの偏向可能領
域と同等になり観察における操作性が向上する。
As described above, according to the present invention, the image shift after the alignment is at the center or substantially the center of the deflection range of the image shift, so that the observable area of the image shift after the alignment is deflectable by the image shift. It becomes equivalent to the area, and the operability in observation is improved.

【0029】また、パターンマッチング位置からイメー
ジシフトによる最終位置決め位置への移動においてイメ
ージシフトの偏向可能領域の片側全域を使用することが
可能となる。
Further, in the movement from the pattern matching position to the final positioning position by the image shift, it is possible to use the entire deflectable area of the image shift on one side.

【0030】また、アライメント後に観察物を測長した
り写真を撮影したりする場合、イメージシフトが前記中
心または略中心であれば、電子ビームがイメージシフト
による偏向で、対物レンズの軸外を通過することによる
各種収差の影響がより少ない像に対して測長や撮影を行
うことができ、より正確な結果を得ることができる利点
もある。
When measuring the length of an object or taking a picture after alignment, if the image shift is at the center or substantially the center, the electron beam passes off the axis of the objective lens due to deflection due to the image shift. The length measurement and the photographing can be performed on an image in which the influence of various aberrations is smaller, and there is an advantage that a more accurate result can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる走査型電子顕微鏡の構成を示す
概念図。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a scanning electron microscope according to the present invention.

【図2】本発明によるテンプレート作成の手順を説明す
る図。
FIG. 2 is a diagram for explaining a template creation procedure according to the present invention.

【図3】本発明によるアライメントの手順を説明する
図。
FIG. 3 is a diagram for explaining an alignment procedure according to the present invention.

【図4】従来のアライメントの手順を説明する図。FIG. 4 is a view for explaining a conventional alignment procedure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子銃 2 コンデンサレンズ 3 電磁偏向器 4 対物レンズ 5 試料台 6 標準試料(パイロットウェハ) 7 2次電子検出器 8 増幅器 9 アナログ/ディジタル(A/D)変換器 10 フレームメモリ 11 中央演算処理装置(CPU) 12 CRTなどの表示手段 13 電子光学系駆動回路 14 メモリ 15 演算処理装置 16 観察試料 17 駆動装置 141 テンプレートメモリ 151 パターンマッチング手段 0 電子ビームの走査範囲の中心(原点) T テンプレート P マッチングパターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron gun 2 Condenser lens 3 Electromagnetic deflector 4 Objective lens 5 Sample stand 6 Standard sample (pilot wafer) 7 Secondary electron detector 8 Amplifier 9 Analog / Digital (A / D) converter 10 Frame memory 11 Central processing unit (CPU) 12 display means such as CRT 13 electron optical system drive circuit 14 memory 15 arithmetic processing unit 16 observation sample 17 drive unit 141 template memory 151 pattern matching means 0 center (origin) of electron beam scanning range T template P matching pattern

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電粒子ビームで試料を走査し、それに
よって試料から得られる情報信号に基づいて前記試料の
像を表示する走査型荷電粒子ビーム顕微鏡において、 基準となる試料を走査して得られる情報信号の一部をテ
ンプレートとして記憶する記憶部と、 観察対象となる試料を走査して得られた情報信号と前記
記憶されたテンプレートとの相関値を検出し、最も高い
相関値の位置を検出してマッチング用パターンとするパ
ターンマッチング処理部と、 試料を乗せる試料台を駆動する駆動部と、 荷電粒子ビームを走査コイルの磁場で偏向する荷電粒子
ビーム偏向部と、 前記パターンマッチングの結果に基づいて位置決めを行
うアライメント機能を備え、 観察対象となる試料の観察位置が荷電粒子ビームの走査
範囲の中心または略中心の点に位置するようにパターン
マッチング用のパターンを前記点からずれた位置に配置
してパターンマッチングを行い前記観察位置へはイメー
ジシフトによって移動するようにしたことを特徴とする
走査型荷電粒子ビーム顕微鏡。
1. A scanning charged particle beam microscope that scans a sample with a charged particle beam and displays an image of the sample based on an information signal obtained from the sample. A storage unit for storing a part of the information signal as a template, detecting a correlation value between the information signal obtained by scanning the sample to be observed and the stored template, and detecting a position of the highest correlation value A pattern matching processing unit that forms a pattern for matching, a driving unit that drives a sample stage on which a sample is placed, a charged particle beam deflecting unit that deflects a charged particle beam with a magnetic field of a scanning coil, and based on a result of the pattern matching. With an alignment function to position the sample at the center or near the center of the scanning range of the charged particle beam. A pattern for pattern matching is arranged at a position deviated from the point so as to be located at a position, and the pattern matching is performed, and the pattern is moved to the observation position by an image shift.
【請求項2】 荷電粒子が電子であり、試料を走査して
試料から得られる情報信号が2次電子信号である請求項
1記載の走査型荷電粒子ビーム顕微鏡。
2. The scanning charged particle beam microscope according to claim 1, wherein the charged particles are electrons, and an information signal obtained from the sample by scanning the sample is a secondary electron signal.
【請求項3】 荷電粒子ビームで試料台上の試料を走査
し、それによって試料から得られる情報信号に基づいて
前記試料の像を表示する走査型の荷電粒子ビーム顕微鏡
のアライメント法において、 基準となる試料を走査して得た情報信号の一部をテンプ
レートとして記憶し、 観察対象となる試料を走査して得た画像と前記記憶され
たテンプレートとの相関値を検出し、最も高い相関値の
位置をマッチングパターンの位置とし、 試料台を駆動してマッチングパターンが前記荷電粒子ビ
ームの走査範囲の中心からイメージシフト量だけずれた
位置に移動させ、 荷電粒子ビームを走査コイルの磁場で偏向させることに
より試料の観察位置までイメージシフトさせてその位置
が前記走査範囲の中心または略中心となるようにしてか
ら観察対象となる試料上を走査して試料の像を表示する
ことを特徴とした走査型荷電粒子ビーム顕微鏡のアライ
メント法。
3. An alignment method of a scanning type charged particle beam microscope for scanning a sample on a sample table with a charged particle beam and displaying an image of the sample based on an information signal obtained from the sample. A part of the information signal obtained by scanning the sample is stored as a template, a correlation value between the image obtained by scanning the sample to be observed and the stored template is detected, and the highest correlation value is detected. Setting the position as the position of the matching pattern, driving the sample stage to move the matching pattern to a position shifted by the image shift amount from the center of the scanning range of the charged particle beam, and deflecting the charged particle beam by the magnetic field of the scanning coil. The image is shifted to the observation position of the sample so that the position becomes the center or substantially the center of the scanning range, and then becomes the observation target. Alignment method of scanning charged particle beam microscope and displaying an image of the sample on a fee by scanning.
【請求項4】 荷電粒子が電子であり、試料を走査して
試料から得られる情報信号が2次電子信号である請求項
3記載の走査型荷電粒子ビーム顕微鏡のアライメント
法。
4. The method according to claim 3, wherein the charged particles are electrons, and an information signal obtained from the sample by scanning the sample is a secondary electron signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013129148A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-06 株式会社 日立ハイテクノロジーズ Pattern dimension measurement device, charged particle beam device, and computer program

Cited By (3)

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JP2013178103A (en) * 2012-02-28 2013-09-09 Hitachi High-Technologies Corp Pattern dimension measurement apparatus and computer program
US9136089B2 (en) 2012-02-28 2015-09-15 Hitachi High-Technologies Corporation Pattern dimension measuring device, charged particle beam apparatus, and computer program

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