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JP2015099054A - Overlay measuring method and measuring apparatus - Google Patents

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JP2015099054A
JP2015099054A JP2013238166A JP2013238166A JP2015099054A JP 2015099054 A JP2015099054 A JP 2015099054A JP 2013238166 A JP2013238166 A JP 2013238166A JP 2013238166 A JP2013238166 A JP 2013238166A JP 2015099054 A JP2015099054 A JP 2015099054A
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overlay
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原田 実
Minoru Harada
実 原田
高木 裕治
Yuji Takagi
裕治 高木
大博 平井
Tomohiro Hirai
大博 平井
文彦 福永
Fumihiko Fukunaga
文彦 福永
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Hitachi High Tech Corp
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Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable simple and robust overlay measurement in a region where an actual device circuit pattern is formed in the manufacturing of a semiconductor device.SOLUTION: A method of measuring an overlay among a plurality of exposure processes for a semiconductor device in which a circuit pattern is formed by the plurality of exposure processes, includes: picking up a measurement image at a designated measurement coordinate position of the semiconductor device; reading an image library in which a plurality of template images corresponding to the circuit pattern formed at the designated measurement coordinate position of the semiconductor device and an overlay linked to each of the plurality of template images are stored in advance; calculating a similarity between each of the plurality of template images included in the read image library and the measurement image; and measuring an overlay in the measurement image on the basis of the calculated similarity between each of the plurality of template images and the measurement image.

Description

本発明は半導体ウェハの製造中において生じるオーバーレイを計測する方法およびその装置に関するものであって、より詳細には荷電粒子顕微鏡を用いて撮像した画像を用いてオーバーレイを計測する方法および装置に関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus for measuring an overlay generated during manufacture of a semiconductor wafer, and more particularly to a method and apparatus for measuring an overlay using an image captured using a charged particle microscope. is there.

一般的に半導体製品は、動作に必要な回路パターンを形成するために複数回の露光工程が必要である。例えば、複数層の回路パターンからなる半導体製品の製造では、各層の回路パターンを形成するための露光工程のほか、各層を接続するホールを形成するための露光工程が必要となる。また、近年では微細な回路パターンを密度高く形成するためにダブルパターニングが行われている。   In general, a semiconductor product requires a plurality of exposure steps in order to form a circuit pattern necessary for operation. For example, in the manufacture of a semiconductor product composed of a plurality of circuit patterns, an exposure process for forming holes connecting the layers is required in addition to an exposure process for forming circuit patterns of the layers. In recent years, double patterning has been performed to form fine circuit patterns with high density.

半導体製造においては、複数回の露光工程により形成される回路パターンの位置を許容される範囲内に合わせることが重要となる。許容範囲内に収まらない場合、適切な電気特性が得られず、歩留まりが低下する。そのため、露光間の回路パターンの位置合わせずれ量(オーバーレイ)を計測し、露光装置にフィードバックする事が行われている。   In semiconductor manufacturing, it is important to adjust the position of a circuit pattern formed by a plurality of exposure processes within an allowable range. If it does not fall within the allowable range, appropriate electrical characteristics cannot be obtained and the yield decreases. Therefore, a circuit pattern misalignment amount (overlay) between exposures is measured and fed back to the exposure apparatus.

オーバーレイ計測を行うための方法として、ウェハ上に計測用の回路パターンを形成し、光学顕微鏡を用いて計測用パターンの画像を撮像し、画像から得られる信号波形からオーバーレイ計測を行う方法が特許文献1に記載されている。計測用パターンは数十μm程度の大きさが必要であるため、半導体ダイ周辺のスクライブライン上に形成されるのが一般的である。そのため、実際のデバイスの回路パターン(実パターン)が形成される場所におけるオーバーレイを直接計測することはできず、補間などにより推定する必要がある。しかし、近年の半導体プロセスの微細化に伴い、オーバーレイの許容範囲も小さくなっており、必要な計測精度を得ることが困難となっている。   As a method for performing overlay measurement, there is a method in which a circuit pattern for measurement is formed on a wafer, an image of the pattern for measurement is captured using an optical microscope, and overlay measurement is performed from a signal waveform obtained from the image. 1. Since the measurement pattern needs to have a size of about several tens of μm, it is generally formed on a scribe line around the semiconductor die. Therefore, it is not possible to directly measure an overlay at a place where a circuit pattern (actual pattern) of an actual device is formed, and it is necessary to estimate by an interpolation or the like. However, with the recent miniaturization of semiconductor processes, the allowable range of overlay has also been reduced, making it difficult to obtain the required measurement accuracy.

走査型電子顕微鏡を用いて実パターンの画像を撮像し、オーバーレイを計測する手法が特許文献2、特許文献3、特許文献4および非特許文献1に記載されている。特許文献2および特許文献3には撮像画像から抽出された回路パターンの輪郭情報と、計測対象試料の設計情報(CADデータ)を比較することによりオーバーレイを計測する手法が記載されている。また、特許文献4は第1の露光により形成される回路パターンと、第2の露光により形成される回路パターンの相対的位置を算出し、相対的位置をCADデータより得られる基準値と比較することによりオーバーレイを計測する手法が記載されている。また、非特許文献1には複数回の露光工程により形成される各回路パターン領域を個別に認識し、良品画像との位置ずれ量を個別に定量化することにより、オーバーレイを計測する手法が記載されている。   Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, and Non-Patent Document 1 describe a method of capturing an image of a real pattern using a scanning electron microscope and measuring an overlay. Patent Documents 2 and 3 describe a method of measuring an overlay by comparing contour information of a circuit pattern extracted from a captured image with design information (CAD data) of a measurement target sample. Patent Document 4 calculates a relative position between a circuit pattern formed by the first exposure and a circuit pattern formed by the second exposure, and compares the relative position with a reference value obtained from CAD data. A method for measuring the overlay is described. Non-Patent Document 1 describes a method of measuring an overlay by individually recognizing each circuit pattern region formed by a plurality of exposure steps and individually quantifying the amount of positional deviation from a non-defective image. Has been.

米国特許7181057号公報U.S. Pat. No. 7,181,57 特開2006−351888号公報JP 2006-351888 A 特開2012−112974号公報JP 2012-112974 A 特開2011−142321号公報JP 2011-142321 A

Jaehyoung Oh、 et al.、 "In-die overlay metrology method using defect review SEM images"、 Proc. of SPIE Vol.8681、868111、 2013Jaehyoung Oh, et al., "In-die overlay metrology method using defect review SEM images", Proc. Of SPIE Vol.8681, 868111, 2013

本発明は実パターン上でのオーバーレイ計測を可能とするものである。   The present invention enables overlay measurement on an actual pattern.

図4A乃至図4Cは、オーバーレイの計測対象である実パターン例を表した模式図である。図4Aのレイアウト画像401は試料の一領域における実パターンの設計情報を表したものであり、第1の露光により形成されるパターン402と第2の露光により形成されるパターン403のレイアウトを示している。また、図4Bの画像406及び画像411は、それぞれ回路パターンを撮像したSEM画像の模式図である。図4Cの断面407は図4Bの画像406のラインA−Bにおける断面形状を表した図であり、層408と、第1の露光により形成されるパターン409と、第2の露光により形成されるパターン410の上下関係を表している。、図4Cの断面414は、図4Bの画像411のラインC−Dにおける断面形状を表した図であり、断面407と同様な断面形状をもつが、第2の露光により形成されるパターン412が、第1の露光により形成されるパターン413に対し、x方向にdx(414)だけずれて形成された場合を表している。   4A to 4C are schematic diagrams illustrating an example of an actual pattern that is an overlay measurement target. A layout image 401 in FIG. 4A represents actual pattern design information in one region of the sample, and shows the layout of the pattern 402 formed by the first exposure and the pattern 403 formed by the second exposure. Yes. 4B are schematic diagrams of SEM images obtained by capturing circuit patterns. A cross section 407 in FIG. 4C is a diagram showing a cross sectional shape of the image 406 in FIG. 4B along the line AB, and is formed by the layer 408, the pattern 409 formed by the first exposure, and the second exposure. The vertical relationship of the pattern 410 is shown. 4C is a diagram showing a cross-sectional shape along line CD of the image 411 in FIG. 4B, and has a cross-sectional shape similar to that of the cross-section 407, but a pattern 412 formed by the second exposure is shown in FIG. This represents a case where the pattern 413 formed by the first exposure is formed by being shifted by dx (414) in the x direction.

簡便なオーバーレイ計測方法としては、各露光工程において形成される回路パターン間のエッジ距離を計測し、エッジ間の距離をもとにオーバーレイを計測する方法がある。   As a simple overlay measurement method, there is a method of measuring an edge distance between circuit patterns formed in each exposure process and measuring an overlay based on the distance between edges.

図4Aに示した場合においては、オーバーレイdxは左側のエッジ間距離404(dL)と、右側のエッジ間距離405(dR)が計測可能であれば(数1)により算出可能である(x方向を例に説明したがy方向についても同様)。ただし、実際には図4Bの撮像画像406において第1の露光により形成されるパターン4021の一部が第2の露光により形成されるパターン4031により遮蔽されるため、エッジ間距離を算出することが不可能となる。   In the case shown in FIG. 4A, the overlay dx can be calculated by (Equation 1) if the left edge distance 404 (dL) and the right edge distance 405 (dR) can be measured (the x direction). The same applies to the y direction. However, in practice, in the captured image 406 of FIG. 4B, a part of the pattern 4021 formed by the first exposure is shielded by the pattern 4031 formed by the second exposure, and therefore the distance between the edges can be calculated. It becomes impossible.

Figure 2015099054
他の方法としては、前述のとおり前記特許文献2、特許文献3、特許文献4および非特許文献1に実パターンを撮像した画像を用いてオーバーレイを計測する手法が記載されている。
Figure 2015099054
As another method, as described above, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, and Non-Patent Document 1 describe a method of measuring an overlay using an image obtained by capturing an actual pattern.

特許文献2および特許文献3に記載のオーバーレイ計測手法は、撮像画像から回路パターンの輪郭情報を抽出し、試料の設計情報(CADデータ)との位置ずれ量を計測することによりオーバーレイを計測している。そのため、回路パターンの境界が不明瞭な場合など輪郭情報を安定に抽出困難な場合には、計測安定性が低下する。   The overlay measurement methods described in Patent Document 2 and Patent Document 3 measure the overlay by extracting circuit pattern outline information from the captured image and measuring the amount of positional deviation from the design information (CAD data) of the sample. Yes. For this reason, when it is difficult to stably extract the contour information, such as when the boundary of the circuit pattern is unclear, the measurement stability is lowered.

また、特許文献4に記載のオーバーレイ計測は、回路パターンの相対位置を算出しており、回路パターンの形成不良などにより回路パターンの一部が消失した場合などに計測安定性が低下する。   In addition, the overlay measurement described in Patent Document 4 calculates the relative position of the circuit pattern, and the measurement stability decreases when a part of the circuit pattern disappears due to a defective formation of the circuit pattern.

また、非特許文献1に記載のオーバーレイ計測は、撮像画像から濃淡情報をもとに回路パターンの領域認識を行っており、前述の様に回路パターンの境界が不明瞭な場合や濃淡コントラストが低い場合には、計測安定性が低下する。   In addition, the overlay measurement described in Non-Patent Document 1 recognizes a circuit pattern area based on grayscale information from a captured image. As described above, the circuit pattern boundary is unclear or the grayscale contrast is low. In some cases, measurement stability is reduced.

以上のように、先行技術では安定にオーバーレイを計測することが困難な場合が存在する。そこで本発明は、安定かつ高精度にオーバーレイを計測する手法および装置について提供する。   As described above, there are cases where it is difficult to stably measure the overlay in the prior art. Accordingly, the present invention provides a method and apparatus for measuring overlay with stability and high accuracy.

上記課題を解決するために、本発明では、
複数回の露光工程により回路パターンが形成された半導体デバイスを対象に、前記露光工程の間のオーバーレイを計測する方法において、半導体デバイスの指定された計測座標位置における計測画像を撮像するステップと、半導体デバイスの指定された計測座標位置に形成されている回路パターンに対応する複数枚のテンプレート画像とこの複数枚のテンプレート画像の各々とオーバーレイを結び付けて予め記憶しておいた画像ライブラリを読み込むステップと、この読み込んだ画像ライブラリに含まれる複数枚のテンプレート画像それぞれと計測画像との類似度を算出するステップと、この算出した複数枚のテンプレート画像それぞれと計測画像との類似度に基づいて計測画像におけるオーバーレイを計測するステップを備えてオーバーレイを計測するようにした。
In order to solve the above problems, in the present invention,
Imaging a measurement image at a designated measurement coordinate position of a semiconductor device in a method of measuring an overlay between the exposure processes for a semiconductor device having a circuit pattern formed by a plurality of exposure processes; and a semiconductor Reading a plurality of template images corresponding to a circuit pattern formed at a designated measurement coordinate position of the device, an image library stored in advance by linking each of the plurality of template images with an overlay, A step of calculating the similarity between each of the plurality of template images included in the read image library and the measurement image, and an overlay on the measurement image based on the similarity between each of the calculated template images and the measurement image With steps to measure It was to be measured.

また、上記課題を解決するために、本発明では、複数回の露光工程により回路パターンが形成された半導体デバイスを対象に、複数の露光工程の間のオーバーレイを計測する装置を、半導体デバイスの指定された計測座標位置における計測画像を撮像する手段と、半導体デバイスの指定された計測座標位置に形成されている回路パターンに対応する複数枚のテンプレート画像とこの複数枚のテンプレート画像の各々のオーバーレイとを結び付けて画像ライブラリとして記憶する手段と、この記憶する手段に記憶された画像ライブラリに含まれる複数枚のテンプレート画像と撮像する手段で撮像して得た計測画像の類似度を算出する手段と、この算出する手段で算出した複数枚のテンプレート画像との類似度に基づいて計測画像におけるオーバーレイを計測する手段とを備えて構成した。   In order to solve the above problems, in the present invention, an apparatus for measuring an overlay between a plurality of exposure processes is specified for a semiconductor device on which a circuit pattern is formed by a plurality of exposure processes. Means for capturing a measurement image at the measured measurement coordinate position, a plurality of template images corresponding to a circuit pattern formed at a designated measurement coordinate position of the semiconductor device, and an overlay of each of the plurality of template images , And storing as an image library, a means for calculating the similarity between a plurality of template images included in the image library stored in the storing means and a measurement image obtained by imaging means, Based on the similarity to the plurality of template images calculated by the calculating means, Constructed by a means for measuring the ray.

本発明によれば、撮像画像において回路パターンの境界が不明瞭な場合や、濃淡コントラストが低い場合においても、実パターン上におけるオーバーレイを安定かつ高精度に計測する手法および装置について提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method and apparatus for measuring an overlay on an actual pattern stably and with high accuracy even when the boundary of a circuit pattern is unclear in a captured image or when the contrast is low. .

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

オーバーレイ計測装置の構成図である。It is a block diagram of an overlay measurement apparatus. オーバーレイ計測装置の制御部および記憶部、演算部の構成図である。It is a block diagram of the control part of a overlay measuring device, a memory | storage part, and a calculating part. チップ座標系を表したグラフである。It is a graph showing a chip coordinate system. ウェハ座標系を表したグラフである。It is a graph showing a wafer coordinate system. 実パターンの設計情報を表わした実パターンの平面図である。It is a top view of the real pattern showing the design information of the real pattern. 回路パターンのSEM画像の模式図である。It is a schematic diagram of the SEM image of a circuit pattern. SEM画像のA−B断面及びC−D断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AB cross section and CD cross section of a SEM image. オーバーレイ計測対象のSEM画像とA−B断面図である。It is a SEM image and AB sectional drawing of an overlay measurement object. オーバーレイ計測対象のSEM画像とC−D断面図である。It is the SEM image of overlay measurement object, and CD sectional drawing. オーバーレイ計測対象のSEM画像とE−F断面図である。It is the SEM image and EF sectional drawing of an overlay measurement object. オーバーレイ計測対象のSEM画像とG−H断面図である。It is the SEM image of overlay measurement object, and GH sectional drawing. オーバーレイ計測処理のフロー図である。It is a flowchart of an overlay measurement process. オーバーレイ計測処理にかかる演算部の構成を表したブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the calculating part concerning an overlay measurement process. ウェハ上の指定された計測座標の画像を撮像する処理のフロー図である。It is a flowchart of the process which images the image of the designated measurement coordinate on a wafer. 各テンプレート画像に対する類似度の分布を算出した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated the distribution of similarity with respect to each template image. 関心領域の設定例を示すパターンの平面図である。It is a top view of the pattern which shows the example of a setting of a region of interest. 関心領域を設定する処理のフロー図である。It is a flowchart of the process which sets a region of interest. 関心領域を拡張する必要性について説明するパターンの平面図である。It is a top view of the pattern explaining the necessity to expand a region of interest. 各関心領域について算出したオーバーレイから計測画像のオーバーレイを算出するフロー図である。It is a flowchart which calculates the overlay of a measurement image from the overlay calculated about each region of interest. 設計情報を用いた画像ライブラリの作成処理のフロー図である。It is a flowchart of the creation process of the image library using design information. 設計情報を用いた画像ライブラリの作成処理のフロー図である。It is a flowchart of the creation process of the image library using design information. 画像ライブラリのデータ構造を表形式で示した図である。It is the figure which showed the data structure of the image library in tabular form. 計測座標を指定するインターフェースの一例を表した画面の正面図である。It is a front view of the screen showing an example of the interface which designates a measurement coordinate. 計測条件を指定するインターフェースの一例を表した画面の正面図である。It is a front view of the screen showing an example of the interface which designates measurement conditions. 計測結果を表示するインターフェースの一例を表した画面の正面図である。It is a front view of the screen showing an example of the interface which displays a measurement result. 画像ライブラリの作成条件を指定するインターフェースの一例を表した画面の正面図である。It is a front view of the screen showing an example of the interface which designates the creation conditions of an image library. 画像ライブラリの作成にかかるウェハを作成する際のオーバーレイ作り込み条件の例を表したウェハの平面図である。It is a top view of the wafer showing the example of the overlay creation conditions at the time of creating the wafer concerning creation of an image library. オーバーレイを意図的に作り込んだウェハをもとに画像ライブラリを作成する処理のフロー図である。It is a flowchart of the process which produces an image library based on the wafer which created the overlay intentionally. ユーザが基準画像上で指定した関心領域をもとに、計測画像における関心領域を設定する処理のフロー図である。It is a flowchart of the process which sets the region of interest in a measurement image based on the region of interest designated on the reference image by the user. ユーザが基準画像上で関心領域を設定するためのインターフェースの一例を表した画面の正面図である。It is a front view of the screen showing an example of the interface for a user to set a region of interest on a reference image.

本発明は、オーバーレイ計測方法及び計測装置において、試料の計測座標位置を撮像して計測画像を得、オーバーレイと画像を結び付けて記憶した画像ライブラリに含まれる各テンプレート画像と計測画像の類似度を算出し、各テンプレート画像との類似度に基づいて計測画像におけるオーバーレイを計測するようにして、安定かつ高精度にオーバーレイを計測するようにしたものである。   The present invention relates to an overlay measurement method and a measurement apparatus, which captures a measurement coordinate position of a sample to obtain a measurement image, and calculates a similarity between each template image and the measurement image included in an image library stored by linking the overlay and the image. The overlay is measured in a stable and highly accurate manner by measuring the overlay in the measurement image based on the similarity to each template image.

以下に、本発明に関わるオーバーレイ計測装置の実施例を、図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of an overlay measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例では走査型電子顕微鏡(SEM)を備えた撮像装置で撮像した画像を用いてオーバーレイ計測を行う場合を対象に説明するが、本発明に関わる撮像装置はSEM以外でも良く、イオンなどの荷電粒子線を用いた撮像装置でも良い。   In this embodiment, a case where overlay measurement is performed using an image captured by an imaging apparatus equipped with a scanning electron microscope (SEM) will be described. However, the imaging apparatus according to the present invention may be other than SEM, such as ions. An imaging device using a charged particle beam may be used.

図1は本実施例にかかるオーバーレイ計測装置100の構成図を表しており、画像の撮像を行うSEM101と、全体の制御を行う制御部102、磁気ディスクや半導体メモリなどに情報を記憶する記憶部103、プログラムに従い演算を行う演算部104、装置に接続された外部の記憶媒体との情報の入出力を行う外部記憶媒体入出力部105、ユーザとの情報の入出力を制御するユーザインターフェース部106、ネットワークを介して他の装置などと通信を行うネットワークインターフェース部107からなる。また、ユーザインターフェース部106には、キーボードやマウス、ディスプレイなどから構成される入出力端末113が接続されている。   FIG. 1 illustrates a configuration diagram of an overlay measurement apparatus 100 according to the present embodiment. An SEM 101 that captures an image, a control unit 102 that performs overall control, and a storage unit that stores information in a magnetic disk, a semiconductor memory, or the like. 103, a calculation unit 104 that performs calculation according to a program, an external storage medium input / output unit 105 that inputs / outputs information to / from an external storage medium connected to the apparatus, and a user interface unit 106 that controls input / output of information to / from a user The network interface unit 107 communicates with other devices via the network. The user interface unit 106 is connected to an input / output terminal 113 including a keyboard, a mouse, a display, and the like.

SEM101は、試料ウェハ108を搭載する可動ステージ109、試料ウェハ108に電子ビームを照射するため電子源110、電子ビームが照射された試料ウェハ108から発生した2次電子や反射電子などを検出する検出器111の他、電子ビームを試料上に収束させる電子レンズ(図示せず)や、電子ビームを試料ウェハ上で走査するための偏向器(図示せず)や、検出器111からの信号をデジタル変換してデジタル画像を生成する画像生成部112等を備えて構成される。なお、これらはバス114を介して接続され、相互に情報をやり取りすることが可能である。   The SEM 101 detects a movable stage 109 on which the sample wafer 108 is mounted, an electron source 110 for irradiating the sample wafer 108 with an electron beam, and secondary electrons and reflected electrons generated from the sample wafer 108 irradiated with the electron beam. In addition to the detector 111, an electron lens (not shown) for converging the electron beam onto the sample, a deflector (not shown) for scanning the electron beam on the sample wafer, and a signal from the detector 111 are digitalized. An image generating unit 112 that converts and generates a digital image is provided. These are connected via the bus 114 and can exchange information with each other.

図2に制御部102、記憶部103、演算部104の詳細な構成を示す。制御部102は試料ウェハ108の搬送を制御するウェハ搬送制御部201、可動ステージ109の制御を行うステージ制御部202、電子源110から発射された電子ビームの試料ウェハ108上の照射位置を制御するビームシフト制御部203、電子源110から発射された電子ビームの試料ウェハ108上の走査を制御するビームスキャン制御部204を備えている。   FIG. 2 shows detailed configurations of the control unit 102, the storage unit 103, and the calculation unit 104. The control unit 102 controls the wafer transfer control unit 201 that controls the transfer of the sample wafer 108, the stage control unit 202 that controls the movable stage 109, and the irradiation position on the sample wafer 108 of the electron beam emitted from the electron source 110. A beam shift control unit 203 and a beam scan control unit 204 that controls scanning of the electron beam emitted from the electron source 110 on the sample wafer 108 are provided.

記憶部103は、電子ビームが照射された試料ウェハ108から発生した2次電子や反射電子などを検出器111で検出して画像生成部112でデジタル変換された画像データを記憶する画像記憶部205、撮像条件(例えば、加速電圧やプローブ電流、加算フレーム数、撮像視野サイズなど)や処理パラメータなどを記憶するレシピ記憶部206、試料ウェハ108上の計測する箇所の座標を記憶する計測座標記憶部207、演算部104でオーバーレイが算出されたオーバーレイ画像をライブラリ形式で記憶するオーバーレイ画像ライブラリ記憶部208、演算部104で算出された画像の類似度を記憶する画像類似度記憶部209を備えている。   The storage unit 103 stores secondary image data and reflected electrons generated from the sample wafer 108 irradiated with the electron beam by the detector 111 and stores image data digitally converted by the image generation unit 112. , A recipe storage unit 206 that stores imaging conditions (for example, acceleration voltage, probe current, number of added frames, imaging field size, etc.) and processing parameters, and a measurement coordinate storage unit that stores coordinates of a location to be measured on the sample wafer 108 207, an overlay image library storage unit 208 that stores the overlay image whose overlay has been calculated by the calculation unit 104 in a library format, and an image similarity storage unit 209 that stores the similarity of the image calculated by the calculation unit 104. .

演算部104は、検出器111からの出力を画像生成部112でデジタル変換された撮像画像から関心領域(ROI)を設定する関心領域設定部210、画像間の類似度を算出する画像類似度算出部211、オーバーレイを算出するオーバーレイ算出212、画像類似度算出部211で算出した画像類似度の分布を評価する類似度分布評価部213を備えている。   The calculation unit 104 includes a region-of-interest setting unit 210 that sets a region of interest (ROI) from the captured image obtained by digital conversion of the output from the detector 111 by the image generation unit 112, and image similarity calculation that calculates the similarity between images. A unit 211, an overlay calculation 212 for calculating an overlay, and a similarity distribution evaluation unit 213 for evaluating the distribution of the image similarity calculated by the image similarity calculation unit 211.

なお、関心領域設定部210、画像類似度算出部211、オーバーレイ算出部212は各演算を行うように設計されたハードウェアとして構成されても良いほか、ソフトウェアとして実装され汎用的な演算装置(例えばCPUやGPUなど)を用いて実行されるように構成しても良い。   The region-of-interest setting unit 210, the image similarity calculation unit 211, and the overlay calculation unit 212 may be configured as hardware designed to perform each calculation, or may be implemented as software and used as a general-purpose calculation device (for example, It may be configured to be executed using a CPU or GPU.

次に、指定された座標の画像を取得するための方法を説明する。
まず、計測対象となる試料ウェハ108は、ウェハ搬送制御部201の制御によりロボットアーム(図示せず)によりステージ109の上に設置される。つぎに、試料ウェハ108の設計データに基づいて設定された試料ウェハ108上の所望の撮像領域がビームが照射される試料ウェハ108のビーム照射範囲内に含まれるように、ステージ制御部202によりステージ109の位置が制御される。この時、ステージ109の移動誤差を吸収するため、ステージ109の位置の計測が行われ、ビームシフト制御部203により図示していない偏向器が制御されて、移動誤差を打ち消す様に試料ウェハ108上のビーム照射位置の調整が行われる。
Next, a method for acquiring an image of designated coordinates will be described.
First, the sample wafer 108 to be measured is placed on the stage 109 by a robot arm (not shown) under the control of the wafer transfer control unit 201. Next, the stage controller 202 sets the stage so that a desired imaging region on the sample wafer 108 set based on the design data of the sample wafer 108 is included in the beam irradiation range of the sample wafer 108 irradiated with the beam. The position of 109 is controlled. At this time, in order to absorb the movement error of the stage 109, the position of the stage 109 is measured, and a deflector (not shown) is controlled by the beam shift control unit 203 so that the movement error is canceled out on the sample wafer 108. The beam irradiation position is adjusted.

電子源110から発射された電子ビームは、ビームスキャン制御部204により制御された図示していない偏向器により撮像視野内において走査される。ビームの照射により試料ウェハ108から生じた2次電子や反射電子は検出器111で検出され、画像生成部112でデジタル画像化される。このデジタル画像化された画像データは、撮像条件や撮像日時、撮像座標などの付帯情報とともに画像記憶部205に記憶される。   The electron beam emitted from the electron source 110 is scanned in the imaging field by a deflector (not shown) controlled by the beam scan control unit 204. Secondary electrons and reflected electrons generated from the sample wafer 108 by the beam irradiation are detected by the detector 111 and converted into a digital image by the image generation unit 112. This digital image data is stored in the image storage unit 205 together with incidental information such as imaging conditions, imaging date and time, imaging coordinates, and the like.

ここで、本実施例によるオーバーレイ計測の入力のひとつとなる計測座標について説明する。図3Aは、試料ウェハ108上のチップ座標系を、図3Bは、試料ウェハ108上のチップ301とウェハ302をウェハ座標系で表したものである。図3Aのチップ座標系とは、チップ301上の一点を原点とした座標系であり、図3Bのウェハ座標系とはウェハ302を含む平面内の一点を原点とした座標系である。   Here, the measurement coordinates which are one of the inputs of overlay measurement according to the present embodiment will be described. 3A shows the chip coordinate system on the sample wafer 108, and FIG. 3B shows the chip 301 and the wafer 302 on the sample wafer 108 in the wafer coordinate system. The chip coordinate system in FIG. 3A is a coordinate system with one point on the chip 301 as the origin, and the wafer coordinate system in FIG. 3B is a coordinate system with one point in the plane including the wafer 302 as the origin.

通常、図3Bに示すように、ウェハ302の表面にはチップ301が複数レイアウトされている。、このウェハ302において、位置(u、v)にあるチップにおける+で示した点の、図3Bに示すウェハ座標系におけるウェハ座標(x、y)と、図3Aに示したチップ座標系における、チップ座標(cx、cy)と、の関係は(数2)で表され、相互の変換は容易に行える。ただし、(数2)において、W、Hは1チップの幅と高さ、o、oはオフセットを表す。 Usually, as shown in FIG. 3B, a plurality of chips 301 are laid out on the surface of the wafer 302. In this wafer 302, the point indicated by + in the chip at the position (u, v), the wafer coordinate (x, y) in the wafer coordinate system shown in FIG. 3B, and the chip coordinate system shown in FIG. 3A, The relationship with the chip coordinates (cx, cy) is expressed by (Equation 2), and mutual conversion can be easily performed. However, in equation (2), W, H represents a first width and height of the chip, o x, o y offset.

(数2)の関係を用いることにより、ユーザはオーバーレイ計測対象のチップ座標(cx、cy)と、計測対象チップ位置(u、v)を指定すれば良い。即ち、これらの指定された情報から、(数2)の関係を用いてチップ座標(cx、cy)を求めることができる。例えば、チップ座標をn点、計測対象チップをm箇所指定した場合、計測座標はn×m点得られる。   By using the relationship of (Expression 2), the user may specify the chip coordinates (cx, cy) of the overlay measurement target and the measurement target chip position (u, v). That is, the chip coordinates (cx, cy) can be obtained from the designated information using the relationship of (Equation 2). For example, if n chip coordinates are specified and m measurement target chips are specified, n × m measurement coordinates are obtained.

本実施例にかかわるオーバーレイ計測手法は、同一のチップ座標をもつ画像を1グループとして扱う。画像をグルーピングするため、画像撮像時において画像の付帯情報としてチップ座標ごとに割り当てた位置ID(PID)を付与する(先ほどの例で言えば、位置ID:1〜n)   The overlay measurement method according to the present embodiment treats images having the same chip coordinates as one group. In order to group the images, a position ID (PID) assigned for each chip coordinate is assigned as image auxiliary information at the time of image capture (in the above example, position ID: 1 to n).

Figure 2015099054
つぎに、本実施例で計測するオーバーレイについて再度、図4A乃至図4Cを用いて説明する。図4Aの401は試料の一領域における実パターンの設計情報を表したものであり、第1の露光により形成されるパターン402と第2の露光により形成されるパターン403のレイアウトを示している。また、図4Bの画像406及び画像411は、それぞれ回路パターンを撮像したSEM画像の模式図である。図4Cの断面407は、図4Bの画像406のラインA−Bにおける断面形状を表した図であり、層408と、第1の露光により形成されるパターン409と、第2の露光により形成されるパターン410の上下関係を表している。
Figure 2015099054
Next, the overlay measured in the present embodiment will be described again with reference to FIGS. 4A to 4C. Reference numeral 401 in FIG. 4A represents design information of an actual pattern in one region of the sample, and shows a layout of the pattern 402 formed by the first exposure and the pattern 403 formed by the second exposure. 4B are schematic diagrams of SEM images obtained by capturing circuit patterns. A cross section 407 in FIG. 4C is a diagram showing a cross sectional shape of the image 406 in FIG. 4B along the line AB. The cross section 407 is formed by the layer 408, the pattern 409 formed by the first exposure, and the second exposure. The vertical relationship of the pattern 410 is expressed.

図4Cの断面414は、図4Bの画像411のラインC−Dにおける断面形状を表した図であり、断面407と同様な断面形状を持つが、第2の露光により形成されるパターン412が、第1の露光により形成されるパターン413に対し、x方向にdx(414)だけずれて形成された場合を表している。   A cross section 414 in FIG. 4C is a diagram showing a cross sectional shape along line CD of the image 411 in FIG. 4B, and has a cross sectional shape similar to that of the cross section 407, but a pattern 412 formed by the second exposure is This represents a case where the pattern 413 formed by the first exposure is formed by being shifted by dx (414) in the x direction.

本実施例にかかわる手法では、計測画像(例えば、図4BのSEM画像406)と、オーバーレイと画像を結び付けて記憶した画像ライブラリに含まれる各テンプレート画像(例えば、図4Aのレイアウト画像401)との類似度を算出し、該各テンプレート画像との類似度に基づいて被計測画像におけるオーバーレイを計測する。   In the method according to the present embodiment, a measurement image (for example, the SEM image 406 in FIG. 4B) and each template image (for example, the layout image 401 in FIG. 4A) included in the image library in which the overlay and the image are linked and stored are stored. The similarity is calculated, and the overlay in the image to be measured is measured based on the similarity with each template image.

なお、オーバーレイは第1の露光により形成されるパターンを基準に第2の露光により形成されるパターンのずれ量を計測しても良いし、第2の露光により形成されるパターンを基準に第1の露光により形成されるパターンのずれ量を計測しても良い。逆にした場合、ずれ量の大きさは変わらないが、算出される値の正負の符号が反転する。また、ここでの第nの露光とはn回目の露光とは限らず、単に露光工程の違いを表すインデックスである。また、「露光により形成されるパターン」とは、露光工程のみにより形成される回路パターンに限定されるわけではなく、露光工程後のエッチング工程なども含めて形成される回路パターンを指す。   The overlay may measure the shift amount of the pattern formed by the second exposure based on the pattern formed by the first exposure, or may be measured based on the pattern formed by the second exposure. The amount of deviation of the pattern formed by this exposure may be measured. When reversed, the magnitude of the shift amount does not change, but the sign of the calculated value is inverted. The n-th exposure here is not limited to the n-th exposure but is simply an index representing a difference in the exposure process. The “pattern formed by exposure” is not limited to the circuit pattern formed only by the exposure process, and indicates a circuit pattern formed including an etching process after the exposure process.

図5A乃至図5Dにオーバーレイ計測対象の他の例を示す。図5A乃至図5Dの画像501〜504はSEM画像と断面構造を模式的に表したものである。図5Aには、画像501と、その下側に画像501の線A−Bにおける断面図を示す。この断面図における構成は第1の露光により下層膜又はウェハ513の上に形成された回路パターン510の上に膜511と、第2の露光により形成された回路パターン512が積層されている様子を表している。このように第1の露光により形成された回路パターンの上に膜が積層されている場合においてもSEMの加速電圧を調整することで第1の露光により形成された回路パターン510の形状を観察することが可能である。ただし、膜内部における電子の散乱に起因して、第1の露光により形成される回路パターン510の境界部分は不明瞭になることが多い。   5A to 5D show other examples of overlay measurement targets. Images 501 to 504 in FIGS. 5A to 5D schematically represent SEM images and cross-sectional structures. FIG. 5A shows an image 501 and a cross-sectional view taken along line AB of the image 501 below the image 501. The configuration in this sectional view shows a state in which a film 511 and a circuit pattern 512 formed by the second exposure are stacked on the circuit pattern 510 formed on the lower layer film or the wafer 513 by the first exposure. Represents. Thus, even when the film is laminated on the circuit pattern formed by the first exposure, the shape of the circuit pattern 510 formed by the first exposure is observed by adjusting the acceleration voltage of the SEM. It is possible. However, the boundary portion of the circuit pattern 510 formed by the first exposure is often unclear due to electron scattering inside the film.

また、図5Bには、画像502と、その下側に画像502の線C−Dにおける断面図を示す。この断面図における構成はホール工程の画像を表しており、第2の露光により下層膜523の上に形成された回路パターン520の開口部521から、第1の露光により下層膜523に形成された回路パターン522が観察されている様子を表している。開口部521のアスペクト比が高い場合、穴底5212から生じた電子が開口部側壁5211により遮蔽され、第1の露光により形成されるパターン522のコントラストが低下する場合がある。   FIG. 5B shows an image 502 and a cross-sectional view taken along line CD of the image 502 below the image 502. The structure in this cross-sectional view represents an image of the hole process, and is formed in the lower layer film 523 by the first exposure from the opening 521 of the circuit pattern 520 formed on the lower layer film 523 by the second exposure. The state in which the circuit pattern 522 is observed is shown. When the aspect ratio of the opening 521 is high, electrons generated from the hole bottom 5212 are shielded by the opening side wall 5211, and the contrast of the pattern 522 formed by the first exposure may be lowered.

図5Cには、画像503と、その下側に画像503の線E−Fにおける断面図を示す。この断面図における構成は第1と第2の露光により、それぞれ下層膜533上の絶縁膜534に配線531とホール532を形成した様子を表している。   FIG. 5C shows an image 503 and a cross-sectional view taken along line EF of the image 503 below the image 503. The configuration in this cross-sectional view shows a state in which the wiring 531 and the hole 532 are formed in the insulating film 534 on the lower layer film 533 by the first and second exposures, respectively.

また、図5Dには、画像504と、その下側に画像504の線G−Hにおける断面図を示す。この断面図における構成は下層膜又はウェハ543の上にダブルパターニングにより形成された回路パターン541および542を表している。ダブルパターニングは第1の露光により回路パターン541を形成し、第2の露光により回路パターン542を形成することで回路パターンを密度高く形成する技術である。   FIG. 5D shows an image 504 and a cross-sectional view taken along line GH of the image 504 on the lower side. The configuration in this sectional view shows circuit patterns 541 and 542 formed by double patterning on the lower layer film or wafer 543. Double patterning is a technique for forming a circuit pattern with high density by forming a circuit pattern 541 by first exposure and forming a circuit pattern 542 by second exposure.

図5Cの画像503及びその断面図、並びに図5Dの画像504及びその断面図に示すように、第1および第2の露光により形成されるパターンが同じ層となる場合、画像濃淡による分離は困難となり、非特許文献1に記載の手法では第1および第2の露光により形成される回路パターン領域を個別に認識することが困難となる。   As shown in the image 503 in FIG. 5C and its cross-sectional view, and the image 504 in FIG. 5D and its cross-sectional view, when the patterns formed by the first and second exposures are the same layer, separation by image shading is difficult. Thus, with the method described in Non-Patent Document 1, it becomes difficult to individually recognize the circuit pattern regions formed by the first and second exposures.

いずれの場合においても、第1の露光により形成される回路パターンと、第2の露光により形成される回路パターンのオーバーレイ計測が重要である。なお、本実施例によってオーバーレイ計測が可能となる回路パターンの構造はこれらに限ったものではない。例えば、計3回の露光により形成されるパターンが観察される画像においては、各露光間におけるオーバーレイを計測することが可能である。   In either case, overlay measurement of the circuit pattern formed by the first exposure and the circuit pattern formed by the second exposure is important. The circuit pattern structure that enables overlay measurement according to the present embodiment is not limited to these. For example, in an image in which a pattern formed by a total of three exposures is observed, overlay between each exposure can be measured.

図6は、本実施例にかかるオーバーレイ計測のフロー図、図7は、オーバーレイ計測に関わる演算部104の構成図である。図6に示したオーバーレイ計測フローにおいては、まず、計測箇所を計測座標記憶部207から読み出し、レシピ記憶部206に記憶されたレシピに従い、制御部102でSEM101を制御して、試料ウェハ108上の計測箇所の画像(計測画像)を取得する(S601)。取得した画像は付帯情報とともに画像記憶部205に逐次記憶される。   FIG. 6 is a flowchart of overlay measurement according to the present embodiment, and FIG. 7 is a configuration diagram of the calculation unit 104 related to overlay measurement. In the overlay measurement flow shown in FIG. 6, first, the measurement location is read from the measurement coordinate storage unit 207, and the SEM 101 is controlled by the control unit 102 according to the recipe stored in the recipe storage unit 206. An image of the measurement location (measurement image) is acquired (S601). The acquired image is sequentially stored in the image storage unit 205 together with the accompanying information.

SEM101による試料ウェハ108の計測画像の取得後、位置IDごとに処理を行うため、同一の位置IDをもつ画像を抽出する(S602)。なお、位置IDごとの処理順序は任意に設定されても良いし、ユーザが指定した位置IDの画像のみについて処理するようにしても良い。抽出された画像はチップ座標が同じため、本来同一形状となる回路パターンが撮像されている。   After the measurement image of the sample wafer 108 is acquired by the SEM 101, an image having the same position ID is extracted in order to perform processing for each position ID (S602). Note that the processing order for each position ID may be set arbitrarily, or only the image of the position ID specified by the user may be processed. Since the extracted images have the same chip coordinates, circuit patterns that have essentially the same shape are captured.

次に、位置IDに対応したオーバーレイ画像ライブラリをオーバーレイ画像ライブラリ記憶部208から読み込む(S603)。オーバーレイ画像ライブラリとは、オーバーレイが既知のテンプレート画像が複数枚(N枚)記憶されたライブラリであり、計測に先立ち後述の方法により用意されたものである。次に、関心領域抽出部210で計測画像の中からオーバーレイ算出に用いる関心領域(ROI)を抽出する(S604、)。   Next, an overlay image library corresponding to the position ID is read from the overlay image library storage unit 208 (S603). The overlay image library is a library in which a plurality (N) of template images with known overlays are stored, and is prepared by a method described later prior to measurement. Next, the region of interest (ROI) used for overlay calculation is extracted from the measurement image by the region of interest extraction unit 210 (S604).

ROI抽出後、i番目のROI画像切り出し部2101でi番目のROI画像を切り出し(S6051)、j番目のテンプレート画像読込み部2102でj番目のテンプレート画像を読み込み(S6052)、画像類似度算出部211でi番目のROIとj番目のテンプレート画像の類似度を算出し(S605、)、画像類似度記憶部209に記憶する。   After ROI extraction, the i-th ROI image cutout unit 2101 cuts out the i-th ROI image (S6051), the j-th template image reading unit 2102 reads in the j-th template image (S6052), and the image similarity calculation unit 211 Then, the similarity between the i-th ROI and the j-th template image is calculated (S605) and stored in the image similarity storage unit 209.

i番目のROIについてオーバーレイ画像ライブラリに含まれる複数のテンプレートに対して類似度算出が完了した後、類似度分布評価部213でi番目のROIについて算出した類似度の分布を評価し、ROIにおけるオーバーレイを算出する(S606、)。   After completion of similarity calculation for a plurality of templates included in the overlay image library for the i-th ROI, the similarity distribution evaluation unit 213 evaluates the distribution of similarity calculated for the i-th ROI, and overlays in the ROI Is calculated (S606).

以上、類似度算出S605および類似度分布評価S606をS604で抽出した複数のROIについて繰り返し処理する。そして、各ROIにおいて算出されたオーバーレイをもとに、オーバーレイ算出部212で計測画像におけるオーバーレイを算出する(S607、)。   As described above, the similarity calculation S605 and the similarity distribution evaluation S606 are repeatedly processed for a plurality of ROIs extracted in S604. Based on the overlay calculated in each ROI, the overlay calculation unit 212 calculates the overlay in the measurement image (S607).

以上のS604〜S607の処理がSEM101で取得した試料ウェハ108の1枚の計測画像に対する処理の流れである。SEM101で取得した試料ウェハ108の全ての計測画像について以上の処理を繰り返し処理し(S608)、全ての位置IDについてオーバーレイを算出する(、S609)。   The processing of S604 to S607 described above is a processing flow for one measurement image of the sample wafer 108 acquired by the SEM 101. The above processing is repeatedly performed for all measurement images of the sample wafer 108 acquired by the SEM 101 (S608), and overlays are calculated for all position IDs (, S609).

以降において、計測画像を取得する処理(S601)、類似度分布を評価する処理(S606)、計測画像からROIを抽出する処理(S604)、ROIとテンプレート画像の類似度を算出する処理(S605)、計測画像のオーバーレイを算出する処理(S607)の順で詳細を説明する。   Thereafter, the process of acquiring the measurement image (S601), the process of evaluating the similarity distribution (S606), the process of extracting the ROI from the measurement image (S604), and the process of calculating the similarity between the ROI and the template image (S605). Details will be described in the order of the process of calculating the overlay of the measurement image (S607).

計測画像を取得する処理(S601)の詳細フローを、図8を用いて説明する。まず、計測対象の試料ウェハ108をSEM101のステージ109上にロードし(S801)、制御部102は、試料ウェハ108に対応したレシピをレシピ記憶部206から読み込む(S802)。次に、制御部102は、撮像座標を計測座標記憶部207から読み込む(S803)。   A detailed flow of the process (S601) for acquiring the measurement image will be described with reference to FIG. First, the sample wafer 108 to be measured is loaded on the stage 109 of the SEM 101 (S801), and the control unit 102 reads a recipe corresponding to the sample wafer 108 from the recipe storage unit 206 (S802). Next, the control unit 102 reads imaging coordinates from the measurement coordinate storage unit 207 (S803).

撮像座標読み込み後(もしくは並行して)、ウェハアライメントを行う(S804)。ウェハアライメントは、ウェハ座標が既知の回路パターンをSEM101で撮像してこの回路パターンの位置を検出し、オーバーレイ計測装置100のステージ座標とウェハ座標のずれを補正する処理である。   After reading the imaging coordinates (or in parallel), wafer alignment is performed (S804). Wafer alignment is a process in which a circuit pattern with a known wafer coordinate is imaged by the SEM 101, the position of this circuit pattern is detected, and a deviation between the stage coordinate of the overlay measuring apparatus 100 and the wafer coordinate is corrected.

ウェハアライメント後、前述の方法によりSEM101を制御し、読み込んだ撮像座標位置の試料ウェハ108の画像を撮像する(S805)。この時、撮像した画像には撮像条件や撮像日時、撮像座標、位置IDなどを付帯情報として付与して画像記憶部205に記憶する。試料ウェハ108上の全ての撮像座標について撮像が完了するまで繰り返し行い(S806)、最後にウェハをアンロード(S807)する。   After the wafer alignment, the SEM 101 is controlled by the above-described method, and an image of the sample wafer 108 at the read image pickup coordinate position is taken (S805). At this time, imaging conditions, imaging date / time, imaging coordinates, position ID, and the like are attached to the captured image as supplementary information and stored in the image storage unit 205. It repeats until imaging is completed for all imaging coordinates on the sample wafer 108 (S806), and finally the wafer is unloaded (S807).

次に、類似度分布評価部213で実行する類似度分布を評価する処理(S606)について詳細を説明する。本処理では前段のS605で画像類似度算出部211でROIと複数のテンプレート画像の類似度を算出した結果得られる類似度分布をもとに類似度が最大となるオーバーレイを算出する。図9に類似度分布の例を示す。横軸はテンプレート画像のインデックス、縦軸はROIとの類似度である。各テンプレート画像に対してはオーバーレイが関連付けられているため、横軸はオーバーレイ値に変換することが可能であり、オーバーレイ算出部212で類似度が最大となる横軸の値を算出することでROIにおけるオーバーレイを算出することが可能となる。   Next, details of the process (S606) for evaluating the similarity distribution executed by the similarity distribution evaluation unit 213 will be described. In this process, an overlay that maximizes the similarity is calculated based on the similarity distribution obtained as a result of calculating the similarity between the ROI and the plurality of template images by the image similarity calculation unit 211 in the previous step S605. FIG. 9 shows an example of the similarity distribution. The horizontal axis represents the index of the template image, and the vertical axis represents the similarity with the ROI. Since an overlay is associated with each template image, the horizontal axis can be converted into an overlay value, and the overlay calculation unit 212 calculates the value of the horizontal axis that maximizes the degree of similarity. The overlay at can be calculated.

この時、オーバーレイの値を微小に変化させたテンプレート画像を多数用意すれば算出精度は向上する。しかし、画像類似度算出部211で類似度分布算出にかかる処理時間が増大するというトレードオフが生じる。そこで、画像類似度算出部211で算出された類似度分布を分布補間部2131で補間することにより少数のテンプレート画像から高精度にオーバーレイを算出する。類似度分布を補間する方法としては、パラメトリックなモデル(例えば2次関数などの多項式やガウス分布)を最小二乗法などを用いて当てはめても良いし、スプライン曲線などを当てはめて算出しても良い。その他、一般的な曲線あてはめ方法を用いても良い。   At this time, if a large number of template images in which the overlay value is slightly changed are prepared, the calculation accuracy can be improved. However, there is a trade-off that the processing time for calculating the similarity distribution in the image similarity calculation unit 211 increases. Therefore, an overlay is calculated with high accuracy from a small number of template images by interpolating the similarity distribution calculated by the image similarity calculation unit 211 by the distribution interpolation unit 2131. As a method of interpolating the similarity distribution, a parametric model (for example, a polynomial such as a quadratic function or a Gaussian distribution) may be applied using a least square method or may be calculated by applying a spline curve or the like. . In addition, a general curve fitting method may be used.

オーバーレイ算出部212においては、分布補間部2131で補間後の類似度の分布において類似度が最大となる横軸の値からROIにおけるオーバーレイを算出する。また、本処理では分布の信頼性の算出を行う。後述する前段のROI抽出処理における抽出失敗が生じた場合や、対象となるROIにおけるオーバーレイがオーバーレイ画像ライブラリ記憶部207に記憶されているオーバーレイの範囲を超えている場合などは正しいオーバーレイを算出することができない。そこで、本処理では類似度分布の形状などをもとに算出したオーバーレイの信頼性を、信頼性算出部2132で算出する。   In the overlay calculation unit 212, the overlay in the ROI is calculated from the value on the horizontal axis that maximizes the similarity in the distribution of similarity after interpolation by the distribution interpolation unit 2131. In this process, the reliability of the distribution is calculated. When an extraction failure occurs in the previous ROI extraction process described later, or when the overlay in the target ROI exceeds the overlay range stored in the overlay image library storage unit 207, the correct overlay is calculated. I can't. Therefore, in this process, the reliability calculation unit 2132 calculates the reliability of the overlay calculated based on the shape of the similarity distribution.

信頼性算出部2132における信頼性算出の簡便な方法としては、類似度の最大値を用いても良いし、類似度の最大値と最小値の差分を評価しても良い。他には、モデルを当てはめた時の誤差をもとに算出しても良いし、分布の単峰性を評価しても良い。また、複数の信頼性評価値を算出しておき、統合して算出する様にしても良い。算出した信頼性は1つ以上のROIから算出したオーバーレイをもとに計測画像のオーバーレイを算出する処理(S607)において使用する。   As a simple method of calculating the reliability in the reliability calculation unit 2132, the maximum value of the similarity may be used, or the difference between the maximum value and the minimum value of the similarity may be evaluated. Otherwise, it may be calculated based on the error when the model is applied, or the unimodality of the distribution may be evaluated. A plurality of reliability evaluation values may be calculated and integrated. The calculated reliability is used in the process of calculating the overlay of the measurement image based on the overlay calculated from one or more ROIs (S607).

次に、関心領域抽出部210において、計測画像からROIを抽出する処理(S602)について詳細を説明する。まず本処理の概要について図10を用いて説明する。画像1001はオーバーレイ画像ライブラリに含まれるテンプレート画像1001の模式図の一例、画像1002はSEM101で試料ウェハ108を撮像して得た計測画像1002の模式図の一例である。   Next, the process of extracting the ROI from the measurement image (S602) in the region of interest extraction unit 210 will be described in detail. First, an outline of this process will be described with reference to FIG. An image 1001 is an example of a schematic diagram of a template image 1001 included in the overlay image library, and an image 1002 is an example of a schematic diagram of a measurement image 1002 obtained by imaging the sample wafer 108 with the SEM 101.

本処理は、計測画像1002の視野内からテンプレート画像1001に含まれるパターンと同様の構造をもつ領域をROIとして抽出する処理である。計測画像1002をROIが複数含まれるように視野広く撮像することで、複数箇所における計測が一度に行えることとなり、各ROIにおける計測結果を平均すれば視野領域における平均的なオーバーレイを算出することが可能となる。   This process is a process of extracting an area having the same structure as the pattern included in the template image 1001 from the field of view of the measurement image 1002 as an ROI. By imaging the measurement image 1002 over a wide field of view so as to include a plurality of ROIs, measurement at a plurality of locations can be performed at once. If the measurement results at each ROI are averaged, an average overlay in the field of view can be calculated. It becomes possible.

計測画像1002の中からROIを抽出するため、本処理はオーバーレイ画像ライブラリ記憶部208に記憶されたオーバーレイ画像ライブラリに含まれるテンプレート画像1001と類似した領域を計測画像から探索する。   In order to extract the ROI from the measurement image 1002, this process searches the measurement image for an area similar to the template image 1001 included in the overlay image library stored in the overlay image library storage unit 208.

計測画像1002の位置(u、v)を起点とした幅W×高さHの部分画像とj番目のテンプレート画像の類似度Sj(u、v)の算出には例えば、(数3)乃至(数5)により算出される正規化相互相関値を用いれば良い。ただし、Iは計測画像、Tjはj番目のテンプレート画像、W、Hはそれぞれテンプレート画像の幅と高さを表す。   To calculate the similarity Sj (u, v) between the partial image having a width W × height H starting from the position (u, v) of the measurement image 1002 and the j-th template image, for example, (Equation 3) to ( A normalized cross-correlation value calculated by the equation 5) may be used. However, I represents a measurement image, Tj represents the jth template image, and W and H represent the width and height of the template image, respectively.

Figure 2015099054
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具体的な処理のフローを図11に示す。まず、テンプレート画像1001と計測画像1002の画素サイズが同一となるようにテンプレート画像1001または計測画像1002もしくは両方に拡大縮小処理を適用する(S1101)。次に、計測画像1002の各画素(u、v)を起点とした部分画像とj番目のテンプレート画像との類似度Sj(u、v)を前述の方法により算出する。ここで、計測画像1002にはどの程度のオーバーレイが生じているかが不明であるため、オーバーレイ画像ライブラリ記憶部208に記憶されているオーバーレイ画像ライブラリに含まれる1つ以上テンプレート画像1001を用いて類似度Sj(u、v)を算出する(ループj)。
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A specific processing flow is shown in FIG. First, enlargement / reduction processing is applied to the template image 1001 and / or the measurement image 1002 so that the template image 1001 and the measurement image 1002 have the same pixel size (S1101). Next, the similarity Sj (u, v) between the partial image starting from each pixel (u, v) of the measurement image 1002 and the j-th template image is calculated by the method described above. Here, since it is unclear how much overlay has occurred in the measurement image 1002, the similarity is determined using one or more template images 1001 included in the overlay image library stored in the overlay image library storage unit 208. Sj (u, v) is calculated (loop j).

次に、1つ以上のテンプレート画像1001を用いて算出した類似度Sj(u、v)を平均化し、平均類似度S(u、v)を算出する(S1103)。最後に平均類似度S(u、v)において所定のしきい値以上となる(u、v)をROIの起点座標として選択する(S1104)。なお、類似度を計算する前に、計測画像またはテンプレート画像もしくは両方に平滑化フィルタ、エッジ抽出フィルタ、コントラスト変換などの画像処理を前処理として適用しても良い。   Next, the similarity Sj (u, v) calculated using one or more template images 1001 is averaged to calculate an average similarity S (u, v) (S1103). Finally, (u, v) that is equal to or greater than a predetermined threshold in the average similarity S (u, v) is selected as the ROI starting point coordinate (S1104). Note that, before calculating the similarity, image processing such as a smoothing filter, an edge extraction filter, and contrast conversion may be applied as preprocessing to the measurement image and / or the template image.

また、類似度は上述した正規化相互相関以外の評価値を用いても良い。例えば、画像から特徴的な濃淡変動をもつ局所領域をキーポイントとして抽出しておき、キーポイント同士の類似性を評価しても良い。または画像を特徴量空間に射影し、特徴量空間における距離を評価値としても良い。また、類似度は画像濃淡の差分値などの不一致度をもとに算出しても良いし、不一致度が所定のしきい値以下になる領域を抽出するようにしても良い。   The similarity may be an evaluation value other than the normalized cross-correlation described above. For example, a local region having a characteristic shading variation may be extracted as a key point from the image, and the similarity between the key points may be evaluated. Alternatively, the image may be projected onto the feature amount space, and the distance in the feature amount space may be used as the evaluation value. The similarity may be calculated based on the degree of inconsistency such as a difference value of image density, or an area where the degree of inconsistency falls below a predetermined threshold may be extracted.

次に、画像類似度算出部211においてROIとテンプレート画像の類似度を算出する処理(S605)について詳細を説明する。本処理では対象となるROIについてオーバーレイ画像ライブラリ記憶部208に記憶されているオーバーレイ画像に含まれる各テンプレート画像との類似度を算出する。このとき、ROIの算出誤差の影響を排除するため、ROIのサイズを拡張し、拡張したROIの中で類似度の最大値を探索する。   Next, details of the processing (S605) for calculating the similarity between the ROI and the template image in the image similarity calculation unit 211 will be described. In this process, the similarity between each target ROI and each template image included in the overlay image stored in the overlay image library storage unit 208 is calculated. At this time, in order to eliminate the influence of the ROI calculation error, the size of the ROI is expanded, and the maximum value of the similarity is searched in the expanded ROI.

図12はROI拡張の必要性を示した図であり、計測画像1201とROI(1203)の設定結果例を示している。テンプレート画像1205に対して類似度が高くなる位置1206はROI(1203)の起点1202からずれた位置にある。このずれはROI算出時において使用した1つ以上のテンプレート画像のうち類似度が高くなったテンプレート画像1207と、本処理における比較対象であるj番目のテンプレートのオーバーレイに起因したものである。そのため、ROI(1203)のサイズを拡張し、拡張したROI(1204)の中で類似度の最大値を探索する必要がある。拡張するサイズは全テンプレート画像に対して一定で良く、オーバーレイ画像ライブラリに含まれるオーバーレイの範囲をもとに設定すれば良い。   FIG. 12 is a diagram showing the necessity of ROI expansion, and shows an example of setting results of the measurement image 1201 and ROI (1203). A position 1206 at which the degree of similarity with respect to the template image 1205 is higher than the starting point 1202 of the ROI (1203). This shift is caused by the overlay of the template image 1207 having a high similarity among the one or more template images used at the time of ROI calculation and the overlay of the jth template that is the comparison target in this processing. Therefore, it is necessary to expand the size of the ROI (1203) and search for the maximum value of the similarity in the expanded ROI (1204). The size to be expanded may be constant for all template images and may be set based on the overlay range included in the overlay image library.

なお、本処理で算出する類似度は前述のROI算出処理の説明において述べた評価値のうち、いずれのものを用いても良い。また、画像濃淡の差分値などの不一致度を用いて、最小となる不一致度を探索しても良い。この場合は、図9に示した類似度分布に相当する分布は、下に凸となる形状になり、不一致度が最小なる横軸の位置をオーバーレイとして算出すれば良い。   Note that any of the evaluation values described in the above description of the ROI calculation process may be used as the similarity calculated in this process. Further, the minimum mismatch degree may be searched using the mismatch degree such as the difference value of the image density. In this case, the distribution corresponding to the similarity distribution shown in FIG. 9 has a downwardly convex shape, and the position on the horizontal axis that minimizes the degree of mismatch may be calculated as an overlay.

最後に、計測画像のオーバーレイを算出する処理(S607)の詳細について説明する。本処理では各ROIから算出されたオーバーレイとその信頼性をもとに計測画像におけるオーバーレイを算出する。処理フローを図13に示す。図中において「信頼性[i]」はi番目のROIから算出したオーバーレイの信頼性を表し、「OVL[i]」はi番目のROIから算出したオーバーレイの値を表す。本処理では、信頼性が予め設定したしきい値Th以上のオーバーレイ算出結果を対象に、信頼性を重みとした加重平均を算出する。   Finally, details of the process of calculating the overlay of the measurement image (S607) will be described. In this process, the overlay in the measurement image is calculated based on the overlay calculated from each ROI and its reliability. The processing flow is shown in FIG. In the drawing, “reliability [i]” represents the reliability of the overlay calculated from the i-th ROI, and “OVL [i]” represents the overlay value calculated from the i-th ROI. In this process, a weighted average with reliability as a weight is calculated for an overlay calculation result whose reliability is equal to or higher than a preset threshold value Th.

具体的には、i番目のROIから算出した信頼性(信頼性[i])をしきい値Thと比較し(S1301)、しきい値を超えた場合に重みの総和Wを更新し(S1302)、オーバーレイの総和ΣOVLを更新し(S1303)、全てのROIについてS1301からS1303までの処理を繰り返し、終了後、オーバーレイの総和ΣVOLを重みの総和Wde除算する(S1304)ことで、加重平均を算出する。なお、信頼性があらかじめ設定したしきい値Th以上のオーバーレイ算出結果を対象に単純に平均を算出(重みを1とした加重平均を算出)しても良い。以上により、一枚の計測画像からひとつのオーバーレイが算出される。 Specifically, the reliability (reliability [i]) calculated from the i-th ROI is compared with the threshold value Th (S1301), and when the threshold value is exceeded, the total weight W is updated (S1302). ), and updates the overlay sum sigma OVL (S1303), repeats the processing for all of the ROI from S1301 to S1303, after completion, the sum of the overlay sigma VOL the summing Wde division weight (S1304) that the weighted average Is calculated. Note that an average may be simply calculated (a weighted average with a weight of 1) for an overlay calculation result whose reliability is equal to or greater than a preset threshold Th. As described above, one overlay is calculated from one measurement image.

以上、オーバーレイ画像ライブラリ記憶部208に記憶させたオーバーレイ画像ライブラリを用いたオーバーレイ計測方法について説明した。以降においてオーバーレイ画像ライブラリの作成方法について説明する。   The overlay measurement method using the overlay image library stored in the overlay image library storage unit 208 has been described above. Hereinafter, a method for creating an overlay image library will be described.

作成するオーバーレイ画像ライブラリ1600のデータ構造を、図16に示す。オーバーレイ画像ライブラリ1600は、インデックス1601、テンプレート画像1602、オーバーレイ1603、パターンサイズ変動1604で構成される。但し、パターンサイズ変動1604は、必ずしも含まれる必要はない。 オーバーレイ画像ライブラリ1600の作成処理フローについて半導体試料の設計情報を用いる方法について図14を用いて説明する。まず計測座標周辺の設計情報を切り出す(S1401)。切り出す範囲は計測画像の視野に限らず、後段のSEMシミュレーションにおいて帯電などを考慮するために必要な領域を加えても良い。なお、ここでの「設計情報を切り出す」とは、設計情報に含まれる複数の線分情報や高さ情報、マテリアル情報などのうち、対象となる領域に含まれる情報のみを抽出することを意味する。   The data structure of the overlay image library 1600 to be created is shown in FIG. The overlay image library 1600 includes an index 1601, a template image 1602, an overlay 1603, and a pattern size variation 1604. However, the pattern size variation 1604 is not necessarily included. A method of using the design information of the semiconductor sample in the creation processing flow of the overlay image library 1600 will be described with reference to FIG. First, design information around the measurement coordinate is cut out (S1401). The area to be cut out is not limited to the field of view of the measurement image, and an area necessary for considering charging and the like in the subsequent SEM simulation may be added. “Cut out design information” here means to extract only the information included in the target area from multiple line segment information, height information, material information, etc. included in the design information. To do.

次に、計測画像における第1の露光により形成されるパターンに関するレイヤーL1および、第2の露光により形成されるパターンに関連するレイヤーL2の情報を抽出する(S1402)。なお、レイヤーL1およびレイヤーL2は設計情報に含まれるレイヤー情報のうち、複数のレイヤーを統合したものでもよい。   Next, information on the layer L1 related to the pattern formed by the first exposure in the measurement image and the layer L2 related to the pattern formed by the second exposure are extracted (S1402). The layer L1 and the layer L2 may be a combination of a plurality of layers among the layer information included in the design information.

次に、レイヤーL2の位置(線分情報における座標)をレイヤーL1に対して(dx、dy)だけずらした情報を生成し(S1403)、SEMシミュレーションにより模擬SEM画像を生成する(S1404)。SEMシミュレーションでは指定された条件に基づき、電子銃から試料表面までの電子ビーム軌道および試料表面でビームプロファイルなどを算出し、電子ビームと試料のインタラクションにより試料から生じる2次電子および反射電子の放出角度およびエネルギーをモンテカルロ法などにより算出し、試料から生じた2次電子および反射電子が検出器により検出される電子検出効率を算出し、検出器の出力信号に対するアンプ、A/D変換などを模擬することで模擬SEM画像を生成する。   Next, information is generated by shifting the position of the layer L2 (coordinates in the line segment information) by (dx, dy) with respect to the layer L1 (S1403), and a simulated SEM image is generated by SEM simulation (S1404). In the SEM simulation, the electron beam trajectory from the electron gun to the sample surface and the beam profile on the sample surface are calculated based on the specified conditions, and the emission angles of secondary electrons and reflected electrons generated from the sample due to the interaction between the electron beam and the sample. And the energy are calculated by the Monte Carlo method, etc., the electron detection efficiency by which the secondary electrons and reflected electrons generated from the sample are detected by the detector is calculated, and the amplifier, A / D conversion, etc. for the detector output signal are simulated Thus, a simulated SEM image is generated.

以上により生成された模擬SEM画像をテンプレート画像1602とし、与えたずれ量(dx、dy)をオーバーレイ1603とし、それらを結び付けてオーバーレイ画像ライブラリ1600に記憶する(S1405)。以上を与えられたオーバーレイのバリエーションVovlについて繰り返し処理する。   The simulated SEM image generated as described above is used as the template image 1602, the given shift amount (dx, dy) is used as the overlay 1603, and these are combined and stored in the overlay image library 1600 (S1405). The above process is repeated for the given overlay variation Vovl.

なお、オーバーレイ画像ライブラリ1600にはオーバーレイ以外のパターン変形要因を含めても良い。例えば、製造過程においてはパターン寸法に変動が生じることが想定される。計測画像においてパターン寸法が変化している場合、オーバーレイ画像ライブラリ1600に含まれるテンプレート画像との類似度が低下し、オーバーレイの算出精度が低下する。そこで、予めパターン寸法の変動も考慮して疑似SEM画像を生成し、パターンサイズ変動1604としてオーバーレイ画像ライブラリ1600に記憶しても良い。   The overlay image library 1600 may include pattern deformation factors other than overlay. For example, it is assumed that the pattern dimension varies during the manufacturing process. When the pattern dimension is changed in the measurement image, the similarity with the template image included in the overlay image library 1600 is lowered, and the overlay calculation accuracy is lowered. Therefore, a pseudo SEM image may be generated in consideration of variations in pattern dimensions in advance and stored in the overlay image library 1600 as pattern size variations 1604.

図15にパターン寸法の変動を加味したオーバーレイ画像ライブラリ1600の作成処理の手順を示す。図15に示した処理手順においては、図14を用いて説明したS1402とS1403の処理(図15では、S1502とS1505の処理)の間に、レイヤーL1のパターンを拡大もしくは縮小する処理(S1503)、及びレイヤーL2のパターンを拡大もしくは縮小する処理(S1504)を加えている。なお、レイヤーL1もしくはレイヤーL2に複数のパターンが含まれる場合、パターンの重心間の距離が変化しないように、各パターンの重心を中心に拡大もしくは縮小する。なお、本処理により作成されたオーバーレイ画像ライブラリ1600を用いればオーバーレイと同時にパターン寸法の変動も計測可能である。   FIG. 15 shows a procedure for creating an overlay image library 1600 that takes into account variations in pattern dimensions. In the processing procedure shown in FIG. 15, the process of enlarging or reducing the pattern of the layer L1 during the processing of S1402 and S1403 described with reference to FIG. 14 (the processing of S1502 and S1505 in FIG. 15) (S1503). And processing for enlarging or reducing the pattern of the layer L2 (S1504). When the layer L1 or the layer L2 includes a plurality of patterns, the pattern is enlarged or reduced around the center of gravity of each pattern so that the distance between the centers of the patterns does not change. In addition, if the overlay image library 1600 created by this processing is used, it is possible to measure the variation of the pattern dimension simultaneously with the overlay.

また、計測画像における第1の露光により形成されるパターンに関するレイヤーL1(例えば、図4Cのパターン409)および、第2の露光により形成されるパターンに関連するレイヤーL2(例えば、図4Cのパターン410)の情報を抽出した後、各レイヤーについて独立にSEMシミュレーションにより疑似SEM画像を生成し、この2枚の疑似SEM画像について位置ずれを付加した上で各画素の加重平均を算出することで、オーバーレイが生じた疑似画像を生成するようにしても良い。   Further, the layer L1 related to the pattern formed by the first exposure in the measurement image (for example, the pattern 409 in FIG. 4C) and the layer L2 related to the pattern formed by the second exposure (for example, the pattern 410 in FIG. 4C). ), The pseudo SEM images are generated independently by SEM simulation for each layer, and the weighted average of each pixel is calculated after adding a positional shift between the two pseudo SEM images. You may make it produce | generate the pseudo image which produced.

このときの各画素の重みはSEMシミュレーション時に算出可能であり、例えば第2の露光により形成されるパターンのレイアウト情報をもとにパターンが形成される領域とされない領域で重みを変えるようにすれば良い(第2の露光により形成されるパターンの影響を受けない画素は、第1の露光により形成されるパターンに関する疑似SEM画像の濃淡が観察されるように、第2の露光により形成されるパターンに関する疑似SEM画像の重みを小さくする)。   The weight of each pixel at this time can be calculated at the time of the SEM simulation. For example, if the weight is changed in a region where a pattern is not formed based on layout information of a pattern formed by the second exposure. Good (Pattern that is not affected by the pattern formed by the second exposure is a pattern formed by the second exposure so that the shade of the pseudo SEM image relating to the pattern formed by the first exposure is observed. The weight of the pseudo SEM image is reduced).

本オーバーレイ画像ライブラリ作成方法によれば、SEMシミュレーションにかかる時間を削減することが可能である。   According to this overlay image library creation method, it is possible to reduce the time required for the SEM simulation.

もしくは第1の露光により形成されるパターンおよび第2の露光により形成されるパターンの外観をユーザが描画した画像を読み込み、読み込んだ2枚の画像について、位置ずれを付加した上で各画素の加重平均を算出することで、オーバーレイが生じた疑似画像を生成するようにしても良い。このときの各画素の重みはユーザがパターンの外観を描画する際に指定したものを用いればよい。本オーバーレイ画像ライブラリ作成方法によれば、設計情報およびSEMシミュレーションが不要となる。   Alternatively, an image in which the user draws the appearance of the pattern formed by the first exposure and the pattern formed by the second exposure is read, and the weight of each pixel is added to the two read images after adding a positional deviation. By calculating the average, a pseudo image with an overlay may be generated. The weight of each pixel at this time may be the one specified by the user when drawing the appearance of the pattern. According to this overlay image library creation method, design information and SEM simulation are not required.

以上は計測画像において、第1の露光により形成される回路パターンと、第2の露光により形成される回路パターンが観察される場合を例に説明したが、計3回以上の露光により形成されるパターンが観察される場合においても同様の方法でオーバーレイ画像ライブラリを作成可能である。   The above is an example in which the circuit pattern formed by the first exposure and the circuit pattern formed by the second exposure are observed in the measurement image. However, the measurement image is formed by a total of three or more exposures. Even when a pattern is observed, an overlay image library can be created in the same manner.

以降では本発明にかかるユーザインターフェースに関して説明する。
計測座標を編集するインターフェースの一例を図17に示す。本インターフェース1700では、登録されているチップ座標一覧を表示するインターフェース1701、新たなチップ座標を登録するインターフェースを呼び出すボタン1702、登録されたチップ座標を修正するインターフェースを呼び出すボタン1703、登録されたチップ座標を削除するボタン1704を備える。
Hereinafter, the user interface according to the present invention will be described.
An example of an interface for editing measurement coordinates is shown in FIG. In this interface 1700, an interface 1701 for displaying a list of registered chip coordinates, a button 1702 for calling an interface for registering new chip coordinates, a button 1703 for calling an interface for correcting registered chip coordinates, and registered chip coordinates A button 1704 for deleting the.

また、計測対象のチップを選択するインターフェース1705、登録された計測座標の画像とそれに関連した情報を表示するインターフェース1706、撮像する計測座標の一覧を表示するインターフェース1707を備える。また、以前に登録した計測座標の一覧を読み込むボタン1709、登録した計測座標の一覧に名前をつけて保存するボタン1710を備える。   Further, an interface 1705 for selecting a chip to be measured, an interface 1706 for displaying an image of registered measurement coordinates and related information, and an interface 1707 for displaying a list of measurement coordinates to be captured are provided. Further, a button 1709 for reading a list of previously registered measurement coordinates and a button 1710 for naming and saving the list of registered measurement coordinates are provided.

本実施例にかかるオーバーレイ計測条件を設定するためのインターフェースの一例を図18に示す。本インターフェース1800には、取得した画像の一覧を表示するインターフェース1801、画像を撮像したチップの位置を表示するインターフェース1802、ライブラリ生成インターフェースを呼び出すボタン1803、オーバーレイ計測関するパラメータを設定するボタン1804、取得した一連の計測画像に対してオーバーレイ計測処理を適用するボタン1805を備える。   FIG. 18 shows an example of an interface for setting overlay measurement conditions according to the present embodiment. The interface 1800 includes an interface 1801 for displaying a list of acquired images, an interface 1802 for displaying the position of a chip that has captured the image, a button 1803 for calling a library generation interface, a button 1804 for setting parameters relating to overlay measurement, and an acquired A button 1805 for applying overlay measurement processing to a series of measurement images is provided.

本実施例にかかるオーバーレイ計測結果を表示するためのインターフェースの一例を図19に示す。本インターフェース1900は、オーバーレイ計測結果をウェハ上に重ねて表示するインターフェース1901、オーバーレイの大きさについてヒストグラムを表示するインターフェース1902、ウェハマップやヒストグラムに表示する計測結果を指定するインターフェース1903を備える。また、表示する計測画像を選択するインターフェース1904、選択された計測画像と任意のテンプレート画像を並べて表示するインターフェース1905、選択された計測画像に対する類似度分布を表示するインターフェース1906を備える。   An example of an interface for displaying the overlay measurement result according to the present embodiment is shown in FIG. The interface 1900 includes an interface 1901 for displaying the overlay measurement result on the wafer, an interface 1902 for displaying a histogram for the size of the overlay, and an interface 1903 for specifying the measurement result to be displayed on the wafer map or histogram. Further, an interface 1904 for selecting a measurement image to be displayed, an interface 1905 for displaying the selected measurement image and an arbitrary template image side by side, and an interface 1906 for displaying a similarity distribution for the selected measurement image are provided.

本実施例にかかるオーバーレイ画像ライブラリを作成するためのインターフェースの一例を図20に示す。本インターフェース2000は、試料の設計情報を指定して読み込むためのボタン2001、試料の設計情報を表示するインターフェース2002、SEMシミュレーション条件を指定し、模擬SEM画像を確認するためのインターフェース2003、第1および第2の露光により形成されるパターンに関するレイヤーを指定するインターフェース2004、オーバーレイやパターン寸法変動などのパターン変形に関わるバリエーションを指定するためのインターフェース2005を備える。   An example of an interface for creating an overlay image library according to this embodiment is shown in FIG. This interface 2000 includes a button 2001 for designating and reading sample design information, an interface 2002 for displaying sample design information, an interface 2003 for designating SEM simulation conditions and confirming a simulated SEM image, first and second An interface 2004 for designating a layer related to a pattern formed by the second exposure, and an interface 2005 for designating variations related to pattern deformation such as overlay and pattern dimension variation are provided.

また、試料の設計情報を表示するインターフェース2002においては、回路パターンのレイアウトを表示できる領域を複数用意し、各領域において異なる倍率でレイアウト情報を表示できるようにし、ある表示領域2012(例えば拡大図1)においてオペレータが指定した座標を中心としたレイアウト情報を他の表示領域2022(例えば拡大図2)に表示するようにしても良い。また、設計情報を表示するインターフェース2002もしくは疑似SEM画像を表示するインターフェース2003において、テンプレート画像ライブラリに記憶する領域(例えば2006)を指定するようにしても良い。また、指定されたパターン変形に関わるバリエーションについて疑似SEM画像を生成し、オーバーレイ画像ライブラリに登録するボタン2007を備える。   In the interface 2002 for displaying the design information of the sample, a plurality of areas capable of displaying the layout of the circuit pattern are prepared, and layout information can be displayed at different magnifications in each area. The layout information centered on the coordinates designated by the operator may be displayed in another display area 2022 (for example, enlarged view 2). Further, in the interface 2002 for displaying design information or the interface 2003 for displaying a pseudo SEM image, an area (for example, 2006) stored in the template image library may be designated. In addition, a button 2007 for generating a pseudo SEM image for a variation related to the specified pattern deformation and registering it in the overlay image library is provided.

以上説明したように、本実施例によれば、指定された計測座標について計測画像を撮像し、オーバーレイと画像を結び付けて記憶した画像ライブラリに含まれる各テンプレート画像と計測画像の類似度を算出し、該各テンプレート画像から算出した類似度の分布を解析することにより、計測画像におけるオーバーレイを算出可能となる。そのため、特許文献1に記載の方法のように、オーバーレイ計測用の専用パターンをウェハ上に形成する必要がなく、実パターンでオーバーレイを評価できるようになった。   As described above, according to the present embodiment, a measurement image is captured at a specified measurement coordinate, and the similarity between each template image and the measurement image included in the image library stored by linking the overlay and the image is calculated. By analyzing the distribution of similarity calculated from each template image, the overlay in the measurement image can be calculated. Therefore, unlike the method described in Patent Document 1, it is not necessary to form a dedicated pattern for overlay measurement on the wafer, and the overlay can be evaluated with an actual pattern.

また、本実施例に記載の方法によれば、特許文献2および特許文献3に記載の方法のように計測画像からパターンの輪郭形状を抽出する必要がなく、パターンの輪郭が不明瞭な場合においても頑健かつ高精度にオーバーレイを算出可能となる。また、特許文献4に記載の方法のように座標の相対ベクトルを比較する方法に比べ、形成不良などによる回路パターンの変形などに対して頑健である。また、非特許文献1に記載の方法の様に、計測画像から回路パターン領域を認識する必要がないため、回路パターンの境界が不明瞭な場合や濃淡コントラストが低い場合においても頑健にオーバーレイを算出可能となる。   Further, according to the method described in the present embodiment, there is no need to extract the pattern contour shape from the measurement image unlike the methods described in Patent Document 2 and Patent Document 3, and the pattern contour is unclear. Can be calculated robustly and with high accuracy. Further, compared to a method of comparing relative vectors of coordinates as in the method described in Patent Document 4, the circuit pattern is robust against deformation of a circuit pattern due to defective formation. In addition, unlike the method described in Non-Patent Document 1, it is not necessary to recognize the circuit pattern area from the measurement image, so the overlay is calculated robustly even when the circuit pattern boundary is unclear or the contrast is low. It becomes possible.

実施例1では指定された計測座標について計測画像を撮像し、オーバーレイと画像を結び付けて記憶した画像ライブラリに含まれる各テンプレート画像と計測画像の類似度を算出し、該各テンプレート画像に対する類似度の変化を解析することにより、計測画像におけるオーバーレイを算出する方法について述べた。また、オーバーレイ画像ライブラリの作成方法として、設計情報を用いてSEMシミュレーションにより模擬SEM画像を生成する方法について述べた。実施例2ではオーバーレイ画像ライブラリの作成方法として、ウェハの画像を撮像し、撮像画像のオーバーレイを算出し、撮像画像とオーバーレイを結び付けて記憶する方法について述べる。   In the first embodiment, a measurement image is captured with respect to a designated measurement coordinate, the similarity between each template image and the measurement image included in the image library stored by linking the overlay and the image is calculated, and the similarity of each template image is calculated. The method of calculating the overlay in the measurement image by analyzing the change was described. In addition, as a method of creating an overlay image library, a method of generating a simulated SEM image by SEM simulation using design information has been described. In the second embodiment, as a method of creating an overlay image library, a method of capturing an image of a wafer, calculating an overlay of the captured image, and storing the captured image and the overlay in association will be described.

本実施例にかかるオーバーレイ計測装置の構成は、実施例1で説明した図1および図2に示した構成と同様である。また、計測フローも図6で説明したフローと同様である。また、ユーザインターフェースに関しても図17および図18と同様のものを備える。異なるのはオーバーレイ画像ライブラリ記憶部208に記憶させるオーバーレイ画像ライブラリの作成方法である。以降においては実施例1と異なる部分についてのみ説明する。   The configuration of the overlay measurement apparatus according to the present embodiment is the same as the configuration illustrated in FIGS. 1 and 2 described in the first embodiment. The measurement flow is also the same as the flow described in FIG. The user interface is the same as that shown in FIGS. The difference is the method of creating an overlay image library to be stored in the overlay image library storage unit 208. Hereinafter, only the parts different from the first embodiment will be described.

本実施例にかかるオーバーレイ画像ライブラリの手法は、試料ウェハ108の画像を撮像し、撮像画像のオーバーレイを算出し、撮像画像とオーバーレイを結び付けて記憶する。撮像対象の試料ウェハ108として、オーバーレイを意図的に作り込んだウェハを用いることが可能である。   The method of the overlay image library according to the present embodiment captures an image of the sample wafer 108, calculates an overlay of the captured image, and stores the captured image and the overlay in association with each other. As a sample wafer 108 to be imaged, a wafer in which an overlay is intentionally formed can be used.

一般的に露光装置はウェハ座標に応じてオーバーレイ誤差を補正する機能を有する。そのため、図21に示す様にウェハ座標ごとにx方向のオーバーレイ及びy方向のオーバーレイが変化するように補正データを作成し、露光装置に入力することでウェハ面内において所望のオーバーレイを持つウェハを作成することが可能である。この補正データを用いることにより、ウェハ座標から撮像画像のオーバーレイを算出可能である。なお、補正データを露光装置に入力する際には、露光装置が持つオーバーレイ誤差の補正データを加味しても良い。   Generally, an exposure apparatus has a function of correcting an overlay error according to wafer coordinates. Therefore, as shown in FIG. 21, correction data is created so that the overlay in the x direction and the overlay in the y direction change for each wafer coordinate, and a wafer having a desired overlay in the wafer plane is input to the exposure apparatus. It is possible to create. By using this correction data, the overlay of the captured image can be calculated from the wafer coordinates. When inputting correction data to the exposure apparatus, correction data for overlay error of the exposure apparatus may be taken into account.

前述のウェハを用いてオーバーレイ画像ライブラリを作成する処理フローを図22に示す。まず、図8に示すフローに従い、ウェハ面内の複数の座標位置について撮像する(S2201)。次に、画像の付帯情報から撮像座標を抽出し、その撮像座標とウェハ作成時に作成した補正データをもとに、実施例1の図6のS607で説明した方法でオーバーレイを算出する(S2202)。   FIG. 22 shows a processing flow for creating an overlay image library using the wafer described above. First, according to the flow shown in FIG. 8, images are taken for a plurality of coordinate positions in the wafer surface (S2201). Next, the imaging coordinates are extracted from the supplementary information of the image, and the overlay is calculated by the method described in S607 of FIG. 6 of Embodiment 1 based on the imaging coordinates and the correction data created at the time of wafer creation (S2202). .

次に、撮像座標周辺を撮像した画像をk枚以上抽出し(S2203)、抽出したk枚の撮像画像の平均画像を算出する(S2204)。一般的に、回路パターンにはラインエッジラフネスや表面ラフネスなどの製造公差が存在し、撮像画像にはショットノイズや暗電流起因のノイズが含まれる。これらの製造公差やノイズはオーバーレイ算出時に画像類似度を算出する際の精度低下要因となりえる。局所的にはオーバーレイが変化しないと想定し、撮像周辺のk枚の撮像画像を平均化することで、これら製造公差やノイズを低減することが可能である。   Next, k or more images captured around the imaging coordinates are extracted (S2203), and an average image of the extracted k captured images is calculated (S2204). Generally, manufacturing tolerances such as line edge roughness and surface roughness exist in the circuit pattern, and shot images and noise due to dark current are included in the captured image. These manufacturing tolerances and noise can be a cause of a decrease in accuracy when calculating the image similarity when calculating the overlay. It is possible to reduce these manufacturing tolerances and noises by averaging k captured images around the imaging assuming that the overlay does not change locally.

このようにして作成した平均画像は、S2202で算出したオーバーレイと関連付けてオーバーレイ画像ライブラリ記憶部208へ記憶する(S2205)。以上を取得した画像について繰り返し処理することでオーバーレイ画像ライブラリを作成する(S2206)。   The average image created in this way is stored in the overlay image library storage unit 208 in association with the overlay calculated in S2202 (S2205). An overlay image library is created by repeatedly processing the acquired image (S2206).

以上は、オーバーレイを意図的に作り込んだウェハを用いる方法を示したが、意図的に作り込んだウェハでなくとも良く、撮像画像から何らかの方法によりオーバーレイを計測し、撮像画像と計測したオーバーレイを結び付けてオーバーレイ画像ライブラリに登録するようにしても良い。   The above shows the method of using a wafer with an intentionally built overlay, but it does not have to be a wafer that has been intentionally created. The overlay is measured from the captured image by some method, and the measured image and the measured overlay are displayed. They may be linked and registered in the overlay image library.

以上説明した方法によれば、試料の設計情報やSEMシミュレーションを用いなくともオーバーレイ画像ライブラリを作成可能となる。   According to the method described above, an overlay image library can be created without using sample design information or SEM simulation.

実施例1では指定された計測座標について計測画像を撮像し、オーバーレイと画像を結び付けて記憶した画像ライブラリに含まれる各テンプレート画像と計測画像の類似度を算出し、該各テンプレート画像に対する類似度の変化を解析することにより、計測画像におけるオーバーレイを算出する方法について述べた。また、計測画像からROIを抽出する方法として、オーバーレイ画像ライブラリに含まれるテンプレート画像と類似した領域を計測画像から探索する方法について述べた。実施例3ではユーザが基準となる画像上で指定したROIを用いて計測画像におけるROIを抽出する方法について述べる。   In the first embodiment, a measurement image is captured with respect to a designated measurement coordinate, the similarity between each template image and the measurement image included in the image library stored by linking the overlay and the image is calculated, and the similarity of each template image is calculated. The method of calculating the overlay in the measurement image by analyzing the change was described. Further, as a method for extracting the ROI from the measurement image, a method for searching the measurement image for a region similar to the template image included in the overlay image library has been described. In the third embodiment, a method for extracting an ROI in a measurement image using an ROI designated on an image serving as a reference by a user will be described.

本実施例にかかるオーバーレイ計測装置の構成は、実施例1で示した図1および図2に示したものと同様である。また、計測フローも図6と同様であるので、それらの説明は、省略する。また、ユーザインターフェースに関しても図17および図18と同様のものを備える。異なるのは計測画像からROIを抽出する処理(S604)の処理手順である。以降においては実施例1と異なる部分についてのみ説明する。   The configuration of the overlay measuring apparatus according to this embodiment is the same as that shown in FIGS. 1 and 2 shown in the first embodiment. Moreover, since the measurement flow is the same as that of FIG. 6, description thereof is omitted. The user interface is the same as that shown in FIGS. The difference is the processing procedure of the process of extracting the ROI from the measurement image (S604). Hereinafter, only the parts different from the first embodiment will be described.

本実施例にかかる計測画像からROIを抽出処理では、基準となる画像(以降、基準画像と記載)と、基準画像上でユーザが指定したROIを関連付けて記憶した情報を用いる。処理フローを図23に示す。   In the ROI extraction process from the measurement image according to the present embodiment, information stored in association with a reference image (hereinafter referred to as a reference image) and an ROI designated by the user on the reference image is used. The processing flow is shown in FIG.

まず、基準画像と、付帯情報として記憶したユーザが指定したROIの情報を画像記憶部205から読み込む(S2301、S2302)。   First, the reference image and ROI information designated by the user stored as incidental information are read from the image storage unit 205 (S2301, S2302).

次に、テンプレートマッチングなどの手法を用いて計測画像と基準画像の撮像位置ずれを算出し(S2303)、撮像位置ずれ量に基づきユーザが指定したROIを移動させる(S2304)。ROIを移動させるには例えばROIの座標に対して撮像位置ずれ量を加減算すれば良い。これにより、計測画像におけるROIを抽出可能となる。   Next, the imaging position deviation between the measurement image and the reference image is calculated using a technique such as template matching (S2303), and the ROI designated by the user is moved based on the imaging position deviation amount (S2304). In order to move the ROI, for example, the imaging position deviation amount may be added to or subtracted from the coordinates of the ROI. Thereby, the ROI in the measurement image can be extracted.

本実施例にかかるユーザが基準画像に対してROIを設定するためのユーザインターフェース2400の一例を図24に示す。   FIG. 24 shows an example of a user interface 2400 for the user according to the present embodiment to set the ROI for the reference image.

ユーザインターフェース2400には、画像記憶部205に記憶された画像の中から基準画像を選択して読み込むボタン2401、基準画像と指定されたROIをオーバーレイ表示するインターフェース2402、基準画像上において矩形などを追加、削除するための動作を切り替えるツールボタン2403などが表示される。ROIをオーバーレイ表示するインターフェース2402において、入出力端末113に接続されたマウスのドラッグ操作などによりROI領域を指定可能とする。   In the user interface 2400, a button 2401 for selecting and reading a reference image from images stored in the image storage unit 205, an interface 2402 for overlay display of the reference image and the designated ROI, and a rectangle on the reference image are added. A tool button 2403 for switching the operation for deletion is displayed. In the interface 2402 for displaying the ROI in an overlay manner, the ROI area can be designated by dragging the mouse connected to the input / output terminal 113 or the like.

以上説明した方法によれば、計測画像からROIを抽出する処理において、オーバーレイ画像ライブラリに含まれる1つ以上のテンプレート画像を用いて、計測画像から類似領域を探索する処理が不要となり、実施例1の方法に比べて計算量を削減することが可能となる。   According to the method described above, in the process of extracting the ROI from the measurement image, the process of searching for a similar region from the measurement image using one or more template images included in the overlay image library becomes unnecessary. Compared with this method, the amount of calculation can be reduced.

101・・・走査型電子顕微鏡(SEM) 112・・・画像生成部 207・・・計測座標記憶部 208・・・オーバーレイ画像ライブラリ記憶部 209・・・画像類似度記憶部 210・・関心領域(ROI)抽出部 211・・・画像類似度算出部 212・・・オーバーレイ算出部 213・・・類似度分布評価部 415・・・オーバーレイ 701・・・関心領域抽出部 702・・・画像類似度算出部 703・・・類似度分布評価部 704・・・オーバーレイ算出部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Scanning electron microscope (SEM) 112 ... Image generation part 207 ... Measurement coordinate memory | storage part 208 ... Overlay image library memory | storage part 209 ... Image similarity memory | storage part 210 .... Region of interest ( ROI) Extraction unit 211 ... Image similarity calculation unit 212 ... Overlay calculation unit 213 ... Similarity distribution evaluation unit 415 ... Overlay 701 ... Region of interest extraction unit 702 ... Image similarity calculation Unit 703 ... Similarity distribution evaluation unit 704 ... Overlay calculation unit.

Claims (10)

複数回の露光工程により回路パターンが形成された半導体デバイスを対象に、前記複数の露光工程の間のオーバーレイを計測する方法であって、
前記半導体デバイスの指定された計測座標位置における計測画像を撮像するステップと、
前記半導体デバイスの前記指定された計測座標位置に形成されている前記回路パターンに対応する複数枚のテンプレート画像と該複数枚のテンプレート画像の各々と前記オーバーレイを結び付けて予め記憶しておいた画像ライブラリを読み込むステップと、
該読み込んだ画像ライブラリに含まれる前記複数枚のテンプレート画像それぞれと前記計測画像との類似度を算出するステップと、
該算出した前記複数枚のテンプレート画像それぞれと前記計測画像との類似度に基づいて前記計測画像におけるオーバーレイを計測するステップ
を備えることを特徴とするオーバーレイ計測方法。
A method for measuring an overlay between the plurality of exposure steps, targeting a semiconductor device in which a circuit pattern is formed by a plurality of exposure steps,
Capturing a measurement image at a specified measurement coordinate position of the semiconductor device;
A plurality of template images corresponding to the circuit pattern formed at the designated measurement coordinate position of the semiconductor device, and an image library stored in advance by associating each of the plurality of template images with the overlay Step to read
Calculating a similarity between each of the plurality of template images included in the read image library and the measurement image;
An overlay measurement method comprising: measuring an overlay in the measurement image based on the calculated similarity between each of the plurality of template images and the measurement image.
請求項1に記載のオーバーレイ計測方法であって、
前記計測画像におけるオーバーレイを計測するステップは、
前記画像ライブラリにおいて前記各テンプレート画像に結び付けられたオーバーレイと、前記各テンプレート画像と前記計測画像の類似度を結び付けた類似度分布を算出する第1のサブステップと、
該算出した類似度分布を補間して類似度が最大となるオーバーレイを算出する第2のサブステップと
を備えることを特徴とするオーバーレイ計測方法。
The overlay measurement method according to claim 1,
The step of measuring the overlay in the measurement image includes
A first sub-step of calculating an overlay associated with each template image in the image library, and a similarity distribution combining the similarity between each template image and the measurement image;
An overlay measurement method comprising: a second sub-step of interpolating the calculated similarity distribution to calculate an overlay that maximizes the similarity.
請求項1に記載のオーバーレイ計測方法であって、
前記計測画像におけるオーバーレイを計測するステップは、
前記計測画像から関心領域を抽出し、
該抽出された関心領域ごとにオーバーレイを算出し、
前記関心領域ごとに算出されたオーバーレイから前記計測画像におけるオーバーレイを算出することを特徴とするオーバーレイ計測方法。
The overlay measurement method according to claim 1,
The step of measuring the overlay in the measurement image includes
Extracting a region of interest from the measurement image;
Calculating an overlay for each extracted region of interest;
An overlay measurement method, comprising: calculating an overlay in the measurement image from an overlay calculated for each region of interest.
請求項3に記載のオーバーレイ計測方法であって、
前記計測画像から前記関心領域を抽出することを、前記画像ライブラリに含まれるテンプレート画像のうち、1つ以上のテンプレート画像と類似した領域を前記計測画像から探索して前記関心領域を抽出することにより行うことを特徴とするオーバーレイ計測方法。
The overlay measurement method according to claim 3,
Extracting the region of interest from the measurement image is performed by searching the measurement image for a region similar to one or more template images from the template images included in the image library, and extracting the region of interest. An overlay measurement method characterized by being performed.
請求項1に記載のオーバーレイ計測方法であって、
前記画像ライブラリを、
前記半導体デバイスの設計情報から第1の露光工程により形成されるパターンにかかるレイアウト情報L1と、第2の露光工程により形成されるパターンにかかるレイアウト情報L2を抽出し、
前記レイアウト情報L1と前記レイアウト情報L2の相対位置を所定量ずらした上でレイアウト情報を統合し、
該統合されたレイアウト情報をもとにシミュレーションにより模擬画像を生成し、
該生成された模擬画像と前記相対位置をずらした所定量を結び付けて記憶する、
ことにより作成することを特徴とするオーバーレイ計測方法。
The overlay measurement method according to claim 1,
The image library
Extracting layout information L1 related to the pattern formed by the first exposure process and layout information L2 related to the pattern formed by the second exposure process from the design information of the semiconductor device;
The layout information is integrated after shifting the relative positions of the layout information L1 and the layout information L2 by a predetermined amount,
A simulated image is generated by simulation based on the integrated layout information,
Storing the generated simulated image in association with a predetermined amount by shifting the relative position;
An overlay measurement method characterized by being created by a method.
複数回の露光工程により回路パターンが形成された半導体デバイスを対象に、前記複数の露光工程の間のオーバーレイを計測する装置であって、
前記半導体デバイスの指定された計測座標位置における計測画像を撮像する手段と、
前記半導体デバイスの前記指定された計測座標位置に形成されている前記回路パターンに対応する複数枚のテンプレート画像と該複数枚のテンプレート画像の各々の前記オーバーレイとを結び付けて画像ライブラリとして記憶する手段と、
該記憶する手段に記憶された画像ライブラリに含まれる前記複数枚のテンプレート画像と前記撮像する手段で撮像して得た前記計測画像の類似度を算出する手段と、
該算出する手段で算出した前記複数枚のテンプレート画像との類似度に基づいて前記計測画像におけるオーバーレイを計測する手段
を備えることを特徴とするオーバーレイ計測装置。
An apparatus for measuring an overlay between the plurality of exposure processes, targeting a semiconductor device in which a circuit pattern is formed by a plurality of exposure processes,
Means for capturing a measurement image at a specified measurement coordinate position of the semiconductor device;
Means for associating a plurality of template images corresponding to the circuit pattern formed at the designated measurement coordinate position of the semiconductor device and the overlay of each of the plurality of template images and storing them as an image library; ,
Means for calculating the similarity between the plurality of template images included in the image library stored in the storing means and the measurement image obtained by imaging with the imaging means;
An overlay measurement apparatus comprising: means for measuring an overlay in the measurement image based on the similarity with the plurality of template images calculated by the calculation means.
請求項6に記載のオーバーレイ計測装置であって、
前記オーバーレイを計測する手段は、
前記記憶する手段に記憶された前記複数枚の画像ライブラリから前記複数枚のテンプレート画像の各々に結び付けられたオーバーレイを読み出すオーバーレイ読み出し部と
該オーバーレイ読み出し部で読みだした前記オーバーレイと前記算出する手段で算出した類似度を結び付ける結び付け部と、
該結びつけ部で結びつけた類似度を補間し、類似度が最大となるオーバーレイを算出するオーバーレイ算出部と
を備えることを特徴とするオーバーレイ計測装置。
The overlay measurement device according to claim 6,
The means for measuring the overlay includes:
An overlay reading unit for reading an overlay associated with each of the plurality of template images from the plurality of image libraries stored in the storing unit, the overlay read by the overlay reading unit, and the calculating unit A linking part for connecting the calculated similarity,
An overlay measurement apparatus comprising: an overlay calculation unit that interpolates a similarity degree connected by the connection part and calculates an overlay that maximizes the similarity degree.
請求項6に記載のオーバーレイ計測装置であって、
前記オーバーレイを計測する手段は、
前記計測画像から関心領域を抽出する関心領域抽出部と、
前記関心領域抽出部で抽出された関心領域ごとにオーバーレイを算出する関心領域オーバーレイ算出部と、
該関心領域オーバーレイ算出部で前記関心領域ごとに算出されたオーバーレイから前記撮像する手段で撮像された前記計測画像におけるオーバーレイを算出する計測画像オーバーレイ算出部と
を備えることを特徴とするオーバーレイ計測装置。
The overlay measurement device according to claim 6,
The means for measuring the overlay includes:
A region of interest extraction unit that extracts a region of interest from the measurement image;
A region of interest overlay calculation unit that calculates an overlay for each region of interest extracted by the region of interest extraction unit;
An overlay measurement apparatus comprising: a measurement image overlay calculation unit that calculates an overlay in the measurement image captured by the imaging unit from an overlay calculated for each region of interest by the region of interest overlay calculation unit.
請求項8に記載のオーバーレイ計測装置であって、
前記関心領域抽出部は、前記記憶する手段に記憶された前記画像ライブラリに含まれるテンプレート画像のうち、1つ以上のテンプレート画像と類似した領域を前記計測画像から探索することで関心領域を抽出することを特徴とするオーバーレイ計測装置。
The overlay measurement apparatus according to claim 8,
The region of interest extraction unit extracts a region of interest by searching the measurement image for a region similar to one or more template images among the template images included in the image library stored in the storage unit. An overlay measuring apparatus characterized by that.
請求項6に記載のオーバーレイ計測装置であって、前記半導体デバイスの設計情報から第1の露光により形成されるパターンにかかるレイアウト情報L1と、第2の露光により形成されるパターンにかかるレイアウト情報L2を抽出するレイアウト情報抽出手段と、
該レイアウト情報抽出手段で抽出した前記レイアウト情報L1と前記レイアウト情報L2の相対位置を所定量ずらした上でレイアウト情報を統合するレイアウト情報統合手段と
該レイアウト情報統合手段で統合されたレイアウト情報をもとにシミュレーションにより模擬画像を生成する模擬画像生成手段と、
模擬画像生成手段により生成された模擬画像と前記レイアウト情報統合手段で前記相対位置をずらした前記所定量を結び付けて記憶することで、画像ライブラリを作成する画像ライブラリ作成手段と
を更に備え、該画像ライブラリ作成手段で作成した画像ライブラリを前記記憶する手段に記憶することを特徴とするオーバーレイ計測装置。
7. The overlay measurement apparatus according to claim 6, wherein layout information L1 relating to a pattern formed by first exposure based on design information of the semiconductor device and layout information L2 relating to a pattern formed by second exposure. Layout information extracting means for extracting
The layout information integrating means for integrating the layout information after shifting the relative positions of the layout information L1 and the layout information L2 extracted by the layout information extracting means by a predetermined amount and the layout information integrated by the layout information integrating means are also included. And a simulated image generating means for generating a simulated image by simulation,
An image library creating means for creating an image library by associating and storing the simulated image generated by the simulated image generating means and the predetermined amount shifted in the relative position by the layout information integrating means; An overlay measuring apparatus, wherein the image library created by the library creating means is stored in the storing means.
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