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JP3432739B2 - Pattern inspection device and inspection method - Google Patents

Pattern inspection device and inspection method

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JP3432739B2
JP3432739B2 JP05855198A JP5855198A JP3432739B2 JP 3432739 B2 JP3432739 B2 JP 3432739B2 JP 05855198 A JP05855198 A JP 05855198A JP 5855198 A JP5855198 A JP 5855198A JP 3432739 B2 JP3432739 B2 JP 3432739B2
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JP
Japan
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data
reference data
pitch
dimensional
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JP05855198A
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Inventor
恭司 山下
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP05855198A priority Critical patent/JP3432739B2/en
Publication of JPH11260685A publication Critical patent/JPH11260685A/en
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は微細なパタンの検査
装置及び検査方法に関し、特にフォトマスク、レチク
ル、ウェハ等の上に形成された微細な回路パタンの位置
を設計データと比較してパタン位置精度を評価する検査
装置及び検査方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inspection apparatus and inspection method for fine patterns, and more particularly, it compares pattern positions of fine circuit patterns formed on a photomask, a reticle, a wafer, etc. with design data. The present invention relates to an inspection device and an inspection method for evaluating accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路は、所望の寸法の4,
5,10倍等に形成されたマスクパタンをレチクル上に
形成し、このレチクル上の回路パタンを紫外線や遠紫外
線光で、1/4,1/5,1/10等に縮小投影し、ウ
ェハ上に塗布されたフォトレジストに焼き付け、このフ
ォトレジストのパタンをマスクとして用いて選択的なエ
ッチングや選択的なドーピングなどを行うという工程を
薄膜形成工程などと共に繰り返して製造されることが一
般的である。昨今のDRAMやMPUの高性能化は、こ
のような半導体集積回路のフォトリソグラフィー技術を
中心とした微細加工技術によるところが大きい。
2. Description of the Related Art A semiconductor integrated circuit has a desired size of 4,
A mask pattern formed 5 times, 10 times, etc. is formed on the reticle, and the circuit pattern on this reticle is reduced and projected to 1/4, 1/5, 1/10 etc. by ultraviolet rays or far ultraviolet rays, It is generally manufactured by repeating the process of baking on the photoresist applied above and performing selective etching or selective doping using the pattern of this photoresist as a mask together with the thin film forming process. is there. The high performance of DRAMs and MPUs in recent years is largely due to the microfabrication technology centered on the photolithography technology of such semiconductor integrated circuits.

【0003】しかし、半導体集積回路のさらなる高性能
化の要求に応えるためには、微細加工技術の革新が必要
となる。たとえばフォトリソグラフィー技術の中核を担
うレチクルの品質においても、位置精度、寸法精度、無
欠陥などの要求が従来よりも厳しくなってきている。回
路パタン描画技術やマスクプロセス技術などのレチクル
製造技術の向上に伴い、製造されたレチクルの品質を最
終的に保証するためにはパタンの検査装置及び検査方法
等の検査技術の向上も必須となる。
However, in order to meet the demand for higher performance of semiconductor integrated circuits, innovation in fine processing technology is required. For example, in terms of reticle quality, which is at the core of photolithography technology, the requirements for position accuracy, dimensional accuracy, and defect-freeness are becoming more stringent than before. With the improvement of reticle manufacturing technology such as circuit pattern drawing technology and mask process technology, it is essential to improve the inspection technology such as pattern inspection equipment and inspection method in order to finally guarantee the quality of the manufactured reticle. .

【0004】従来のパタンの位置精度、寸法精度を測定
する方法として、レチクル上のパタンエッジでの散乱光
を光学的に検出する方法がある。これは細かく絞ったレ
ーザービームを走行ステージに保持された試料のパタン
エッジ近傍を走査してレーザービームの散乱光を検出し
てその時のステージ位置を読み込むものである。
As a conventional method for measuring the positional accuracy and dimensional accuracy of a pattern, there is a method of optically detecting scattered light at a pattern edge on a reticle. In this method, a finely focused laser beam is scanned in the vicinity of a pattern edge of a sample held on a traveling stage, scattered light of the laser beam is detected, and the stage position at that time is read.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来のパ
タンの位置精度、寸法精度を測定する方法には、以下の
ような課題があった。
However, the conventional method for measuring the positional accuracy and dimensional accuracy of the pattern has the following problems.

【0006】・パタンサイズによって散乱光強度が変化
しパタンエッジ位置が変動する。
The scattered light intensity changes depending on the pattern size, and the pattern edge position changes.

【0007】・精度を上げるために繰り返しの回数を増
やすと測定に要する時間が増大し検出信号の時間的なド
リフトなどの影響が生じてしまうおそれがある。
If the number of repetitions is increased in order to improve the accuracy, the time required for measurement may increase, which may cause a temporal drift of the detection signal.

【0008】・実際のパタンとの対応付けのため校正が
必要である。
Calibration is required for correspondence with the actual pattern.

【0009】一方、LSIのパタンは、今やディープサ
ブミクロン乃至ナノメタレベルに至り、今後ますます微
細化される傾向にある。これらのますます微細化してい
く回路パタンが形成されるレチクルに対しても、当然の
ことながら、より厳しい位置精度が要求されることが予
測される。上記の課題を鑑みると、今後要求されるであ
ろう、厳しい位置精度を高スループットで評価するに
は、従来のパタン検査装置や検査方法方法では不十分で
あるという問題点が、次第にクローズアップされてきて
いる。
On the other hand, the LSI pattern has reached the deep submicron to nanometa level, and tends to be further miniaturized in the future. As a matter of course, it is expected that stricter positional accuracy will be required for the reticle on which these increasingly finer circuit patterns are formed. In view of the above problems, the problem that conventional pattern inspection devices and inspection method methods are not sufficient to evaluate strict position accuracy with high throughput, which will be required in the future, is gradually highlighted. Is coming.

【0010】上記問題点を鑑み、本発明の目的は、パタ
ン位置精度を十分なスループットで評価でき、しかも高
分解能のパタン検査装置を提供せんとするものである。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a pattern inspection apparatus capable of evaluating pattern position accuracy with sufficient throughput and having high resolution.

【0011】本発明の他の目的は、パタン位置精度を十
分なスループットで評価でき、かつ高分解能のパタン検
査方法方法を提供せんとするものである。
Another object of the present invention is to provide a pattern inspection method method capable of evaluating pattern position accuracy with sufficient throughput and having high resolution.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第1の特徴は、センサデータを生成するセ
ンサデータ生成部と、参照データを生成する参照データ
生成部と、センサデータと参照データとを互いに乗算す
る乗算器とを少なくとも備えたパタン検査装置であるこ
とである。ここで、センサデータ生成部は、一定方向に
ピッチpのライン/スペースを有する被測定試料上のパ
タンの光学像を光電変換し、センサデータを生成し、参
照データ生成部は、被測定試料を保持したステージの位
置座標及び2次元図形データの設計データを入力し、こ
の位置座標もしくは2次元図形データを変換して、ピッ
チqのライン/スペースを有する参照データを生成す
る。つまり、一定のピッチpを有したセンサデータと、
これとは異なるピッチqを有した参照データとを同期検
波して位相を検出するパタン検査装置であることを第1
の特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a first feature of the present invention is to provide a sensor data generating section for generating sensor data, a reference data generating section for generating reference data, and a sensor data. The pattern inspection apparatus includes at least a multiplier that multiplies reference data by each other. Here, the sensor data generation unit photoelectrically converts the optical image of the pattern on the measured sample having lines / spaces of the pitch p in a certain direction to generate sensor data, and the reference data generation unit measures the measured sample . The held position coordinates of the stage and the design data of the two-dimensional graphic data are input, and the position coordinates or the two-dimensional graphic data are converted to generate reference data having a line / space of pitch q. That is, sensor data having a constant pitch p,
The first is that it is a pattern inspection device that detects a phase by synchronously detecting reference data having a pitch q different from this.
It is a feature of.

【0013】本発明の第1の特徴において、参照データ
生成部は、被測定試料を保持したステージの位置座標及
び2次元図形データの設計データを入力する入力装置
と、この位置座標及び2次元図形データを変換して参照
データを生成する参照データ発生回路と、この参照デー
タから第1のオフセット値を引き算する第1の引き算回
路とを有することが好ましい。また、センサデータ生成
部は、被測定試料上のパタンからの光学信号を電気信号
に変換する光電変換器と、光電変換器に接続されたA/
D変換器と、A/D変換器の出力から第2のオフセット
値を引き算する第2の引き算回路とを有していることが
好ましい。
In the first feature of the present invention, the reference data generating section is an input device for inputting position coordinates of a stage holding a sample to be measured and design data of two-dimensional figure data, and the position coordinates and two-dimensional figure. It is preferable to have a reference data generation circuit that converts data to generate reference data and a first subtraction circuit that subtracts the first offset value from the reference data. In addition, the sensor data generation unit includes a photoelectric converter that converts an optical signal from a pattern on the measured sample into an electric signal, and an A / A connected to the photoelectric converter.
It is preferable to have a D converter and a second subtraction circuit that subtracts the second offset value from the output of the A / D converter.

【0014】本発明の第1の特徴によれば、パタン位置
精度を十分なスループットで評価することが可能な高分
解能パタン検査装置を提供することが出来る。
According to the first feature of the present invention, it is possible to provide a high resolution pattern inspection apparatus capable of evaluating pattern position accuracy with sufficient throughput.

【0015】本発明の第2の特徴は、一定方向にピッチ
pのライン/スペースを有する被測定試料上のパタンの
光学像を光電変換し、センサデータを生成するステップ
と、被測定試料を保持したステージの位置座標及び2次
元図形データの設計データを入力し、この位置座標もし
くは2次元図形データを変換して、ピッチqのライン/
スペースを有する参照データを生成するステップと、参
照データとセンサデータとを互いに乗算するステップと
を少なくとも有するパタン検査方法であることである。
つまり、参照データとセンサデータとを互いに乗算し、
一定のピッチを有したセンサデータとこれとは異なるピ
ッチを有した参照データを同期検波して位相を検出する
パタン検査方法であることを第2の特徴とする。
A second feature of the present invention is that the step of photoelectrically converting an optical image of a pattern on a sample to be measured having a line / space with a pitch p in a fixed direction to generate sensor data, and holding the sample to be measured. The position coordinates of the stage and the design data of the two-dimensional figure data are input, the position coordinates or the two-dimensional figure data are converted, and the line of pitch q /
It is a pattern inspection method including at least a step of generating reference data having a space and a step of multiplying the reference data and the sensor data with each other.
That is, multiply the reference data and the sensor data by each other,
A second feature is a pattern inspection method in which sensor data having a constant pitch and reference data having a pitch different from this are synchronously detected to detect a phase.

【0016】本発明の第2の特徴において、乗算するス
テップの後に、乗算結果をローパスフィルターに通すス
テップと、ローパスフィルターの出力信号の零点を検出
するステップとをさらに備えることが好ましい。
In the second aspect of the present invention, it is preferable that after the step of multiplying, the method further comprises the steps of passing the multiplication result through a low-pass filter and detecting the zero point of the output signal of the low-pass filter.

【0017】本発明の第2の特徴によれば、パタン位置
精度を十分なスループットで評価できる高分解能のパタ
ン検査方法を提供することが出来る。
According to the second feature of the present invention, it is possible to provide a high-resolution pattern inspection method capable of evaluating pattern position accuracy with sufficient throughput.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は本発明の実施の形態に係るパタン検
査装置の概略の構成を示すブロック図である。図1に示
すようにこのパタン検査装置は、参照データを生成する
参照データ生成部31と、センサデータを生成するセン
サデータ生成部32と、参照データとセンサデータとを
互いに乗算する乗算器21とを少なくとも備えている。
ここで、参照データ生成部31は、被測定試料3を保持
したステージの位置座標及び2次元図形データの設計デ
ータを入力する入力装置11と、この位置座標及び2次
元図形データを変換して参照データを生成する参照デー
タ発生回路13と、この参照データから第1のオフセッ
ト値を引き算する第1の引き算回路14とを有してい
る。また、センサデータ生成部32は、被測定試料3上
のパタンからの光学信号を電気信号に変換する光電変換
器15と、光電変換器15に接続されたA/D変換器1
6と、A/D変換器16の出力から第2のオフセット値
を引き算する第2の引き算回路17とを有している。図
1では、被測定試料3として、レチクルを例示している
が、被測定試料3はレチクルに限られないことは勿論で
ある。コンタクト露光用のフォトマスクやプロクシメト
リ露光用のフォトマスク等の種々のフォトマスクでも良
く、さらには半導体ウェハ上に設けられた現実の配線層
等のパターン等も検査対象となる。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a pattern inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the pattern inspection apparatus includes a reference data generation unit 31 that generates reference data, a sensor data generation unit 32 that generates sensor data, and a multiplier 21 that multiplies the reference data and the sensor data by each other. At least.
Here, the reference data generation unit 31 inputs the position coordinates of the stage holding the sample 3 to be measured and the design data of the two-dimensional graphic data, and the reference data by converting the position coordinates and the two-dimensional graphic data. It has a reference data generation circuit 13 for generating data and a first subtraction circuit 14 for subtracting the first offset value from this reference data. The sensor data generation unit 32 also includes a photoelectric converter 15 that converts an optical signal from a pattern on the measured sample 3 into an electric signal, and an A / D converter 1 connected to the photoelectric converter 15.
6 and a second subtraction circuit 17 that subtracts the second offset value from the output of the A / D converter 16. In Figure 1, as the measured sample 3, but illustrates the reticle, the measured sample 3 is not limited to the reticle as a matter of course. Various photomasks such as a photomask for contact exposure and a photomask for proximity exposure may be used, and patterns such as an actual wiring layer provided on a semiconductor wafer may also be inspected.

【0020】さらに、図1に示すように、乗算器21に
はローパスフィルター(LPF)22が接続され、ロー
パスフィルター(LPF)22にはローパスフィルター
22の出力信号の零点を検出する零点検出回路23が接
続されている。そして、零点検出回路23には、パタン
エッジ測定回路24が接続されている。
Further, as shown in FIG. 1, a low-pass filter (LPF) 22 is connected to the multiplier 21, and a zero-point detection circuit 23 for detecting the zero point of the output signal of the low-pass filter 22 is connected to the low-pass filter (LPF) 22. Are connected. A pattern edge measuring circuit 24 is connected to the zero point detecting circuit 23.

【0021】被測定試料3上のパタンからの光学信号
は、被測定試料3にハロゲンランプや水銀ランプ等の光
源1からの光を対物レンズ2を介して被測定試料3に照
射し、被測定試料3を透過した光を集光レンズ4で集光
して得られる。図示を省略しているが、被測定試料3は
所定の光学ステージ上に配置されることは勿論である。
この被測定試料3上のパタンからの光学信号は、MOS
イメージセンサやCCDイメージセンサ等の光電変換器
15で光電変換し、さらにA/D変換器16でA/D変
換される。
The optical signal from the pattern on the measured sample 3, the light from the light source 1 of a halogen lamp or a mercury lamp or the like in the measured sample 3 through the objective lens 2 and irradiated to the measured sample 3 to be measured It is obtained by condensing the light transmitted through the sample 3 with the condensing lens 4. Although not shown, it goes without saying that the measured sample 3 is placed on a predetermined optical stage.
The optical signal from the pattern on the DUT 3 is a MOS
Photoelectric conversion is performed by a photoelectric converter 15 such as an image sensor or a CCD image sensor, and further A / D converted by an A / D converter 16.

【0022】この非測定試料3上のパタンからの光学信
号は、MOSイメージセンサやCCDイメージセンサ等
の光電変換器15で光電変換し、さらにA/D変換器1
6でA/D変換される。
An optical signal from the pattern on the non-measurement sample 3 is photoelectrically converted by a photoelectric converter 15 such as a MOS image sensor or a CCD image sensor, and further the A / D converter 1 is used.
A / D conversion is performed at 6.

【0023】図2はレチクル3上のパターンを具体的に
示す。図2(a)に示すように、レチクル3の中央部に
はデバイスパターン部50が設けられ、LSIのパター
ン等が配置されている。このデバイスパターン部50の
周辺部にはパタン位置ずれ測定用のマーク、即ちアライ
メントマーク51,52,53,54が設けられてい
る。センサデータを構成するアライメントマーク51,
52,53,54は、例えば、図2(b)に示すような
ライン/スペースパタン、即ち、X方向またはY方向に
周期pでラインとスペースが交互に繰り返される2値パ
タンである。たとえば、ラインが遮光膜パタン、スペー
スがガラスパタンと考えてもよい。以下ではX方向のみ
説明を行うが、Y方向も同様であることは容易に理解で
きるであろう。
FIG. 2 specifically shows the pattern on the reticle 3. As shown in FIG. 2A, a device pattern section 50 is provided in the center of the reticle 3, and LSI patterns and the like are arranged therein. Marks for measuring pattern position deviation, that is, alignment marks 51, 52, 53, 54 are provided on the periphery of the device pattern portion 50. An alignment mark 51 that constitutes sensor data,
Reference numerals 52, 53 and 54 are, for example, line / space patterns as shown in FIG. 2B, that is, binary patterns in which lines and spaces are alternately repeated at a cycle p in the X direction or the Y direction. For example, it may be considered that the line is a light shielding film pattern and the space is a glass pattern. Only the X direction will be described below, but it will be easily understood that the same applies to the Y direction.

【0024】レチクル3上のパターンは、回路パタン描
画技術やマスクプロセス技術上の影響で、設計データ通
りにはならない。マスクプロセスにおける熱効果によ
り、レチクルが歪むこともあり、この歪みは等方的とは
限らない。また、現実の測定に際しては、パタン検査装
置の光学ステージ上に、極くわずかX−Y平面が回転さ
れて、レチクル3が配置されるなどの、種々雑多の事態
が発生する。従って、ナノメータレベルで見れば、被測
定試料3上のパタンのパタンエッジの位置は、設計デー
タとは一般には異なるのが常である。問題は、この位置
のずれが、半導体製造プロセス上許容できる範囲内に入
るか否かである。
The pattern on the reticle 3 does not follow the design data due to the influence of the circuit pattern drawing technology and the mask process technology. The reticle may be distorted due to the thermal effect in the mask process, and this distortion is not always isotropic. Further, in actual measurement, various miscellaneous situations occur such that the reticle 3 is arranged on the optical stage of the pattern inspection device by slightly rotating the XY plane. Therefore, at the nanometer level, the measured
The position of the pattern edge of the pattern on the constant sample 3 is usually different from the design data. The problem is whether or not this positional deviation falls within an allowable range in the semiconductor manufacturing process.

【0025】次に、本発明のレチクル上のパタンエッジ
の位置を設計データと比較してパタン位置精度を評価す
るパタン検査方法を説明する。
Next, a pattern inspection method for evaluating the pattern position accuracy by comparing the position of the pattern edge on the reticle with the design data according to the present invention will be described.

【0026】(イ)まず、一定方向にピッチpのライン
/スペースを有する被測定試料3上のパタン51の光学
像を光電変換器15で光電変換し、さらにA/D変換器
16でA/D変換し、センサデータを生成する。図3
(a),および図4(a)には光電変換器15及びA/
D変換器16の出力であるセンサ出力を示す。このセン
サ出力は、アライメントマーク51のX方向のライン/
スペースパタンからの光学像を光電変換したものであ
る。ただし、本発明は、アライメントマーク51,5
2,53,54上でのライン/スペースパタンだけでな
く、デバイスパターン部50中の種々のパタンに適用し
ても良い。図3(a),および図4(a)に示されたセ
ンサ出力は、アライメントマーク51からの光学像の明
暗をA/D変換器16で、デジタル数値で表現したもの
となっており、ピッチpを有している。
(A) First, the optical image of the pattern 51 on the sample 3 to be measured having the lines / spaces with the pitch p in a certain direction is photoelectrically converted by the photoelectric converter 15, and further A / D is converted by the A / D converter 16. D conversion is performed to generate sensor data. Figure 3
In FIG. 4A and FIG. 4A, the photoelectric converter 15 and A /
The sensor output which is the output of the D converter 16 is shown. This sensor output is the line of the alignment mark 51 in the X direction /
It is a photoelectric conversion of the optical image from the space pattern. However, in the present invention, the alignment marks 51, 5
Not only the line / space pattern on the lines 2, 53, 54 but also various patterns in the device pattern portion 50 may be applied. The sensor output shown in FIG. 3A and FIG. 4A is the A / D converter 16 expressing the light and darkness of the optical image from the alignment mark 51 by a digital numerical value. have p.

【0027】(ロ)次に、入力装置部11を介して、
測定試料3を保持したステージの位置座標と2次元図形
データの設計データをそれぞれ入力する。このステージ
の位置座標と2次元図形データの設計データは、参照デ
ータ発生回路13に入力される。
[0027] (b) Next, via the input device 11, the
The position coordinates of the stage holding the measurement sample 3 and the design data of the two-dimensional graphic data are input. The position coordinates of the stage and the design data of the two-dimensional graphic data are input to the reference data generation circuit 13.

【0028】(ハ)参照データ発生回路13において
は、入力されたステージの位置座標のx′に対し x′=p・(x−x0)/q+x0 …(1) により座標変換する。ここで、注目している位置座標を
x=x0とする。あるいは、ライン/スペースパタンを
記述した台形や多角形の図形データの位置座標に対し、
注目している位置座標x=x0からの相対座標を求め、
一定の倍率q/pをかけてスケーリング処理する。この
結果参照データ発生回路13はセンサデータのピッチp
に対して、qなるピッチを有するライン/スペースパタ
ンを参照データとして発生させることができる。たとえ
ば q=(n+1)・p/n …(2) または q=(n−1)・p/n …(3) とする。ここで、nは整数である。また、注目している
位置座標をx=x0とする。nの値は後述するように、
大きいほど高い精度が得られることになる。図3(b)
および図4(b)はX方向のマスクパタンの断面に対応
した参照データを示す。
(C) In the reference data generating circuit 13, x '= p. (X-x 0 ) / q + x 0 (1) is converted to the input stage position coordinate x'. Here, the position coordinate of interest is set to x = x 0 . Alternatively, for the position coordinates of trapezoidal or polygonal graphic data that describes the line / space pattern,
Obtain the relative coordinates from the position coordinate x = x 0 of interest,
Scaling is performed by multiplying by a constant magnification q / p. As a result, the reference data generation circuit 13 detects the sensor data pitch p.
On the other hand, a line / space pattern having a pitch of q can be generated as reference data. For example, q = (n + 1) · p / n (2) or q = (n−1) · p / n (3). Here, n is an integer. Further, the position coordinate of interest is set to x = x 0 . The value of n will be described later.
The larger the value, the higher the accuracy. Figure 3 (b)
4B shows reference data corresponding to the cross section of the mask pattern in the X direction.

【0029】図3はx=x0でのセンサパタンと参照パ
タンの位置ずれεが0、すなわち「位置ずれなし」の場
合を示す。図3のように、式(2)で表わせる場合は、
ピッチpで、(n+1)周期目のセンサパタン(a)
と、ピッチqで、n周期目の参照パタン(b)とが、x
=x1において再び一致する。図4はx=x0でのセンサ
パタンと参照パタンの位置ずれεが正すなわち「位置ず
れあり」の場合を示す。センサパタン(a)と参照パタ
ン(b)のパタンエッジが再び一致しているのはx=x
2の場所に変わっていることがわかる。また後述するよ
うに x2−x1=−(n+1)ε …(4) となる。つまりx=x0でのセンサパタンと参照パタン
の位置ずれεに比例して再び一致する場所が変わってく
るのである。
FIG. 3 shows a case where the positional deviation ε between the sensor pattern and the reference pattern at x = x 0 is 0, that is, “no positional deviation”. As shown in FIG. 3, when the expression (2) can be used,
Sensor pattern (a) of the (n + 1) th cycle at the pitch p
And the reference pattern (b) of the nth cycle at the pitch q is x
= Again at x 1 . FIG. 4 shows a case where the positional deviation ε between the sensor pattern and the reference pattern at x = x 0 is positive, that is, “with positional deviation”. It is x = x that the pattern edges of the sensor pattern (a) and the reference pattern (b) match again.
You can see that it has changed to the second place. Further, as described later, x 2 −x 1 = − (n + 1) ε (4). That is, the position where the sensor pattern and the reference pattern at x = x 0 coincide again changes in proportion to the positional shift ε.

【0030】(ニ)次に、第1の引き算回路14を用い
て参照データからその振幅の平均値レベルをオフセット
として引き算する。同様に第2の引き算回路17を用い
てセンサデータからその平均値レベルをオフセットとし
て引き算する。
(D) Next, using the first subtraction circuit 14, the average value level of the amplitude is subtracted from the reference data as an offset. Similarly, the second subtraction circuit 17 is used to subtract the average value level from the sensor data as an offset.

【0031】(ホ)その後、乗算器21を用いて、それ
ぞれオフセット引き算されたセンサデータと参照データ
とをお互いに乗算する。つまりピッチpのセンサデータ
とピッチqの参照データを同期検波して位相を検出す
る。
(E) Thereafter, the multiplier 21 is used to multiply the offset-subtracted sensor data and the reference data with each other. That is, the sensor data of the pitch p and the reference data of the pitch q are synchronously detected to detect the phase.

【0032】(ヘ)さらに、乗算結果をローパスフィル
タ(LPF)22を通す。図5(a)に位置ずれなしの
場合のX方向の断面に対応した信号を示す。実線が参照
信号で破線がセンサ信号である。また、図5(b)に位
置ずれありの場合のX方向の断面に対応した信号を示
す。実線が参照信号で破線がセンサ信号である。
(F) Further, the multiplication result is passed through a low pass filter (LPF) 22. FIG. 5A shows a signal corresponding to the cross section in the X direction when there is no displacement. The solid line is the reference signal and the broken line is the sensor signal. Further, FIG. 5B shows a signal corresponding to a cross section in the X direction when there is a position shift. The solid line is the reference signal and the broken line is the sensor signal.

【0033】(ト)図5から明らかなように、ローパス
フィルタ22の出力の零点を求めれば、パタンエッジの
位置ずれ量を測定することができる。
(G) As is apparent from FIG. 5, if the zero point of the output of the low-pass filter 22 is obtained, the positional deviation amount of the pattern edge can be measured.

【0034】以上に述べたことを数式でまとめておく。
注目位置x=x0を原点とするx座標で表せば、座標x
におけるセンサデータS(x)、および参照データR
(x)は、以下の(5)式および(6)式に示すように
なる。
The above description is summarized by mathematical expressions.
If the x-coordinate with the target position x = x 0 as the origin is expressed, the coordinate x
Sensor data S (x) and reference data R in
(X) is expressed by the following equations (5) and (6).

【0035】[0035]

【数1】 ここでセンサデータのx方向のピッチがpであり、参照
データのx方向のピッチがq=(n+1)・p/nであ
る。また注目位置x=x0でのセンサデータと参照デー
タのパタン位置ずれをεとする。
[Equation 1] Here, the pitch of the sensor data in the x direction is p, and the pitch of the reference data in the x direction is q = (n + 1) · p / n. Further, the pattern position shift between the sensor data and the reference data at the target position x = x 0 is ε.

【0036】図6(a)に位置ずれなしの場合のX方向
の同期検波結果を示す。実線が乗算しただけの結果で、
破線がさらにローパスフィルタ22をかけた結果であ
る。図6(b)に位置ずれありの場合のX方向の同期検
波結果を示す。実線が乗算した結果で、破線がさらにロ
ーパスフィルタ22をかけた結果である。ローパスフィ
ルタ22の出力の零点を求めてパタンエッジの位置ずれ
量を測定することができる。
FIG. 6A shows the result of synchronous detection in the X direction when there is no displacement. The result is simply the solid line multiplied,
The broken line is the result of applying the low-pass filter 22. FIG. 6B shows the result of synchronous detection in the X direction when there is a position shift. The solid line shows the result of multiplication, and the broken line shows the result of further applying the low-pass filter 22. The zero point of the output of the low-pass filter 22 can be obtained to measure the positional deviation amount of the pattern edge.

【0037】図6に示すように同期検波結果M(x)は
x方向に(n+1)・pのピッチとなり、ライン/スペ
ースのピッチと比べて長いピッチとなる。すなわち同期
検波結果M(x)は以下の(7)式で示される。
As shown in FIG. 6, the synchronous detection result M (x) has a pitch of (n + 1) · p in the x direction, which is a pitch longer than the line / space pitch. That is, the synchronous detection result M (x) is expressed by the following equation (7).

【0038】[0038]

【数2】 (7)式から明らかなようにM(x)はライン/スペー
スの周波数と比べて低周波の正弦波となる。つまりロー
パスフィルタ(LPF)22としては周波数1/p以上
の成分をカットして周波数1/((n+1)・p)を通
すものであればよい。
[Equation 2] As is clear from the equation (7), M (x) becomes a sine wave having a low frequency compared with the frequency of the line / space. That is, the low-pass filter (LPF) 22 may be any one as long as it cuts components of frequency 1 / p or higher and passes frequency 1 / ((n + 1) · p).

【0039】(7)式から、M(x)=0となる「同期
検波結果M(x)の零点」を与えるx0は以下の(8)
式のようになる。
From the equation (7), x 0 giving the “zero point of the synchronous detection result M (x)” where M (x) = 0 is given by the following (8)
It becomes like a formula.

【0040】[0040]

【数3】 ここでkは任意の整数である。(8)式に示されるよう
にM(x)の零点はセンサデータと参照データのパタン
位置ずれεの(n+1)倍だけ拡大されていることがわ
かる。したがって零点位置を求める精度の(n+1)分
の1の高い精度でεが求まることになる。したがってn
の値は大きいほど高い精度がえられることになる。
[Equation 3] Here, k is an arbitrary integer. As can be seen from the equation (8), the zero point of M (x) is enlarged by (n + 1) times the pattern position shift ε between the sensor data and the reference data. Therefore, ε can be obtained with high accuracy of (n + 1) th of the accuracy of obtaining the zero point position. Therefore n
The larger the value of, the higher the accuracy.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、パタン位置精度を十分
なスループットで評価することが可能な高分解能パタン
検査装置を提供することが出来る。
According to the present invention, it is possible to provide a high-resolution pattern inspection apparatus capable of evaluating pattern position accuracy with sufficient throughput.

【0042】また、本発明によれば、パタン位置精度を
十分なスループットで評価できる高分解能のパタン検査
方法を提供することが出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a high-resolution pattern inspection method capable of evaluating the pattern position accuracy with sufficient throughput.

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

【図1】本発明の実施の形態に係るパタン検査装置の概
略の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a pattern inspection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係るパタン検査に用いる
レチクルの平面パタンの概略を説明する平面図である。
FIG. 2 is a plan view illustrating an outline of a plane pattern of a reticle used for a pattern inspection according to the embodiment of the present invention.

【図3】x=x0における位置ずれなし(ε=0)の場
合の参照パタンとセンサパタンのX方向の信号強度を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing signal intensities in the X direction of a reference pattern and a sensor pattern in the case where there is no displacement (ε = 0) at x = x 0 .

【図4】x=x0における位置ずれあり(ε>o)の場
合の参照パタンとセンサパタンのX方向の信号強度を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing signal intensities in the X direction of a reference pattern and a sensor pattern in the case where there is a positional deviation (ε> o) at x = x 0 .

【図5】図5(a)は位置ずれなしの場合の参照データ
とセンサデータのX方向断面に対応した信号レベルで、
図5(b)は位置ずれありの場合の参照データとセンサ
データのX方向断面に対応した信号レベルである。
5A is a signal level corresponding to a cross section in the X direction of reference data and sensor data when there is no displacement, FIG.
FIG. 5B shows signal levels corresponding to the cross section in the X direction of the reference data and the sensor data when there is a position shift.

【図6】図6(a)は位置ずれなしの場合のX方向の同
期検波結果で、図6(b)は位置ずれありの場合のX方
向の同期検波結果である。ここで実線が乗算した結果で
破線がさらに、ローパスフィルタをかけた結果である。
6A is a synchronous detection result in the X direction when there is no displacement, and FIG. 6B is a synchronous detection result in the X direction when there is a displacement. Here, the solid line is the result of multiplication, and the broken line is the result of further low-pass filtering.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2,4 レンズ 3 レチクル 11 入力装置 13 参照データ発生回路 14 第1の引き算回路 15 光電変換器 16 A/D変換器 17 第2の引き算回路 21 乗算器 22 ローパスフィルタ(LPF) 23 零点検出回路 24 パタンエッジ測定回路 31 参照データ生成部 32 センサデータ生成部 50 デバイスパターン部 51,52,53,54 アライメントマーク 1 light source 2,4 lens 3 reticle 11 Input device 13 Reference data generation circuit 14 First subtraction circuit 15 Photoelectric converter 16 A / D converter 17 Second subtraction circuit 21 Multiplier 22 Low-pass filter (LPF) 23 Zero detection circuit 24 pattern edge measuring circuit 31 Reference Data Generation Unit 32 Sensor data generator 50 device pattern section 51, 52, 53, 54 Alignment mark

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−32161(JP,A) 特開 平7−243982(JP,A) 特開 平7−128248(JP,A) 特開 平6−349715(JP,A) 特開 平6−175353(JP,A) 特開 平4−261538(JP,A) 特開 平4−100044(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/08 H01L 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-10-32161 (JP, A) JP-A-7-243982 (JP, A) JP-A-7-128248 (JP, A) JP-A-6- 349715 (JP, A) JP-A-6-175353 (JP, A) JP-A-4-261538 (JP, A) JP-A-4-100044 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G03F 1/08 H01L 21/027

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一定方向にピッチpのライン/スペース
を有する被測定試料上のパタンの光学像を光電変換し、
センサデータを生成するセンサデータ生成部と、 前記被測定試料を保持したステージの位置座標及び2次
元図形データの設計データを入力し、該位置座標もしく
は2次元図形データを変換して、ピッチqのライン/ス
ペースを有する参照データを生成する参照データ生成部
と、 前記センサデータと前記参照データとを互いに乗算する
乗算器とを少なくとも有することを特徴とするパタン検
査装置。
1. An optical image of a pattern on a sample to be measured having a line / space with a pitch p in a fixed direction is photoelectrically converted,
A sensor data generation unit for generating sensor data, position coordinates of the stage holding the sample to be measured and design data of two-dimensional figure data are input, and the position coordinates or the two-dimensional figure data are converted to obtain a pitch q. A pattern inspection apparatus comprising at least a reference data generation unit that generates reference data having a line / space, and a multiplier that multiplies the sensor data and the reference data by each other.
【請求項2】 前記参照データ生成部は、 前記位置座標及び前記2次元図形データを入力する入力
装置と、 前記位置座標及び前記2次元図形データを変換して参照
データを生成する参照データ発生回路と、 前記参照データから第1のオフセット値を引き算する第
1の引き算回路とを有し、 前記センサデータ生成部は、 前記光学信号を電気信号に変換する光電変換器と、 該光電変換器に接続されたA/D変換器と、 該A/D変換器の出力から第2のオフセット値を引き算
する第2の引き算回路とを有することを特徴とする請求
項1記載のパタン検査装置。
2. The reference data generation unit, an input device for inputting the position coordinates and the two-dimensional graphic data, and a reference data generation circuit for converting the position coordinates and the two-dimensional graphic data to generate reference data. And a first subtraction circuit that subtracts a first offset value from the reference data, wherein the sensor data generation unit includes a photoelectric converter that converts the optical signal into an electric signal, and the photoelectric converter The pattern inspection apparatus according to claim 1, further comprising a connected A / D converter and a second subtraction circuit that subtracts the second offset value from the output of the A / D converter.
【請求項3】 前記被測定試料上のパタンが一定方向に
ピッチpのライン/スペースを有するパタンであり、注
目している位置座標をx=xとし、 前記参照データ発生回路は、 入力された前記位置座標xに対し、x′=p・(x−x
)/q+xにより位置座標x′に座標変換して前記
参照データを発生するか、 もしくは前記2次元図形データに対し、前記位置座標x
=xからの相対座標を求め、一定の倍率q/pをかけ
てスケーリング処理して、前記2次元図形データを伸長
または縮小して前記参照データを発生することを特徴と
する請求項2記載のパタン検査装置。
3. The pattern on the sample to be measured is a pattern having a line / space with a pitch p in a fixed direction, and the position coordinate of interest is x = x 0 , and the reference data generation circuit inputs X ′ = p · (x−x
0 ) / q + x 0 to generate the reference data by performing coordinate conversion to the position coordinate x ′, or the position coordinate x for the two-dimensional graphic data.
3. The relative coordinates from = x 0 are obtained, scaling is performed by applying a constant magnification q / p, and the two-dimensional graphic data is expanded or reduced to generate the reference data. Pattern inspection device.
【請求項4】 前記乗算器に接続されたローパスフィル
ターと、 該ローパスフィルターの出力信号の零点を検出する零点
検出回路とを更に有することを特徴とする請求項1又は
2記載のパタン検査装置。
4. The pattern inspection apparatus according to claim 1, further comprising a low-pass filter connected to the multiplier, and a zero-point detection circuit that detects a zero point of an output signal of the low-pass filter.
【請求項5】 一定方向にピッチpのライン/スペース
を有する被測定試料上のパタンの光学像を光電変換し、
センサデータを生成するステップと、 前記被測定試料を保持したステージの位置座標及び2次
元図形データの設計データを入力し、該位置座標もしく
は2次元図形データを変換して、ピッチqのライン/ス
ペースを有する参照データを生成するステップと、 前記参照データと、前記センサデータとを互いに乗算す
るステップとを少なくとも有することを特徴とするパタ
ン検査方法。
5. An optical image of a pattern on a sample to be measured having a line / space with a pitch p in a fixed direction is photoelectrically converted,
Generating sensor data, inputting position coordinates of the stage holding the sample to be measured and design data of two-dimensional figure data, converting the position coordinates or two-dimensional figure data, and a line / space having a pitch q. And at least multiplying the reference data and the sensor data by each other.
【請求項6】 前記乗算するステップの後に、前記乗算
結果をローパスフィルターに通すステップと、 該ローパスフィルターの出力信号の零点を検出するステ
ップとをさらに備えることを特徴とする請求項5記載の
パタン検査方法。
6. The pattern according to claim 5, further comprising a step of passing the multiplication result through a low-pass filter after the step of multiplying, and a step of detecting a zero point of an output signal of the low-pass filter. Inspection method.
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