JP3006530B2 - Pattern data processing device, overlay accuracy measuring device using the same, and pattern data processing method - Google Patents

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】本発明はパターンデータ処理
装置及びパターンデータ処理方法に関し、特に半導体装
置の集積回路やＬＣＤの製造に用いられる重ね合わせ精
度測定装置や寸法測定装置並びにそれらの測定で使用さ
れるパターンデータ処理装置及びパターンデータ処理方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern data processing apparatus and a pattern data processing method, and more particularly, to an overlay accuracy measuring apparatus and a dimension measuring apparatus used for manufacturing an integrated circuit of a semiconductor device and an LCD, and used for measuring them. And a pattern data processing method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高密度化や高速
化のために、半導体集積回路の各素子寸法の微細化の努
力が続けられている。また、素子寸法の微細化に伴っ
て、種々の工程で形成された半導体素子相互の重ね合わ
せが適切か否かが重要になってきており、重ね合わせ精
度測定機の高精度化が要求されている。通常、重ね合わ
せ精度の要求値は素子寸法の１／４から１／３であり、
測定値の十分な信頼性のためには、重ね合わせ精度測定
機の測定精度としては素子寸法の１／４０から１／３０
程度の精度が必要になる。したがって、近年開発が進め
られている０．２５あるいは０．１８μｍ線幅のパター
ンでは、６あるいは５ｎｍ程度の精度が必要になる。2. Description of the Related Art In recent years, efforts have been made to miniaturize each element size of a semiconductor integrated circuit in order to increase the density and speed of the semiconductor integrated circuit. Also, with the miniaturization of element dimensions, it has become important to determine whether the superposition of semiconductor elements formed in various processes is appropriate or not. I have. Usually, the required value of the overlay accuracy is 1/4 to 1/3 of the element size.
For sufficient reliability of the measured values, the measurement accuracy of the overlay accuracy measuring device is 1/40 to 1/30 of the element size.
Some degree of accuracy is required. Therefore, a pattern having a line width of 0.25 or 0.18 μm, which has been developed in recent years, requires an accuracy of about 6 or 5 nm.

【０００３】重ね合わせ精度測定機には走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）方式と光学方式とがある。光学方式はＳＥ
Ｍ方式に比べて大気中で操作することができ、実用上取
り扱いやすく、また、安価であるために、製造現場では
よく用いられている。[0003] There are a scanning electron microscope (SEM) system and an optical system as overlay accuracy measuring machines. Optical system is SE
Compared to the M method, it can be operated in the atmosphere, is practically easy to handle, and is inexpensive.

【０００４】一例として、従来のパターンデータ処理装
置を含む特開平６−１３２１８９号公報記載の光学方式
の従来の重ね合わせ精度測定機の構成をブロックで示す
図５（Ａ），（Ｂ）を参照すると、この従来の重ね合わ
せ精度測定機は、光源３１とレンズ３２とを含みウェハ
ステージ４上の試料基板４１を照明しその所定の重ね合
わせマーク近傍の画像パターンを受光してＣＣＤカメラ
２に導光する光学部３と、光学部３の出力である画像パ
ターンを撮像し画像データＩＤを出力するＣＣＤカメラ
２と、画像データＩＤを処理し重ね合わせ精度を算出す
る従来のパターンデータ処理装置であるデータ処理部１
とを備える。As an example, FIG. 5A and FIG. 5B are block diagrams showing the configuration of a conventional overlay accuracy measuring device of the optical system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-132189 including a conventional pattern data processing device. Then, the conventional overlay accuracy measuring device illuminates the sample substrate 41 on the wafer stage 4 including the light source 31 and the lens 32, receives the image pattern near the predetermined overlay mark, and guides it to the CCD camera 2. An optical unit 3 that emits light, a CCD camera 2 that captures an image pattern output from the optical unit 3 and outputs an image data ID, and a conventional pattern data processing device that processes the image data ID and calculates the overlay accuracy. Data processing unit 1
And

【０００５】データ処理部１は、所定の重ね合わせマー
ク位置近傍の画像データＩＤを表示するモニタ１１と、
画像データＩＤにおける画像ラインの１本分をパターン
データＰＤとして選択するライン選択部１２と、パター
ンデータＰＤをＡ／Ｄ変換しディジタルパターンデータ
ＤＰを出力するＡ／Ｄ変換部１３と、ディジタルパター
ンデータＤＰの供給に応答して所定の演算を実施し重ね
合わせ精度を求めるデータ演算部１４とを備える。[0005] The data processing unit 1 includes a monitor 11 for displaying image data ID near a predetermined overlay mark position,
A line selector 12 for selecting one image line in the image data ID as the pattern data PD, an A / D converter 13 for A / D converting the pattern data PD and outputting digital pattern data DP, and a digital pattern data A data operation unit for performing a predetermined operation in response to the supply of the DP and obtaining the overlay accuracy.

【０００６】次に、図５を参照して、従来の重ね合わせ
精度測定機の動作について説明すると、光源３１からの
照射光はレンズ３２及び光学部３の光学素子を経由して
ウェハステージ４上の試料試料基板４１を照明し、反射
光をＣＣＤカメラ２に供給する。ＣＣＤカメラ２は試料
基板４１からの反射光を撮像し画像データＩＤとして出
力する。このときウェハステージ４の位置を調整し所定
の重ね合わせマーク近傍の画像をモニタ１１上に表示す
るようにする。ライン選択部１２はこの重ね合わせマー
ク位置の画像データＩＤの画像ラインの１本分をパター
ンデータとして選択して取り出しパターンデータＰＤと
して出力する。Ａ／Ｄ変換部１３はパターンデータＰＤ
をＡ／Ｄ変換し、ディジタルパターンデータＤＰをデー
タ演算部１４に供給する。データ演算部１４は、ディジ
タルパターンデータＤＰについて所定のデータ演算を実
施してパターン間の間隔を測定し、重ね合わせ精度を求
める。Next, the operation of the conventional overlay accuracy measuring device will be described with reference to FIG. 5. Illumination light from a light source 31 passes through a lens 32 and an optical element of an optical unit 3 on a wafer stage 4. The sample sample substrate 41 is illuminated, and the reflected light is supplied to the CCD camera 2. The CCD camera 2 captures the reflected light from the sample substrate 41 and outputs it as image data ID. At this time, the position of the wafer stage 4 is adjusted so that an image near a predetermined overlay mark is displayed on the monitor 11. The line selector 12 selects one image line of the image data ID at the position of the superimposition mark as pattern data, and outputs it as pattern data PD. The A / D conversion unit 13 outputs the pattern data PD
A / D converted, and supplies the digital pattern data DP to the data operation unit 14. The data calculation unit 14 performs a predetermined data calculation on the digital pattern data DP, measures the interval between the patterns, and obtains the overlay accuracy.

【０００７】具体例として、半導体集積回路製造工程に
おいてシリコン基板上に設けられた重ね合わせマークの
構造の例を模式断面図で、及びその重ね合わせマーク位
置における画像ラインの一本分の例を波形図でそれぞれ
示す図６（Ａ），（Ｂ）を参照すると、重ね合わせマー
クは、シリコン基板１０３上に形成した酸化シリコン膜
１０２の一部を除去した穴部を設けその中央部にポリシ
リコン膜１０１で所定形状のマークを形成する。As a specific example, an example of a structure of an overlay mark provided on a silicon substrate in a semiconductor integrated circuit manufacturing process is a schematic cross-sectional view, and an example of one image line at the position of the overlay mark is a waveform. Referring to FIGS. 6A and 6B shown in FIGS. 6A and 6B, the overlay mark is provided with a hole in which a part of the silicon oxide film 102 formed on the silicon substrate 103 is removed and a polysilicon film is formed in the center thereof. At 101, a mark of a predetermined shape is formed.

【０００８】データ演算部１４でのデータ演算として
は、隣接画素間の信号レベルの差が極大となる位置、す
なわち、信号波形の傾きが局所的に最も急激である位置
を求めてパターン端部位置とする方法や、信号波形の極
大点あるいは極小点近傍での信号強度を２次曲線などで
近似して近似曲線の極大点あるいは極小点をパターン端
部とする方法などを用いる。場合によっては、パターン
データとして画像ラインの数本のデータを加算平均して
信号波形の雑音成分を減らすことも行う。The data calculation by the data calculation unit 14 includes a position where the difference in signal level between adjacent pixels is maximum, that is, a position where the slope of the signal waveform is locally steepest, and a pattern end position is determined. Or a method of approximating the signal intensity near the maximum point or the minimum point of the signal waveform by a quadratic curve or the like and using the maximum point or the minimum point of the approximate curve as the pattern end. In some cases, the noise component of the signal waveform is reduced by averaging several data of the image line as the pattern data.

【０００９】このようにしてパターン間隔の値から求め
た重ね合わせ精度測定値の誤差の主要な原因は、ＴＩＳ
（Ｔｏｏｌ−Ｉｎｄｕｃｅｄ−Ｓｈｉｆｔ）である。Ｔ
ＩＳは、重ね合わせ精度測定機の照明光の光軸の垂直性
の不十分さの指標であり、試料試料基板４１を１８０度
回転させた前後での測定値の平均値で示される。The main cause of the error of the overlay accuracy measurement value obtained from the value of the pattern interval is TIS
(Tool-Induced-Shift). T
IS is an index of the insufficiency of the perpendicularity of the optical axis of the illumination light of the overlay accuracy measuring device, and is indicated by an average value of measured values before and after rotating the sample substrate 41 by 180 degrees.

【００１０】ところで、ＣＣＤカメラ２の画像データＩ
Ｄを処理する場合に、画像ライン１本分のパターンデー
タがＣＣＤ素子内部で転送されて出力データとして取り
出される際に、各画素間の転送効率が１００％より低い
場合には、各画素データの一部分のみが転送され、残り
部分は後続の画素データと加算されることになり、本来
の画像ラインのパターンデータに比べて変形を受けて、
転送順序の早い画素データが後続の画素データに影響を
及ぼし、パターンデータの極大点での極大値は小さくな
り、極小点での極小値は大きくなるような変化を受け
る。The image data I of the CCD camera 2
In the case of processing D, when the transfer efficiency between each pixel is lower than 100% when the pattern data for one image line is transferred inside the CCD element and taken out as output data, Only a part is transferred, and the remaining part is added to the subsequent pixel data, which is deformed compared to the original image line pattern data,
The pixel data having the earlier transfer order affects subsequent pixel data, and the pattern data undergoes such a change that the local maximum value at the local maximum point becomes small and the local minimum value at the local minimum point becomes large.

【００１１】ＣＣＤ内部での信号転送時の信号強度変化
を模式的に説明するための説明図である図７を参照する
と、この図に示すＡ（１，０），Ａ（２，０），Ａ
（３，０），Ａ（４，０），Ａ（５，０），．，Ａ
（ｉ，ｊ），．．は、ＣＣＤカメラ２の出力画像データ
ＩＤのうちの１本の水平方向ラインをＡ／Ｄ変換したＣ
ＣＤの各画素に対応するデータである。転送によりデー
タＡ（１，０）は転送効率ｆが１００％の場合は画素デ
ータＡ（１，１）に全部転送されるが、実際には転送効
率ｆは１００％未満であるので上述のように、隣接画素
Ａ（２，１）に一部の画素データが残り後続データに加
算される。その値は、次式であらわされる。Referring to FIG. 7, which is an explanatory diagram for schematically explaining a change in signal intensity at the time of signal transfer inside the CCD, A (1, 0), A (2, 0), A
(3,0), A (4,0), A (5,0),. , A
(I, j),. . Is C obtained by A / D converting one horizontal line of the output image data ID of the CCD camera 2.
This is data corresponding to each pixel of the CD. When the transfer efficiency f is 100%, the entire data A (1,0) is transferred to the pixel data A (1,1) by transfer. However, since the transfer efficiency f is actually less than 100%, as described above. Then, a part of the pixel data of the adjacent pixel A (2, 1) is added to the remaining data. Its value is expressed by the following equation.

【００１２】 ｉ＝ｊの場合、Ａ（ｉ，ｊ）＝ｆ・Ａ（ｉ，ｊ−１） ｉ≠ｊの場合、Ａ（ｉ，ｊ）＝ｆ・Ａ（ｉ，ｊ−１）＋
（１−ｆ）Ａ（ｉ−１，ｊ−１） したがって、各画素データをデジタル化した値をつない
で得られる上記信号波形の傾きが最も急峻な位置あるい
は信号波形の近似曲線の極大点，極小点位置を求める際
に、わずかながらも本来の位置から変化することにな
る。この変化は試料基板を１８０度回転させると逆の方
向の変化として現れるために、上述の光軸垂直性の不十
分さの指標であるＴＩＳと同様の誤差として認識され、
装置の光軸調整に当たって、調整しきれないという問題
の原因となる。When i = j, A (i, j) = fA (i, j-1) When i ≠ j, A (i, j) = fA (i, j-1) +
(1-f) A (i-1, j-1) Accordingly, the position where the slope of the signal waveform obtained by connecting the digitized values of each pixel data is the steepest or the maximum point of the approximate curve of the signal waveform, When obtaining the minimum point position, the position slightly changes from the original position. Since this change appears as a change in the opposite direction when the sample substrate is rotated by 180 degrees, it is recognized as an error similar to the above-described TIS which is an index of insufficient optical axis perpendicularity,
In adjusting the optical axis of the device, this causes a problem that the adjustment cannot be completed.

【００１３】また、試料基板を１８０度回転させる前と
後とでそれぞれ測定を行い、その結果を加算平均して正
しい値を得ようとしても一般的には正確な値が求まらな
いという問題がある。その理由は、各画素データがＣＣ
Ｄ内部で転送される向きは、１８０度回転の前後におい
て逆の向きであり、一般には画素データ全体として完全
に対称というわけではないことから、転送を繰り返して
得た出力データすなわち信号波形は、変形の状況が画素
データ転送の向きによって異なり、パターン端部位置と
して計算される値の変化量は向きの正逆に対して一般に
は対称的な結果とならず、正しい値からの偏移量が異な
ってしまうからである。In addition, even if the measurement is performed before and after rotating the sample substrate by 180 degrees, and the results are added and averaged to obtain a correct value, an accurate value is generally not obtained. There is. The reason is that each pixel data is CC
The direction transferred inside D is the opposite direction before and after the 180-degree rotation, and is generally not completely symmetrical as the whole pixel data. Therefore, output data obtained by repeating the transfer, that is, a signal waveform is: The state of deformation differs depending on the direction of pixel data transfer, and the amount of change in the value calculated as the pattern end position is not generally a symmetric result with respect to the forward and reverse directions, and the amount of deviation from the correct value is Because it will be different.

【００１４】上述の、ＣＣＤ素子内部の転送効率が低い
ために起こるパターン信号波形の変化によるパターン端
部位置データの変化量は、データ演算方法、転送効率の
値、信号波形の形状や信号強度によって異なる。例え
ば、１画素分が８０ｎｍに相当する重ね合わせ精度測定
機において図６に示す信号波形データを取り扱ったの場
合、転送効率９９．９９％で最も急峻な位置を求める方
法では、０．０９画素分の変化すなわち７ｎｍの変化が
生じる。これは、近年の０．２５あるいは０．１８μｍ
線幅のパターンに対応する要求精度６ないし５ｎｍとほ
ぼ同等であり、したがって無視できないレベルであり、
大きな問題となっている。The amount of change in the pattern edge position data due to the change in the pattern signal waveform caused by the low transfer efficiency inside the CCD element depends on the data calculation method, the value of the transfer efficiency, the shape of the signal waveform and the signal intensity. different. For example, when the signal waveform data shown in FIG. 6 is handled by a superposition accuracy measuring device in which one pixel corresponds to 80 nm, the method for obtaining the steepest position with a transfer efficiency of 99.99% requires 0.09 pixels. , Ie, a change of 7 nm. This is the recent 0.25 or 0.18 μm
It is almost equivalent to the required accuracy of 6 to 5 nm corresponding to the pattern of the line width, and therefore cannot be ignored.
It is a big problem.

【００１５】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のパター
ンデータ処理装置及び重ね合わせ精度測定機及びパター
ンデータ処理方法は、隣接画素間の信号波形の傾きが局
所的な最急激位置を求めてパターン端部位置とする方法
や、信号波形の極大点あるいは極小点近傍での信号強度
を２次曲線等で近似した近似曲線の極大点あるいは極小
点をパターン端部とする方法などを用いるが、撮像素子
であるＣＣＤ素子の各画素間の転送効率が１００％未満
と低い場合に生じる波形歪みに起因するパターン端部位
置データの変化量が無視し得ないレベルとなり精度劣化
要因となるという欠点があった。The above-mentioned conventional pattern data processing apparatus, overlay accuracy measuring apparatus and pattern data processing method use the above-described pattern data processing method in which the slope of the signal waveform between adjacent pixels is determined to be the local sharpest position. The method uses the method of setting the local position or the method of setting the local point or the local maximum point or the local minimum point of the approximate curve obtained by approximating the signal intensity near the local maximum point or the local minimum point by a quadratic curve or the like. However, the amount of change in pattern end position data due to waveform distortion generated when the transfer efficiency between the pixels of the CCD element is as low as less than 100% becomes a non-negligible level, and causes a deterioration in accuracy. .

【００１６】本発明の第１の目的は、ＣＣＤカメラで得
た測定対象パターンの画像データにおけるＣＣＤ内部の
電荷転送効率１００％未満に起因する画像データ歪み分
を復元して、正確な測定を可能とするパターンデータ処
理装置を提供することにある。A first object of the present invention is to enable accurate measurement by restoring image data distortion due to charge transfer efficiency of less than 100% inside a CCD in image data of a pattern to be measured obtained by a CCD camera. Is to provide a pattern data processing device.

【００１７】さらに、本発明の第２の目的は、ＣＣＤカ
メラで得た測定対象パターンの画像データにおけるＣＣ
Ｄ内部の電荷転送効率１００％未満に起因する画像デー
タ歪み分を復元して、正確な測定を可能とするパターン
データ処理方法を提供することにある。Further, a second object of the present invention is to provide a method for measuring the CC of image data of a pattern to be measured obtained by a CCD camera.
An object of the present invention is to provide a pattern data processing method that enables accurate measurement by restoring image data distortion caused by charge transfer efficiency of less than 100% inside D.

【００１８】[0018]

【課題を解決するための手段】第１の発明のパターンデ
ータ処理装置は、撮像素子として電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）を用いたＣＣＤカメラにより解析対象の試料パター
ンを撮像し前記ＣＣＤカメラの出力する前記試料パター
ンの画像データを解析してこの試料パターンの位置と寸
法と複数の前記試料パターン相互間の間隔とのうちの少
なくとも１つの解析結果を算出するデータ処理手段を備
えるパターンデータ処理装置において、前記データ処理
手段が、前記画像データの中から解析対象の所定の水平
方向ラインの１本分を前記試料パターンのパターンデー
タとして選択するライン選択部と、 前記パターンデータ
をＡ／Ｄ変換してディジタルパターンデータを出力する
Ａ／Ｄ変換部と、 前記ディジタルパターンデータに対し
て前記ＣＣＤ内部の１００％未満の電荷転送効率に起因
する前記パターンデータの変化分を算出してこのパター
ンデータを補正して復元パターンデータを生成するデー
タ復元部と、 前記復元パターンデータの供給に応答して
前記解析結果を算出しこの解析結果に基づき前記画像デ
ータを補正することにより前記転送効率が１００％であ
る場合の正しい画像データに復元するデータ演算部とを
備え、 前記データ復元部が、前記画像データの中から前
記試料パターンのパターンデータとして選択した所定の
水平画像ラインの１本分の画素データの各々を前記画像
ラインでの配列順位を示す変数ｉ及び現在の転送順位を
示す第２の変数ｊでＢ（ｉ，ｊ）で表現しそれぞれ前記
転送効率ｆで除算した各商画素データＢ（ｉ，ｊ）／ｆ
を求める第１の演算と、 前記第１の変数ｉを１とする第
２の演算と、 前記第１の変数ｉに１加算する第３の演算
と、 前記第１の変数ｉ番目以降の画素データＢ（ｉ，
ｊ）の各々について第２の変数ｊ＝ｉ−１とした画素デ
ータＢ（ｉ，ｉ−１）の各々に対しｋ＝ｉ，ｉ＋１，ｉ
＋２，．．についてＢ（ｋ，ｊ）＝｛Ｂ（ｋ，ｊ−１）
−（１−ｆ）Ｂ（ｋ−１，ｊ−１）｝／ｆを計算する第
４の演算と、 前記第３，第４の演算を反復し全ての画素
データを復元して画素データＢ（ｉ，ｉ）を算出する第
５の演算とを含む演算処理を行うことを特徴とするもの
である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a pattern data processing apparatus comprising a charge coupled device (CC) as an image pickup device.
D) An image of a sample pattern to be analyzed is captured by a CCD camera, and image data of the sample pattern output from the CCD camera is analyzed to determine the position and size of the sample pattern, the interval between the plurality of sample patterns, and the like. A data processing means for calculating at least one analysis result among the image data , wherein the data processing means comprises:
One line of the direction line is used as the pattern data of the sample pattern.
A line selection unit to be selected as the data,
A / D conversion and output digital pattern data
An A / D converter, for the digital pattern data
Due to less than 100% charge transfer efficiency inside the CCD
To calculate the variation of the pattern data
Data to generate restoration pattern data by correcting
Data restoration unit, in response to the supply of the restoration pattern data.
The analysis result is calculated, and the image data is calculated based on the analysis result.
By correcting the data, the transfer efficiency is 100%.
Data operation unit that restores the correct image data when
The data restoring unit comprises a
The predetermined data selected as the pattern data of the sample pattern
Each of the pixel data for one line of the horizontal image line is
The variable i indicating the array order in the line and the current transfer order are
And expressed as B (i, j) with a second variable j
Each quotient pixel data B (i, j) / f divided by the transfer efficiency f
And a first operation for setting the first variable i to 1
And a third operation for adding 1 to the first variable i
And the pixel data B (i, i,
j) for each of the two variables j = i−1
K = i, i + 1, i for each of the data B (i, i-1)
+2,. . B (k, j) = ｛B (k, j−1)
− (1-f) B (k−1, j−1)｝ / f
4 and the third and fourth operations are repeated to obtain all pixels.
A second method for calculating pixel data B (i, i) by restoring data
Characterized by performing arithmetic processing including arithmetic operation 5
It is.

【００１９】第２の発明のパターンデータ処理方法は、
撮像素子として電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いたＣＣＤ
カメラにより解析対象の試料パターンを撮像し前記ＣＣ
Ｄカメラの出力する前記試料パターンの画像データを解
析してこの試料パターンの位置と寸法と複数の前記試料
パターン相互間の間隔とのうちの少なくとも１つの解析
結果を算出するパターンデータ処理方法において、前記
ＣＣＤ内部における電荷転送効率が１００％未満である
ことに起因する前記画像データの変化分を算出してこの
画像データを補正することにより前記転送効率が１００
％である場合の正しい画像データに復元するデータ復元
ステップを含み、 前記データ復元ステップが、前記画像
データの中から前記試料パターンのパターンデータとし
て選択した所定の水平画像ラインの１本分の画素データ
の各々を前記画像ラインでの配列順位を示す変数ｉ及び
現在の転送順位を示す第２の変数ｊでＢ（ｉ，ｊ）で表
現しそれぞれ前記転送効率ｆで除算した各商画素データ
Ｂ（ｉ，ｊ）／ｆを求める第１のステップと、 前記第１
の変数ｉを１とする第２のステップと、 前記第１の変数
ｉに１加算する第３のステップと、 前記第１の変数ｉ番
目以降の画素データＢ（ｉ，ｊ）の各々について第２の
変数ｊ＝ｉ−１とした画素データＢ（ｉ，ｉ−１）の各
々に対しｋ＝ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２，．．についてＢ
（ｋ，ｊ）＝｛Ｂ（ｋ，ｊ−１）−（１−ｆ）Ｂ（ｋ−
１，ｊ−１）｝／ｆを計算する第４のステップと、 前記
第３，第４のステップを反復し全ての画素データを復元
して画素データＢ（ｉ，ｉ）を算出する第５のステップ
とを含むことを特徴とするものである。第３の発明のパ
ターンデータ処理方法は、撮像素子として電荷結合素子
（ＣＣＤ）を用いたＣＣＤカメラにより解析対象の試料
パターンを撮像し前記ＣＣＤカメラの出力する前記試料
パターンの画像データを解析してこの試料パターンの位
置と寸法と複数の前記試料パターン相互間の間隔とのう
ちの少なくとも１つの解析結果を算出するパターンデー
タ処理方法において、 前記ＣＣＤ内部における電荷転送
効率が１００％未満であることに起因する前 記画像デー
タの変化分を算出してこの画像データを補正することに
より前記転送効率が１００％である場合の正しい画像デ
ータに復元するデータ復元ステップを含み、 前記データ
復元ステップが、前記画像データの中から前記試料パタ
ーンのパターンデータとして選択した所定の水平画像ラ
インの１本分の画素データの各々を前記画像ラインでの
配列順位を示す変数ｉ及び現在の転送順位を示す第２の
変数ｊでＢ（ｉ，ｊ）で表現しそれぞれ前記転送効率ｆ
で除算した各商画素データＢ（ｉ，ｊ）／ｆを求める第
１のステップと、前記第１の変数ｉを１とする第２のス
テップと、前記第１の変数ｉに１加算する第３のステッ
プと、前記第１の変数ｉ番目以降の画素データＢ（ｉ，
ｊ）の各々について第２の変数ｊ＝ｉ−１とした画素デ
ータＢ（ｉ，ｉ−１）の各々に対しｋ＝ｉ，ｉ＋１，ｉ
＋２，．．についてＢ（ｋ，ｊ）＝｛Ｂ（ｋ，ｊ−１）
−（１−ｆ）Ｂ（ｋ−１，ｊ−１）｝／ｆを計算する第
４のステップと、前記第３，第４のステップを反復し全
ての画素データを復元して画素データＢ（ｉ，ｉ）を算
出する第５のステップとを含むことを特徴とするもので
ある。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a pattern data processing method comprising:
CCD using charge-coupled device (CCD) as imaging device
An image of a sample pattern to be analyzed is taken by a camera and the CC
A pattern data processing method for analyzing image data of the sample pattern output from the D camera and calculating at least one analysis result of a position and a size of the sample pattern and an interval between the plurality of sample patterns, By calculating a change in the image data caused by the charge transfer efficiency inside the CCD being less than 100% and correcting the image data, the transfer efficiency becomes 100%.
% Correct data restoring step of restoring the image data only free if the data recovery step, the image
From the data, the pattern data of the sample pattern
Pixel data for one of the predetermined horizontal image lines selected
Are the variables i and
A second variable j indicating the current transfer order and expressed as B (i, j)
Each quotient pixel data respectively divided by the transfer efficiency f
B (i, j) a first step of obtaining a / f, the first
A second step of setting a variable i to 1 and the first variable
a third step of adding 1 to i, and the first variable i
The second pixel data B (i, j)
Each of pixel data B (i, i-1) where variable j = i-1
K = i, i + 1, i + 2,. . About B
(K, j) = {B (k, j-1)-(1-f) B (k-
1, a fourth step of calculating a j-1)} / f, wherein
Repeat the third and fourth steps to restore all pixel data
Fifth step of calculating pixel data B (i, i)
The door is characterized in containing Mukoto. The third invention
The turn data processing method uses a charge coupled device as an imaging device.
Sample to be analyzed by CCD camera using (CCD)
The sample for imaging a pattern and outputting from the CCD camera
Analyze the pattern image data to determine the position of this sample pattern.
And the distance between the plurality of sample patterns.
Pattern data for calculating at least one analysis result
In data processing method, the charge transfer in the CCD internal
Before Symbol image data that efficiency is due to be less than 100%
To correct this image data by calculating the
The correct image data when the transfer efficiency is 100%
Data restoring step of restoring the data
Restoring the sample pattern from the image data;
The horizontal image line selected as the pattern data
Each of the pixel data of one of the
A variable i indicating the array order and a second indicating the current transfer order
The transfer efficiency f is represented by B (i, j) using a variable j,
To find each quotient pixel data B (i, j) / f divided by
And a second step in which the first variable i is set to 1.
And a third step of adding 1 to the first variable i.
And the pixel data B (i, i,
j) for each of the two variables j = i−1
K = i, i + 1, i for each of the data B (i, i-1)
+2,. . B (k, j) = ｛B (k, j−1)
− (1-f) B (k−1, j−1)｝ / f
Step 4 and the third and fourth steps are repeated to
Restore all pixel data and calculate pixel data B (i, i)
And issuing a fifth step.
is there.

【００２０】[0020]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の第１の形態
を図５と共通の構成要素には共通の参照文字／数字を付
して同様にブロックで示す図１を参照すると、この図に
示す本実施の形態のパターンデータ処理装置であるデー
タ処理部１Ａは、従来と共通のモニタ１１と、ライン選
択部１２と、Ａ／Ｄ変換部１３と、データ演算部１４と
に加えて、ＣＣＤカメラ２の撮像素子であるＣＣＤ内部
の低電荷転送効率に起因する画像データの変化分を復元
する波形復元部１５を備える。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, in which constituent elements common to those in FIG. The data processing unit 1A, which is the pattern data processing device of the present embodiment shown in this figure, includes a monitor 11, a line selection unit 12, an A / D conversion unit 13, and a data calculation unit 14 which are common with those of the related art. And a waveform restoring unit 15 for restoring a change in image data caused by low charge transfer efficiency inside the CCD, which is an image sensor of the CCD camera 2.

【００２１】次に、図１及び波形復元部１５でのデータ
復元内容を説明するための説明図である図２を参照して
本実施の形態の動作について説明すると、まず、従来と
同様に、信号処理についてはＣＣＤカメラ２は、光学部
３を経由して試料基板４１からの反射光を撮像し画像デ
ータＩＤとして出力する。ライン選択部１２はこの重ね
合わせマーク位置の画像データＩＤの画像ラインの１本
分をパターンデータとして選択して取り出しパターンデ
ータＰＤとして出力する。Ａ／Ｄ変換部１３はパターン
データＰＤをＡ／Ｄ変換し、ディジタルパターンデータ
ＤＰを出力し、波形復元部１５に供給する。Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 2 which is an explanatory diagram for explaining the contents of data restoration by the waveform restoration section 15. First, as in the prior art, For signal processing, the CCD camera 2 captures the reflected light from the sample substrate 41 via the optical unit 3 and outputs the image as the image data ID. The line selector 12 selects one image line of the image data ID at the position of the superimposition mark as pattern data, and outputs it as pattern data PD. The A / D converter 13 A / D converts the pattern data PD, outputs digital pattern data DP, and supplies the digital pattern data DP to the waveform restoration unit 15.

【００２２】波形復元部１５は、ＣＣＤ内部の電荷転送
効率が１００％未満であることに起因する画像データの
変化分を後述の動作により復元し、復元データＤＲを出
力して、データ演算部１４に供給する。データ演算部１
４は、復元データＤＲについて従来と同様の所定のデー
タ演算を実施してパターン端部の位置を決定し、これを
用いてパターン間の間隔を測定し、重ね合わせ精度を求
める。The waveform restoring unit 15 restores a change in image data caused by the charge transfer efficiency inside the CCD being less than 100% by an operation described later, outputs restored data DR, and outputs the restored data DR. To supply. Data operation unit 1
Reference numeral 4 performs a predetermined data operation on the restored data DR in the same manner as in the related art to determine the position of the pattern end, measures the interval between the patterns using this, and obtains the overlay accuracy.

【００２３】図２を参照すると、この図に示すＢ（１，
０），Ｂ（２，０），Ｂ（３，０），Ｂ（４，０），Ｂ
（５，０），．．．，Ｂ（ｉ，ｊ），．．は、ＣＣＤカ
メラ２の出力画像データＩＤのうちの１本の水平方向ラ
インをＡ／Ｄ変換したＣＣＤの各画素に対応するデータ
である。ここで変数ｉ，ｊはそれぞれ画像ラインでの配
列順位及び現在の転送順位を示す。まず、各画素データ
をＣＣＤ内部の電荷転送効率ｆで割った値、Ｂ（１，
１）＝Ｂ（１，０）／ｆ，Ｂ（２，１），Ｂ（３，
１），Ｂ（４，１），Ｂ（５，１），．．．を求める。
次にｉ番目以降の各画素データＢ（ｉ，ｉ−１）につい
て以下の演算を行って得られた値をＢ（ｉ，ｉ），Ｂ
（ｉ＋１，ｉ），・・・とする。Referring to FIG. 2, B (1,1) shown in FIG.
0), B (2,0), B (3,0), B (4,0), B
(5,0),. . . , B (i, j),. . Is data corresponding to each pixel of the CCD obtained by A / D converting one horizontal line of the output image data ID of the CCD camera 2. Here, the variables i and j indicate the arrangement order and the current transfer order in the image line, respectively. First, a value obtained by dividing each pixel data by the charge transfer efficiency f inside the CCD, B (1,
1) = B (1,0) / f, B (2,1), B (3,3)
1), B (4,1), B (5,1),. . . Ask for.
Next, values obtained by performing the following operation on the i-th and subsequent pixel data B (i, i-1) are represented by B (i, i), B
(I + 1, i),...

【００２４】Ｂ（ｉ，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ，ｉ−１）−（１
−ｆ）・Ｂ（ｉ−１，ｉ−１）｝／ｆ． Ｂ（ｉ＋１，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ＋１，ｉ−１）−（１−
ｆ）・Ｂ（ｉ，ｉ−１）｝／ｆ． Ｂ（ｉ＋２，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ＋２，ｉ−１）−（１−
ｆ）・Ｂ（ｉ＋１，ｉ−１）｝／ｆ． Ｂ（ｉ＋３，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ＋３，ｉ−１）−（１−
ｆ）・Ｂ（ｉ＋２，ｉ−１）｝／ｆ． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．．．．．．．．．． これを反復して得られたＢ（１，１），Ｂ（２，２），
Ｂ（３，３），Ｂ（４，４），Ｂ（５，５），．．．が
復元データである。B (i, i) = ｛B (i, i-1)-(1
-F) · B (i-1, i-1)} / f. B (i + 1, i) = {B (i + 1, i-1)-(1-
f) .B (i, i-1)} / f. B (i + 2, i) = {B (i + 2, i-1)-(1-
f) · B (i + 1, i-1)} / f. B (i + 3, i) = {B (i + 3, i-1)-(1-
f) · B (i + 2, i−1)} / f. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . B (1,1), B (2,2),
B (3,3), B (4,4), B (5,5),. . . Is the restored data.

【００２５】ここで、電荷転送効率ｆの値は予め設定で
きるようになっており、この値に基づいて、自動的に波
形が復元されるように回路を構成する。Here, the value of the charge transfer efficiency f can be set in advance, and a circuit is configured so that the waveform is automatically restored based on this value.

【００２６】このような波形復元部１５を備えた本実施
の形態のパターンデータ処理装置を用いる本実施の形態
の重ね合わせ精度測定機においては、従来のパターンデ
ータ処理装置を用いた測定機において５〜６ｎｍのＴＩ
Ｓ精度であったものを、２〜３ｎｍにすることができ
た。In the overlay accuracy measuring device of the present embodiment using the pattern data processing device of the present embodiment provided with such a waveform restoring section 15, a conventional measuring device using a pattern data processing device has a 5 ~ 6nm TI
What was S precision could be reduced to 2-3 nm.

【００２７】次に、本発明の第２の実施の形態のパター
ンデータ処理方法をフローチャートで示す図３を参照す
ると、この図に示す本実施の形態のパターンデータ処理
方法は、図５（Ｂ）に示す従来のパターンデータ処理装
置すなわちデータ処理部１におけるデータ演算部１４の
データ演算処理に付加するデータ復元処理である。Next, referring to FIG. 3 which is a flowchart showing a pattern data processing method according to the second embodiment of the present invention, the pattern data processing method according to the present embodiment shown in FIG. Is a data restoration process to be added to the data calculation process of the data calculation unit 14 in the conventional pattern data processing device shown in FIG.

【００２８】まず、ＣＣＤカメラの出力データのうち１
本の水平方向ラインの各画素に対応するデータをＢ
（１，０），Ｂ（２，０），Ｂ（３，０），Ｂ（４，
０），Ｂ（５，０），．．．，Ｂ（ｉ，ｊ），．．とし
（ステップＳ１）、また、ＣＣＤ内部での転送効率をｆ
とし（ステップＳ２）、各画素データをＣＣＤ内部の電
荷転送効率ｆで割った値、Ｂ（１，１）＝Ｂ（１，０）
／ｆ，Ｂ（２，１）＝Ｂ（２，０）／ｆ，Ｂ（３，
１），Ｂ（４，１），Ｂ（５，１），．．，Ｂ（ｉ，
ｊ）／ｆ，．．．を求める（ステップＳ３）。First, one of the output data of the CCD camera is
The data corresponding to each pixel on the horizontal line of the book is B
(1,0), B (2,0), B (3,0), B (4,
0), B (5, 0),. . . , B (i, j),. . (Step S1), and the transfer efficiency inside the CCD is f
(Step S2), a value obtained by dividing each pixel data by the charge transfer efficiency f inside the CCD, B (1,1) = B (1,0)
/ F, B (2,1) = B (2,0) / f, B (3
1), B (4,1), B (5,1),. . , B (i,
j) / f,. . . Is obtained (step S3).

【００２９】次にステップＳ４として、変数ｉの値を１
とする。Next, in step S4, the value of the variable i is set to 1
And

【００３０】さらにステップＳ５として、ｉの値に１を
加える。In step S5, 1 is added to the value of i.

【００３１】次に、ｉ番目以降の各画素データＢ（ｉ，
ｊ）の各々についてｊ＝ｉ−１とした画素データＢ
（ｉ，ｉ−１）の各々に対しｋ＝ｉ，ｉ＋１，ｉ＋
２，．．についてＢ（ｋ，ｊ）＝｛Ｂ（ｋ，ｊ−１）−
（１−ｆ）Ｂ（ｋ−１，ｊ−１）｝／ｆを計算する。す
なわち、ｉ番目以降の各画素データＢ（ｉ，ｉ−１）に
ついて以下のような処理を行って得られた値をＢ（ｉ，
ｉ），Ｂ（ｉ＋１，ｉ），．．．とする（ステップＳ６
〜Ｓ７）。Next, each of the i-th and subsequent pixel data B (i,
pixel data B where j = i−1 for each of j)
K = i, i + 1, i + for each of (i, i-1)
2,. . B (k, j) = ｛B (k, j−1) −
(1-f) B (k-1, j-1)} / f is calculated. That is, the value obtained by performing the following processing on each of the i-th and subsequent pixel data B (i, i-1) is represented by B (i,
i), B (i + 1, i),. . . (Step S6
~ S7).

【００３２】Ｂ（ｉ，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ，ｉ−１）−（１
−ｆ）・Ｂ（ｉ−１，ｉ−１）｝／ｆ Ｂ（ｉ＋１，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ＋１，ｉ−１）−（１−
ｆ）・Ｂ（ｉ，ｉ−１）｝／ｆ Ｂ（ｉ＋２，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ＋２，ｉ−１）−（１−
ｆ）・Ｂ（ｉ＋１，ｉ−１）｝／ｆ Ｂ（ｉ＋３，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ＋３，ｉ−１）−（１−
ｆ）・Ｂ（ｉ＋２，ｉ−１）｝／ｆ ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．．．．．．．．．． 次にステップＳ８として、変数ｉの値が画素データの最
後尾のデータに対応しているかどうか判定し、対応して
いればステップＳ９に進み、そうでなければ、ステップ
Ｓ５〜Ｓ８を繰り返して全ての画素データを復元する。B (i, i) = ｛B (i, i-1)-(1
−f) · B (i−1, i−1)} / f B (i + 1, i) = {B (i + 1, i−1) − (1-
f) B (i, i-1)} / fB (i + 2, i) = {B (i + 2, i-1)-(1-
f) B (i + 1, i-1)} / fB (i + 3, i) = {B (i + 3, i-1)-(1-
f) · B (i + 2, i−1)} / f. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . Next, in step S8, it is determined whether or not the value of the variable i corresponds to the last data of the pixel data. If it corresponds, the process proceeds to step S9. Is restored.

【００３３】最後にステップＳ９として、得られた画素
データＢ（１，１），Ｂ（２，２），Ｂ（３，３），Ｂ
（４，４），Ｂ（５，５），．．．を復元された画素デ
ータとする。Finally, in step S9, the obtained pixel data B (1, 1), B (2, 2), B (3, 3), B
(4,4), B (5,5),. . . Is the restored pixel data.

【００３４】このような波形復元手順によりデータ演算
を行った復元画素データを用いて重ね合わせマーク端部
の位置を求めた結果、従来の波形復元を行わない測定で
のＴＩＳ精度５〜６ｎｍに対し、これを２〜３ｎｍに向
上することができた。As a result of obtaining the position of the end of the superimposition mark using the restored pixel data obtained by performing the data operation according to such a waveform restoration procedure, the TIS accuracy of 5 to 6 nm in the conventional measurement without waveform restoration was obtained. This could be improved to 2-3 nm.

【００３５】次に、本発明の第３の実施の形態のパター
ンデータ処理方法をフローチャートで示す図４を参照す
ると、この図に示す本実施の形態のパターンデータ処理
方法の第２の実施の形態との相違点は、ｉ＝１とするス
テップＳ４の代わりにｉ＝２とするステップＳ１１を有
することと、ステップＳ７の次に、ｉの値を１だけ大き
くするステップＳ１２を有することである。Next, referring to FIG. 4, which is a flowchart showing a pattern data processing method according to a third embodiment of the present invention, a second embodiment of the pattern data processing method according to the present embodiment shown in FIG. The difference is that step S11 of i = 2 is provided instead of step S4 of i = 1, and step S12 of increasing the value of i by 1 is provided after step S7.

【００３６】したがって、ステップＳ１〜Ｓ３までは第
１の実施の形態と同一であり、次に、ステップＳ１１
で、変数ｉの値を２とする。Therefore, steps S1 to S3 are the same as those in the first embodiment, and then step S11
Then, the value of the variable i is set to 2.

【００３７】次に、ｉ番目以降の各画素データＢ（ｉ，
ｉ−１）について以下のような処理を行って得られた値
をＢ（ｉ，ｉ），Ｂ（ｉ＋１，ｉ），．．．とする（ス
テップＳ６〜Ｓ７）。Next, the i-th and subsequent pixel data B (i,
The values obtained by performing the following processing for i-1) are represented by B (i, i), B (i + 1, i),. . . (Steps S6 to S7).

【００３８】Ｂ（ｉ，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ，ｉ−１）−（１
−ｆ）・Ｂ（ｉ−１，ｉ−１）｝／ｆ Ｂ（ｉ＋１，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ＋１，ｉ−１）−（１−
ｆ）・Ｂ（ｉ，ｉ−１）｝／ｆ Ｂ（ｉ＋２，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ＋２，ｉ−１）−（１−
ｆ）・Ｂ（ｉ＋１，ｉ−１）｝／ｆ Ｂ（ｉ＋３，ｉ）＝｛Ｂ（ｉ＋３，ｉ−１）−（１−
ｆ）・Ｂ（ｉ＋２，ｉ−１）｝／ｆ ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．．．．．．．．．． 次に、ｉの値に１を加える（ステップＳ１２）。B (i, i) = ｛B (i, i-1)-(1
−f) · B (i−1, i−1)} / f B (i + 1, i) = {B (i + 1, i−1) − (1-
f) B (i, i-1)} / fB (i + 2, i) = {B (i + 2, i-1)-(1-
f) B (i + 1, i-1)} / fB (i + 3, i) = {B (i + 3, i-1)-(1-
f) · B (i + 2, i−1)} / f. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . Next, 1 is added to the value of i (step S12).

【００３９】次にステップＳ８で、最後に得られた画素
データが最後尾のデータに対応しているかどうか判定
し、対応していればステップ９に進み、そうでなけれ
ば、ステップＳ６〜Ｓ８を繰り返してすべての画素デー
タを復元する。Next, in step S8, it is determined whether or not the last obtained pixel data corresponds to the last data. Repeat to restore all pixel data.

【００４０】最後に手順（ヘ）として、得られた画素デ
ータＢ（１，１），Ｂ（２，２），Ｂ（３，３），Ｂ
（４，４），Ｂ（５，５），．．．を復元された画素デ
ータとする。Finally, as a procedure (f), the obtained pixel data B (1,1), B (2,2), B (3,3),
(4,4), B (5,5),. . . Is the restored pixel data.

【００４１】本実施の形態でも第２の実施の形態と同様
に、従来の波形復元を行わない測定でのＴＩＳ精度５〜
６ｎｍに対し、２〜３ｎｍに向上することができた。In this embodiment, similarly to the second embodiment, the TIS accuracy in the conventional measurement without waveform restoration is 5 to 5.
It was able to be improved to 2-3 nm from 6 nm.

【００４２】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパターン
データ処理装置及びパターンデータ処理方法は、ＣＣＤ
内部の電荷転送効率１００％未満に起因する画像データ
の変化分を算出して正しい画像データに復元するデータ
復元手段を備えることにより、上記画像データ変化に起
因する歪みを補正出来るので高精度のパターンデータ解
析が可能となるという効果がある。As described above, the pattern data processing apparatus and the pattern data processing method of the present invention can
By providing a data restoring means for calculating a change in image data due to an internal charge transfer efficiency of less than 100% and restoring the image data to correct image data, distortion due to the change in image data can be corrected, so that a highly accurate pattern can be obtained. This has the effect of enabling data analysis.

【００４３】また、本発明の重ね合わせ精度測定機は、
高精度の重ね合わせ測定が可能となるという効果があ
る。Also, the overlay accuracy measuring device of the present invention
There is an effect that high-accuracy overlay measurement becomes possible.

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

【図１】本発明の第１の実施の形態のパターンデータ処
理装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a pattern data processing device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本実施の形態のデータ復元部でのデータ復元内
容を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating data restoration content in a data restoration unit according to the present embodiment.

【図３】本発明の第２の実施の形態のパターンデータ処
理方法を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a pattern data processing method according to a second embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第３の実施の形態のパターンデータ処
理方法を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating a pattern data processing method according to a third embodiment of the present invention.

【図５】従来のパターンデータ処理装置の一例を示すブ
ロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional pattern data processing device.

【図６】重ね合わせマークの構造の例を示す模式断面図
及びその重ね合わせマーク位置における画像ラインの一
本分の例を示す波形図である。FIG. 6 is a schematic sectional view showing an example of the structure of an overlay mark and a waveform diagram showing an example of one image line at the overlay mark position.

【図７】ＣＣＤ内部での信号転送時の信号強度変化を模
式的に説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for schematically explaining a signal intensity change at the time of signal transfer inside the CCD.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，１Ａ データ処理部 ２ ＣＣＤカメラ ３ 光学部 ４ ウェハステージ １１ モニタ １２ ライン選択部 １３ Ａ／Ｄ変換部 １４ データ演算部 １５ 波形復元部 ３１ 光源 ４１ 試料基板 1, 1A Data processing unit 2 CCD camera 3 Optical unit 4 Wafer stage 11 Monitor 12 Line selection unit 13 A / D conversion unit 14 Data calculation unit 15 Waveform restoration unit 31 Light source 41 Sample substrate

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 撮像素子として電荷結合素子（ＣＣＤ）
を用いたＣＣＤカメラにより解析対象の試料パターンを
撮像し前記ＣＣＤカメラの出力する前記試料パターンの
画像データを解析してこの試料パターンの位置と寸法と
複数の前記試料パターン相互間の間隔とのうちの少なく
とも１つの解析結果を算出するデータ処理手段を備える
パターンデータ処理装置において、 前記データ処理手段が、前記画像データの中から解析対
象の所定の水平方向ラインの１本分を前記試料パターン
のパターンデータとして選択するライン選択部と、 前記パターンデータをＡ／Ｄ変換してディジタルパター
ンデータを出力するＡ／Ｄ変換部と、 前記ディジタルパターンデータに対して前記ＣＣＤ内部
の１００％未満の電荷転送効率に起因する前記パターン
データの変化分を算出してこのパターンデータを補正し
て復元パターンデータを生成するデータ復元部と、 前記復元パターンデータの供給に応答して前記解析結果
を算出しこの解析結果に基づき前記画像データを補正す
ることにより前記転送効率が１００％である場合の正し
い画像データに復元するデータ演算部とを備え、 前記データ復元部が、前記画像データの中から前記試料
パターンのパターンデータとして選択した所定の水平画
像ラインの１本分の画素データの各々を前記画像ライン
での配列順位を示す変数ｉ及び現在の転送順位を示す第
２の変数ｊでＢ（ｉ，ｊ）で表現しそれぞれ前記転送効
率ｆで除算した各商画素データＢ（ｉ，ｊ）／ｆを求め
る第１の演算と、 前記第１の変数ｉを１とする第２の演算と、 前記第１の変数ｉに１加算する第３の演算と、 前記第１の変数ｉ番目以降の画素データＢ（ｉ，ｊ）の
各々について第２の変数ｊ＝ｉ−１とした画素データＢ
（ｉ，ｉ−１）の各々に対しｋ＝ｉ，ｉ＋１，ｉ＋
２，．．についてＢ（ｋ，ｊ）＝｛Ｂ（ｋ，ｊ−１）−
（１−ｆ）Ｂ（ｋ−１，ｊ−１）｝／ｆを計算する第４
の演算と、 前記第３，第４の演算を反復し全ての画素データを復元
して画素データＢ（ｉ ，ｉ）を算出する第５の演算とを
含む演算処理を行う ことを特徴とするパターンデータ処
理装置。1. A charge-coupled device (CCD) as an imaging device
An image of a sample pattern to be analyzed is captured by a CCD camera using a CCD camera, image data of the sample pattern output from the CCD camera is analyzed, and the positions and dimensions of the sample pattern and the intervals between the plurality of sample patterns are determined. A pattern data processing device comprising: a data processing unit that calculates at least one analysis result of the pattern data .
One of the predetermined horizontal lines of the elephant is
A line selector for selecting as the pattern data, the digital pattern of the pattern data by A / D conversion
An A / D converter for outputting the digital pattern data;
Said pattern resulting from a charge transfer efficiency of less than 100% of
Calculate the change in data and correct this pattern data.
A data restoring unit for generating restoring pattern data, and the analysis result in response to the supply of the restoring pattern data.
And corrects the image data based on the analysis result.
To correct the transfer efficiency when the transfer efficiency is 100%.
A data operation unit for restoring the sample data to the image data.
The predetermined horizontal image selected as the pattern data of the pattern
Each of the pixel data of one image line is referred to as the image line.
A variable i indicating the array order and a
B (i, j) expressed by the variable j of
Find each quotient pixel data B (i, j) / f divided by the ratio f
A first operation, a second operation in which the first variable i is set to 1, a third operation in which one is added to the first variable i, and pixel data after the first variable i. B (i, j)
Pixel data B for each of which the second variable j = i-1
K = i, i + 1, i + for each of (i, i-1)
2,. . B (k, j) = ｛B (k, j−1) −
(1-f) Fourth for calculating B (k-1, j-1)｝ / f
And the third and fourth operations are repeated to restore all pixel data
To calculate pixel data B (i , i)
A pattern data processing device for performing arithmetic processing including: 【請求項２】 測定対象の半導体チップ上に形成した複
数の半導体素子構成部相互間の重ね合わせ精度を測定す
る重ね合わせ精度測定機において、 請求項１記載のパターンデータ処理装置を備えることを
特徴とする重ね合わせ精度測定機。2. A superposition accuracy measuring device for measuring the superposition accuracy between a plurality of semiconductor element components formed on a semiconductor chip to be measured, comprising a pattern data processing device according to claim 1. And an overlay accuracy measuring machine. 【請求項３】 撮像素子として電荷結合素子（ＣＣＤ）
を用いたＣＣＤカメラにより解析対象の試料パターンを
撮像し前記ＣＣＤカメラの出力する前記試料パターンの
画像データを解析してこの試料パターンの位置と寸法と
複数の前記試料パターン相互間の間隔とのうちの少なく
とも１つの解析結果を算出するパターンデータ処理方法
において、 前記ＣＣＤ内部における電荷転送効率が１００％未満で
あることに起因する前記画像データの変化分を算出して
この画像データを補正することにより前記転送効率が１
００％である場合の正しい画像データに復元するデータ
復元ステップを含み、 前記データ復元ステップが、前記画像データの中から前
記試料パターンのパターンデータとして選択した所定の
水平画像ラインの１本分の画素データの各々を前記画像
ラインでの配列順位を示す変数ｉ及び現在の転送順位を
示す第２の変数ｊでＢ（ｉ，ｊ）で表現しそれぞれ前記
転送効率ｆで除算した各商画素データＢ（ｉ，ｊ）／ｆ
を求める第１のステップと、 前記第１の変数ｉを１とする第２のステップと、 前記第１の変数ｉに１加算する第３のステップと、 前記第１の変数ｉ番目以降の画素データＢ（ｉ，ｊ）の
各々について第２の変数ｊ＝ｉ−１とした画素データＢ
（ｉ，ｉ−１）の各々に対しｋ＝ｉ，ｉ＋１，ｉ＋
２，．．についてＢ（ｋ，ｊ）＝｛Ｂ（ｋ，ｊ−１）−
（１−ｆ）Ｂ（ｋ−１，ｊ−１）｝／ｆを計算する第４
のステップと、 前記第３，第４のステップを反復し全ての画素データを
復元して画素データＢ（ｉ，ｉ）を算出する第５のステ
ップとを含 むことを特徴とするパターンデータ処理方
法。3. A charge-coupled device (CCD) as an imaging device
An image of a sample pattern to be analyzed is captured by a CCD camera using a CCD camera, image data of the sample pattern output from the CCD camera is analyzed, and the positions and dimensions of the sample pattern and the intervals between the plurality of sample patterns are determined. A pattern data processing method for calculating at least one analysis result, wherein a change in the image data caused by the charge transfer efficiency inside the CCD being less than 100% is calculated and the image data is corrected. The transfer efficiency is 1
The data restoration step of restoring the correct image data when it is 100% seen contains, the data recovery step, before from among the image data
The predetermined data selected as the pattern data of the sample pattern
Each of the pixel data for one line of the horizontal image line is
The variable i indicating the array order in the line and the current transfer order are
And expressed as B (i, j) with a second variable j
Each quotient pixel data B (i, j) / f divided by the transfer efficiency f
, A second step of setting the first variable i to 1, a third step of adding 1 to the first variable i, and a pixel after the first variable i. Of data B (i, j)
Pixel data B for each of which the second variable j = i-1
K = i, i + 1, i + for each of (i, i-1)
2,. . B (k, j) = ｛B (k, j−1) −
(1-f) Fourth for calculating B (k-1, j-1)｝ / f
And the third and fourth steps are repeated to obtain all the pixel data.
Fifth step for restoring and calculating pixel data B (i, i)
Tsu pattern data processing method and a flop and said containing Mukoto. 【請求項４】 撮像素子として電荷結合素子（ＣＣＤ）
を用いたＣＣＤカメラにより解析対象の試料パターンを
撮像し前記ＣＣＤカメラの出力する前記試料パターンの
画像データを解析してこの試料パターンの位置と寸法と
複数の前記試料パターン相互間の間隔とのうちの少なく
とも１つの解析結果を算出するパターンデータ処理方法
において、 前記ＣＣＤ内部における電荷転送効率が１００％未満で
あることに起因する前記画像データの変化分を算出して
この画像データを補正することにより前記転送効率が１
００％である場合の正しい画像データに復元するデータ
復元ステップを含み、 前記データ復元ステップが、前記画像データの中から前
記試料パターンのパターンデータとして選択した所定の
水平画像ラインの１本分の画素データの各々を前記画像
ラインでの配列順位を示す変数ｉ及び現在の転送順位を
示す第２の変数ｊでＢ（ｉ，ｊ）で表現しそれぞれ前記
転送効率ｆで除算した各商画素データＢ（ｉ，ｊ）／ｆ
を求める第１のステップと、 前記第１の変数ｉを１とする第２のステップと、 前記第１の変数ｉに１加算する第３のステップと、 前記第１の変数ｉ番目以降の画素データＢ（ｉ，ｊ）の
各々について第２の変数ｊ＝ｉ−１とした画素データＢ
（ｉ，ｉ−１）の各々に対しｋ＝ｉ，ｉ＋１，ｉ＋
２，．．についてＢ（ｋ，ｊ）＝｛Ｂ（ｋ，ｊ−１）−
（１−ｆ）Ｂ（ｋ−１，ｊ−１）｝／ｆを計算する第４
のステップと、 前記第３，第４のステップを反復し全ての画素データを
復元して画素データＢ（ｉ，ｉ）を算出する第５のステ
ップとを含むことを特徴とするパターンデータ処理方
法。4. A charge-coupled device (CCD) as an imaging device
Sample pattern to be analyzed by CCD camera using
Of the sample pattern imaged and output by the CCD camera
Analyze the image data to determine the position and dimensions of this sample pattern.
At least one of the intervals between the plurality of sample patterns.
Data processing method for calculating one analysis result
In the charge transfer efficiency of the CCD inner is less than 100%
Calculate the change of the image data caused by the
By correcting this image data, the transfer efficiency becomes 1
Data to be restored to correct image data when it is 00%
A restoring step, wherein the data restoring step indicates an arrangement order in the image line of each of one pixel data of a predetermined horizontal image line selected as pattern data of the sample pattern from the image data. Each quotient pixel data B (i, j) / f expressed as B (i, j) by a variable i and a second variable j indicating the current transfer order and divided by the transfer efficiency f, respectively.
, A second step of setting the first variable i to 1, a third step of adding 1 to the first variable i, and a pixel after the first variable i. Pixel data B with a second variable j = i-1 for each of the data B (i, j)
K = i, i + 1, i + for each of (i, i-1)
2,. . B (k, j) = ｛B (k, j−1) −
(1-f) Fourth for calculating B (k-1, j-1)｝ / f
Steps and, the third, fourth step restores all pixel data repeated pixel data B (i, i), wherein the to Rupa turn data to include a fifth step of calculating the Processing method.