(57)【要約】【課題】パターンの測定位置を正しく指定可能とすること。【解決手段】本測定位置指定方法は、基板上に２回以上のタイミングでレイア構造をなして形成されたパターンを平面方向から見た場合の二次元上の寸法を測定するときにその二次元上での測定位置を指定する方法であって、実物とのパターン照合のため各タイミングごとのレイア画像を設計して記録する第１ステップと、第１ステップで記録されているレイア画像それぞれに示されるパターンの図形を１つないし複数の形状部分（部品）に構成分けすると共に、各部品に部品名称を付ける第２ステップと、パターンの測定位置を上記部品名称で指定する第３ステップとを含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に２回以上のタイミングでレイア構造をなして形成されたパターンの寸法を測定するときにその二次元上での測定位置を指定する方法であって、
実物（実際にパターンがレイア構造で形成されている基板）とのパターン照合のためレイア画像（当該レイアにおけるパターンが形成されている画像）を設計して記録する第１ステップと、
上記第１ステップで記録されているレイア画像それぞれに示されるパターンの図形を１つないし複数の形状部分（部品）に構成分けすると共に、各部品に部品名称を付ける第２ステップと、
パターンの測定位置を上記部品名称で指定する第３ステップと、
を含むことを特徴とする測定位置指定方法。
【請求項２】
第３ステップが、レイア画像の任意の点を相対的な画像原点とする直交二次元ＸＹ座標に定め、この座標を用いて当該部品名称に対応する形状部分の相対座標指定によりパターンの測定位置を相対指定することを特徴とする請求項１に記載の測定位置指定方法。
【請求項３】
第３ステップでは、その測定位置に対応した部品名称に基づいた論理式でパターンの測定位置を指定する、ことを特徴とする請求項１に記載の測定位置指定方法。
【請求項４】
上記請求項１ないし３のいずれかに記載の測定位置指定方法の各ステップを実行するコンピュータプログラムを搭載してあることを特徴とする寸法計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サブミクロンオーダーに微細加工される半導体集積回路やそれに付随するエッチング製品等の測定対象を撮像素子で撮像し、その撮像画像を処理して当該測定対象に２回以上のタイミングでレイアをなして形成されたパターンの寸法を計測する場合において、そのパターンの測定位置を指定する方法ならびにその方法を実行する寸法計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板上に半導体製造プロセスであるエッチングプロセスにより異なるタイミングで部分的にレイヤをなして微細な線幅のパターンを生成していく場合、パターンが微細寸法であるために、それぞれのパターンの幅や間隔を位置ずれすることなく、かつ、形状寸法等を高精度に生成していく必要がある。
【０００３】
このような異なるタイミングで生成されたパターンは、パターンを形成した装置の違いや、アライメント誤差等の理由により、ずれが生じている。また、パターン形成のプロセスにおいて、パターンが太ったり痩せたりして形成される場合がある。そのため、このようなパターン形成においてはパターンを撮像カメラで撮像しコンピュータ画面上で画像認識しパターンの寸法計測をしてパターンの形成状態を把握することが行われている（特許文献１）。
【０００４】
従来の寸法計測の測定箇所の指定方法を説明する。
【０００５】
まず、最初の基板（実物）を撮像する。この撮像画像上において基板上の測定箇所を指定する。この指定した箇所をテンプレート画像に登録する。このテンプレート画像中の測定位置を座標指示してデータ記憶する。
【０００６】
次に、別の基板（別の実物）を撮像する。この別の基板の画像中から上記テンプレート画像と一致する形状の画像(一致画像)をサーチする。サーチした一致画像上の測定位置を上記記憶している測定位置の記憶データに従い指定する。しかしながら、この指定方法では別の基板のパターンが最初の基板のそれとは測定位置がずれていて、正しく指定することができない場合があった。また、パターンの設計が変更を繰替えされるような場合、測定位置の再指示に工数が多くかかる。
【特許文献１】特許第３０５９６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明により解決すべき課題は、パターンの測定位置を正しく指定することができるようにすることである。また、パターンの設計の変更が繰替えされても、測定位置の指定を少ない工数で実施できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、基板上に２回以上のタイミングでレイア構造をなして形成されたパターンの寸法を測定するときにその二次元上での測定位置を指定する方法であって、実物（実際にパターンがレイア構造で形成されている基板）とのパターン照合のためレイア画像（当該レイアにおけるパターンが形成されている画像）を設計して記録する第１ステップと、上記第１ステップで記録されているレイア画像それぞれに示されるパターンの図形を１つないし複数の形状部分（部品）に構成分けすると共に、各部品に部品名称を付ける第２ステップと、パターンの測定位置を上記部品名称で指定する第３ステップと、を含むことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によると、各実物それぞれのパターンが異なるタイミングで生成されたパターンが、それらのパターンを形成する装置の違い等により、ずれが生じていたり、あるいは、太ったり、痩せたりしていても、パターンの測定位置を部品名称で指定するので、パターンの測定位置を正しく指定することができる。また、パターンの設計の変更が繰替えされても、測定位置の指定を工数がかからずに容易に実施することができる。
【００１０】
（２）第３ステップが、レイア画像の任意の点を相対的な画像原点とする直交二次元ＸＹ座標に定め、この座標を用いて当該部品名称に対応する形状部分の相対座標指定によりパターンの測定位置を相対指定することが好ましい。
【００１１】
（３）第３ステップでは、その測定位置に対応した部品名称に基づいた論理式でパターンの測定位置を指定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パターンの測定位置を部品名称で指定するから、各実物それぞれのパターンが異なるタイミングで生成されたパターンが、それらのパターンを形成する装置の違い等により、ずれが生じていたり、あるいは、太ったり、痩せたりしていても、測定位置を正しく指定することができ、かつ、パターンの設計の変更が繰替えされても、測定位置の指定を少ない工数で実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態に係る寸法測定位置指定方法を詳細に説明する。
【００１４】
図１は実施の形態の寸法測定位置指定方法を実施するために用いる寸法計測装置の概略構成を示す斜視図である。図１はＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向が示されている。これら各軸は互いに直交している。これらの図を参照して、寸法計測装置２は、測定対象を撮像するための撮像装置４と、撮像装置４を制御するコンピュータ内蔵の制御装置６とから構成されている。撮像装置４と制御装置６は、相互に情報伝送可能に接続されている。
【００１５】
撮像装置４は、Ｘ軸方向長手でＹ軸方向一定幅の平面視矩形形状の撮像基台８を備える。撮像基台８上にはＸ軸方向に互いに平行に延びる一対のガイドレール１０が設けられている。この一対のガイドレール１０に矩形平板形状の移動テーブル１２がＸ軸方向に移動可能になっている。移動テーブル１２には、図示略のエンコーダヘッドが一体的に設置されている。ガイドレール１０に沿って設けられたリニアスケール１４とエンコーダとによって、移動テーブル１２のＸ軸方向の移動量を測定するリニアエンコーダが構成される。
【００１６】
撮像基台８には、移動テーブル１２上をＹ軸方向に跨ぐ形で門型の撮像架台１６が架設されている。撮像架台１６には図示略のカメラ移動機構にカメラ機構であるエリア型撮像素子１８と高速オートフォーカス機構２０とがＹ軸方向に移動可能に設けられている。カメラ移動機構は、制御装置６から指令されたＸ座標にエリア型撮像素子１８と高速オートフォーカス機構２０とを一体移動させる。エリア型撮像素子１８は、顕微鏡のように対物レンズを有する構成となっており、２次元ＣＣＤ撮像素子を備える。対物レンズの交換により撮像倍率を変更できるようになっている。
【００１７】
基板２２は、例えば、液晶パネル用のガラス基板であり、移動テーブル１２上に複数の位置決めピン２３と、複数のプッシャ２６とにより位置決めされている。
【００１８】
図１の寸法計測装置２は、撮像装置４の移動テーブル１２と撮像架台１６とを動かして基板２２に対してエリア型撮像素子１８をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させることにより、基板２２上の所定箇所の画像を撮像し、その画像を制御装置６に取り込むとともに制御装置６における画像処理により基板上に形成された素子の寸法測定位置を指定し、その指定測定位置における寸法を測定することができるようになっている。
【００１９】
制御装置６は、キーボードとディスプレイとを備えており、撮像装置４に対して指令を送ったり、撮像装置４のエリア型撮像素子１８で撮像した画像を観察したり、撮像装置４を制御するプログラムを入力したりできるようになっている。撮像装置４を制御する寸法計測用のコンピュータプログラムは、制御装置６のコンピュータに当初からインストールさせておいてもよいし、ネットワーク経由で外部からダウンロードすることもできる。
【００２０】
制御装置６には、以下に説明する測定位置指定方法を実行するためのコンピュータプログラムが搭載されている。
【００２１】
図２はエリア型撮像素子１８による基板２２（実物）の撮影画像を示す。このような図２に示す撮影画像を複数の基板それぞれを撮影して得る。これら複数の基板それぞれ撮影画像は制御装置６に取り込まれる。図２に示す撮像画像は２回以上の異なるタイミングでパターンが形成されている画像を示す。図２の撮像画像で示すパターンは、半導体製造技術であるエッチング工程が複数回、この例では３回、実施されてサブミクロンオーダーの微細線幅を有するパターンが３つの層(レイヤ)になって形成されたものである。図２の撮影画像は実際にパターンがレイア構造をなして形成されている基板（実物）の画像である。
【００２２】
図３は、図２に示す実物との照合のために設計されて記録されたレイア画像を示すものである。図３（ａ）〜（ｃ）はレイア画像であり、これらレイア画像それぞれにはパターンの図形が示されている。図３（ａ）のレイア画像をＬａｙ１、図３（ｂ）のレイア画像をＬａｙ２、図３（ｃ）のレイア画像をＬａｙ３と名称付ける。これら図３（ａ）〜（ｃ）それぞれのレイア画像には実物との照合のため各タイミングごとのパターン図形が示されている。これらＬａｙ１，２，３に示される図形は１つないし複数の形状部分（部品）に構成分けされる。これら各部品には部品名称が付される。
【００２３】
図４にはそれら部品名称のうちの一部の部品名称例を示す。すなわち、図４において、ＥＬＥ１は図３のＬａｙ２の形状部分Ａに付けた部品名称であり、ＥＬＥ２，ＥＬＥ３は図３のＬａｙ１の形状部分Ｂ，Ｃそれぞれに付けた部品名称である。上記部品名称は一部の部品名称例であり、上記図３（ａ）〜（ｃ）それぞれのパターンを構成する各形状部分それぞれに付けることができる。これらレイア画像それぞれに示される部品に対しては、測定位置指定に用いるための相対座標を付ける。
【００２４】
図５は、Ｌａｙ２に示される部品ＥＬＥ１の座標を代表して示す。すなわち、図５の座標画像は四辺形であり、この四辺形の図上で左辺と上辺とが交わる左上角部を画像原点とし、上辺に沿う図中右辺方向をＸ相対座標、左辺下側方向をＹ相対座標とすると、Ｌａｙ２のＥＬＥ１のＸ，Ｙ相対座標を求めることができる。他の部品についても同様にそれぞれＸ，Ｙ相対座標を求めることができる。この画像原点は任意の位置で良く、図５のそれに限定されない。
【００２５】
以上において、各レイア画像それぞれのパターンにおいては、平面方向に対して垂直な方向に互いに重なる部分が存在している。これは図２の実物のパターンを構成するレイア構造が重なっており、これに対応して設計されて記録されているレイア画像それぞれのパターンも平面方向に垂直な方向に重ねたときに重なり部分が存在する。
【００２６】
このような重なり部分のあるパターンに対して、その重なり部分や重ならない部分の測定位置を指定する場合を図６を参照して説明する。図６は、Ｌａｙ１，Ｌａｙ２，Ｌａｙ３を重ねた図を示す。この測定位置は、一例として、図６中、円で囲む部分で黒でカタカナの「エ」の字に示される部分である。この測定位置部分は、Ｌａｙ２のＥＬＥ１において、Ｌａｙ１のＥＬＥ２，ＥＬＥ３と重ならない部分である。したがって、この測定位置の指定は、部品名称で（ＥＬＥ２ｏｒＥＬＥ３）ｘｏｒＥＬＥ１の論理式で演算することができる。ｏｒは論理和、ｘｏｒは排他的論理和である。上記論理式は、一例であり、この論理式は、レイア画像に示す図形同士の重なり状態等により設定することができる。他のＬａｙ１，Ｌａｙ２，Ｌａｙ３における重なり部分や重ならない部分についての測定位置の指定も同様にそれぞれに応じた論理式で指定することができる。
【００２７】
以上説明した実施の形態においては、別の基板のパターンが最初の基板のパターンとは測定位置がずれていても、部品名称で指定するので、パターンの測定位置を正しく指定することができる。また、パターンの設計の変更が繰替えされても、測定位置の指定を工数がかからずに容易に実施することができる。
【００２８】
さらに、各レイア画像それぞれのパターンに平面方向に対して垂直な方向で互いに重なる部分が存在する場合においても、その重なる部分に対応する複数の部品について重なる部分や重ならない部分を測定位置に指定するときは、その測定位置に対応した部品名称に基づいた論理式でパターンの測定位置を指定するので、各実物それぞれのパターンが異なるタイミングで生成されたパターンが、それらのパターンを形成する装置の違い等により、ずれが生じていたり、あるいは、太ったり、痩せたりしていても、パターンの測定位置を正しく指定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明の実施の形態に用いる寸法計測装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は図１の寸法計測装置のエリア型撮像素子で撮影した実物の撮影画像を示す図である。
【図３】図３は実物との照合のための各レイア画像を示す図である。
【図４】図４は図３のレイア画像に示される図形を複数の形状部分で部品化した場合の一部の部品を示す図である。
【図５】図５は図４の部品の座標画像上での相対座標を求める場合の座標画像を示す図である。
【図６】図６は複数のレイア画像を重ねた図である。
【符号の説明】
【００３０】
２  寸法計測装置
４  撮像装置
６  制御装置
８  撮像基台
１０  ガイドレール
１２  移動テーブル
１４  リニアスケール
１６  撮像架台
１８  エリア型撮像素子
２２  基板
Ｌａｙ１，Ｌａｙ２，Ｌａｙ３  レイア画像
ＥＬＥ１，ＥＬＥ２，ＥＬＥ３  部品
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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【図６】
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