DD260582A1 - Verfahren zur optoelektronischen bildverarbeitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur opto-elektronischen Bildverarbeitung und ist mit allen mikroskopischen Kontrollgeraeten realisierbar. Durch versetzte Mehrfachabtastung eines Bildes wird die Erkennbarkeit kleinster Defekte ermoeglicht. Fig. 1, 2

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet

Die Erfindung findet in optischen Geräten Anwendung, wo Objekte zur Kontrolle und/oder zum Vergleich kleinster Strukturen zu untersuchen sind, deren exakte Lagen zu erfassen und zu verarbeiten sind und/oder Defekte zu erkennen sind. Insbesondere ist das Verfahren und die Anordnung in Kontrollgeräten der Halbleiterindustrie anwendbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Erkennbarkeit kleiner Defekte bei der Inspektion von Schablonen der Halbleiterindustrie mittels optischer Abbildungssysteme und opto-elektronischer Wandler hängt wesentlich vom Abbildungsmaßstab und der Apertur des gewählten optischenSystems sowie den Sensorabmessungen der als opto-elektronische Wandler benutzten Fotosensorzeilen ab. Zur flächenhaften Abtastung des Prüfobjektes wird dieses unter den optischen Einrichtungen in mindestens zwei Koordinaten bewegt. Die Rasterkonstante des dabei entstehenden Abtastrasters ist in Fotosensorzeilenrichtung durch die Sensorabmessung in Verbindung mit dem Abbildungsmaßstab und senkrecht zur Fotosensorzeilenrichtung, d.h. in Bewegungsrichtung des Koordinatentisches, durch die Integrationszeit für die Fotosensorzeile in Verbindung mit der Tischgeschwindigkeit bestimmt.

Im United States Patent 4,448,532 vom 15. Mai 1984 mit dem Titel „Automatic Photomask Inspection Method and System" wird ein Verfahren und eine Einrichtung zur automatischen Fotomaskeninspektion beschrieben.

Ziel des Verfahrens ist die Trennung von falschen Defekten (Pseudoefekte) von echten Defekten und die Erhöhung der Erkennungssicherheit der echten Defekte durch Zwei-oder Mehrfachabtastung einer Schablone. Dabei werden die Adressen der aufgenommenen Defekte mit den Adressen der in einem weiteren Lauf erfaßten Defekte verglichen und die Defekte ausgegeben, deren Adressen übereinstimmen. Weiterhin wird vorgeschlagen, den zweiten Lauf in zum ersten Lauf entgegengesetzter Richtung durchzuführen.

Das Verfahren hat den Nachteil, daß die Erkennbarkeit kleiner Defekte (Hauptziel der Defekterkennung) reduziert wird, da gerade die an der Erkennungsgrenze liegenden und mit einer geringen Erkennungssicherheit, d. h. nur in einem Lauf erkannten kleinen Defekte wegfallen.

Indem WP G 02 B/288601 0 wird eine Anordnung beschrieben, mit der der Einfluß der Auflösung auf die Inspektionsrate bzw. der Einfluß der Inspektionsrate auf die Auflösung verringert wird. Das wird erfindungsgemäß erreicht durch das Einbringen von mindestens 2 Fotosensorzeilen in einen optischen Kanal, die projiziert u. a. so angeordnet sein können, daßsie in Zeilenrichtung nebeneinander und überlappt liegen, wobei die Sensoren der Zeilen zueinander auf Lücke stehen und sich quer zur Zeilenrichtung zur Hälfte überlappen. Damit wird die Erkennungssicherheit von Bildelementen wesentlich erhöht und die

Inspektionsrate wie bei Verwendung einer Zeile erreicht. Nachteilig ist der komplizierte notwendige Aufwand von optischen und mechanischen Mitteln zur Einhaltung der erforderlichen hochgenauen Justierung der 2 oder mehr Fotosensorzeilen und die damit gegebene Einschränkung der Universalität derartiger teuerer Geräte.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen und eine wesentliche Steigerung der Genauigkeit der Defekterkennung zu erreichen, d. h. kleinere Defekte als bisher sicher zu erkennen.

Wesen der Erfindung -

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur optoelektronischen Bildverarbeitung zu schaffen, das die Erkennbarkeit von Defekten unterhalb der Sensorgröße der opto-elektronischen Wandler vergrößert bei Beibehaltung eines optischen Abbildungssystems. Das wird bei einem Verfahren zur opto-elektronischen Bildverarbeitung mit einem mikroskopischen Abbildungssystem, wobei ein zu inspizierendes Objekt auf einem Kreuztisch gelagert ist und abschnittsweise abgetastet wird in einem definierten Flächenraster, wobei Objektabschnitte auf in der Bildebene angeordnete optoelektronische Sensoren abgebildet werden und Mittel zur Auswertung und Verknüpfung von Bilddaten vorgesehen sind erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach einer ersten Abtastung (1) mindestens eine weitere Abtastung (4) des Objektes erfolgt und jede weitere Abstastung gegenüber der vorhergehenden einen Versatz aufweist zwecks Verfeinerung des Flächenrasters, wobei entweder die weiteren Abtastungen jeweils nach Beendigung der 1 .Abtastung eines Objektabschnittes erfolgen oder nach der 1. Abtastung des gesamten Objektes und daß mit an sich bekannten Mitteln aus den Bilddaten defektkennzeichnende Daten gewonnen werden durch Vergleich identischer Bilder oder durch Vergleich von Bilddaten und bilderzeugendem Datensatz. Vorteilhaft kann es sein, wenn die 1 .Abschnittsbreite jeder weiteren Abtastung der letzten Abschnittsbreite der vorhergehenden Abtastung entspricht.

Die erfindungsgemäßen 2 Varianten der Bildung eines Mehrfachrasters haben insbesondere bei der Auswertung der Defektbilddaten unterschiedliche Vorteile. Bei dem abschnittsweisen Versatz und Abtastung ist die rechentechnische Auswertung der Defektdaten wegen der geringeren Datenmenge einfacher, aber der Steuerungsaufwand zur Realisierung des jeweiligen Versatzes komplizierter. Bei der Abtastung jeweils der gesamten Qbjektfläche mit unterschiedlicher Breite des ersten Abschnittes werden die Defekte außerdem durch andere Sensoren erfaßt und damit die Sicherheit der Defekterkennung erhöht

Die Auswertung und Weiterverarbeitung der Defektdaten kann erfindungsgemäß nach folgenden Varianten erfolgen:

— Alle Defekte beider Läufe werden summiert und ausgegeben, wobei Defekte mit gleichen Koordinaten nur als ein Defekt ausgegeben werden. Diese Variante hat statistische Vorteile.

— Alle kleinen Defekte werden summiert und die größeren Defekte des zweiten Laufes weggelassen. Diese Variante hat rechentechnische Vorteile.

— Alle kleinen Defekte werden summiert und die größeren Defekte mit einer Breite von 1 bis 2 Sensoren bzw. Sensorteilen und der Länge von 3 oder mehr Sensoren bzw. Sensorteilen werden nur ausgegeben, wenn sie in beiden Läufen aufgenommen werden. Alle anderen größeren Defekte können entsprechend dem 1. und 2. Anstrich behandelt werden.

Diese Variante hat den Vorteil, daß stochastisch verteilte Pseudodefekte aussortiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in zweikanaligen Anordnungen zum Einzelbildvergleich (die-to-die) ebenso verwendbar wie in einkanaligen Kontrollgeräten, mit denen nach dem Bild-Datensatzvergleich (die-to-date) gearbeitet wird.

Ausführungsbeispiel

Das Wesen der Erfindung soll mit einem stark vereinfachenden Zahlenbeispiel anand Fig. 1 und 2 verdeutlicht werden.

Fig. 1 zeigt ein Defektbild wie es nach einer LAbrasterung zur Weiterverarbeitung zur Verfügung steht. Ein quadratisches Defektbild 2 mit einer Kantenlänge a_D wird bei einer Abtastung mit einer Sensorzeile, deren Einzelsensoren 3 die Kantenlänge a_s aufweisen und das Raster 1 der I.Abtastung bilden, im ungünstigsten Fall in 4 Teile zerlegt.

Um diesen Defekt mit einer Abtastung 100%ig sicher zu erkennen, muß ein Sensor 3 also ein Viertel dieses Defektbildes 2 sicher erkennen.

Fig. 2 zeigt dieses Defektbild 2 nach der 2. Abtastung unter dem I.Raster 1 und dem 2. Raster 4. Bei einer 2. Abtastung des

Defektbildes 2 mit einem Versatz zur ersten um jeweils die halbe Sensorbreite \——J wird dieses Defektbild genau auf einen Sensor abgebildet. Daraus ist herleitbar, daß wenn bei einer I.Abtastung ein einzelner Sensor ein Viertel eines Defektbildes der Kantenlänge a_D sicher erkennt, mit der beschriebenen Doppelabtastung ein Defektbild der Kantenlänge sicher erkannt wird.

Durch ein Mehrfach raster wird also die Erkennbarkeit minimaler Defekte gegenüber einem Einzelraster deutlich erhöht. Beträgt

an2 die minimal erkennbare Defektbildgröße für ein Einzelraster a_D2, so beträgt sie für ein Doppelraster .

Der Grad der möglichen und sinnvollen weiteren Verfeinerung des Rasternetzes, d. h. die Zahl weiterer Abtastungen ist abhängig von den gegebenen Parametern des optischen Systems und der Sensoren.

Die Art der Abrasterung und Richtung kann ebenfalls zu weiteren interessanten Variationen führen, die als vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung hiermit gleichfalls unter Schutz gestellt sind. Die Weiterverarbeitung der durch die Sensoren ermittelten Bild- und Defektbilddaten ist nicht dargestellt, eine Möglichkeit wird hier genannt:

Der Fotosensorzeile sind Signalwandler und -aufbereiter zugeordnet. Die aufbereiteten Daten werden einem Defektdetektor

zugeführt, der die Defekte ermittelt und die defektbeschreibenden Daten in einem Pufferspeicher ablegt. Der Prozeß der Defektdetektierung und -abspeicherung wird durch einen Prozessor gesteuert. In Abhängigkeit vom Abtastlauf werden die zwischengespeicherten Defektdaten ingetrennten Speichern abgelegt. In Abhängigkeit von der Art der Bildung der Abtastraster und der Defektdatenauswertung werden die Defekte beider oder mehrerer Abtastläufe summiert und sortiert. Die Steuerung des Prozesses der Defektdatenspeicherung, der Defektsummierung und Defektdatensortierung übernimmt ein Rechner, der aus den Zugriff zu den genannten Variationsmöglichkeiten der Datengewinnung ermöglicht. Über einen Drucker, eine Diskette oder ein Display können Defektdaten ausgegeben werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur opto-elektronischen Bildverarbeitung mit einem mikroskopischen Abbildungssystem, wobei ein zu inspizierendes Objekt auf einem Kreuztisch gelagert ist und abschnittsweise abgetastet wird in einem definierten Flächenraster, wobei Objektabschnitte auf in der Bildebene angeordnete opto-elektronische Sensoren abgebildet werden und Mittel zur Auswertung und Verknüpfung von Bilddaten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer ersten Abtastung (1) mindestens .eine weitere Abtastung (4) des Objektes erfolgt und jede weitere Abtastung gegenüber der vorhergehenden einen Versatz aufweist zwecks Verfeinerung des Flächenrasters, wobei entweder die weiteren Abtastungen jeweils nach Beendigung der

• I.Abtastung eines Objektabschnittes erfolgen oder nach der I.Abtastung des gesamten Objektes und daß mit an sich bekannten Mitteln aus den Bilddaten defektkennzeichnende Daten gewonnen werden durch Vergleich identischer Bilder oder durch Vergleich von Bilddaten und bilderzeugendem Datensatz.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 1. Abschnittsbreite jeder weiteren Abtastung der letzten Abschnittsbreite der vorhergehenden Abtastung entspricht.

3. Verfahrennach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Defektdaten folgendermaßen verarbeitet werden:

— entwederwerden alle Defekte der Abtastungen summiert und abgespeichert, wobei Defekte mit gleichen Koordinaten nur als ein Defekt abgespeichert werden oder

— alle kleinen Defekte werden summiert und die größeren Defekte der weiteren Abtastungen weggelassen oder

— alle kleinen Defekte werden summiert und die größeren Defekte mit einer Breite von 1 bis 2 Sensoren bzw. Sensorteilen und der Länge von 3 oder mehr Sensoren bzw. Sensorteilen werden nur weiterverarbeitet, wenn sie bei allen Abtastungen aufgenommen wurden und alle anderen größeren Defekte können entsprechend der 1. und 2. angegebenen Variante behandelt werden.