DD260582A1

DD260582A1 - PROCESS FOR OPTOELECTRONIC IMAGE PROCESSING

Info

Publication number: DD260582A1
Application number: DD30239987A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Degenkolbe; Manfred Heinze; Wolfgang Thieme
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1987-05-04
Filing date: 1987-05-04
Publication date: 1988-09-28

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, 2The invention relates to a method for opto-electronic image processing and can be realized with all microscopic control devices. By offset multiple scanning of an image, the detectability of the smallest defects is made possible. Fig. 1, 2

Description

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field of use

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.The invention finds application in optical devices where objects for controlling and / or comparing minute structures are to be investigated, whose exact positions are to be detected and processed and / or defects are to be recognized. In particular, the method and the arrangement are applicable in control devices of the semiconductor industry.

Characteristic of the known state of the art

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.The discernibility of small defects in the inspection of semiconductor device templates by means of optical imaging systems and opto-electronic transducers depends largely on the magnification and aperture of the selected optical system as well as the sensor dimensions of the photosensor lines used as opto-electronic transducers. For areal scanning of the test object this is moved under the optical devices in at least two coordinates. The raster constant of the resulting sampling raster is in the photosensor row direction by the sensor dimension in conjunction with the magnification and perpendicular to the photosensor row direction, i. in the direction of movement of the coordinate table, determined by the integration time for the photosensor line in conjunction with the table speed.

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.United States Patent 4,448,532, issued May 15, 1984, entitled "Automatic Photomask Inspection Method and System," describes a method and apparatus for automatic photomask inspection.

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.The aim of the method is the separation of false defects (pseudo-defects) from real defects and the increase in the detection reliability of the real defects by two or more scans of a template. The addresses of the recorded defects are compared with the addresses of the defects detected in another run and the defects are output whose addresses match. Furthermore, it is proposed to carry out the second run in the opposite direction to the first run.

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.The method has the disadvantage that the recognizability of small defects (main objective of defect detection) is reduced, since it is precisely those which lie at the detection limit and with a low recognition reliability, i. H. only small defects detected in one run disappear.

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 dieWP G 02 B / 288601 0 describes an arrangement with which the influence of the resolution on the inspection rate or the influence of the inspection rate on the resolution is reduced. This is achieved according to the invention by the introduction of at least 2 photosensor lines in an optical channel which projects u. a. may be arranged to lie side by side and overlapped in the row direction, with the sensors of the rows being gap-to-each other and half overlapping transversely of the row direction. Thus, the detection reliability of pixels is significantly increased and the

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.Inspection rate as achieved when using a line. A disadvantage is the complicated necessary effort of optical and mechanical means to comply with the required high-precision adjustment of 2 or more photosensor lines and the resulting restriction of the universality of such expensive devices.

Object of the invention

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.The invention aims to eliminate the disadvantages of the prior art and to achieve a substantial increase in the accuracy of the defect detection, i. H. to recognize smaller defects than before.

Wesen der Erfindung -Essence of invention -

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.The object of the invention is to provide a method for optoelectronic image processing, which increases the detectability of defects below the sensor size of the opto-electronic converter while maintaining an optical imaging system. This is in a method for optoelectronic image processing with a microscopic imaging system, wherein an object to be inspected is mounted on a cross table and is scanned in sections in a defined area grid, wherein object sections are displayed on arranged in the image plane optoelectronic sensors and means for evaluation and Linking of image data are inventively achieved in that after a first scan (1) at least one further scan (4) of the object takes place and every further scan compared to the previous has an offset for the purpose of refinement of the area grid, either the further scans after completion the first scan of an object section or after the first scan of the entire object and that data known to defect from the image data are obtained by comparison of identical images or by comparison h of image data and image-forming dataset. It can be advantageous if the 1-th section width of each further scan corresponds to the last section width of the preceding scan.

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 erhöhtThe two variants according to the invention of forming a multiple grid have different advantages, in particular in the evaluation of the defect image data. With the offset and sampling in sections, the computational evaluation of the defect data is simpler because of the smaller amount of data, but the control effort for realizing the respective offset is more complicated. When scanning each of the entire Qbjektfläche with different width of the first section, the defects are also detected by other sensors and thus increases the security of the defect detection

Die Auswertung und Weiterverarbeitung der Defektdaten kann erfindungsgemäß nach folgenden Varianten erfolgen: The evaluation and further processing of the defect data can be carried out according to the invention according to the following variants:

— Alle Defekte beider Läufe werden summiert und ausgegeben, wobei Defekte mit gleichen Koordinaten nur als ein Defekt ausgegeben werden. Diese Variante hat statistische Vorteile.- All defects of both runs are summed and output, with defects with the same coordinates being output only as a defect. This variant has statistical advantages.

— Alle kleinen Defekte werden summiert und die größeren Defekte des zweiten Laufes weggelassen. Diese Variante hat rechentechnische Vorteile.- All small defects are summed and the larger defects of the second run are omitted. This variant has computational advantages.

— 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.- All small defects are summed and the larger defects with a width of 1 to 2 sensors or sensor parts and the length of 3 or more sensors or sensor parts are only output if they are recorded in both runs. All other major defects can be treated according to the 1st and 2nd painting.

Diese Variante hat den Vorteil, daß stochastisch verteilte Pseudodefekte aussortiert werden.This variant has the advantage that stochastically distributed pseudodefects are sorted out.

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.The inventive method is in dual-channel arrangements for single image comparison (die-to-the) as well usable as in single-channel control devices with which the image data set comparison (the-to-date) is worked.

embodiment

Das Wesen der Erfindung soll mit einem stark vereinfachenden Zahlenbeispiel anand Fig. 1 und 2 verdeutlicht werden.The essence of the invention will be illustrated with a simplistic numerical example anand Figs. 1 and 2.

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.Fig. 1 shows a defect image as it is available after a LAbrasterung for further processing. A square defect image 2 with an edge length a _D is in the worst case split into 4 parts in a scan with a sensor line, the individual sensors 3 have the edge length a _s and form the grid 1 of I.Abtastung.

Um diesen Defekt mit einer Abtastung 100%ig sicher zu erkennen, muß ein Sensor 3 also ein Viertel dieses Defektbildes 2 sicher erkennen.In order to reliably detect this defect with a scan of 100%, a sensor 3 must therefore reliably detect a quarter of this defect image 2.

Fig. 2 zeigt dieses Defektbild 2 nach der 2. Abtastung unter dem I.Raster 1 und dem 2. Raster 4. Bei einer 2. Abtastung desFig. 2 shows this defect image 2 after the 2nd scan under the I.Raster 1 and the 2nd grid 4. In a second scan of the

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.Defective image 2 with an offset to the first by half the sensor width\ --J this defect image is imaged exactly on a sensor. From this it can be deduced that when an I.Scapture a single sensor, a quarter of a defect image of the edge length a_D certainly recognizes, with the described double sampling a defect image of the edge length is reliably detected.

Durch ein Mehrfach raster wird also die Erkennbarkeit minimaler Defekte gegenüber einem Einzelraster deutlich erhöht. BeträgtBy a multiple grid so the visibility of minimal defects compared to a single grid is significantly increased. is

an2 die minimal erkennbare Defektbildgröße für ein Einzelraster a_D2, so beträgt sie für ein Doppelraster .an2 the minimum recognizable defect image size for a single grid a _D 2, it is for a double grid.

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.The degree of possible and meaningful further refinement of the grid network, d. H. the number of further samples depends on the given parameters of the optical system and the sensors.

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:The type of scanning and direction can also lead to further interesting variations, which are hereby also protected as advantageous embodiments of the invention hereby. The further processing of the image and defect image data determined by the sensors is not shown, one possibility is mentioned here:

Der Fotosensorzeile sind Signalwandler und -aufbereiter zugeordnet. Die aufbereiteten Daten werden einem DefektdetektorThe photo sensor line is associated with signal transducers and conditioners. The processed data becomes a defect detector

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.fed, which detects the defects and stores the defect-describing data in a buffer memory. The process of defect detection and storage is controlled by a processor. Depending on the scan, the buffered defect data are stored in separate memories. Depending on the type of formation of the sampling patterns and the defect data evaluation, the defects of both or several sampling runs are summed and sorted. The control of the process of defect data storage, the defect summation and defect data sorting is performed by a computer, which provides access to the mentioned possibilities of variation of the data acquisition. Defective data can be output via a printer, a floppy disk or a display.

Claims

1. A method for opto-electronic image processing with a microscopic imaging system, wherein an object to be inspected is mounted on a cross table and is scanned in sections in a defined area grid, wherein object sections are displayed on arranged in the image plane opto-electronic sensors and means for evaluation and Linking of image data are provided, characterized in that after a first scan (1) at least .An additional scan (4) of the object takes place and every further scan compared to the preceding has an offset for the purpose of refinement of the area grid, wherein either the further scans after each Termination of the

I. Scanning of an object section or after the I. Scanning of the entire object and that with known means from the image data Defektkennzeichnende data are obtained by comparing identical images or by comparing image data and image-forming data set.

2. The method according to claim 1, characterized in that the first section width of each further scan corresponds to the last section width of the previous scan.

3. A method according to claim 1 and 2, characterized in that defect data are processed as follows:

Either all defects of the samples are summed and stored, with defects having the same coordinates being stored only as a defect or

- All small defects are summed and the larger defects of the other samples omitted or

- All small defects are summed and the larger defects with a width of 1 to 2 sensors or sensor parts and the length of 3 or more sensors or sensor parts are only processed if they were recorded in all scans and all other major defects can be correspondingly the 1st and 2nd specified variant are treated.