DE10115502A1

DE10115502A1 - Room filtering for equipment fault investigation involves Fourier transformation, computing power spectrum, masking transformation to remove periodic data, inverse Fourier transformation

Info

Publication number: DE10115502A1
Application number: DE10115502A
Authority: DE
Inventors: Jeremy D Russell
Original assignee: Promos Technologies Inc
Current assignee: Promos Technologies Inc
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-10

Abstract

The method involves acquiring a digital image with a 2D field of pixel data, generating a Fourier transformation, computing power spectrum, generating a mask to suppress periodic structures in the original image and artifacts, increasing the mask to intensify structure suppression, applying the mask, computing an inverse Fourier transformation and scaling and displaying the resulting image. The method involves acquiring a digital image with a 2D field of pixel data from an original image, generating a Fourier transformation to produce a 2D field of complex data, computing a power spectrum to provide a real function representing the weighting of each spatial frequency, generating a mask to suppress periodic structures in the original image and artifacts, increasing the mask to intensify structure suppression, applying the mask to remove periodic data from the transformed image to produce a second group of complex data corresponding to a second transformed image, computing an inverse Fourier transformation, scaling and displaying the resulting image.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft optische Erfassungssysteme zur Fehleruntersuchung von Geräten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Raumfilterungswerkzeug für die Fehleruntersuchung integrierter Schaltungen oder von Halbleiterwafern zum Einsatz in der Umgebung einer Herstellungsfabrik oder eines Labors.The present invention relates to optical detection systems for troubleshooting devices. In particular, the present invention a spatial filtering tool for the Fault analysis of integrated circuits or of Semiconductor wafers for use in the environment of a Manufacturing factory or a laboratory.

Viele Geräte, beispielsweise integrierte Schaltungen oder Halbleiterwafer, weisen Strukturmuster auf, die durch optische Untersuchungssysteme sowohl im Raumbereich als auch im Frequenzbereich detektiert werden können. Im Stand der Technik wurde die optische Untersuchung derartiger Geräte unter Einsatz verschiedener Verfahren durchgeführt.Many devices, such as integrated circuits or Semiconductor wafers, have structure patterns that pass through optical examination systems both in the spatial area as well can be detected in the frequency domain. In the state of the Technology became the optical examination of such devices performed using various methods.

Ein derartiges Verfahren verwendet eine optische Bank und die visuelle Untersuchung des dort befindlichen Geräts. Die Länge der Zeit, die für derartige Untersuchungen erforderlich ist, führt dazu, daß dieses Verfahren in der Industrie unbrauchbar ist. Darüber hinaus ist diese Art von Untersuchung anfällig für menschliche Fehler, und ist daher nur begrenzt in Labors einsetzbar. Such a method uses an optical bench and the visual inspection of the device located there. The length the time required for such examinations, leads to the fact that this method is unusable in industry is. In addition, this type of investigation is vulnerable for human error, and is therefore limited in laboratories used.

Andere bekannte optische Untersuchungsverfahren verwenden übliche Bildbearbeitungssoftware und sogar Hardwareuntersuchungssysteme, jedoch sind diese Verfahren mit den Gegebenheiten einer Fabrik oder eines Labors nicht verträglich, da sie keine optimierte, automatische Lösung zur Verfügung stellen können. Zum Einsatz dieser Verfahren muß die räumliche Filterung an das untersuchte Gerät "von Hand angepaßt werden". Diese Verfahren sind daher eher für die Forschung geeignet, da ihr Einsatz ein hohes Ausmaß an Vertrautheit und Erfahrung voraussetzt.Use other known optical inspection methods usual image editing software and even Hardware inspection systems, however, these procedures are common the conditions of a factory or a laboratory compatible because it is not an optimized, automatic solution for Can provide. To use these procedures spatial filtering to the device under investigation "by hand be adapted ". These procedures are therefore rather for the Suitable research because its use is high Familiarity and experience required.

Ein weiteres bekanntes optisches Untersuchungsverfahren verwendet Inline-Untersuchungswerkzeuge. Derartige vorhandene Inline-Werkzeuge erfordern teure Hardware, und ihnen fehlt die Flexibilität, die bei einer Fehleruntersuchung in einem Labor erforderlich ist.Another well-known optical examination method uses inline inspection tools. Such existing Inline tools require expensive hardware and they are lacking the flexibility of troubleshooting in one Laboratory is required.

Eine weitere Vorgehensweise verwendet herkömmliche, mittels Abtastelektronenmikroskopie (SEM) hergestellte Bilder, die von einem eng fokussierten Elektronenstrahl erzeugt werden, der die Oberfläche einer Probe abtastet, wobei diese Bilder dann visuell nach Defekten (Unregelmäßigkeiten) durch Ingenieure oder Techniker in einem Labor für die Fehleruntersuchung (FA) untersucht werden. Zwar ist diese Vorgehensweise im allgemeinen sowohl in der Industrie und im Labor akzeptierbar, jedoch können kleine Unregelmäßigkeiten schwer aufzufinden sein.Another approach uses conventional means Scanning electron microscopy (SEM) produced images that generated by a tightly focused electron beam which scans the surface of a sample, these images then visually for defects (irregularities) Engineers or technicians in a laboratory for the Failure Investigation (FA) to be examined. Although this is Approach in general both in industry and in Laboratory acceptable, however, small irregularities can occur be hard to find.

Es wurden verschiedene Verfeinerungen zum SEM Verfahren versucht, um die Feststellung kleiner Unregelmäßigkeiten zu erleichtern. Die räumliche Filterung wurde bei einem SEM-Bild eines Gegenstands eingesetzt, durch Verwendung von Diapositiven von SEM-Mikrophotographien und einer Laser-Optikbank. Dadurch, daß von Hand eine Maske für die Beugungspeaks hergestellt wurde, die in dem optischen Weg auftreten, umfaßt das markierte, rekonstruierte Bild hauptsächlich Defekte. Wenn der überwiegende Anteil des zulässigen Bereichs markiert wird, erleichtert diese Vorgehensweise die Erfassung und Untersuchung genau die defekten Bereiche einer Schaltung.There have been various refinements to the SEM process tried to find small irregularities too facilitate. The spatial filtering was done on a SEM image of an object used by using Slides of SEM microphotographs and one Laser optical bench. By hand masking for the Diffraction peaks were produced in the optical path occur, includes the marked, reconstructed image mainly defects. If the majority of the permissible range is marked, this facilitates How to capture and investigate exactly that defective areas of a circuit.

Das US-Patent 6,021,214 von Evans et al beschreibt eine Verbundvorgehensweise zur Ermittlung von Defekten, wobei digitalisierte Bilder eines Gerätes und eine Kombination von Frequenzbereichs- und Raumbereichstechniken eingesetzt wird. Evans et al schlagen vor, zweidimensionale Spektren von Bildern von zwei Proben des Geräts dadurch zu erhalten, daß Fourier-ähnliche Transformationen verwendet werden, wobei irgendwelche starken Harmonischen mit einem Spektralfilter entfernt werden, die Bilder ausgerichtet werden, und sie zurück zum Raumbereich transformiert werden, wo sie dann subtrahiert werden, und die Differenzbilder nach Defekten untersucht werden. Frequenzbereichsverfahren werden zum Ausrichten der Bilder verwendet.U.S. Patent 6,021,214 to Evans et al describes one Compound procedure for the determination of defects, whereby digitized images of a device and a combination of Frequency domain and spatial domain techniques is used. Evans et al suggest two-dimensional spectra of Obtain images of two samples of the device by: Fourier-like transformations are used, where any strong harmonics with a spectral filter removed, the images are aligned, and they be transformed back to the spatial area, where they then be subtracted, and the difference images after defects to be examined. Frequency domain procedures become Aligning the images used.

Weiterhin beschreibt das US-Patent 5,506,676 von Hendler et al die Erfassung von Defekten unter Verwendung von Fourier-Optiken und einer räumlichen Trennvorrichtung. Die Fourier-Transformationskomponenten eines idealen Musters werden mit den Fourier-Transformationskomponenten eines gemessenen Musters verglichen, und Unterschiede der relativen Intensitäten der Raumkomponenten zeigen Defekte an.Furthermore, U.S. Patent 5,506,676 to Hendler et al the detection of defects using Fourier optics and a spatial separator. The Fourier transform components of an ideal pattern are combined with the Fourier transform components measured pattern compared, and differences in relative Intensities of the room components indicate defects.

Die Inhalte jeder der voranstehend angegebenen Veröffentlichungen werden durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen. The contents of each of the above Publications are made by reference in the present Registration included.

Das Leistungsspektrum des Bildes einer periodischen Schaltung umfaßt ein regelmäßiges Feld aus hellen Punkten, welche den periodischen Merkmalen in der Schaltung entsprechen, und einen dunkleren Hintergrund, der den Hauptanteil der Information infolge des Vorhandenseins irregulärer Defekte enthält. Dieses Leistungsspektrum eines regelmäßigen Feldes aus hellen Punkten ist ein ideales Ziel für Maskierungsverfahren. Im Stand der Technik werden zwei Vorgehensweisen dazu verwendet, festzulegen, welche Raumfrequenzen in dem Leistungsspektrum durch Maskierung ausgeschlossen werden sollten.The power spectrum of the image of a periodic circuit includes a regular field of bright spots, which the correspond to periodic features in the circuit, and a darker background that is the bulk of the Information due to the presence of irregular defects contains. This range of services of a regular field from bright dots is an ideal target for Masking methods. In the prior art, two Procedures used to determine which Spatial frequencies in the performance spectrum by masking should be excluded.

Die erste Vorgehensweise zum Maskieren von Raumfrequenzen wird als "manuelle Maskenfestlegung" bezeichnet, welche die manuelle Festlegung der hellen Punkte eines Schaltungsbildes in dem Leistungsspektrum umfaßt. Diese Vorgehensweise ist extrem zeitaufwendig, da sie ein Vorgehen von Hand erfordert. Sie ist darüber hinaus für menschliche Fehler anfällig.The first way to mask spatial frequencies is referred to as "manual mask setting" which the manual definition of the bright points of a circuit diagram included in the range of services. This procedure is extremely time consuming as it requires manual handling. It is also prone to human error.

Die zweite Vorgehensweise für die Maskierung setzt die Fourier-Analyse ein, wodurch eine periodische Signalform in eine Gruppe von Sinuswellen oder Kosinuswellen zerlegt wird, die sich ergebende Signalform in Bezug auf regelmäßige Merkmale maskiert wird, und dann mit der maskierten Transformation eine inverse Fourier-Transformation durchgeführt wird, um ein Bild zu erhalten, das die visuelle Erkennbarkeit irgendwelcher Defekte gestattet. Diese zweite Vorgehensweise zum Maskieren von Raumfrequenzen wird als "Verwendung eines goldenen Schaltungsbereichs" bezeichnet, wodurch die Fourier-Transformierte eines perfekten Bereichs der Schaltung von einer Fourier-Transformierten eines Testbereiches subtrahiert wird. Dann wird eine inverse Fourier-Transformation bei der Differenz durchgeführt, und werden infolge der Subtraktion nur die Defekte wiedergegeben. Diese zweite Vorgehensweise weist den Nachteil auf, daß sie erfordert, daß ein geeigneter "goldener Schaltungsbereich" (also fehlerfreier Bereich) festgelegt werden muß.The second procedure for masking is the Fourier analysis, creating a periodic waveform in a group of sine waves or cosine waves is decomposed, the resulting waveform in terms of regular Characteristics is masked, and then with the masked Transform an inverse Fourier transform is performed to obtain an image that is visual Detectability of any defects allowed. This second Procedure for masking spatial frequencies is called "Use a golden circuit area" whereby the Fourier transform of a perfect area the circuit of a Fourier transform one Test area is subtracted. Then an inverse Fourier transform performed at the difference, and only the defects are reproduced as a result of the subtraction. This second approach has the disadvantage that it requires an appropriate "gold circuit area" (i.e. error-free area) must be specified.

Im Stand der Technik fehlt daher ein schnelles Verfahren zum Feststellen und zum Visualisieren von irregulären Strukturen in SEM-Bildern regelmäßiger integrierter Schaltungen, das sowohl vollständig automatisch ist, als auch fein abstimmbar.The prior art therefore lacks a quick method for Detect and visualize irregular structures in SEM images of regular integrated circuits, that is both fully automatic and finely tunable.

Die vorliegende Erfindung überwindet die voranstehend geschilderten, beim Stand der Technik auftretenden Probleme dadurch, daß sie ein schnelles Verfahren zum Visualisieren von Irregularitäten zur Verfügung stellt, welche Defekte sein können, in den Bildern regelmäßiger Schaltungen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl vollständig automatisch als auch fein einstellbar. Zu diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Raumfilterungsverfahren zur Verfügung gestellt, welches folgende Schritte umfaßt:
The present invention overcomes the foregoing problems in the prior art by providing a quick method for visualizing irregularities, which may be defects, in the regular circuit images. The method according to the invention can be set both completely automatically and finely. For this purpose, a spatial filtering method is provided according to the present invention, which comprises the following steps:

a) Acquisition of a digital image of a two dimensional array of pixel data from one Original image;
b) Calculating a first Fourier transform of the acquired image data in order to generate a two-dimensional field of complex data from the following equation:
c) Calculation of a power spectrum for the first Fourier transform, which was calculated in step (b), in order to provide a real function which represents the weight of each spatial frequency in the original, from the following equation:
P (u, v) = log (1 + F (u, v) F * (u, v));
d) Creation of a mask from the range of services, which in Step (c) was calculated to mask the data to be used, which result from step (b) in order to regular structures of the original image suppress and unwanted artifacts caused by the Acquisition of the digital image in step (a) were caused;
e) enlargement of the mask generated in step (d), by Extension of masking points created therein to the suppression of regular structures of the Increase original image;
f) to remove periodic data, insert the in Step (e) enlarged mask at the first Fourier transform calculated in step (b) became a second Fourier transform results;
g) calculation of an inverse Fourier transform of the second Fourier transform of the digital image which was masked in step (f) in order to obtain a spatially filtered image or a defect image from the following equation:
h) scaling the spatially filtered image with respect to a gray scale; and
i) Providing a visual representation of the Grayscale image obtained in step (h).

Bei einer ersten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird die im Schritt (d) durchgeführte Maskenerzeugung dadurch durchgeführt, daß eine Helligkeitsintensitätsschwelle in dem Leistungsspektrum berechnet wird, welches die hellsten 10% der Pixel enthält. Diese Pixel bilden dann die anfängliche Maske festgestellter heller Punkte (0) und des Hintergrundes (1).In a first aspect of the present invention the mask generation carried out in step (d) performed that a brightness intensity threshold in the Power spectrum is calculated, which is the brightest 10% the pixel contains. These pixels then form the initial one Mask of detected light dots (0) and the background (1).

Bei einer zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Vergrößerung der Maske im Schritt (e) das Verlängern der Maske umfassen, um die Unterdrückung von X- und Y- Verlängerungen zu maximieren, welche SEM-Artefakte infolge der Abtastung betreffen. Jeder Pixel in der Originalmaske, der den Wert 1 aufweist, wird auf 0 eingestellt, wenn er Nachbarn in Horizontal- oder Vertikalrichtung aufweist.In a second aspect of the present invention the enlargement of the mask in step (e) can extend the lengthening mask to suppress the suppression of X and Y Maximize extensions which result in SEM artifacts of the scan. Every pixel in the original mask, which has the value 1 is set to 0 if it Has neighbors in the horizontal or vertical direction.

Gemäß einer dritten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt das Visualisieren des Bildes im Schritt (i) die Bereitstellung der automatischen Umstellung zwischen einer Anzeige des Orignalbildes und des Graustufenbildes, wobei die Umschaltung durch einen Zeitgeber gesteuert wird. According to a third aspect of the present invention includes visualizing the image in step (i) Provision of the automatic changeover between one Display of the original image and the grayscale image, the Switching is controlled by a timer.

Gemäß einer vierten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt die Visualisierung des Bildes im Schritt (i) die Bereitstellung einer Umschaltung nach Bedarf zwischen einer Anzeige des Originalbildes und des Graustufenbildes.According to a fourth aspect of the present invention includes the visualization of the image in step (i) Provide switching as needed between one Display of the original image and the grayscale image.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden, detaillierten Beschreibung der bevorzugten Zielrichtungen noch deutlicher, aus den beigefügten Patentansprüchen, und den beigefügten Zeichnungen. Es zeigt:Other objectives, features and advantages of the present Invention will become apparent from the following detailed Describe the preferred directions more clearly from the appended claims, and the appended Drawings. It shows:

Fig. 1A und 1B Flußdiagramme einer Übersicht über die Schritte einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; . 1A and 1B are flow charts showing an overview of the steps of a preferred embodiment of the present invention;

Fig. 2 eine Darstellung eines erfaßten Digitalbildes gemäß der in den Fig. 1A und 1B dargestellten bevorzugten Ausführungsformen; FIG. 2 is an illustration of a captured digital image in accordance with the preferred embodiments shown in FIGS. 1A and 1B;

Fig. 3 eine Darstellung eines erfaßten Digitalbildes in Fig. 2, nachdem das Leistungsspektrum berechnet und gewichtet wurde, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; . Fig. 3 is an illustration of a digital image captured in Figure 2, after the power spectrum was calculated and weighted in accordance with a preferred embodiment of the present invention;

Fig. 4A, 4B und 4C ein Beispiel für die Erzeugung einer Maske in Abhängigkeit von einer Helligkeitsintensitätsschwelle in dem Leistungsspektrum; FIGS. 4A, 4B and 4C, an example of the generation of a mask depending on a brightness intensity threshold in the power spectrum;

Fig. 5A und 5B die Vergrößerung der in den Fig. 4A bis 4C dargestellten Maske gemäß der vorliegenden Erfindung; und Fig. 5A and 5B, the magnification of the mask shown in Figures 4A-4C according to the present invention. and

Fig. 6 ein Graustufenbild, nachdem die Maske gemäß Fig. 5B eingesetzt wurde, und eine inverse Transformation durchgeführt wurde. FIG. 6 shows a grayscale image after the mask according to FIG. 5B has been inserted and an inverse transformation has been carried out.

Als nächstes wird die vorliegende Erfindung auf der Grundlage ihrer momentan bevorzugten Ausführungsformen erläutert.Next, the present invention is based of their currently preferred embodiments.

Die Fig. 1A und 1B sind Flußdiagramme, die eine bevorzugte Ausführungsform des Raumfilterungswerkzeugs zur Fehleruntersuchung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen. Bei dieser Ausführungsform wurde das Raumfilterungswerkzeug in der Programmiersprache Visual C++ geschrieben, und kann bei jeder SEM auf PC-Basis oder einem entsprechenden Werkzeug ablaufen, durch Importieren von Bildern in TIFF (tagged information file format) oder im Format BMP (Bit mapped). Allerdings weiß ein Fachmann auf diesem Gebiet, daß andere Sprachen eingesetzt werden können, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. FIGS. 1A and 1B are flow charts illustrating a preferred embodiment of the spatial filtering tool for fault analysis according to the present invention. In this embodiment, the spatial filtering tool was written in the programming language Visual C ++, and can run with any SEM on a PC basis or a corresponding tool, by importing images in TIFF (tagged information file format) or in the BMP (bit mapped) format. However, one skilled in the art knows that other languages can be used without departing from the spirit and scope of the present invention.

Wie aus Fig. 1A hervorgeht, wird im Schritt 100 ein Digitalbild aus einem Originalbild beispielsweise einer integrierten Schaltung akquiriert. Normalerweise ist dieses Digitalbild ein SEM-Bild der integrierten Schaltung, und umfaßt zweidimensionale Pixeldaten. Ein Beispiel für ein derartiges Digitalbild, das im Schritt 100 akquiriert wurde, ist in Fig. 2 dargestellt.As can be seen from FIG. 1A, a digital image is acquired in step 100 from an original image, for example of an integrated circuit. Typically, this digital image is an SEM image of the integrated circuit and includes two-dimensional pixel data. An example of such a digital image, which was acquired in step 100, is shown in FIG. 2.

Im Schritt 110 wird zur Erzeugung eines zweidimensionalen (2-D) Feldes komplexer Daten eine Fourier-Transformation des akquirierten Digitalbildes unter Verwendung folgender Gleichung berechnet:
In step 110, a Fourier transform of the acquired digital image is calculated using the following equation to generate a two-dimensional (2-D) field of complex data:

Im Schritt 120 wird das Leistungsspektrum dieser 2-D Fourier-Transformation berechnet. Dieses Leistungsspektrum wird zu dem Zweck berechnet, um eine Funktion bereitzustellen, welche die Gewichtung jeder Raumfrequenz im Originalbild repräsentiert. Die Berechnung erfolgt auf der Grundlage folgender Gleichung:
In step 120, the power spectrum of this 2-D Fourier transformation is calculated. This power spectrum is calculated for the purpose of providing a function that represents the weighting of each spatial frequency in the original image. The calculation is based on the following equation:

P(u, v) = log (1 + F(u, v)F*(u, v));P (u, v) = log (1 + F (u, v) F * (u, v));

Dieses Leistungsspektrum enthält Information von:
1) unregelmäßigen Strukturen; 2) Rauschen und Defekten; und 3) Artefakten infolge von SEM-Eigenschaften (Verlängerung zu Punkten in den X- und Y-Bereichen), die infolge der Abtasteigenschaften bei SEM auftreten, und infolge kleiner Schwankungen der Bildposition im Verlauf der Zeit.This range of services contains information from:
1) irregular structures; 2) noise and defects; and 3) artifacts due to SEM properties (elongation to dots in the X and Y areas) occurring due to the scanning properties in SEM and due to small variations in image position over time.

Fig. 3 zeigt das Bild, nachdem das Leistungsspektrum im Schritt 120 berechnet wurde. Die Information von regelmäßigen oder periodischen Strukturen wird durch die hellen Punkte repräsentiert, und Rauschen und Defekte werden durch die dunkleren Bereiche repräsentiert. Die Verlängerung zu Punkten in den X- und Y-Bereichen stellen die Artefakte infolge der SEM-Eigenschaften dar. Fig. 3 shows the image after the power spectrum was calculated in step 120. The information from regular or periodic structures is represented by the light spots, and noise and defects are represented by the darker areas. The extension to points in the X and Y areas represent the artifacts due to the SEM properties.

Im Schritt 130 wird eine Maske erzeugt, um die regelmäßigen oder periodischen Strukturen des Originalbildes zu unterdrücken, und ebenso die unerwünschten Artefakte, die durch den SEM-Prozeß hervorgerufen werden. Die Maskenerzeugung wird so durchgeführt, daß eine Helligkeitsintensitätsschwelle in dem Leistungsspektrum berechnet wird, welches die hellsten 10% (dies stellt einen einstellbaren Parameter dar) der Pixel enthält. Diese Pixel bilden dann die ursprüngliche Maske festgestellter heller Punkte (0) und des Hintergrunds (1).In step 130, a mask is created to display the regular ones or periodic structures of the original image suppress, as well as the unwanted artifacts that caused by the SEM process. The Mask generation is carried out so that a Brightness intensity threshold in the performance spectrum is calculated, which is the brightest 10% (this represents one adjustable parameters) that contains pixels. These pixels then form the original mask of detected lighter Points (0) and background (1).

Zum besseren Verständnis der Maskenerzeugung im Schritt 130 sind in den Fig. 4A bis 4C jeweilige Diagramme des schematischen Leistungsspektrums, der rekonstruierten Defektintensität und der rekonstruierten Schaltungsintensität nach der Erzeugung der Maske dargestellt. Die Fig. 4A bis 4C sind Darstellungen des Leistungsspektrumsgraupegels in Abhängigkeit von der Raumfrequenz, die durch u bezeichnet wird. Jedes der Diagramme zeigt denselben kleinen Bereich in der Nähe eines Leistungsspektrumspunktes, und zeigt einen Spitzenwert für jenen Punkt, der von einem Hintergrund mit niedriger Amplitude für die Defekte umgeben wird. Die Raumfrequenzen sämtlicher Diagramme oberhalb der Horizontallinie Gt sind weggelassen. Im Mittel ist die Anzahl von Raumfrequenzen von einer Schaltung oder einem Defektmerkmal, die vorhanden sind, proportional zur rekonstruierten Helligkeit des Merkmals. Wenn daher Gt in den jeweiligen Diagrammen in Fig. 4A ansteigt, wird die Defektinformation auf niedrigem Pegel schnell vollständig rekonstruiert, und sinkt die Defektintensität (in Fig. 4B gezeigt) ab. In Bezug auf die periodischen Merkmale ist von dem Hauptpunkt immer noch mehr vorhanden, und nimmt die Schaltungsintensität weiterhin stark zu, wie dies in Fig. 4C gezeigt ist.For a better understanding of the mask generation in step 130, respective diagrams of the schematic power spectrum, the reconstructed defect intensity and the reconstructed circuit intensity after the mask has been generated are shown in FIGS . 4A to 4C. FIGS. 4A to 4C are illustrations of the power spectrum gray level as a function of spatial frequency that is designated by u. Each of the graphs shows the same small area near a power spectrum point, and shows a peak for that point that is surrounded by a low amplitude background for the defects. The spatial frequencies of all diagrams above the horizontal line Gt are omitted. On average, the number of spatial frequencies of a circuit or a defect feature that are present is proportional to the reconstructed brightness of the feature. Therefore, when Gt rises in the respective diagrams in FIG. 4A, the defect information is quickly completely reconstructed at a low level, and the defect intensity (shown in FIG. 4B) decreases. Regarding the periodic features, there is still more from the main point and the circuit intensity continues to increase greatly as shown in Fig. 4C.

Um die Artefakte infolge der periodischen Merkmale zu entfernen, wird die im Schritt 130 erzeugte Maske im Schritt 140 dadurch vergrößert, daß Maskierungspunkte verlängert werden, um die Unterdrückung der regelmäßigen Strukturen des Originalbildes zu erhöhen. Anders ausgedrückt erstreckt sich die Maskenvergrößerung annähernd über einen oder zwei Pixel (in diesem speziellen Fall) sowohl in Richtung X als auch in Richtung Y.To the artifacts due to the periodic characteristics too remove, the mask created in step 130 is removed in step 140 enlarged by extending masking points to suppress the regular structures of the Increase original image. In other words, stretches the mask magnification is approximately one or two pixels (in this particular case) both in the X and in direction Direction Y.

Die Fig. 5A und 5B erläutern ein Beispiel für die im Schritt 140 durchgeführte Maskenvergrößerung. Die Punkte in der Maske müssen verlängert werden, um sämtliche Information infolge des regelmäßigen oder periodischen Musters zu erfassen, ohne jedoch zu viel von der statistischen Defektinformation zu unterdrücken. Es ist darüber hinaus wünschenswert, die Punkte auf eine Weise zu verlängern, welche die Unterdrückung der X- und Y-Verlängerungen der Punkte maximiert, da diese SEM-Artefakte betreffen, die von der Art und Weise einer derartigen Abtastung herrühren. Um diese Verlängerung zu erzielen wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeder Pixel in der ursprünglichen Maske, der den Wert 1 aufweist, auf 0 eingestellt, wenn er Nachbarn in Horizontal- oder Vertikalrichtung aufweist. Hierdurch werden sowohl die regelmäßige oder periodische Schaltungsstruktur als auch SEM-Artefakte unterdrückt. Weiterhin können zum Zwecke der Aufrechterhaltung des durchschnittlichen Bildintensitätspegels die Punkte für die Frequenz 0 auf 1 eingestellt werden. Figs. 5A and 5B illustrate an example of the processing performed in step 140 mask magnification. The dots in the mask must be lengthened to capture all of the information due to the regular or periodic pattern, but without suppressing too much of the statistical defect information. It is also desirable to lengthen the dots in a way that maximizes the suppression of the X and Y extensions of the dots, as they relate to SEM artifacts resulting from the way such a scan is performed. To achieve this extension, according to a preferred embodiment of the present invention, each pixel in the original mask that has the value 1 is set to 0 if it has neighbors in the horizontal or vertical direction. This suppresses both the regular or periodic circuit structure and SEM artifacts. Furthermore, for the purpose of maintaining the average image intensity level, the dots for frequency 0 can be set to 1.

Im Schritt 150 wird die vergrößerte (also sich ergebende) Maske eingesetzt, um periodische Daten von der Fourier-Transformation zu entfernen, was zu einem zweiten Satz komplexer Daten führt, der einer zweiten Fourier-Transformation entspricht. In step 150 the enlarged (i.e. resulting) Mask used to periodic data from the Remove Fourier transform, resulting in a second Set of complex data leads to a second Fourier transform corresponds.

Im Schritt 160 wird eine inverse Fourier-Transformation in Bezug auf die zweite Fourier-Transformation bei dem zweiten Satz komplexer Daten eingesetzt, der sich infolge des Schrittes 150 ergibt, um ein räumlich gefiltertes Originalbild zu erhalten. Die Transformation wird dadurch erzielt, daß folgende inverse Gleichung angewendet wird.In step 160, an inverse Fourier transform in Regarding the second Fourier transform in the second Set of complex data used, which is due to the Step 150 results in a spatially filtered Get original picture. This will transform achieves that the following inverse equation is used.

Im Schritt 170 wird das räumlich gefilterte Bild in Bezug auf die Grauskala skaliert, und wird dieses Bild im Schritt 180 angezeigt. Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines dargestellten Bildes einer integrierten Schaltung.In step 170, the spatially filtered image is scaled with respect to the gray scale, and this image is displayed in step 180. Fig. 6 shows an example of an image of an integrated circuit shown.

Obwohl das sich ergebende, visualisierte Bild, das in Fig. 6 dargestellt ist, dazu führt, daß kleine Unregelmäßigkeiten besser sichtbar werden, kann auf das Originalbild durch eine von verschiedenen Vorgehensweisen zugegriffen werden, beispielsweise durch die Umschaltung zwischen einem Bild des Originalbildes und die Anzeige des sich ergebenden visualisierten Bildes am Ort und je nach Wunsch, und/oder durch den Einsatz einer automatischen Umschaltung, die von einem Zeitgeber gesteuert wird.Although the resulting visualized image shown in Fig. 6 tends to make small irregularities more visible, the original image can be accessed by one of several approaches, such as switching between an image of the original image and displaying it of the resulting visualized image on site and as desired, and / or by using an automatic switch that is controlled by a timer.

Daher stellt die vorliegende Erfindung ein schnelles Verfahren (annähernd 2 bis 3 Sekunden) zum Visualisieren und Feststellen von Unregelmäßigkeiten in SEM-Bildern periodischer Merkmale zur Verfügung, beispielsweise von integrierten Schaltungen. Therefore, the present invention provides a quick one Procedures (approximately 2 to 3 seconds) for visualizing and Detection of irregularities in SEM images periodic characteristics are available, for example from integrated circuits.

Fachleuten auf diesem Gebiet wird auffallen, daß sich verschiedene Modifikationen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung durchführen lassen, die vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung umfaßt sind. Beispielsweise kann der abgetastete Gegenstand ein anderes elektrisches Bauteil als eine integrierte Schaltung sein, oder kann es sich hierbei um irgendeine Substanz handeln, bei welcher gewünscht wird, daß ein exakter Vergleich zum Zwecke der Fehleruntersuchung in kurzer Zeit durchgeführt werden kann.Professionals in the field will notice that various modifications and changes to the present Have invention carried out by the nature and scope of the present invention are included. For example, the scanned object another electrical component than be an integrated circuit, or it can be act any substance where it is desired that an exact comparison for the purpose of troubleshooting in can be done in a short time.

Claims

1. Spatial filtering process with the following steps:

a) Acquisition of a digital image, which comprises a two-dimensional field of pixel data, from an original image;
b) generating a first Fourier transform of the digital image to generate a two-dimensional array of complex data from the following equation:
c) Calculating a power spectrum to provide a real function representing the weighting of each spatial frequency in the two-dimensional array of complex data calculated in step (b) from the following equation:
F (u, v) = log (1 + F (u, v) F * (u, v));
d) creating a mask for suppressing periodic structures of the original image and undesired artifacts, which are caused by the acquisition of the digital image in step (a);
e) enlarging the mask generated in step (d) by extending masking points contained therein in order to increase the suppression of periodic structures of the original image;
f) inserting the mask enlarged in step (e) in order to remove the periodic data from the first Fourier transformation which results as a result of step (b), so that a second group of complex data results in accordance with a second Fourier transformation ;
g) calculating an inverse Fourier transform using the second set of complex data corresponding to the second Fourier transform of the digital image that was masked in step (f) to obtain a spatially filtered original image from the following equation:
h) scaling the spatially filtered image according to a gray scale; and
i) Providing a visual representation of the grayscale image obtained in step (h).

2. The method according to claim 1, characterized in that the step (d) the calculation of a brightness intensity in the Power spectrum includes which 10% of the brightest Contains pixels that the mask detected lighter Form dots.

3. The method according to claim 1, characterized in that the step (e) extending the mask by approximately one or two pixels in both the X and Y directions for each masking point.

4. The method according to claim 1, characterized in that the step (i) the provision of an automatic switchover between displaying the original image and one Display of the grayscale image by a timer includes.

5. The method according to claim 1, characterized in that the step (i) provide switching as desired between displaying the original image and one Display of grayscale image includes.

6. The method according to claim 1, characterized in that the step (e) continue maintaining the points with Frequency includes zero.