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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Sichtprüfvorrichtung, die das Abbild
einer Oberfläche
eines Prüfmusters
aufnimmt und die Erscheinung des Musters auf Grundlage des aufgenommenen
Abbildes prüft,
und insbesondere eine Sichtprüfvorrichtung
zur Erkennung von Defekten auf einem Flüssigkeitskristallbildschirm
oder in einem Halbleitermuster auf einem Halbleiter-Wafer, der während eines
Halbleiterherstellungsprozesses hergestellt wird.
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Es
ist weithin üblich,
Bilddaten durch Gewinnung eines Abbildes eines hergestellten Muster
zu erzeugen und das Muster auf Defekte, z.B. durch Analyse der Abbilddaten,
zu untersuchen. Insbesondere werden auf dem Gebiet der Halbleiterproduktion weithin
Fotomaskenprüfausrüstungen
zur Untersuchung von Fotomasken und Sichtprüfausrüstungen zur Untersuchung von
Mustern, die auf Halbleiter-Wafern oder Flüssigkeitskristallbildschirmen
gebildet werden, verwendet. Die vorliegende Beschreibung erfolgt
anhand des Beispiels einer Sichtprüfvorrichtung (Prüfmaschine)
zur Defekterkennung in einem Halbleitermuster, das auf einem Halbleiter-Wafer
während
eines Halbleiterherstellungsprozesses gebildet wird, wobei sich
die Erfindung nicht auf diesen besonderen Gerätetyp beschränkt.
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Für diese
Art von Sichtprüfvorrichtung
verwendet man im Allgemeinen ein Hellfeldprüfgerät, das die Oberfläche eines
Prüfmusters
aus vertikaler Richtung erleuchtet und ein Abbild durch reflektiertes Licht
gewinnt, aber auch ein Dunkelfeldprüfgerät, das das Beleuchtungslicht
nicht direkt aufnimmt, wird verwendet. Im Falle des Dunkelfeldprüfgerätes wird
die Oberfläche
des Prüfmusters
aus schräger
oder vertikaler Richtung beleuchtet, ein Sensor ist so angebracht,
dass kein spiegelnd reflektiertes Licht aufgenommen wird, und man
erhält
das Dunkelfeldabbild der Prüfmusteroberfläche durch
sequenzielles Scannen der Oberfläche
mit dem Beleuchtungslicht. Entsprechend verwenden einige Typen von
Dunkelfeldgeräten
unter Umständen
keine Abbildsensoren, aber es versteht sich, dass die vorliegende
Erfindung auch bei solchen Gerätetypen
anwendbar ist.
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Deswegen
kann die vorliegende Erfindung bei allen Arten von Sichtprüfvorrichtungen
und -verfahren Anwendung finden, vorausgesetzt, dass die Vorrichtung
oder das Verfahren so ausgelegt sind, dass sie die Erscheinung eines
Prüfmusters
auf Grundlage eines Abbildes, das von der Oberfläche eines Prüfmusters
gewonnen wird, prüfen.
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Im
Halbleiterherstellungsprozess werden auf einem Halbleiter-Wafer
viele Chips (Matrizen) gebildet. Auf jeder Matrix werden Muster
in mehreren Schichten gebildet. Jede fertig gestellte Matrix wird mit
einer Sonde und einem Prüfgerät elektrisch
getestet, und jede defekte Matrix wird aus dem Herstellungsprozess
eliminiert. Im Halbleiterherstellungsprozess ist der Produktionsertrag
ein sehr wichtiger Faktor, und deshalb wird das Ergebnis des elektrischen
Testens an den Herstellungsprozess zurückgemeldet und für die Steuerung
jedes Prozessschrittes verwendet. Da jedoch der Halbleiterherstellungsprozess
aus vielen Prozessschritten besteht, dauert es sehr lange, bis das
elektrische Testen nach dem Start des Herstellungsprozesses durchgeführt werden
kann; dies resultiert darin, dass, wenn zum Beispiel ein bestimmter
Prozessschritt im Ergebnis des elektrischen Testens für fehlerhaft
befunden wurde, viele Wafer den Prozess bereits teilweise durchlaufen
haben und das Ergebnis des elektrischen Testens für die Verbesserung
des Ertrags nicht entsprechend zur Anwendung kommen kann. In Hinblick
hierauf wird eine Sichtprüfung,
wie z.B. eine Musterdefektprüfung,
durchgeführt,
um gebildete Muster mitten im Prozess zu prüfen, um Defekte zu erkennen.
Wenn die Musterdefektprüfung
in einer Vielzahl von Stufen des Herstellungsprozesses durchgeführt wird,
wird es möglich,
Defekte, die nach der vorangegangenen Prüfung auftraten, zu erkennen,
und das Ergebnis der Prüfung
kann somit direkt in die Prozesssteuerung einfließen.
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1 ist ein Blockdiagramm,
das eine Sichtprüfvorrichtung
zeigt, die der Antragsteller für
diesen Patentantrag in der Ungeprüften Japanischen Patentanmeldung
Nr. 2004-177397 vorgestellt hat. Wie abgebildet, ist eine Prüfmusterhalterung
(Spannfuttertisch) 2 auf der oberen Ebene eines Tisches 1,
der in zwei oder drei Richtungen beweglich ist, angebracht. Ein
zu prüfender
Halbleiter-Wafer 3 wird auf der Prüfmusterhalterung angeordnet
und darauf fixiert. Ein Abbildungsgerät 4, das aus einer
ein- oder zweidimensionalen CCD-Kamera oder dergleichen besteht, wird
oberhalb des Tisches angebracht, und das Abbildungsgerät 4 erstellt
ein Abbildsignal, indem es ein Abbild des auf dem Halbleiter-Wafer 3 gebildeten Musters
gewinnt.
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Wie
in 2 dargestellt, werden
mehrere Matrizen 3a auf dem Halbleiter-Wafer 3 in einem Matrixmuster,
das sich in der X- und Y-Richtung wiederholt, gebildet. Da auf jeder
Matrix dasselbe Muster gebildet wird, ist es allgemeine Praxis,
die Abbilder korrespondierender Abschnitte zwischen benachbarten
Matrizen zu vergleichen. Wenn es in zwei benachbarten Matrizen keinen
Defekt gibt, ist der Graustufenunterschied zwischen ihnen kleiner
als ein Schwellenwert, gibt es jedoch in einer der beiden Matrizen
einen Defekt, ist der Graustufenunterschied größer als der Schwellenwert (Einfach- Erkennung). Zu diesem
Zeitpunkt ist jedoch unbekannt, welche Matrix den Defekt enthält, weshalb
die Matrix weiterhin mit einer benachbarten Matrix auf einer anderen Seite
verglichen wird; und, falls der Graustufenunterschied im selben
Abschnitt größer als
der Schwellenwert ist, wird dann bestimmt, dass die der Prüfung unterzogene
Matrize den Defekt enthält
(Doppel-Erkennung).
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Das
Abbildungsgerät 4 umfasst
eine eindimensionale CCD-Kamera, und der Tisch 1 wird so bewegt,
dass sich das Abbildungsgerät 4 mit
einer konstanten Geschwindigkeit in der X- oder Y-Achse relativ
zum Halbleiter-Wafer 3 bewegt (scannt). Das Abbildungssignal
wird in ein vielwertiges Digitalsignal (Graustufensignal) umgewandelt,
das dann an eine Differenzerkennungseinheit 6 und auch
an eine Signalspeichereinheit 5 zur Speicherung weitergeleitet wird.
Während
des ablaufenden Scanning-Prozesses
wird ein Graustufensignal der benachbarten Matrix gewonnen, synchron
zum Auslesen des Graustufensignals der vorangegangenen Matrix aus
der Signalspeichereinheit 5, und an die Differenzerkennungseinheit 6 übertragen.
Tatsächlich
wird auch eine Verarbeitung, wie z.B. Feineinstellung, durchgeführt, eine
detaillierte Beschreibung einer derartigen Verarbeitung wird jedoch
hier nicht gegeben.
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In
dieser Weise werden die Graustufensignale der beiden benachbarten
Matrizen in die Differenzerkennungseinheit 6 eingegeben,
die den Unterschied (Graustufendifferenz) zwischen den beiden Graustufensignalen
berechnet und diesen an eine Berechnungseinheit des Schwellenwerts
der Erkennung 7 und eine Erkennungseinheit 8 übermittelt.
Die Differenzerkennungseinheit 6 berechnet hier den Absolutwert
der Graustufendifferenz und gibt diesen als die Graustufendifferenz
aus. Die Berechnungseinheit des Schwellenwerts der Erkennung 7 bestimmt
den Schwellenwert der Erkennung auf der Basis der Graustufendifferenz
und liefert den Schwellenwert der Erkennung an die Erkennungseinheit 8.
Die Erkennungseinheit 8 vergleicht die Graustufendifferenz mit
dem so bestimmten Schwellenwert um zu bestimmen, ob der der Prüfung unterzogene
Abschnitt einen Defekt enthält.
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Im
Allgemeinen unterscheidet sich der Rauschpegel eines Abbildes, das
von einem Halbleitermuster gewonnen wurde, je nach Art des Musters, beispielsweise,
ob es sich um einen Speicherzellenabschnitt, Logikschaltkreisabschnitt,
Verdrahtungsabschnitt oder einen Analogschaltkreisabschnitt handelt.
Ein Zusammenhang zwischen jedem solcher Abschnitte und der Art des
Halbleitermusters können von
den Designdaten abgeleitet werden. Daher bestimmt die Berechnungseinheit
zur Schwellenwerterkennung 7 automatisch den Schwellenwert
beispielsweise für
jeden Abschnitt entsprechend der Verteilung der Graustufendifferenzen
in diesem Abschnitt, und die Erkennungseinheit 8 führt die
Bestimmung unter Verwendung des für jeden Abschnitt bestimmten
Schwellenwertes aus.
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3 ist ein Blockdiagramm,
das ein Konfigurationsbeispiel der Berechnungseinheit des Schwellenwerts
der Erkennung 7 nach bisherigem Stand der Technik zeigt.
Wie dargestellt, umfasst die Berechnungseinheit des Schwellenwerts
der Erkennung 7: eine Berechnungseinheit für die Summenhäufigkeit 31,
die als Input die Graustufendifferenz-Ausgabe aus der Differenzerkennungseinheit 6 nutzt,
berechnet deren Summenhäufigkeit;
eine Berechnungseinheit für
die konvertierte Summenhäufigkeit 32,
die die Summenhäufigkeit
als Eingabe nutzt und eine konvertierte Summenhäufigkeit durch Umwandlung der
Summenhäufigkeit
derart errechnet, dass die Summenhäufigkeit ein lineares Verhältnis zur
Graustufendifferenz aufweist; eine Berechnungseinheit der Näherungsgeraden 33,
die eine Näherungsgerade
durch Näherungsberechnung
der Gesamtheit der konvertierten Summenhäufigkeit durch eine Gerade
berechnet; und eine Schwellenwertbestimmungseinheit 34,
die, auf Grundlage der Näherungsgeraden,
den Schwellenwert aus einem vorgeschriebenen Summenhäufigkeitswert
entsprechend einem vorgeschriebenen Berechnungsverfahren bestimmt.
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Der
Betrieb der so konfigurierten Berechnungseinheit des Schwellenwerts
der Erkennung 7 und ihrer Bestandteile wird mit Bezug auf 4 und 5A bis 5C beschrieben. 4 ist ein allgemeines Flussdiagramm,
das den Berechnungsprozess für
den Schwellenwert der Erkennung, der in der Berechnungseinheit des
Schwellenwerts der Erkennung 7 ausgeführt wird, darstellt, und 5A bis 5C zeigen die Kurven, die während des
Bestimmungsprozesses des Schwellenwerts der Erkennung erzeugt werden.
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In
Schritt S1 wird die Graustufendifferenz, die Pixel für Pixel
durch die Differenzerkennungseinheit 6 in 1 errechnet wird, in die Berechnungseinheit
für die
Summenhäufigkeit 31 in 3 eingespeist. In Schritt
S2 erstellt die Berechnungseinheit für die Summenhäufigkeit 31 ein
Histogramm der Graustufendifferenzen, wie z.B. in 5A dargestellt. Wenn die zu prüfende Anzahl
von Pixeln groß ist,
muss das Histogramm hier nicht durch Einholung der Graustufendifferenzen
von allen Pixeln erstellt werden, sondern wird durch Einholung von
Graustufendifferenzen von nur selektiv ausgewählten Pixeln erstellt.
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In
Schritt S3 berechnet die Berechnungseinheit für die Summenhäufigkeit 31 die
Summenhäufigkeit
der Graustufendifferenz auf der Grundlage des Histogramms.
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In
Schritt S4 wandelt die Berechnungseinheit für die konvertierte Summenhäufigkeit 32 unter
der Annahme, dass die Graustufendifferenz einem gewissen Verteilungsprinzip
folgt, die Summenhäufigkeit
derart um, dass die Summenhäufigkeit
ein lineares Verhältnis
zur Graustufendifferenz in der angenommenen Verteilung aufweist.
Hierbei wandelt die Berechnungseinheit für die konvertierte Summenhäufigkeit 32 die Summenhäufigkeit
unter der Annahme um, dass die Graustufendifferenz einem gewissen
Verteilungsprinzip, wie z.B. einer Normalverteilung, einer Poisson-Verteilung
oder einer Chi-Quadrat-Verteilung, folgt. Die so gewandelte Summenhäufigkeit
wird in 5B dargestellt.
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In
Schritt S5 leitet die Berechnungseinheit der Näherungsgeraden 33 die
Näherungsgerade
(y = ax + b), die das Verhältnis
zwischen Graustufendifferenz und konvertierter Summenhäufigkeit
(siehe 5C) darstellt,
von der konvertierten Summenhäufigkeit
ab.
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In
Schritt S6 bestimmt die Schwellenwertbestimmungseinheit 34 den
Schwellenwert auf der Grundlage der Parameter „a" und „b" der Näherungsgeraden und von Empfindlichkeitseinstellungsparametern
(Festwerte). Hierbei werden VOP und HO als feste Empfindlichkeitseinstellungsparameter
für die Näherungsgerade,
die das Verhältnis
zwischen Graustufendifferenz und konvertierter Summenhäufigkeit
darstellt, eingestellt und man erhält den Punkt auf der Geraden,
der die Summenhäufigkeit
P1, die einer bestimmten Summenwahrscheinlichkeit (p) entspricht,
darstellt (man erhält
P1 durch Multiplikation von p mit der Anzahl der Prüfmuster);
daraufhin wird die Graustufendifferenz, die man durch Bewegung dieses
Punktes um VOP in vertikaler Achsrichtung and um HO in horizontaler
Achsrichtung erhält, als
Schwellenwert genommen. Entsprechend wird der Schwellenwert T mit
der vorgegebenen Gleichung T = (P1 – b
+ VOP)/(a + HO) (1)berechnet.
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Auf
diese Weise kann der Schwellenwert nützlicherweise automatisch entsprechend
einem Histogramm der Graustufendifferenz des zu prüfenden Abbildes
bestimmt werden.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Mit
der Sichtprüfvorrichtung
und den Sichtprüfverfahren
nach bisherigem Stand der Technik sind nur Defektinformationen bezüglich Defekten,
die wie oben beschrieben erkannt werden (d.h. die Anzahl der Defekte,
Defekt-Größe, Defekt-Position,
Defekt-Art etc.), ermittelt und dem Nutzer bereitgestellt worden.
Da jedoch der für
die Defekterkennung verwendete Erkennungsschwellenwert automatisch
geändert
und auf jedes Prüfmuster
(Wafer) oder jede Matrix wie oben beschrieben eingestellt wird,
ist der Nutzer bisher nicht in der Lage gewesen, auf der Grundlage
der bereitgestellten Defektinformationen eine Bestimmung vorzunehmen,
ob jedes Prüfmuster die
gleiche Qualität
hat oder nicht.
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Das
bedeutet, dass, wenn sich der Einstellwert der Erkennungsschwelle
stark ändert
und sich der für
die Defekterkennung verwendete Erkennungsschwellenwert von Prüfmuster
zu Prüfmuster stark
unterscheidet, sogar dann, wenn die Anzahl der Defekte, die unter
Verwendung verschiedener Schwellenwerte für verschiedene Prüfmuster
erkannt werden, dieselbe ist, die Möglichkeit besteht, dass die
verschiedenen Prüfmuster
völlig
unterschiedliche Qualitäten
haben können.
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Mit
Blick auf das oben genannte Problem ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Sichtprüfvorrichtung
und ein Sichtprüfverfahren
bereitstellen, nach denen, zusätzlich
zur oben genannten Defektinformation, Informationen, die Unterschiede
zwischen für
die Sichtprüfung
von Prüfmustern verwendeten
Abbildungen darstellen, dem Nutzer bereitgestellt werden, wodurch
ermöglicht
wird, die Unterschiede zwischen den Prüfmustern darzustellen, die
der Nutzer nach dem bisherigen Stand der Technik der Sichtprüfung nicht
kennen konnte.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen, werden
gemäß der vorliegenden
Erfindung Verteilungsinformationen, die die Verteilung der Pixelwerte im
aufgenommenen Abbild anzeigen, berechnet und zusätzlich zu den oben genannten
Defektinformationen ausgegeben.
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Das
heißt,
dass eine Sichtprüfvorrichtung entsprechend
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung Folgendes umfasst:
eine Abbildungseinheit zur Aufnahme einer Abbildung einer Prüfmusteroberfläche; und
eine Defekterkennungseinheit, die einen Defekt am Prüfmuster
auf der Grundlage des von der Abbildungseinheit aufgenommenen Abbildes erkennt,
wobei die Sichtprüfvorrichtung
weiterhin umfasst: eine Berechnungseinheit für die Verteilungsinformation,
welche die Verteilungsinformation berechnet, welche die Verteilung
der Pixelwerte im von der Abbildungseinheit aufgenommenen Abbild
angibt und eine Ausgabeeinheit für
die Verteilungsinformation, welche die Verteilungsinformation zusätzlich zur Information
bezüglich
des von der Defekterkennungseinheit erkannten Defektes ausgibt.
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Ferner
wird in einem Sichtprüfverfahren
gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bei der Erkennung eines
Defektes an einem Prüfmuster
auf Grundlage des von der Prüfmusteroberfläche aufgenommenen
Abbildes die Verteilungsinformation berechnet, welche die Verteilung
der Pixelwerte im aufgenommenen Abbild darstellt, und zusätzlich zur
Information bezüglich
des erkannten Defektes ausgegeben.
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Zum
Beispiel können
Statistiken bezüglich der
Pixelwerte im aufgenommenen Abbild, Bildrauschpegel oder Verteilungsinformationen
bezüglich
des Bildrauschpegels als Verteilungsinformation ausgegeben werden.
Alternativ kann die Differenz zwischen den Pixelwerten zweier korrespondierender
Pixel im Abbild berechnet werden und die Information, die über die
Verteilung solcher Unterschiede oder zu deren Statistik innerhalb
des Abbildes Auskunft gibt, kann als Verteilungsinformation ausgegeben
werden.
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Die
Sichtprüfvorrichtung
und das Sichtprüfverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung können zur
Prüfung
des Erscheinungsbildes eines Halbleiter-Wafers mit mehreren Matrizen, die auf
dessen Oberfläche
gebildet werden, verwendet werden. In diesem Falle wird eine Verteilungsinformation,
welche die Verteilung der Graustufen im von der Abbildungseinheit
aufgenommenen Abbild angibt, berechnet und ausgegeben. Weiterhin
kann die Graustufendifferenz zwischen zwei entsprechenden Pixeln
berechnet werden, die sich in unterschiedlichen Bereichen in dem
Abbild befinden, die unterschiedliche Matrizen betreffen, und es
kann eine Verteilungsinformation berechnet und ausgegeben werden,
welche die Verteilung solcher Graustufendifferenzen innerhalb des
Abbilds angibt.
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Wenn
auf jeder Matrix sich wiederholende Muster, wie z.B. Speicherzellen,
gebildet werden, können
die Graustufendifferenzen zwischen zwei korrespondierenden Pixeln,
die sich in verschiedenen Abschnitten des Abbildes befinden und
unterschiedliche Zellen darstellen, berechnet werden und die Verteilungsinformation,
die Verteilung derartiger Graustufendifferenzen innerhalb des Abbildes
ausweist, kann berechnet und ausgegeben werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgend mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen erfolgenden Beschreibung verständlicher, wobei:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das die allgemeine Konfiguration einer Sichtprüfvorrichtung
nach bisherigem Stand der Technik darstellt;
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2 ein
Diagramm ist, das die Anordnung von Matrizen auf einem Halbleiter-Wafer
darstellt;
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3 ein
Blockdiagramm ist, das ein Konfigurationsbeispiel einer Berechnungseinheit
des Schwellenwerts der Erkennung in der Sichtprüfvorrichtung von 1 darstellt;
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4 ein
Flussdiagramm ist, das den Berechnungsprozess des Schwellenwerts
der Erkennung, der in der Berechnungseinheit des Schwellenwerts
der Erkennung von 3 ausgeführt wird, darstellt;
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5A bis 5C sind
Diagramme zur Erklärung
des Prozesses für
die Bestimmung eines Schwellenwertes;
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6 ist
ein Blockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration einer Sichtprüfvorrichtung
für Halbleitermuster
entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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7 ist
ein Diagramm, das die Konfiguration funktionaler Module darstellt,
die durch eine Berechnungseinheit für Verteilungsinformation, wie
in 6 dargestellt, implementiert werden.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail mit Bezug auf
die beigefügten
Figuren beschrieben. 6 ist ein Blockdiagramm, das
die allgemeine Konfiguration einer Sichtprüfvorrichtung für Halbleitermuster
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Die in 6 dargestellte
Sichtprüfvorrichtung
für Halbleitermuster
ist ähnlich
der Konfiguration der in 1 gezeigten Sichtprüfvorrichtung
für Halbleitermuster;
daher sind die gleichen oder ähnlichen
Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und gleiche
Bestandteile werden hierin nicht im Detail beschrieben.
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Wie
dargestellt, ist die Prüfmusterhalterung 2 auf
der oberen Ebene eines Tisches 1, der in zwei- oder drei-dimensionalen
Richtungen beweglich ist, montiert, und der zu prüfende Halbleiter-Wafer 3 wird auf
der Prüfmusterhalterung 2 angeordnet
und darauf fixiert. Das Abbildungsgerät 4, das aus einer CCD-Kamera
oder dergleichen gebildet ist, ist oberhalb des Tisches angebracht,
und das Abbildungsgerät 4 erstellt
ein Abbildsignal, indem es ein Abbild des auf dem Halbleiter-Wafer 3 gebildeten
Musters gewinnt.
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Das
Abbildungsgerät 4 umfasst
eine eindimensionale CCD-Kamera, wie z.B. eine TDI, und der Tisch 1 wird
so bewegt, dass sich die Kamera relativ zum Halbleiter-Wafer 3 mit
einer konstanten Geschwindigkeit in X- oder Y-Richtung bewegt (scannt). Das Abbildungssignal
wird in ein vielwertiges Digitalsignal (Graustufensignal) umgewandelt,
und jedes so gewandelte Abbildungssignal wird in der Signalspeichereinheit 5 sequenziell
gespeichert.
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Auf
der Grundlage des bekannten sich wiederholenden Rasterabstandes
für die
Matrizen, die auf dem zu prüfenden
Wafer 3 gebildet wurden, werden Graustufensignale, die
die Pixel verkörpern,
die sich an korrespondierenden Positionen in den Abbildungen zweier
benachbarter Matrizen innerhalb eines aufgenommenen Abbildes befinden,
aus der Signalspeichereinheit 5 herausgelesen und in die
Differenzerkennungseinheit 6 eingegeben. Es wird sogar auch
eine Verarbeitung, wie z.B. eine Feineinstellung, durchgeführt, eine
detaillierte Beschreibung einer derartigen Verarbeitung erfolgt
hier jedoch nicht.
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Wenn
die Graustufensignale von den beiden benachbarten Matrizen in die
Differenzerkennungseinheit 6 eingegeben werden, berechnet
die Differenzerkennungseinheit 6 den Unterschied (Graustufendifferenz)
zwischen den beiden Graustufensignalen und übermittelt diesen an die Berechnungseinheit des
Schwellenwerts der Erkennung 7 und die Erkennungseinheit 8.
Die Berechnungseinheit des Schwellenwerts der Erkennung 7 bestimmt
den Erkennungsschwellenwert auf der Grundlage der Verteilung der Graustufendifferenz
und übermittelt
den Erkennungsschwellenwert an die Erkennungseinheit 8.
Die Erkennungseinheit 8 vergleicht die Graustufendifferenz
mit dem so bestimmten Schwellenwert um zu bestimmen, ob der der
Prüfung
unterzogene Abschnitt einen Defekt enthält.
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Wenn
ein Defekt erkannt wurde, werden die Matrixnummer, die den erkannten
Defekt enthält,
die Position des Defektes innerhalb der Matrix, die Größe des Defektes,
die Art des Defektes etc. als Defektinformation an ein später zu beschreibendes
Ergebnisausgabegerät 30 übermittelt.
Damit bilden die Signalspeichereinheit 5, die Differenzerkennungseinheit 6,
die Berechnungseinheit die Schwellenwerts der Erkennung 7 und
die Erkennungseinheit 8 zusammen die Defekterkennungseinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Sichtprüfvorrichtung
für Halbleitermuster umfasst
außerdem:
eine Berechnungseinheit für
die Verteilungsinformation 10, die das vom Abbildungsgerät 4 aufgenommene
und in der Signalspeichereinheit 5 gespeicherte Abbild
ausliest und die Verteilungsinformation berechnet, welche die Verteilung der
Graustufensignale (Pixelwerte) innerhalb des aufgenommenen Abbildes
ausweist und das Prüfergebnisausgabegerät 20 zur
Ausgabe der Defektinformation bezüglich des von der Erkennungseinheit 8 erkannten
Defektes und der von der Berechnungseinheit für die Verteilungsinformation 10 errechneten Verteilungsinformation.
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Das
Prüfergebnisausgabegerät 20 kann
eine Konstruktion sein, die beliebige bekannte Ausgabemittel zur
Datenausgabe aus einer Sichtprüfvorrichtung
für Halbleitermuster
verwendet. Zum Beispiel, und wie in 6 dargestellt,
kann das Prüfergebnisausgabegerät 20 einen
Drucker 21, einen Bildschirm 22, wie z.B. ein
CRT, ein Laufwerk 23, wie z.B. ein Festplattenlaufwerk,
ein entfernbares Speichergerät, ein
CD-ROM-Laufwerk oder ein DVD-Laufwerk, oder eine Schnittstelle 24,
wie z.B. eine Netzwerkschnittstelle, um einfach Daten an einen anderen
Computer auszugeben, umfassen. Die Sichtprüfvorrichtung für Halbleitermuster
gibt über
das so beschaffene Prüfergebnisausgabegerät 20 die
Defektinformation bezüglich
des von der Erkennungseinheit 8 erkannten Defektes und
der von der Berechnungseinheit für
die Verteilungsinformation 10 errechneten Verteilungsinformation
zur Ausgabe an den Nutzer oder an ein anderes Computergerät o.ä. aus. Somit
repräsentiert das
Prüfergebnisausgabegerät 20 das
Verteilungsinformationsausgabegerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
ein Diagramm, das die Konfiguration funktionaler Module darstellt,
die durch eine Berechnungseinheit für die Verteilungsinformation 10 implementiert
werden. Die Berechnungseinheit für die
Verteilungsinformation 10 implementiert eine Statistikberechnungseinheit 11,
die als Verteilungsinformation verschiedene Arten von Statistiken
bezüglich der
von der Erkennungseinheit 8 erkannten Defekte und der Graustufensignalwerte,
welche die Pixelwerte der Pixel darstellen, die im vom Abbildungsgerät 4 aufgenommenen
und in der Signalspeichereinheit 5 abgespeicherten Abbild
enthalten sind.
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Die
Berechnungseinheit für
die Verteilungsinformation 10 implementiert weiterhin funktionale Module,
die Folgendes umfassen: eine Rauschpegelberechnungseinheit 12,
die als Verteilungsinformation den Rauschpegel des aufgenommenen
Abbildes, das in der Signalspeichereinheit gespeichert ist, und
die Informationen, die seine Verteilung anzeigen, berechnet; eine
Differenzberechnungseinheit 13, die eine Graustufendifferenz
berechnet, die den Unterschied zwischen den Pixelwerten zweier sich
entsprechender Pixel im aufgenommenen Abbild darstellt; eine Differenzverteilungsberechnungseinheit 14,
die als Verteilungsinformation Informationen berechnet, welche die
Verteilung der oben genannten Differenz angeben; und eine Statistikberechnungseinheit 17,
die als Verteilungsinformation verschiedene Arten von Statistiken
bezüglich
der Verteilungsinformation berechnet, die von der Differenzverteilungsberechnungseinheit 14 berechnet
wird.
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Hier
können
die Differenzberechnungseinheit 13 und die Differenzerkennungseinheit 6,
wie in 6 dargestellt, durch den gleichen Schaltkreis
implementiert werden.
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Die
Berechnungseinheit für
die Verteilungsinformation 10 umfasst ferner eine Verteilungsinformationsspeichereinheit 15 zur
Speicherung der von der Statistikberechnungseinheit 11 und
der Rauschpegelberechnungseinheit 12 für eine Vielzahl von Wafern
berechneten Verteilungsinformation und implementiert eine Analyseeinheit
für die
Verteilungsinformation zwischen Wafern 16, welche die Verteilungsinformation,
die für
eine Vielzahl an Wafern errechnet wurde, analysiert.
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Die
Module 11 bis 14, 16 und 17 können jedes
als ein Programmmodul zur Ausführung
auf Hardware ausgeführt
sein, die eine einzige Datenverarbeitungseinheit hat, oder sie können jedes
für sich aus
einem separaten Hardware-Schaltkreis hergestellt worden sein.
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Als
nächstes
erfolgt eine Beschreibung der Module 11 bis 14, 16 und 17 und
der Verteilungsinformation, die von den entsprechenden Modulen errechnet
wird.
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Die
Statistikberechnungseinheit 11 berechnet als Verteilungsinformation
verschiedene Arten von Statistiken bezüglich der Graustufensignalwerte, welche
die Pixelwerte der Pixel, die im aufgenommenen und in der Signalspeichereinheit 5 gespeicherten Abbild
enthalten sind, darstellen. Für
derartige Statistiken berechnet die Statistikberechnungseinheit 11 zum
Beispiel den Durchschnittswert, Varianz (Standardabweichung), Maximalwert
und Minimalwert der Graustufensignalwerte der im aufgenommenen Abbild
enthaltenen Pixel.
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Der
Bereich des aufgenommenen Abbildes, über den die Statistikberechnungseinheit 11 die
Statistik berechnet, kann so eingestellt werden, dass der gesamte
Bereich des vom Abbildungsgerät 4 für die Defekterkennung
aufgenommenen Abbildes abgedeckt wird, oder der Bereich kann so
eingestellt werden, dass die Statistik nur innerhalb eines vorgegebenen
Bereichs auf dem Wafer 3, z.B. nur innerhalb des Prüfbereiches,
der Aufmerksamkeitsbereich genannt wird und speziell für die Sichtprüfung eingerichtet
wurde, oder nur innerhalb des Bereiches einer bestimmten Matrix 3a,
berechnet wird.
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Ferner
kann die Statistikberechnungseinheit 11 die Statistik für jeden
aus einer Mehrzahl von Bereichen errechnen, wie z.B. den Bereich
jeder Matrix 3a, der auf Wafer 3 vordefiniert
wird, und kann außerdem
für diese
Statistik Statistiken berechnen, wie z.B. den Durchschnittswert,
Varianz (Standardabweichung), Maximalwert und Minimalwert.
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Ferner
holt die Statistikberechnungseinheit 11 Defektkoordinateninformationen
ein, die von der Erkennungseinheit 8 ausgegeben werden,
und errechnet die Defektdichte und den Defektlevel.
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Zum
Beispiel kann die Statistikberechnungseinheit 11 für die Mehrzahl
der auf dem Wafer 3 definierten Bereiche die Anzahl defekter
Pixel berechnen, die innerhalb der entsprechenden auf dem Wafer 3 definierten
Bereiche entdeckt wurden, und kann die Verteilungsinformation berechnen,
wie z.B. die Verteilung der Defektdichte und ihren Durchschnittswert,
Varianz (Standardabweichung), Maximalwert und Minimalwert.
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Da
der Deutlichkeitsgrad des erkannten Defekts mittels der Differenz
zwischen der Graustufendifferenz an der Stelle des Pixeldefekts
und dem Erkennungsschwellenwert quantifiziert werden kann, kann
die Statistikberechnungseinheit 11 weiterhin die Graustufendifferenz
an der Koordinatenposition des von der Erkennungseinheit 8 erkannten
Defektes und den Erkennungsschwellenwert, den die Erkennungseinheit 8 bei
der Erkennung des Defekts verwendete, ersterer aus der Differenzerkennungseinheit 6 und letzterer
aus der Berechnungseinheit des Schwellenwerts der Erkennung 7 stammend,
als Eingabewerte nutzen und den Wert (Graustufendifferenz – Erkennungsschwelle)
für jeden
erkannten Defekt berechnen und den Wert über jeden einzelnen aus der Mehrzahl
der auf dem Wafer 3 definierten Bereiche integrieren. Dann
können
die Verteilung der so erhaltenen integrierten Werte und die Statistiken,
wie z.B. der Durchschnittswert, die Varianz (Standardabweichung),
der Maximal- und Minimalwert der integrierten Werte, als Verteilungsinformation
errechnet werden.
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Die
Rauschpegelberechnungseinheit 12 berechnet als Verteilungsinformation
den Rauschpegel des aufgenommenen und in der Signalspeichereinheit 5 gespeicherten
Abbildes und die Informationen, die seine Verteilung darstellen.
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Wenn
zum Beispiel im aufgenommenen Abbild keine Muster enthalten sind,
berechnet die Rauschpegelberechnungseinheit 12 als den
Rauschpegel die Varianz (Standardabweichung) der Graustufen der
im aufgenommenen Abbild enthaltenen Pixel. Wenn sich wiederholende
Muster im aufgenommenen Abbild enthalten sind, errechnet die Rauschpegelberechnungseinheit 12 den
absoluten Wert der Differenz zwischen den Pixelwerten zweier sich
entsprechender Pixel, von denen man annimmt, dass sie ähnliche
Pixelwerte im aufgenommenen und in der Signalspeichereinheit 5 gespeicherten
Abbild haben. Der absolute Wert einer solchen Differenz kann für eine Vielzahl
von Pixeln im aufgenommenen Abbild errechnet werden, und der Durchschnittswert oder
die Varianz der absoluten Differenzen kann als Rauschpegel errechnet
werden.
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Wenn
zum Beispiel das aufgenommene und in der Signalspeichereinheit 5 gespeicherte
Abbild sich wiederholende Muster beinhaltet, wie z.B. wenn das Abbild
des Wafers 3 mit mehreren darauf gebildeten Matrizen 3a aufgenommen
wurde, wird der absolute Wert der Pixelwertdifferenz (Graustufendifferenz)
für zwei
Pixel berechnet, die sich an Positionen befinden, die um ein ganzzahliges
Vielfaches des Rasterabstandes des sich wiederholenden Musters beabstandet
sind. Das heißt,
dass der absolute Wert der Pixelwertdifferenz (Graustufendifferenz)
für Pixel berechnet
wird, die sich an entsprechenden Positionen auf zwei Matrizen befinden,
die um ein ganzzahliges Vielfaches des sich wiederholenden Rasterabstandes
beabstandet sind.
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Der
absolute Wert einer solchen Differenz kann für ein oder mehrere Paare von
Matrizen 3a (für jedes
der Pixel, die in den Matrizen 3a entsprechenden Bereichen
enthalten sind) berechnet werden, und sein Durchschnittswert kann
als Rauschpegel berechnet werden.
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Der
Bereich des aufgenommenen Abbildes, über den die Rauschpegelberechnungseinheit 12 den
Rauschpegel errechnet, kann so eingestellt werden, dass der gesamte
Bereich des vom Abbildungsgerät 4 für die Defekterkennung
aufgenommenen Abbildes abgedeckt wird, oder der Bereich kann so eingestellt
werden, dass der Rauschpegel nur innerhalb eines vorgegebenen Bereichs
auf dem Wafer 3 berechnet wird, z.B. nur innerhalb des
Prüfbereiches, der
Aufmerksamkeitsbereich genannt wird und speziell für die Sichtprüfung eingerichtet
wurde, oder nur innerhalb des Bereiches einer bestimmten Matrix 3a.
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Weiterhin
kann die Rauschpegelberechnungseinheit 12 den Rauschpegel
für jeden
einzelnen einer Mehrzahl von Bereichen, wie z.B. den Bereich jeder
Matrix 3a, der auf dem Wafer 3 definiert wurde,
berechnen und kann außerdem
den Durchschnittswert, Varianz (Standardabweichung), Maximalwert
und Minimalwert etc. als Verteilungsinformation berechnen.
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Die
Differenzberechnungseinheit 13 berechnet den absoluten
Wert der Differenz zwischen den Pixelwerten von zwei Pixeln, von
denen angenommen wird, dass sie im aufgenommenen und in der Signalspeichereinheit 5 gespeicherten
Abbild gleiche Pixelwerte haben.
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Wenn
zum Beispiel das aufgenommene und in der Signalspeichereinheit 5 gespeicherte
Abbild sich wiederholende Muster enthält, wenn z.B. das Abbild eines
Wafers 3 mit mehreren darauf gebildeten Matrizen 3a aufgenommen
wurde, wird der absolute Wert der Pixelwertdifferenz für zwei Pixel
berechnet, die sich an Positionen befinden, die räumlich um ein
ganzzahliges Vielfaches des Rasterabstandes des sich wiederholenden
Musters getrennt sind. Das heißt,
dass der absolute Wert der Pixelwertdifferenz für Pixel berechnet wird, die
sich an entsprechenden Positionen auf zwei Matrizen befinden, die
räumlich um
ein ganzzahliges Vielfaches des sich wiederholenden Rasterabstandes
getrennt sind.
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Der
Bereich, über
welchen die Differenzberechnungseinheit 13 den absoluten
Wert der Pixelwertdifferenz errechnet, kann so eingestellt werden, dass
der gesamte Bereich des vom Abbildungsgerät 4 für die Defekterkennung
aufgenommenen Abbildes abgedeckt wird, oder der Bereich kann so
eingestellt werden, dass nur ein vorgegebener Bereich auf dem Wafer 3,
z.B. nur innerhalb des Prüfbereiches,
der Aufmerksamkeitsbereich genannt wird und speziell für die Sichtprüfung eingerichtet
wurde, abgedeckt wird.
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Wenn
ferner das aufgenommene Abbild ein Abbild des Wafers 3 mit
mehreren darauf gebildeten Matrizen 3a umfasst, kann die
Differenzberechnungseinheit 13 den absoluten Wert der Pixelwertdifferenz
zwischen den Pixeln, die an einander entsprechenden Positionen innerhalb
eines jedes Matrizenpaars 3a (zum Beispiel benachbarte
Matrizen) angeordnet sind, über
die den paarigen Matrizen 3a entsprechenden Bereiche (für jedes
in diesen Bereichen enthaltene Pixel) berechnen.
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Alternativ
kann die Differenzberechnungseinheit 13 den absoluten Wert
der Pixelwertdifferenz zwischen den Pixeln, die sich an entsprechenden
Positionen innerhalb jedes Matrizenpaares 3a befinden, über die
gesamten Bereiche berechnen, die einer Mehrzahl von Matrizenpaaren 3a entsprechen.
Zum Beispiel kann die Differenzberechnungseinheit 13 für alle auf
dem Wafer 3 gebildeten Matrizen 3a den absoluten
Wert der Pixelwertdifferenz zwischen den Pixeln berechnen, die an
einander entsprechenden Positionen innerhalb eines jeden Paares
benachbarter Matrizen angeordnet sind. Anstelle dessen kann er auch
nur für
jedes Paar benachbarter Matrizen, die sich innerhalb eines definierten
Bereiches auf Wafer 3 befinden, berechnet werden.
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Die
Differenzverteilungsberechnungseinheit 14 berechnet die
Informationen, welche die Verteilung der absoluten Werte der Pixelwertdifferenzen (Graustufendifferenzen),
die von der Differenzberechnungseinheit 13 errechnet werden,
angibt. Für derartige
Informationen, berechnet die Differenzverteilungsberechnungseinheit 14 Statistiken,
wie z.B. den Durchschnittswert, Varianz (Standardabweichung), Maximalwert
und Minimalwert der absoluten Werte.
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Hier
kann die Differenzverteilungsberechnungseinheit 14 die
Statistiken der absoluten Werte für jeden einzelnen der Mehrzahl
von Bereichen, wie z.B. den Bereich jeder Matrix 3a, der
auf einem Wafer vordefiniert ist, berechnen und die Statistikberechnungseinheit 17 kann
für diese
Statistiken weiterhin Statistiken, wie z.B. den Durchschnittswert,
Varianz (Standardabweichung), Maximalwert und Minimalwert als die
auszugebende Verteilungsinformation berechnen.
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Ferner
kann die Differenzberechnungseinheit 13 einen mit Vorzeichen
versehenen Wert berechnen, der die Differenz (Grauwertdifferenz)
zwischen jedem Paar von Pixelwerten darstellt, und die Differenzverteilungsberechnungseinheit 14 kann Statistiken
berechnen, wie z.B. den Durchschnittswert, Varianz (Standardabweichung),
Maximalwert und Minimalwert der mit Vorzeichen versehenen Differenzwerte.
Insbesondere dient der Durchschnittswert der mit Vorzeichen versehenen
Differenzwerte als die Verteilungsinformation, welche die Helligkeitsinhomogenität (Farbabweichung)
angibt.
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Wenn
weiterhin sich wiederholende Muster, wie z.B. Speicherzellen (nicht
dargestellt), auf der Matrix 3a gebildet sind, kann der
absolute Wert der Pixelwertdifferenz zwischen Pixeln, die sich an
einander entsprechenden Positionen innerhalb eines jeden Zellenpaares
befinden, über
die gesamten Bereiche berechnet werden, die einer Mehrzahl von Zellen entsprechen.
Zum Beispiel kann die Differenzberechnungseinheit 13 für alle auf
jeder Matrix 3a auf dem Wafer 3 gebildeten Zellen
den absoluten Wert der Pixelwertdifferenz zwischen Pixeln berechnen,
die sich an einander entsprechenden Positionen auf jedem Paar benachbarter
Zellen befinden. Anstelle dessen kann er auch nur für jedes
Paar benachbarter Matrizen, die sich innerhalb eines definierten
Bereiches auf der Matrix 3a befinden, berechnet werden.
Alternativ kann er für
jede auf dem Wafer 3 gebildete Matrix oder nur für eine bestimmte
auf dem Wafer 3 gebildete Matrix 3a errechnet
werden.
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Dann
berechnet die Differenzverteilungsberechnungseinheit 14 die
Information, welche die Verteilung der absoluten Werte der Pixelwertdifferenzen (Graustufendifferenzen)
angibt, die von der Differenzberechnungseinheit für die Paare
korrespondierender Zellen errechnet wurden. Beispiele derartiger Informationen
umfassen den Durchschnittswert, Varianz (Standardabweichung), Maximalwert
und Minimalwert etc. der absoluten Werte der Zellvergleichsgraustufendifferenzen,
die für
jede Matrix 3a erfasst werden.
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Ferner
kann für
diese Statistiken die Statistikberechnungseinheit 17 über eine
Vielzahl von Matrizen 3a Statistiken (Durchschnittswert,
Varianz, (Standardabweichung), Maximalwert und Minimalwert etc.)
berechnen und sie als die Verteilungsinformation ausgeben. Die von
der Statistikberechnungseinheit 11 und der Rauschpegelberechnungseinheit 12 oder
Differenzberechnungseinheit 13, der Differenzverteilungsberechnungseinheit 14 und
der Statistikberechnungseinheit 17 errechnete Verteilungsinformation
wird an die Prüfergebnisausgabeeinheit 20 gesendet.
Die Prüfergebnisausgabeeinheit 20 gibt
die Verteilungsinformation zusätzlich
zu oder anstelle der Defektinformation bezüglich der von der Defekterkennungseinheit 8 festgestellten
Defekte aus.
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Die
Verteilungsinformationsspeichereinheit 15 speichert die
von der Statistikberechnungseinheit 11 und Rauschpegelberechnungseinheit 12 für eine Mehrzahl
von Prüfmustern
(z.B. Wafer 3) errechnete Verteilungsinformation. Auf der
Grundlage der für
die Mehrzahl von Wafern 3 errechneten Verteilungsinformation
berechnet die Analyseeinheit für
Verteilungsinformation zwischen Wafern 16 Bewertungsinformationen
für diese
Wafer 3. Alternativ kann die Analyseeinheit für Verteilungsinformation
zwischen Wafern 16 darüber
hinaus statistische Daten errechnen, zum Beispiel für die Statistiken,
wie den Durchschnittswert usw., die für eine Vielzahl von Wafern 3 errechnet
werden.
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Zum
Beispiel kann die Analyseeinheit für Verteilungsinformation zwischen
Wafern 16 unter Verwendung des für jeden Wafer 3 errechneten Rauschpegeldurchschnittswertes
eine Bewertungsinformation bezüglich
relativer Bewertung des Wafers 3 als ein Qualitätsbewertungsmaß des Wafers 3 berechnen.
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Die
oben genannte Ausführungsform
ist am Beispiel eines Falles beschrieben worden, bei dem das vom
Abbildungsgerät 4 aufgenommene
Abbild ein Graustufenbild ist; wenn jedoch das vom Abbildungsgerät 4 aufgenommene
Abbild ein Farbbild ist, kann der Berechnungsteil für die Verteilungsinformation 10 die
Verteilungsinformation, welche die Verteilung von Pixelwerten angibt,
wie z.B. Helligkeit, Sättigung,
Farbwert, Glanz und/oder Farbdifferenzen von jedem Pixel im aufgenommenen
Abbild und/oder die Verteilung von Differenzwerten zwischen diesen Pixelwerten,
anstelle der Verteilungsinformation für die Graustufen, d.h. die
Pixelwerte und/oder die Graustufendifferenzen im Graustufenbild,
berechnen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird es möglich,
dem Nutzer Informationen zu bieten, welche die Unterschiede zwischen
Abbildern aufzeigen, die für
die Sichtprüfung
von Prüfmustern
genutzt werden. Das ermöglicht
es, die Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Prüfmustern,
die der Nutzer in der Sichtprüfung
nach bisherigem Stand der Technik nicht kennen konnte, darzustellen,
und somit kann Sichtprüfung
mit erhöhter
Empfindlichkeit durchgeführt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Sichtprüfvorrichtung anwendbar, welche
das Abbild einer Oberfläche
eines Prüfmusters
aufnimmt und die Erscheinung des Prüfmusters auf der Grundlage
des aufgenommenen Abbildes prüft;
insbesondere kann die Erfindung vorteilhaft bei einer Sichtprüfvorrichtung
zur Defekterkennung bei Flüssigkristallanzeigen oder
bei Halbleiterschaltbildmustern, die während eines Halbleiterherstellungsprozesses
auf Halbleiter-Wafern gebildet werden, angewendet werden.
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Während die
Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen zum Zwecke der
Illustrierung beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, dass
von dem Fachmann zahlreiche Modifizierungen an ihr vorgenommen werden
könnten,
ohne vom Grundkonzept und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.