DE2128638A1

DE2128638A1 - Optical-interferometric method for the detection of errors in periodic image templates

Info

Publication number: DE2128638A1
Application number: DE19712128638
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Phys. Dr. 2000 Tangstedt Dammann
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1971-06-09
Filing date: 1971-06-09
Publication date: 1972-12-28

Description

Optisch-interferometrisches Verfahren zur Detektierung von Fehlern in periodischen Bildvorlagen Die Erfindung bezieht sich auf ein optisch-interferometrisches Verfahren zur Detektierung von Fehlern in Bildvorlagen, die aus identischen Einzelbildern aufgebaut sind bzw. in denen identische Einzelbilder wiederholt vorkommen.Optical-interferometric method for the detection of defects in periodic original images The invention relates to an optical interferometric Process for the detection of errors in original images, which are made from identical individual images are structured or in which identical individual images appear repeatedly.

In zahlreichen technischen Anwendungen werden Bildvorlagen bzw. Masken verwendet, in denen identische Einzelbilder wiederholt vorkommen. Beispiele sind die Masken zur Herstellung integrierter Schaltkreise. Bei der Verwendung derartiger Masken in der Praxis kommt es häufig in statischer Weise zu Beschädigungen in der Mikrostruktur der Einzelbilder, die die gesamte Maske relativ schnell unbrauchbar machen. Zur Sicherstellung eines fehlerfreien Arbeitens muß man deshalb entweder Jeweils eine neue Maske verwenden oder bereits gebrauchte Masken vor erneutem Gebrauch auf ihre Fehlerfreiheit prüfen.Image templates or masks are used in numerous technical applications are used in which identical frames appear repeatedly. examples are the masks for the manufacture of integrated circuits. When using such In practice, there is often static damage to the masks Microstructure of the individual images, which makes the entire mask unusable relatively quickly do. To ensure error-free work, one must therefore either Respectively use a new mask or put on used masks before using again check that they are free of errors.

Die Verwendung einer Jeweils neuen Maske ist in der Regel unwirtschaftlich.The use of a new mask is generally uneconomical.

Gebrauchte Masken können einmal einfach-visuell, z.B. mit Hilfe eines Mikroskops, auf Fehler geprüft werden, in dem Einzelbild nach Einzelbild in allen Details inspiziert wird.Used masks can be simply visualized once, e.g. with the help of a Microscope to be checked for errors in the frame after frame in all Details being inspected.

Dies ist in der Regel ebenfalls unwirtschaftlich.As a rule, this is also uneconomical.

Zum anderen sind Verfahren bekannt, die es gestatten, unregelmäßig auftretende Fehler in Bildvorlagen aus systematischperiodisch angeordneten Einzelbildern sichtbar zu machen. Diese Verfahren (z.B. L.S.Watkins: Proc.IEEE 57 No.9 (1969) 1634) arbeiten mit einem Amplitudenfilter in der Beugungsbildebene eines optischen Abbildungssystems. Durch diese Filter werden die periodisch angeordneten Einzelbilder weitgehend unterdrückt, so daß nur die Fehler als helle Stellen auf dunklem Untergrund deutlich hervortreten.On the other hand, methods are known that allow irregular Occurring errors in original images from systematically periodically arranged individual images to make visible. These procedures (e.g. L.S. Watkins: Proc.IEEE 57 No.9 (1969) 1634) work with an amplitude filter in the diffraction image plane of an optical one Imaging system. The periodically arranged individual images are created through these filters largely suppressed, so that only the errors as light areas on a dark background stand out clearly.

Diese Verfahren sind Jedoch auf Bildvorlagen mit relativ vielen, streng systematisch-periodisch angeordneten Einzelbildern beschränkt. Diese Forderung schließt ein, daß Dickenschwankungen des Trägers (z.B. Film, Glasplatte) nur in äußerst kleinen Grenzen zugelassen werden können. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß beim Ubergang zu einer Vorlage anderer Periodizität jeweils ein anderes Filter eingesetzt und genau Justiert werden muß. Alle diese Schwierigkeiten rühren im Grunde daher, daß Jedes Einzelbild Jeweils mit allen anderen Einzelbildern gleichzeitig verglichen wird.However, these procedures are strict on image originals with a relatively large number systematically-periodically arranged individual images. This request closes one that the thickness fluctuations of the carrier (e.g. film, glass plate) are only extremely small Limits can be allowed. Another disadvantage of the procedure is that that when moving to a template different periodicity respectively another filter must be used and precisely adjusted. All of these difficulties Basically come from the fact that every single picture is linked to all other single pictures is compared at the same time.

Das optisch-interferometrische Verfahren, das Gegenstand dieser Brfindung ist, beseitigt diese Nachteile weitgehend dadurch, daß mit Hilfe eines Differentialinterferometers von der Bildvorlage zwei um den Abstand zweier Einzelbilder versetzte Bilder derart erzeugt werden, daß mindestens zwei verschiedene Einzelbilder zur Deckung kommen und dabei dieJenigen Strukturen, die in beiden Einzelbildern vorkommen, durch Interferenz ausgelöscht werden, während Unterschiede in den Einzelbildern, d.h. Fehler, hell auf dunklem Untergrund erscheinen.The optical-interferometric process, which is the subject of this invention is, these disadvantages largely eliminated by using a differential interferometer two images offset by the distance between two individual images from the original image be generated so that at least two different individual images are congruent and at the same time the structures that occur in both individual images through interference are canceled out, while differences in the individual images, i.e. errors, are bright appear on a dark background.

Jedes Einzelbild wird Jeweils nur mit einem anderen Einzelbild verglichen. Bei der Detektierung statistischer Fehler reicht dieser Vergleich mit nur einem anderen Einzeibild aus, weil die Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Auftretens eines Fehlers in zwei Einzelbildern vernachlEssigbar klein ist. Each individual image is only compared with one other individual image. When detecting statistical errors, this comparison is sufficient with just one different single frame because the likelihood of simultaneous occurrence of an error in two individual images is negligibly small.

Das vorgeschlagene Verfahren arbeitet mit einem Differentialinterferometer, das es gestattet, von einer Bildvorlage gleichzeitig zwei um ein gewisses Stück gegeneinander versetzte Bilder zu erzeugen, deren relative Phasenlagen.zueinander eingestellt werden können. Wählt man die Versetzung gleich dem Abstand zweier identischer Einzelbilder und die Differenz der Phasen zu ü (Auslöschung im Interferometer), so erscheinen gemeinsam in beiden Einzelbildern auftretende Strukturen dunkel. The proposed method works with a differential interferometer, which allows two of one original picture to be taken at the same time by a certain amount to generate mutually offset images, their relative phase positions. to each other can be adjusted. If one chooses the displacement equal to that distance two identical single images and the difference in the phases to ü (extinction in Interferometer), structures appearing together in both individual images dark.

UnterschieRe der -Strukturen, d.h. Fehler, Jedoch hell auf dunklem Untergrund. Im Spezialfall einer Bildvorlage aus systematisch-periodisch angeordneten Einzelbildern sind alle Abstande benachbarter Einzelbilder gleich, so daß mit einer Einstellung der Versetzung im Interferometer Jedes Einzelbild mit einem Nachbarn (oder Übernachbarn etc.) zur Deckung gebracht werden kann.Differences between the structures, i.e. errors, but light on dark Underground. In the special case of an image template from systematically-periodically arranged Individual images are all the distances between adjacent individual images, so that with a Adjustment of the offset in the interferometer. Each frame with a neighbor (or neighbors etc.) can be brought to cover.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausfffhrungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 das Prinzip eines Interferometers mit Abgleich der StraWlengknge, Fig. 2 die ffberlagerung zweier Einzelbilder mit Hilfe des Interferometers, Fig. 3 die Anwendung des Verfahrens auf den Spezialfall periodisch-systematisch angeordneter Einzelbilder.In the following an exemplary embodiment is given with reference to the drawings the invention described in more detail. They show: FIG. 1 the principle of an interferometer with comparison of the road lengthways, FIG. 2 the superimposition of two individual images With the help of the interferometer, FIG. 3 shows the application of the method to the special case periodically and systematically arranged individual images.

Eine Bildvorlage V- wird mit Hilfe eines optischen Abbildungssystems 0 in die Ebene B abgebildet (Fig. 1a). Hinter das Abbildungssystem-ist ein geeignetes Differentialinterferometer, hier ein abgewandeltes Mach-Zehnder Interferometer geschaltet, das aus den beiden Teilerplatten T1 und T2 und den beiden Spiegeln S1 und S2 besteht. Durch geeignete Anordnung der Teilerplatten und Spiegel läßt sich erreichen, daß in B zwei Bilder der Vorlage V erscheinen, die gegeneinander um den Abstand der Einzelbilder versetzt sind. Außerdem läßt sich erreichen, daß die Lichtwege, die in den beiden Strahlengängen zwischen T1 und T2 zurückgelegt werden, gleich sind, so daß weißes Licht verwendet werden kann. Die Fig. ib und 1c erläutern diesen Sachverhalt: ib zeigt eine Anordnung, in der die zu den Einzelbildern 1 und 2 gehörigen Lichtwege (vergleiche die ausgezogenen Strecken) verschieden lang sind. In einer Anordnung nach Fig. 1c bzw. ia läßt sich erreichen, daß die Lichtwege gleich sind.An image template V- is created with the aid of an optical imaging system 0 mapped into plane B (Fig. 1a). Behind the imaging system there is a suitable one Differential interferometer, here a modified Mach-Zehnder interferometer connected, which consists of the two divider plates T1 and T2 and the two mirrors S1 and S2. By suitable arrangement of the Divider plates and mirrors can be achieve that in B two images of the original V appear, which are against each other around the The distance between the individual images are offset. In addition, it can be achieved that the light paths which are covered in the two beam paths between T1 and T2 are the same so that white light can be used. Figs. Ib and 1c explain this Situation: ib shows an arrangement in which the individual images 1 and 2 belong Light paths (compare the lines drawn out) are of different lengths. In a Arrangement according to Fig. 1c or ia can be achieved that the light paths are the same.

Fig. 2 zeigt die Uberlagerung freier Einzelbilder, z.B. der Bilder 1 und 2 in Fig. 1a, im einzelnen. Es ist schematisch ein eindimensionaler Schnitt durch die Amplitudenverteilungen der beiden Bilder gezeichnet. Durch geeignete Feinsttustierung der beiden Lichtwege läßt sich erreichen, daß die beiden (im allgemeinen komplexwertigen) Amplitudenverteilungen, die im fehlerfreien Fall gleichen Verlauf haben, entgegengesetztes Vorzeichen haben. Dadurch kompensieren sich die fehlerfreien Teile der beiden Einzelbilder bei der Überlagerung zu null, so daß nur die Unterschiede der beiden Bilder, d.h. die Fehler, hell auf dunklem Untergrund erscheinen.Fig. 2 shows the superposition of free individual images, e.g. the images 1 and 2 in Fig. 1a, in detail. It is a schematic one-dimensional section drawn by the amplitude distributions of the two images. Through suitable fine tuning of the two light paths it can be achieved that the two (generally complex-valued) Amplitude distributions, which have the same course in the error-free case, are opposite Have signs. As a result, the error-free parts of the two individual images compensate each other when superimposed to zero, so that only the differences between the two images, i.e. the bugs appear light on a dark background.

Beim Vergleich von nur zwei Einzelbildern nach dem beschriebenen Verfahren läßt sich natürlich noch nicht sofort entscheiden, welchem Einzelbild ein detektierter Fehler zuzuordnen ist. Man erkennt aber genau dessen Ort im Bild, so daß man, indem man durch Abdecken eines der beiden Strahlengänge im Interferometer nur ein einfaches Bild der Vorlage erzeugt, sofort durch direkte Inspektion dieser Stelle das fehlerhafte Einzelbild finden kann.When comparing only two individual images using the method described can of course not be decided immediately, which frame a detected fault is to be assigned. But you can see exactly its location in the picture, so that by covering one of the two beam paths in the interferometer just a simple image of the template is generated immediately by direct inspection of it Can find the faulty frame.

Im besonders interessanten Spezialfall perdiodisch-systematisch angeordneter Einzelbilder kann man sofort entscheiden, welches Einzelbild fehlerhaft ist. Nehmen wir das Beispiel der Fig.la, so würde ein Fehler in 1 nur-bei der Uberlagerung 1 mit 2, ein Fehler in 3 nur in der Uberlagerung 2 mit 3, ein Fehler in 2 aber an jeweils gleicher Stelle bei Uberlagerung von 1 mit 2 und 2 mit 3 sichtbar werden. Fig. 3 veranschaulicht diesen Sachverhalt.In the particularly interesting special case, it is periodically and systematically arranged Individual images can be decided immediately which individual image is faulty. To take If we take the example of Fig.la, an error in 1 would only occur if 1 with 2, an error in 3 only in the overlay 2 with 3, an error in 2 but on The same place becomes visible when 1 with 2 and 2 with 3 are superimposed. 3 illustrates this fact.

Bei gleichzeitiger Überlagerung mehrerer Paare von Einzelbildern wie z.B. im Fall periodisch-systematisch angeordneter Einzelbilder werden in vielen Fällen verschiedene Einzelbilder schon von Haus aus verschiedene Phasen haben, z.B. durch Dickenschwankungen des Trägers. Nehmen wir z.B. an, daß die Bilder 1,2 und 3 in-Fig. 1a bzw. Fig. 3 die relativen Phasenlagen O, 2v und tut/2 haben. In diesem Fall würde man, indem man die Differenz der beiden Lichtwege in Fig. 3a bzw. 3c nicht entsprechend einer Phasendifferenz 0, sondern entsprechend -n einstellt, zunächst die Bilder 1 und 2 amplitudenmäßig auskompensieren und hier so eventuelle Fehler detektieren.When several pairs of individual images such as e.g. in the case of periodically-systematically arranged individual images, in many Cases, different single images already have different phases, e.g. due to fluctuations in the thickness of the carrier. For example, let us assume that images 1, 2 and 3 in-Fig. 1a and 3, respectively, have the relative phase positions O, 2v and tut / 2. In this This would be the case by taking the difference between the two light paths in FIG. 3a and 3c not set according to a phase difference 0, but according to -n, initially Figures 1 and 2 in terms of amplitude Compensate and here so any Detect errors.

Anschließend stellt man die Phasendifferenz n/2 ein und kompensiert so die Bilder 2 und 3. Selbst bei Phasenschwankungen innerhalb von Einzelbildern kann man so Teile von Einzelbildern nacheinander durchfahren und auf diese Weise alle Einzelbilder vollständig nach eventuellen Fehlern absuchen.The phase difference n / 2 is then set and compensated so pictures 2 and 3. Even with phase fluctuations within individual pictures you can run through parts of individual images one after the other and in this way search all single images completely for possible errors.

Die Einstellung geringfügig verschiedener Lichtwege im Interferometer nach Fig. 1a kann sehr leicht durch geringfügiges Verschieben z.B. von Spiegel S2, notfalls verbunden mit einer geringfügigen Drehung von T1 und S2* erreicht werden. Für derartige sehr kleine Verschiebungen eignen sich besonders gut piezoelektrische Elemente.The setting of slightly different light paths in the interferometer according to Fig. 1a, by slightly shifting e.g. mirror S2, if necessary combined with a slight rotation of T1 and S2 *. Piezoelectric ones are particularly well suited for such very small displacements Elements.

Patentansprüche:Patent claims:

Claims

Claims: $ 1. Optical interferometric method for detection of errors in original images that are made up of identical individual images or in which identical individual images occur repeatedly, characterized in that with the help of a differential interferometer from the original image two by the distance Two individual images offset images are generated in such a way that at least two different individual images come to cover and thereby those structures that occur in both frames, while being canceled by interference Differences in the individual images, i.e. errors, appear light on a dark background.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a differential interferometer a modified Mach-Zehnder interferometer equipped with two divider plates and two mirrors is used with beam balancing.

3. The method according to claim 1, characterized in that a differential interferometer used without beam balancing with coherent lighting, e.g. from a laser will.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that by setting different light path differences in the Interferometer successively Bür different pairs of individual images or different parts of Phase differences suitable for interferometric cancellation can be set.

5. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in, that the mirror and splitter of the differential interferometer by means of piezoelectric Items to be set.

L e r s e i t e