DE2616716A1 - Optisches filterverfahren zur detektion von fehlern in bildmustern - Google Patents

Optisches filterverfahren zur detektion von fehlern in bildmustern

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DE2616716A1
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Withdrawn
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DE19762616716
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English (en)
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Erhard Ing Grad Klotz
Manfred Zinke
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
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Philips Patentverwaltung GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95623Inspecting patterns on the surface of objects using a spatial filtering method

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Optisches Filterverfahren zur Detektion von Fehlen in Bild-
  • mustern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Detektion von Fehlern in Bildmustern, z.B. IC-Masken, mittels optischer Filterung.
  • Beispiele für derartige Bildinuster sind in erster Linie IC-Masken, die bei der Herstellung integrierter Schaltungen eine wichtige Rolle spielen. Fehler in diesen Masken führen zu fesllerhaften Endprodukten. Es ist deshalb erforderlich, die Masken laufend zu überprüfen und fehlerhafte Masken auszusortiercn.
  • Eine rein visuelle Prüfung ist sehr zeitraubend und mühsam, da jedes der zahlreichen Einzelbilder einer Maske mit Hilfe eines Mikroskops untersucht werden MUß. In den letzten Jahren sind deshalb mehrere Verfahren zur Erleichterung der Maskenprüfung bekannt geworden, z.B. Watkins, L.S.: Proc. IEEE 57 (1969) s. 1634-1639.
  • Dieses Verfahren arbeitet mit einem Amplitudenfilter in der Raumfrequenzebene innerhalb eines aus zwei Linsen bestehenden optischen Abbildungssystems. Mit dem Amplitudenfilter werden die einzelnen Beugungsordnungen der periodischen Maskenstruktur mittels lichtundurchlässiger Abdeckungen ausgeblendet und das Beugungslicht der Fehler im wesentlichen durchgelassen. Die Fehler werden als helle Stellen auf dunklem Untergrund deutlich sichtbar gemacht. Dadurch wird die Fehlererkennbarkeit wesentlich verbessert.
  • Die Herstellung des Amplitudenfilters für IC-Masken kann jedoch noch nicht als befriedigend gelöst angesehen werden. Die besten Ergebnisse erreicht man allenfalls mit synthetisch hergestellten Filtern. Dazu werden die Beugungsspektren berechnet od.er ausgemessen und mit diesen Daten dann die Filter mit Hilfe ei.-nes Photo-Repeaters hergestellt.
  • Bei integrierten Schaltungen führt die derzeitige Entwicklung zu größeren Einzelmustern (Fläche um 10 mm2 und größer) und zu noch kleineren Stnikturen, bei denen bereits Fehler von 2 bis 3/um zu fehlerhaften bzw. unbrauchbaren Produkten führen können.
  • Bei diesen großen Einzelmustern liegt der Abstand der Beugungsordnungen am Ort des Amplitudenfilters iin1um-Bereich (ca. 501um), und die Herstellung von Amplitudenfiltern nach der beschriebenen Art bereitet unverhältnismäßig große meß- und fertigungstechnische Schwierigkeiten. Ein großes Problem stellt der für das Filter erforderliche Glasträger dar. Die Fehlerdetektion von Fehlern von 2 bis 3/um Größe erfordert hochauflösende und hochkorrigierte Spezialobjektive, deren Abbildungseigenschaften durch einen Glasträger im Strahlengang wesentlich verschlechtert werden. Ohne Träger aber läßt sich ein entsprechendes Filter kaum realisieren.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem die statistischen Fehler von der Struktur der Bildmuster getrennt werden können und den komplizierten Herstellungsprozeß für die Filter, der bisher einer praktischen Nutzung dieses Verfahrens im Wege stand, zu vermeiden, so daß die Fehlerdetektion wesentlich erleichtert wird.
  • Gelöst wird diese AufgaDe dadurch, daß das Beugungsspektrum der Bildmuster in der Raumfrequenzebene mit Hilfe eines flächenhaften und trägerlosen, außerhalb des Bildmusters gehalterten Amplituden-Filters in Vorzugsrichtungen ausgeblendet wird, d.ie durch die Vorzugsrichtungen der Soll struktur der Bildmuster gegeben sind, und das aus den Fehlern resultierende Licht zu einem wesentlichen Teil durchgelassen wird.
  • Das flächenhafte Abblendet des Raumfrequenzspektrums (anstelle des punktförmigen Abblendens aller Beugungsordnungen) läßt sich bei den IC-Masken deshalb erfolgreich im Sinne einer Fehlererkennung durchführen, weil die Soll-Strukturen in den Masken ausgeprägte Vorzugsrichtungen haben. So ist der größte Teil der Strukturen durch um 900 versetzte Randlinien begrenzt, weshalb ein Spektrum mit nur zwei ausgeprägten Vorzugsrichtungen entsteht. Neben den geraden Randlinien gibt es meistens nur wenige zusätzliche Strukturen mit z.B. schrägen Randlinien unter 300 und 450, deren Beugungsspektren ebenfalls flächenhaft ausgeblendet werden können. Die Richtungen der Randlinien von Maskenfehlern sind dagegen statistischer Art, demzufolge fallen ihre Raumfrequenzkomponenten nur für kleine Abschnitte der Randlinien mit den Sperrbezirken der Amplitudenfilter zusammen.
  • Um eine ausreichende Fehlererkennbarkeit zu gewährleisten, sollte ein flächenhaftes Amplitudenfilter an sich einen ausgedehn-ten Durchlaßbereich in möglichst vielen Richtungen haben. Es gibt also, einen Kompromiß hinsichtlich der beiden entgegengesetzten Forderungen nach großer Sperrwirkung für die Sollstruktur und hoher Durchlässigkeit für die statistischen Fehler zu finden.
  • Im praktischen Gebrauch zeigt sich, daß z.B. die Ecken der Masken-Struktur, die leicht abgerundete Randlinien haben, nicht vollständig unterdrückt werden können. Diese Eckpunkt-Signale liegen aber noch deutlich unter denen der eigentlichen Fehler-Signale. Mit einem Schwellwertdetektor können diese zwei Signale jedoch unterschieden werden, so daß mit geringem Aufwand ein automatisches Fehlerdetektionsverfahren entwickelt werden kann. Durch die flächenhafte Ausfilterung des Raumfrequenzspektrums entfällt auch di.e bei dem bekannten Verfahren nach Watkins noch erforderliche äußerst genaue Winkel justierung der Maske, damit das Beugungsspektrum und die einzelnen Abdeckungen des Amplitudenfilters zur Deckung gebracht werden.
  • luhand von Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Es zeigen: Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer optischen Raumfrequenzfilterung, Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Maskenstruktur mit gerader und schräger Randlinienbegrenzung, Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Beugungsspektrum von Strukturen mit gerader und schräger Randlinienbegrenzung (schematische Darstellung), Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines flächenhaften Amplitudenfilters und Fig. 5 einen schematischen, eindimensionalen Schnitt durch ein gefiltertes Maskenbild mit Fehler und einer nicht vollständig gesperrten Sollstruktur (Eckpunkte).
  • Anhand der Fig. 1 soll di.e Ntirkungsweise des optischen Filter verfahrens näher beschrieben werden. Die Bildvorlage 1, die z.B. auch schrittweise oder kontinuierlich bewegt werden kann, wird mit einer monochromatischen Lichtwelle 2 beleuchtet. Diese Lichtwelle wird durch die Linse 3 in deren Brennebene 4 fokussiert. Das an der Bildvorlage abgebeugte Licht erzeugt dabei in der Brennebene das Raumfrequenzspektrum 5. Mit der Linse 6 werden in deren hintere Brennebene 7 alle Strahlen wieder zu Bildpunkten zusammengeführt. Der eigentliche Filterprozeß findet in der Ebene 4 statt, wo die optische Informat.ion über die Struktur der Maske in dem Beugungsspektrum enthalten ist. Zur Fehlerdetektion muß das Beugungsspektrum (Beugungslicht) 5 der Soll struktur der Maske mit Hilfe lichtundurchlässiger Abdeckungen (Amplitudenfilter) möglichst weitgehend gesperrt werden, während das Beugungslicht von Fehlern das Filter möglichst ungestört passieren kann. In der Bildebene 7 werden dann die Fehler als helle Stellen auf abgedunkeltem Untergrund deutlich sichtbar und können dann von einem Foto-Detektor 7' oder auch von einer Fernsehkamera aufgenosmen werden.
  • Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt 8 aus einer Maskenstruktur mit geraden und 450 schrägen Randlinienbegrenzungen. Daraus resultiert ein Beugungsspektrum 9, wie es schematisch stark vereinfacht in Fig. 3 gezeigt wird. Das Spektrum kann mit dem gestrichelt eingezeichneten flächenhaften Amplitudenfilter 10 gesperrt werden.
  • Fig. 4 zeigt ein mögliches Amplitudenfilter für dieses Beumungsa spektrum. Das Filter besteht aus einfachen schwarzen Papierstreifen 11, die von einem Rahmen 12 getragen werden. Ein störendes Trägermaterial ist nicht mehr erforderlich.
  • Die Fig. 5 zeigt die Detektierbarkeit eines Fehlers von der nicht vollständig unterdrückbaren Sollstruktur. 13 und 14 stellen lineare Ausschnitte aus einer Maskenstruktur, 15 stellt einen Fehler dar. Entlang der gestrichelten Linie 16 soll der Intensitätsverlauf des gefilterten Bildes näher betrachtet werden. Mit 17 wird die verbleibende Untergrundhelligkeit angezeigt, 18 und 19 sind die Eckpunkte der Sollstruktur 13 und 14, die durch das flächenhafte Amplitudenfilter (Fig. 4) nicht völlig unterdrückt werden können. Der Intensitätsverlauf 20 des Fehlers 15 liegt deutlich über dem der Eckpunkte. Experimentell wurde ein 2- bis 3-facher Wert gemessen. Mit Hilfe eines Schwellwertes 21 können die von der Soll struktur verursachten Signale unterdrückt werden, so daß nur noch der Fehler 15 (Signal 20) detektiert wird.
  • Patentansprüche: L e e r s e i t e

Claims (6)

  1. PatentansprtiGhe: ¼) Verfahren zur Detektion von Fehlern in Bildinustern (z.B. IG-Masken) mittels optischer Filterung, dadurch gekennzeichnet, daß das Beugungsspektrum der Bi.ldmuster in der Raumfrequenzebene mit Hilfe eines flächenhaften und trägerlosen, außerhalb des Bildmusters gehalterten Amplituden-Filters in Vorzugsrichtungen ausgeblendet wird, die durch die Vorzugsrichtungen der Soll struktur der Bildmuster gegeben sind, und das aus den Fehlern resultierende Licht zu einem wesentlichen Teil durchgelassen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nicht ausfilterbare Rest-Signale der Soll struktur der Maske mittels eines Schwellwertdetektors von den zu detektierenden Fehler-Signalen getrennt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerdetektion mit Hilfe ferusehtechnischer Mittel erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerdetektion mit Hilfe photoelektrischer Detektoren erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildvorlage zur Detektion der Fehler schrittweise oder kontinuierlich bewegt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mehrere Bildvorlagen parallel detektiert werden.
DE19762616716 1976-04-15 1976-04-15 Optisches filterverfahren zur detektion von fehlern in bildmustern Withdrawn DE2616716A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3926199A1 (de) * 1989-08-08 1991-02-14 Siemens Ag Vorrichtung zur fehlererkennung in komplexen, relativ regelmaessigen strukturen
DE102005031180A1 (de) * 2005-07-01 2007-01-04 Johannes-Gutenberg-Universität Mainz Verfahren und Vorrichtung zur Analyse geordneter Strukturen

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DE3926199A1 (de) * 1989-08-08 1991-02-14 Siemens Ag Vorrichtung zur fehlererkennung in komplexen, relativ regelmaessigen strukturen
DE102005031180A1 (de) * 2005-07-01 2007-01-04 Johannes-Gutenberg-Universität Mainz Verfahren und Vorrichtung zur Analyse geordneter Strukturen
DE102005031180B4 (de) * 2005-07-01 2008-06-05 König, Hans, Dr. Strukturanalyseverfahren für geordnete Strukturen und Verwendung des Verfahrens

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