JP2002511142A

JP2002511142A - ディスク状対象物の構造化表面を結像する際の焦点合わせ方法

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Publication number: JP2002511142A
Application number: JP50358799A
Authority: JP
Inventors: グレーフ、ミハエル; グラフ、ウヴェ; ヴィーネッケ、ヨアヒム; ホフマン、ギュンター; フランケ、カルル−ハインツ; ヤコブ、ルッツ
Original assignee: ライカミクロジュステムスヴェツラーゲーエムベーハー
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2002-04-09
Also published as: WO1998059235A1; KR20010013628A; DE59810959D1; DE19726696A1; EP0991934B1; EP0991934A1; US6696679B1

Abstract

(57)【要約】ディスク状対象物の構造化表面を撮像する際の焦点合わせ方法には、エラー識別確率が高く、疑似エラー率が低くなるような画像処理を行うという課題がある。制御調整によって得られた、対象物の載置に用いる支持体面と基準面との間隔が本発明により、表面の少なくとも部分領域に対して適用すべき、非制御の予調整により補正される。本発明の方法は、製造プロセス中の半導体ウェハのプロセス監視に主として適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の名称］ディスク状対象物の構造化表面を結像する際の焦点合わせ方法本発明は、ディスク状対象物の構造化表面を、該対象物の載置に用いる支持体面と基準面との間の測定可能な間隔を制御調整することにより撮像（結像）する際の焦点合わせ方法に関する。この方法は主として、製造プロセス中の半導体ウェハのプロセスコントロールに適用することができるる。集積スイッチ回路を製造する際の品質検査の課題は、構造化されていない半導体ウェハと構造化された半導体ウェハとを画像野毎に走査し、存在する欠陥を検知し、これを最終的に分類によってエラー群に配属することである。ＤＥ４４１０６０３Ｃ１によれば、エラー識別するのに半導体ウェハの表面から撮像された画像の特異的画素特徴を基礎とすることが公知である。このような基板と欠陥との自然な特徴的区別、および種々の欠陥形式の特徴的特性を基礎とする直接的なエラー検知は、目標値−実際値比較とは反対に、目標構造体に対する膨大な情報がなくても十分に機能する。なぜならこの方法は、画像識別の際に所定の基本規則ないしは規則からの偏差から出発するからである。このような規則ないしは規則偏差は実質的に、目標構造体または目標層、ないしは欠陥の色および形状的特徴により与えられる。この方法で特徴的なのは、画素分類により形成された中間画像が画素特徴を、学習によって既知となった領域への、グレー値に変換された帰属確率として含むことである。これには相互に隣接する領域間の移行部のグレー値段階（階層）が含まれる。画像内容を製造プロセスおよび品質管理の基本思想に従って評価するためには、どのようにそしてどの品質において、構造と欠陥が３次元構成物（Gabilde）として光学系により結合されるかが特に重要である。画像に示される半導体ウェハ表面の構造と欠陥は実際にはその外観の点で焦点状態に依存して変化するから、焦点の調整が非常に重要である。焦点状態を評価するための公知の光学的方法には、半導体ウェハの領域の大小によって反射率の変動が大きく、また別の影響要因、例えばウェッジエラー、粗度、起伏、並びに構造高さの変動が画像野に存在し、これらが一部では焦点深度よりも大きく、満足のいくようには克服できないという欠点がある。そのため反射率変動は評価結果において、存在する高さ変動または台の走行エラーをシミュレートできない。しかしこれらは制御されるべきである。ＤＥ４４１０６０３Ｃ１による方法に従って実行すべき色分類の形態の画素分類では、障害のない構造体要素に所属し、サンプリング検査分析により推定可能な色価が統計的に楕円クラスタによって色空間に表され、エラーの疑いのある画素がクラスタ外にある欠陥クラスタを提供することを前提としている。ここでは欠陥クラスタを障害のない構造体のクラスタから分離することが非常に難しい。その結果、疑似エラー率が上昇し、識別確率が低下する。疑似エラーとは、その特性のため品質検査システムによりそれがエラーではないにもかかわらずエラーとして識別されてしまう品質検査の結果に表れる現象である。本発明の課題は、エラーの識別確率が高く、疑似エラー率が低い、画像の画像処理方法を提供することである。この課題は本発明により、ディスク状対象物の構造化表面を、対象物の載置に用いる支持体表面から基準面までの測定可能な間隔を制御調整することによって結像する際の焦点合わせ方法において、制御調整によって得られた間隔を、表面の少なくとも部分領域に対して適用すべき非制御の予調整値によって補正することによって解決される。部分領域に対して有効な予調整値を検出することは、表面の実質的に平坦な基準領域にある少なくとも１つの位置での像列に基づき、当該像列の撮像に焦点制御の種々異なる予調整値を用いて行い、その際に焦点状態の品質を少なくとも１つの規則に従って評価する。第１の変形実施例では、画像処理により検出された、コントラストの最も強い画像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いる。第２の変形実施例では、エラー数が最小である画像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いる。第３の変形実施例では、エラーピクセルの数が全体エラー面との割合で最小である画像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いる。さらに第４の変形実施例では、疑似エラーピクセルの数が最小である画像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いる。基準領域の選択は表面の高さプロフィールの最小勾配に従って行われる。この高さプロフィールを検出するために支持体面から基準面までの間隔値を、高さマークが繰り返される箇所で、少なくとも１つの規則を満たす焦点制御の予調整値に対して検出する。画像野毎のエラー探査の形態の品質検査では、焦点合わせのために画像野位置に対して検出された予調整値を焦点制御に使用する。分類すべきエラーを含む画像を基準画像と比較する欠陥分類のために、基準画像の撮像を、基準画像位置に対して検出され補正された支持体面と基準面との間隔を用いて行う。分類すべきエラーを備えた画像を撮像するために、支持体面から基準面までの間隔値を焦点調整に使用する。この間隔値は、分類すべきエラーを備えた一連の像のうちコントラストの最も強い像に所属するものであり、この一連の像の形成のために所属の画像位置に対して検出された焦点制御の予調整値を段階的に変化させる。本発明により焦点調整が少なくとも１つの予調整値を基礎とし、その予調整値の検出は基準領域に基づいた学習により、そして結果を指向する規則により行われる。適合的制御によって、対象物の特に特殊な特性が焦点合わせの際にエラー識別およびエラー分類を目的として考慮されるようになる。さらに焦点に障害として作用する機器技術的な影響が除去される。本発明を以下、概略図に基づいて詳細に説明する。図１は、構造化された表面を結像する際の焦点合わせ装置を示し、図２ａ〜図２ｃは、種々異なる焦点調整により撮像された、エラー領域の画像野の２進画像を示し、図３は、画像処理ユニットおよびカメラ制御部のブロック回路図、図４ａ〜図４ｃは、種々異なる焦点調整により撮像され、疑似エラーピクセルの数を検出するための、エラー領域を画像野の２進画像を示す。図１に示された焦点合わせ装置では、（プロフィル化表面構造の）構造化表面を撮像（結像）する際にx-y台（テーブル）として構成されたウェハ台１が焦点調整装置２を支持する。ウェハ台１はｘ方向に調整可能な部分だけが図示されている。圧電素子３によって支持体４はディスク状対象物５，例えばウェハを撮像するために、垂直方向に焦点合わせを目的として顕微鏡対物レンズ６の焦点面Ｆ −Ｆに対して調整可能である。支持体面Ｅ−Ｅの焦点面Ｆ−Ｆに対する相対的調整は誘導性測定装置７により検出可能である。この測定装置では、基準面Ｂ−Ｂとして用いる台表面までの間隔が測定される。誘導性測定装置７は、微細指針制御部として支持体面Ｅ−Ｅの高さ位置を目標値として制御するのにも適する。このとき目標値は中央機器調整制御部８により、後で説明する本発明の焦点合わせ方法に従って設定される。顕微鏡対物レンズ６のビーム路では、半透明偏向ミラー９，１０により光源１１が照明光学系１２，焦点測定装置（システム）１３およびＣＣＤ測定装置（システム）１４を介して差込入射結合される。後者はそのビーム路に付加的に結像鏡筒システム（光学系）１５と偏向ミラー１６を有する。中央機器調整制御部８には、台制御部１７、画像処理及びカメラ制御部１８および焦点制御部１９が接続されている。図示しないｘ−ｙ測定装置は台制御部１７の入力端に接続されている。台制御部１７の出力端は同じように図示しない、ウェハ台１に対するｘないしｙ駆動部に導かれている。画像処理及びカメラ制御部１８の入力端と出力端はＣＣＤ測定装置１４と接続されている。焦点制御部１９の入力端には焦点測定装置１３および誘導性測定装置７が導かれており、焦点調整装置２はその出力端と接続されている。中央機器調整制御部８によって、ウェハ品質検査に所属する走行駆動方式が設定される。台制御部（ないし制御駆動部）１７およびｘないしｙ駆動部を介してウェハ台１はステップ駆動で所要の位置へ走行される。ここでｘおよびｙ測定装置は所期の位置に到達したことを通知する。顕微鏡対物レンズ６と鏡筒システム１５はウェハ表面をＣＣＤ測定装置に結像する。画像処理ユニットおよびカメラ制御部１８を介して撮像（像記録）が行われる。評価可能な像を保証する焦点状態を調整するために焦点合わせ装置が用いられる。この焦点合わせ装置は焦点測定装置１３，焦点調整装置２および焦点制御部１９からなる。ＬＥＤとして構成された光源１１は近赤外線領域でビーム照射し、約８７０ｎｍの波長において欠陥監視（図示せず）の“測定光”から明りょうに分離される。さらにＬＥＤは外部光の影響を回避するために約３．３ｋＨｚでクロッキングされる。焦点合わせ装置は、テスト対象物像が顕微鏡対物レンズ６により、焦点合わせすべき表面に結像されるという測定原理に従って動作する。一般的にずらされた対して発生する強度差が２つの別個のチャネルで２つのフォトダイオードにより検出され、引き続き評価される。焦点合わせ状態は、強度差がゼロであるときに到達する。この状態に到達するために、強度に相応するフォトダイオード電流が電圧信号に変換され増幅され、焦点制御部１９に供給され、デジタル化される。制御アルゴリズムは出力すべき高電圧調整値を計算し、この値はアナログ信号として焦点調整装置２に、支持体４の垂直調整のために転送される。焦点合わせ装置の多様な使用に対して重要なことは、測定された強度差に、所定の形式で設定されたオフセットまたは予調整値の形態のデジタル値を加算的に重畳する手段である。それにもかかわらず制御アルゴリズムがゼロ制御として動作するようにするためには、支持体４を対象物（物体）５と共に、焦点測定装置１３により測定されデジタル化された強度差が所定のオフセットとちょうど同じ大きさになるまで（ただし反対の±符号で）、垂直調整しなければならない。従って本発明によれば、オフセットを介して一方では制御面を実際の焦点面Ｆ −Ｆに適合することができ、他方ではこの面からの所望の位置ないし間隔（Abla gen）を調整することができる。重要なことは、オフセットを介して調整された対象物５のｚ位置が依然として制御された位置であることである。それによりウェハの位相幾何的構造がさらに制御される。実質的に実際の対象物表面の平行移動が行われる。従ってオフセットの所定値は結果としてｘ−ｙ台の位置に依存して、誘導性測定装置７の種々異なる値になる。なぜなら測定装置では台表面が基準面Ｂ−Ｂとして用いられるからである。焦点合わせ装置は対象物５が１つの位置から次の位置へ移動する際にも動作する。測定信号が矢継ぎ早に（少なくとも４０ｍｓ）発生され、この信号に焦点制御部１９と焦点調整装置２が常時応答する。本発明に対して特に重要なのは、ＣＣＤ測定装置１４を画像処理及びカメラ制御部１８と関連して、焦点合わせ装置により調整された焦点状態の検出に用いることである。このことは、それ自体公知のコントラストプログラムのコントラスト関数を用いて、像列からコントラストが最も強く、従って最も先鋭な画像を計算することによって行われる。本発明の方法を実施するのに重要な焦点合わせの適合には、疑似エラー率が課題設定どおり最小になるときの予調整値を焦点制御に対して検出する際の手法を用いる。これには強度の種々異なるデフォーカシングの作用が基礎となる規則が使用される。理想的な焦点合わせは、図２ａ、焦点位置ｆ_noの場合、エラーが最適に検知されることを意味する。図示の像野は個々のピクセルＰ_iに分割されている。この像野には、全エラー面積Ａ_oであるエラーＦ_o（数_no）が存在する。疑似エラーＰ_Foはこの理想例には存在しない。僅かにデフォーカスｆ_n1すると、図２ｂ、エラー数が図２ａと比較して、疑似エラーＰ_F1の発生のために上昇するｎ₁＞ｎ_o。実際のエラーＦ₁は小さくなるが、疑似エラーの数が多くなるので全エラー面積Ａ₁＞Ａ_oとなる。エラーピクセルの数は上昇するＰ₁＞Ｐ_o。強くデフォーカスｆ_n2すると、図２ｃ、疑似エラーＰ_F2の数と大きさ、ひいては全エラー面積Ａ₂＞Ａ₁も明らかに増大する。エラー数はｎ₂＞ｎ₁に、エラーピクセル数はＰ₂＞Ｐ₁に増える。制御適用のために、ｘ−ｙ台の静止位置で、それぞれ値“ｍ”だけ予調整値が変形された“ｎ”の像の像列が、ウェハ表面の焦点制御のために収集（獲得）され、２進化され、記憶され、そして相応の画像処理アルゴリズムにより処理される。２進画像は相応の欠陥と疑似欠陥を含んでいる。この像列の像は理想焦点、ひいては理想予調整値の検出に使用される。選択された画像は欠陥の検知および分類に使用される。この方法を実施するために、図３の画像処理及びカメラ制御部１８に対する構成が用いられる。図１と同じように、画像処理及びカメラ制御部１８は、入力および出力側で機器調整制御部８と接続され、この機器調整制御部はさらに入力および出力側で焦点制御部１９と接続されている。焦点制御部１９には焦点測定装置１３のデータが記憶され、このデータにより焦点調整装置２を制御することができる。画像処理及びカメラ制御部１８では、制御ユニット２０が入力および出力側でＣＣＤ測定装置１４，フレームキャプチャ２１ａ，２進化器２２，画像メモリ２３および計算ユニット２４と接続されている。別の出力端を以て、制御ユニット２０は画像処理及び分類ユニット２１と接続されている。この画像処理及び分類ユニットも同じように画像メモリ２３にアクセスする。接続路はさらにＣＣＤ測定装置１４からフレームキャプチャと２進化器２２を介して画像メモリ２３に至る。有利にはフレームキャプチャ２１ａと２進化器２２との間に画像処理のために別の素子（画像処理部）２５を配置する。この素子は画像改善、ノイズ抑圧および欠陥識別に用いる。適用される第１の規則によれば、画像野におけるエラーの数は最小になるべきである。計算ユニット２４で、当業者には周知の手法で、画像メモリ２３に記憶されている２進画像のそれぞれにおいてエラー数の検査が行われる。各識別されたエラーにより、カウンタが例えば１単位だけさらにセットされる。エラー数が最小である画像が選択される。制御ユニット２０により、この画像が画像処理／分類部２１に引き渡され、ここで画像野に存在する欠陥が既知の規則に従い、その色、構造および形状に応じて分類係数を用いて分類される。分類された欠陥は処理ユニット２６で統合（マージ）され、記憶され、品質検査の終了後に指示される。第２の規則に従えば、全エラー面積に対するエラーピクセル数は最小になるべきである。各記憶された２進画像において、全エラー面積に対するエラーピクセルが計数される。エラーピクセル数が最小である画像が選択され、画像処理／分類部２１に供給される。第３の規則によれば、図４ａ〜４ｃに明らかなように、疑似エラーピクセルの数は最小になるべきである。疑似エラーピクセルＰ_PFは、本来のエラーＦには配属されないエラーピクセルである。ここでエラーＦは数値的に最も大きい、複数のエラーピクセルの連なった集合（クラスタ）を言う。エラーに対して最小間隔ｄ_minを下回るエラーピクセルＰ_Fも、このエラーに加えて計算される。この条件で残った疑似エラーピクセルＰ_PFが計数される。図４ａ〜４ｃの実施例では、エラーＦまでの１ピクセル幅（Pixelbreite）からの間隔ｄは最小間隔ｄ_minより小さく、疑似エラーピクセルＰ_PFは図４ａでは５個、図４ｂでは１個、そして図４ｃでは４個、それぞれ生じている。かくて、最小の疑似エラーピクセルＰ_PFを有する２進画像（図４ｂ）が選択され、画像処理／分類に使用される。最後にエラーの第４規則に従って最も強いコントラストにより撮像すべきである。ＣＣＤ測定装置１４によりフレームキャプチャ２１を介して撮像された像は画像処理ユニット２５で処理され、コントラスト最大化法に共される。コントラスト最大化法は、画像野が例えば３×３ピクセルの窓に分割されることを基礎とする。この各窓では中央ピクセルのグレー値が０から２５５のデジタル段階で検出され、隣接ピクセルのこのグレー値に対する差が計算される。このように各窓に対して検出されたグレー値差は全体画像野にわたって合計される。結果は画像野と共に記憶される。この方法は、所定の焦点調整の各々に対して繰り返される。コントラストの最も強い画像野は最大グレー値差を有する画像野であり、画像処理／分類に使用される。焦点合わせのための実施例に対しては品質検査および欠陥分類の際に、もっぱら第４の規則が使用される。しかしこのことは他の規則の適用性を制限するものではない。本発明の方法を実施するためには、品質検査に対しても欠陥分類に対しても、焦点制御のためにまず基本調整値を見出さなければならない。この基本調整値は一方では機器技術的影響を補償し、他方では表面の部分領域に関連する、焦点合わせの調整値に対する探査領域を狭める。従って例えば、赤外線領域で動作する光学的焦点測定装置１３をＣＣＤ測定装置１４に適合させることが必要である。ＣＣＤ測定装置は可視光線により動作するからである。別の障害となる影響はドリフトと光学系の公差（誤差）である。機器固定された市松模様（碁盤目状）のテスト構造体（Teststruktur）により、焦点制御に対する予調整値が種々異なる像列から、ＣＣＤ測定装置１４とコントラストプログラムを用いてコントラストの最も強い像が選択される。この像に所属する焦点制御のための予調整値が基本調整値または基本オフセットＯＦＦＳ＿Ｇを形成する。品質検査の際の焦点合わせに対しては、検査すべき表面が構造化されているか否か（プロフィル高低構造の有無）が重要である。構造化されていない表面（平坦面）には実質的に反射率変動がない。焦点調整への構造位相幾何的（トポロジカル）影響は重要でない。半導体ウェハへの焦点合わせの適合、およびとりわけ非構造化表面のエラーへの焦点合わせの適合には、選択されたエラーの基本調整値ＯＦＦＳ＿Ｇを基礎として、焦点制御に対する予調整値が種々異なる像列を撮像する際の手法が用いられる。疑似エラー率が課題設定どおり最小であるときの予調整値の検出は、第２規則の形態の規則適用により行われる。構造化された表面を品質検査するためには、光学的焦点測定装置をウェハの厚さと半導体ウェハの像内容に適合する必要がある。このことは、半導体ウェハの部分領域に相応する基準（参照）領域に基づいて行われる。これはチップまたはチップの一部とすることもできる。基準領域の大きさは、光学的焦点測定装置の求められた適合により縁部領域にも焦点制御の予調整値の形態でデフォーカスが発生しないことにより検出される。基準領域を選択するために、高さマーク（高さプロフィールを表すマーク）が繰り返される箇所で基本調整値Offset_Gを基礎とし、それぞれ焦点制御の別の予調整値により撮像した一連の像から、各箇所に対する画像処理によってコントラストの最も強い像を検出するという方法を用いる。それぞれコントラストの最も強い像に配属された、支持体面Ｅ−Ｅと基準面Ｂ −Ｂとの間隔値により半導体ウェハの高さプロフィールが得られる。基準領域として、高さプロフィールが最小の高さ勾配を有する平坦な領域が適する。基準領域内で、少なくとも１つの選択された位置において基本調整値ＯＦＦＳ＿Ｇを基礎とし、再び焦点制御の予調整値が種々異なる像列を撮像する。画像処理により検出された、コントラストの最も強いそれぞれの像に配属された焦点制御の予調整値が基準調整値ＯＦＦＳ＿ｒｅｆとして品質検査に対する基準となり、その位置座標ｘｉ，ｙｊ（ｘ方向に対してｉ、ｙ方向に対してｊ）が記憶される。選択された位置の数に相応して、光学的焦点測定装置の予調整値を備えた領域が学習される。次に装置は、基準領域により比較可能な領域をエラー識別を目的として画像野毎に品質検査することができる。地域的調整値では領域のウェハ位相幾何形状が検出される。構造に起因する反射率変動は一般的に、変動が反復特性を有するので焦点合わせには障害的に作用しない。種々の領域において像内容が同じであるもかかわらず反射率が異なるならば、もちろんこの反射率を前記のように像列の記録を介して補正することができる。欠陥分類に対しても、光学的焦点測定装置をウェハの厚さおよび半導体ウェハの像内容に、基準領域を適用して適合する必要がある。基準領域の選択は、品質検査の場合と同じように行われる。重要な選択基準はその平坦性とエラーのないことである。欠陥分類の際には各ウェハに対してさらに、ウェハ表面の反射率変動を補正することが必要である。この目的のために、高さマークの基準領域の少なくとも１箇所で基本調整値ＯＦＦＳ＿Ｇを使用して、焦点制御の予調整値が種々異なる像列を撮像し、画像処理によりコントラストの最も強い像を選択する。焦点合わせの所属の調整値ＯＦＦＳ＿ｒｅｆと、支持体面Ｅ−Ｅと基準面Ｂ−Ｂとの間隔ＦＰ＿ｒｅｆは欠陥分類に対する予調整値として記憶される。欠陥分類とは、分類すべきエラーを備えた像内容を基準画像の像内容と比較することである。支持体面Ｅ−Ｅと基準面Ｂ−Ｂとの間隔ＦＰ＿ｒｅｆを調整することによって、基準領域にある興味の対象となる像内容を基準画像として記録し、記憶する。焦点合わせの予調整値ＯＦＦＳ＿ｒｅｆによって、エラー像から光学的焦点の調整が種々異なる像列が記録され、画像処理によりコントラストの最も強い像が選択される。この像に配属された、支持体面Ｅ−Ｅと基準面Ｂ−Ｂとの間隔は、分類のために基準画像と比較されるエラー像を撮像するための調整値を形成する。同じようにしてさらなるエラー像が処理される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年１月１８日（１９９９．１．１８）【補正内容】明細書［発明の名称］ディスク状対象物の構造化表面を結像する際の焦点合わせ方法本発明は、ディスク状の構造化されないおよび構造化された表面を、欠陥識別および欠陥分類に適用するために、対象物の載置に用いる支持体面と基準面との間の測定可能な間隔を制御調整することにより撮像する際の焦点合わせ方法に関する。この方法は主として、製造プロセス中の半導体ウェハのプロセスコントロールに適用することができるる。集積スイッチ回路を製造する際の品質検査の課題は、構造化されていない半導体ウェハと構造化された半導体ウェハとを画像野毎に走査し、存在する欠陥を検知し、これを最終的に分類によってエラー群に配属することである。ＤＥ４４１０６０３Ｃ１によれば、エラー識別するのに半導体ウェハの表面から撮像された画像の特異的画素特徴を基礎とすることが公知である。このような基板と欠陥との自然な特徴的区別、および種々の欠陥形式の特徴的特性を基礎とする直接的なエラー検知は、目標値−実際値比較とは反対に、目標構造体に対する膨大な情報がなくても十分に機能する。なぜならこの方法は、画像識別の際に所定の基本規則ないしは規則からの偏差から出発するからである。このような規則ないしは規則偏差は実質的に、目標構造体または目標層、ないしは欠陥の色および形状的特徴により与えられる。この方法で特徴的なのは、画素分類により形成された中間画像が画素特徴を、学習によって既知となった領域への、グレー値に変換された帰属確率として含むことである。これには相互に隣接する領域間の移行部のグレー値段階（階層）が含まれる。画像内容を製造プロセスおよび品質管理の基本思想に従って評価するためには、どのようにそしてどの品質において、構造と欠陥が３次元構成物として光学系により結合されるかが特に重要である。【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年８月５日（１９９９．８．５）【補正内容】画像に示される半導体ウェハ表面の構造と欠陥は実際にはその外観の点で焦点状態に依存して変化するから、焦点の調整が非常に重要である。焦点状態を評価するための公知の光学的方法(ＤＥ３２１９５０３Ｃ２)には、半導体ウェハの領域の大小によって反射率の変動が大きく、また別の影響要因、例えばウェッジエラー、粗度、起伏、並びに構造高さの変動が画像野に存在し、これらが一部では焦点深度よりも大きく、満足のいくようには克服できないという欠点がある。そのため反射率変動は評価結果において、存在する高さ変動または台の走行エラーをシミュレートできない。しかしこれらは制御されるべきである。ＤＥ４４１０６０３Ｃ１による方法に従って実行すべき色分類の形態の画素分類では、障害のない構造体要素に所属し、サンプリング検査分析により推定可能な色価が統計的に楕円クラスタによって色空間に表され、エラーの疑いのある画素がクラスタ外にある欠陥クラスタを提供することを前提としている。ここでは欠陥クラスタを障害のない構造体のクラスタから分離することが非常に難しい。その結果、疑似エラー率が上昇し、識別確率が低下する。疑似エラーとは、その特性のため品質検査システムによりそれがエラーではないにもかかわらずエラーとして識別されてしまう品質検査の結果に表れる現象である。本発明の課題は、ディスク状対象物の構造化されないおよび構造化された表面での焦点合わせ方法において、撮像された表面の画像処理の際にエラーの識別確率が高く、疑似エラー率が低くなるように構成することである。この課題は本発明により、制御調整によって得られた間隔を、制御に重畳され、表面の少なくとも部分領域に適用すべき非制御の、該部分領域に対して前もって学習された予調整値を用いて補正することよって解決される。部分領域に対して有効な予調整値を検出することは、表面の実質的に平坦な基準領域にある少なくとも１つの位置での像列に基づき、当該像列の撮像に焦点制御の種々異なる予調整値を用いて行い、その際に焦点状態の品質を画像処理により少なくとも１つの規則に従って評価する。第１の変形実施例では、画像処理により検出された、コントラストの最も強い画像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いる。第２の変形実施例では、エラー数が最小である画像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いる。第３の変形実施例では、エラーピクセルの数が全体エラー面との割合で最小である画像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いる。さらに第４の変形実施例では、疑似エラーピクセルの数が最小である画像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いる。基準領域の選択は表面の高さプロフィールの最小勾配に従って行われる。この高さプロフィールを検出するために支持体面から基準面までの間隔値を、高さマークが繰り返される箇所で、少なくとも１つの規則を満たす焦点制御の予調整値に対して検出する。画像野毎のエラー探査の形態の品質検査では、焦点合わせのために画像野位置に対して検出された予調整値を焦点制御に使用する。分類すべきエラーを含む画像を基準画像と比較する欠陥分類のために、基準画像の撮像を、基準画像位置に対して検出され補正された支持体面と基準面との間隔を用いて行う。分類すべきエラーを備えた画像を撮像するために、支持体面から基準面までの間隔値を焦点調整に使用する。この間隔値は、分類すべきエラーを備えた一連の像のうちコントラストの最も強い画像に所属するものであり、この一連の像の形成のために所属の画像位置に対して検出された焦点制御の予調整値を段階的に変化させる。請求の範囲１．ディスク状の構造化されないおよび構造化された表面を、欠陥識別および欠陥分類に適用するために、対象物の載置に用いる支持体面と基準面との間の測定可能な間隔を制御調整することにより撮像する際の焦点合わせ方法において、制御調整によって得られた間隔を、制御に重畳され、表面の少なくとも部分領域に適用すべき非制御の、該部分領域に対して前もって学習された予調整値を用いて補正する、ことを特徴とする焦点合わせ方法。２．適用すべき予調整値の検出を、表面の実質的に平坦な基準領域にある少なくとも１つの位置における像列に基づいて行い、該像列を撮像するために、焦点制御の種々異なる予調整値を用い、それぞれの焦点状態の品質を画像処理によって少なくとも１つの規則に従い評価し、そこから適用すべき予調整値を検出する、請求項１記載の方法。３．前記規則は、画像処理により検出された、コントラストの最も強い像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いることである、請求項２記載の方法。４．前記規則は、対象物表面の画像処理により検出されたエラーの数が最小である像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いることである、請求項２記載の方法。５．前記規則は、対象物表面の画像処理により検出されたエラーのエラーピクセル数が全エラー面積に対して最小である像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いることである、請求項２記載の方法。６．前記規則は、対象物表面の画像処理により検出されたエラーの疑似エラーピクセル数が最小である像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いることである、請求項２記載の方法。７．基準領域の選択は、表面の高さプロフィールの最小勾配に従って行い、高さプロフィールを検出するために、支持体面Ｅ−Ｅと基準面Ｅ−Ｅとの間隔値を、対象物表面に存在する、焦点制御の所属の予調整値に対する高さマークの箇所で、少なくとも１つの規則を適用して検出する、請求項３から６までのいずれか１項記載の方法。８．エラー探査をステップ毎に画像野に従って行う対象物表面の品質検査の際に、それぞれの画像野位置に対して検出された焦点制御の予調整値を焦点合わせに用いる、請求項７記載の方法。９．分類すべきエラーを含む像を基準画像と比較する欠陥分類のために、基準画像の撮像を、基準画像位置に対して検出された、支持体面Ｅ−Ｅと基準面Ｂ −Ｂとの補正された間隔により行い、分類すべきエラーを備えた像を撮像するために、支持体面Ｅ−Ｅと基準面Ｂ− Ｂとの間隔値を焦点調整に使用し、該間隔値は、分類すべきエラーを備えた一連の像のうちコントラストが最も強い像に所属する値であり、当該一連の像を形成するために像位置に所属する焦点制御の予調整値を段階的に変化させる、請求項７記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヴィーネッケ、ヨアヒムドイツ連邦共和国、Ｄ―07747 イェナ、リゼロッテ―ヘルマン―シュトラーセ 14 ｂ (72)発明者ホフマン、ギュンタードイツ連邦共和国、Ｄ―07743 イェナ、スピッツヴァイデンヴェーク５ (72)発明者フランケ、カルル−ハインツドイツ連邦共和国、Ｄ―98693 イルメナオ、ホルンダーヴェーク７ (72)発明者ヤコブ、ルッツドイツ連邦共和国、Ｄ―07743 イェナ、ナオムブルガーシュトラーセ 23

Claims

【特許請求の範囲】１．ディスク状対象物の構造化表面を、対象物の載置に用いる支持体面と基準面との間の測定可能な間隔を制御調整することにより撮像する際の焦点合わせ方法において、制御調整によって得られた間隔を、表面の少なくとも部分領域に対して適用すべき、非制御の予調整値によって補正する、ことを特徴とする焦点合わせ方法。２．前記予調整値の検出を、表面の実質的に平坦な基準領域にある少なくとも１つの位置における像列に基づいて行い、当該像列を撮像するために焦点制御の種々異なる予調整値を用い、焦点状態の品質を少なくとも１つの規則に従って評価する、請求項１記載の方法。３．画像処理により検出された、コントラストの最も強い像に所属する予調整値を、補正された間隔の調整に用いる、請求項２記載の方法。４．エラー数が最小である像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いる、請求項２記載の方法。５．エラーピクセルの数が全エラー面積に対して最小である像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いる、請求項２記載の方法。６．疑似エラーピクセルの数が最小である像に所属する予調整値を補正された間隔の調整に用いる、請求項２記載の方法。７．基準領域の選択は、表面の高さプロフィールの最小勾配に従って行い、高さプロフィールを検出するために、支持体面Ｅ−Ｅと基準面Ｅ−Ｅとの間隔値を、高さマークの繰り返される箇所で、少なくとも１つの規則を満たす焦点制御の予調整値に対して検出する、請求項３から６までのいずれか１項記載の方法。８．エラー探査がステップ毎に画像野に従って行われる品質検査の際に、画像野位置に対して検出された焦点制御の予調整値を焦点合わせに用いる、請求項７記載の方法。９．分類すべきエラーを含む像を基準画像と比較する欠陥分類のために、基準画像の撮像を、基準画像位置に対して検出された、支持体面Ｅ−Ｅと基準面Ｂ −Ｂとの補正された間隔により行い、分類すべきエラーを備えた像を記録するために、支持体面Ｅ−Ｅと基準面Ｂ− Ｂとの間隔値を焦点調整に使用し、該間隔値は、分類すべきエラーを備えた一連の像のうちコントラストが最も強い像に所属する値であり、当該一連の像に対し所属の像位置に対して検出された焦点制御の予調整値を段階的に変化させる、請求項７記載の方法。