JP2006284617A - Pattern inspection method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a defect inspection method with high sensitivity while suppressing influences by fluctuation in an optical system. <P>SOLUTION: The defect detection method in a pattern such as an exposure mask includes: a variation similarity calculating step of calculating similarity in variation between an optical image in other pixels than inspection target pixels and a reference image based on the variation between an optical image in the inspection target pixels and the reference image; a priority determining step of calculating the priority as comparing members based on the variation similarity; and a mutual comparing step of mutually comparing patterns in an identical design present in the optical image to detect a defect. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、レチクルに形成されたパターンの検査方法であって、パターンの欠陥を検出するパターン検査方法である。   The present invention is an inspection method for a pattern formed on a reticle, and is a pattern inspection method for detecting a defect in a pattern.

レチクルは、半導体集積回路装置の製造工程において、半導体ウェハの表面に所要のパターンをフォトリソグラフィ法によって形成する工程で用いられる。一般に、LSIの製造には多大なコストがかかるため、歩留まりの向上が欠かせない。
半導体デバイスの製造工程において、歩留まりを低下させる要因の一つとして、半導体ウェハ上に微細パターンをリソグラフィ技術で露光・転写する際に使用されるレチクルのパターン欠陥があげられる。すなわち、このレチクル自身に欠陥があると、多数の半導体デバイスに欠陥を転写することになり、歩留まりを大きく低下させることになる。
近年、LSIパターン寸法の微細化に伴って、検出しなければならない欠陥の最小寸法も微細化している。そのため、レチクルの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要になっている。
The reticle is used in a process of forming a required pattern on the surface of a semiconductor wafer by a photolithography method in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device. In general, the production of LSIs requires a great deal of cost, and thus improvement in yield is indispensable.
In a semiconductor device manufacturing process, one of the factors that reduce the yield is a pattern defect of a reticle used when a fine pattern is exposed and transferred onto a semiconductor wafer by a lithography technique. That is, if the reticle itself has a defect, the defect is transferred to a large number of semiconductor devices, and the yield is greatly reduced.
In recent years, with the miniaturization of LSI pattern dimensions, the minimum dimensions of defects that must be detected have also been miniaturized. Therefore, it is necessary to increase the accuracy of the pattern inspection apparatus that inspects the defects of the reticle.

従来、このようなレチクルの欠陥を検査する方法として、光ビームを検査基板に照射し、基板を透過する光あるいは反射する光を集光してセンサ表面に結像させ、形成した光学画像と、このレチクルを設計したCADデータからパターンの基準となる参照画像を生成し、この光学画像と参照画像を比較することによってパターンの欠陥を検出することが知られている(特許文献1)。   Conventionally, as a method for inspecting such a reticle defect, an optical image is formed by irradiating an inspection substrate with a light beam, condensing light transmitted through the substrate or reflected light, and forming an image on a sensor surface; It is known to detect a pattern defect by generating a reference image serving as a pattern reference from CAD data designed with this reticle and comparing the optical image with the reference image (Patent Document 1).

ところで、最近の半導体デバイスの高集積化によるレチクル上のパターンの微細化に伴い、比較対象画像同士の画素位置ズレや画像の伸縮・うねり、センシングノイズに埋もれるほどの欠陥を検出する必要が生じている。
しかしながら、前記特許文献1記載の発明は、最近のこのような高度な要求に充分応えられるものではなかった。
By the way, with the recent miniaturization of the pattern on the reticle due to the high integration of semiconductor devices, it has become necessary to detect defects that are buried in sensing noise due to pixel position shifts between images to be compared, image expansion / contraction and waviness. Yes.
However, the invention described in Patent Document 1 has not been able to sufficiently meet the recent high demands.

また、従来のパターン欠陥の有無を検査する方法には、大きく分けて、ダイとダイとの比較(Die to Die比較)と、ダイとデータベースとの比較(Die to Database比較)がある。Die to Die比較(DD比較)は、レチクル上の2つのダイを比較して欠陥を検出する方法であり、Die to Database比較(DB比較)は、ダイとLSI設計用CADデータから発生させたデータベースを比較して欠陥を検出する方法である。   Further, conventional methods for inspecting the presence or absence of pattern defects are roughly classified into die-to-die comparison (Die to Die comparison) and die-to-database comparison (Die to Database comparison). Die to Die comparison (DD comparison) is a method of detecting defects by comparing two dies on a reticle, and Die to Database comparison (DB comparison) is a database generated from CAD data for die and LSI design. This is a method for detecting defects by comparing them.

ところで、一般的に、ダイとデータベースとの比較よりダイとダイとの比較の方が高い欠陥検出感度を有していた。これは、データベースから作成された参照画像は、画像自体に欠陥を有していないのに対して、光学画像は、光学系に起因する像のゆがみなどが存在しており、欠陥のないパターンを撮像した光学画像とこれに対応する参照画像であっても、不一致となってしまう可能性があり、光学画像と参照画像について厳密な比較を行うことができなかったためである。   By the way, in general, the comparison between the die and the die has a higher defect detection sensitivity than the comparison between the die and the database. This is because the reference image created from the database does not have a defect in the image itself, whereas the optical image has a distortion-free pattern caused by the optical system. This is because there is a possibility that the captured optical image and the reference image corresponding to the captured optical image do not match, and the optical image and the reference image cannot be strictly compared.

これに対して、ダイとダイの比較では、光学系に起因する問題点は、同じ光学系を用いていることでキャンセルされており、ダイとダイの比較において上記問題点が発生する可能性は低い。しかしながら、検査対象試料が、同一のダイを備えているとは限らず、ダイとダイの比較を欠陥検査に用いるには制約があった。
特開平8−76359号公報
On the other hand, in the die-to-die comparison, the problems caused by the optical system are canceled by using the same optical system, and there is a possibility that the above-mentioned problems will occur in the die-to-die comparison. Low. However, the sample to be inspected does not necessarily have the same die, and there is a limitation in using the die-to-die comparison for defect inspection.
JP-A-8-76359

検査対象資料が、同一のダイを備えていない場合でも適応できる方法として、1つのダイの光学画像の中から、参照画像を利用して設計上同一な部分パターンを探し出し、それらに対応する光学画像上の部分パターン同士を相互に比較することにより、欠陥を検出する方法が考えられる。   As a method that can be applied even when the material to be inspected does not have the same die, the same partial pattern in design is searched from the optical image of one die using the reference image, and the corresponding optical image A method of detecting defects by comparing the upper partial patterns with each other is conceivable.

しかし、従来手法には次の問題点がある。すなわち、光学系は様々な変動を受けるから、設計上同一の部分パターンであっても光学画像上では差異が生じることがある。これはノイズ成分であるから相互に比較する際S/N比を悪化させる原因となる。   However, the conventional method has the following problems. That is, since the optical system is subject to various variations, even if the partial pattern is the same in design, a difference may occur on the optical image. Since this is a noise component, it causes the S / N ratio to deteriorate when compared with each other.

そこで本発明は、上記欠陥検出技術における上記問題を解決するために成されたもので、光学系の変動による影響を抑え、高感度の欠陥検査方法を実現することを目的とするものである。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems in the defect detection technique, and an object of the present invention is to realize a highly sensitive defect inspection method by suppressing the influence of fluctuations in the optical system.

本発明は、検査対象であるレチクルのパターンを撮像して形成した光学画像と、該パターンの設計データに基づいて形成した参照画像を利用して比較検査するパターン検査方法であって、
任意の検査対象画素領域と該検査対象画素領域に対応する該参照画像の画素領域間の変動、及び該検査対象画素領域以外の画素領域における該光学画像とこれに対応する参照画像間の変動の非類似性を算出する変動非類似性算出ステップと、
前記変動非類似性算出ステップで求めた変動非類似性のデータを元に、該検査対象画素領域と比較する該光学画像内の他の画素領域に、比較対象画素領域として優先順位を設定する優先順位設定ステップと、
該検査対象画素領域と設計上同一のパターンを有する画素領域を、該光学画像の該比較対象画素領域から選定し、該検査対象画素領域の光学画像と、この選定された比較対照画素領域の光学画像を、前記ステップで決定された優先順位に従って相互比較することにより、欠陥を検出する比較検査ステップとを備えたことを特徴とする欠陥検出方法。
The present invention is a pattern inspection method for comparing and inspecting using an optical image formed by imaging a reticle pattern to be inspected and a reference image formed based on the design data of the pattern,
Variation between any inspection target pixel region and the pixel region of the reference image corresponding to the inspection target pixel region, and variation between the optical image in the pixel region other than the inspection target pixel region and the corresponding reference image A variable dissimilarity calculating step for calculating dissimilarity;
Priority for setting a priority order as a comparison target pixel region in another pixel region in the optical image to be compared with the inspection target pixel region based on the variation dissimilarity data obtained in the variation dissimilarity calculation step A rank setting step;
A pixel area having the same design pattern as the inspection target pixel area is selected from the comparison target pixel area of the optical image, and an optical image of the inspection target pixel area and an optical of the selected comparison pixel area are selected. A defect detection method comprising: a comparison inspection step of detecting defects by comparing images with each other according to the priority order determined in the step.

上記本発明において、前記変動非類似性を算出するステップが、光学画像、及び参照画像に対して2次元線形予測モデルを用いた入出力関係を記述する連立方程式を生成する連立方程式生成ステップと、
前記入出力関係を記述した連立方程式を最小二乗法で推定して前記連立方程式のパラメータを求める連立方程式解法ステップとからものとすることができる。
In the present invention, the step of calculating the variation dissimilarity includes a simultaneous equation generating step of generating simultaneous equations that describe an input / output relationship using a two-dimensional linear prediction model for an optical image and a reference image;
The simultaneous equation describing the input / output relationship may be estimated by a least square method to solve the simultaneous equation solving step for obtaining a parameter of the simultaneous equation.

上記本発明において、前記優先順位設定ステップにおいて、任意の他の比較対象領域の変動非類似性が所定のレベルを超えた場合には、当該領域を比較対象外の画像と設定することができる。   In the present invention, in the priority setting step, when the variation dissimilarity of any other comparison target region exceeds a predetermined level, the region can be set as an image not to be compared.

単に設計上同一なだけのパターン同士を相互比較するのではなく、設計上同一でかつ注目したパターンと類似した変動を受けたパターンとを相互比較するので、光学画像の変動成分が相殺され、相互比較におけるS/N比を向上することができる。   Rather than simply comparing patterns that are identical in design, they are compared with patterns that are identical in design and subjected to similar variations with the pattern of interest. The S / N ratio in the comparison can be improved.

以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態の欠陥検出方法は、図1に示すプロセスブロック図に示すように、試料となるパターンが形成されたマスクのような試料の光学画像、このパターンを設計したCADデータのようなデータベースから形成した参照画像、及び検査すべき特定の画素の情報から、画素同士の変動非類似性を算出するステップ(S1)、前記ステップで算出した変動非類似性を考慮して複数の画素について、比較の優先順位を決定する優先順位設定ステップ(S2)、及び、このS2で決定された優先度の高い画素から順次所定の数の画像を比較する比較検査ステップ(S3)からなっている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. As shown in the process block diagram of FIG. 1, the defect detection method according to the present embodiment includes an optical image of a sample such as a mask on which a pattern to be a sample is formed, and a database such as CAD data designed with this pattern. From the reference image formed from the information of the specific pixel to be inspected, the step of calculating the variation dissimilarity between the pixels (S1), a plurality of pixels in consideration of the variation dissimilarity calculated in the step, A priority order setting step (S2) for determining the priority order of comparison, and a comparison inspection step (S3) for sequentially comparing a predetermined number of images from the high priority pixels determined in S2.

[検査装置]
以下、この実施の形態において用いることのできる検査装置について、説明する。
以下図2に基づいて本実施の形態において用いることのできるマスク欠陥検査装置について説明する。
本マスク欠陥検査装置は、ホスト計算機を中心とした演算制御部200と、試料となるマスクのパターン画像を撮像する観測データ生成部210とからなっている。
[Inspection equipment]
Hereinafter, an inspection apparatus that can be used in this embodiment will be described.
A mask defect inspection apparatus that can be used in the present embodiment will be described below with reference to FIG.
The mask defect inspection apparatus includes an arithmetic control unit 200 centering on a host computer and an observation data generation unit 210 that captures a pattern image of a mask serving as a sample.

演算制御部200は、ホスト計算機201と、これに接続しているアドレスバス、及びデータバス等の信号伝送路202と、この信号伝送路202に接続されているステージ制御部203、データメモリ204、データ展開回路205、参照回路206、及び比較回路207とを備えている。   The arithmetic control unit 200 includes a host computer 201, a signal transmission path 202 such as an address bus and a data bus connected thereto, a stage control unit 203 connected to the signal transmission path 202, a data memory 204, A data expansion circuit 205, a reference circuit 206, and a comparison circuit 207 are provided.

また、観測データ生成部210は、光源211、光源211から照射される光を集光して試料に照射する照明光学系212、試料213、該試料213を載置するステージ214、試料213のパターンに対応した光学像を撮像する拡大光学系215及びセンサ回路216からなっている。そして該ステージ214には、該ステージ214を駆動する駆動系208が接続されており、この駆動系208は、前記ステージ制御部203によって制御される。   The observation data generation unit 210 also includes a light source 211, an illumination optical system 212 that collects light emitted from the light source 211 and irradiates the sample, a sample 213, a stage 214 on which the sample 213 is placed, and a pattern of the sample 213. Are composed of a magnifying optical system 215 and a sensor circuit 216 for capturing an optical image corresponding to the above. A driving system 208 for driving the stage 214 is connected to the stage 214, and the driving system 208 is controlled by the stage control unit 203.

以下、本実施の形態のマスク欠陥検査装置の動作について説明する。
マスクなどの試料213は、図示しないオートローダ機構によりステージ214上に自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出される。
ステージ214の上方に配置されている光源211から照射される光束は、照明光学系212を介して試料213を照射する。試料213の下方には、拡大光学系215及びセンサ回路216が配置されており、露光用マスクなどの試料213を透過した透過光は拡大光学系215を介してセンサ回路216のセンサ面に結像される。拡大光学系215は図示しない自動焦点機構により自動的に焦点調整がなされていてもよい。
Hereinafter, the operation of the mask defect inspection apparatus according to the present embodiment will be described.
A sample 213 such as a mask is automatically conveyed onto the stage 214 by an unillustrated autoloader mechanism, and is automatically discharged after the inspection is completed.
The light beam emitted from the light source 211 disposed above the stage 214 irradiates the sample 213 via the illumination optical system 212. A magnifying optical system 215 and a sensor circuit 216 are arranged below the sample 213, and transmitted light that has passed through the sample 213 such as an exposure mask forms an image on the sensor surface of the sensor circuit 216 via the magnifying optical system 215. Is done. The magnifying optical system 215 may be automatically focused by an unillustrated autofocus mechanism.

ステージ214は、ホスト計算機201の指令を受けたステージ制御部203により制御され、X方向、Y方向、θ方向に駆動する3軸(X−Y−θ)モータの様な駆動系216によって移動可能となっている。これらの、Xモータ、Yモータ、θモータはステップモータを用いることができる。
センサ回路216には、TDIセンサのようなセンサが設置されている。ステージ214をX軸方向に連続的に移動させることにより、TDIセンサは試料213のパターンを撮像する。この撮像データは、被検査パターン画像データとして比較回路207に送られる。この被検査パターン画像データは例えば8ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を表現している。
The stage 214 is controlled by a stage control unit 203 that has received a command from the host computer 201 and can be moved by a drive system 216 such as a three-axis (XY-θ) motor that drives in the X, Y, and θ directions. It has become. Step motors can be used as these X motor, Y motor, and θ motor.
The sensor circuit 216 is provided with a sensor such as a TDI sensor. The TDI sensor images the pattern of the sample 213 by continuously moving the stage 214 in the X-axis direction. This imaging data is sent to the comparison circuit 207 as inspected pattern image data. The pattern image data to be inspected is, for example, 8-bit unsigned data, and represents the brightness gradation of each pixel.

一方、データメモリ204に蓄積されているマスク設計データ等のデータベースから、マスクパターン画像をデータ展開回路205および参照回路206で生成し、この情報を、比較回路207に伝送する。
比較回路207では、試料213から得られる透過画像に対して、データ展開回路205と参照回路206で生成した検査基準パターン画像と、センサ回路216で生成された被検査パターン画像を取り込み、検査基準パターン画像を補正した後に所定のアルゴリズムに従って比較し、欠陥の有無を判定する。
On the other hand, a mask pattern image is generated by a data development circuit 205 and a reference circuit 206 from a database such as mask design data stored in the data memory 204, and this information is transmitted to the comparison circuit 207.
The comparison circuit 207 takes in the inspection standard pattern image generated by the data development circuit 205 and the reference circuit 206 and the inspection pattern image generated by the sensor circuit 216 with respect to the transmission image obtained from the sample 213, and inspects the inspection standard pattern. After correcting the image, a comparison is made according to a predetermined algorithm to determine the presence or absence of a defect.

尚、前記演算制御部を構成するステージ制御部203、データ展開回路205、参照回路206、及び比較回路207は、電気的回路で構成されていても良いし、ホスト計算機201によって処理することのできるソフトウエアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウエアの組み合わせで実現しても良い。
また、上記装置では、試料から得られる画像として透過画像を取得する例を示したが、試料から反射されるパターンを撮像したいわゆる反射画像とすることもできる。このような装置は、図2において、照明光学系212と試料213との間に、ビームスプリッタを配置し、ビームスプリッタから導出される光を拡大光学系で集光してセンサ回路によって画像に変換することによって実現することができる。
Note that the stage control unit 203, the data expansion circuit 205, the reference circuit 206, and the comparison circuit 207 that constitute the arithmetic control unit may be configured by electrical circuits or can be processed by the host computer 201. It may be realized as software. Moreover, you may implement | achieve with the combination of an electrical circuit and software.
In the above-described apparatus, an example in which a transmission image is acquired as an image obtained from a sample has been shown. In such an apparatus, in FIG. 2, a beam splitter is arranged between the illumination optical system 212 and the sample 213, and the light derived from the beam splitter is condensed by the magnifying optical system and converted into an image by the sensor circuit. Can be realized.

以下に示す実施例では、光学画像上の指定された画素領域(=検査対象画素領域)に欠陥があるかどうかを判定する例について説明する。   In the following embodiment, an example will be described in which it is determined whether or not a designated pixel region (= inspection target pixel region) on an optical image has a defect.

(1)変動類似性算出ステップ
最初に、処理の便宜のため画像を適当に領域分割する。例えば図3のように格子状の領域に8x8分割する。また、検査対象画素は図3の領域(6,4)に存在するものとする。ここで各領域毎に光学画像と参照画像との間の変動量をパラメータとして求める。
(1) Fluctuation similarity calculation step First, an image is appropriately divided into regions for convenience of processing. For example, as shown in FIG. Further, it is assumed that the pixel to be inspected exists in the region (6, 4) in FIG. Here, the fluctuation amount between the optical image and the reference image is obtained as a parameter for each region.

以下、この変動量の算出方法の一例について、具体的に説明する。   Hereinafter, an example of the calculation method of the fluctuation amount will be specifically described.

(連立方程式生成ステップ)
このステップでは、最初に、光学画像を2次元入力データ、参照画像を2次元出力データと見なして2次元入出力線形予測モデルを設定するプロセスである。この方法について説明する。ここでは、5×5画素の領域を用いた5×5次の2次元線形予測モデルを例にとって説明する。
(Simultaneous equation generation step)
In this step, first, a two-dimensional input / output linear prediction model is set by regarding an optical image as two-dimensional input data and a reference image as two-dimensional output data. This method will be described. Here, a 5 × 5 order two-dimensional linear prediction model using a 5 × 5 pixel region will be described as an example.

2次元入力データと2次元出力データをそれぞれu(i,j)、y(i,j)とする。着目する画素のサフィックスをi,jとし、この画素を取り囲む2行前後および2列前後の合計25個の画素のサフィックスを表1のように設定する。   Let two-dimensional input data and two-dimensional output data be u (i, j) and y (i, j), respectively. The suffix of the pixel of interest is i, j, and the suffixes of a total of 25 pixels around 2 rows and 2 columns surrounding this pixel are set as shown in Table 1.

ある1組の5×5領域の画素データについて、2次元出力データであるy及び2次元入力データであるuについて、以下の関係式(1)を設定する。

式(1)におけるb00〜b44は、同定すべきモデルパラメータであり、ε(i,j)はノイズである。
The following relational expression (1) is set for y that is two-dimensional output data and u that is two-dimensional input data for a set of pixel data in a 5 × 5 region.

In equation (1), b 00 to b 44 are model parameters to be identified, and ε (i, j) is noise.

式(1)の意味するところは、光学画像のパターンのある1画素のデータyk = y(i,j)は、対応する参照画像のパターンの1画素を取り囲む5×5画素のデータの線形結合で表すことができるということである。 The expression (1) means that one pixel data y k = y (i, j) having a pattern of the optical image is linear of 5 × 5 pixel data surrounding one pixel of the corresponding reference image pattern. It can be expressed as a bond.

(連立方程式解法ステップ)
次のステップは、前記ステップで設定した連立方程式を解することによってパラメータbを求めるステップである(モデルパラメータの同定)。
すなわち、式(1)をベクトルで表すと、

となるように、まとめられる。従って、参照画像と光学画像の座標i, jを走査して25組のデータを連立させればモデルパラメータbを同定できることになる。
実際には統計的観点から、式(3)のようにn(>25)組のデータを用意して、次のような最小2乗法に基づいて25次元の連立方程式を解き、αを同定する。
(Steps for solving simultaneous equations)
The next step is a step of obtaining the parameter b by solving the simultaneous equations set in the previous step (identification of model parameters).
That is, when Expression (1) is expressed as a vector,

It is put together so that. Therefore, the model parameter b can be identified by scanning the coordinates i and j of the reference image and the optical image and combining 25 sets of data.
Actually, from a statistical point of view, n (> 25) sets of data are prepared as in Equation (3), and a 25-dimensional simultaneous equation is solved based on the following least-squares method to identify α. .


ここで、A=[x1,x2,…xn]T 、y=[y1,y2,…yn]T 、xk T α= yk (k=1,2,…n)である。
例えば、参照画像と光学画像がそれぞれ512×512画素であれば、5×5次のモデルの走査によって画像の周囲を2画素ずつ減らされるので、
のデータが得られることになり、統計的に見て充分な個数を確保することができる。

Where A = [x 1 , x 2 ,... X n ] T , y = [y 1 , y 2 ,... Y n ] T , x k T α = y k (k = 1, 2,... N) It is.
For example, if the reference image and the optical image are each 512 × 512 pixels, the periphery of the image is reduced by two pixels by scanning the 5 × 5 model,
Thus, a sufficient number of data can be secured from a statistical point of view.

このような方法により、各領域毎に変動量を5×5=25次元のベクトル(以下、変動ベクトルと呼ぶ)として得る。ここで領域(x,y)における変動ベクトルをP(x,y)と表記する。この変動ベクトルを用いて、(6,4)と領域(x,y)の間の変動類似性Q(x,y)を次のように定義する。   By such a method, the variation amount is obtained as a 5 × 5 = 25-dimensional vector (hereinafter referred to as a variation vector) for each region. Here, the variation vector in the region (x, y) is expressed as P (x, y). Using this variation vector, the variation similarity Q (x, y) between (6, 4) and the region (x, y) is defined as follows.


ここで、変動量を評価する基準は、上記方法以外の方法を用いることが可能である。
例えば、参照画像と光学画像の差画像を求め、差画像の各画素値を1次元に並べて変動ベクトルP(x,y)とする等の方法が挙げられる。
また、変動類似性Qの定義として、前記式(5)以外の手法、すなわち、P(6,4)とP(x,y)の間のマハラノビス距離等の手法を用いることも可能である。

Here, as a reference for evaluating the fluctuation amount, a method other than the above method can be used.
For example, a difference image between the reference image and the optical image is obtained, and each pixel value of the difference image is arranged one-dimensionally to obtain a variation vector P (x, y).
Further, as a definition of the variation similarity Q, it is also possible to use a method other than the equation (5), that is, a method such as a Mahalanobis distance between P (6,4) and P (x, y).

(2)優先順位決定ステップ
前記ステップで求められるQ(x,y)を小さい順に並べ、小さい順に優先順位を各領域に割り当てる。ただし、Q(x,y)が、あらかじめ用意されたしきい値よりも大きい領域は比較不適として優先順位を割り当てない(図4参照)。これによって、処理時間の短縮を図ることができる。ここで、x、yは、前記図3で示した格子状の領域(図3においては、8×8の領域)の行方向及び列方向の数であり、図3においてはx、y=8である。
(2) Priority Order Determination Step Q (x, y) obtained in the above step is arranged in ascending order and priority is assigned to each area in ascending order. However, an area where Q (x, y) is larger than a threshold value prepared in advance is not suitable for comparison and is not assigned a priority (see FIG. 4). As a result, the processing time can be shortened. Here, x and y are the numbers in the row direction and the column direction of the lattice-like region (8 × 8 region in FIG. 3) shown in FIG. 3, and in FIG. 3, x, y = 8. It is.

(3)比較検査ステップ
まず、検査対象画素近傍と同じ図形パターンを、最大k個探し出す。このステップは、検査対象画素のパターンデータと同一のパターンデータを有する画素を、CAD等の設計データから求め、この領域に対応する比較対象領域について、前述の優先順位決定ステップで決定された順番に、各領域を検索する。ここで、領域(x,y)から検査対象画素近傍と同じ図形パターンを検索するには、例えば次のような方法がある。領域(x,y)に属する点を1/8画素単位で全て列挙する。この点列を注目点列{Cn}とする。Ci(i=0,..,n)を中心として15×15画素の矩形領域を参照画像から抜き出し、検査対象画素を中心として参照画像から抜き出された15×15画素の矩形領域との間で、両矩形に属する画素間の累積2乗差異を算出し、累積2乗差異が予め定められたしきい値以下であれば同じパターンとみなし、点列{Dm}に加える。点列{Dm}の中にシティブロック距離でDiとDjが7画素以下であるような点Di,Dj(i<j)が存在すればDjを点列{Dm}から削除する。このようにして最終的に得られた点列を{Em}とする。この{Em}に含まれる点が領域(x,y)から検索された、検査対象画素近傍と同じ図形パターンの中心座標である。さらに、{Em}の先頭からk+1番目以降の要素を削除する。このようにして得られた図形パターンの中心点列を{Fl}(l≦k)とする。
(3) Comparative Inspection Step First, a maximum of k graphic patterns that are the same as the vicinity of the inspection target pixel are searched for. In this step, a pixel having the same pattern data as the pattern data of the inspection target pixel is obtained from design data such as CAD, and the comparison target region corresponding to this region is determined in the order determined in the above-described priority order determination step. , Search each area. Here, in order to search the same graphic pattern as the vicinity of the inspection target pixel from the region (x, y), for example, there is the following method. All points belonging to the region (x, y) are listed in units of 1/8 pixel. Let this point sequence be a point sequence of interest {Cn}. A rectangular area of 15 × 15 pixels centered on Ci (i = 0,... N) is extracted from the reference image, and between the rectangular area of 15 × 15 pixels extracted from the reference image centering on the pixel to be inspected Then, the cumulative square difference between the pixels belonging to both rectangles is calculated, and if the cumulative square difference is equal to or less than a predetermined threshold, they are regarded as the same pattern and added to the point sequence {Dm}. If the points Di and Dj (i <j) exist such that Di and Dj are 7 pixels or less at the city block distance in the point sequence {Dm}, Dj is deleted from the point sequence {Dm}. Let the point sequence finally obtained in this way be {Em}. The points included in {Em} are the center coordinates of the same graphic pattern as the vicinity of the pixel to be inspected, searched from the region (x, y). Furthermore, the elements after k + 1 from the top of {Em} are deleted. The center point sequence of the graphic pattern obtained in this way is defined as {Fl} (l ≦ k).

Fi(i=0,..,l)を中心とする15×15画素の矩形領域を光学画像から抜き出し、検査対象画素を中心として光学画像から抜き出された15×15画素の矩形領域との間で両矩形に属する画素間の累積2乗差異を算出し、Giとする。ここで、H=(G0+G1+…+Gl)/lを欠陥判定値とする。ただし、lが0のときはH=0とする。
そして、Hが予め定められたしきい値以上であれば欠陥、そうでなければ非欠陥と判定する。このしきい値は、どの程度の欠陥まで検出したいかによって、ユーザーが必要に応じて決定することができる。
A 15 × 15 pixel rectangular region centered at Fi (i = 0,..., L) is extracted from the optical image, and a 15 × 15 pixel rectangular region extracted from the optical image with the pixel to be inspected as the center. The cumulative square difference between the pixels belonging to both rectangles is calculated as Gi. Here, H = (G0 + G1 +... + Gl) / l is set as the defect determination value. However, when l is 0, H = 0.
If H is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined as a defect, and if not, it is determined as a non-defect. This threshold value can be determined by the user as needed depending on how many defects are desired to be detected.

以上に説明した方法は、例えばコンタクトホール1個のパターンの良否を高感度で検査するような小領域の検査方法に適用するのに適している。多数のコンタクトホールなどのパターンを有するマスク全体を検査するには、かなりの検査時間を要する。そのため、予め、ダイとデータベースの比較検査等、簡易な検査を行って、欠陥画像である可能性のある領域を抽出しておき、限られた領域の高感度検査に変換して行うことが実用的である。
また、上記方法において、検査対象の光学画像としては、透過画像であっても良いし、反射画像であっても良い。また、上記画素領域は、パターンのピッチ相当の領域であっても良いし、センサの1フレーム領域であっても良い。
The method described above is suitable for application to, for example, a small region inspection method in which the quality of a single contact hole pattern is inspected with high sensitivity. Inspecting the entire mask having a pattern such as a large number of contact holes requires a considerable inspection time. Therefore, it is practical to perform simple inspections such as die and database comparison inspections in advance, extract areas that may be defective images, and convert them into high-sensitivity inspections of limited areas. Is.
In the above method, the optical image to be inspected may be a transmission image or a reflection image. Further, the pixel area may be an area corresponding to the pattern pitch or may be a frame area of the sensor.

本実施の形態における工程を示すブロック図。The block diagram which shows the process in this Embodiment. 本実施の形態において用いることのできる検査装置の概略構成図。The schematic block diagram of the test | inspection apparatus which can be used in this Embodiment. 本実施の形態における画素領域を説明するための図。FIG. 6 is a diagram for illustrating a pixel region in this embodiment. 本実施の優先順位設定ステップを説明するための図。The figure for demonstrating the priority setting step of this implementation. 本発明の効果を説明するための図。The figure for demonstrating the effect of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

201…演算処理装置
202…信号伝送路
203…ステージ制御回路
204…データメモリ
205…データ展開回路
206…参照回路
207…比較回路
210…駆動装置
211…光源
212…照明光学系
213…試料
214…ステージ
215…拡大光学系
216…センサ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 201 ... Processing unit 202 ... Signal transmission path 203 ... Stage control circuit 204 ... Data memory 205 ... Data expansion circuit 206 ... Reference circuit 207 ... Comparison circuit 210 ... Driving device 211 ... Light source 212 ... Illumination optical system 213 ... Sample 214 ... Stage 215: Magnifying optical system 216: Sensor circuit

Claims (3)

検査対象であるレチクルのパターンを撮像して形成した光学画像と、該パターンの設計データに基づいて形成した参照画像を比較検査するパターン検査方法であって、
任意の検査対象画素領域と該検査対象画素領域に対応する該参照画像の画素領域間の変動、及び該検査対象画素領域以外の画素領域における該光学画像とこれに対応する参照画像間の変動の非類似性を算出する変動非類似性算出ステップと、
前記変動非類似性算出ステップで求めた変動非類似性のデータを元に、該検査対象画素領域と比較する該光学画像内の他の画素領域に、比較対象画素領域として優先順位を設定する優先順位設定ステップと、
該検査対象画素領域と設計上同一のパターンを有する画素領域を、該光学画像の該比較対象画素領域から選定し、該検査対象画素領域の光学画像と、この選定された比較対照画素領域の光学画像を、前記ステップで決定された優先順位に従って相互比較することにより、欠陥を検出する比較検査ステップとを備えたことを特徴とする欠陥検出方法。
A pattern inspection method for comparing and inspecting an optical image formed by imaging a pattern of a reticle to be inspected and a reference image formed based on design data of the pattern,
Variation between any inspection target pixel region and the pixel region of the reference image corresponding to the inspection target pixel region, and variation between the optical image in the pixel region other than the inspection target pixel region and the corresponding reference image A variable dissimilarity calculating step for calculating dissimilarity;
Priority for setting a priority order as a comparison target pixel region in another pixel region in the optical image to be compared with the inspection target pixel region based on the variation dissimilarity data obtained in the variation dissimilarity calculation step A rank setting step;
A pixel area having the same design pattern as the inspection target pixel area is selected from the comparison target pixel area of the optical image, and an optical image of the inspection target pixel area and an optical of the selected comparison pixel area are selected. A defect detection method comprising: a comparison inspection step of detecting defects by comparing images with each other according to the priority order determined in the step.
前記変動非類似性を算出するステップが、光学画像、及び参照画像に対して2次元線形予測モデルを用いた入出力関係を記述する連立方程式を生成する連立方程式生成ステップと、
前記入出力関係を記述した連立方程式を最小二乗法で推定して前記連立方程式のパラメータを求める連立方程式解法ステップとからなることを特徴とする請求項1に記載の欠陥検出方法。
The step of calculating the variation dissimilarity includes a simultaneous equation generation step of generating simultaneous equations describing an input / output relationship using a two-dimensional linear prediction model with respect to an optical image and a reference image;
2. The defect detection method according to claim 1, further comprising a simultaneous equation solving step of estimating the simultaneous equations describing the input / output relationship by a least square method to obtain parameters of the simultaneous equations.
前記優先順位設定ステップにおいて、任意の他の比較対象領域の変動非類似性が所定のレベルを超えた場合には、当該領域を比較対象外の画像と設定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の欠陥検出方法。

2. In the priority setting step, when the variation dissimilarity of any other comparison target region exceeds a predetermined level, the region is set as an image that is not a comparison target. The defect detection method according to claim 2.

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