JP2010286500A - Device and method for inspecting sample - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料のパターンを検査する検査に関し、特に半導体素子や液晶ディスプレイ(LCD)を製作するときに使用されるフォトマスク、ウェハ、あるいは液晶基板などの試料のパターンを検査する検査装置と検査方法に関するものである。 The present invention relates to an inspection for inspecting a pattern of a sample, and in particular, an inspection apparatus and an inspection for inspecting a pattern of a sample such as a photomask, a wafer, or a liquid crystal substrate used for manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display (LCD). It is about the method.
1ギガビット級のDRAMに代表されるように、大規模集積回路(LSI)を構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。このLSIの製造における歩留まりの低下の大きな原因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるフォトマスクの欠陥があげられる。特に、半導体ウェハ上に形成されるLSIのパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。このため、このような欠陥を検査する装置の開発が行われている。 As represented by a 1 gigabit class DRAM, a pattern constituting a large scale integrated circuit (LSI) is going to be on the order of submicron to nanometer. One of the major causes of a decrease in yield in the manufacture of LSI is a defect of a photomask used when an ultrafine pattern is exposed and transferred onto a semiconductor wafer by a photolithography technique. In particular, with the miniaturization of the pattern dimensions of LSIs formed on semiconductor wafers, the dimensions that must be detected as pattern defects have become extremely small. For this reason, an apparatus for inspecting such a defect has been developed.
一方、マルチメディア化の進展に伴い、液晶表示装置(LCD)は、500mm×600mm、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるTFT等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積LCDのパターン及び大面積LCDを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査する試料検査装置の開発も急務となってきている。 On the other hand, with the development of multimedia, liquid crystal display devices (LCDs) are increasing in size of the liquid crystal substrate to 500 mm × 600 mm or more and miniaturization of patterns such as TFTs formed on the liquid crystal substrate. Progressing. Therefore, it is required to inspect a very small pattern defect over a wide range. For this reason, there is an urgent need to develop a sample inspection apparatus for efficiently inspecting defects of a photomask used in manufacturing such a large area LCD pattern and a large area LCD in a short time.
背景技術において、被検査領域は、短冊状の検査ストライプに仮想的に分割され、更にその分割された検査ストライプが連続的に走査されるようにXYθテーブルの動作が制御されて検査が実行されることを前提としている。実際に比較処理する際には、検査ストライプをさらに細分化したエリアに対して比較判定処理を行っており、エリアごとに画像同
士の位置合わせを行った後で該エリアの欠陥有無を判定する比較行為がなされてきた。
In the background art, the inspection area is virtually divided into strip-shaped inspection stripes, and the inspection is executed by controlling the operation of the XYθ table so that the divided inspection stripes are continuously scanned. It is assumed that. In the actual comparison process, the comparison determination process is performed on the area where the inspection stripes are further subdivided, and after the images are aligned for each area, the comparison for determining the presence or absence of defects in the area is performed. An act has been made.
ところが、エリア内にパターンが存在しない場合に正確な位置ずれ量が測定できなかったり、存在したとしてもX軸方向のパターンのみが存在したりした場合にX軸方向の位置ずれ量が測定できないような場合が散見されている。そして、エリアの位置ずれが極端に変動することはないため、そのような場合にも近傍エリアの位置ずれ量を使用することで、より正確な位置合わせが可能となる(特許文献1参照)。 However, when there is no pattern in the area, it is impossible to measure an accurate displacement amount, or even if there is only a pattern in the X axis direction, the displacement amount in the X axis direction cannot be measured. There are some cases. In addition, since the positional deviation of the area does not fluctuate extremely, even in such a case, more accurate alignment can be performed by using the positional deviation amount of the neighboring area (see Patent Document 1).
(1)本発明は、効率の良い試料検査を行うことにある。
(2)また、本発明は、試料の画像の位置合わせを効率良く行うことにある。
(1) The present invention is to perform an efficient sample inspection.
(2) Further, the present invention is to efficiently perform alignment of a sample image.
(1)本発明の実施の形態では、試料のパターンを測定して測定画像を生成する測定画像生成部と、測定画像と基準画像とを比較して差異が閾値を超えたら欠陥と判定する比較部とを備える、試料検査装置において、測定画像と基準画像の一定のエリアのエリア画像を切り出し、エリア画像同士の位置ずれ量を測定し、エリア画像同士の位置ずれ量の信頼度を示す信頼度情報を求める位置ずれ測定部と、信頼度情報と位置ずれ量を利用してエリア画像同士の位置合わせを行う位置合わせ部と、を備え、
前記信頼度情報は、エリア画像同士をずらしながら求めた、エリア画像同士の差の2乗和平均のグラフの勾配が大きいと、ずれ量の信頼度が高くなり、勾配が小さいと、ずれ量の信頼度が低くなる、試料検査装置にある。
(2)又、本発明の実施の形態では、試料のパターンを測定して測定画像を生成し、測定画像と基準画像の一定のエリアのエリア画像を切り出し、エリア画像同士の位置ずれ量を測定し、エリア画像同士の位置ずれ量の信頼度を示す信頼度情報を求め、信頼度情報と位置ずれ量を利用してエリア画像同士の位置合わせを行い、測定画像と基準画像とのエリア画像を比較して、差異が閾値を超えたら欠陥と判定し、
前記信頼度情報は、エリア画像同士をずらしながら求めた、エリア画像同士の差の2乗和平均のグラフの勾配が大きいと、ずれ量の信頼度が高くなり、勾配が小さいと、ずれ量の信頼度が低くなる、試料検査方法にある。
(1) In the embodiment of the present invention, a measurement image generation unit that measures a pattern of a sample to generate a measurement image, and a comparison that compares the measurement image with a reference image and determines a defect when the difference exceeds a threshold value In a sample inspection apparatus including a scanning unit, an area image of a certain area of the measurement image and the reference image is cut out, the amount of positional deviation between the area images is measured, and the reliability indicating the reliability of the positional deviation amount between the area images A misregistration measurement unit for obtaining information, and a registration unit for aligning area images using reliability information and misregistration amount ,
The reliability information is obtained by shifting the area images. When the gradient of the square sum average of the differences between the area images is large, the reliability of the deviation amount is high. When the gradient is small, the deviation amount is In the sample inspection device , the reliability is low .
(2) In the embodiment of the present invention, a measurement image is generated by measuring a pattern of a sample, an area image of a certain area of the measurement image and the reference image is cut out, and a positional deviation amount between the area images is measured. Then, reliability information indicating the reliability of the positional deviation amount between the area images is obtained, the area images are aligned using the reliability information and the positional deviation amount, and the area image between the measurement image and the reference image is obtained. In comparison, if the difference exceeds the threshold, it is determined as a defect ,
The reliability information is obtained by shifting the area images. When the gradient of the square sum average of the differences between the area images is large, the reliability of the deviation amount is high. When the gradient is small, the deviation amount is The sample inspection method has low reliability .
以下、本発明の詳細を実施の形態によって説明する。 Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to embodiments.
(試料検査装置)
図1は、本発明の実施の形態の試料検査装置と試料検査方法を説明するブロック図である。試料検査装置10は、フォトマスク、ウェハ、あるいは液晶基板などの試料のパターン12を検査するものである。試料検査装置10は、試料のパターン12を測定画像生成部14で測定して光学データの測定画像を生成する。また、試料検査装置10は、試料のパターンの設計データ22を参照画像生成部24で処理して参照画像を生成する。
(Sample inspection equipment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a sample inspection apparatus and a sample inspection method according to an embodiment of the present invention. The
位置ずれ測定部30は、生成された測定画像と参照画像から一定の領域のエリアのエリア画像を切出すエリア画像切出部300、エリア画像同士の位置ずれ量を測定する位置ずれ量算出部302、このエリアの位置ずれ量の信頼度情報を生成する信頼度情報生成部304を備えている。この信頼度情報は、位置ずれ量算出部302で求めたエリア画像同士の位置ずれ量が、実際の位置ずれ量との一致度の確かさを示す情報である。格納部32は、位置ずれ測定部30で求めた、各エリアの位置ずれ量と信頼度情報を格納する。位置合わせ部34は、格納部32から読み出された信頼度情報を参照して、測定画像のエリア画像16と参照画像のエリア画像26とを位置合わせする。比較部36は、これらエリア画像16、26を比較して、その差異が閾値を超えたら欠陥と判定する。
The
なお、後述するが、測定画像と対比する基準となる画像は、設計データ22から求めた参照画像の他に、測定画像生成部14で生成した測定画像を利用することもできる。そのため、測定画像と対比する画像を参照画像と測定画像を含めて基準画像と呼び、ブロック26では、基準画像(参照画像と測定画像)と記載してある。
As will be described later, the measurement image generated by the measurement
図2は、試料検査装置10の内部構成を示す概念図である。試料検査装置10は、マスクやウェハ等の基板を試料100として、試料100のパターンの欠陥を検査するものである。試料検査装置10は、光学画像取得部110と制御系回路150とを備えている。光学画像取得部110は、オートローダ112、照明光を発生する照明装置114、XYθテーブル116、XYθモータ118、レーザ測長システム120、拡大光学系122、ピエゾ素子124、フォトダイオードアレイなどの受光部126、センサ回路128などを備えている。制御系回路150では、制御計算機となるCPU152が、データ伝送路となるバス154を介して、大容量記憶装置156、メモリ装置158、表示装置160、印字装置162、オートローダ制御回路170、テーブル制御回路172、オートフォーカス制御回路174、展開回路176、参照回路178、比較回路180、位置回路182、位置ずれ測定回路184などに接続されている。展開回路176、参照回路178、比較回路180、位置回路182及び、位置ずれ測定回路184は、図2に示すように、相互に接続されている。XYθテーブル116は、X軸モータ、Y軸モータ、θ軸モータなどのXYθモータ118により駆動される。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the internal configuration of the
なお、図1の測定画像生成部14は、図2の光学画像取得部110で構成することができる。同様に、参照画像生成部24は、展開回路176と参照回路178により構成することができる。位置ずれ測定部30は、位置ずれ測定回路184で構成することができ、エリア画像切出部300、位置ずれ量算出部302、及び、信頼度情報生成部304などの処理を行う。位置合わせ部34と比較部36は、比較回路180で構成することができ、位置合わせの処理、比較処理、欠陥の検出処理などを行う。格納部32は、大容量記憶装置156又はメモリ装置158を使用することができる。また、格納部32は、制御系回路150内の適当な箇所に配置できるが、位置ずれ処理を行う位置ずれ測定部30に内臓させると便利である。図2では、本実施の形態を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。試料検査装置10にとって、通常、必要なその他の構成が含まれる。
The measurement
(光学画像取得部の動作)
試料100は、オートローダ制御回路170により駆動されるオートローダ112から自動的に搬送され、XYθテーブル116の上に配置される。試料100は、照明装置114によって光が照射される。試料100の下方には、拡大光学系122、受光部126及びセンサ回路128が配置されている。露光用マスクなどの試料100を透過した光は、拡大光学系122を介して、受光部126に光学像として結像し、入射される。オートフォーカス制御回路174は、試料100のたわみやXYθテーブル116のZ軸(X軸とY軸と直交する)方向への変動を吸収するため、ピエゾ素子124を制御して、試料100への焦点合わせを行なう。XYθテーブル116は、CPU152の制御の下にテーブル制御回路172により駆動される。X軸方向、Y軸方向、θ方向に駆動する3軸(X−Y−θ)モータ118の様な駆動系によって移動可能となる。これらの、Xモータ、Yモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。XYθテーブル116の移動位置は、レーザ測長システム120により測定され、位置回路182に供給される。受光部126で受光した光学像は、センサ回路128で測定画像の電子データとなる。センサ回路128から出力された試料100の光学画像は、位置回路182から出力されたXYθテーブル116上における試料100の位置を示すデータとともに位置ずれ測定回路184に送られる。位置ずれ測定回路184から測定画像と参照画像が比較回路180に送られる。なお、図2の試料検査装置10では、試料100の透過光を利用しているが、試料100の反射光を利用することもできる。XYθテーブル116上の試料100は、オートローダ制御回路170により検査終了後に自動的に排出される。なお、光学画像は、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。
(Operation of optical image acquisition unit)
The
(参照画像の生成)
試料100のパターン形成時に用いた設計データ22は、大容量記憶装置156に記憶される。設計データ22は、大容量記憶装置156からCPU152を通して展開回路176に入力される。設計データの展開工程として、展開回路176は、試料100の設計データを2値ないしは多値の原イメージデータに変換して、この原イメージデータが参照回路178に送られる。参照回路178は、原イメージデータに適切なフィルタ処理を施し、参照画像を生成する。センサ回路128から得られた測定画像は、拡大光学系122の解像特性や受光部126のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態にあると言える。この状態では測定画像と参照画像の特性に差異があるので、設計側の原イメージデータにも参照回路178によりフィルタ処理を施し、測定画像に合わせる。位置ずれ測定回路184は、測定画像と参照画像を取り込み、エリア画像を切り出し、位置ずれ量を測定し、信頼度情報を求める。比較回路180は、信頼度情報を参照して、エリア画像同士を位置ずれ量ずらして位置合わせを行い、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。
(Reference image generation)
The
以上の説明において、「〜回路」或いは「〜工程」と記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。又は、これらの組み合わせで実現しても良い。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、或いはROM(リードオンリメモリ)等の記録媒体に記録される。 In the above description, what is described as “˜circuit” or “˜process” can be configured by a computer-operable program. Or you may make it implement by not only the program used as software but the combination of hardware and software. Alternatively, a combination with firmware may be used. Alternatively, a combination of these may be realized. When configured by a program, the program is recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, an FD, or a ROM (Read Only Memory).
(検査ストライプの画像取得)
図3(A)は、測定画像の取得手順を説明するための図である。試料100の被検査領域は、図3(A)に示すように、Y軸方向にスキャン幅Wで仮想的に分割される。即ち、被検査領域は、スキャン幅Wの短冊状の複数の検査ストライプ101に仮想的に分割される。更にその分割された各検査ストライプ101が連続的に走査されるようにXYθテーブル116が制御される。XYθテーブル116は、X軸に沿って移動して、測定画像は、検査ストライプ101として取得される。検査ストライプ101は、図3(A)では、Y軸方向のスキャン幅Wを持ち、長手方向がX軸方向の長さを有する矩形の形状である。受光部126では、図3(A)に示されるようなスキャン幅Wの画像を連続的に受光する。受光部126は、第1の検査ストライプ101における画像を取得した後、第2の検査ストライプ101における画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Wの画像を連続的に入力する。スキャン幅Wは、例えば2048画素程度とする。第3の検査ストライプ101における画像を取得する場合には、第2の検査ストライプ101における画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第1の検査ストライプ101における画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。
(Acquisition of inspection stripe image)
FIG. 3A is a diagram for explaining a measurement image acquisition procedure. The inspection area of the
(試料検査の位置ずれ処理)
試料検査の位置ずれ処理は、測定画像と参照画像とをまず、図3(B)のように適当な画素サイズのエリアにそれぞれ切り出す。通常は、検査に先立ち測定画像と参照画像との位置合わせ(全体アライメント)を行っておく。これは適当な専用マークを使って行われるが、オペレータが指定する任意のパターンエッジ等を使って行ってもよい。従って、切り出したエリア画像同士は、おおよその位置は合っているが、試料のひずみやXYθテーブル116の精度などにより若干の位置ずれを生じている。そこで、切り出したエリア画像(通常1024画素角程度)同士の位置ずれ量をサブ画素単位で測定して両者のずれ量が小さくなるように調整し(エリアアライメント)、その後、適切なアルゴリズムに従って比較し、欠陥の有無を判定する。
(Sample displacement processing for sample inspection)
In the position shift process for sample inspection, the measurement image and the reference image are first cut out into areas of appropriate pixel sizes as shown in FIG. Usually, prior to the inspection, alignment (overall alignment) between the measurement image and the reference image is performed. This is performed using an appropriate dedicated mark, but may be performed using an arbitrary pattern edge or the like designated by the operator. Therefore, although the approximated positions of the cut out area images are aligned, there is a slight positional shift due to the distortion of the sample, the accuracy of the XYθ table 116, and the like. Therefore, the amount of positional deviation between the cut out area images (usually about 1024 pixel angles) is measured in sub-pixel units and adjusted so that the amount of deviation between them becomes small (area alignment), and then compared according to an appropriate algorithm. Determine the presence or absence of defects.
エリアアライメントに用いる手法は種々のものが存在するが、例えば、1/16画素程度の精度でX、Y軸方向にパターンをずらしながら、2つのエリア画像の差の2乗和平均をとり、それが最小となる位置を最適位置と判断するような手法がある。図4(A)、(B)に示すようなパターン形状の場合にはあまり問題にならないことが多いが、エリア内にパターンが存在しない場合や、図4(C)に示すように存在しても位置ずれ量を測定する際にノイズに埋もれてしまうような場合には、正確な位置ずれ量が測定できないことがある。パターンが存在したとしても、図4(D)に示すようなY軸方向のパターンのみが存在する場合、Y軸方向の位置ずれ量が測定できないことがある。又は、実際の欠陥が存在している場合、欠陥に引きずられて正確なエリアアライメントができないようなこともある。 There are various methods used for area alignment. For example, while shifting the pattern in the X and Y axis directions with an accuracy of about 1/16 pixel, the square sum of the differences between the two area images is taken. There is a technique for determining the position where the minimum is as the optimum position. In the case of the pattern shapes as shown in FIGS. 4A and 4B, there is often no problem, but when there is no pattern in the area or as shown in FIG. However, when the amount of misalignment is measured, it is sometimes impossible to measure the exact amount of misalignment if it is buried in noise. Even if there is a pattern, if only the pattern in the Y-axis direction as shown in FIG. 4D exists, the amount of displacement in the Y-axis direction may not be measured. Or, if there is an actual defect, it may be dragged by the defect to prevent accurate area alignment.
しかし、測定パターンの取得手法を考慮するとエリアの位置ずれが極端に変動することはないため、そのような場合にも近傍エリアの位置ずれ量を使用することで、より正確な位置合わせが可能となる。ただし、その際、近傍エリアで測定した位置ずれ量が信頼できるかどうかが重要となる。そこで、本発明の実施形態では、測定画像と参照画像の一定エリアのエリア画像同士の位置ずれ量を測定し、このエリア画像同士の位置ずれ量の信頼度を示す信頼度情報を求める。なお、このように位置ずれを測定し、それを基にした位置ずれ測定結果信頼度情報を得る方法は、効率よく信頼性の高い信頼度情報を得ることができる。上述した差の2乗和平均をとる手法の他に、絶対値平均や符号付平均、隣接画素との差などの手法もある。位置ずれ測定結果信頼度情報は、位置ずれを測定する際、同時に信頼度情報も得られる情報である。位置ずれ測定結果信頼度情報は、信頼度情報が測定した位置ずれ量に含まれている情報である。 However, considering the measurement pattern acquisition method, the positional displacement of the area does not fluctuate drastically, and even in such a case, it is possible to perform more accurate alignment by using the positional displacement amount of the neighboring area. Become. However, at that time, it is important whether or not the amount of positional deviation measured in the vicinity area can be trusted. Therefore, in the embodiment of the present invention, the amount of positional deviation between the area images in a certain area of the measurement image and the reference image is measured, and reliability information indicating the reliability of the amount of positional deviation between the area images is obtained. In addition, such a method of measuring misalignment and obtaining misalignment measurement result reliability information based on the misalignment can efficiently obtain highly reliable reliability information. In addition to the above-described method of taking the mean-square average of differences, there are methods such as absolute value averaging, signed average, and differences from adjacent pixels. The positional deviation measurement result reliability information is information from which reliability information can be obtained at the same time when measuring the positional deviation. The positional deviation measurement result reliability information is information included in the positional deviation amount measured by the reliability information.
(第1の実施形態)
図5(A)と図5(B)は、図4(B)のパターンに対して、X軸方向とY軸方向にそれぞれ、エリア画像同士を、1/16画素の精度でパターンをずらしながら、2つの画像の差の2乗和平均を取って求めたものである。X軸方向は、−1/16画素の「ずれ」において、2乗和平均の値が最小になり、それを中心にマイナス方向もプラス方向も2乗和平均の値が勾配をもった傾斜で徐々に大きくなっている。この場合、X軸方向において、−1/16画素の位置ずれ量でエリア画像が一致していると考えられる。また、Y軸方向は、+1/16画素の「ずれ」において、2乗和平均の値が最小になり、それを中心にマイナス方向もプラス方向も2乗和平均の値が勾配をもった傾斜で徐々に大きくなっている。この場合、Y軸方向において、+1/16画素の位置ずれ量でエリア画像が一致していると考えられ。図4(B)のパターンに対して、図5(A)と図5(B)に示すようにX軸方向とY軸方向共にピークが出現する。
(First embodiment)
5 (A) and 5 (B) are different from each other in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the pattern of FIG. 4 (B) while shifting the pattern with an accuracy of 1/16 pixel. This is obtained by taking the square sum of the differences between two images. In the X-axis direction, the square sum average value is the smallest at a “deviation” of −1/16 pixel, and the square sum average value has a slope in both the negative and positive directions with a gradient. It is getting bigger gradually. In this case, it is considered that the area images coincide with each other with a displacement amount of −1/16 pixel in the X-axis direction. Also, in the Y-axis direction, the value of the square sum average is the smallest at a “deviation” of +1/16 pixel, and the slope of the square sum average value has a gradient in both the minus direction and the plus direction centered on it. It is getting bigger gradually. In this case, it is considered that the area images coincide with each other with a positional deviation amount of +1/16 pixel in the Y-axis direction. With respect to the pattern of FIG. 4B, peaks appear in both the X-axis direction and the Y-axis direction as shown in FIGS. 5A and 5B.
図6(A)と図6(B)は、図4(D)のようなパターンに対して、X軸方向とY軸方向それぞれに、図5(A)と図5(B)と同様にして、エリア画像同士を、1/16画素の精度でパターンをずらしながら、2つの画像の差の2乗和平均を取って求めたものである。図4(D)では、X軸方向に対しては、図6(A)に示すように±0画素の位置ずれ量でエリア画像が一致し、ピークが出現しているが、Y軸方向に対しては図6(B)に示すようにピークが出現していない。 6 (A) and 6 (B) are similar to FIGS. 5 (A) and 5 (B) in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, with respect to the pattern as shown in FIG. 4 (D). Thus, the area images are obtained by taking the square sum average of the difference between the two images while shifting the pattern with an accuracy of 1/16 pixel. In FIG. 4D, with respect to the X-axis direction, as shown in FIG. 6A, the area images coincide with a positional deviation amount of ± 0 pixels, and a peak appears, but in the Y-axis direction, On the other hand, no peak appears as shown in FIG.
図5(A)と(B)及び図6(A)と(B)で示すグラフの勾配から「ずれ量」の信頼度を知ることができる。グラフの勾配が大きいと、「ずれ量」の信頼度が高くなり、勾配が小さいと、「ずれ量」の信頼度が低くなる。例えば、図5(A)の場合、グラフの勾配が大きく、−1/16画素の「ずれ量」の信頼度が高くなり、図5(B)の場合も、勾配が図5(A)より少し小さく、+1/16画素の「ずれ量」の信頼度が少し低くなる。また、図6(A)の場合、グラフの勾配が図5(A)より大きく、±0画素の「ずれ量」の信頼度が更に高くなる。 The reliability of the “deviation amount” can be known from the gradients of the graphs shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B) and FIGS. 6 (A) and 6 (B). When the gradient of the graph is large, the reliability of the “deviation amount” is high, and when the gradient is small, the reliability of the “deviation amount” is low. For example, in the case of FIG. 5A, the gradient of the graph is large, and the reliability of the “deviation amount” of −1/16 pixel is high, and also in the case of FIG. 5B, the gradient is higher than that of FIG. Slightly smaller, the reliability of the “deviation amount” of +1/16 pixel is slightly lowered. In the case of FIG. 6A, the gradient of the graph is larger than that in FIG. 5A, and the reliability of the “deviation amount” of ± 0 pixels is further increased.
このように、ピークの出現パターンと勾配の大小関係からX、Yそれぞれの方向に対する信頼度を複数段階、例えば10段階に分けて、信頼度情報として、エリアごとに出力する。この信頼度情報は自身のエリアにも反映するが、近傍のエリアに対しても反映させることが容易にできる。例えば、表1のようにテーブルで信頼度情報を記憶する。表1は、信頼度を10段階に分け、数値が大きい程、信頼度が高いとする。信頼度情報は、各エリアに複数種類、持たせることができる。 In this way, the reliability in the X and Y directions is divided into a plurality of levels, for example, 10 levels based on the magnitude relationship between the peak appearance pattern and the gradient, and output as reliability information for each area. This reliability information is reflected in its own area, but can be easily reflected in nearby areas. For example, the reliability information is stored in a table as shown in Table 1. In Table 1, the reliability is divided into 10 levels, and the larger the numerical value, the higher the reliability. A plurality of types of reliability information can be provided in each area.
(試料検査の流れ)
図7は、試料のパターン検査の流れを示している。図3(A)に示すように検査ストライプの測定画像を取得する(ステップS1)。次に、図3(B)に示すように測定画像と参照画像について、一定領域のエリアを切り出す(ステップS2)。切り出された、測定画像と参照画像のエリア画像同士の位置ずれ量を算出する(ステップS3)。
(Sample inspection flow)
FIG. 7 shows the flow of the pattern inspection of the sample. As shown in FIG. 3A, a measurement image of the inspection stripe is acquired (step S1). Next, as shown in FIG. 3B, a certain area is cut out from the measurement image and the reference image (step S2). A positional deviation amount between the area images of the measurement image and the reference image that have been cut out is calculated (step S3).
一例として、測定画像と参照画像のエリア画像同士の位置ずれ量は、上述のように、図5(A)と(B)、及び図6(A)と(B)から求めることができる。図5(A)では、X軸方向の−1/16画素の位置ずれ量が求まり、図5(B)では、Y軸方向の+1/16画素の位置ずれ量が求まり、図6(A)では、X軸方向の±0画素の位置ずれ量が求まる。しかし、図6(B)では、Y軸方向にピークがないので、位置ずれ量を求めることはできない。 As an example, the amount of positional deviation between the area images of the measurement image and the reference image can be obtained from FIGS. 5A and 5B and FIGS. 6A and 6B as described above. In FIG. 5A, a positional deviation amount of −1/16 pixel in the X-axis direction is obtained, and in FIG. 5B, a positional deviation amount of +1/16 pixel in the Y-axis direction is obtained, and FIG. Then, the positional deviation amount of ± 0 pixels in the X-axis direction is obtained. However, in FIG. 6B, since there is no peak in the Y-axis direction, the amount of positional deviation cannot be obtained.
図5(A)と(B)及び図6(A)と(B)で示すグラフの勾配から、上述のように、「ずれ量」の信頼度を知ることができる。図6(B)の場合、2乗和平均の値の変化がなく、「ずれ量」を求めることができず、当然、勾配がゼロであるから、信頼度も得られない。このようにして、算出した各エリアについて、位置ずれ量と信頼度情報を格納部32に書き込む(ステップS4)。
From the gradients of the graphs shown in FIGS. 5A and 5B and FIGS. 6A and 6B, the reliability of the “deviation amount” can be known as described above. In the case of FIG. 6B, there is no change in the value of the root mean square, and the “deviation amount” cannot be obtained. Naturally, since the gradient is zero, the reliability cannot be obtained. In this way, the positional deviation amount and the reliability information are written in the
図6(B)のように、「位置ずれ量」が不明であり、又は、信頼度が低い場合、このエリアの近傍の信頼度の高いエリア画像を調査し、最適な信頼度の高いエリア画像が得られたら、その「位置ずれ量」を利用して位置合わせ処理を行う(ステップS5)。位置合わせが完了したら、測定画像のエリア画像と参照画像のエリア画像を比較して、その差が所定の閾値より大きい場合、欠陥と判定する(ステップS6)。この手順を同一のストライプのエリアで行い、比較するエリアが無くなったら(ステップS7)、次のストライプに進み、検査するストライプが無くなったら(ステップS8)、検査を終了する。 As shown in FIG. 6B, when the “positional deviation amount” is unknown or the reliability is low, an area image with high reliability in the vicinity of this area is investigated, and an area image with high optimal reliability is checked. Is obtained, alignment processing is performed using the “position shift amount” (step S5). When the alignment is completed, the area image of the measurement image and the area image of the reference image are compared, and if the difference is larger than a predetermined threshold, it is determined as a defect (step S6). This procedure is performed in the same stripe area. When there is no comparison area (step S7), the process proceeds to the next stripe. When there is no stripe to be inspected (step S8), the inspection is terminated.
(第2の実施形態)
信頼度情報の算出は、図5(A)と(B)及び図6(A)と(B)の他に、パターン形状から推定することも可能である。一例として隣接画素との差をとる手法を記述する。例えば、図8(A)に示すようなパターン形状(簡単のため5×5画素で図示している。)についてX軸方向とY軸方向に差分(微分)をとると、それぞれ図8(B)、図8(C)のようになる。パターンのエッジを横切る場合に、この差分値が大きくなることから図8(A)のパターンは、図4(D)のように縦のエッジを有すると推定することができる。これらの推定結果から総合的に各方向に対する確からしさを求めておくことで、対象エリアの方向ごとの信頼度情報を作成することができる。なお、エリアアライメントに影響を及ぼすような大きな欠陥が存在した場合には、上記パターン形状情報が2つの画像で異なることになる。このようなエリアの信頼度情報の値は極端に下げておくと良い。このようにすることで、欠陥に引きずられることもなく、エリア内のパターン形状に影響されることもなく、効率よく検査を行うことが可能になる。
(Second Embodiment)
The calculation of the reliability information can be estimated from the pattern shape in addition to FIGS. 5 (A) and 5 (B) and FIGS. 6 (A) and 6 (B). As an example, a method for taking a difference from an adjacent pixel will be described. For example, when a difference (differentiation) is taken in the X-axis direction and the Y-axis direction for a pattern shape as shown in FIG. 8A (shown with 5 × 5 pixels for simplicity), FIG. ), As shown in FIG. Since the difference value increases when crossing the edge of the pattern, it can be estimated that the pattern of FIG. 8A has a vertical edge as shown in FIG. 4D. The reliability information for each direction of the target area can be created by comprehensively obtaining the certainty for each direction from these estimation results. If there is a large defect that affects the area alignment, the pattern shape information differs between the two images. The value of reliability information of such an area should be extremely lowered. By doing so, it is possible to perform inspection efficiently without being dragged by a defect and without being influenced by the pattern shape in the area.
(第3の実施形態)
検査ストライプ画像を取得した後でエリア単位の検査は行われる。図3(B)に示すように、検査ストライプ内には複数の隣接したエリアが存在する。より近いエリアの信頼度情報を参照することが基本となるが、パターン形状が複雑である場合には、より遠いエリアの信頼度情報を採用した方が適切な場合も存在する。しかし、遠いエリアである場合には、系の変動影響をより多く受けていることも考慮しなければならない。そのため、単純に信頼度情報の高いものを優先するのではなくて、信頼度情報に距離に応じた重みを付与する。例えば、信頼度情報に距離に逆比例した重みを付与することで、エリア画像の信頼度情報が高くても、遠くにある場合、信頼度を低くする。
(Third embodiment)
After obtaining the inspection stripe image, the area unit inspection is performed. As shown in FIG. 3B, there are a plurality of adjacent areas in the inspection stripe. Although it is fundamental to refer to reliability information of a closer area, there are cases where it is more appropriate to adopt reliability information of a farther area when the pattern shape is complicated. However, in the case of a distant area, it must be considered that the system is more affected by fluctuations in the system. For this reason, priority is not given to those having high reliability information, but a weight corresponding to the distance is given to the reliability information. For example, by assigning a weight inversely proportional to the distance to the reliability information, the reliability is lowered if the area image has a high reliability information but is far away.
(第4の実施形態)
今まで、検査ストライプ内でのエリア情報の参照について記したが、パターン形状が検査ストライプを跨る方向に同様の傾向を示していることもある。そのため、検査ストライプを跨った信頼度情報の参照も考慮に入れるとよい。その場合、同一の検査ストライプと、別の検査ストライプで重み付けを変えて、別の検査ストライプでは、同一の検査ストライプより重みを小さくして、信頼度を低くする。
(Fourth embodiment)
Up to now, reference has been made to the reference of area information within the inspection stripe, but the pattern shape may show a similar tendency in the direction across the inspection stripe. For this reason, reference to reliability information across inspection stripes should be taken into consideration. In this case, the weight is changed between the same inspection stripe and another inspection stripe, and the weight of the other inspection stripe is made smaller than that of the same inspection stripe to reduce the reliability.
(第5の実施形態)
XYθテーブル116の動作は、図3に示すように順方向(FWD方向)と逆方向(BWD方向)の交互動作をさせる。XYθテーブル116の走行精度によっては、順方向走行時と逆方向走行時で軌道が若干異なる可能性がある。このような場合に、直前の検査ストライプ、つまりXYθテーブル116が逆方向に動作したときの位置ずれ情報を反映すると、かえって位置ずれが大きくなってしまう可能性がある。そこで、位置ずれ情報を反映するのは、同一方向に動作して画像取得した検査ストライプのものを使用すると良い。
(Fifth embodiment)
The operation of the XYθ table 116 is alternated between the forward direction (FWD direction) and the reverse direction (BWD direction) as shown in FIG. Depending on the traveling accuracy of the XYθ table 116, the track may be slightly different between forward traveling and reverse traveling. In such a case, if the previous inspection stripe, that is, the positional deviation information when the XYθ table 116 operates in the reverse direction is reflected, the positional deviation may be increased. Therefore, it is preferable to use the inspection stripe of the image acquired by operating in the same direction to reflect the positional deviation information.
例えば、第1検査ストライプが順方向動作であれば、第2検査ストライプは逆方向動作、そして第3検査ストライプが順方向動作となるので、第3検査ストライプの位置ずれ情報の参照には、第1検査ストライプの位置ずれ情報を反映することになる。 For example, if the first inspection stripe is a forward operation, the second inspection stripe is a backward operation, and the third inspection stripe is a forward operation. The positional deviation information of one inspection stripe is reflected.
比較処理とXYθテーブル116の動作は同期が取れているとは限らないので、第5検査ストライプの位置ずれ情報参照に第1検査ストライプの位置ずれ情報を反映できるようにしておくことも有効である。検査ストライプの方向で重み付けを変えて、順方向の検査ストライプを利用する場合、逆方向の検査ストライプより重みを大きくして信頼度を高める。更に、距離の重みと組み合わせることにより、より正確な信頼度を得ることができる。 Since the comparison processing and the operation of the XYθ table 116 are not always synchronized, it is also effective to reflect the positional deviation information of the first inspection stripe in the positional deviation information reference of the fifth inspection stripe. . When using a forward inspection stripe by changing the weight in the direction of the inspection stripe, the reliability is increased by increasing the weight compared to the inspection stripe in the reverse direction. Furthermore, more accurate reliability can be obtained by combining with the weight of distance.
(第6の実施形態)
エリア内の図形形状が、図4(D)に示すようなパターンである場合には、Y軸方向の最適位置は求まり難いが、近傍に図4(A)や(B)のようなエリアが存在すれば、そのY位置から該当エリアの推定をすることができる。試料検査装置などの系の変動影響を考慮すると近傍エリアの反映量はサブ画素単位ではなく、画素単位にとどめておいて、サブ画素単位の位置あわせは、処理エリア内で行う。これにより、ノイズ低減効果を得ることができる。ここで整数画素にとどめると、誤差の累積を防ぐことができる。
(Sixth embodiment)
When the figure shape in the area is a pattern as shown in FIG. 4D, it is difficult to find the optimum position in the Y-axis direction, but there are areas as shown in FIGS. 4A and 4B in the vicinity. If it exists, the corresponding area can be estimated from the Y position. Considering the influence of fluctuations in the system such as the sample inspection apparatus, the reflection amount in the neighborhood area is not limited to the sub-pixel unit but is limited to the pixel unit, and the alignment of the sub-pixel unit is performed within the processing area. Thereby, the noise reduction effect can be acquired. If only integer pixels are used, accumulation of errors can be prevented.
(第7の実施形態)
これまでの実施形態ではX、Y軸方向の信頼度情報について記述してきたが、図4(B)のような斜めパターンに対しては、X、Y軸方向ともに測定することは可能であるが、上述したパターン形状判定の際にX、Y軸方向だけでは方向性がはっきりせず、信頼度レベルをあげることが難しくなる傾向にある。このような場合に備えて、X、Y軸方向に加えて、X、Y軸に対して45度方向の形状の信頼度情報をもった方がより適切となることもある。パターン形状としては、45度以外の斜め線も存在するため、幾つかの方向について信頼度情報を求めても良い。しかし、求める方向が多過ぎると、複雑になるため、適当な数の方向に絞ると良い。
(Seventh embodiment)
In the above embodiments, the reliability information in the X and Y axis directions has been described. However, it is possible to measure both the X and Y axis directions for an oblique pattern as shown in FIG. 4B. In the above-described pattern shape determination, the directionality is not clear only in the X and Y axis directions, and it tends to be difficult to increase the reliability level. In preparation for such a case, in addition to the X and Y axis directions, it may be more appropriate to have the reliability information of the shape in the 45 degree direction with respect to the X and Y axes. Since there are diagonal lines other than 45 degrees as the pattern shape, reliability information may be obtained for several directions. However, if there are too many directions, it becomes complicated, so it is better to narrow down to an appropriate number of directions.
(第8の実施形態)
これまでの実施形態では、測定画像と参照画像を比較するダイ−データベース(DB)比較検査装置について述べたが、測定画像同士を比較するダイ−ダイ(DD)比較検査手法もある。ダイ−ダイ比較の場合、比較の一方の測定画像が基準画像となる。この場合、図9に示すように試料100の中に同一の設計データから描画された領域が2つ以上あることが前提となる。ダイ−ダイ比較検査を行う試料検査装置には、光源を2つ以上持ち、比較したい画像を同時に取り込むものと、光源は1つであるが、少なくとも検査ストライプ1本分のメモリを搭載して、取り込んだ画像から比較したい画像をお互いに切り出すものがある。このようなダイ−ダイ比較検査の場合においても、これまでの実施形態で説明したように、近傍エリアの位置ずれ量と信頼度情報を反映させることは有効である。
(Eighth embodiment)
In the embodiments described so far, the die-database (DB) comparison inspection apparatus that compares the measurement image with the reference image has been described. However, there is a die-die (DD) comparison inspection method that compares the measurement images. In the case of die-to-die comparison, one of the comparison measurement images is a reference image. In this case, it is assumed that there are two or more regions drawn from the same design data in the
近傍エリアの位置ずれ量と信頼度情報を参考にして、エリアの位置合わせを実行することにより、位置合わせミスによる擬似欠陥の発生を抑制し、効率の良い検査を行うことが可能になった。なお、複数の信頼度情報を組み合わせることで、より確実な信頼度を得ることができる。従来、比較対象エリア内で位置ずれ量が正確に測定できなかった場合に、近傍エリアの位置ずれ量を単純に参照して、かえって合わせ込みがうまくいかないことがあるが、本発明は、このことを解決することができる。 By performing the alignment of the area with reference to the positional deviation amount and the reliability information of the neighboring area, it is possible to suppress the generation of pseudo defects due to the alignment error and perform an efficient inspection. A more reliable reliability can be obtained by combining a plurality of reliability information. Conventionally, when the amount of misalignment in the comparison target area cannot be measured accurately, the misalignment may not be successful by simply referring to the amount of misalignment in the neighboring area. Can be solved.
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。各実施の形態では、XYθテーブル116が移動することで検査位置が走査されているが、XYθテーブル116を固定し、その他の光学系が移動するように構成しても構わない。すなわち、相対移動すればよい。また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての試料検査装置は、本発明の範囲に包含される。 The embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In each embodiment, the inspection position is scanned by moving the XYθ table 116. However, the XYθ table 116 may be fixed and other optical systems may be moved. That is, relative movement may be performed. In addition, although descriptions are omitted for parts and the like that are not directly required for the description of the present invention, such as a device configuration and a control method, a required device configuration and a control method can be appropriately selected and used. In addition, all sample inspection apparatuses that include the elements of the present invention and whose design can be appropriately changed by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.
10・・・試料検査装置
12・・・試料のパターン
14・・・測定画像生成部
16・・・測定画像のエリア画像
22・・・試料のパターンの設計データ
24・・・参照画像生成部
26・・・基準画像(参照画像又は測定画像)のエリア画像
30・・・位置ずれ測定部
300・・エリア画像切出部
302・・位置ずれ量算出部
302・・信頼度情報生成部
32・・・各エリアの位置ずれ量と信頼度情報の格納部
34・・・位置合わせ部
36・・・比較部
100・・試料
101・・検査ストライプ
110・・光学画像取得部
112・・オートローダ
114・・照明装置
116・・XYθテーブル
118・・XYθモータ
120・・レーザ測長システム
122・・拡大光学系
124・・ピエゾ素子
126・・受光部
128・・センサ回路
150・・制御系回路
152・・CPU
154・・バス
156・・大容量記憶装置
158・・メモリ装置
160・・表示装置
162・・印字装置
170・・オートローダ制御回路
172・・テーブル制御回路
174・・オートフォーカス制御回路
176・・展開回路
178・・参照回路
180・・比較回路
182・・位置回路
184・・位置ずれ測定回路
DESCRIPTION OF
154 ·· Bus 156 · ·
Claims (8)
測定画像と基準画像の一定のエリアのエリア画像を切り出し、エリア画像同士の位置ずれ量を測定し、エリア画像同士の位置ずれ量の信頼度を示す信頼度情報を求める位置ずれ測定部と、
信頼度情報と位置ずれ量を利用してエリア画像同士の位置合わせを行う位置合わせ部と、を備え、
前記信頼度情報は、エリア画像同士をずらしながら求めた、エリア画像同士の差の2乗和平均のグラフの勾配が大きいと、ずれ量の信頼度が高くなり、勾配が小さいと、ずれ量の信頼度が低くなる、試料検査装置。 In a sample inspection apparatus comprising a measurement image generation unit that measures a pattern of a sample and generates a measurement image, and a comparison unit that compares the measurement image with a reference image and determines a defect when the difference exceeds a threshold value,
A positional deviation measurement unit that cuts out an area image of a certain area of the measurement image and the reference image, measures the positional deviation amount between the area images, and obtains reliability information indicating the reliability of the positional deviation amount between the area images;
An alignment unit that aligns the area images using the reliability information and the positional deviation amount , and
The reliability information is obtained by shifting the area images. When the gradient of the square sum average of the differences between the area images is large, the reliability of the deviation amount is high. When the gradient is small, the deviation amount is Sample inspection equipment with low reliability .
格納部には、位置ずれ量とその信頼度情報を複数持つ、請求項1乃至2のいずれかに記載の試料検査装置。 Positional deviation amount and includes a storage unit that holds the reliability information,
The sample inspection apparatus according to claim 1, wherein the storage unit has a plurality of positional deviation amounts and reliability information thereof.
位置合わせ部は、比較対象のエリア画像が属する検査ストライプ以外の検査ストライプで得られたエリア画像の信頼度情報を参照する、請求項1乃至4のいずれかに記載の試料検査装置。 In the sample inspection apparatus in which the operation of the XYθ table is controlled so that the pattern of the sample is virtually divided into strip-shaped inspection stripes and the inspection stripes are continuously scanned,
The sample inspection apparatus according to claim 1, wherein the alignment unit refers to reliability information of an area image obtained with an inspection stripe other than the inspection stripe to which the area image to be compared belongs.
位置合わせ部は、XYθテーブルの動作方向が同方向の比較対象のエリア画像が属する検査ストライプ以外の検査ストライプで得られたエリア画像の信頼度情報を参照する、請求項1乃至5のいずれかに記載の試料検査装置。 In the sample inspection apparatus in which the operation of the XYθ table is controlled so that the pattern of the sample is virtually divided into strip-shaped inspection stripes and the inspection stripes are continuously scanned,
The alignment unit refers to reliability information of an area image obtained by an inspection stripe other than the inspection stripe to which the comparison area image having the same operation direction of the XYθ table belongs. The sample inspection apparatus described.
測定画像と基準画像の一定のエリアのエリア画像を切り出し、
エリア画像同士の位置ずれ量を測定し、
エリア画像同士の位置ずれ量の信頼度を示す信頼度情報を求め、
信頼度情報と位置ずれ量を利用してエリア画像同士の位置合わせを行い、
測定画像と基準画像とのエリア画像を比較して、差異が閾値を超えたら欠陥と判定し、
前記信頼度情報は、エリア画像同士をずらしながら求めた、エリア画像同士の差の2乗和平均のグラフの勾配が大きいと、ずれ量の信頼度が高くなり、勾配が小さいと、ずれ量の信頼度が低くなる、試料検査方法。 Measure the pattern of the sample to generate a measurement image,
Cut out the area image of a certain area of the measurement image and the reference image,
Measure the amount of misalignment between area images,
Obtain reliability information indicating the reliability of the amount of misalignment between area images,
Use the reliability information and misregistration amount to align the area images,
Compare the area image of the measurement image and the reference image, and if the difference exceeds the threshold, determine the defect ,
The reliability information is obtained by shifting the area images. When the gradient of the square sum average of the differences between the area images is large, the reliability of the deviation amount is high. When the gradient is small, the deviation amount is Sample inspection method with low reliability .
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