JP2015200658A - Defect inspection method and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LSI、液晶やプラズマディスプレイなどのFPD基板を製造する際に生じ
る欠陥の検査方法及びその装置に関する。
The present invention relates to a method and apparatus for inspecting defects generated when manufacturing an FPD substrate such as an LSI, a liquid crystal display or a plasma display.
特開2000−105203号公報(特許文献1)において、LSIや液晶基板を製造
する際に生じる異物または欠陥の検査に関して、被検査対象基板上に存在する回路パター
ンの繰返しパターン(密な繰返しであり、ダイのような繰返しではない)からの回折光パ
ターンを空間フィルタによって遮光することも述べられている。更には、欠陥判定過程に
おいて、本来同一の回路パターンが形成された箇所またはその近傍から得られる信号を基
にしてばらつきを算出し、算出されたばらつきに基づいて判定基準(しきい値)を設定し
、異物等の欠陥を示す信号を抽出することが述べられている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-105203 (Patent Document 1), regarding the inspection of foreign matters or defects generated when manufacturing an LSI or a liquid crystal substrate, a repetitive pattern of circuit patterns existing on a substrate to be inspected (dense repetition) It is also described that a diffracted light pattern from a non-repetitive die is shielded by a spatial filter. Furthermore, in the defect determination process, the variation is calculated based on the signal originally obtained at or near the place where the same circuit pattern is formed, and the determination standard (threshold value) is set based on the calculated variation. However, it is described that a signal indicating a defect such as a foreign substance is extracted.
また、特開平10−90192号公報(特許文献2)において、サンプル上の第1パタ
ーンの検査点に存在する欠陥を探索する為に、同じデザインの第2パターンの少なくとも
1つの既知の検査応答を参照することを特徴とした欠陥検査方法とその装置について述べ
られている。検査に当っては、サンプル上の第1及び第2パターン上では互いに同等の観
察点を用いる事が重要であり、少なくとも1回の探索を行いそれに依って少なくとも2つ
の検査応答を発生させ、その2つの応答(暗視野と明視野からの応答信号が代表的である
)は、光電的手法で別々に検出し、別々に比較して、個別に差分信号(第1と第2パター
ン間の)を形成する技術について述べられている。即ち、第1パターンに於ける第1と第
2応答を検出しその結果を各々対応する第2パターンのそれぞれの同じ検査点からの2つ
の応答との間でそれぞれ比較処理を実施し、その結果として応答の第1と第2の差分信号
を形成する。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-90192 (Patent Document 2), in order to search for a defect existing at an inspection point of the first pattern on the sample, at least one known inspection response of the second pattern of the same design is obtained. A defect inspection method and apparatus characterized by reference are described. In the inspection, it is important to use observation points that are equivalent to each other on the first and second patterns on the sample, and at least one search is performed to generate at least two inspection responses. The two responses (typically darkfield and brightfield response signals) are detected separately by photoelectric technique, compared separately and individually differential signals (between the first and second patterns) The technology to form is described. That is, the first and second responses in the first pattern are detected, and the result is compared between the two responses from the same inspection point in the corresponding second pattern, respectively, and the result As a result, a first difference signal and a second difference signal are formed.
個別に作られた差分信号は、一元的に第1パターン欠陥のリストを決定する為にデータ
処理をする。具体的には、この第1及び第2の差分信号をまとめてデータ処理を施し、一
元的な第1パターンの欠陥リストを決定する事が出来る。または、第1パターン欠陥リス
トにはその後データ処理を実行する。そして、既知で無害なサンプル表面に見られる虚偽
欠陥を抽出してそれを排除する。一方、その様な既知の無害な虚偽欠陥は参考としてユー
ザーに提供する。更に、多様な検査探索を追加して、検査応答を増やして、サンプルから
2つ以上の光学応答を得て処理する様にする。これにより検査精度は更に向上する。その
上、透過性サンプルに於いては、光電検出器をその後方に設置して透過光に依る検査応答
を収集し前記のパターン欠陥リストの精度をもっと向上させる様にする事が出来てサンプ
ル内部に埋もれた欠陥を探索する様にする事も可能であるとしている。
The differential signals produced individually are processed in order to determine a list of first pattern defects in a centralized manner. Specifically, the first and second differential signals can be collectively processed to determine a unified defect list of the first pattern. Alternatively, data processing is subsequently performed on the first pattern defect list. Then, false defects found on the known and harmless sample surface are extracted and eliminated. On the other hand, such known harmless false defects are provided to the user for reference. In addition, various inspection searches are added to increase the inspection response so that more than one optical response is obtained from the sample for processing. This further improves the inspection accuracy. In addition, in the case of a transmissive sample, a photoelectric detector can be installed behind it to collect inspection responses due to transmitted light and improve the accuracy of the pattern defect list. It is also possible to search for defects buried in the surface.
LSIやFPD基板を製造する際に、被加工対象物(例えば半導体ウェハ)上に形成さ
れるパターンとしては、DRAM(Dynamic Random Access Memory)部に代表されるよう
な繰返しパターン(密な繰返し)や、ロジックに代表されるようなランダムパターン(非
繰返しパターン)がある。そして、後に切断されてひとつのメモリ素子やプロセッサ素子
を形成する単位であるダイが、ウェハ基板上に形成される。このようなLSIやFPD(
Flat Panel Display)基板の製造において、被加工対象物の表面に異物が付着したりまた
は欠陥が発生すると、例えば、配線の絶縁不良や短絡などの不良原因となる。回路パター
ンの微細化に伴い、被加工対象物上に形成されるパターン(非欠陥部)と、微細な異物や
欠陥を弁別することが困難になってきており、例えば、異物や各種の欠陥(配線ショート
、断線、パターン細り、パターン太り、スクラッチ、穴非開口など)を検出可能な光学条
件(照明の波長、照明の偏光、照明方位、照明仰角、照明ビームの開口数、検出方位、検
出仰角、検出する偏光、および検出開口数など)が欠陥ごとに異なる場合には、欠陥種ご
とに光学条件を変える必要がある。更には、単一の光学条件では非欠陥部との弁別が困難
な場合があり、この場合には、同一種の欠陥についても、複数の光学条件で検査を実施す
る必要があり、検査速度(スループット)の低下を余儀なくされる場合が生じるようにな
ってきた。
When manufacturing an LSI or FPD substrate, as a pattern formed on a workpiece (for example, a semiconductor wafer), a repetitive pattern (dense repetitive) represented by a DRAM (Dynamic Random Access Memory) part, There are random patterns (non-repetitive patterns) as represented by logic. Then, a die that is a unit to be cut later to form one memory element or processor element is formed on the wafer substrate. Such LSI and FPD (
In the manufacture of a flat panel display) substrate, if foreign matter adheres to the surface of a workpiece or a defect occurs, it may cause a defect such as a wiring insulation failure or a short circuit. With the miniaturization of circuit patterns, it has become difficult to distinguish a pattern (non-defect portion) formed on an object to be processed from fine foreign matters and defects. For example, foreign matters and various defects ( Optical conditions (illumination wavelength, illumination polarization, illumination azimuth, illumination elevation angle, illumination beam numerical aperture, detection azimuth, detection elevation angle) that can detect wiring shorts, disconnections, pattern thinning, pattern thickening, scratches, hole non-apertures, etc. If the detected polarization and the detected numerical aperture are different for each defect, it is necessary to change the optical conditions for each defect type. Furthermore, it may be difficult to discriminate from non-defects under a single optical condition. In this case, it is necessary to inspect the same type of defect under a plurality of optical conditions, and the inspection speed ( There has been a case where the throughput has to be lowered.
さらに、パターンのラフネスや膜厚の変動などにより、欠陥に比べて、正常部の違いが
相対的に大きく、光学条件を適切に選んだとしても、欠陥判定を行うしきい値の設定が困
難になりつつある。特に、光学条件ごとに、しきい値を設定する必要があり、検査レシピ
の作成に時間を要する。
Furthermore, due to variations in pattern roughness and film thickness, the difference between normal parts is relatively large compared to defects, making it difficult to set threshold values for defect determination even when optical conditions are selected appropriately. It is becoming. In particular, it is necessary to set a threshold value for each optical condition, and it takes time to create an inspection recipe.
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、LSIやFPD基板の製造において、被加工
対象物形成される様々なパターン上に生じる欠陥または異物を、光学条件に依存せず、正
常な回路パターンと弁別して欠陥を検査する欠陥検査方法及びその装置を提供することに
ある。特に、半導体回路パターンの検査では、高感度化のための検出画素寸法の縮小(こ
れによりスループット低下を招く)、φ300mmからφ450mmへと言ったウェハ径
の大口径化、露光やエッチングの際のマージンが不足する箇所であるホットスポットに代
表される問題箇所の限定検査などに伴い、ウェハ全面でなく、部分検査が必須になってい
るが、従来方式では対応できない。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, in manufacturing an LSI or FPD substrate, a defect or a foreign matter generated on various patterns formed on a workpiece is not dependent on optical conditions, and a normal circuit pattern. It is an object of the present invention to provide a defect inspection method and apparatus for inspecting defects by distinguishing them. In particular, in the inspection of semiconductor circuit patterns, the size of detection pixels is reduced for high sensitivity (this causes a reduction in throughput), the wafer diameter is increased from φ300 mm to φ450 mm, and the margin for exposure and etching is increased. With the limited inspection of the problem location represented by the hot spot, which is a shortage of location, a partial inspection is required instead of the entire wafer surface.
そこで、本発明の他の目的は、光学条件が多数あっても、比較対象の画像信号が少ない
場合でも、安定に検査することを可能とする欠陥検査方法及びその装置を提供することに
ある。
Accordingly, another object of the present invention is to provide a defect inspection method and apparatus capable of stably inspecting even when there are many optical conditions and there are few image signals to be compared.
上記目的を達成するために、本発明は、例えばダイによって繰り返される回路パターン
が形成された被検査対象基板から画像信号を取得し、該取得された画像信号を基に被検査
対象基板上に存在する欠陥を検査する欠陥検査方法及びその装置であって、前記取得した
画像信号に対して、着目画素を含むその周囲に切り出す着目局所領域と、前記着目画素に
対応する複数の対応画素の各々を含むその周囲に切り出す複数の対応局所領域の各々を設
定する局所領域設定ステップと、該局所領域設定ステップで設定された前記各対応局所領
域から切り出された画像信号を基に前記対応局所領域間のジョイントヒストグラム特徴空
間を形成する形成ステップと、該形成ステップで形成されたジョイントヒストグラム特徴
空間を基にしきい値を決定するしきい値決定ステップと、該しきい値決定ステップで決定
されたしきい値を用いて、前記着目局所領域と前記対応局所領域との差画像を基に前記着
目局所領域に存在する前記欠陥を検出する欠陥検出ステップとを有することを特徴とする
。
In order to achieve the above object, the present invention acquires an image signal from a substrate to be inspected on which a circuit pattern repeated by a die is formed, for example, and exists on the substrate to be inspected based on the acquired image signal. A defect inspection method and apparatus for inspecting a defect to be performed, wherein a local region of interest to be cut out around the acquired image signal including a pixel of interest, and each of a plurality of corresponding pixels corresponding to the pixel of interest A local region setting step for setting each of a plurality of corresponding local regions to be cut out in the vicinity thereof, and between the corresponding local regions based on the image signal cut out from each of the corresponding local regions set in the local region setting step A forming step for forming a joint histogram feature space, and a threshold value is determined based on the joint histogram feature space formed in the forming step. Using the threshold value determination step and the threshold value determined in the threshold value determination step, the defect existing in the local region of interest is detected based on a difference image between the local region of interest and the corresponding local region And a defect detection step.
また、本発明は、前記形成ステップにおいて、前記対応局所領域は、画素毎に特徴量に
て分類し、カテゴリごとにジョイントヒストグラム特徴空間を形成することを特徴とする
。
Further, the present invention is characterized in that, in the forming step, the corresponding local region is classified by a feature amount for each pixel, and a joint histogram feature space is formed for each category.
また、本発明は、前記形成ステップにおいて、前記対応局所領域間のジョイントヒスト
グラム特徴空間は、前記切り出された対応局所領域間の画像信号から求めた差と明るさを
軸にして形成されることを特徴とする。
また、本発明は、前記しきい値決定ステップにおいて、前記形成ステップで形成された
前記対応局所領域間のジョイントヒストグラム特徴空間から凸包を算出し、該算出した凸
包から前記しきい値を決定することを特徴とする。
According to the present invention, in the forming step, the joint histogram feature space between the corresponding local regions is formed around a difference and brightness obtained from an image signal between the extracted corresponding local regions. Features.
In the threshold value determining step, the present invention calculates a convex hull from a joint histogram feature space between the corresponding local regions formed in the forming step, and determines the threshold value from the calculated convex hull. It is characterized by doing.
また、本発明は、前記しきい値決定ステップにおいて、前記形成ステップで形成された
前記対応局所領域間のジョイントヒストグラム特徴空間から差の最大値(最大濃淡差)(
Diff)と該差の最大値が算出されたときの明るさ(Bs)とを算出し、該算出された差の
最大値(Diff)及びそのときの明るさ(Bs)を用いて、前記局所領域設定ステップで設
定された前記着目局所領域から切り出された画像信号から得られる明るさ(Bf)を基に
前記しきい値を決定することを特徴とする。
Further, according to the present invention, in the threshold value determining step, a maximum difference value (maximum grayscale difference) from the joint histogram feature space between the corresponding local regions formed in the forming step (
Diff) and the brightness (Bs) when the maximum value of the difference is calculated, and using the calculated maximum value (Diff) of the difference and the brightness (Bs) at that time, the local difference is calculated. The threshold value is determined based on brightness (Bf) obtained from an image signal cut out from the target local region set in the region setting step.
また、本発明は、前記しきい値決定ステップにおいて、画像照合精度を加味したしきい
値加算を行うことを特徴とする。
また、本発明は、さらに、前記局所領域設定ステップの前に、光学系の劣化を表すポイ
ントスプレッドファンクションを用いて前記被検査対象基板から取得される前記画像信号
の劣化を復元する画質改善ステップを有することを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that in the threshold value determination step, threshold value addition in consideration of image collation accuracy is performed.
Further, the present invention further includes an image quality improvement step for restoring deterioration of the image signal acquired from the inspection target substrate using a point spread function representing deterioration of the optical system before the local region setting step. It is characterized by having.
また、本発明は、繰り返される回路パターンが形成された被検査対象基板から画像信号
を取得し、該取得された画像信号を基に被検査対象基板上に存在する欠陥を検査する欠陥
検査方法であって、前記取得した画像信号に対して、着目画素を含むその周囲に切り出す
着目局所領域と、前記着目画素に対応する複数の対応画素の各々を含むその周囲に切り出
す複数の対応局所領域の各々を設定する局所領域設定ステップと、該局所領域設定ステッ
プで設定された着目局所領域の画像信号と前記局所領域設定ステップで設定された複数の
対応局所領域の画像信号との類似度を探索する探索ステップと、該探索ステップで探索さ
れる類似度情報を用いて、前記着目局所領域の画像信号に類似する前記対応局所領域の画
像信号を複数決定する決定ステップと、該決定ステップで決定した前記複数の対応局所領
域の画像信号と前記着目局所領域の画像信号とを比較して多値論理等により総合的に欠陥
を判定する欠陥判定ステップとを有することを特徴とする。
Further, the present invention is a defect inspection method for acquiring an image signal from a substrate to be inspected on which a repeated circuit pattern is formed, and inspecting a defect present on the substrate to be inspected based on the acquired image signal. Each of a local region of interest that is cut out around the acquired image signal including the pixel of interest, and each of a plurality of corresponding local regions that are cut out around that includes a plurality of corresponding pixels corresponding to the pixel of interest. A local region setting step for setting a local area, and a search for searching for the similarity between the image signal of the local region of interest set in the local region setting step and the image signals of a plurality of corresponding local regions set in the local region setting step And a determination step for determining a plurality of image signals of the corresponding local area similar to the image signal of the local area of interest using the step and similarity information searched in the searching step And a defect determination step of comparing the image signals of the plurality of corresponding local regions determined in the determination step with the image signals of the local region of interest and comprehensively determining defects using multi-value logic or the like. It is characterized by.
また、本発明は、前記欠陥検査方法において、さらに、前記局所領域設定ステップで設
定された前記各対応局所領域から切り出された画像信号を基に前記対応局所領域間のジョ
イントヒストグラム特徴空間を形成する形成ステップと、該形成ステップで形成されたジ
ョイントヒストグラム特徴空間を基にしきい値を決定するしきい値決定ステップと、該し
きい値決定ステップで決定されたしきい値を用いて、前記着目局所領域と前記対応局所領
域との差画像を基に前記着目局所領域に存在する前記欠陥を検出する欠陥検出ステップと
を有することを特徴とする。
In the defect inspection method, the present invention further forms a joint histogram feature space between the corresponding local regions based on the image signals cut out from the corresponding local regions set in the local region setting step. A threshold value determination step for determining a threshold value based on the joint histogram feature space formed in the formation step, and the threshold value determined in the threshold value determination step. A defect detection step of detecting the defect present in the local region of interest based on a difference image between the region and the corresponding local region.
本発明によれば、微細化、大口径化が進む半導体ウェハやFPD基板において、パター
ンのラフネスや膜厚むらに影響されることなく、微細な欠陥を高感度に検出することが可
能となる。特に、各種光学条件によらず、正常な回路パターンと弁別して欠陥を検出する
ことが可能となる。さらに、少数ダイや少数データにおいても、検査可能であり、さらに
はダイ内のホットスポットに代表される問題箇所の限定検査も可能である。
According to the present invention, fine defects can be detected with high sensitivity without being affected by pattern roughness and film thickness unevenness in semiconductor wafers and FPD substrates that are becoming finer and larger in diameter. In particular, it becomes possible to detect a defect by discriminating it from a normal circuit pattern regardless of various optical conditions. Furthermore, even a small number of dies and a small number of data can be inspected, and furthermore, limited inspection of problem locations represented by hot spots in the die can be performed.
また、本発明によれば、着目ダイから遠いダイはパターン形状の相違が予想されるため
、ダイは近傍に限定して、不要な情報を排除する一方、近傍ダイ内では比較すべき比較相
手を多く定めることにより、ある意味、性質の似た近傍の領域を対象に欠陥を判定し、総
合的に判断して高感度な欠陥抽出を行うことが可能となると共にシステマティック欠陥に
ついても検査が可能となる。
In addition, according to the present invention, since a pattern shape difference is expected for a die far from the target die, the die is limited to the vicinity, and unnecessary information is excluded. By defining many, it is possible to judge defects in a nearby area with similar meanings and properties, and comprehensively judge defects with high sensitivity, and also inspect systematic defects. Become.
本発明に係る欠陥検査方法及びその装置の実施の形態について図面を用いて説明する。 Embodiments of a defect inspection method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、説明を簡略化するために、同一の構成要素には同一の符号を付している。 In order to simplify the description, the same components are denoted by the same reference numerals.
図1(a)は、本発明に係る欠陥検査装置の一実施の形態である暗視野欠陥検査装置の
概略構成を示す図であり、図1(b)は、半導体ウェハを示す平面図である。暗視野欠陥
検査装置は、半導体ウェハ(被検査対象基板)Wの表面を半導体ウェハWの法線方向に対
して角度を有した方向(以下、仰角と呼ぶ)で所定の方位方向から暗視野照明する暗視野
照明光学系(図示せず)と、検出光学系20とを備えて構成される。暗視野照明光学系(
図示せず)には、例えばP偏光又はS偏光の照明光を照明するように構成しても良い。検
出光学系20は、暗視野照明された半導体ウェハ(被検査対象基板)Wからの反射光(散
乱光および回折光を含む)を集光する対物レンズ22と、フーリエ変換面に設置された空
間フィルタ28と、該空間フィルタ28を通過した反射光(散乱光および回折光を含む)
を結像する結像レンズ29と、該結像レンズ29で結像された光像を受光して光電変換す
る例えばリニアセンサ30とを備えて構成される。検出光学系20には、特定成分の偏光
光をリニアセンサ30で検出できるように光軸を中心に回転角度調整される検光子を備え
て構成しても良い。
FIG. 1A is a diagram showing a schematic configuration of a dark field defect inspection apparatus which is an embodiment of a defect inspection apparatus according to the present invention, and FIG. 1B is a plan view showing a semiconductor wafer. . The dark field defect inspection apparatus performs dark field illumination from a predetermined azimuth direction in a direction having an angle with respect to the normal direction of the semiconductor wafer W (hereinafter referred to as an elevation angle) on the surface of the semiconductor wafer (substrate to be inspected) W. A dark field illumination optical system (not shown) and a detection
(Not shown) may be configured to illuminate, for example, P-polarized light or S-polarized illumination light. The detection
And a
ところで、例えばX方向に走査される半導体ウェハWの表面を、照明光200により半
導体ウェハWの法線方向に対して角度を有した仰角方向で所定の方位方向から暗視野照明
し、半導体ウェハW上に例えば長手方向がY方向に向いた線状ビーム300を形成する。
該線状ビーム300により半導体ウェハ上の異物、欠陥、パターンから散乱、回折された
光は、例えば半導体ウェハの法線方向に平行な方向(つまり上方)から、対物レンズ22
により集光される。半導体ウェハWに形成されたパターンが密な繰返し形状の場合、該繰
返しパターン(周期性を有する回路パターン)から発生する回折光は、対物レンズ22の
射出瞳、即ちフーリエ変換面に規則的な間隔で回折像として集光するため、前記フーリエ
変換面に置かれた空間フィルタ28により遮光される。繰返しパターン以外、即ち、前記
半導体ウェハW上の異物、欠陥、パターンからの回折、散乱光は、前記空間フィルタ28
を通過し、結像レンズ30へと導かれ、例えばリニアセンサ30上に結像される。
By the way, for example, the surface of the semiconductor wafer W scanned in the X direction is dark-field illuminated from a predetermined azimuth direction in an elevation angle direction having an angle with respect to the normal direction of the semiconductor wafer W by the
The light scattered or diffracted from the foreign matter, defect, or pattern on the semiconductor wafer by the
It is condensed by. When the pattern formed on the semiconductor wafer W has a dense repetitive shape, the diffracted light generated from the repetitive pattern (a circuit pattern having periodicity) is regularly spaced from the exit pupil of the
, Is guided to the
図2(a)は撮像するリニアセンサの一実施例を示す斜視図であり、図2(b)は撮像
するリニアセンサの画素を示す図である。図2(a)に示すように、リニアセンサ30の
画素31は1次元に配列されている。図2(b)に示すように、半導体ウェハW上に投影
されたセンサ画素53を線状ビーム300のスポットサイズの範囲に収まるように検出倍
率を設定しておけば、線状領域から発生する回折、散乱光を一括して検出できる。前記半
導体ウェハWは、X、Yステージ(図示せず)に搭置され、該X、Yステージにより前記
半導体ウェハWをXおよびY方向に走査することで、該半導体ウェハWの2次元画像を得
る。この時、主たる走査方向を線状ビーム300の長手方向に対して垂直な方向、即ちX
方向とし、Y方向には半導体ウェハW上に投影されたセンサ画素53の長さ分だけステッ
プ移動することで、半導体ウェハWの全面を高速で検査できる。該リニアセンサ30で受
光された回折、散乱光は、光電変換されて画像信号400として本発明の特徴とする信号
処理が実行される信号処理部100に送られる。
FIG. 2A is a perspective view showing an embodiment of a linear sensor for imaging, and FIG. 2B is a diagram showing pixels of the linear sensor for imaging. As shown in FIG. 2A, the
The entire surface of the semiconductor wafer W can be inspected at high speed by moving in the Y direction in steps in the Y direction by the length of the
次に、本発明の特徴とする信号処理部100の第1の実施の形態について説明する。信
号処理部の第1の実施の形態は、メモリ(記憶装置)を有するコンピュータによって構成
され、着目ダイから取得される第1の画像信号と該着目ダイに対して隣接する隣接ダイ(
繰り返し回路パターン)を比較対象にした実物同士の比較検査が実行される。即ち、信号
処理部100は、図3に示すように、プログラムに従って、入力された画像信号400に
対して(1)光学系劣化復元による画質改善が行われて画像メモリ(図示せず)に記憶さ
れる(S31)。次に、画像メモリから切り出された着目ダイと隣接ダイ同士で画像照合
(画像位置合せ)が行われ(S32)、次に(2)着目ダイにおける着目画素を含むその
周囲近傍に着目局所領域と、隣接ダイ又は着目ダイに前記着目画素に対応する複数の対応
画素の位置に該対応画素を含むその周囲近傍に対応局所領域Rを設定し(S33)、(3
−5)該設定した複数の対応局所領域Rを対象に、画素毎に特徴量にて分類し(各画素を
カテゴリ分けし)(S34)、該カテゴリ毎に、ジョイントヒストグラム特徴空間を作成
し(S35)、該作成したジョイントヒストグラム特徴空間にて、しきい値(Th1)を
算出し(S36)、(6)画像照合精度を加味したしきい値加算を行い(S37)、着目
ダイの着目局所領域の画像信号と隣接ダイ又は着目ダイの複数の対応局所領域の画像信号
との比較において、上記しきい値(Th1)により2値化して欠陥1001を検出する(
S38)手順が実行されることになる。
Next, a first embodiment of the
A comparison test between the actual objects with the repetitive circuit pattern) as a comparison target is executed. That is, as shown in FIG. 3, the signal processing unit 100 (1) improves the image quality by restoring the optical system and stores it in the image memory (not shown) according to the program. (S31). Next, image collation (image alignment) is performed between the target die cut out from the image memory and adjacent dies (S32), and then (2) the target local region is included in the vicinity of the target die including the target pixel. The corresponding local region R is set in the vicinity of the surrounding die including the corresponding pixel at the position of a plurality of corresponding pixels corresponding to the target pixel in the adjacent die or the target die (S33), (3
-5) For each of the set corresponding local regions R, the pixels are classified by the feature amount (each pixel is classified into categories) (S34), and a joint histogram feature space is created for each category ( S35), a threshold value (Th1) is calculated in the created joint histogram feature space (S36), (6) threshold addition is performed in consideration of image matching accuracy (S37), and the target local area of the target die is determined. In comparison between the image signal of the region and the image signals of the corresponding local regions of the adjacent die or the target die, the
S38) The procedure is executed.
信号処理部100は、さらに、外部入・出力系102を有する全体制御部101と接続
され、外部からパラメータなどの設定、変更ができるようになっている。また全体制御部
101には、マウスやキーボード、プリンタなどの外部機器103が接続されている。従
って、信号処理部での信号処理の一部を全体制御部101で実行しても良い。
The
次に、信号処理部100において実行する本発明の特徴とする信号処理の実施の形態に
ついて図4乃至図8を用いて順次説明する。なお、図1に示した実施の形態により得られ
た画像信号を対象にする。
Next, embodiments of signal processing that are characteristic of the present invention and are executed in the
最初の画質改善(S31)は、取得した画像信号の画質を補正(改善)するものである
。図4に処理の実施例を示す。光学系の劣化を表すポイントスプレッドファンクション(
点像分布関数)を用いて、画像の劣化を復元したものである。復元には、ベイズの定理を
利用したRichardson-Lucy法や、Iterative Back Projection (IBP)法、Bilateral Fil
terを用いたTotal Variation (BTV)法などがあり、図4にRichardson-Lucy法による結果を示す。この復元画像を用いて欠陥を判定すると、暗視野画像では点状に光る欠陥に関して、欠陥の信号強度がとくに向上し、さらにノイズ除去の効果も併せもつため、欠陥検出感度が向上することを確認した。
The first image quality improvement (S31) is to correct (improve) the image quality of the acquired image signal. FIG. 4 shows an example of processing. Point spread function (deterioration of optical system)
The image degradation is restored using a point spread function. For restoration, Richardson-Lucy method using Bayes' theorem, Iterative Back Projection (IBP) method, Bilateral Fil
There is a Total Variation (BTV) method using ter, and FIG. 4 shows the result by the Richardson-Lucy method. When using this restored image to determine the defect, it was confirmed that the defect signal intensity of the defect that shines in a dot-like manner in the dark-field image is particularly improved, and also has the effect of noise removal, so that the defect detection sensitivity is improved. did.
次に、所定の光学条件での比較対象を、図5(I)に示すように、着目ダイ(46b)
と、該着目ダイ(46b)の近傍に位置するダイ、例えば、左右両隣の隣接ダイ(46a
、46c)とに着目する。もちろん左右でなく、上下に並んだ隣接ダイでも構わない。こ
こでは、着目ダイ及び左右の隣接ダイを含む三つのダイ(46a、46b、46c)を比
較対象にする。三つのダイの画像信号を、同図左からf1(x,y)、f2(x,y)、
f3(x,y)とする。ステップS32において、これらの画像信号について、まずAG
M(Absolute Gradient Matching),NCC(Normal Cross Correlation)等によって画
像照合を実施し、画像信号の位置合せを行う。画像照合は、例えば、T.Hiroi,S.Maeda,H.
Kubota,K.Watanabe,Y.Nakagawa「Precise Visual Inspection for LSI Wafer Patterns U
sing Subpixel Image Alignment」、Proc. of 2nd IEEE workshop on Applications of C
omputer Vision (1994)(非特許文献1)に記載の方法などにより、サブピクセルの精度
で画像信号の位置を合わせることができる。また、K.Takeda,S.Kaneko,T.Tanaka,K.Sakai
,S.Maeda,Y.Nakagawa「Interpolation-based Absolute Gradient Matching and Its Appl
ication for LSI Wafer Inspection」, QCAV 2005, May18-20(2005)(非特許文献2)に
記載の方法も適用可能である。
Next, as shown in FIG. 5 (I), a target die (46b) is selected as a comparison target under predetermined optical conditions.
And a die located in the vicinity of the target die (46b), for example, adjacent dies (46a on both right and left sides)
46c). Of course, adjacent dies may be arranged side by side instead of left and right. Here, three dies (46a, 46b, 46c) including a target die and left and right adjacent dies are set as comparison targets. The image signals of the three dies are represented by f1 (x, y), f2 (x, y),
Let f3 (x, y). In step S32, for these image signals, first, AG
Image matching is performed by M (Absolute Gradient Matching), NCC (Normal Cross Correlation), etc., and image signals are aligned. For example, T. Hiroi, S. Maeda, H.
Kubota, K. Watanabe, Y. Nakagawa `` Precise Visual Inspection for LSI Wafer Patterns U
sing Subpixel Image Alignment '', Proc. of 2nd IEEE workshop on Applications of C
The position of the image signal can be adjusted with subpixel accuracy by the method described in omputer Vision (1994) (Non-Patent Document 1). Also, K. Takeda, S. Kaneko, T. Tanaka, K. Sakai
, S.Maeda, Y.Nakagawa `` Interpolation-based Absolute Gradient Matching and Its Appl
The method described in “ication for LSI Wafer Inspection”, QCAV 2005, May18-20 (2005) (Non-Patent Document 2) is also applicable.
次に、ステップS33において、図5(II)に示すように、着目画素の周囲近傍の着目
局所領域の欠陥を判定することを考え、次に、例えば隣接ダイの画像信号f1、f3に対
して上記着目画素に対応する対応画素の周囲近傍に対応局所領域Rを設定する。該対応局
所領域Rは、例えば着目ダイに隣接する隣接ダイの画像信号f1、f3に対して、着目ダ
イの画像信号f2における着目画素に対応する対応画素を含み、その周囲近傍に設定され
る。対応局所領域Rのサイズは、対象パターンのテクノロジーノード、光学倍率や検出画
素寸法に依存するが、7×7画素、13×13画素、33×33画素など、種々の設定が
可能である。
Next, in step S33, as shown in FIG. 5 (II), it is considered to determine a defect in the local region of interest near the periphery of the pixel of interest. Next, for example, for image signals f1 and f3 of adjacent dies. A corresponding local region R is set near the periphery of the corresponding pixel corresponding to the target pixel. The corresponding local region R includes, for example, corresponding pixels corresponding to the target pixel in the image signal f2 of the target die with respect to the image signals f1 and f3 of the adjacent die adjacent to the target die, and is set in the vicinity of the corresponding pixel. The size of the corresponding local region R depends on the technology node of the target pattern, the optical magnification, and the detection pixel size, but various settings such as 7 × 7 pixels, 13 × 13 pixels, and 33 × 33 pixels are possible.
ここでの着眼点は、対象データを限定し、多くのデータを含めないことである。多くの
データを含めると、ダイ間のばらつきが反映されるメリットがあるが、比較すべき対象ダ
イ以外の過剰な情報をもつことにもつながるため、ここでは、最小限のデータとするため
、対象ダイを近傍ダイ(例えば隣接ダイ)に限定し、さらにダイ内の領域も対応局所領域
Rに設定する。例えば、ダイは、着目ダイが挟み撃ちとなるよう、例えば両隣のダイとす
る。勿論、複数の対応局所領域Rに対して着目局所領域が挟み撃ちとなるように着目ダイ
上であってもよい。上記対応局所領域Rは、欠陥を含まないとする(高い確率で、この仮
定が成り立つ)。なお、欠陥を含んでいても、実質弊害はない。
The focus here is to limit the target data and not include much data. Inclusion of a large amount of data has the advantage of reflecting variability between dies, but also leads to having excessive information other than the target die to be compared. A die is limited to a neighboring die (for example, an adjacent die), and a region in the die is also set as a corresponding local region R. For example, the dies are, for example, dies on both sides so that the target die can be pinched. Of course, it may be on the target die so that the target local region is pinched and shot against a plurality of corresponding local regions R. It is assumed that the corresponding local region R does not include a defect (this assumption is established with high probability). Even if it contains a defect, there is no substantial adverse effect.
次に、ステップS34、S35において、これら複数の対応局所領域を対象にして、図
6(III)に示すように、対応局所領域にて各画素を
LIM(前田俊二,酒井 薫,岡部隆史:散布図情報を用いたLSIウェーハ薄膜多層パタ
ーン比較検査アルゴリズム,信学論,J88-D-II,7(2005)1173. (非特許文献7)に記載
の方法)
と同様にカテゴリ分けし、ジョイントヒストグラム特徴空間を形成する。ジョイントヒス
トグラム特徴空間とは散布図であり、局所領域のジョイントヒストグラム特徴空間は、例
えば、対応局所領域の画像信号f1(x,y),f3(x,y)から求めた差と明るさ(
諧調値f1,f3)を軸にして形成したデータの散布図である。図6には、差として、f
1−f3、f1−f3の絶対値を、局所領域の大きさを変えて示した。軸の刻みは、階調
単位でなく、ある程度の単位でまとめてもよい。なお、対応局所領域Rの大きさをあまり
小さくすると、データの傾向がつかめないことがわかる。データの境界がある程度、明確
になるように、対応局所領域の大きさを設定することが望ましい。なお、ジョイントヒス
トグラム特徴空間は、二次元の濃度ヒストグラムを指すことも多いが、2次元以上の多次
元でも構わない。
Next, in steps S34 and S35, as shown in FIG. 6 (III), each of the corresponding local regions is subjected to LIM (Shunji Maeda, Satoshi Sakai, Takashi Okabe: Scattering). LSI wafer thin-film multi-layer pattern comparison inspection algorithm using figure information, theory of science, J88-D-II, 7 (2005) 1173. (Method described in Non-Patent Document 7))
And categorize to form a joint histogram feature space. The joint histogram feature space is a scatter diagram, and the joint histogram feature space of the local region is, for example, the difference and brightness obtained from the image signals f1 (x, y) and f3 (x, y) of the corresponding local region (
It is a scatter diagram of data formed with gradation values f1, f3) as axes. In FIG. 6, as a difference, f
The absolute values of 1-f3 and f1-f3 are shown by changing the size of the local region. The axis increments may be grouped in a certain unit, not a gradation unit. It can be seen that if the size of the corresponding local region R is too small, the data tendency cannot be grasped. It is desirable to set the size of the corresponding local region so that the boundary of data becomes clear to some extent. The joint histogram feature space often refers to a two-dimensional density histogram, but may be a two-dimensional or more multi-dimensional.
さらに、総度数で正規化すると、確率密度関数として扱える。ジョイントヒストグラム
特徴空間を確率密度関数として考えると、エントロピーや相互情報量、カルバック・ライ
ブラー情報量またはカルバック・ライブラー・ダイバージェンス(Kullback-Leibler div
ergence)などの概念が適用可能となる。
Furthermore, when normalized by the total frequency, it can be treated as a probability density function. Considering the joint histogram feature space as a probability density function, entropy, mutual information, Cullback liber information, or Cullback liber divergence (Kullback-Leibler div
ergence) and other concepts can be applied.
一般に、確率密度分布のばらつきの大きさは、その分布の情報量(エントロピー)で評
価することができる。ばらつきが一様分布のときにエントロピーは最大になり、ある位置
にのみ分布が集中しているときにエントロピーは最小となる。2枚の画像をAとBとした
とき、これらの画像のジョイントヒストグラムから算出される情報量H(A,B)(ジョ
イントエントロピー)は、2枚の画像が無相関のときに最大H(A)+H(B)となり、
相関が高くなるに従い小さくなる。
In general, the magnitude of the variation of the probability density distribution can be evaluated by the information amount (entropy) of the distribution. The entropy is maximized when the variation is a uniform distribution, and the entropy is minimized when the distribution is concentrated only at a certain position. When the two images are A and B, the information amount H (A, B) (joint entropy) calculated from the joint histogram of these images is the maximum H (A ) + H (B)
It becomes smaller as the correlation becomes higher.
カルバック・ライブラー情報量とは、確率論と情報理論における2つの確率分布(真の
確率分布Pと任意の確率分布Q)の差の尺度である。情報ダイバージェンス(Informatio
n divergence)、情報利得(Information gain)、相対エントロピー(Relative entropy
)とも呼ばれるものである。
The Cullback-Liber information amount is a measure of the difference between two probability distributions (true probability distribution P and arbitrary probability distribution Q) in probability theory and information theory. Information divergence (Informatio
n divergence, Information gain, Relative entropy
).
なお、対応局所領域Rのジョイントヒストグラム特徴空間は、各画素を特徴量により分
けて、類似した特徴をもつ画素毎に形成すると、より好ましい。ここで、特徴量は、明る
さ、微分値、標準偏差など、既存のものが使用可能である。
In addition, it is more preferable that the joint histogram feature space of the corresponding local region R is formed for each pixel having similar features by dividing each pixel by the feature amount. Here, existing features such as brightness, differential value, standard deviation, etc. can be used.
切り出された複数の対応局所領域Rの画像信号から求めた、対応画素の明るさを軸にし
てジョイントヒストグラム特徴空間を形成し、確率密度関数として捉え、相互情報量など
を数値として算出すると、対応局所領域の画像信号がどの程度、類似しているかも、判断
できる。もちろん、画像信号間の位置のずれも評価可能である。すなわち、ジョイントヒ
ストグラム特徴空間は、画像信号間での対応画素の存在確率を表し、画像信号間の変形に
よって分布が変化する。この分布が小さくまとまるように画像信号を変形することで、画
像信号間のレジストレーションを行うこともできる。上述した画像照合の方法も、この相
互情報量等により、精度を評価できる。
When a joint histogram feature space is formed around the brightness of the corresponding pixel obtained from the image signals of the plurality of corresponding local regions R that are cut out, the joint histogram feature space is regarded as a probability density function, and the mutual information is calculated as a numerical value. It can also be determined how similar the image signals in the local region are. Of course, positional deviation between image signals can also be evaluated. That is, the joint histogram feature space represents the existence probability of the corresponding pixel between the image signals, and the distribution changes due to the deformation between the image signals. It is also possible to perform registration between image signals by modifying the image signals so that this distribution is small. The accuracy of the above-described image matching method can also be evaluated based on the mutual information amount.
なお、ジョイントヒストグラムは、喜多泰代「二次元濃度ヒストグラムを用いた画像間
変化抽出」電子情報通信学会論文誌Vol. J90-D、No. 8、pp. 1957-1965(非特許文献3)
などに記載がある。
In addition, the joint histogram is Yayoyo Kita, “Extraction of change between images using two-dimensional density histogram”, IEICE Transactions Vol. J90-D, No. 8, pp. 1957-1965 (Non-patent Document 3).
There is a description.
次に、ステップS36において、図6(IV)に示すように、ジョイントヒストグラム特
徴空間にて、明るさ(f1,f3)と差(|f1−f3|)との関係を凸包(包絡線)に
より、表現する。そして、各明るさ(f1,f3)に対する差の値(|f1−f3|)を
着目局所領域において欠陥を判定するためのしきい値(Th1)として採用する。
Next, in step S36, as shown in FIG. 6 (IV), in the joint histogram feature space, the relationship between the brightness (f1, f3) and the difference (| f1-f3 |) is a convex hull (envelope). By expressing. Then, the difference value (| f1-f3 |) for each brightness (f1, f3) is adopted as a threshold value (Th1) for determining a defect in the local region of interest.
ここでの着眼点は、データのばらつきを求めず、境界を積極的に求めることである。従
って、
・包絡線(凸包、R−凹包)を求める、
・特徴空間に、局所部分空間法を適用(例えば、k近傍の重心(centroid))、
・頻度少数(例えば、頻度1)の点を区分的に結ぶ、
などの手法により、境界を求める。
The focus here is to actively determine the boundary without determining the variation of the data. Therefore,
・ Determine the envelope (convex hull, R-concave hull),
Apply a local subspace method to the feature space (eg, centroid near k),
・ Categorically connect points with a small number of frequencies (for example, frequency 1),
The boundary is obtained by such a method.
このほかにも、生成形の識別器を用いて境界を定めても良いし、識別形の識別器を用い
て境界を定めても良い。
In addition, the boundary may be determined using a generation type discriminator, or the boundary may be set using an identification type discriminator.
ここで、凸包は、点集合の全ての点や、多角形の全ての頂点を含む凸多角形で、その面
積が最小のものを指している。凸包の計算は、包装法、Grahamの走査法、逐次構成法、分
割統治法などが知られている。上記R−凹包は、佐野真道,加藤丈和,和田俊和,酒井薫
,前田俊二「パターンの近接性と密度推定に基づく1クラス識別器」,MIRU2008,IS3-6(
2008)(非特許文献4)に記載された、凸包をベースにした方法である。
Here, the convex hull refers to a convex polygon including all points of the point set and all vertices of the polygon and having the smallest area. For the calculation of the convex hull, the packaging method, Graham scanning method, sequential construction method, divide-and-conquer method, etc. are known. The above-mentioned R-concaves are Michi Sano, Takekazu Kato, Toshikazu Wada, Satoshi Sakai, Shunji Maeda “One Class Classifier Based on Pattern Proximity and Density Estimation”, MIRU2008, IS3-6 (
2008) (Non-Patent Document 4), which is a method based on a convex hull.
k近傍の重心(centroid)とは、差の最大値に関して、その周辺のk個のデータに関し
てそれらの重心をしきい値とすることである。対応局所領域内の画素が正常と仮定できな
い場合に、この方法は有効である。パラメータkは、例えば3と設定する。R−凹包と同
様に、最大値近傍のデータの密度に応じて、しきい値にマージンを加味することも可能で
ある。
The centroid in the vicinity of k means that regarding the maximum value of the difference, those centroids are set as threshold values for k pieces of data around the centroid. This method is effective when the pixels in the corresponding local region cannot be assumed to be normal. The parameter k is set to 3, for example. As with the R-concave hull, it is possible to add a margin to the threshold according to the density of data near the maximum value.
なお、比較方法が、ダイ間の差に基づく方法であれば、対応局所領域のジョイントヒス
トグラム特徴空間の軸は、画像信号から求めた差と明るさが妥当であり、ダイ間の差に基
づかず、例えば微分値の差に基づく方法であれば、対応局所領域のジョイントヒストグラ
ム特徴空間の軸は、画像信号を微分して求めた差と微分値が妥当である。何を比較して欠
陥を検出するかにより、ジョイントヒストグラム特徴空間の軸を決めることになる。
If the comparison method is based on the difference between dies, the difference and brightness obtained from the image signal are appropriate for the axis of the joint histogram feature space of the corresponding local region, and it is not based on the difference between dies. For example, in the case of a method based on the difference between the differential values, the difference and the differential value obtained by differentiating the image signal are appropriate for the axis of the joint histogram feature space of the corresponding local region. The axis of the joint histogram feature space is determined depending on what is compared to detect the defect.
上述した方法により、着目局所領域における欠陥判定のためのしきい値(Th1)が算
出される。
By the method described above, a threshold value (Th1) for defect determination in the local region of interest is calculated.
次に、図7(IV-I)(IV-II)を用いて、しきい値算出の簡易版について説明する。即
ち、対応局所領域Rのジョイントヒストグラム特徴空間において、線形性を仮定し、まず
差の絶対値の最大値(最大濃淡差)(Diff)を算出する。次に、次に示す(数1)或い
は(数2)により、しきい値Th1を設定する。
Th1=Diff×Bf/Bs (数1)
なお、Bfは最大濃淡差Diffを生む両隣のダイ(f1,f3)の明るさを示し、Bs
は着目画素(f2の位置)の明るさを示す。
Th1=Diff×f2(x,y)/(max(f1(x,y),f3(x,y))
Th1=Diff×f2(x,y)/(f1(x,y)+f3(x,y))/2 (数2)
画像信号から求めた差と明るさにおいて、境界データが線形性をもつならば、計算が簡
単になることを意味している。
Next, a simplified version of threshold calculation will be described with reference to FIGS. 7 (IV-I) and (IV-II). That is, in the joint histogram feature space of the corresponding local region R, linearity is assumed, and first, a maximum absolute value of differences (maximum density difference) (Diff) is calculated. Next, the threshold value Th1 is set according to the following (Equation 1) or (Equation 2).
Th1 = Diff × Bf / Bs (Equation 1)
Bf indicates the brightness of the adjacent dies (f1, f3) that produce the maximum contrast difference Diff, and Bs
Indicates the brightness of the pixel of interest (position of f2).
Th1 = Diff × f2 (x, y) / (max (f1 (x, y), f3 (x, y)))
Th1 = Diff × f2 (x, y) / (f1 (x, y) + f3 (x, y)) / 2 (Equation 2)
If the boundary data has linearity in the difference and brightness obtained from the image signal, it means that the calculation is simplified.
次に、ステップS37において、図8(V)に示すように、最後に、求めたしきい値T
h1に対して、残存する位置ずれを考慮して(画像照合精度を加味して)、しきい値Th
2を次に示す(数3)とする。
Th2=Th1+k2×grad(f2(x,y)) (数3)
ここで、grad(f2(x,y))は、画像信号の微分値である。k2は重みパラメー
タであり、例えば0.3程度の値である。
Next, in step S37, finally, as shown in FIG.
Considering the remaining misalignment with respect to h1 (in consideration of image matching accuracy), the threshold value Th
Th2 = Th1 + k2 × grad (f2 (x, y)) (Equation 3)
Here, grad (f2 (x, y)) is a differential value of the image signal. k2 is a weight parameter, for example, a value of about 0.3.
さらに、図8(VI)に示すように、しきい値を周囲の8画素近傍に、例えば1画素分伝
播して、最終的なしきい値とする。
Further, as shown in FIG. 8 (VI), the threshold value is propagated to the vicinity of the surrounding eight pixels, for example, by one pixel to obtain the final threshold value.
なお、図8(VII)に示すように、ウェハの外周に近いダイ(エッジダイ)では、パタ
ーンの出来が悪く、これをある程度許容する目的で、対応局所領域Rの明るさばらつきσ
を求め、このばらつき(標準偏差など)σでしきい値を補正する。即ち、エッジダイでは
、エッジファクタ(上記σ比を掛け算する。)を加味してしきい値を補正する。
As shown in FIG. 8 (VII), the die near the outer periphery of the wafer (edge die) has a poor pattern, and the brightness variation σ of the corresponding local region R for the purpose of allowing this to some extent.
And the threshold value is corrected with this variation (standard deviation or the like) σ. That is, in the edge die, the threshold value is corrected in consideration of the edge factor (multiplying the σ ratio).
以上説明したように、本発明の特徴とする信号処理部100の第1の実施の形態では、
三つのダイ(f1,f2,f3)を用いて検査することについて説明したが、これは、ダ
イ数が少ないウェハ周辺も確実に検査できることを示している。従来例としては、浜松
玲,渋谷久恵,西山英利,大島良正,前田俊二,野口稔の「背景別統計的しきい値法を用
いた半導体ウェハ検査技術」,View2004(2004)(非特許文献5)に記載の方法があり、こ
こでは、しきい値を安定に決めるためには多くのダイから明るさ情報を取得することを必
要となるが、本第1の実施の形態では、ダイ数が少なくても確実に検査でき、図9に示す
ように、ウェハ周辺のエッジダイやそれと隣接するダイも検査可能となる。すなわち、回
路パターンが完全には形成されていない不完全ダイでも回路パターンの形成されている領
域や、不完全ダイに隣接するダイも、検査可能である。
As described above, in the first embodiment of the
The inspection using three dies (f1, f2, and f3) has been described. This indicates that the periphery of a wafer with a small number of dies can be inspected reliably. As a conventional example, Hamamatsu
Tsuji, Hisae Shibuya, Hidetoshi Nishiyama, Yoshimasa Oshima, Shunji Maeda, Satoshi Noguchi, “Semiconductor wafer inspection technology using statistical threshold method according to background”, View 2004 (2004) (non-patent document 5) Yes, in order to stably determine the threshold value, it is necessary to acquire brightness information from many dies. However, in the first embodiment, the inspection is surely performed even if the number of dies is small. As shown in FIG. 9, the edge die around the wafer and the die adjacent thereto can also be inspected. That is, even an incomplete die in which the circuit pattern is not completely formed can inspect a region where the circuit pattern is formed and a die adjacent to the incomplete die.
即ち、本発明の特徴とする信号処理部100の第2の実施の形態では次に説明する第1
の処理手順をとる。図9において、
(S41)隣接ダイにて類似対応局所領域を、例えば、画素単位で画像内を順次探索し、
その都度、類似度をもとめ、
(S42)求められた類似度に基づき並べ替えを行い、
(S43)隣接ダイにて、着目画素(着目局所領域)に最も類似している対応局所領域を
決定し、
(S44)着目画素(着目局所領域)と類似局所領域Ωとの比較
を順次行う。
上記比較は、例えば、図3のS34から、S38までを通して、実施される。手順の変形
も可能である。
That is, in the second embodiment of the
The processing procedure is taken. In FIG.
(S41) Search for similar corresponding local regions in adjacent dies, for example, sequentially in the image in units of pixels,
In each case, find the similarity,
(S42) Rearrange based on the obtained similarity,
(S43) In the adjacent die, a corresponding local region that is most similar to the target pixel (target local region) is determined,
(S44) The target pixel (target local region) and the similar local region Ω are sequentially compared.
The comparison is performed through, for example, S34 to S38 in FIG. Variations in the procedure are possible.
類似度は、局所領域内の画素間に関する差の絶対値和や、二乗和のルート、或いは相関
係数などである。顕著性 (saliency)と呼ばれる概念が適用でき、例えば、浅海徹哉,加
藤丈和,和田俊和,酒井薫,前田俊二「顕著性に基づく外観検査のための異常検出アルゴ
リズム」,MIRU2008,IS5-2(2008)(非特許文献6)に顕著性の記載があり、この手法が
適用できる。上述した相互情報量なども使用可能である。
The similarity is the sum of absolute values of differences between pixels in the local region, the root of the sum of squares, or the correlation coefficient. A concept called saliency can be applied. For example, Tetsuya Asami, Takekazu Kato, Toshikazu Wada, Satoshi Sakai, Shunji Maeda “Abnormality Detection Algorithm for Visual Inspection Based on Saliency”, MIRU2008, IS5-2 ( (2008) (Non-Patent Document 6) describes the saliency, and this method can be applied. The mutual information amount described above can also be used.
なお、類似度の算出の際、画像の位置ずれ検出も同時に実施できるが、補間等を用いて
サブピクセルレベルで実施すると、感度がより向上することになる。
It should be noted that, when calculating the degree of similarity, it is possible to simultaneously detect the positional deviation of the image, but if it is performed at the sub-pixel level using interpolation or the like, the sensitivity is further improved.
もし、類似度が低く、類似度が設定したしきい値より低い場合には、比較検査不可とし
て、未検査として出力する。しきい値は、前もって定めるものとする。未検査とされた場
合、その画素はあとで詳細に解析される。例えば、ダイごとの検査結果を重ね合わせ、そ
の頻度を調べるといった処理を行う。
If the degree of similarity is low and the degree of similarity is lower than the set threshold value, the comparison inspection is impossible and the data is output as uninspected. The threshold value is determined in advance. If unchecked, the pixel is analyzed in detail later. For example, processing is performed in which inspection results for each die are overlapped and the frequency thereof is checked.
また、図10に示すように、ウェハの一部を限定検査したい場合にも、本第2の実施の
形態では、多くのダイを検査することが不要であり、検査したいダイの周辺のみを対象に
すれば、実現できるというメリットがある。例えば、ウェハを十字状に検査することや、
ウェハ上の上下中央の5点を検査することも可能である。例えば、上述した非特許文献6
では、1スワス分(ステージを一方向にスキャンしながら、イメージセンサで取得した、
ウェハ両端をカバーする横一列の画像)の複数ダイを対象にしきい値を決定しており、一
部のダイを検査する場合でも、ウェハ両端をカバーする横一列の画像を取得する必要があ
るが、本第2の実施の形態では、検査領域をいかに限定しようが、最低限のダイを対象に
して検査可能であり、スループットが低下しない。さらには露光やエッチングの際のマー
ジンが不足する箇所であるホットスポットに代表される問題箇所のダイ内限定検査も可能
である。すなわち、限定領域に関するしきい値決定のための情報を、最低限のダイから求
めればよく、不要な画像検出やステージ移動を行う必要がない。
In addition, as shown in FIG. 10, even when it is desired to perform a limited inspection of a part of the wafer, in the second embodiment, it is not necessary to inspect many dies, and only the periphery of the die to be inspected is targeted. If so, there is an advantage that it can be realized. For example, inspecting a wafer in a cross shape,
It is also possible to inspect the upper and lower five points on the wafer. For example, Non-Patent Document 6 described above
Then, for one swath (obtained with an image sensor while scanning the stage in one direction,
Although a threshold is determined for a plurality of dies in a horizontal row covering both ends of a wafer), it is necessary to acquire a horizontal row image covering both ends of the wafer even when some dies are inspected. In the second embodiment, no matter how the inspection area is limited, inspection can be performed on a minimum number of dies, and throughput does not decrease. Furthermore, limited inspection within a die can be performed for a problem portion represented by a hot spot, which is a portion where a margin at the time of exposure or etching is insufficient. That is, information for determining the threshold value regarding the limited area may be obtained from the minimum die, and unnecessary image detection and stage movement need not be performed.
次に、本発明の特徴とする信号処理部100の第2の実施の形態における第2の処理手
順について図11を用いて説明する。信号処理部100の第2の実施の形態における第2
の処理手順は、ダイ内比較の別の実施例であり、次の通りとなる。
(S51)隣接ダイにて類似対応局所領域を探索し、
(S52)類似度に基づき並べ替えを行い、
(S53)隣接ダイにて、着目画素(着目局所領域)に類似している対応局所領域R1、
R2、R3、・・・を決定し、
(S54)着目画素(着目局所領域)と対応局所領域R1、R2、R3との比較を行い、
(S55)多数決など多値論理にて、欠陥判定を行う。
Next, a second processing procedure in the second embodiment of the
This processing procedure is another embodiment of the in-die comparison, and is as follows.
(S51) A similar corresponding local region is searched with an adjacent die,
(S52) sort based on the similarity,
(S53) In the adjacent die, the corresponding local region R1, which is similar to the target pixel (target local region),
Determine R2, R3, ...
(S54) The target pixel (target local region) is compared with the corresponding local regions R1, R2, and R3,
(S55) The defect is determined by multi-value logic such as majority vote.
上記第2の処理手順に従えば、1対多の比較と多値論理により、各ダイ共通のシステマ
ティック欠陥(露光装置に起因した欠陥など)があっても対応可能であり、また、多数の
相手と比較を行うため、パターンのラフネス等があっても、高感度に検査可能となる。こ
こで、多値論理とは、多数決論理でもよいし、しきい値を設けた論理判定でもよい。
従来は1対1の比較であり、このような1対複という比較がされておらず、新規な概念で
あるといえる。ダイ数は限定し、ダイ比較に本来必要なばらつきをきちっと求め、これに
より不要な情報を排除したが、近傍ダイ内では比較すべき比較相手を多く定め、ある意味
、性質の似た近傍の領域を対象に欠陥判定を行い、総合的に判断して高感度な欠陥抽出を
行うものである。この1対複の比較という概念は、比較に必要な情報を適切に扱うという
意味で、先進的と考える。
According to the second processing procedure, one-to-many comparison and multi-valued logic can cope with systematic defects common to each die (defects caused by the exposure apparatus, etc.), and many counterparts. Therefore, even if there is a roughness of the pattern, the inspection can be performed with high sensitivity. Here, the multi-value logic may be a majority logic or a logic determination with a threshold value.
Conventionally, it is a one-to-one comparison, and such a one-to-multiple comparison has not been made. The number of dies is limited, and the variation originally required for die comparison is obtained and unnecessary information is eliminated, but in the neighboring dies, many comparison partners to be compared are defined, and in a sense, nearby areas with similar properties The defect determination is performed on the object, and a highly sensitive defect extraction is performed by comprehensive determination. This concept of one-to-multiple comparison is considered advanced in the sense that it appropriately handles the information necessary for comparison.
1対複の具体的な比較論理は、
(1)少なくても1箇所の不一致が出れば欠陥と判定し、しきい値以上の個数の不一致が
出れば欠陥と判定し、すべて不一致となれば欠陥と判定するなどの2値論理や、
(2)欠陥判定の前の差画像の状態で該差を加算してしきい値以上になれば欠陥と判定し
、前記差の最小値を検出してしきい値以上になれば欠陥と判定し、前記差の最大値を検出
してしきい値以上になれば欠陥と判定するなどの多値論理が考えられる。ここで、それぞ
れの差の値は、類似度に応じて、重みをつけてもよい。さらには、
(3)複数の差信号を、多次元のデータとして扱うこともできる。すなわち、ベクトルと
してとらえ、ベクトルの長さや向きにより、欠陥判定を行う。
One-to-many specific comparison logic is
(1) Binary logic such as determining a defect if at least one mismatch occurs, determining a defect if a number of mismatches greater than or equal to a threshold value occurs, and determining a defect if all do not match,
(2) In the state of the difference image before the defect determination, the difference is added to determine a defect if the difference is equal to or greater than a threshold value, and if the minimum value of the difference is detected to be equal to or greater than the threshold value, the defect is determined Then, a multi-value logic such as determining a defect when the maximum value of the difference is detected and becomes equal to or greater than a threshold value can be considered. Here, each difference value may be weighted according to the degree of similarity. Moreover,
(3) A plurality of difference signals can be handled as multidimensional data. In other words, the defect is determined based on the length and direction of the vector as a vector.
なお、検査の前に、処理手順S51からS54までを実行しておけば、検査スループッ
トが低下することはない。さらに、隣接ダイをウェハ内部側の隣接ダイとすれば、高々2
ダイあれば検査することができる。
Note that if the processing steps S51 to S54 are executed before the inspection, the inspection throughput will not be reduced. Furthermore, if the adjacent die is an adjacent die on the wafer inner side, at most 2
A die can be inspected.
上記第2の処理手順において、同一ダイ内の比較を含んでよいことにすると、パターン
の変動が小さく、より高感度な検査が実現できることになる。図12に、第3の処理手順
を示す。即ち、信号処理部100で実行する第3の処理手順は次の通りである。
(S61)隣接ダイ及び着目ダイにて類似対応局所領域を探索し、
(S62)類似度に基づき並べ替えを行い、
(S63)隣接ダイ及び着目ダイにて、着目画素(着目局所領域)に類似している対応局
所領域R1、R2、R3、・・・を決定し、
(S64)着目画素(着目局所領域)と対応局所領域R1、R2、R3との比較を行い、
(S65)多数決など多値論理にて、欠陥判定を行う。
In the second processing procedure, if the comparison within the same die may be included, the variation in the pattern is small, and the inspection with higher sensitivity can be realized. FIG. 12 shows a third processing procedure. That is, the third processing procedure executed by the
(S61) Search for similar corresponding local regions in the adjacent die and the target die,
(S62) sort based on the similarity,
(S63) In the adjacent die and the target die, corresponding local regions R1, R2, R3,... Similar to the target pixel (target local region) are determined,
(S64) The target pixel (target local region) is compared with the corresponding local regions R1, R2, and R3,
(S65) The defect is determined by multi-value logic such as majority vote.
1対複の具体的な比較論理は、上述したものと同様であるが、着目ダイ内の比較では、
局所領域間の類似度が高いと予想される。このため、例えば、重みを設定する場合は、そ
の差に対する重みが大きいことになる。
The specific comparison logic of one-to-multiple is the same as that described above, but in the comparison within the target die,
It is expected that the similarity between local regions is high. For this reason, for example, when the weight is set, the weight for the difference is large.
上述した信号処理部100での第1及び第2の実施の形態はすべて、図1に示した暗視
野検査の画像を対象にしたものである。異物や各種の欠陥(配線ショート、断線、パター
ン細り、パターン太り、スクラッチ、穴非開口など)を検出可能な光学条件(照明の波長
、照明の偏光、照明方位、照明仰角、照明ビームの開口数、検出方位、検出仰角、検出す
る偏光、および検出開口数など)が欠陥ごとに異なるため、欠陥種ごとに光学条件を変え
る必要があるが、条件を変えても、何ら問題なく本第1及び第2の実施の形態は適用可能
である。
The first and second embodiments in the
次に、各種光学条件を最適化するための手法の一実施例について説明する。図13には
ウェハの平面図を示す。欠陥4が検出したい欠陥である。欠陥4が非周期パターン領域に
ある場合を示している。非周期的空間フィルタ(図示せず)の最適化を行うためには、欠
陥の散乱光分布を把握する必要がある。照明光は広い範囲に照明されているため、欠陥4
のみの散乱光分布を検出するためには、図13に示すように、検出光学系20に配置した
視野絞り(図示せず)により欠陥部近傍のみに開口形状26を設定する必要がある。この
開口のサイズは欠陥の大きさや周辺パターンとの位置関係に応じて変化する。この絞りの
開口の大きさは、LSIパターンでは、一辺の寸法が半導体ウェハ(被検査対象基板)W
上にて1〜10mm程度が適切な大きさである(円形開口の場合は、外径に対応する)。
この検出光学系の視野絞りにより、フーリエ変換面に形成されるフーリエ変換像を観察す
る観察カメラ(図示せず)で検出される散乱光分布は、主に欠陥からの散乱光分布となり
、この散乱光の輝度が高いところに非周期的空間フィルタの開口を設定することにより、
欠陥からの散乱光を検出し、正常パターンからの散乱光を抑制することが可能となる。
Next, an example of a technique for optimizing various optical conditions will be described. FIG. 13 shows a plan view of the wafer.
In order to detect only the scattered light distribution, it is necessary to set the
About 1 to 10 mm above is an appropriate size (in the case of a circular opening, it corresponds to the outer diameter).
The scattered light distribution detected by an observation camera (not shown) that observes the Fourier transform image formed on the Fourier transform plane by the field stop of this detection optical system is mainly the scattered light distribution from the defect. By setting the aperture of the aperiodic spatial filter where the brightness of the light is high,
It becomes possible to detect scattered light from the defect and suppress scattered light from the normal pattern.
次に、検出したい欠陥の光学条件を最適化して設定する手順について図14を用いて説
明する。即ち、全体制御部101のGUI(Graphic User Interface)において、最初に
試行する光学条件を選択する(S81)。次に、全体制御部101のGUIにおいて、図
13に示す画面を基に検出光学系20の視野絞りの開口形状を欠陥近傍に設定する(S8
2)。次に、上記GUIにおいて、固定の光学条件(照明光の波長帯域、照明光量、結像
レンズ29の結像倍率等)を設定する(S83)。次に、上記GUIにおいて、試行した
い光学条件を設定する(S84)。
Next, the procedure for optimizing and setting the optical conditions of the defect to be detected will be described with reference to FIG. That is, the optical condition to be tried first is selected in the GUI (Graphic User Interface) of the overall control unit 101 (S81). Next, in the GUI of the
2). Next, fixed optical conditions (a wavelength band of illumination light, an illumination light amount, an imaging magnification of the
試行条件の候補としては、例えば、
1.照明光学系
(1−1)照明光200の仰角(ウェハ面から照明光の光軸のなす角)
(1−2)照明光200の照明方位(例えば、ウェハのノッチ方位を基準としてこれとな
す角度或いは、装置のXステージの走行方向を基準としてこれとなす角度)
(1−3)照明光200の偏光(P偏光、S偏光等)
(1−4)照明光200のNA
2.検出光学系(20)
(2−1)特定成分の偏光を検出する検光子(図示せず)の回転角度
(2−2)空間フィルタ28の開口形状と複屈折材(上記条件が決定してから選択)
などがある。
As trial condition candidates, for example,
1. Illumination optical system (1-1) Elevation angle of illumination light 200 (angle formed by optical axis of illumination light from wafer surface)
(1-2) Illumination direction of the illumination light 200 (for example, an angle formed with respect to the notch direction of the wafer or an angle formed with reference to the traveling direction of the X stage of the apparatus)
(1-3) Polarization of illumination light 200 (P-polarized light, S-polarized light, etc.)
(1-4) NA of
2. Detection optical system (20)
(2-1) Rotating angle of analyzer (not shown) for detecting polarized light of specific component (2-2) Opening shape of
and so on.
これらの条件を、欠陥ごとに適切に振りながら、各種欠陥に応じて、下記のループにて
最適化を実施する。
While appropriately changing these conditions for each defect, optimization is performed in the following loop according to various defects.
即ち、検出光学系20の第1の観察カメラ(図示せず)で観察される欠陥部の暗視野像
と第2の観察カメラ(図示せず)で観察される欠陥部のフーリエ変換像とを取得して信号
処理部100の画像メモリに記憶する(S85)。次に、隣接するダイに半導体ウェハW
を移動する(S86)。この隣接するダイでも、検出光学系20の第1の観察カメラで観
察される正常部の暗視野像と第2の観察カメラで観察される正常部のフーリエ変換像とを
取得して信号処理部100の画像メモリに記憶する(S87)。そして、信号処理部10
0は、これら欠陥部の暗視野像及びフーリエ変換像と、隣接ダイの正常部の暗視野像及び
フーリエ変換像との差画像を算出して信号処理部100の画像メモリに記憶する(S88
)。信号処理部100または全体制御部101は、ステップS89において、試行光学条
件が終了したか否かを判定し、終了していない場合はこれを繰り返す。なお、第1及び第
2の観察カメラは、光学条件を設定する際、暗視野像及びフーリエ変換像を観察できるよ
うに光路を切替できるように構成される。
That is, the dark field image of the defect portion observed by the first observation camera (not shown) of the detection
Is moved (S86). Even in this adjacent die, a dark field image of the normal part observed by the first observation camera of the detection
0 calculates a difference image between the dark field image and Fourier transform image of these defective portions and the dark field image and Fourier transform image of the normal portion of the adjacent die, and stores them in the image memory of the signal processing unit 100 (S88).
). In step S89, the
次に、信号処理部100または全体制御部101は、様々な試行した光学条件での欠陥
部の暗視野像と正常部の暗視野像との差画像を基に欠陥部の散乱光分布と正常部の散乱光
分布とを比較して分布の異なる光学条件を算出してその光学条件をGUI等に出力する(
S90)。このとき、信号処理部100または全体制御部101は、欠陥部のフーリエ変
換像と正常部のフーリエ変換像との差画像なども活用して、欠陥部と正常部の散乱光分布
の違う光学条件を判定してその光学条件をGUI等に出力する。なお、散乱光分布の違い
とは、正常部に対して欠陥部の散乱光が比較的強い光学条件や、正常部からの散乱光が出
ていない光学条件において欠陥部の散乱光がある光学条件などである。これにより、信号
処理部100または全体制御部101は、欠陥部からの散乱光をより多く、効率的に検出
可能な光学条件を把握し、これを選択する(S91)。この選択条件は、1条件ではなく
複数あっても良い。
Next, the
S90). At this time, the
これらの光学条件設定手順(S81〜S91)により、欠陥部からの散乱光がより多く
検出できる光学条件と、欠陥部からの散乱光が生じるフーリエ変換面上の位置とが把握で
きる。次に、フーリエ変換面上において空間フィルタ28の開口部と欠陥部からの散乱光
分布と重なる領域を算出し、この領域が広い光学条件を選択する(S92)。
By these optical condition setting procedures (S81 to S91), it is possible to grasp the optical conditions that can detect more scattered light from the defective portion and the position on the Fourier transform plane where the scattered light from the defective portion is generated. Next, a region that overlaps the scattered light distribution from the opening of the
以上により、信号処理部100または全体制御部101は、光学条件の絞込みが終了す
る(S93)。絞り込んだ条件が複数ある場合は、絞り込んだ条件にてテスト検査を行い
、このテスト検査の結果より欠陥の検出と正常パターンの分別性能が高い条件を選択して
、光学条件の設定が終了する。
As described above, the
なお、以上の実施例で説明した構成や機能及び条件出し内容については、様々な組合せ
が考えられる。また、各種欠陥を高速に検出するためには、異なる光学条件で同時に画像
を検出することが必要であるが、この場合も各光学条件の設定は同様の手順となる。
Note that various combinations of the configurations, functions, and contents of the conditions described in the above embodiments are conceivable. Further, in order to detect various defects at high speed, it is necessary to simultaneously detect images under different optical conditions. In this case, the setting of each optical condition is the same procedure.
また、複数の光学条件にて画像を検出する場合、画像の量がイメージセンサの数に応じ
て膨大になるが、本実施例では、図15に示すように局所領域ジョイントヒストグラム空
間形成(S33〜S35)、しきい値生成(S36)、比較による欠陥判定(S37,S
38)を実行する対象画素(図5に示す着目画素に対する両隣りのダイの局所領域R)を
極力限定しており、その意味で、複数の光学条件A,B,Cの場合でも、処理が大規模に
ならないという利点がある。すなわち、信号処理部100において、画像処理の各ブロッ
ク1001a(S33〜S35)、1001b(S36)、1001c(S37,S38
)の構成に必要なメモリ容量などが少量で済み、低コストで実現できることになる。従っ
て、DSP(Digital Signal Processor)は言うに及ばす、プログラミング可能なFPG
A(Field Programmable Gate Array)などにより、構成しやすいというメリットがある
。すなわち、複数のイメージセンサを用い、複数の光学条件下での、同時画像検出、欠陥
判定に、本発明の方法が適していると言える。
Further, when an image is detected under a plurality of optical conditions, the amount of the image becomes enormous according to the number of image sensors. In this embodiment, as shown in FIG. S35), threshold generation (S36), defect determination by comparison (S37, S)
38) is limited as much as possible to the target pixel (local area R of the die adjacent to the target pixel shown in FIG. 5). In this sense, even in the case of a plurality of optical conditions A, B, and C, the process is performed. There is an advantage that it does not become large-scale. That is, in the
) Requires a small amount of memory capacity, and can be realized at low cost. Therefore, a programmable FPG, not to mention DSP (Digital Signal Processor).
A (Field Programmable Gate Array) has an advantage that it is easy to configure. That is, it can be said that the method of the present invention is suitable for simultaneous image detection and defect determination under a plurality of optical conditions using a plurality of image sensors.
なお、図1において、照明光200をレーザとしたが、ランプを用いてもよい。また、
照明光源の波長の光は短波長であってもよく、また、広帯域の波長の光(白色光)であっ
てもよい。波長帯を適切に選択すれば、さらに欠陥検出感度の向上が期待できる。短波長
の光を用いる場合は、検出する画像の分解能を上げる(微細な欠陥を検出する)ために、
紫外領域の波長の光(Ultra Violet Light:UV光)を用いることもできる。レーザを光
源として用いる場合は、それが単波長のレーザである場合には、図示していない可干渉性
を低減する手段を備えることも可能である(時間的、空間的な低干渉化)。イメージセン
サ30には、複数の1次元イメージセンサを2次元に配列して構成した時間遅延積分型の
イメージセンサ(TDI(Time Delay Integration)イメージセンサ)を採用し、ステー
ジの移動と同期して各1次元イメージセンサが検出した信号を次段の1次元イメージセン
サに転送して加算することにより、高感度に2次元画像を得ることが可能になる。このT
DIイメージセンサとして複数の出力タップを備えた並列出力タイプのセンサを用いるこ
とにより、センサからの出力を並列に処理することができ、より高速な検出も可能になる
。勿論、CMOS形のリニアセンサでもよい。CMOSの場合、ダイナミックレンジを拡
大したりすることも可能である。
In FIG. 1, the
The light having the wavelength of the illumination light source may be a short wavelength, or may be a light having a broad wavelength (white light). If the wavelength band is appropriately selected, further improvement in defect detection sensitivity can be expected. When using short-wavelength light, in order to increase the resolution of the image to be detected (to detect minute defects)
Light with a wavelength in the ultraviolet region (Ultra Violet Light: UV light) can also be used. When a laser is used as the light source, if it is a single wavelength laser, it is possible to provide means for reducing coherence (not shown) (temporal and spatial low interference). The
By using a parallel output type sensor having a plurality of output taps as the DI image sensor, the output from the sensor can be processed in parallel, and higher-speed detection becomes possible. Of course, a CMOS linear sensor may be used. In the case of CMOS, the dynamic range can be expanded.
本発明の適用対象は、暗視野検査の画像以外に、明視野検査の画像にも適用できる。明
視野検査の場合も、照明光源はレーザであってもよいし、ランプであってもよい。また、
電子線検査の画像にも適用できることは言うまでもない。いずれも、光学系の違いの影響
を受けることなく、少数データからしきい値を決定でき、高感度な欠陥判定が行える。ま
た、1対多の比較と多値論理により、各ダイ共通のシステマティック欠陥(露光装置に起
因した欠陥など)があっても対応可能であり、また、多数の相手と比較を行うため、パタ
ーンのラフネス等があっても、高感度に検査可能となる。
The application object of the present invention can be applied to an image of a bright field inspection in addition to an image of a dark field inspection. In the case of bright field inspection, the illumination light source may be a laser or a lamp. Also,
Needless to say, the present invention can also be applied to an electron beam inspection image. In either case, the threshold value can be determined from a small number of data without being affected by the difference in the optical system, and a highly sensitive defect determination can be performed. In addition, by one-to-many comparison and multi-valued logic, it is possible to deal with systematic defects common to each die (defects caused by the exposure apparatus, etc.), and to compare with many opponents, Even if there is roughness, inspection can be performed with high sensitivity.
以上述べたように、各種検査装置において、複数の光学条件に対応する複数のイメージ
センサ出力に対して、ウェハ上のダイを着目ダイ近傍に限定して選び、選んだダイにおい
て、局所領域をそれぞれ設定し、そこから明るさデータを抽出し、抽出した明るさデータ
から、ジョイントヒストグラム特徴空間を用いて、欠陥判定に必要な、有効な情報を抽出
し、これによって、欠陥判定しきい値を求め、高感度な比較判定を行うという、当初の目
的が達成される。
As described above, in various inspection apparatuses, for a plurality of image sensor outputs corresponding to a plurality of optical conditions, a die on the wafer is limited to the vicinity of the target die, and a local region is selected in each selected die. Set and extract brightness data from it, extract effective information necessary for defect determination from the extracted brightness data using the joint histogram feature space, and obtain the defect determination threshold The original purpose of performing a highly sensitive comparison determination is achieved.
半導体ウェハ以外の、マスクやレチクル、液晶やプラズマディスプレイなどのFPD基板
などに適用できることは言うまでもない。ダイのように繰返しパターンを有する基板なら
ば、何にでも適用可能である。
Needless to say, the present invention can be applied to masks, reticles, FPD substrates such as liquid crystal displays and plasma displays other than semiconductor wafers. Any substrate can be applied as long as it has a repeating pattern such as a die.
本発明によれば、半導体の製造における異物・欠陥検査装置として利用することが可能
である。
The present invention can be used as a foreign matter / defect inspection apparatus in semiconductor manufacturing.
4・・・欠陥、20・・・検出光学系、22・・・対物レンズ、26・・・開口形状、
28・・・空間フィルタ、29・・・結像レンズ、30・・・リニアセンサ(1次元イメ
ージセンサ)、31・・・画素、46a、46b、46c・・・ダイ(チップとも呼ばれ
る)、53・・・ウェハ上に投影されたリニアセンサの画素、100・・・信号処理部、
101・・・全体制御部、102・・・外部入・出力系、1031・・・外部表示装置、
103・・・周辺機器、200・・・照明光、300・・・線状ビーム、400・・・セ
ンサ出力(画像信号)、1000a・・・対応局所領域ジョイントヒストグラム特徴空間
形成部、1000b・・・しきい値生成部、1000c・・・局所領域比較部、W・・・
ウェハ(被検査対象基板)。
4 ... Defect, 20 ... Detection optical system, 22 ... Objective lens, 26 ... Opening shape,
28 ... Spatial filter, 29 ... Imaging lens, 30 ... Linear sensor (one-dimensional image sensor), 31 ... Pixel, 46a, 46b, 46c ... Die (also called chip), 53 ... Pixels of linear sensor projected on wafer, 100 ... Signal processing unit,
101 ... Overall control unit, 102 ... External input / output system, 1031 ... External display device,
DESCRIPTION OF
Wafer (substrate to be inspected).
Claims (14)
された画像信号を基に被検査対象基板上に存在する欠陥を検査する欠陥検査方法であって
、
前記取得した画像信号に対して、着目画素を含むその周囲に切り出す着目局所領域と、
前記着目画素に対応する複数の対応画素の各々を含むその周囲に切り出す複数の対応局所
領域の各々を設定する局所領域設定ステップと、
該局所領域設定ステップで設定された前記各対応局所領域から切り出された画像信号を
基に前記対応局所領域間のジョイントヒストグラム特徴空間を形成する形成ステップと、
該形成ステップで形成されたジョイントヒストグラム特徴空間を基にしきい値を決定す
るしきい値決定ステップと、
該しきい値決定ステップで決定されたしきい値を用いて、前記着目局所領域と前記対応
局所領域との差画像を基に前記着目局所領域に存在する前記欠陥を検出する欠陥検出ステ
ップとを有することを特徴とする欠陥検査方法。 A defect inspection method for acquiring an image signal from a substrate to be inspected on which a repeated circuit pattern is formed, and inspecting a defect present on the substrate to be inspected based on the acquired image signal,
For the acquired image signal, a local region of interest to be cut out around the pixel including the pixel of interest,
A local region setting step for setting each of a plurality of corresponding local regions to be cut out around each of the plurality of corresponding pixels corresponding to the target pixel;
Forming a joint histogram feature space between the corresponding local regions based on the image signals cut out from the corresponding local regions set in the local region setting step;
A threshold value determining step for determining a threshold value based on the joint histogram feature space formed in the forming step;
Using the threshold value determined in the threshold value determination step, a defect detection step for detecting the defect existing in the local region of interest based on a difference image between the local region of interest and the corresponding local region; A defect inspection method comprising:
、前記切り出された対応局所領域間の画像信号から求めた差と明るさを軸にして形成され
ることを特徴とする請求項1記載の欠陥検査方法。 The joint histogram feature space between the corresponding local regions is formed around the difference and brightness obtained from the image signals between the extracted corresponding local regions in the forming step. Described defect inspection method.
間のジョイントヒストグラム特徴空間から凸包を算出し、該算出した凸包から前記しきい
値を決定することを特徴とする請求項2記載の欠陥検査方法。 In the threshold value determining step, a convex hull is calculated from a joint histogram feature space between the corresponding local regions formed in the forming step, and the threshold value is determined from the calculated convex hull. The defect inspection method according to claim 2.
間のジョイントヒストグラム特徴空間から差の最大値(Diff)と該差の最大値が算出さ
れたときの明るさ(Bs)とを算出し、該算出された差の最大値(Diff)及びそのときの
明るさ(Bs)を用いて、前記局所領域設定ステップで設定された前記着目局所領域から
切り出された画像信号から得られる明るさ(Bf)を基に前記しきい値を決定することを
特徴とする請求項2記載の欠陥検査方法。 In the threshold value determining step, the maximum difference value (Diff) and the brightness (Bs) when the maximum difference value is calculated from the joint histogram feature space between the corresponding local regions formed in the forming step. And using the calculated maximum value (Diff) of the difference and brightness (Bs) at that time, it is obtained from the image signal cut out from the local region of interest set in the local region setting step. 3. The defect inspection method according to claim 2, wherein the threshold value is determined on the basis of the brightness (Bf).
ァンクションを用いて前記被検査対象基板から取得される前記画像信号の劣化を復元する
画質改善ステップを有することを特徴とする請求項1記載の欠陥検査方法。 In addition, before the local region setting step, the image processing method further includes an image quality improvement step of restoring deterioration of the image signal acquired from the inspection target substrate using a point spread function representing deterioration of the optical system. The defect inspection method according to claim 1.
された画像信号を基に被検査対象基板上に存在する欠陥を検査する欠陥検査方法であって
、
前記取得した画像信号に対して、着目画素を含むその周囲に切り出す着目局所領域と、
前記着目画素に対応する複数の対応画素の各々を含むその周囲に切り出す複数の対応局所
領域の各々を設定する局所領域設定ステップと、
該局所領域設定ステップで設定された着目局所領域の画像信号と前記局所領域設定ステ
ップで設定された複数の対応局所領域の画像信号との類似度を探索する探索ステップと、
該探索ステップで探索される類似度情報を用いて、前記着目局所領域の画像信号に類似
する前記対応局所領域の画像信号を複数決定する決定ステップと、
該決定ステップで決定した前記複数の対応局所領域の画像信号と前記着目局所領域の画
像信号とを比較して総合的に欠陥を判定する欠陥判定ステップとを有することを特徴とす
る欠陥検査方法。 A defect inspection method for acquiring an image signal from a substrate to be inspected on which a repeated circuit pattern is formed, and inspecting a defect present on the substrate to be inspected based on the acquired image signal,
For the acquired image signal, a local region of interest to be cut out around the pixel including the pixel of interest,
A local region setting step for setting each of a plurality of corresponding local regions to be cut out around each of the plurality of corresponding pixels corresponding to the target pixel;
A search step for searching for the similarity between the image signal of the local region of interest set in the local region setting step and the image signals of a plurality of corresponding local regions set in the local region setting step;
A determination step of determining a plurality of image signals of the corresponding local region similar to the image signal of the local region of interest using similarity information searched in the search step;
A defect inspection method comprising: a defect determination step for comprehensively determining defects by comparing the image signals of the plurality of corresponding local regions determined in the determination step with the image signals of the local region of interest.
画像信号を基に前記対応局所領域間のジョイントヒストグラム特徴空間を形成する形成ス
テップと、
該形成ステップで形成されたジョイントヒストグラム特徴空間を基にしきい値を決定す
るしきい値決定ステップと、
該しきい値決定ステップで決定されたしきい値を用いて、前記着目局所領域と前記対応
局所領域との差画像を基に前記着目局所領域に存在する前記欠陥を検出する欠陥検出ステ
ップとを有することを特徴とする請求項6記載の欠陥検査方法。 Furthermore, a forming step of forming a joint histogram feature space between the corresponding local regions based on the image signal cut out from each corresponding local region set in the local region setting step;
A threshold value determining step for determining a threshold value based on the joint histogram feature space formed in the forming step;
Using the threshold value determined in the threshold value determination step, a defect detection step for detecting the defect existing in the local region of interest based on a difference image between the local region of interest and the corresponding local region; The defect inspection method according to claim 6, further comprising:
された画像信号を基に被検査対象基板上に存在する欠陥を検査する欠陥検査装置であって
、
前記取得した画像信号に対して、着目画素を含むその周囲に切り出す着目局所領域と、
前記着目画素に対応する複数の対応画素の各々を含むその周囲に切り出す複数の対応局所
領域の各々を設定する局所領域設定手段と、
該局所領域設定手段により設定された前記各対応局所領域から切り出された画像信号を
基に前記対応局所領域間のジョイントヒストグラム特徴空間を形成する形成手段と、
該形成手段により形成されたジョイントヒストグラム特徴空間を基にしきい値を決定す
るしきい値決定手段と、
該しきい値決定手段により決定されたしきい値を用いて、前記着目局所領域と前記対応
局所領域との差画像を基に前記着目局所領域に存在する前記欠陥を検出する欠陥検出手段
とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 A defect inspection apparatus that acquires an image signal from a substrate to be inspected on which a repeated circuit pattern is formed, and inspects a defect present on the substrate to be inspected based on the acquired image signal,
For the acquired image signal, a local region of interest to be cut out around the pixel including the pixel of interest,
Local region setting means for setting each of a plurality of corresponding local regions to be cut out around each of the plurality of corresponding pixels corresponding to the target pixel;
Forming means for forming a joint histogram feature space between the corresponding local areas based on the image signal cut out from each corresponding local area set by the local area setting means;
Threshold determination means for determining a threshold based on the joint histogram feature space formed by the forming means;
Defect detection means for detecting the defect existing in the local region of interest based on a difference image between the local region of interest and the corresponding local region, using the threshold value determined by the threshold value determining unit. A defect inspection apparatus comprising:
記切り出された対応局所領域間の画像信号から求めた差と明るさを軸にして形成されるよ
うに構成することを特徴とする請求項8記載の欠陥検査装置。 In the forming means, the joint histogram feature space between the corresponding local regions is formed on the basis of the difference and brightness obtained from the image signals between the extracted corresponding local regions. The defect inspection apparatus according to claim 8.
ジョイントヒストグラム特徴空間から凸包を算出し、該算出した凸包から前記しきい値を
決定するように構成することを特徴とする請求項9記載の欠陥検査装置。 The threshold value determining means calculates a convex hull from the joint histogram feature space between the corresponding local regions formed by the forming means, and determines the threshold value from the calculated convex hull. The defect inspection apparatus according to claim 9.
ジョイントヒストグラム特徴空間から差の最大値(Diff)と該差の最大値が算出された
ときの明るさ(Bs)とを算出し、該算出された差の最大値(Diff)及びそのときの明る
さ(Bs)を用いて、前記局所領域設定ステップで設定された前記着目局所領域から切り
出された画像信号から得られる明るさ(Bf)を基に前記しきい値を決定するように構成
することを特徴とする請求項9記載の欠陥検査装置。 In the threshold value determining means, the maximum value (Diff) of the difference and the brightness (Bs) when the maximum value of the difference is calculated from the joint histogram feature space between the corresponding local regions formed by the forming means. And using the calculated maximum value (Diff) of the difference and brightness (Bs) at that time, it is obtained from the image signal cut out from the local region of interest set in the local region setting step. 10. The defect inspection apparatus according to claim 9, wherein the threshold value is determined based on the brightness (Bf) to be obtained.
象基板から取得される前記画像信号の劣化を復元する画質改善手段を備えたことを特徴と
する請求項8記載の欠陥検査装置。 9. The defect inspection apparatus according to claim 8, further comprising image quality improvement means for restoring deterioration of the image signal acquired from the inspection target substrate using a point spread function representing deterioration of the optical system. .
された画像信号を基に被検査対象基板上に存在する欠陥を検査する欠陥検査装置であって
、
前記取得した画像信号に対して、着目画素を含むその周囲に切り出す着目局所領域と、
前記着目画素に対応する複数の対応画素の各々を含むその周囲に切り出す複数の対応局所
領域の各々を設定する局所領域設定手段と、
該局所領域設定手段により設定された着目局所領域の画像信号と前記局所領域設定手段
により設定された複数の対応局所領域の画像信号との類似度を探索する探索手段と、
該探索手段により探索される類似度情報を用いて、前記着目局所領域の画像信号に類似
する前記対応局所領域の画像信号を複数決定する決定手段と、
該決定手段により決定した前記複数の対応局所領域の画像信号と前記着目局所領域の画
像信号とを比較して総合的に欠陥を判定する欠陥判定手段とを備えたことを特徴とする欠
陥検査装置。 A defect inspection apparatus that acquires an image signal from a substrate to be inspected on which a repeated circuit pattern is formed, and inspects a defect present on the substrate to be inspected based on the acquired image signal,
For the acquired image signal, a local region of interest to be cut out around the pixel including the pixel of interest,
Local region setting means for setting each of a plurality of corresponding local regions to be cut out around each of the plurality of corresponding pixels corresponding to the target pixel;
Search means for searching for the similarity between the image signal of the local area of interest set by the local area setting means and the image signals of a plurality of corresponding local areas set by the local area setting means;
Determination means for determining a plurality of image signals of the corresponding local area similar to the image signal of the local area of interest using similarity information searched by the search means;
A defect inspection apparatus comprising defect determination means for comprehensively determining defects by comparing the image signals of the plurality of corresponding local areas determined by the determination means and the image signals of the local area of interest .
画像信号を基に前記対応局所領域間のジョイントヒストグラム特徴空間を形成する形成手
段と、
該形成手段により形成されたジョイントヒストグラム特徴空間を基にしきい値を決定す
るしきい値決定手段と、
該しきい値決定手段により決定されたしきい値を用いて、前記着目局所領域と前記対応
局所領域との差画像を基に前記着目局所領域に存在する前記欠陥を検出する欠陥検出手段
とを備えたことを特徴とする請求項13記載の欠陥検査装置。 Further, forming means for forming a joint histogram feature space between the corresponding local regions based on the image signal cut out from each corresponding local region set by the local region setting means,
Threshold determination means for determining a threshold based on the joint histogram feature space formed by the forming means;
Defect detection means for detecting the defect existing in the local region of interest based on a difference image between the local region of interest and the corresponding local region, using the threshold value determined by the threshold value determining unit. 14. The defect inspection apparatus according to claim 13, further comprising:
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