JP2021072332A - Inspection device, method, and program - Google Patents

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Abstract

To provide an inspection technology in which an inspection target is not limited to a pattern defect.SOLUTION: An inspection device that inspects an object includes an acquisition unit that acquires a plurality of pieces of measurement data from measurement data at a predetermined position of a predetermined pattern of the object, and a distribution analysis unit that analyzes the distribution between predetermined patterns.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明の実施形態は、対象物上に形成されたパターンを検査する技術に関する。 An embodiment of the present invention relates to a technique for inspecting a pattern formed on an object.

論理素子や記憶素子のような半導体装置を加工するためには、半導体装置の様々な特性や複数の階層を形成するために多数の半導体ウェハの加工工程が必要である。例えば、リソグラフィは半導体ウェハ上に配置されるレジストにマスクからパターンを転写する加工工程である。他の加工工程としては、化学的−機械的研磨(CMP)、エッチング、成膜、イオン注入などがある。複数の半導体装置は単一の半導体ウェハ上に加工することができ、さらに個々の半導体装置に分割できる。分割された物をダイと呼ぶ。 In order to process a semiconductor device such as a logic element or a storage element, a large number of semiconductor wafer processing steps are required to form various characteristics of the semiconductor device and a plurality of layers. For example, lithography is a processing step of transferring a pattern from a mask to a resist placed on a semiconductor wafer. Other processing steps include chemical-mechanical polishing (CMP), etching, film formation, ion implantation and the like. A plurality of semiconductor devices can be processed on a single semiconductor wafer and can be further divided into individual semiconductor devices. The divided object is called a die.

このように加工されたウェハなどの対象物を正常に処理されているか確認するためには、対象物上に形成された半導体回路などのパターンを検査する必要がある。一般的には、対象物を照明し、その反射光の画像信号を用いて対象物上に形成されたパターンの確認を行う。 In order to confirm whether an object such as a wafer processed in this way is normally processed, it is necessary to inspect a pattern of a semiconductor circuit or the like formed on the object. Generally, the object is illuminated, and the image signal of the reflected light is used to confirm the pattern formed on the object.

特許文献1は、ウェハを検査するために、標準参照ダイ比較検査装置を用いる技術を開示している。そして、標準参照ダイ比較検査に用いるための標準参照ダイを生成するために、中央のダイの周囲の8個のダイを用いて、標準参照ダイの画像を生成している。8個のダイを用いているのは、MDAT(Multi−Die Auto Threshold;複数のダイの自動閾値化)を利用しているからである。 Patent Document 1 discloses a technique of using a standard reference die comparison inspection device for inspecting a wafer. Then, in order to generate a standard reference die for use in the standard reference die comparison inspection, an image of the standard reference die is generated using eight dies around the central die. Eight dies are used because MDAT (Multi-Die Auto Threat; automatic thresholding of multiple dies) is used.

特表2010−534408号公報Special Table 2010-534408 Gazette

しかしながら、検出対象が欠陥のみとなっているという問題がある。また、欠陥判定条件を通常想定されるパターンばらつきよりも大きく設定する必要がある。もしも、通常のパターンばらつきよりも小さくすると、非常に多くの擬似欠陥を検出してしまうという問題がある。 However, there is a problem that the detection target is only a defect. In addition, it is necessary to set the defect determination condition to be larger than the pattern variation normally assumed. If it is made smaller than the normal pattern variation, there is a problem that a large number of pseudo defects are detected.

欠陥検出を周辺ダイや周辺ダイから生成した標準ダイの同じ位置との差分の大きさで検出し、その判定条件を周囲の差分値から算出している。このため、周囲パターンによる影響が入ってしまい、検出感度低下が発生するという問題がある。 Defect detection is detected by the magnitude of the difference between the peripheral die and the standard die generated from the peripheral die at the same position, and the determination condition is calculated from the peripheral difference value. Therefore, there is a problem that the detection sensitivity is lowered due to the influence of the surrounding pattern.

上記周囲パターンの影響を小さくするために検査対象領域を微小領域に限定して周囲パターンによる影響を低減する必要がある。また、上記によりダイ全面を高感度で検査できない。すなわち、予め想定した領域しか高感度で検査できないという問題がある。 In order to reduce the influence of the surrounding pattern, it is necessary to limit the inspection target area to a minute area to reduce the influence of the surrounding pattern. Further, due to the above, the entire surface of the die cannot be inspected with high sensitivity. That is, there is a problem that only a region assumed in advance can be inspected with high sensitivity.

本発明は、このような課題に着目して鋭意研究され完成されたものであり、その目的は、検査対象がパターンの欠陥に限られない検査技術を提供することにある。 The present invention has been intensively researched and completed by paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide an inspection technique in which an inspection target is not limited to a pattern defect.

上記課題を解決するために、第1の発明は、対象物を検査する検査装置であって、前記対象物の所定のパターンの所定の位置の測定データから複数の測定データを取得する取得部と、前記所定のパターン間分布を解析する分布解析部と、を備える検査装置である。 In order to solve the above problems, the first invention is an inspection device for inspecting an object, and an acquisition unit that acquires a plurality of measurement data from measurement data at a predetermined position of a predetermined pattern of the object. An inspection device including a distribution analysis unit that analyzes the predetermined inter-pattern distribution.

第2の発明は、対象物を検査する検査方法であって、前記対象物の所定のパターンの所定の位置の測定データから複数の測定データを取得し、前記所定のパターン間分布を解析する検査方法である。 The second invention is an inspection method for inspecting an object, in which a plurality of measurement data are acquired from measurement data at a predetermined position of a predetermined pattern of the object and the distribution between the predetermined patterns is analyzed. The method.

第3の発明は、対象物を検査する検査プログラムであって、前記対象物の所定のパターンの所定の位置の測定データから複数の測定データを取得するステップと、前記所定のパターン間分布を解析するステップと、をコンピュータに実行させる検査プログラムである。 A third invention is an inspection program for inspecting an object, in which a step of acquiring a plurality of measurement data from measurement data of a predetermined position of a predetermined pattern of the object and analysis of the distribution between the predetermined patterns are analyzed. It is an inspection program that causes a computer to execute the steps to be performed.

本発明によれば、検査対象がパターンの欠陥に限られない検査技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inspection technique in which the inspection target is not limited to the defect of the pattern.

本実施形態に係る検査装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the inspection apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る画像取得方法(ライン・センサの場合その1)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image acquisition method (the 1 in the case of a line sensor) which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る画像取得方法(ライン・センサの場合その2)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image acquisition method (2 in the case of a line sensor) which concerns on this Embodiment. 本実施形態に係る画像取得方法(エリア・センサの場合)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image acquisition method (in the case of an area sensor) which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る画像分割方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image division method which concerns on this Embodiment. 本実施形態に係る画像処理装置(画像分配型)の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the image processing apparatus (image distribution type) which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る画像処理装置(画像複製型)の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the image processing apparatus (image duplication type) which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る画像処理装置(画像連結転送型)の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the image processing apparatus (image concatenation transfer type) which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る画像間統計量を生成する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of generating the inter-image statistic which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る画像処理方法のフローチャートの一部である。This is a part of the flowchart of the image processing method according to the present embodiment. 本実施形態に係る画像処理方法のフローチャートの他の一部である。This is another part of the flowchart of the image processing method according to the present embodiment. 本実施形態に係る画像処理装置の出力の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output of the image processing apparatus which concerns on this embodiment.

図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。ここで、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same reference numerals are given to common parts in each figure, and duplicate description will be omitted.

[A.本実施形態の概要]
図1は、本実施形態に係る検査装置の概略構成図である。検査装置100は、ステージ110と、光源130と、コリメートレンズ140と、BS(ビームスプリッタ)150と、対物レンズ160と、結像レンズ170と、カメラ180と、画像処理装置190を備える。
[A. Outline of this embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inspection device according to the present embodiment. The inspection device 100 includes a stage 110, a light source 130, a collimating lens 140, a BS (beam splitter) 150, an objective lens 160, an imaging lens 170, a camera 180, and an image processing device 190.

ステージ110は、被検査対象(対象物)120を搭載する。対象物120は半導体ウェハ等である。また、ステージ110は、X、Y、Z、Θ方向に移動可能である。 The stage 110 carries an object to be inspected (object) 120. The object 120 is a semiconductor wafer or the like. Further, the stage 110 can move in the X, Y, Z, and Θ directions.

光源130は、LPP(Laser Produced Plasma)やHgXeランプ光源やレーザ光源などで構成される。コリメートレンズ140は、この光線を平行状態にする。BS(ビームスプリッタ)150は、コリメートレンズ140からの光線を半分に分割し、下方に反射する。対物レンズ160は、BS150からの光線を対象物120上に集光する。 The light source 130 is composed of an LPP (Laser Produced Plasma), an HgXe lamp light source, a laser light source, and the like. The collimating lens 140 makes this ray parallel. The BS (beam splitter) 150 splits the light beam from the collimating lens 140 in half and reflects it downward. The objective lens 160 collects the light rays from the BS 150 on the object 120.

対象物120表面から反射した光線はBS150を通過し、結像レンズ170は反射光線を結像する。カメラ180は、TDI(Time Delay Integration)カメラなどのラインカメラやエリアカメラであり、カメラ180のイメージセンサーが対象物120表面の光学像を撮像する。画像処理装置190は、カメラ180が撮像した画像信号を画像処理し、対象物120を後述する処理によって検査する。ここで、検査装置100の装置構成のうち、画像処理装置190以外は、一般的な光学式半導体ウェハの検査装置と同様であり、詳細な説明は省略する。ここでは光学式顕微鏡で説明したが、電子顕微鏡やX線顕微鏡やテラヘルツ顕微鏡など光学式顕微鏡以外で取得した対象物の画像を用いてもよい。また、対象物を半導体デバイスのウェハとして説明するが、対象物としてはウェハのみとは限らず、マスク(フォトマスクやEUVマスクなど)やFPD(Flat Panel Display)やインターポーザやTSV(Through Silicon Via)プリント基板などにも適用可能である。 The light rays reflected from the surface of the object 120 pass through the BS 150, and the imaging lens 170 forms the reflected light rays. The camera 180 is a line camera such as a TDI (Time Delivery Integration) camera or an area camera, and the image sensor of the camera 180 captures an optical image on the surface of the object 120. The image processing device 190 performs image processing on the image signal captured by the camera 180, and inspects the object 120 by a process described later. Here, among the apparatus configurations of the inspection apparatus 100, the apparatus configuration other than the image processing apparatus 190 is the same as that of a general optical semiconductor wafer inspection apparatus, and detailed description thereof will be omitted. Although the description has been given here with an optical microscope, an image of an object acquired by a microscope other than the optical microscope such as an electron microscope, an X-ray microscope, or a terahertz microscope may be used. Further, although the object is described as a wafer of a semiconductor device, the object is not limited to the wafer alone, and the object is not limited to the wafer, but is a mask (photomask, EUV mask, etc.), FPD (Flat Panel Display), interposer, TSV (Through Silicon Via). It can also be applied to printed circuit boards and the like.

画像処理装置190は機能ブロックであり、ハードウェアでの実装に限られず、プログラム等のソフトウェアとしてコンピュータに実装されていてもよく、その実装形態は限定されない。例えば、パーソナルコンピュータ等のクライアント端末と有線又は無線の通信回線(インターネット回線など)に接続された専用サーバにインストールされて実装されていてもよいし、いわゆるクラウドサービスを利用して実装されていてもよい。 The image processing device 190 is a functional block, and is not limited to being implemented in hardware, and may be implemented in a computer as software such as a program, and its implementation form is not limited. For example, it may be installed and implemented on a dedicated server connected to a client terminal such as a personal computer and a wired or wireless communication line (Internet line, etc.), or it may be implemented using a so-called cloud service. Good.

[B.画像処理装置の実施例]
画像処理装置190の具体的な実施例を説明する。本実施例では、対象物の画像を用いるが、測定データとしては反射光スペクトルなど画像以外のデータでもよい。画像以外のデータの場合は各測定データを本実施例の画素値と同様に扱えばよい。例えば、反射光スペクトルの場合、各波長の測定値を本実施例の画素値と置き換えて同様に処理することができる。
[B. Example of image processing device]
A specific embodiment of the image processing apparatus 190 will be described. In this embodiment, an image of an object is used, but the measurement data may be data other than an image such as a reflected light spectrum. In the case of data other than images, each measurement data may be treated in the same manner as the pixel value of this embodiment. For example, in the case of the reflected light spectrum, the measured value of each wavelength can be replaced with the pixel value of this embodiment and processed in the same manner.

(b1.欠陥検出)
この実施例は、4つの処理ステップで構成される。第1の処理ステップは、画像取得(または入力)ステップである。対象物上の所定のパターンの所定の位置の画像を複数取得する。入力画像は前処理としてフィルタ処理や回転・反転処理や参照画像との差分処理やアライメント処理が完了しているものとする。ここで、所定のパターンの所定の位置での複数の画像は、同一対象物内から、又は、複数対象物内からのいずれか、またはそれらの組合せでもよい。ここで、「対象物上の所定のパターンの所定の位置の画像を複数取得する」とは、対象物上に同一のパターンを形成しようと意図された、そのパターンの画像を複数取得することをいう。
(B1. Defect detection)
This embodiment comprises four processing steps. The first processing step is an image acquisition (or input) step. Acquire a plurality of images of a predetermined position of a predetermined pattern on an object. It is assumed that the input image has completed the filter processing, the rotation / inversion processing, the difference processing with the reference image, and the alignment processing as preprocessing. Here, the plurality of images at a predetermined position in a predetermined pattern may be from within the same object, from within the plurality of objects, or a combination thereof. Here, "acquiring a plurality of images of a predetermined position of a predetermined pattern on an object" means acquiring a plurality of images of the pattern intended to form the same pattern on the object. Say.

第2の処理ステップは、画素統計量算出ステップである。各画像の所定の領域の画素値から画素統計量を算出する。「画素統計量」とは、所定の領域内の画素値の平均値、中間値、最大値、最小値、分散値など所定の領域内の画素値から算出される値のことである。画素統計量は複数でもよい。ここでは、所定の領域内の画素値の平均値とする。また、所定の領域の大きさには特に制限はなく1画素以上であればよい。1画素の場合、その画素値を画素統計量として抽出しても良い。 The second processing step is a pixel statistic calculation step. The pixel statistic is calculated from the pixel values in a predetermined area of each image. The "pixel statistic" is a value calculated from pixel values in a predetermined area such as an average value, an intermediate value, a maximum value, a minimum value, and a dispersion value of pixel values in a predetermined area. There may be a plurality of pixel statistics. Here, it is the average value of the pixel values in a predetermined area. Further, the size of the predetermined region is not particularly limited and may be one pixel or more. In the case of one pixel, the pixel value may be extracted as a pixel statistic.

第3の処理ステップは、画像間統計量算出ステップである。第2の処理ステップで求めた各領域の画素統計量の分布解析を行い、画像間統計量を算出する。「画像間統計量」とは、画素統計量の平均値、中間値、最大値、最小値、分散値など画素統計量から算出される値のことである。画像間統計量は複数でもよい。ここでは、画素統計量の平均値と分散値とする。 The third processing step is an inter-image statistic calculation step. The distribution analysis of the pixel statistics of each region obtained in the second processing step is performed, and the inter-image statistics are calculated. The "inter-image statistic" is a value calculated from the pixel statistic such as the average value, the intermediate value, the maximum value, the minimum value, and the variance value of the pixel statistic. There may be a plurality of inter-image statistics. Here, the average value and the variance value of the pixel statistics are used.

第4の処理ステップは、欠陥検出ステップである。第3の処理ステップで求めた画像間統計量から欠陥判定閾値を設定し、欠陥判定閾値よりも画素値統計量が大きい(または小さい)領域を欠陥として出力する。出力データは、出力する領域の対象物内位置(ダイインデックスとダイ内座標)と付加情報(出力する領域の画素統計量や画像間統計量)などである。 The fourth processing step is a defect detection step. The defect determination threshold value is set from the inter-image statistics obtained in the third processing step, and the region where the pixel value statistics are larger (or smaller) than the defect determination threshold value is output as a defect. The output data includes the position in the object (die index and coordinates in the die) of the output area and additional information (pixel statistic and inter-image statistic of the output area).

上記の4つの処理ステップを対象物の検査領域に対して実行する。必要に応じて画像をグループに分割し、グループ毎に画像間統計量を算出し、欠陥検出を行ってもよい。ここで、グループ分割とは、画像を取得したダイ内位置やウェハ面内位置(半径、角度、x座標、y座標など)やリソグラフィのショット内位置やリソグラフィのスキャン方向やパターン方向(回転、反転など)などに基づいて複数のグループに分割することである。また、グループ分割は、複数種類行ってもよく、欠陥判定は複数のグループ分割で求めた画像間統計量を反映して行ってもよい。 The above four processing steps are performed on the inspection area of the object. If necessary, the images may be divided into groups, inter-image statistics may be calculated for each group, and defect detection may be performed. Here, group division refers to the position in the die where the image was acquired, the position in the wafer plane (radius, angle, x-coordinate, y-coordinate, etc.), the position in the shot of lithography, the scanning direction of lithography, and the pattern direction (rotation, inversion). Etc.) to divide into multiple groups. Further, a plurality of types of group division may be performed, and the defect determination may be performed by reflecting the inter-image statistics obtained by the plurality of group division.

(b2.ホットスポット抽出)
この実施例は、5つの処理ステップで構成される。第1の処理ステップは、画像取得(または入力)ステップである。対象物上の所定のパターンの所定の位置の画像を複数取得する。
(B2. Hot spot extraction)
This embodiment comprises five processing steps. The first processing step is an image acquisition (or input) step. Acquire a plurality of images of a predetermined position of a predetermined pattern on an object.

第2の処理ステップは、画素統計量算出ステップである。各画像の所定の領域の画素値から画素統計量を算出する。 The second processing step is a pixel statistic calculation step. The pixel statistic is calculated from the pixel values in a predetermined area of each image.

第3の処理ステップは、画像間統計量算出ステップである。第2の処理ステップで求めた所定の領域の画素統計量の分布解析を行い、画像間統計量を算出する。ここでは、所定の領域の画素統計量の平均値と分散値とする。 The third processing step is an inter-image statistic calculation step. The distribution analysis of the pixel statistic of the predetermined region obtained in the second processing step is performed, and the inter-image statistic is calculated. Here, the average value and the variance value of the pixel statistics in a predetermined area are used.

第1から第3の処理ステップを複数の所定の領域に対して行う。この時、所定の領域は同一画像内の別領域(オーバーラップしていてもよい)でも別画像内領域でもよい。画素統計量や画像間統計量の面内分布を2次元画像や数値化などとして出力してもよい。例えば、画素統計量や画像間統計量の数値を色やグレーレベルに変換して面内分布を2次元画像として出力したり、ワイヤーフレームや等高線などで出力したり、所定の位置の断面形状を出力したりしてもよい。数値化としては、画素統計量や画像間統計量の面内分布から近似平面を求め、近似平面の法線ベクトルや傾きなどを出力してもよい。 The first to third processing steps are performed on a plurality of predetermined areas. At this time, the predetermined area may be another area (which may overlap) in the same image or an area in another image. The in-plane distribution of the pixel statistic and the inter-image statistic may be output as a two-dimensional image or digitized. For example, the numerical values of the pixel statistic and the inter-image statistic are converted into colors and gray levels and the in-plane distribution is output as a two-dimensional image, the wire frame or contour lines are output, and the cross-sectional shape at a predetermined position is output. You may output it. As the digitization, the approximate plane may be obtained from the in-plane distribution of the pixel statistic and the inter-image statistic, and the normal vector and slope of the approximate plane may be output.

第4の処理ステップは、面内分布統計量算出ステップである。複数の所定の領域で求めた画像間統計量の面内分布解析を行い、面内分布統計量を算出する。「面内分布統計量」とは、複数の所定の領域の画像間統計量の平均値、中間値、最大値、最小値、分散値など複数の所定の領域の画像間統計量から算出される統計量のことである。ここでは、複数の所定の領域の画像間統計量の平均値と分散値とする。 The fourth processing step is the in-plane distribution statistic calculation step. The in-plane distribution statistic is calculated by performing the in-plane distribution analysis of the inter-image statistic obtained in a plurality of predetermined regions. The "in-plane distribution statistic" is calculated from the inter-image statistic of a plurality of predetermined regions such as the average value, the intermediate value, the maximum value, the minimum value, and the variance value of the inter-image statistic of the plurality of predetermined regions. It is a statistic. Here, the average value and the variance value of the inter-image statistics of a plurality of predetermined regions are used.

第5の処理ステップは、ホットスポット抽出ステップである。第4の処理ステップで求めた面内分布統計量からホットスポット判定閾値を設定し、ホットスポット判定閾値よりも画像間統計量が大きい(または小さい)領域をホットスポットとして出力する。出力データは、領域の対象物内位置と付加情報などである。また、ホットスポット判定閾値を設定しないで、画像間統計量が大きい(または小さい)順を基にしてサンプリングした領域や所定の累積確率となる領域をホットスポットとして出力してもよい。 The fifth processing step is a hotspot extraction step. The hotspot determination threshold is set from the in-plane distribution statistic obtained in the fourth processing step, and the region where the inter-image statistic is larger (or smaller) than the hotspot determination threshold is output as a hotspot. The output data includes the position in the object of the area and additional information. Further, without setting the hotspot determination threshold value, a region sampled based on the order of large (or small) inter-image statistics or a region having a predetermined cumulative probability may be output as a hotspot.

画素統計量として画素値の平均値、画像間統計量として画素統計量の分散値を用いて画像間統計量の大きい領域を抽出することは、複数の領域から分散値が大きい、ばらつきが大きい領域を抽出することを意味する。ホットスポットは処理マージンが小さく処理条件に敏感であるため、ばらつきが大きいと考えられる。よって、ばらつきが大きい領域を抽出することによりホットスポットを抽出することができる。 Extracting a region with a large inter-image statistic using the average value of the pixel values as the pixel statistic and the variance value of the pixel statistic as the inter-image statistic is a region with a large variance value and a large variation from a plurality of regions. Means to extract. Since hot spots have a small processing margin and are sensitive to processing conditions, it is considered that there is a large variation. Therefore, hotspots can be extracted by extracting regions with large variations.

(b3.処理モニタ点選択)
この実施例は、3つの処理ステップで構成される。第1の処理ステップは、画像取得(または入力)ステップである。ここでは、処理モニタ点(例えば、CD−SEMで測定する点)を含む画像で、同一ダイから複数点を取っても、複数ダイから同一ダイ内点を取っても、または、その組み合わせでもよい。また、上述したホットスポット抽出で抽出した領域を含む画像でもよい。
(B3. Processing monitor point selection)
This embodiment comprises three processing steps. The first processing step is an image acquisition (or input) step. Here, in an image including processing monitor points (for example, points measured by a CD-SEM), a plurality of points may be taken from the same die, points within the same die may be taken from a plurality of dies, or a combination thereof. .. Further, an image including a region extracted by the hot spot extraction described above may be used.

第2の処理ステップは、画素統計量算出ステップである。各画像の所定の領域の画素値から画素統計量を算出する。 The second processing step is a pixel statistic calculation step. The pixel statistic is calculated from the pixel values in a predetermined area of each image.

ここで、所定の領域は処理モニタ点を含む領域である。上述したホットスポット抽出で抽出した領域でもよい。上記ホットスポット抽出で抽出した領域の場合は、ホットスポット抽出で求めた画素統計量などを用いてもよい。 Here, the predetermined area is an area including the processing monitor point. The region may be the region extracted by the hot spot extraction described above. In the case of the region extracted by the hotspot extraction, the pixel statistic obtained by the hotspot extraction may be used.

第3の処理ステップは、処理モニタ点選択ステップである。第2の処理ステップで求めた所定の領域の画素統計量の分布解析を行い、画素統計量が最大、最小、所定の累積頻度となる領域などを処理モニタ点として選択する。所定の統計分布から外れた領域を除いて選択してもよい。例えば、画素統計量が最大、最小の領域を確認することにより、固定の処理モニタ点やランダムにサンプリングした処理モニタ点よりも効率的に処理ばらつきの範囲を確認することができる。 The third processing step is a processing monitor point selection step. The distribution analysis of the pixel statistic of the predetermined region obtained in the second processing step is performed, and the region where the pixel statistic has the maximum, minimum, and predetermined cumulative frequency is selected as the processing monitor point. It may be selected except for the region deviating from the predetermined statistical distribution. For example, by confirming the areas where the pixel statistics are the maximum and the minimum, it is possible to confirm the range of processing variation more efficiently than the fixed processing monitor points and the randomly sampled processing monitor points.

(b4.処理ばらつき解析)
この実施例は、7つの処理ステップで構成される。第1の処理ステップは、画像取得(または入力)ステップである。対象物上の所定のパターンの所定の位置の画像を複数取得する。
(B4. Processing variation analysis)
This embodiment consists of seven processing steps. The first processing step is an image acquisition (or input) step. Acquire a plurality of images of a predetermined position of a predetermined pattern on an object.

第2の処理ステップは、画素統計量算出ステップである。各画像の所定の領域の画素値から画素統計量を算出する。ここでは、所定の領域内の画素値の平均値とする。 The second processing step is a pixel statistic calculation step. The pixel statistic is calculated from the pixel values in a predetermined area of each image. Here, it is the average value of the pixel values in a predetermined area.

第3の処理ステップは、グループ分けステップである。第2の処理ステップで求めた各画像の画素統計量を所定のグループに分割する。グループ分割とは、画像を取得したダイ内位置やウェハ面内位置(半径、角度、x座標、y座標など)やリソグラフィのショット内位置やリソグラフィのスキャン方向やパターン方向(回転、反転など)などに基づいて複数のグループに分割することである。グループ分割は複数種類で行ってもよい。ここでは、グループ分けを画素統計量算出後に行ったが、画像取得前や画像取得後などにグループ分けを行ってもよい。 The third processing step is a grouping step. The pixel statistic of each image obtained in the second processing step is divided into predetermined groups. Group division is the position in the die or wafer plane (radius, angle, x-coordinate, y-coordinate, etc.) from which the image was acquired, the position in the shot of lithography, the scanning direction and pattern direction of lithography (rotation, inversion, etc.), etc. It is to divide into multiple groups based on. Group division may be performed by a plurality of types. Here, the grouping is performed after the pixel statistic is calculated, but the grouping may be performed before the image acquisition or after the image acquisition.

第4の処理ステップは、画像間統計量算出ステップである。第3の処理ステップで分割したグループ毎に所定の領域の画素統計量の分布解析を行い、画像間統計量を算出する。ここでは、所定の領域の画素統計量の平均値と分散値とする。 The fourth processing step is an inter-image statistic calculation step. The distribution analysis of the pixel statistics in a predetermined region is performed for each group divided in the third processing step, and the inter-image statistics are calculated. Here, the average value and the variance value of the pixel statistics in a predetermined area are used.

第5の処理ステップは、グループ間統計量算出ステップである。第4の処理ステップで求めたグループ毎の画像間統計量の分布解析を行い、グループ間統計量を算出する。「グループ間統計量」とは、グループ毎の画像間統計量の平均値、中間値、最大値、最小値、分散値などグループ毎の画像間統計量から算出される統計量のことである。 The fifth processing step is an intergroup statistic calculation step. The distribution analysis of the inter-image statistic for each group obtained in the fourth processing step is performed, and the inter-group statistic is calculated. The "inter-group statistic" is a statistic calculated from the inter-image statistic for each group such as the average value, the intermediate value, the maximum value, the minimum value, and the variance value of the inter-image statistic for each group.

第1から第5の処理ステップを複数の所定の領域に対して行う。この時、所定の領域は同一画像内の別領域(オーバーラップしていてもよい)でも別画像内領域でもよい。画素統計量や画像間統計量やグループ間統計量の面内分布を2次元画像化、または、数値化して出力してもよい。なお、面内分布を求めない場合は第1から第5の処理ステップを複数の所定の領域に対して行う必要はない。 The first to fifth processing steps are performed on a plurality of predetermined areas. At this time, the predetermined area may be another area (which may overlap) in the same image or an area in another image. The in-plane distribution of the pixel statistic, the inter-image statistic, and the inter-group statistic may be output as a two-dimensional image or digitized. If the in-plane distribution is not obtained, it is not necessary to perform the first to fifth processing steps for a plurality of predetermined regions.

第6の処理ステップは、グループ間面内分布統計量算出ステップである。第5の処理ステップで求めたグループ間統計量の面内分布解析を行い、グループ間面内分布統計量を算出する。「グループ間面内分布統計量」とは、複数の所定の領域のグループ間統計量の平均値、中間値、最大値、最小値、分散値など複数の所定の領域のグループ間統計量から算出される統計量のことである。 The sixth processing step is the intergroup distribution statistic calculation step. The in-plane distribution analysis of the inter-group statistics obtained in the fifth processing step is performed, and the in-group distribution statistics are calculated. "Inter-group distribution statistic" is calculated from inter-group statistics of a plurality of predetermined regions such as an average value, an intermediate value, a maximum value, a minimum value, and a variance value of inter-group statistics of a plurality of predetermined regions. It is the statistic that is done.

第7の処理ステップは、処理ばらつき解析ステップである。第4から第6の処理ステップで求めた画像間統計量やグループ間統計量やグループ間面内分布統計量などを解析して処理ばらつきの分布を解析する。例えば、グループ間で画像間統計量が異なる場合は、グループ間で所定の領域が異なる傾向を持っている可能性があると解釈できる。グループ間統計量よりグループ分割種類の有効性を判断できる。グループ間面内分布統計量から面内のどこでばらつきが発生しているのかを判断できる。 The seventh processing step is a processing variation analysis step. The distribution of processing variations is analyzed by analyzing the inter-image statistic, the inter-group statistic, the inter-group in-plane distribution statistic, etc. obtained in the fourth to sixth processing steps. For example, when the inter-image statistics differ between groups, it can be interpreted that a predetermined area may have a tendency to differ between groups. The effectiveness of the group division type can be judged from the intergroup statistics. From the in-plane distribution statistics between groups, it is possible to determine where in the in-plane the variation occurs.

(b5.処理モニタスポット抽出)
この実施例は、4つの処理ステップで構成される。第1の処理ステップは、画像取得(または入力)ステップである。対象物上の所定のパターンの所定の位置の画像を複数取得する。また、処理条件が異なる対象物から画像を取得してもよい。
(B5. Processing monitor spot extraction)
This embodiment comprises four processing steps. The first processing step is an image acquisition (or input) step. Acquire a plurality of images of a predetermined position of a predetermined pattern on an object. Further, the image may be acquired from an object having different processing conditions.

第2の処理ステップは、画素統計量算出ステップである。各画像の所定の領域の画素値から画素統計量を算出する。ここでは、所定の領域内の画素値の平均値とする。 The second processing step is a pixel statistic calculation step. The pixel statistic is calculated from the pixel values in a predetermined area of each image. Here, it is the average value of the pixel values in a predetermined area.

第3の処理ステップは、画像間統計量算出ステップである。第2の処理ステップで求めた所定の領域の画素統計量の分布解析を行い、画像間統計量を算出する。ここでは、所定の領域の画素統計量の分散値とする。 The third processing step is an inter-image statistic calculation step. The distribution analysis of the pixel statistic of the predetermined region obtained in the second processing step is performed, and the inter-image statistic is calculated. Here, it is a variance value of the pixel statistic in a predetermined area.

第1から第3の処理ステップを複数の所定の領域に対して実行する。この時、所定の領域は同一画像内の別領域(オーバーラップしていてもよい)でも、別画像内領域でもよい。 The first to third processing steps are executed for a plurality of predetermined areas. At this time, the predetermined area may be another area (may overlap) in the same image or an area in another image.

第4の処理ステップは、処理モニタスポット抽出ステップである。所定の領域で求めた画像間統計量の分布解析を行い、画像間統計量が最大となる領域などを処理モニタスポットとして抽出する。所定の統計分布から外れた領域を除いてもよい。また、画像間統計量が大きい方からサンプリングして複数の領域を処理モニタスポットとして抽出してもよい。 The fourth processing step is a processing monitor spot extraction step. The distribution analysis of the inter-image statistic obtained in a predetermined region is performed, and the region where the inter-image statistic is maximized is extracted as a processing monitor spot. Regions outside the predetermined statistical distribution may be excluded. Further, a plurality of areas may be extracted as processing monitor spots by sampling from the one with the larger inter-image statistic.

また、複数の処理条件で、処理条件が同一の対象物から複数の所定の領域を取得した場合は、同一処理条件内では所定の領域毎の画素統計量の分散値が小さく、処理条件が異なると所定の領域毎の画素統計量の分散値が大きい領域を抽出してもよい。複数の所定の領域の画像間統計量の面内分布を2次元画像化、または、数値化などして出力してもよい。 Further, when a plurality of predetermined regions are acquired from an object having the same processing conditions under a plurality of processing conditions, the dispersion value of the pixel statistic for each predetermined region is small within the same processing conditions, and the processing conditions are different. And a region having a large dispersion value of the pixel statistic for each predetermined region may be extracted. The in-plane distribution of the inter-image statistics of a plurality of predetermined regions may be output as a two-dimensional image or a numerical value.

(b6.処理ウィンドウ解析点選択)
この実施例は、3つの処理ステップで構成される。第1の処理ステップは、画像取得(または入力)ステップである。複数の処理条件で作製した対象物各々から、所定のパターンの所定の位置の画像を複数取得する。ここでは、画像内に処理に敏感な点が存在していることが望ましい。
(B6. Processing window analysis point selection)
This embodiment comprises three processing steps. The first processing step is an image acquisition (or input) step. A plurality of images of a predetermined position of a predetermined pattern are acquired from each of the objects produced under a plurality of processing conditions. Here, it is desirable that there are processing-sensitive points in the image.

第2の処理ステップは、画素統計量算出ステップである。各画像の所定の領域の画素値から画素統計量を算出する。ここでは、所定の領域内の画素値の平均値とする。ここで、所定の領域はプロセスに敏感な点を含む領域であることが望ましい。 The second processing step is a pixel statistic calculation step. The pixel statistic is calculated from the pixel values in a predetermined area of each image. Here, it is the average value of the pixel values in a predetermined area. Here, it is desirable that the predetermined region is a region including a process-sensitive point.

第3の処理ステップは、処理ウィンドウ解析点選択ステップである。異なる処理条件毎に同一処理条件で作製した対象物の各画像の所定の領域から算出した画素統計量の分布解析を行い、画素統計量が最大、最小、所定の累積頻度となる領域などを処理ウィンドウ解析点として選択する。所定の統計分布から外れた領域を除いて選択してもよい。 The third processing step is a processing window analysis point selection step. The distribution analysis of the pixel statistic calculated from the predetermined area of each image of the object created under the same processing condition is performed for each different processing condition, and the area where the pixel statistic has the maximum, minimum, and predetermined cumulative frequency is processed. Select as a window analysis point. It may be selected except for the region deviating from the predetermined statistical distribution.

選択した処理ウィンドウ解析点をCD−SEMなどで確認を行い、処理ウィンドウ(処理条件の最適範囲)を求める。従来は、ダイ内同一位置で確認を行っていたため、処理ばらつきにより求めた処理ウィンドウに誤差が生じていた。本実施例によれば、処理ばらつきを含む確認を効率的に行うことができ、従来よりも高精度で処理ウィンドウを求めることができる。 The selected processing window analysis point is confirmed by CD-SEM or the like, and the processing window (optimal range of processing conditions) is obtained. In the past, since confirmation was performed at the same position in the die, an error occurred in the processing window obtained due to processing variation. According to this embodiment, it is possible to efficiently perform confirmation including processing variation, and it is possible to obtain a processing window with higher accuracy than before.

(b7.処理変化モニタ)
この実施例は、3つの処理ステップで構成される。第1の処理ステップは、画像取得(または入力)ステップである。対象物から所定のパターンの所定の位置の画像を複数取得する。
(B7. Processing change monitor)
This embodiment comprises three processing steps. The first processing step is an image acquisition (or input) step. A plurality of images of a predetermined position of a predetermined pattern are acquired from an object.

第2の処理ステップは、画素統計量算出ステップである。各画像の所定の領域の画素値とあらかじめ保存してある画素統計量の参照値(画像を含む)から画素統計量を算出する。ここでは、所定の領域内の画素値と参照値との差分値の平均値とする。画素統計量の参照値は画素単位でも画素統計量を算出した所定の領域単位でもよい。また、画素統計量を算出した後に参照値との演算を行ってもよい。参照値は1つの所定の領域に対して複数あってもよい(例えば平均値と分散値)。 The second processing step is a pixel statistic calculation step. The pixel statistic is calculated from the pixel value of a predetermined area of each image and the reference value (including the image) of the pixel statistic stored in advance. Here, it is the average value of the difference values between the pixel value and the reference value in the predetermined area. The reference value of the pixel statistic may be a pixel unit or a predetermined area unit for which the pixel statistic is calculated. Further, after calculating the pixel statistic, the calculation with the reference value may be performed. There may be a plurality of reference values for one predetermined region (for example, an average value and a variance value).

第3の処理ステップは、画像間統計量解析ステップである。第2の処理ステップで求めた所定の領域の画素統計量の分布解析を行い、画像間統計量を算出する。画素統計量の面内分布を2次元画像、数値化などして出力してもよい。 The third processing step is an inter-image statistic analysis step. The distribution analysis of the pixel statistic of the predetermined region obtained in the second processing step is performed, and the inter-image statistic is calculated. The in-plane distribution of the pixel statistics may be output as a two-dimensional image or digitized.

第1から第3の処理ステップを複数領域に対して行い、画素統計量や画像間統計量の面内分布を2次元画像化、または、数値化して出力してもよい。 The first to third processing steps may be performed on a plurality of regions, and the in-plane distribution of the pixel statistics and the inter-image statistics may be converted into a two-dimensional image or digitized and output.

(b8.処理変化解析)
この実施例は、7つの処理ステップで構成される。第1の処理ステップは、画像取得(または入力)ステップである。対象物から所定のパターンの所定の位置の画像を複数取得する。
(B8. Processing change analysis)
This embodiment consists of seven processing steps. The first processing step is an image acquisition (or input) step. A plurality of images of a predetermined position of a predetermined pattern are acquired from an object.

第2の処理ステップは、画素統計量算出ステップである。各画像の所定の領域の画素値とあらかじめ保存してある画素統計量の参照値(画像を含む)から画素統計量を算出する。ここでは、所定の領域内の画素値と参照値との差分値の平均値とする。 The second processing step is a pixel statistic calculation step. The pixel statistic is calculated from the pixel value of a predetermined area of each image and the reference value (including the image) of the pixel statistic stored in advance. Here, it is the average value of the difference values between the pixel value and the reference value in the predetermined area.

第3の処理ステップは、グループ分けステップである。第2の処理ステップで求めた各領域の画素統計量を所定のグループに分割する。 The third processing step is a grouping step. The pixel statistics of each region obtained in the second processing step are divided into predetermined groups.

第4の処理ステップは、画像間統計量算出ステップである。第3の処理ステップで分割したグループ毎に各領域の画素統計量の分布解析を行い、画像間統計量を算出する。ここでは、領域の画素統計量の平均値と分散値とする。また、グループ間で画像間統計量が異なる領域やグループやグループ分割種類などを出力してもよい。グループ分割をしない全体の画像間統計量と比較して領域やグループやグループ分割種類などを出力してもよい。 The fourth processing step is an inter-image statistic calculation step. The distribution analysis of the pixel statistics of each region is performed for each group divided in the third processing step, and the inter-image statistics are calculated. Here, the average value and the variance value of the pixel statistics of the area are used. In addition, an area, a group, a group division type, or the like in which the inter-image statistics differ between the groups may be output. Areas, groups, group division types, etc. may be output in comparison with the overall inter-image statistics that are not divided into groups.

第5の処理ステップは、グループ間統計量算出ステップである。第4の処理ステップで求めたグループ毎の画像間統計量をグループ間で解析を行い、グループ間統計量を算出する。グループ間統計量とは、グループ毎の画像間統計量の平均値、中間値、最大値、最小値、分散値などグループ毎の画像間統計量から算出される統計量のことである。ここで、グループ間統計量に応じて所定の領域やグループやグループ分割種類などを出力してもよい。 The fifth processing step is an intergroup statistic calculation step. The inter-image statistic for each group obtained in the fourth processing step is analyzed between the groups, and the inter-group statistic is calculated. The inter-group statistic is a statistic calculated from the inter-image statistic for each group such as the average value, the intermediate value, the maximum value, the minimum value, and the variance value of the inter-image statistic for each group. Here, a predetermined area, group, group division type, or the like may be output according to the inter-group statistics.

第1から第5の処理ステップを複数の所定の領域に対して実行する。この時、所定の領域は同一画像内の別領域(オーバーラップしていてもよい)でも別画像内領域でもよい。また、画素統計量や画像間統計量やグループ間統計量の面内分布を2次元画像、数値化して出力してもよい。 The first to fifth processing steps are executed for a plurality of predetermined areas. At this time, the predetermined area may be another area (which may overlap) in the same image or an area in another image. Further, the in-plane distribution of the pixel statistic, the inter-image statistic, and the inter-group statistic may be digitized and output as a two-dimensional image.

第6の処理ステップは、グループ間面内分布統計量算出ステップである。第5の処理ステップで求めたグループ間統計量の面内分布解析を行い、グループ間面内分布統計量を算出する。グループ間面内分布統計量とは、複数の所定の領域のグループ間統計量の平均値、中間値、最大値、最小値、分散値など複数の所定の領域のグループ間統計量から算出される統計量のことである。 The sixth processing step is the intergroup distribution statistic calculation step. The in-plane distribution analysis of the inter-group statistics obtained in the fifth processing step is performed, and the in-group distribution statistics are calculated. The intergroup in-plane distribution statistic is calculated from the intergroup statistics of a plurality of predetermined regions such as the average value, the intermediate value, the maximum value, the minimum value, and the variance value of the intergroup statistics of a plurality of predetermined regions. It is a statistic.

第7の処理ステップは、処理変化解析ステップである。第4から第6の処理ステップで求めた画像間統計量やグループ間統計量やグループ間面内分布統計量などを解析して処理変化の分布を解析する。例えば、グループ間で画像間統計量が異なる場合は、グループ間で所定の領域が異なる処理変化をしている可能性があると解釈できる。グループ間統計量よりグループ分割種類の有効性を判断できる。グループ間面内分布統計量から面内のどこで処理変化が発生しているのかを判断できる。 The seventh processing step is a processing change analysis step. The distribution of processing changes is analyzed by analyzing the inter-image statistic, the inter-group statistic, the inter-group in-plane distribution statistic, etc. obtained in the fourth to sixth processing steps. For example, when the inter-image statistics differ between the groups, it can be interpreted that there is a possibility that a predetermined area has different processing changes between the groups. The effectiveness of the group division type can be judged from the intergroup statistics. From the intergroup distribution statistics, it is possible to determine where in the plane the processing change occurs.

(b9.画像取得方法、ラインカメラの場合その1)
図2は、本実施形態に係る画像取得方法(ラインカメラの場合その1)を説明するための図である。検査対象のダイまたはショットの同一位置を取得するために、スキャン方向による画像反転などが必要である。
(B9. Image acquisition method, in the case of line camera, part 1)
FIG. 2 is a diagram for explaining an image acquisition method (No. 1 in the case of a line camera) according to the present embodiment. In order to obtain the same position of the die or shot to be inspected, it is necessary to invert the image depending on the scanning direction.

1つのデバイス領域をダイ、リソグラフィで1回の露光領域をショットと呼ぶ。通常ダイはショットよりも小さくショット内には複数のダイを含んでいる。ここでは、1つのショット210内に2×2個のダイ220が配置された場合で説明する(後述する他の画像取得方法の説明も同様に配置されている)。 One device area is called a die, and one exposure area by lithography is called a shot. A normal die is smaller than a shot and contains multiple dies in the shot. Here, a case where 2 × 2 dies 220 are arranged in one shot 210 will be described (the explanations of other image acquisition methods described later are also arranged in the same manner).

ウェハ200上には複数のショットが配置されている。検査では検査対象領域の端から順次走査して画像取得を行う。ここでは左上から行う場合について説明する。 A plurality of shots are arranged on the wafer 200. In the inspection, images are acquired by sequentially scanning from the edge of the inspection target area. Here, the case of starting from the upper left will be described.

走査は左右方向で行うこととする。1回の走査に相当する領域を1ダイ・ロウとする。上から1ダイ・ロウの画像を取得し、次に下側に隣接するダイの同じ位置を走査する。これをウェハ下端まで繰り返す(実線の矢印を参照)。 Scanning shall be performed in the left-right direction. The area corresponding to one scan is defined as one die row. An image of one die row is taken from the top and then scanned at the same position on the adjacent die on the bottom. Repeat this until the bottom edge of the wafer (see solid arrow).

これにより検査領域上のダイの同一位置を全て走査し画像を取得したこととなる。この場合、奇数走査と偶数走査では走査方向が逆となるため、後の画像処理までに画像方向を反転させて処理を行うか、走査方向に分けて処理を行う必要がある。 As a result, all the same positions of the dies on the inspection area are scanned and an image is acquired. In this case, since the scanning directions are opposite in the odd-numbered scanning and the even-numbered scanning, it is necessary to reverse the image direction before the subsequent image processing or to perform the processing separately in the scanning direction.

次に、ダイ内の隣の検査領域の走査を今度は下から順番に上端まで行い画像取得を行う(点線の矢印を参照)。全検査領域の画像取得が終わるまでこれを繰り返す。ここでは、全検査ダイの同一位置の画像取得を連続して行ったが、画像処理装置190の処理能力等の制限により、分割して処理してもよい。 Next, the adjacent inspection area in the die is scanned from the bottom to the top in order to acquire an image (see the dotted arrow). This is repeated until the image acquisition of the entire inspection area is completed. Here, the images of the same positions of all the inspection dies are continuously acquired, but the processing may be divided and processed due to the limitation of the processing capacity of the image processing apparatus 190 and the like.

(b10.画像取得方法、ラインカメラの場合その2)
図3は、本実施形態に係る画像取得方法(ラインカメラの場合その2)を説明するための図である。検査対象のダイまたはショットの同一位置を取得するために、2倍の画像メモリが必要だが、スキャン方向による画像反転は不要である。
(B10. Image acquisition method, in the case of line camera, part 2)
FIG. 3 is a diagram for explaining an image acquisition method (No. 2 in the case of a line camera) according to the present embodiment. Double the image memory is required to obtain the same position of the die or shot to be inspected, but image inversion depending on the scanning direction is not necessary.

この例では、左右の走査方向それぞれでダイ内の別の検査領域の走査を行う。このため全検査ダイの同一位置を同一走査方向で取得できるので画像を左右反転させて揃える必要がない。しかし、図2の方法と比較すると2倍の画像保存容量が必要となる。 In this example, different inspection areas in the die are scanned in each of the left and right scanning directions. Therefore, since the same position of all inspection dies can be acquired in the same scanning direction, it is not necessary to flip the images horizontally and align them. However, twice the image storage capacity is required as compared with the method of FIG.

(b11.画像取得方法、エリアカメラの場合)
図4は、本実施形態に係る画像取得方法(エリアカメラの場合)を説明するための図である。この例は、エリアカメラを用いた場合である。検査ダイのダイ内の同一位置を順次移動して画像取得を行う。
(B11. Image acquisition method, in the case of area camera)
FIG. 4 is a diagram for explaining an image acquisition method (in the case of an area camera) according to the present embodiment. This example is when an area camera is used. The image is acquired by sequentially moving the same position in the die of the inspection die.

(b12.画像分割)
図5は、本実施形態に係る画像分割方法を説明するための図である。画像処理装置190は、複数の画像処理部で構成されている(この図では、画像処理部1及び2の2つ)。取得した画像をスキャン方向に分割して各画像処理部に分配する。ここも、1つのショット内に2×2個(4個)のダイが配置された場合で説明する。
(B12. Image division)
FIG. 5 is a diagram for explaining an image division method according to the present embodiment. The image processing device 190 is composed of a plurality of image processing units (in this figure, two image processing units 1 and 2). The acquired image is divided in the scanning direction and distributed to each image processing unit. Here, too, the case where 2 × 2 (4) dies are arranged in one shot will be described.

取得した画像は、ダイ内の同一位置画像が1つの画像処理部で処理できるように各画像処理部へ分配する。画像処理部の処理能力等の制限により、ダイ内の同一位置の画像を複数の画像処理部で処理してもよい(特にダイ数が多い場合に有効である)。または、検査ダイ数に応じて1つの画像処理部で処理する画像サイズを調整してもよい。また、取得した画像を図5のように走査方向に分割して複数の画像処理部へ分配してもよい。 The acquired image is distributed to each image processing unit so that the same position image in the die can be processed by one image processing unit. Due to restrictions such as the processing capacity of the image processing unit, an image at the same position in the die may be processed by a plurality of image processing units (especially effective when the number of dies is large). Alternatively, the image size processed by one image processing unit may be adjusted according to the number of inspection dies. Further, the acquired image may be divided in the scanning direction as shown in FIG. 5 and distributed to a plurality of image processing units.

(b13.画像処理装置の構成)
画像処理装置190の構成例を3つ紹介する。図6は、画像分配型の画像処理装置190の概略構成図である。図7は、画像複製型の画像処理装置190の概略構成図である。図8は、結果合成出力型画像連結転送型の画像処理装置190の概略構成図である。ここで、画像連結転送型は数珠繋ぎ型(Daisy Chain)ともいう。
(B13. Configuration of image processing device)
Three configuration examples of the image processing device 190 will be introduced. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an image distribution type image processing device 190. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an image duplication type image processing device 190. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a result composite output type image concatenated transfer type image processing device 190. Here, the image concatenated transfer type is also referred to as a daisy chain type.

図6では、カメラ180で取得した画像データは画像分配ユニット1〜Mに転送され、画像分配ユニット1〜Mは転送された画像データを画像処理ユニット1〜Nへネットワークを介して分配する。画像分配ユニットが複数あるのは、カメラ180で取得する画像データが大容量で1台の画像分配ユニットでは処理できないためである。このため、画像分配ユニットの処理能力が十分である場合は、画像分配ユニットは1台でもよい。 In FIG. 6, the image data acquired by the camera 180 is transferred to the image distribution units 1 to M, and the image distribution units 1 to M distribute the transferred image data to the image processing units 1 to N via a network. The reason why there are a plurality of image distribution units is that the image data acquired by the camera 180 has a large capacity and cannot be processed by one image distribution unit. Therefore, if the processing capacity of the image distribution unit is sufficient, one image distribution unit may be used.

ここで、画像分配ユニット1〜Mは、画像処理ユニット1〜Nで処理しやすいように前処理を行ってもよい。前処理とは、光学系のひずみ補正や画素毎の画素値補正や画素の並べ替えや検査領域に対応した領域の抽出などである。また、ここでダイの同一位置画像のアライメント処理を行ってもよい。また、参照画像を画像サーバから取得して、アライメント処理や差画像作成を行ってもよい。 Here, the image distribution units 1 to M may be preprocessed so that the image processing units 1 to N can easily process the images. The preprocessing includes distortion correction of the optical system, pixel value correction for each pixel, pixel rearrangement, extraction of an area corresponding to an inspection area, and the like. Further, the alignment process of the same position image of the die may be performed here. Further, the reference image may be acquired from the image server to perform alignment processing and difference image creation.

画像処理ユニット1〜Nは画像分配ユニット1〜Mから転送された画像データを処理して検査を行う。カメラ180は複数でもよい。複数カメラが対象物の同一位置の画像を取得する場合は、同一位置に対応する画像データをそれぞれの画像分配ユニットに接続してもよい。こうすることにより、複数カメラで取得した同一位置の画像間の処理が容易となる。 The image processing units 1 to N process and inspect the image data transferred from the image distribution units 1 to M. There may be a plurality of cameras 180. When a plurality of cameras acquire images at the same position of an object, image data corresponding to the same position may be connected to each image distribution unit. By doing so, processing between images at the same position acquired by a plurality of cameras becomes easy.

図7では、カメラ180で取得された画像データは画像複製ユニットにより複製され画像処理ユニット1〜Mに転送される。各画像処理ユニットは各画像処理ユニットに分配された処理領域に応じて必要な画像データを取得し、検査を行う。検査処理(画素値変換やアライメント処理などの前処理を含む)は必要に応じて画像複製ユニットと接続されていない画像処理ユニットM+1〜Nに分配して行ってもよい。 In FIG. 7, the image data acquired by the camera 180 is duplicated by the image duplication unit and transferred to the image processing units 1 to M. Each image processing unit acquires necessary image data according to the processing area allocated to each image processing unit and performs inspection. The inspection process (including preprocessing such as pixel value conversion and alignment process) may be distributed to the image processing units M + 1 to N which are not connected to the image duplication unit, if necessary.

図8では、カメラ180で取得された画像データは、画像処理ユニット1に接続され各画像処理ユニットは取得した画像データの複製を次の画像処理ユニットへ転送する。各画像処理ユニットは各画像処理ユニットに分配された処理領域に応じて必要な画像データを取得し、検査を行う。検査処理(画素値変換やアライメント処理などの前処理を含む)は必要に応じて画像複製ユニットと接続されていない画像処理ユニットM+1〜Nに分配して行ってもよい。 In FIG. 8, the image data acquired by the camera 180 is connected to the image processing unit 1, and each image processing unit transfers a copy of the acquired image data to the next image processing unit. Each image processing unit acquires necessary image data according to the processing area allocated to each image processing unit and performs inspection. The inspection process (including preprocessing such as pixel value conversion and alignment process) may be distributed to the image processing units M + 1 to N which are not connected to the image duplication unit, if necessary.

(b14.画像間統計量生成の説明)
図9は、本実施形態に係る画像から画像間統計量までを生成する方法を説明するための図である。ここでは、1からnまでの画像を並べている。ここで、1からnまでの画像は、前処理としてフィルタ処理や回転・反転処理や参照画像との差分処理やアライメント処理などが完了しているものとする。画像間統計量生成方法は、3つの処理ステップで構成される。
(B14. Explanation of inter-image statistic generation)
FIG. 9 is a diagram for explaining a method of generating from the image to the inter-image statistic according to the present embodiment. Here, the images from 1 to n are arranged. Here, it is assumed that the images from 1 to n have completed the filter processing, the rotation / inversion processing, the difference processing with the reference image, the alignment processing, and the like as preprocessing. The inter-image statistic generation method is composed of three processing steps.

第1の処理ステップは、領域画像内の領域(ここでは、5画素×5画素の領域)の統計量(画素統計量)を算出する。例えば、領域内の画素値の平均値や分散値や最大値や最小値などを算出する。また、参照画像との差分値を算出して、その差分値の平均値や分散値や最大値や最小値などを算出してもよい。これを、1〜nすべての画像の同一領域に対して行う。 The first processing step calculates a statistic (pixel statistic) of a region (here, a region of 5 pixels × 5 pixels) in the region image. For example, the average value, the dispersion value, the maximum value, the minimum value, and the like of the pixel values in the area are calculated. Further, the difference value from the reference image may be calculated, and the average value, the dispersion value, the maximum value, the minimum value, and the like of the difference value may be calculated. This is done for the same area of all 1 to n images.

第2の処理ステップは、第1の処理ステップで求めた1〜n画像の画素統計量の分布解析を行い、統計量(画像間統計量)を算出する。例えば、1〜n画像の画素統計量の平均値や分散値や最大値や最小値などを算出する。ここで参照画像との差分値を求めてもよい。 In the second processing step, the distribution analysis of the pixel statistics of the 1-n images obtained in the first processing step is performed, and the statistics (inter-image statistics) are calculated. For example, the average value, the variance value, the maximum value, the minimum value, and the like of the pixel statistics of the 1 to n images are calculated. Here, the difference value from the reference image may be obtained.

第3の処理ステップは、第1〜2の処理ステップを画像内に設定されている領域について行う。領域の設定は領域毎に個別に設定してもよいし、図9に示すように画像を5画素×5画素の領域に自動的に設定しても、その組み合わせでもよい。 In the third processing step, the first and second processing steps are performed on the area set in the image. The area may be set individually for each area, the image may be automatically set in the area of 5 pixels × 5 pixels as shown in FIG. 9, or a combination thereof may be used.

ここでは、画素統計量を算出した領域は重なっていないが、重なるように領域を設定してもよい。例えば、4画素×4画素の領域に分割する場合、縦横に2画素ずつずらしたもう一組の領域分割を行ってもよい。このようにすると、計算量が増加するデメリットはあるが、欠陥が複数の領域に分割されて欠陥信号が小さくなり検出できなくなる危険性を低減できるというメリットがある。 Here, the areas for which the pixel statistics are calculated do not overlap, but the areas may be set so as to overlap. For example, when dividing into an area of 4 pixels × 4 pixels, another set of area divisions may be performed in which the areas are shifted by 2 pixels in the vertical and horizontal directions. This has the disadvantage of increasing the amount of calculation, but has the advantage of reducing the risk that the defect will be divided into a plurality of regions and the defect signal will become small and undetectable.

領域のパターンの種類・方向(反転・回転)などの付加情報がある場合、付加情報に基づいてグループ分けを行い、第1〜2の処理を行ってもよい。 If there is additional information such as the type and direction (reversal / rotation) of the pattern of the region, grouping may be performed based on the additional information, and the first and second processes may be performed.

この処理により、それぞれの統計量(画素統計量)を画素値とする画像が作成される。ここで、1画像の画素数は所定の領域の数である。 By this process, an image in which each statistic (pixel statistic) is used as a pixel value is created. Here, the number of pixels in one image is the number of predetermined regions.

次に、この画素統計量を用いて、画像1から画像n間の統計量(画像間統計量)など各種の統計量を算出する方法を説明する。 Next, a method of calculating various statistics such as a statistic between images 1 and n (inter-image statistic) using this pixel statistic will be described.

(b15.処理計算方法1:同一処理条件の場合)
具体的な処理方法を数式で説明する。12の処理ステップで構成される。第1の処理ステップは、画像取得(または入力)ステップである。ウェハ内のダイの同一位置の画像を複数取得した時の画素値をG(Die,Area,x,y)とする。ここで、DieはWafer内のダイ・インデックス、Areaは取得した画像のダイ内インデックス、x,yは所定の領域内の画素位置を示している。入力画像は前処理としてフィルタ処理や回転・反転処理や差分処理やアライメントなどが完了しているものとする。
(B15. Processing calculation method 1: In the case of the same processing conditions)
A specific processing method will be described using a mathematical formula. It consists of 12 processing steps. The first processing step is an image acquisition (or input) step. Let G (Die, Area, x, y) be a pixel value when a plurality of images of the same position of the die in the wafer are acquired. Here, Die indicates the die index in the Wafer, Area indicates the index in the die of the acquired image, and x and y indicate the pixel positions in a predetermined area. It is assumed that the input image has been preprocessed such as filter processing, rotation / inversion processing, difference processing, and alignment.

第2の処理ステップは、画素統計量算出ステップである。画像内の所定の領域の画素値から統計量を算出する。例えば、領域の画素値平均は式(1)で表される。

Figure 2021072332
ここで、wは所定の領域のx方向画素数、hは所定の領域のy方向画素数、iはダイ内の所定の領域のインデックスである。所定の領域の位置はレシピ等で指定された位置、または所定の領域の大きさ等を指定して自動的に配置された位置、その組み合わせでもよい。所定の領域の大きさには特に制限はなく1画素以上であればよい。また、複数の領域が設定されている場合、領域間でオーバラップがあってもよい。ここでは、矩形領域として説明したが、所定の領域は矩形とは限らず任意形状でよい。 The second processing step is a pixel statistic calculation step. The statistic is calculated from the pixel values of a predetermined area in the image. For example, the average pixel value of the area is expressed by the equation (1).
Figure 2021072332
Here, w is the number of pixels in the x-direction of the predetermined region, h is the number of pixels in the y-direction of the predetermined region, and i is the index of the predetermined region in the die. The position of the predetermined area may be a position specified in the recipe or the like, a position automatically arranged by designating the size of the predetermined area, or a combination thereof. The size of the predetermined area is not particularly limited and may be one pixel or more. Further, when a plurality of areas are set, there may be overlap between the areas. Although described here as a rectangular area, the predetermined area is not limited to a rectangle and may have an arbitrary shape.

ダイ内の複数同一パターン領域(回転・反転を含む)に対しては、前処理として回転・反転処理を行うことにより、同一の所定の領域として処理することも可能である。この場合、グループ分けに使用できるように付加情報(回転・反転やダイ内位置)も保存することが好ましい。 It is also possible to process a plurality of the same pattern regions (including rotation / inversion) in the die as the same predetermined region by performing rotation / inversion processing as preprocessing. In this case, it is preferable to save additional information (rotation / inversion and position in the die) so that it can be used for grouping.

第3の処理ステップは、画像間統計量算出ステップである。所定の領域の画像間統計量を算出する。例えば、所定の領域の画素値平均の画像間平均や画像間分散はそれぞれ式(2)、式(3)で表される。

Figure 2021072332
Figure 2021072332
ここで、nは画像を取得したDieの個数である。ダイ内の複数の同一パターン領域全体の画像間統計量を算出する場合は、nは画像を取得したダイの個数とダイ内の同一パターン領域数の積となる。 The third processing step is an inter-image statistic calculation step. Calculate the inter-image statistics for a given area. For example, the inter-image averaging and inter-image variance of the pixel value averaging in a predetermined region are represented by the equations (2) and (3), respectively.
Figure 2021072332
Figure 2021072332
Here, n is the number of Die that acquired the image. When calculating the inter-image statistics for a plurality of identical pattern regions in a die, n is the product of the number of dies for which images have been acquired and the number of identical pattern regions in the dies.

第4の処理ステップは、欠陥検出ステップである。所定の領域に欠陥が存在しないか調べる。例えば、欠陥判定条件として式(4)、式(5)を用いて欠陥検出を行う。

Figure 2021072332
または、
Figure 2021072332
ここで、Th 、Th 、Th 、Th はレシピ等で指定した固定値である。これにより抽出されたダイと所定の領域の位置を欠陥として出力する。 The fourth processing step is a defect detection step. Check for defects in a given area. For example, defect detection is performed using equations (4) and (5) as defect determination conditions.
Figure 2021072332
Or
Figure 2021072332
Here, Th a + , Th b + , Th a , and Th b are fixed values specified in the recipe or the like. The position of the die extracted by this and the predetermined area is output as a defect.

従来方法は、前処理として参照画像との差分を取り、画像間統計量の代わりに同一画像内の周辺領域との統計量で欠陥判定条件を設定していた。このため、所定の領域の欠陥判定に所定の領域外の影響を排除できなかった。本実施例では、所定の領域のみで欠陥判定条件を設定しているので所定の領域以外の影響を排除できる。 In the conventional method, the difference from the reference image is taken as preprocessing, and the defect determination condition is set by the statistic with the peripheral area in the same image instead of the inter-image statistic. Therefore, it was not possible to eliminate the influence outside the predetermined region on the defect determination in the predetermined region. In this embodiment, since the defect determination condition is set only in the predetermined area, the influence other than the predetermined area can be eliminated.

第3、第4の処理ステップをグループ(例えば、ウェハ中心部と外周部)毎に行うと、より画像間分散が小さくなり、高感度での検査が可能となる。複数のグループ分けを行い、最適なグループ分けを選択したり、組合せで欠陥を判定してもよい。 When the third and fourth processing steps are performed for each group (for example, the central portion and the outer peripheral portion of the wafer), the dispersion between images becomes smaller and inspection with high sensitivity becomes possible. A plurality of groups may be performed, the optimum grouping may be selected, or defects may be determined by a combination.

第5の処理ステップは、観察ダイ検出ステップである。所定の領域がCD−SEMでパターン形状観察するパターンを含む場合、パターンばらつき分布を考慮したサンプリングを行ってもよい。例えば、パターンばらつき全体を確認する場合は、第4の処理ステップで求めた欠陥を除いた画素統計量の最大・最小の領域を出力する。平均的なパターン形状を確認するのであれば、画素統計量が累積確率50%近辺の領域を出力する。この他にも目的に応じて特定の累積確率の領域を出力してもよい。並べ替えの代わりに画素統計量のヒストグラムを作成し、所定の累積確率付近となる領域を抽出してもよい。 The fifth processing step is an observation die detection step. When the predetermined region includes a pattern for observing the pattern shape by CD-SEM, sampling may be performed in consideration of the pattern variation distribution. For example, when confirming the entire pattern variation, the maximum / minimum area of the pixel statistic excluding the defect obtained in the fourth processing step is output. If the average pattern shape is to be confirmed, the area where the pixel statistic has a cumulative probability of around 50% is output. In addition to this, a region of a specific cumulative probability may be output depending on the purpose. Instead of sorting, a histogram of pixel statistics may be created and regions near a predetermined cumulative probability may be extracted.

第6の処理ステップは、面内分布統計量算出ステップである。複数の所定の領域の画像間統計量の面内分布を算出する。例えば、所定の領域の画素値平均の画像間分散の面内平均や面内分散は式(6)、式(7)で表される。

Figure 2021072332
Figure 2021072332
ここで、mは所定の領域の個数である。 The sixth processing step is an in-plane distribution statistic calculation step. The in-plane distribution of inter-image statistics for a plurality of predetermined regions is calculated. For example, the in-plane mean and the in-plane variance of the inter-image dispersion of the pixel value averages in a predetermined region are represented by the equations (6) and (7).
Figure 2021072332
Figure 2021072332
Here, m is the number of predetermined regions.

所定の領域の画素値平均の画像間分散は画像間平均の影響を受けるので、式(8)のように補正して、補正画像間分散を求めてもよい。

Figure 2021072332
ここで、Dはレシピ等で指定した固定値である。 Since the inter-image variance of the pixel value average in a predetermined region is affected by the inter-image average, it may be corrected as in the equation (8) to obtain the corrected inter-image variance.
Figure 2021072332
Here, D is a fixed value specified in the recipe or the like.

第7の処理ステップは、異常領域検出ステップである。画素値のばらつきが大きい異常領域の検出を行う。例えば異常判定条件として式(9)を用いて異常領域検出を行う。

Figure 2021072332
ここで、GTh 、GTh はレシピ等で指定した固定値である。これにより検出された領域位置を異常領域(ホットスポット)として出力する。 The seventh processing step is an abnormal region detection step. Detects an abnormal region with large variations in pixel values. For example, the abnormal region is detected by using the equation (9) as an abnormality determination condition.
Figure 2021072332
Here, GTh a + and GTh b + are fixed values specified in a recipe or the like. The area position detected by this is output as an abnormal area (hot spot).

第8の処理ステップは、確認用ダイ抽出ステップである。第6の処理ステップで検出された異常領域に対して、確認用ダイの抽出を行う。異常領域に対応する統計量Save(Die,i)(iは異常領域に対応するインデックス)を並べ替えて、所定の累積確率の統計量を持つダイを抽出し出力する。この時、欠陥を除いた統計量が最大・最小のダイを抽出してもよい。並べ替えの代わりに統計量のヒストグラムを作成し、所定の累積確率付近となるダイを抽出してもよい。 The eighth processing step is a confirmation die extraction step. The confirmation die is extracted from the abnormal region detected in the sixth processing step. Corresponding to the abnormal region statistic S ave (Die, i a) (i a is the index corresponding to the abnormal region) rearranges the extracted outputs a die with a statistic of a predetermined cumulative probability. At this time, the die having the maximum / minimum statistic excluding defects may be extracted. Instead of sorting, a histogram of the statistics may be created and dies near a predetermined cumulative probability may be extracted.

第9の処理ステップは、異常領域グループ分けステップである。異常領域のばらつき原因解析のため、異常領域の画素統計量のグループ分けを行う。ここでは、ショット内ダイ位置によるグループ分けを行う場合について説明する。Save(Die,i)をショット内ダイ位置でグループ分けをする。 The ninth processing step is an abnormal region grouping step. In order to analyze the cause of variation in the abnormal region, the pixel statistics of the abnormal region are grouped. Here, a case where grouping is performed according to the die position in the shot will be described. S ave (Die, i a) to grouping in shot die position.

第10の処理ステップは、グループ内統計量算出ステップである。グループ毎に画像間統計量を算出する。たとえば、領域の画素値平均のグループ内平均やグループ内分散は式(10)、式(11)で表される。

Figure 2021072332
Figure 2021072332
ここで、gはショット内ダイ位置を示すインデックスである。 The tenth processing step is an intra-group statistic calculation step. Calculate inter-image statistics for each group. For example, the intra-group average and the intra-group variance of the pixel value average of the region are represented by the equations (10) and (11).
Figure 2021072332
Figure 2021072332
Here, g is an index indicating the die position in the shot.

第11の処理ステップは、グループ間解析ステップである。グループ内統計量がグループ間で異なるか調べる。たとえば、グループ内分散がショット内ダイ位置で異なるか調べる。異なる場合はマスク起因でばらつきが発生していると予想される。 The eleventh processing step is an intergroup analysis step. Find out if intragroup statistics differ between groups. For example, find out if the intra-group variance differs depending on the in-shot die position. If they are different, it is expected that the variation is caused by the mask.

第12の処理ステップは、ばらつき原因解析ステップである。第8、第9、第10の処理ステップを様々なグループ分け(例えば、リソグラフィのスキャン方向、ウェハ内位置(半径、角度、x、y)など)で行い、グループ間でグループ内分散が異なるグループ分けを抽出する。ここで抽出されたグループ分けから原因となるプロセスを推定し対策を行うことにより処理をより安定化することができる。 The twelfth processing step is a variation cause analysis step. The 8th, 9th, and 10th processing steps are performed in various groups (for example, the scanning direction of lithography, the position in the wafer (radius, angle, x, y), etc.), and the group has different dispersion within the group. Extract the division. The processing can be further stabilized by estimating the causative process from the grouping extracted here and taking countermeasures.

(b16.処理計算方法2:複数の処理条件の場合)
処理に敏感な領域(処理モニタスポット)を抽出する場合について、ここでは、リソグラフィの条件確認で行われるFEM(Focus Exposure Matrix)ウェハを例にして説明する。この実施例は、4つの処理ステップで構成される。第1の処理ステップは、画像取得(または入力)ステップである。FEMウェハ内のダイの同一位置の画像を複数の露光条件で作成したダイに対して取得した時の画素値をG(F,E,Area,x,y)とする。ここで、Fは焦点位置、Eは露光量、Areaは画像のダイ内インデックス、x,yは画像内の画素位置を表している。
(B16. Processing calculation method 2: In the case of multiple processing conditions)
The case of extracting a processing-sensitive region (processing monitor spot) will be described here by taking an FEM (Focus Exposure Matrix) wafer performed in confirmation of lithography conditions as an example. This embodiment comprises four processing steps. The first processing step is an image acquisition (or input) step. Let G (F, E, Area, x, y) be a pixel value when an image of the same position of the die in the FEM wafer is acquired for the die created under a plurality of exposure conditions. Here, F is the focal position, E is the exposure amount, Area is the index in the die of the image, and x and y are the pixel positions in the image.

第2の処理ステップは、画素統計量算出ステップである。画像内の所定の領域の画素値から統計量を算出する。例えば、所定の領域の画素値平均は式(12)で表される。

Figure 2021072332
The second processing step is a pixel statistic calculation step. The statistic is calculated from the pixel values of a predetermined area in the image. For example, the average pixel value in a predetermined area is represented by the equation (12).
Figure 2021072332

ここで、wは所定の領域のx方向画素数、hは所定の領域のy方向画素数、iはダイ内の所定の領域のインデックスである。 Here, w is the number of pixels in the x-direction of the predetermined region, h is the number of pixels in the y-direction of the predetermined region, and i is the index of the predetermined region in the die.

第3の処理ステップは、画像間統計量算出ステップである。 The third processing step is an inter-image statistic calculation step.

全グループの画素統計量の平均及び分散はそれぞれ式(13)、式(14)で表される。

Figure 2021072332
Figure 2021072332
The average and variance of the pixel statistics of all groups are expressed by equations (13) and (14), respectively.
Figure 2021072332
Figure 2021072332

露光量グループ毎の画素統計量の平均及び全露光量の焦点位置分散はそれぞれ式(15)、式(16)で表される。

Figure 2021072332
Figure 2021072332
The average of the pixel statistics for each exposure amount group and the focal position variance of the total exposure amount are expressed by equations (15) and (16), respectively.
Figure 2021072332
Figure 2021072332

焦点位置グループ毎の画素統計量の平均及び全焦点位置の露光量分散はそれぞれ式(17)、式(18)で表される。

Figure 2021072332
Figure 2021072332
The average of the pixel statistics for each focal position group and the exposure amount variance of all focal positions are expressed by equations (17) and (18), respectively.
Figure 2021072332
Figure 2021072332

画素統計量と焦点位置との相関は、式(19)で表される。

Figure 2021072332
The correlation between the pixel statistic and the focal position is expressed by the equation (19).
Figure 2021072332

画素統計量と露光量との相関は、式(20)で表される。

Figure 2021072332
The correlation between the pixel statistic and the exposure amount is expressed by the equation (20).
Figure 2021072332

ここで、nは画像数、nは焦点位置の条件数、nは露光量の条件数、「F ̄」は焦点位置の平均値、「E ̄」は露光量の平均値である。なお、本来は、オーバーライン「 ̄」は「F」及び「E」の上に記載されるものであるが、明細書で使用可能な文字コードの都合上「F」や「E」と「 ̄」を並べて記載する。ここでは、同一条件の画像は1画像、n=nF×nEとしている。また、母集団を増やす方法として、ダイ内同一パターン画像や同一ショット内のダイの同一位置画像を追加してもよい。 Here, n is the number of images, n F is the number of conditions for the focal position, n E is the number of conditions for the exposure amount, “F ̄” is the average value of the focal position, and “E ̄” is the average value of the exposure amount. Originally, the overline " ̄" is written above "F" and "E", but due to the character code that can be used in the specification, "F", "E" and " ̄""Is listed side by side. Here, the images under the same conditions are one image, n = n F × n E. Further, as a method of increasing the population, the same pattern image in the die or the same position image of the die in the same shot may be added.

第4の処理ステップは、処理モニタスポット抽出ステップである。露光条件依存性の大きい領域の抽出を行う。例えば、全焦点位置の露光量分散が大きい領域を抽出し、その位置を処理モニタスポットとして出力する。焦点位置や露光量のどちらか一方の影響が大きい領域の抽出も工程管理上有用である。 The fourth processing step is a processing monitor spot extraction step. Extract the region that is highly dependent on the exposure conditions. For example, a region having a large exposure amount dispersion at all focal positions is extracted, and that position is output as a processing monitor spot. Extraction of a region that is greatly affected by either the focal position or the exposure amount is also useful for process control.

例えば、焦点位置による影響を調べるためには、焦点位置による影響が大きく(全露光量の焦点位置分散が大きく)露光量による影響が小さい(全焦点位置の露光量分散が小さい)領域を抽出してもよい。焦点位置のように極値を持つ場合は相関が高い(焦点位置との相関の絶対値が大きい)領域を抽出してもよい。上記を統合した評価関数を設定して領域を抽出してもよい。例えば、焦点位置評価値として式(21)を用いてもよい。ここで、α,β,γはレシピ等で指定された固定値である。

Figure 2021072332
For example, in order to investigate the influence of the focal position, a region in which the influence of the focal position is large (the focal position dispersion of the total exposure amount is large) and the influence of the exposure amount is small (the exposure amount dispersion of the total exposure amount is small) is extracted. You may. When it has an extreme value such as the focal position, a region having a high correlation (the absolute value of the correlation with the focal position is large) may be extracted. An evaluation function that integrates the above may be set to extract the area. For example, the equation (21) may be used as the focal position evaluation value. Here, α, β, and γ are fixed values specified in the recipe or the like.
Figure 2021072332

(b17.画像処理のフローチャート)
本実施形態に係る画像処理方法のフローチャートの一例を説明する。図10及び図11の両方で、本実施形態に係る画像処理方法のフローチャートを示している。
(B17. Flowchart of image processing)
An example of a flowchart of the image processing method according to the present embodiment will be described. Both FIGS. 10 and 11 show a flowchart of an image processing method according to the present embodiment.

画像入力ステップ(S110)では、複数ダイの所定の位置の画像を複数入力する。ここで、複数のダイ・ロウのダイを含む。また、複数ダイ・ロウの画像を画像メモリに保存する。検査対象ダイは4個以上のダイを用いてもよい。検査対象ダイすべてを入力してもよい。ダイが小さく、1つのウェハ内のダイ数が非常に大きい場合は分割してもよい。ダイ内の複数同一パターン画像を含む場合は、必要に応じて反転・回転処理などを行ってもよい。 In the image input step (S110), a plurality of images at predetermined positions of the plurality of dies are input. Here, a plurality of die-row dies are included. In addition, images of a plurality of die rows are saved in the image memory. As the inspection target die, four or more dies may be used. You may enter all the dies to be inspected. If the dies are small and the number of dies in one wafer is very large, they may be divided. When a plurality of identical pattern images in the die are included, inversion / rotation processing or the like may be performed as necessary.

1つのダイの中をスキャン方向に分割して、複数の画像処理ユニットで処理する。この時、ダイ内の同一箇所が同一画像処理ユニットへ分配されるようにすることが好ましい。例えば、ダイが70個、1つのダイの画像が4096画素×4096画素とすると、4096画素×4096画素=16M画素の画像が70枚で入力画像となる。 The inside of one die is divided in the scanning direction and processed by a plurality of image processing units. At this time, it is preferable that the same portion in the die is distributed to the same image processing unit. For example, assuming that there are 70 dies and the image of one die is 4096 pixels × 4096 pixels, 70 images of 4096 pixels × 4096 pixels = 16M pixels are input images.

フィルタ処理ステップ(S120)では、入力された画像に対してフィルタ処理を行う。フィルタ処理としては、ノイズ低減のためのローパス・フィルタ、エッジを検出するためのソーベル・フィルタ等の一般的なフィルタ処理に加え、参照画像との差分を求めるフィルタなどを用いてもよい。本処理は適宜スキップ可能である。 In the filter processing step (S120), the input image is filtered. As the filter processing, in addition to general filter processing such as a low-pass filter for noise reduction and a sobel filter for detecting edges, a filter for obtaining a difference from a reference image may be used. This process can be skipped as appropriate.

アライメント・ステップ(S130)では、S110で入力されたダイ内の同一箇所画像の位置を調整する。ここで、基準となる画像から特徴的なパターンを抽出する。基準となる画像は、あらかじめ保存していたダイ内同一座標の画像、入力された画像の1画像(ウェハ中心付近の画像であることが望ましい)、シミュレーション画像など入力された画像と同じパターンの画像を使用する。特徴的なパターンはあらかじめ決めておいてもよい。特徴的なパターンは複数でもよい。 In the alignment step (S130), the position of the same location image in the die input in S110 is adjusted. Here, a characteristic pattern is extracted from the reference image. The reference image is an image of the same coordinates in the die saved in advance, one image of the input image (preferably an image near the center of the wafer), an image of the same pattern as the input image such as a simulation image. To use. The characteristic pattern may be decided in advance. There may be a plurality of characteristic patterns.

各画像または基準画像の片方または両方をずらしながら特徴的なパターンを含む領域で相関係数を算出する。相関係数が最も大きいずらし量をその画像の基準画像に対するアライメント値とする。アライメント値は1ピクセル以下の精度(0.l以下)まで求めるのが望ましい。複数のずらし量に対する相関係数を求め、補完して相関係数の最大値と対応するずらし量を求めてもよい。このようにして求めたアライメント値分ずらした画像を作成する。 The correlation coefficient is calculated in the region containing the characteristic pattern while shifting one or both of each image or the reference image. The amount of shift having the largest correlation coefficient is used as the alignment value of the image with respect to the reference image. It is desirable to obtain the alignment value up to an accuracy of 1 pixel or less (0.0 or less). The correlation coefficient for a plurality of shift amounts may be obtained and complemented to obtain the shift amount corresponding to the maximum value of the correlation coefficient. An image shifted by the alignment value obtained in this way is created.

領域分割ステップ(S140)では、各画像を複数の領域に分割する。例えば、4×4ピクセル毎に分割する。分割後の領域が1画素の場合はS140及びS150はスキップしてもよい。分割後の領域は領域間でオーバラップしていても、間隔が空いていても構わない。領域の大きさを決めて自動的に分割したり、所定の領域を指定したり、その組み合わせでもよい。また、領域の大きさは同一でなくても構わない。 In the area division step (S140), each image is divided into a plurality of areas. For example, it is divided into 4 × 4 pixels. When the divided area is one pixel, S140 and S150 may be skipped. The divided areas may overlap or be spaced apart from each other. The size of the area may be determined and automatically divided, a predetermined area may be specified, or a combination thereof may be used. Moreover, the size of the region does not have to be the same.

画素統計処理ステップ(S150)では、各画像の領域毎に画素統計量を算出する。ここで、画素統計量とは、領域内の画素値の平均値・分散値・最大値・最小値・範囲・中間値・最頻値などである。この処理により各統計量の画像を作成する。 In the pixel statistics processing step (S150), the pixel statistics are calculated for each region of each image. Here, the pixel statistic is an average value, a variance value, a maximum value, a minimum value, a range, an intermediate value, a mode value, or the like of pixel values in a region. An image of each statistic is created by this process.

例えば、統計量毎に、1024画素×1024画素の画像が70枚作成される。以下では画素統計量として領域内画素平均値で説明する。 For example, 70 images of 1024 pixels × 1024 pixels are created for each statistic. Hereinafter, the pixel average value in the region will be described as the pixel statistic.

画素統計量分布解析ステップ(S160)では、S150で求めた画素統計量を領域ごとに、画像間統計量を算出する。ここで、画像間統計量とは、各領域の画素統計量の平均値・分散値・最大値・最小値・範囲・中間値・最頻値などである。ダイを複数のグループに分類して、グループごとに画像間統計量を算出してもよい。グルーブ分けは複数でもよい。グループとしてはリソグラフィのショット内ダイ位置、ウェハ内位置(半径、角度、上下、左右など)、処理条件、ウェハ、ロット、リソグラフィのスキャン方向などがある。 In the pixel statistic distribution analysis step (S160), the inter-image statistic is calculated for each region of the pixel statistic obtained in S150. Here, the inter-image statistic is an average value, a variance value, a maximum value, a minimum value, a range, an intermediate value, a mode value, or the like of the pixel statistic of each region. The dies may be classified into a plurality of groups and the inter-image statistics may be calculated for each group. There may be a plurality of groove divisions. The group includes the die position in the shot of lithography, the position in the wafer (radius, angle, up / down, left / right, etc.), processing conditions, wafer, lot, scanning direction of lithography, and the like.

1024×1024=1Mの領域ごとに70ダイ分の画素統計量に対して平均値・分散値・最大値・最小値・範囲・中間値・最頻値などを求める。以下では、平均値と分散値を使用する。このようにして、画像間統計量を算出する。 For each region of 1024 × 1024 = 1M, the average value, the variance value, the maximum value, the minimum value, the range, the intermediate value, the mode value, etc. are obtained for the pixel statistics for 70 dies. In the following, the mean value and the variance value are used. In this way, the inter-image statistics are calculated.

これから説明するS170及びS180は欠陥判定に関する。欠陥判定をしない場合はスキップしてもよい。 S170 and S180 described below relate to defect determination. If the defect is not judged, it may be skipped.

欠陥判定条件設定ステップ(S170)では、領域ごとにS160で求めた画像間統計量に基づいて閾値を設定する。閾値の例としては平均値±(分散値×定数1+定数2)としてもよい。 In the defect determination condition setting step (S170), the threshold value is set for each region based on the inter-image statistics obtained in S160. As an example of the threshold value, the average value ± (variance value × constant 1 + constant 2) may be used.

欠陥領域抽出ステップ(S180)では、S170で設定した閾値に従って欠陥領域(どのダイのどの領域)を抽出する。同一ダイの近傍領域に欠陥領域が存在する場合はマージして出力してもよい。 In the defect region extraction step (S180), the defect region (which region of which die) is extracted according to the threshold value set in S170. If there is a defective area in the vicinity of the same die, it may be merged and output.

ショット内ダイ位置をグループとした場合、各ショット内ダイ位置グループで画像間統計量(画素統計量の分散値)が同程度で画像間統計量(画素統計量の平均値)が分散値と比べて大きく異なる場合は、共通欠陥(マスク欠陥)が疑われる。ウェハ内半径位置でグループ化した場合、ウェハ・エッジによるばらつき増加起因による擬似欠陥検出を抑制できる。 When the in-shot die position is grouped, the inter-image statistic (dispersion value of pixel statistic) is about the same in each in-shot die position group, and the inter-image statistic (average value of pixel statistic) is compared with the variance value. If they are significantly different, a common defect (mask defect) is suspected. When grouped by the radial position in the wafer, it is possible to suppress the detection of pseudo defects due to the increase in variation due to the wafer edge.

画像間統計量分布解析ステップ(S190)では、S160で求めた画像間統計量(1024×1024)の面内分布統計量を算出する。すなわち、画像間統計量の分布を解析する。面内分布統計量とは、面内の画像間統計量の平均値・分散値・最大値・最小値・範囲・中間値・最頻値などである。グループ分けしている場合は、さらにグループ間統計量やグループ間面内分布統計量を求めてもよい。処理条件などでグループ分けを行っている場合は、グループ分け条件との相関を求めてもよい。S160で求めた分散値を使用してもよい。 In the inter-image statistic distribution analysis step (S190), the in-plane distribution statistic of the inter-image statistic (1024 × 1024) obtained in S160 is calculated. That is, the distribution of inter-image statistics is analyzed. The in-plane distribution statistic is an average value, a variance value, a maximum value, a minimum value, a range, an intermediate value, a mode value, etc. of the in-plane interimage statistic. In the case of grouping, inter-group statistics and inter-group in-plane distribution statistics may be further obtained. When grouping is performed based on processing conditions or the like, the correlation with the grouping conditions may be obtained. The variance value obtained in S160 may be used.

分散値は平均値で補正を行ってもよい。これによってショット・ノイズによる影響を低減することができる。 The variance value may be corrected by the average value. As a result, the influence of shot noise can be reduced.

モニタ領域判定条件設定ステップ(S200)では、S190で求めた面内分布統計量などに従ってモニタ領域判定条件を設定する。判定に関する基本的な考え方はS170と同様である。 In the monitor area determination condition setting step (S200), the monitor area determination condition is set according to the in-plane distribution statistic obtained in S190. The basic idea regarding the determination is the same as that of S170.

モニタ領域抽出ステップ(S210)では、S200で求めたモニタ領域判定条件に従ってモニタ領域を抽出する。S160で求めた分散値が大きい領域を抽出してもよい。 In the monitor area extraction step (S210), the monitor area is extracted according to the monitor area determination condition obtained in S200. A region having a large variance value obtained in S160 may be extracted.

レビュー領域抽出ステップ(S220)では、S210で抽出したモニタ領域から欠陥領域を除いて最大値・最小値ダイや所定の累積確率の領域をレビュー点として抽出する。 In the review area extraction step (S220), the defect area is removed from the monitor area extracted in S210, and the maximum value / minimum value die and the area of a predetermined cumulative probability are extracted as review points.

(b17.入力、Group分け、出力について)
入力画像は、同一パターン画像を複数必要とする。例えば、1)ダイ・ショットの同一箇所をウェハ内・ロット内・ロット間から複数選択して取得した画像を用いてもよい。2)同一パターン(反転・回転を含む)をダイ・ショット・ウェハ内の複数点から選択して取得した画像を用いてもよい。3)ダイ・ショットの同一箇所を処理条件の異なるショット・ウェハから複数選択して取得した画像を用いてもよい。4)あらかじめ保存してある画像やシミュレーションで作成した画像を用いてもよい。5)上記の組合せでもよい。
(B17. Input, group division, output)
The input image requires a plurality of identical pattern images. For example, 1) an image obtained by selecting a plurality of the same parts of a die shot from within a wafer, within a lot, or between lots may be used. 2) An image obtained by selecting the same pattern (including inversion / rotation) from a plurality of points in the die shot wafer may be used. 3) An image obtained by selecting a plurality of the same part of the die shot from shot wafers having different processing conditions may be used. 4) An image saved in advance or an image created by simulation may be used. 5) The above combination may be used.

グループ分けは、1)ウェハ位置(半径・角度・X・Yなど)、2)ショット内ダイ位置、3)リソグラフィのスキャン方向、4)処理条件、5)パターン方向、6)ウェハやロット、7)上記の組合せであってもよい。 Grouping is 1) wafer position (radius, angle, X, Y, etc.), 2) die position in shot, 3) lithography scan direction, 4) processing conditions, 5) pattern direction, 6) wafer and lot, 7 ) The above combination may be used.

出力は、1)ばらつきが大きいダイまたはショット内座標、2)処理条件などとの相関が高い面内位置(複数処理条件の場合は、特定処理条件と相関が高く、他の処理条件とは相関が低い面内位置)、3)処理条件によるばらつきが大きい(処理条件が同じときはばらつきが小さい)面内位置、4)統計的に外れた領域のダイまたはショットのインデックスとダイまたはショット内座標、5)統計的に想定分布内で最大・最小の画像、6)指定した累積確率の画像、7)ばらつきが大きいグループやグループ分け方法、8)統計的に外れたグループ、9)上記の組合せであってもよい。 The output is 1) in-plane coordinates with large variations, 2) in-plane position that is highly correlated with processing conditions, etc. (in the case of multiple processing conditions, it is highly correlated with specific processing conditions and correlated with other processing conditions. In-plane position), 3) Large variation due to processing conditions (small variation when processing conditions are the same), 4) Die or shot index and die or shot coordinates in statistically out-of-range areas 5) Statistically the largest and smallest images within the assumed distribution, 6) Images with the specified cumulative probability, 7) Groups and grouping methods with large variability, 8) Statistical outlier groups, 9) Combinations of the above It may be.

(b18.画像処理装置の出力の一例)
図12は、本実施形態に係る画像処理装置の出力の一例を示す図である。この図では、確率プロットを表し、横軸が統計量を、縦軸が累積確率を表している。
(B18. An example of the output of the image processing device)
FIG. 12 is a diagram showing an example of the output of the image processing apparatus according to the present embodiment. In this figure, the probability plot is represented, the horizontal axis represents the statistic, and the vertical axis represents the cumulative probability.

確率プロットとは、想定した確率分布に統計量が従う場合、プロットした点が1つの直線に乗るようになっている。この直線から外れた点は想定した確率分布に従わない異常点(Outlier Spots、点線で示す)であり欠陥などと判断される。全体が直線に乗らない場合は想定した確率分布に統計量の分布が従っていない(分布が異なる)ことを示している。 The probability plot is such that when the statistic follows the assumed probability distribution, the plotted points ride on one straight line. Points that deviate from this straight line are abnormal points (Outlier Spots, indicated by dotted lines) that do not follow the assumed probability distribution, and are judged to be defects or the like. If the whole does not ride on a straight line, it indicates that the distribution of statistics does not follow the assumed probability distribution (the distribution is different).

直線に乗っている点で統計量が最大または最小となる領域(Most Different Spots,一点鎖線で示す)は想定したばらつき分布内で、想定した確率分布に従って発生すると考えられる。これらの領域を電子顕微鏡などで形状確認し、形状が正常範囲内であるか調べることにより、発生しているばらつきが許容されるかどうかの判定を効率的に行うことができる。 The region where the statistic is maximum or minimum at the point on the straight line (Most Different Spots, indicated by the alternate long and short dash line) is considered to occur within the assumed variation distribution according to the assumed probability distribution. By confirming the shape of these regions with an electron microscope or the like and examining whether the shape is within the normal range, it is possible to efficiently determine whether or not the generated variation is allowed.

より正確に判定するためには、累積確率に従って数カ所の領域を追加してもよい。例えば、1%、50%、99%の点を調査点として追加する。 For a more accurate determination, several regions may be added according to the cumulative probability. For example, 1%, 50%, and 99% points are added as survey points.

[C.作用効果]
本実施形態によれば、欠陥判定、又は、パターンのばらつきが許容範囲内であるか否かを検査することができる。すなわち、検査対象がパターンの欠陥に限られない検査技術を提供することができる。また、ばらつきの面内分布を解析することによりばらつきが大きい領域を抽出することができる。また、グループ分けを行いグループ間で解析を行うことにより、パターンのばらつきの依存しているグループを求め、ばらつきの原因解析を行うことができる。
[C. Action effect]
According to the present embodiment, it is possible to determine the defect or inspect whether or not the variation of the pattern is within the permissible range. That is, it is possible to provide an inspection technique in which the inspection target is not limited to the defects of the pattern. Further, by analyzing the in-plane distribution of the variation, it is possible to extract a region having a large variation. In addition, by grouping and analyzing between groups, it is possible to obtain a group on which the pattern variation depends and analyze the cause of the variation.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、これらのうち、2つ以上の実施例を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、1つの実施例を部分的に実施しても構わない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, two or more of these examples may be combined and carried out. Alternatively, one of these examples may be partially implemented.

また、本発明は、上記発明の実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。 Further, the present invention is not limited to the description of the embodiment of the above invention. Various modifications are also included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims.

100 検査装置
190 画像処理装置
100 Inspection device 190 Image processing device

Claims (12)

対象物を検査する検査装置であって、
前記対象物の所定のパターンの所定の位置の測定データから複数の測定データを取得する取得部と、
前記所定のパターン間分布を解析する分布解析部と、
を備える検査装置。
An inspection device that inspects an object
An acquisition unit that acquires a plurality of measurement data from measurement data at a predetermined position of a predetermined pattern of the object, and
A distribution analysis unit that analyzes the distribution between predetermined patterns, and
Inspection device equipped with.
前記測定データの統計量を画素統計量として算出する画素統計量算出部をさらに備える請求項1に記載の検査装置。 The inspection device according to claim 1, further comprising a pixel statistic calculation unit that calculates the statistic of the measurement data as a pixel statistic. 前記分布解析部は、所定の分布から外れた点を出力する請求項1に記載の検査装置。 The inspection device according to claim 1, wherein the distribution analysis unit outputs points deviating from a predetermined distribution. 前記分布解析部は、所定の累積確率となる点を出力する請求項1に記載の検査装置。 The inspection device according to claim 1, wherein the distribution analysis unit outputs a point having a predetermined cumulative probability. 前記分布解析部は、前記画素統計量の画像間分布を画像間統計量として出力し、
複数の前記所定のパターンについて、前記画像間統計量の面内分布を解析する面内分布解析部をさらに備える請求項1に記載の検査装置。
The distribution analysis unit outputs the inter-image distribution of the pixel statistic as an inter-image statistic.
The inspection device according to claim 1, further comprising an in-plane distribution analysis unit for analyzing the in-plane distribution of the inter-image statistics for the plurality of the predetermined patterns.
前記面内分布解析部は、前記画像間統計量に基づいて、前記面内の領域を抽出する請求項5に記載の検査装置。 The inspection device according to claim 5, wherein the in-plane distribution analysis unit extracts an in-plane region based on the inter-image statistics. 前記分布解析部は、前記画素統計量の画像間分布を画像間統計量として出力し、
複数の前記対象物をグループに分割し、グループ毎に前記画像間統計量を求める請求項1に記載の検査装置。
The distribution analysis unit outputs the inter-image distribution of the pixel statistic as an inter-image statistic.
The inspection device according to claim 1, wherein a plurality of the objects are divided into groups, and the inter-image statistics are obtained for each group.
前記グループ毎に求めた前記画像間統計量のグループ間統計量を算出するグループ間統計量算出部をさらに備える請求項7に記載の検査装置。 The inspection device according to claim 7, further comprising an inter-group statistic calculation unit for calculating an inter-group statistic of the inter-image statistic obtained for each group. 前記グループ間統計量の面内分布統計量を算出するグループ間面内分布統計量算出部をさらに備える請求項8に記載の検査装置。 The inspection apparatus according to claim 8, further comprising an inter-group in-plane distribution statistic calculation unit for calculating the in-plane distribution statistic of the inter-group statistic. 前記測定データが画像である請求項1に記載の検査装置。 The inspection device according to claim 1, wherein the measurement data is an image. 対象物を検査する検査方法であって、
前記対象物の所定のパターンの所定の位置の測定データから複数の測定データを取得し、
前記所定のパターン間分布を解析する検査方法。
An inspection method that inspects an object
A plurality of measurement data are acquired from the measurement data of a predetermined position of a predetermined pattern of the object, and a plurality of measurement data are acquired.
An inspection method for analyzing the distribution between predetermined patterns.
対象物を検査する検査プログラムであって、
前記対象物の所定のパターンの所定の位置の測定データから複数の測定データを取得するステップと、
前記所定のパターン間分布を解析するステップと、
をコンピュータに実行させる検査プログラム。

An inspection program that inspects an object
A step of acquiring a plurality of measurement data from the measurement data of a predetermined position of a predetermined pattern of the object, and
The step of analyzing the distribution between predetermined patterns and
A test program that lets your computer run.

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