JP3721110B2 - Defect inspection apparatus and defect inspection method - Google Patents

Defect inspection apparatus and defect inspection method Download PDF

Info

Publication number
JP3721110B2
JP3721110B2 JP2001283975A JP2001283975A JP3721110B2 JP 3721110 B2 JP3721110 B2 JP 3721110B2 JP 2001283975 A JP2001283975 A JP 2001283975A JP 2001283975 A JP2001283975 A JP 2001283975A JP 3721110 B2 JP3721110 B2 JP 3721110B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
image data
coordinates
pattern
integration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2001283975A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003090717A (en
Inventor
恭司 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001283975A priority Critical patent/JP3721110B2/en
Publication of JP2003090717A publication Critical patent/JP2003090717A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3721110B2 publication Critical patent/JP3721110B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は欠陥検査装置および欠陥検査方法に関し、特に半導体製造用のフォトマスク、半導体チップ、プリント基板、液晶基板等のパターン上の欠陥を検査する装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在の半導体デバイスは、光リソグラフィーにより原版となるマスク上に形成された回路パターンをウエハに露光する工程を繰り返して作られる。ここでマスクとは、石英ガラス基板上に光吸収体を蒸着したマスクブランクスに、電子線用レジストを塗付し電子ビーム描画装置等により露光したのち、現像、エッチングを行い所望の回路パターンを形成したものである。
【0003】
マスクにピンホールやピンドットなどの欠陥が存在すると、これらの欠陥はすべてのウエハに転写されることになる。したがって許容できない欠陥は検出して修正しなければならない。また回路パターンの微細化に伴い検出すべきマスクの欠陥サイズは小さくなり、欠陥の検出感度を向上させることが要求されている。
【0004】
欠陥検査技術には、大別して設計データとマスクを比較するダイツーデータベース方式と、隣り合ったパターン同士を比較するダイツーダイ方式とがある。ダイツーダイ方式はセンサデータ同士を比較する簡便な方式であるが、比較するパターンに共通する欠陥を見逃すおそれがある。
【0005】
他方ダイツーダイ方式は設計データと比較するため、確実な欠陥検査が可能であるが、感度を高くするにはセンサデータと設計データから発生する参照データをより一致させる必要があった。
【0006】
しかし、ステージの速度むらやヨーイング等により位置合わせ精度には限界があり、これをパターンマッチングなどの画像処理の手法で補ってきた。しかし、この画像処理の副作用として、(1)マスクパターンの描画ずれ自体と区別できない、(2)画像処理回路のコスト高などを招くおそれがある、などの問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
回路パターンの微細化に伴い検出すべきマスクの欠陥は小さくなり、検出の感度を向上させることが要求されてきた。そのため検査光学波長を短くすることにより欠陥像のコントラストを向上させる必要がある。
【0008】
しかし、短波長の光を受光する際には光子が光電面の浅いところまでしか透過しないためホール・エレクトロン対がすぐに再結合を起こし、拡散による電荷を有効に収集することが困難となることや、透明電極に光子が吸収されて光電面に到達しにくくなることなどによりCCD(Charge-Coupled Device)センサの感度が低下するため、高スループットの検査が困難となる。
【0009】
それを解決するための方法として、時間遅延積分型(Time Delay and Integration)タイプのCCDセンサが用いられるようになってきた。このタイプのCCDセンサは、M画素×Nラインの二次元の受光素子より構成されており、一定周期でステージ移動と逆方向に隣のラインの画素へ、電荷を画素毎に順次転送し、最終的にN倍に増幅した電荷を得る。このようにすることにより、実用的なセンサ感度を得ることができる。
【0010】
しかし、ステージの速度むらやヨーイングによって、センサ画像のコントラストの低下や位置ずれを生じる。そのため実用的な欠陥検査の感度の低下や擬似欠陥の発生を招くおそれがある。
【0011】
これに対し、たとえば一定のセンサスキャン時間に同期させるのではなく、ステージの座標を読み一定のピッチ毎に同期をとる方法も考えられる。確かに走行方向のみは位置ずれの影響を緩和できるものの、それと直行した方向の位置ずれについては効果が得られない。
【0012】
本発明は、時間遅延積分タイプのCCDセンサを欠陥検査に用いる際に、速度むらやヨーイングのミスマッチにより生じる疑似欠陥の検出を防止し、欠陥検出の感度向上を図ることを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の欠陥検査装置は、検査基板上の二次元パターンをを用いて光学的に読み取り、電気的な画像情報とする時間遅延積分型センサ用い、検出画像データに変換するセンサデータ入力部と、前記二次元パターンの光学的な読み取りに同期して、前記二次元パターンの読み取り位置の座標を読み取る位置座標入力部と、前記読み取り位置の座標を、前記時間遅延積分センサの積分段数分加算して平均化する平均処理部と、前記平均処理部で平均化された座標により、第1の参照画像データの位置座標を補正して第2の参照画像データを発生する参照データ発生部と、前記センサデータ入力部より入力される前記検出画像データと前記第2の参照画像データとを比較して、異なる箇所を欠陥として検出する比較部とを具備することを特徴とする。
【0014】
また、本発明の欠陥検査方法は、検査基板上の二次元パターンを時間遅延積分型センサを用いて光学的に読み取り、電気的な画像情報である検出画像データに変換し、前記二次元パターンの光学的な読み取りに同期して、前記二次元パターンの読み取り位置の座標を読み取り、前記読み取り位置の座標を、前記時間遅延積分センサの積分段数分加算したのち平均化し、前記平均化された座標により、第1の参照画像データの位置座標を補正して第2の参照画像データを発生し、前記センサデータ入力部より入力される前記検出画像データと前記第2の参照画像データとを比較して、異なる箇所を欠陥として検出することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
時間遅延積分センサ(以下、TDIセンサと称する)は、走行方向に積分段数だけ電荷を積分することにより、段数に比例する感度向上および素子のばらつきや照明の明るさの変動等のノイズを低減する。その際にステージの移動速度と電荷の走行方向への転送速度が完全に一致している必要がある。両者のミスマッチは、MTF(Modulation Transfer Function)の劣化や位置ずれを生じる。
【0016】
図8は、TDIセンサを説明する図であり、任意の画素に撮像されたドットの像が、TDIセンサの積分ライン(ステージ)上をを上方から下方へ移動する様子を示している。センサはM画素、Nラインで構成されている。
【0017】
図8(a)はステージの移動量と電荷の走行方向への転送速度が完全に一致している場合を示している。ドットは各ラインにおいて同じ相対位置で撮像されており、すべてのラインで積分された電荷量による最終的なCCDの出力を見ても、位置ずれが生じておらず像のぼけも少ない。
【0018】
図8(b)は、上記の2つの速度のミスマッチがある場合を示しており、ドットは各ラインにおいて相対的位置が変動しており、最終的なCCDの出力はすべてのラインの像が重ね合わされ、速度ミスマッチがある場合は位置ずれや像のぼけが生じることがわかる。位置ずれも像のぼけ同様に欠陥検査には悪影響を与えるため、これらを改善することが求められる。
【0019】
まず、速度むらのMTFへの影響に関しては、ダルサ社(DALSA INC.)の技術資料 “High Sensitivity Line Scan Primer and Selection Guide” に報告がなされている。これによれば、蓄積段数N、平均速度に対する速度変動比をδV/Vとすると、MTFはNδV/Vに比例して劣化する。つまり、速度むらが大きいほどMTFは劣化し、速度むらが同じでも段数Nが多いほどMTFは劣化する。この資料によれば、N=100の場合速度むらが2%以下であればMTFに影響は認められないと報告されている。
【0020】
次に、位置ずれに関して説明する。欠陥検査装置においては、参照データとセンサデータの正確な位置合わせが、擬似欠陥を防ぐばかりでなく、実用的な欠陥検査感度を維持するためには重要である。従来例としては、ステージの座標を入力して、ステージ速度変動などを補正しながら参照データを発生することが行われている。
【0021】
その場合においても、時間遅延積分型センサを用いる場合は、積分時間の中間時点における位置座標を用いることが一番有利である。しかし、そのような場合においても、例えば1/2画素以下に位置ずれを抑えるためには、積分段数N=128の場合で速度むらを少なくとも1%以下に抑える必要がある。これは、現状のステージ制御の水準からみても、容易なレベルではない。さらに積分段数を増やした場合には、速度むらをさらに低減することが必要になる。
【0022】
以下にモデルを立てて、参照データ画像とセンサデータ画像との間の位置ずれと速度変動との関係を考察する。位置ずれΔの標準偏差σΔと、速度vの標準偏差σは、以下の式で表されることがわかった。
【0023】
σΔ=PEF・σ (1)
上式に於いて、簡単のためセンサスキャン時間を単位時間1 としている。PEF(Placement Error Enhancement Factor)は、ステージ速度変動が位置ずれに及ぼす影響度を示す。この値が大きいほど、位置ずれはステージ速度変動に敏感になることを示すものである。
【0024】
図9は、従来の装置における速度変動とPEFの関係を示した特性グラフである。平均速度からの速度むらの統計モデルとして、ガウス分布をなす自己相関関数を仮定した。縦軸は積分段数Nを128.256,512段とした場合のPEFを示す。横軸はガウス分布の分散(T)を取った。横軸で右に行くほど低周波の速度変動に相当し、左に行くほど高周波の速度変動に相当しており、TDIセンサは低周波の速度変動の影響を受けやすいことが分かる。またPEFは積分段数Nの半分もあり、MTFの劣化と同様に、蓄積段数Nに比例して位置ずれは大きくなることがわかる。
【0025】
最適な積分段数を決めることは、以下の考慮を必要とする。まず、高周波振動の大きい場合には積分段数を増やし、一方低周波振動の大きい場合には積分段数を抑えることも有効である。さらに、検査波長が短くなるにつれセンサ感度が低下し、光学倍率を上げると光量が低下するので、積分段数を増やすことは必要なセンサ感度を維持するためには有効である。
【0026】
これらの問題を解決するために、例えば特開2001−5961号公報「微細欠陥検査装置およびその方法並びに位置ずれ算出回路」に示されるように、センサデータと参照データをパターンマッチングにより位置合わせを行うことが行われている。しかし、(1)マスクパターンの描画ずれ自体と区別できない、(2)大規模な画像処理回路が必要となりコスト高などを招くおそれがある、等の問題が予想される。
【0027】
図1は、ダイツーデータベース比較に基づく、本発明の第1の実施形態に係る欠陥検査装置のブロック図である。以下、この構成の動作を説明する。
【0028】
センサデータ入力部1はセンサより二次元パターンを入力する。また位置座標入力部2はセンサデータと同時に撮像部分の位置座標を入力する。さらに位置座標は1ラインの全ての画素でセンサデータを取り込む間にわたって平均処理部3により平均化される。
【0029】
従来のTDIセンサーを用いた欠陥検査装置では、TDIセンサがNラインの積分段数を有するとすると、単純にN/2(あるいは(N+1)/2)番目のラインにおける位置座標を平均座標としていた。しかしながら、図2に示すように、積分段数の後半においてステージ速度が上昇した場合には、上記の平均座標/Xと正しい平均座標/X´との間に乖離を生じる。
【0030】
本実施例では、全てにライン(積分段)においてX,Y座標を測定し、これを平均化しているので、上記のような乖離を生じない。また、X,Y座標を測定するので、速度むらのみならず、ヨーイング(ステージ送り方向と直角方向の位置ずれ)を補正することもできる。
【0031】
参照データ発生部5aは位置座標と同時に試料の設計データを入力して、センサデータに対する基準データとなるべき参照データを発生する。参照データの発生方法は、たとえば登録番号1459387号「パタ−ン検査装置」などに開示されている。
【0032】
最後に、比較部7は遅延回路6を経たセンサデータと参照データを比較して不一致箇所を検出する。遅延回路6では、参照データ発生部5aにおける演算の遅延時間を補正する。
【0033】
図3は、ダイツーダイ比較に基づく、本発明の第2の実施形態に係る欠陥検査装置のブロック図である。ダイツーダイ方式はセンサデータ同士を比較する方法であり、同時に二式の光学系で撮像されたセンサデータ同士を比較するタイプと、検査に先立って基準パターンに対するセンサデータを記憶しておき、被検査パターンに対するセンサデータと比較するタイプがある。前者のタイプでは速度むらのミスマッチは相殺されるので、速度むらに起因する位置ずれの問題は生じない。ここでは、後者のタイプのみを考えることにする。
【0034】
まず基準となる参照データを入力する。つまり、センサデータ入力部1より入力された基準パターンのセンサ画像データと、同時に位置座標入力部2より入力され平均処理部3を経て平均された位置座標とをメモリ部8に入力する。
【0035】
検査基板の検査工程においては、スイッチSWを切り替えて、位置座標入力部2から入力した位置座標を平均処理部5を経て参照データ発生部5bに入力し、さらにメモリ部8に記憶された上記の基準となるセンサ画像データと位置座標を入力し、両者の位置座標の差で補正された参照画像データを発生する。最後に、比較部7は遅延回路6を経た検査基板のセンサ画像データと参照画像データとを比較して不一致箇所を検出する。
【0036】
図4は、X,Y座標の平均処理を実現する平均処理部3のブロック図である。X座標を表すデジタル値を入力し、センサスキャンクロックを同期クロックとしてDQフリップフロップQX1〜QXNにより転送してゆく。センサスキャンクロックは、一ラインのセンサデータを転送し始める毎に、一回発生されるものである。DQフリップフロップの数はTDIセンサの段数と同じものとする。
【0037】
X座標の平均演算としては、センサスキャンクロック毎に、DQフリップフロップの初段QX1から最終段QXNの出力の差を減算器UX1を用いて計算し、これをDQフリップフロップQX0と加算器AX1を用いて累積加算することで回路規模を抑えて実現している。最後に割り算器DX1を用いて累積段数Nで割り算を行い、平均座標を計算している。Y座標の計算も同様にして行われる。
【0038】
ただし、位置補正精度と回路規模のトレードオフを考えて、回路規模を抑えたい場合にはDQフリップフロップの数を少なくすることもできるし、位置補正精度を向上させたい場合には増やすこともできる。選択器SX1,SX2(あるいはSY1,SY2)は、段数NをN1にするか、N2にするかを選択するもので、選択信号により選択される。
【0039】
図5は座標平均処理のタイムチャート図である。横軸に時間を、縦軸にラインセンサでセンスされる各ラインの動作状況を逐次示している。センサデータは、N段の積分を経てセンサスキャンされる(積分値が出力される)。各積分プロセスと同期して位置座標が入力され、センサスキャンと同時に座標の平均値が出力される。
【0040】
図6は、ダイツーダイ比較の参照データ発生部5bのブロック図である。ダイツーダイ比較は前述したように一枚のマスクに同一のパターンを描画したダイがあるため、一方を基準となる参照パターンとして用い、他方を被検査パターンとして用いて両者を比較する。以下の説明ではX方向がステージの連続移動方向、Y方向がステップ移動方向とする。
【0041】
また、X,Yオフセットとは、参照パターンと被検査パターンの二つのダイ間の相対位置を設定するものであるが、マスクの回転補正や伸縮補正などその他の目的で利用してもかまわない。検査に先立って記録されたメモリ部8から読み出された参照用X,Y座標にX,Yオフセットを加算器AX2,AY2でそれぞれ加算したものを参照データの基準位置として用いる。
【0042】
このようにオフセット補正された参照データの基準位置座標を、減算器UX2,UY2を用いて被検査用X,Y座標から引き算することにより、参照データとセンサデータの相対位置ずれを計算することができる。
【0043】
この相対位置ずれは、後述のように、さらに画素単位あるいはそれより小さいサブ画素単位で計算された後、後段の位置補正および画素位置合わせ部11において位置合わせされて、比較部7へ転送される。
【0044】
画素単位位置合わせは、判定器12で被検査用位置座標と参照データの基準位置座標の比較を行い、この差が画素サイズよりも大きい場合には、メモリ部8にリードリクエストを出し、次の位置座標およびセンサデータを読み出すことで行われる。サブ画素単位の位置合わせは、参照用センサデータを補間してその位置ずれを計算することで行われる。
【0045】
図7は、本発明の第1の実施形態に係る装置における特性グラフである。図9と同様の条件で、縦軸は積分段数N を128,256、512段とした場合のPEFを示す。PEFの最大値は128,256,512段のいずれの積分段数においても1以下、位置ずれは著しく小さくなっている。
【0046】
また、従来例との違いは、TDIセンサの積分段数が多いほど位置ずれは小さくなっていることである。これは、ステージの速度むらによる参照データとセンサデータの位置ずれを大幅に低減し、擬似欠陥の発生抑制や実用的な欠陥検出感度の向上を可能とすることを示している。なお、第2の実施形態の構成においても同様な結果が得られている。
【0047】
【発明の効果】
本発明により速度むらやヨーイングにより生じる位置ずれをステージ座標を用いて補正して、参照データを作成することにより欠陥検出の感度向上を図り、疑似欠陥の誤検出を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る欠陥検査装置のブロック図
【図2】位置座標の平均化を説明するための図
【図3】本発明の第2の実施形態に係る欠陥検査装置のブロック図
【図4】座標平均処理部のブロック図
【図5】座標平均処理のタイムチャート図
【図6】ダイツーダイ比較の参照データ発生部のブロック図
【図7】第1の実施形態に係る欠陥検査装置の速度むらとPEFの関係を示す特性グラフ
【図8】時間遅延積分(TDI)センサの動作を説明する図
【図9】従来の欠陥検査装置の速度むらとPEFの関係を示す特性グラフ
【符号の説明】
1…センサデータ入力部
2…位置座標入力部
3…平均処理部
4…設計データ入力部
5a,5b…参照データ発生部
6…遅延回路
7…比較部
8…メモリ部
11…位置補正・画像位置合わせ部
12…判定器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a defect inspection apparatus and a defect inspection method, and more particularly to an apparatus and method for inspecting defects on a pattern such as a photomask, a semiconductor chip, a printed board, and a liquid crystal substrate for semiconductor manufacturing.
[0002]
[Prior art]
Current semiconductor devices are manufactured by repeating a process of exposing a circuit pattern formed on a mask serving as an original by photolithography to a wafer. Here, the mask is a mask blank obtained by evaporating a light absorber on a quartz glass substrate. After applying an electron beam resist and exposing it with an electron beam lithography system, etc., development and etching are performed to form a desired circuit pattern. It is a thing.
[0003]
If there are defects such as pinholes and pindots in the mask, these defects will be transferred to all wafers. Therefore, unacceptable defects must be detected and corrected. Further, as the circuit pattern becomes finer, the defect size of the mask to be detected becomes smaller, and it is required to improve the defect detection sensitivity.
[0004]
Defect inspection techniques are roughly classified into a die-to-database method that compares design data and a mask, and a die-to-die method that compares adjacent patterns. The die-to-die method is a simple method for comparing sensor data, but there is a possibility that a defect common to the patterns to be compared may be missed.
[0005]
On the other hand, since the die-to-die method is compared with design data, a reliable defect inspection is possible. However, in order to increase the sensitivity, it is necessary to make the sensor data and the reference data generated from the design data more coincident.
[0006]
However, there is a limit in alignment accuracy due to uneven stage speed, yawing, etc., and this has been compensated by image processing techniques such as pattern matching. However, as side effects of this image processing, there are problems such as (1) indistinguishable from mask pattern drawing deviation itself, and (2) high cost of the image processing circuit.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
With the miniaturization of circuit patterns, mask defects to be detected have become smaller, and it has been required to improve detection sensitivity. Therefore, it is necessary to improve the contrast of the defect image by shortening the inspection optical wavelength.
[0008]
However, when receiving short-wavelength light, photons pass only to the shallow surface of the photocathode, so the hole-electron pair immediately recombines, making it difficult to effectively collect the charge due to diffusion. In addition, the sensitivity of the CCD (Charge-Coupled Device) sensor is lowered due to the fact that the photons are absorbed by the transparent electrode and do not easily reach the photocathode, so that high-throughput inspection becomes difficult.
[0009]
As a method for solving this problem, a time delay and integration type CCD sensor has come to be used. This type of CCD sensor is composed of a two-dimensional light receiving element of M pixels × N lines, and sequentially transfers charges for each pixel to pixels on the next line in a direction opposite to the stage movement in a fixed cycle. Thus, an electric charge amplified N times is obtained. By doing so, practical sensor sensitivity can be obtained.
[0010]
However, the contrast of the sensor image is lowered or the position is shifted due to uneven speed of the stage or yawing. For this reason, there is a possibility that the sensitivity of practical defect inspection is lowered and pseudo defects are caused.
[0011]
On the other hand, for example, instead of synchronizing with a fixed sensor scan time, a method of reading the coordinates of the stage and synchronizing at a fixed pitch can be considered. Certainly, only the traveling direction can alleviate the influence of the positional deviation, but no effect is obtained for the positional deviation in the direction orthogonal thereto.
[0012]
It is an object of the present invention to prevent detection of pseudo defects caused by uneven speed and yawing mismatch when using a time delay integration type CCD sensor for defect inspection, and to improve sensitivity of defect detection.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the defect inspection apparatus of the present invention uses a time delay integration type sensor that optically reads a two-dimensional pattern on an inspection substrate to obtain electrical image information, and detects detected image data. A sensor data input unit for converting to, a position coordinate input unit for reading the coordinates of the reading position of the two-dimensional pattern in synchronization with the optical reading of the two-dimensional pattern, and the time delay of the coordinates of the reading position An average processing unit for adding and averaging the number of integration stages of the integration sensor, and generating the second reference image data by correcting the position coordinates of the first reference image data by the coordinates averaged by the average processing unit And a comparison unit that compares the detected image data input from the sensor data input unit with the second reference image data and detects a different portion as a defect. Characterized by including the.
[0014]
Further, the defect inspection method of the present invention optically reads a two-dimensional pattern on an inspection substrate using a time delay integration type sensor, converts the two-dimensional pattern into detection image data which is electrical image information, In synchronization with the optical reading, the coordinates of the reading position of the two-dimensional pattern are read, the coordinates of the reading position are added after the number of integration stages of the time delay integration sensor, and averaged. The second reference image data is generated by correcting the position coordinates of the first reference image data, and the detected image data input from the sensor data input unit is compared with the second reference image data. The method is characterized in that a different part is detected as a defect.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
A time delay integration sensor (hereinafter referred to as a TDI sensor) integrates charges by the number of integration stages in the running direction, thereby improving sensitivity proportional to the number of stages and reducing noise such as variations in elements and fluctuations in illumination brightness. . At that time, it is necessary that the moving speed of the stage and the transfer speed of the electric charge in the traveling direction completely coincide with each other. The mismatch between the two causes deterioration of MTF (Modulation Transfer Function) and displacement.
[0016]
FIG. 8 is a diagram for explaining a TDI sensor, and shows how a dot image picked up by an arbitrary pixel moves from above to below on an integration line (stage) of the TDI sensor. The sensor is composed of M pixels and N lines.
[0017]
FIG. 8A shows a case where the amount of movement of the stage and the transfer rate of charges in the traveling direction are completely the same. The dots are picked up at the same relative position in each line, and even if the final CCD output based on the charge amount integrated in all the lines is seen, there is no positional shift and there is little blurring of the image.
[0018]
FIG. 8B shows a case where there is a mismatch between the two speeds described above. The relative positions of the dots fluctuate in each line, and the final CCD output overlaps the images of all lines. It can be seen that when there is a speed mismatch, positional deviation and image blurring occur. Since misregistration has an adverse effect on defect inspection as well as image blur, it is required to improve these.
[0019]
First, the influence of speed variation on MTF is reported in the technical document “High Sensitivity Line Scan Primer and Selection Guide” of DALSA INC. According to this, if the accumulation stage number N and the speed fluctuation ratio with respect to the average speed are δV / V, the MTF deteriorates in proportion to NδV / V. That is, the MTF deteriorates as the speed unevenness increases, and the MTF deteriorates as the number of stages N increases even if the speed unevenness is the same. According to this document, it is reported that when N = 100, if the speed unevenness is 2% or less, the MTF is not affected.
[0020]
Next, positional displacement will be described. In a defect inspection apparatus, accurate alignment of reference data and sensor data is important not only for preventing false defects but also for maintaining practical defect inspection sensitivity. As a conventional example, a stage coordinate is input and reference data is generated while correcting a stage speed variation or the like.
[0021]
Even in that case, when using the time delay integration type sensor, it is most advantageous to use the position coordinates at the intermediate point of the integration time. However, even in such a case, in order to suppress the positional deviation to, for example, ½ pixel or less, it is necessary to suppress the speed unevenness to at least 1% or less when the number of integration stages N = 128. This is not an easy level even in view of the current level of stage control. When the number of integration stages is further increased, it is necessary to further reduce the speed unevenness.
[0022]
A model is set up below to consider the relationship between the positional deviation between the reference data image and the sensor data image and the speed fluctuation. And the standard deviation sigma delta misalignment delta, standard deviation sigma v of the velocity v has been found to be expressed by the following equation.
[0023]
σ Δ = PEF · σ v (1)
In the above equation, the sensor scan time is set to unit time 1 for simplicity. The PEF (Placement Error Enhancement Factor) indicates the degree of influence that the stage speed variation has on the positional deviation. The larger this value is, the more the position shift becomes sensitive to the stage speed fluctuation.
[0024]
FIG. 9 is a characteristic graph showing the relationship between speed fluctuation and PEF in a conventional apparatus. An autocorrelation function with a Gaussian distribution was assumed as a statistical model of the velocity unevenness from the average velocity. The vertical axis shows the PEF when the number of integration stages N is 128.256,512. The horizontal axis represents the variance (T) of the Gaussian distribution. The right side of the horizontal axis corresponds to a low-frequency speed fluctuation, and the left side corresponds to a high-frequency speed fluctuation. It can be seen that the TDI sensor is easily affected by the low-frequency speed fluctuation. In addition, PEF has half the number of integration stages N, and it can be seen that the positional deviation increases in proportion to the number N of storage stages, similarly to the deterioration of MTF.
[0025]
Determining the optimum number of integration stages requires the following considerations. First, it is also effective to increase the number of integration stages when the high-frequency vibration is large, while suppressing the number of integration stages when the low-frequency vibration is large. Further, the sensor sensitivity decreases as the inspection wavelength becomes shorter, and the amount of light decreases as the optical magnification increases. Therefore, increasing the number of integration stages is effective for maintaining the necessary sensor sensitivity.
[0026]
In order to solve these problems, the sensor data and the reference data are aligned by pattern matching as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-5961, “Fine Defect Inspection Apparatus and Method, and Misalignment Calculation Circuit”. Things have been done. However, problems such as (1) indistinguishable from the mask pattern drawing misalignment itself, (2) a large-scale image processing circuit is required, and there is a risk of high costs, etc. are expected.
[0027]
FIG. 1 is a block diagram of a defect inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention based on die-to-database comparison. The operation of this configuration will be described below.
[0028]
The sensor data input unit 1 inputs a two-dimensional pattern from the sensor. The position coordinate input unit 2 inputs the position coordinates of the imaging part simultaneously with the sensor data. Further, the position coordinates are averaged by the averaging processing unit 3 over the whole period during which the sensor data is captured at all the pixels in one line.
[0029]
In a conventional defect inspection apparatus using a TDI sensor, if the TDI sensor has N line integration stages, the position coordinates in the N / 2 (or (N + 1) / 2) th line are simply used as the average coordinates. However, as shown in FIG. 2, when the stage speed increases in the latter half of the number of integration stages, a deviation occurs between the average coordinate / X and the correct average coordinate / X ′.
[0030]
In this embodiment, since the X and Y coordinates are measured in all lines (integration stages) and averaged, the above-described divergence does not occur. In addition, since the X and Y coordinates are measured, it is possible to correct not only the speed unevenness but also the yawing (position shift in the direction perpendicular to the stage feed direction).
[0031]
The reference data generation unit 5a inputs the design data of the sample simultaneously with the position coordinates, and generates reference data that should become reference data for the sensor data. A method for generating reference data is disclosed in, for example, registration number 1459387 “Pattern Inspection Device”.
[0032]
Finally, the comparison unit 7 compares the sensor data that has passed through the delay circuit 6 and the reference data to detect a mismatched portion. The delay circuit 6 corrects the calculation delay time in the reference data generator 5a.
[0033]
FIG. 3 is a block diagram of a defect inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention based on die-to-die comparison. The die-to-die method is a method of comparing sensor data. The type that compares sensor data captured by two types of optical systems at the same time and the sensor data for the reference pattern are stored prior to inspection. There is a type to compare with sensor data for. In the former type, the speed unevenness mismatch is canceled out, so that the problem of misalignment due to the speed unevenness does not occur. Here, only the latter type will be considered.
[0034]
First, reference data serving as a reference is input. That is, the sensor image data of the reference pattern input from the sensor data input unit 1 and the position coordinates that are simultaneously input from the position coordinate input unit 2 and averaged through the average processing unit 3 are input to the memory unit 8.
[0035]
In the inspection process of the inspection board, the switch SW is switched, the position coordinates input from the position coordinate input unit 2 are input to the reference data generation unit 5b through the average processing unit 5, and further stored in the memory unit 8 above. The reference sensor image data and the position coordinates are input, and reference image data corrected by the difference between the position coordinates is generated. Finally, the comparison unit 7 compares the sensor image data of the inspection board that has passed through the delay circuit 6 and the reference image data to detect a mismatched portion.
[0036]
FIG. 4 is a block diagram of the average processing unit 3 that realizes the average processing of the X and Y coordinates. A digital value representing the X coordinate is input, and the sensor scan clock is transferred as a synchronous clock by the DQ flip-flops QX1 to QXN. The sensor scan clock is generated once every time one line of sensor data starts to be transferred. The number of DQ flip-flops is the same as the number of stages of the TDI sensor.
[0037]
As the average calculation of the X coordinate, the difference between the outputs of the first stage QX1 and the last stage QXN of the DQ flip-flop is calculated for each sensor scan clock using the subtractor UX1, and this is calculated using the DQ flip-flop QX0 and the adder AX1. In this way, the circuit scale is reduced by cumulative addition. Finally, division is performed by the cumulative stage number N using the divider DX1, and the average coordinates are calculated. The calculation of the Y coordinate is performed in the same manner.
[0038]
However, considering the trade-off between position correction accuracy and circuit scale, the number of DQ flip-flops can be reduced if the circuit scale is to be suppressed, and can be increased if position correction precision is to be improved. . The selectors SX1 and SX2 (or SY1 and SY2) select whether the number of stages N is N1 or N2, and are selected by a selection signal.
[0039]
FIG. 5 is a time chart of the coordinate averaging process. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the operation status of each line sensed by the line sensor. Sensor data is sensor-scanned through N stages of integration (integrated value is output). Position coordinates are input in synchronization with each integration process, and an average value of the coordinates is output simultaneously with the sensor scan.
[0040]
FIG. 6 is a block diagram of the reference data generator 5b for die-to-die comparison. In the die-to-die comparison, as described above, since there are dies in which the same pattern is drawn on one mask, one is used as a reference reference pattern and the other is used as a pattern to be inspected to compare the two. In the following description, the X direction is the continuous movement direction of the stage, and the Y direction is the step movement direction.
[0041]
The X and Y offsets are for setting the relative positions between the two dies of the reference pattern and the pattern to be inspected, but may be used for other purposes such as mask rotation correction and expansion / contraction correction. The reference X and Y coordinates read from the memory unit 8 recorded prior to the inspection and X and Y offsets added by the adders AX2 and AY2, respectively, are used as reference data reference positions.
[0042]
The relative position shift between the reference data and the sensor data can be calculated by subtracting the reference position coordinates of the reference data subjected to the offset correction from the X and Y coordinates for inspection using the subtracters UX2 and UY2. it can.
[0043]
As will be described later, the relative positional deviation is further calculated in units of pixels or smaller sub-pixels, then aligned in the subsequent position correction and pixel alignment unit 11 and transferred to the comparison unit 7. .
[0044]
In the pixel unit alignment, the determination unit 12 compares the position coordinates for inspection and the reference position coordinates of the reference data. If this difference is larger than the pixel size, a read request is issued to the memory unit 8 and the next request is made. This is done by reading position coordinates and sensor data. Sub-pixel alignment is performed by interpolating the reference sensor data and calculating the positional deviation.
[0045]
FIG. 7 is a characteristic graph of the apparatus according to the first embodiment of the present invention. Under the same conditions as in FIG. 9, the vertical axis indicates the PEF when the number of integration stages N is 128, 256, and 512 stages. The maximum value of PEF is 1 or less in any of the integration stages of 128, 256 and 512, and the positional deviation is remarkably small.
[0046]
Further, the difference from the conventional example is that the positional deviation becomes smaller as the number of integration stages of the TDI sensor increases. This indicates that the positional deviation between the reference data and the sensor data due to uneven stage speed can be greatly reduced, and the occurrence of pseudo defects can be suppressed and the practical defect detection sensitivity can be improved. Similar results are obtained in the configuration of the second embodiment.
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to improve the sensitivity of defect detection by correcting the positional deviation caused by speed unevenness or yawing using stage coordinates and creating reference data, and to prevent false detection of pseudo defects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a defect inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining averaging of position coordinates. FIG. 3 is a defect according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of a coordinate averaging processing unit. FIG. 5 is a time chart of coordinate averaging processing. FIG. 6 is a block diagram of a reference data generating unit for die-to-die comparison. FIG. FIG. 8 is a graph illustrating the operation of a time delay integration (TDI) sensor. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the speed variation of a conventional defect inspection apparatus and PEF. Characteristic graph shown [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor data input part 2 ... Position coordinate input part 3 ... Average process part 4 ... Design data input part 5a, 5b ... Reference data generation part 6 ... Delay circuit 7 ... Comparison part 8 ... Memory part 11 ... Position correction and image position Matching section 12 ... determiner

Claims (5)

検査基板上の二次元パターンを光学的に読み取り、電気的な画像情報とする時間遅延積分型センサを用い、検出画像データに変換するセンサデータ入力部と、
前記二次元パターンの光学的な読み取りに同期して、前記二次元パターンの読み取り位置の座標を読み取る位置座標入力部と、
前記読み取り位置の座標を、前記時間遅延積分センサの初段と最終段の出力の差分を積分段数分累積加算し積分段数で除して平均化する平均処理部と、
前記平均処理部で平均化された座標により、第1の参照画像データの位置座標を補正して第2の参照画像データを発生する参照データ発生部と、
前記センサデータ入力部より入力される前記検出画像データと前記第2の参照画像データとを比較して、異なる箇所を欠陥として検出する比較部と、
を具備することを特徴とする欠陥検査装置。
A sensor data input unit that optically reads a two-dimensional pattern on an inspection board and converts it into detection image data using a time delay integration type sensor that is electrical image information;
A position coordinate input unit that reads the coordinates of the reading position of the two-dimensional pattern in synchronization with the optical reading of the two-dimensional pattern;
An average processing unit that averages the coordinates of the reading position by cumulatively adding the difference between the output of the first stage and the last stage of the time delay integration sensor by the number of integration stages and dividing by the number of integration stages ,
A reference data generation unit that generates second reference image data by correcting the position coordinates of the first reference image data based on the coordinates averaged by the averaging processing unit;
A comparison unit that compares the detected image data input from the sensor data input unit with the second reference image data and detects a different location as a defect;
A defect inspection apparatus comprising:
前記第1の参照画像データが設計データである場合、前記設計データを入力する設計データ入力部をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査装置。  The defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising a design data input unit that inputs the design data when the first reference image data is design data. 前記第1の参照画像データが前記検査基板中の検査パターン以外の他のパターンを基準とする画像データである場合、前記基準パターンの第1のセンサ画像が前記データ入力部より入力され、これと同期して前記位置座標入力部より入力された前記基準パターンの第1の位置座標が前記平均処理部で平均化された後入力され、これらが記憶されるメモリ部をさらに具備し、
前記検査パターンの第2のセンサ画像が前記センサデータ入力部に入力されるとき、これに同期して前記位置座標入力部より入力され前記平均処理部で平均化された前記検査パターンの第2の位置座標が、前記メモリ部に記憶された前記基準パターンの前記第1のセンサ画像と前記第1の位置座標と共に前記参照データ発生部に入力され、前記第2と第1の位置座標の差分が補正された前記第2の参照画像データが発生され、これが前記検査パターンの第2のセンサ画像と前記比較部において比較されることを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査装置。
When the first reference image data is image data based on a pattern other than the inspection pattern in the inspection substrate, the first sensor image of the reference pattern is input from the data input unit, and A first position coordinate of the reference pattern that is synchronously input from the position coordinate input unit is input after being averaged by the average processing unit, and further storing a memory unit;
When the second sensor image of the inspection pattern is input to the sensor data input unit, the second of the inspection pattern that is input from the position coordinate input unit and averaged by the average processing unit in synchronization therewith. Position coordinates are input to the reference data generation unit together with the first sensor image of the reference pattern and the first position coordinates stored in the memory unit, and a difference between the second and first position coordinates is obtained. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the corrected second reference image data is generated and compared with the second sensor image of the inspection pattern in the comparison unit.
前記センサデータ入力部は、前記時間遅延積分の際の基板移動速度が高周波で変動する場合には、前記時間遅延積分の積分段数を増やし、前記基板移動速度が低周波で変動する場合には、前記時間遅延積分の積分段数を抑え、前記センサの感度を維持するため、光量の変動に応じて前記時間遅延積分の積分段数を増やすように、前記積分段数を可変ならしめる手段を具備することを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査装置。  The sensor data input unit increases the number of integration stages of the time delay integration when the substrate moving speed at the time delay integration fluctuates at a high frequency, and when the substrate moving speed fluctuates at a low frequency, In order to suppress the number of integration stages of the time delay integration and maintain the sensitivity of the sensor, there is provided means for making the number of integration stages variable so as to increase the number of integration stages of the time delay integration in accordance with a change in light amount. The defect inspection apparatus according to claim 1. 検査基板上の二次元パターンを時間遅延積分型センサを用いて光学的に読み取り、電気的な画像情報である検出画像データに変換し、
前記二次元パターンの光学的な読み取りに同期して、前記二次元パターンの読み取り位置の座標を読み取り、
前記読み取り位置の座標を、前記時間遅延積分センサの初段と最終段の出力の差分を積分段数分累積加算し積分段数で除して平均化し、
前記平均化された座標により、第1の参照画像データの位置座標を補正して第2の参照画像データを発生し、
前記センサデータ入力部より入力される前記検出画像データと前記第2の参照画像データとを比較して、異なる箇所を欠陥として検出することを特徴とする欠陥検査方法。
A two-dimensional pattern on the inspection board is optically read using a time delay integration type sensor, and converted into detection image data which is electrical image information.
In synchronization with optical reading of the two-dimensional pattern, the coordinates of the reading position of the two-dimensional pattern are read,
The coordinates of the reading position are averaged by cumulatively adding the difference between the output of the first stage and the last stage of the time delay integration sensor by the number of integration stages and dividing by the number of integration stages ,
Correcting the position coordinates of the first reference image data according to the averaged coordinates to generate second reference image data;
A defect inspection method comprising: comparing the detected image data input from the sensor data input unit with the second reference image data to detect a different portion as a defect.
JP2001283975A 2001-09-18 2001-09-18 Defect inspection apparatus and defect inspection method Expired - Lifetime JP3721110B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001283975A JP3721110B2 (en) 2001-09-18 2001-09-18 Defect inspection apparatus and defect inspection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001283975A JP3721110B2 (en) 2001-09-18 2001-09-18 Defect inspection apparatus and defect inspection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003090717A JP2003090717A (en) 2003-03-28
JP3721110B2 true JP3721110B2 (en) 2005-11-30

Family

ID=19107382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001283975A Expired - Lifetime JP3721110B2 (en) 2001-09-18 2001-09-18 Defect inspection apparatus and defect inspection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3721110B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006073155A1 (en) 2005-01-05 2006-07-13 Nec Corporation Pattern defect inspection device, method thereof, and computer-readable recording medium containing program for the same
JP4740705B2 (en) * 2005-09-28 2011-08-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ Pattern defect inspection system
NL2003658A (en) * 2008-12-31 2010-07-01 Asml Holding Nv Euv mask inspection.
US8772731B2 (en) * 2012-04-15 2014-07-08 Kla-Tencor Corporation Apparatus and method for synchronizing sample stage motion with a time delay integration charge-couple device in a semiconductor inspection tool

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003090717A (en) 2003-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10572995B2 (en) Inspection method and inspection apparatus
US8233698B2 (en) Pattern inspection apparatus, corrected image generation method, and computer-readable recording medium storing program
JP3484042B2 (en) Pattern inspection method and apparatus
US7655904B2 (en) Target workpiece inspection apparatus, image alignment method, and computer-readable recording medium with program recorded thereon
US4559603A (en) Apparatus for inspecting a circuit pattern drawn on a photomask used in manufacturing large scale integrated circuits
US10600176B2 (en) Inspection method and inspection apparatus
US7809181B2 (en) Pattern inspection apparatus, image alignment method, displacement amount estimation method, and computer-readable recording medium with program recorded thereon
US9542586B2 (en) Pattern inspection apparatus and pattern inspection method
US7639863B2 (en) Die-to-database photomask defect detection using region data to modify inspection thresholds
US7664309B2 (en) Reticle inspecting apparatus and reticle inspecting method
JP4537467B2 (en) Sample inspection apparatus and sample inspection method
EP0899559A2 (en) Reference image forming method and pattern inspection apparatus
JP2009198440A (en) Correction pattern image generation device, pattern inspection apparatus, and correction pattern image generation method
KR101882837B1 (en) Pattern inspection apparatus
US8442320B2 (en) Pattern inspection apparatus and pattern inspection method
JP2012002663A (en) Pattern inspection device and pattern inspection method
JP5178781B2 (en) Sensor output data correction device and sensor output data correction method
JP3958328B2 (en) Sample inspection apparatus, sample inspection method, and program
JP3721110B2 (en) Defect inspection apparatus and defect inspection method
JP2009294027A (en) Pattern inspection device and method of inspecting pattern
JP2009097959A (en) Defect detecting device and defect detection method
JP5684628B2 (en) Pattern inspection apparatus and pattern inspection method
JPH06185999A (en) Method and device for inspecting pattern
JP2002303588A (en) Pattern defect inspection device
JP4554635B2 (en) Pattern inspection apparatus, pattern inspection method, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040830

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040914

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050906

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050909

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080916

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090916

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090916

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100916

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110916

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110916

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120916

Year of fee payment: 7