JPH02132312A - Pattern inspection instrument - Google Patents

Pattern inspection instrument

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Publication number
JPH02132312A
JPH02132312A JP28727988A JP28727988A JPH02132312A JP H02132312 A JPH02132312 A JP H02132312A JP 28727988 A JP28727988 A JP 28727988A JP 28727988 A JP28727988 A JP 28727988A JP H02132312 A JPH02132312 A JP H02132312A
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JP
Japan
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chip
pattern
inspection
area
wafer
Prior art date
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Pending
Application number
JP28727988A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Iwata
敏 岩田
Masahito Nakajima
雅人 中島
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH02132312A publication Critical patent/JPH02132312A/en
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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

PURPOSE:To constitute a minute pattern inspection instrument which can inspect the entire surface of a wafer and all integrated circuits in a relatively short time by dividing the minute pattern of the integrated circuits on the wafer into a chip peripheral part and a chip center part and detecting them. CONSTITUTION:An area dividing mechanism 10 divides an inspected area into a regular area (microarea, chip center part) and an irregular area (macroarea, chip peripheral part) and a chip peripheral part inspection system 20 performs digital image processing for the macroarea. Then a chip center part detection system 30 processes the microarea by optical filtering to inspect whether the outward appearance of the chip surface pattern is abnormal or abnormal. Consequently, wide-area batch inspection is performed at high speed of several seconds per chip with resolution corresponding to the pattern (resolution based upon the pattern size of the macroarea or resolution of submicron fro the microarea).

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 ウェハ上に形成された集積回路パターンの検査装置に関
し、 検査所要時間が比較的短《てウェハ全面、全数検査が可
能な微細パターン検査装置を提供することを目的とし、 ウェハ上の集積回路チップを、配置に規則性の無いパタ
ーンで構成されるチップ周辺部と、繰り返し微細パター
ンで構成されるチップ中心部に分割する領域分割機構、
該チップ周辺部検査のためのパターン結像光学系と、検
知用センサと、画像処理用プロセッサを備えるチップ周
辺部検査系、およびチップ中心部検査のための光学フィ
ルタリング光学系と欠陥検知用センサを備えるチップ中
心部検査系を少なくとも具備し、ウェハ上の集積回路の
微細パターンをチップ周辺部とチップ中心部に分割して
検査するように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary of the Invention] Regarding an inspection device for integrated circuit patterns formed on a wafer, the present invention provides a fine pattern inspection device that requires relatively short inspection time and is capable of 100% inspection of the entire wafer. A region dividing mechanism that divides an integrated circuit chip on a wafer into a peripheral part of the chip consisting of irregularly arranged patterns and a central part of the chip consisting of repeated fine patterns.
A chip peripheral inspection system comprising a pattern imaging optical system for inspecting the chip periphery, a detection sensor, and an image processing processor, and an optical filtering optical system and a defect detection sensor for inspecting the chip center. The present invention includes at least a chip center inspection system, and is configured to inspect a fine pattern of an integrated circuit on a wafer by dividing it into a chip peripheral area and a chip center area.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、ウェハ上に形成された集積回路パターンの検
査装置に関する。
The present invention relates to an inspection apparatus for integrated circuit patterns formed on a wafer.

集積回路(LSI)の製造プロセスは急速に高度化し、
現在ではMOSデバイスを例にとると、その記憶容量は
、1メガビットから4メガビットへ移行する段階を迎え
ようとしている。これにともない、パターンの微細化、
ウェハサイズの大型化が進展し、パターンサイズのサブ
ミクロン化、ウェハサイズの大径(6インチ)化が主流
となりつつある。ウエハの大型化、パターンの微細化に
よって、ウェハの全域を迅速に一括検査できる技術の開
発が必要となってきている。
The manufacturing process of integrated circuits (LSI) is rapidly becoming more sophisticated.
Taking MOS devices as an example, the storage capacity of MOS devices is currently on the verge of transitioning from 1 megabit to 4 megabits. Along with this, pattern miniaturization,
Wafer sizes are becoming larger, and submicron pattern sizes and larger wafers (6 inches) are becoming mainstream. As wafers become larger and patterns become finer, it has become necessary to develop technology that can rapidly inspect the entire wafer at once.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

現在、LSIの検査には、電気的な手法による機能試験
がある。ところが、この種の(電気的な)方法ではパタ
ーンの断線、ショートなどの検査はできるものの、切れ
かかり、ショートしかがり等の欠陥の発見は不可能であ
る。このため、外観検査は半導体製造プロセス上必要な
ものである。
Currently, LSI inspection includes functional tests using electrical methods. However, although this type of (electrical) method can inspect patterns for disconnections, short circuits, etc., it is impossible to discover defects such as close cuts and short circuits. Therefore, visual inspection is necessary in the semiconductor manufacturing process.

一方、検査対象であるウェハの配線パターンのサイズは
最近ではサブミクロンオーダーに至り、ウェハサイズは
6″と大型化しているので、検査の際に扱う画像情報量
は膨大なものとなる。今後、一層複雑化、高機能化する
LSIの検査工程において、これまで実施されてきた目
視による外観検査では、全数、全面検査は実際上困難に
なり、自動外観検査装置の開発は必要不可欠なものとな
ってきている。
On the other hand, the size of the wiring pattern on the wafer to be inspected has recently reached the submicron order, and the wafer size has increased to 6", so the amount of image information handled during inspection will be enormous. In the inspection process of LSIs, which are becoming more complex and sophisticated, it has become practically difficult to perform a complete and complete inspection using the visual inspection that has been carried out up until now, and the development of automatic visual inspection equipment has become indispensable. It's coming.

LSIパターンの自動検査を行うことのできる装置には
大別して2つのタイプがある。
There are roughly two types of devices that can automatically test LSI patterns.

■ デジタル画像処理タイプ:カメラ等により広い被検
査領域を一括して走査、光電変換し、デジタル化して、
そのデジタルデータに対して検査論理を施工し、例えば
基準パターンデータとの一致/不一致を求めることで自
動検査するもの。
■Digital image processing type: Scans a wide area to be inspected all at once using a camera, photoelectrically converts it, digitizes it,
Automatic inspection is performed by applying inspection logic to the digital data and determining whether it matches or does not match, for example, standard pattern data.

サブミクロン分解能で検査を行うため、6インチウエハ
全面を検査する場合長時間(10時間以上)の検査時間
を要し、ウェハの全面、全数検査はほとんど不可能であ
る。
Since inspection is performed with submicron resolution, it takes a long time (10 hours or more) to inspect the entire surface of a 6-inch wafer, and it is almost impossible to inspect the entire surface of the wafer.

■ 光学的空間処理タイプ:検知信号を光学的にフィル
タリング処理して(後述の遮断フィルタ法を実行して)
検査するもの。
■ Optical spatial processing type: Optically filters the detection signal (by executing the cutoff filter method described later)
What to inspect.

この装置の特徴は、サブミクロン精度でほぼリアルタイ
ムでウェハの広領域一括検査が可能であることである。
A feature of this equipment is that it is capable of inspecting large areas of wafers in near real time with submicron precision.

しかしながら欠点としては、規則的な繰り返しパターン
のみの検査しか行えず、チップ周辺部に見られる非規則
性パターンはノイズとなってしまうことが挙げられる。
However, the drawback is that only regular repeating patterns can be inspected, and irregular patterns found around the chip become noise.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明は、検査所要時間が比較的短《てウェハ全面、全
数検査が可能な微細パターン検査装置を提供することを
目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fine pattern inspection apparatus capable of inspecting the entire surface of a wafer in a relatively short amount of time.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図に示すように本発明ではパターン検査装置を、領
域分割機構10、チップ周辺部検査系20、およびチッ
プ中央部検査系30で構成する。
As shown in FIG. 1, the pattern inspection apparatus of the present invention includes an area dividing mechanism 10, a chip peripheral inspection system 20, and a chip center inspection system 30.

領域分割機構10はチップ面を、配線等のパターン形状
が比較的大きく、パターン配置に規則性が無い部分Aと
、パターン形状が微細でその微細パターンが規則正しく
繰り返されている部分Bに分割する。チップ周辺部には
ボンディングパッドおよびI/Oバッファが形成され、
これらは大型(パッドなら100〜200μm、配線で
5〜10数μm)で規則性はなく、P−P痕や表面粗化
のためのランダムな黒点が多数形成されていて、画像と
しては非規則性パターンに属する。上記部分Aはこのチ
ップ周辺部に相当する。またチップ中心部にはロジック
であれば内部ゲート群、メモリであればメモリセル群が
構成され、特にメモリセルは微小(配線幅は1μm以下
)でそれが多数、規則正しく、繰り返して配置されてい
る。上記部分Bはこのチップ中心部に相当する。
The region dividing mechanism 10 divides the chip surface into a portion A where the pattern shape of wiring etc. is relatively large and the pattern arrangement is irregular, and a portion B where the pattern shape is fine and the fine pattern is regularly repeated. Bonding pads and I/O buffers are formed around the chip,
These are large (100 to 200 μm for pads, 5 to 10-odd μm for wiring) and have no regularity, and many random black spots due to P-P marks and surface roughening are formed, and the images are irregular. Belongs to a sexual pattern. The above portion A corresponds to the peripheral area of this chip. In addition, in the center of the chip, there is a group of internal gates for logic, and a group of memory cells for memory.Memory cells are particularly small (wiring width is 1 μm or less), and there are many of them, and they are arranged regularly and repeatedly. . The above portion B corresponds to the center of this chip.

第2図にICパターンの概要を示す。ウェハ1に多数の
チップ2が形成され、チップ2はパターンの大/小、規
則性/非規則性により周辺部Aと中心部Bに分けること
ができる。
Figure 2 shows an outline of the IC pattern. A large number of chips 2 are formed on a wafer 1, and the chips 2 can be divided into a peripheral part A and a central part B depending on the size and regularity and irregularity of the pattern.

チップ周辺部検査系20は、パターン結像光学系、検知
用センサ、および画像処理用プロセッサを備え、デジタ
ル画像処理によりチップ周辺部Aの外観異常有無の検査
を行なう。
The chip periphery inspection system 20 includes a pattern imaging optical system, a detection sensor, and an image processing processor, and inspects the chip periphery A for abnormalities in appearance by digital image processing.

またチップ中心部検査系30は、光学フィルタリング用
光学系および欠陥検知用センサを備え、遮断フィルタ法
によりチップ中心部Bの外観異常有無の検査を行なう。
The chip center inspection system 30 is equipped with an optical filtering optical system and a defect detection sensor, and inspects the chip center B for presence or absence of external appearance abnormalities using a cutoff filter method.

〔作用〕[Effect]

この装置では、領域分割機構10により検査エリアを規
則性領域(ミクロエリア、チップ中心部)と非規則性領
域(マクロエリア、チップ周辺部)に分け、チップ周辺
部検査系20によりマクロエリアAをデジタル画像処理
して、そしてチップ中心部検査系30によりミクロエリ
アBを光学フィルタリングにより処理して、チップ表面
パターンの外観異常/正常を検査する。
In this device, an area dividing mechanism 10 divides the inspection area into a regular area (micro area, chip center) and an irregular area (macro area, chip periphery), and a chip periphery inspection system 20 divides the inspection area into a regular area (micro area, chip center) and an irregular area (macro area, chip periphery). Digital image processing is performed, and the micro area B is processed by optical filtering by the chip center inspection system 30 to inspect the appearance abnormality/normality of the chip surface pattern.

これは画像処理の検査適応性の高さと光学フィルタの検
査高速性の各利点を利用するもので、これによりlチッ
プ当り数秒という高速で、またパターンに対応した分解
能で(マクロエリアならそのパターンサイズに基づいた
分解能例えば数μm以上で、またミクロエリアならサブ
ミクロンの分解能で)、広領域一括検査が可能となる。
This takes advantage of the high inspection adaptability of image processing and the high inspection speed of optical filters, which allows for high-speed inspection of several seconds per chip and resolution corresponding to the pattern (for macro areas, the pattern size (e.g., several micrometers or more, or submicron resolution for micro areas), it becomes possible to inspect a wide area at once.

光学フィルタリングによる検査は、微細繰り返しパター
ンからのレーザビームの反射光が、光学的にフーリエ変
換を起こすことを利用したものである。すなわち、繰り
返し性のあるパターンに平面波ビームを入射し、その透
過光または反射光をレンズを通して投影すると、繰り返
し部分はフーリエ変換像を形成し、離散的な位置に輝点
となって分布する。ところが、パターンに欠陥があると
その部位はパターン繰り返し性からはずれ、得られる光
分布は広く拡散した形状となる。したがって、正常な輝
点分布をマスキングすれば、欠陥(非繰り返し成分)信
号のみを抽出できることになる。
Inspection by optical filtering utilizes the fact that the reflected light of a laser beam from a fine repeating pattern optically undergoes Fourier transformation. That is, when a plane wave beam is incident on a repeating pattern and its transmitted or reflected light is projected through a lens, the repeating portions form a Fourier transform image and are distributed as bright spots at discrete positions. However, if there is a defect in the pattern, the pattern deviates from the pattern repeatability at that location, and the resulting light distribution has a widely diffused shape. Therefore, by masking the normal bright spot distribution, only the defect (non-repetitive component) signal can be extracted.

第3図に光遮断フィルタ光学系の構成を示す。FIG. 3 shows the configuration of the light blocking filter optical system.

図において31はレーザ光源、32〜34は通常のレン
ズ、35〜37は対象パターンを置く面または結像面で
ある。今、面35に検査対象パターン35aを置き、該
パターン35aが規則性のある微細パターンであると結
像面36にはフーリエ回折像36aが表われる。これを
レンズ34により面37に再結像させると、その像は3
7a即ちフーリエ逆変換されて最初の対象パターン35
aに戻る。
In the figure, 31 is a laser light source, 32 to 34 are ordinary lenses, and 35 to 37 are surfaces on which the target pattern is placed or imaging surfaces. Now, if a pattern 35a to be inspected is placed on the surface 35 and the pattern 35a is a regular fine pattern, a Fourier diffraction image 36a will appear on the imaging surface 36. When this image is re-imaged on the surface 37 by the lens 34, the image becomes 3
7a, that is, the first target pattern 35 after Fourier inverse transformation.
Return to a.

対象パターン35aに異常(欠陥)部d+,dzがある
と、面36でのこの異常部の像は欠陥回折像36bの如
くなる。対象パターン35aが微細繰り返しパターンと
異常部の両方であると面36での像はフーリエ回折像3
6aと欠陥回折像36bの和になり、多数の輝点の他に
全体的に薄く光っているように見える。
If the target pattern 35a has an abnormal (defect) portion d+, dz, the image of this abnormal portion on the surface 36 becomes a defect diffraction image 36b. If the target pattern 35a is both a fine repeating pattern and an abnormal area, the image at the surface 36 is a Fourier diffraction image 3.
6a and the defect diffraction image 36b, and in addition to many bright spots, the entire image appears to be faintly shining.

このフーリエ変換面36に光遮断フィルタ36Cを設置
して(図ではフィルタ36cの黒点が光遮蔽部、その周
囲の白色部分が光透過部)、正常パターンによる回折像
36aを遮蔽すると、欠陥による回折像のみがフィルタ
36cを通過し、これがレンズ34により再度結像(逆
フーリエ変換)されて面37には欠陥像37bが現われ
る。こうして欠陥d.,d.を検出することができる。
A light blocking filter 36C is installed on this Fourier transform surface 36 (in the figure, the black dot of the filter 36c is the light blocking part, and the surrounding white part is the light transmitting part) to block the diffraction image 36a of the normal pattern. Only the image passes through the filter 36c, and is imaged again by the lens 34 (inverse Fourier transform), so that a defect image 37b appears on the surface 37. Thus defect d. , d. can be detected.

この遮断フィルタ法では面35に対象パターン(第3図
では透過系であるから、透光性のマスクなど。反射法を
とるならチップそのものでよい)を置き、面36にフィ
ルタ36cを置けば、面37にには、該チップパターン
に欠陥があれば欠陥像37bが得られるから、検査は瞬
間的で、パターン比較、数値演算のように時間を要しな
い。
In this cutoff filter method, if a target pattern (such as a light-transmitting mask or the like since the system in FIG. 3 is a transmission system is used; if a reflection method is used, the chip itself may be used) is placed on the surface 35, and a filter 36c is placed on the surface 36, If there is a defect in the chip pattern, a defect image 37b is obtained on the surface 37, so the inspection is instantaneous and does not require time unlike pattern comparison or numerical calculation.

第4図に欠陥の例を示す。本例では欠陥は配線パターン
の一部欠損部である。
FIG. 4 shows an example of a defect. In this example, the defect is a partially missing portion of the wiring pattern.

この遮断フィルタ法は演算を必要とせず、極めて高速な
欠陥検出が可能であるが、対象パターンが周期性を持つ
微細パターンである必要があり、非周期性パターンであ
ると対象パターンそれ自体が欠陥になってしまい、0次
項、1次項、・・・・・・ドットが整然と配列したフー
リエ解析像36aが得られず、広範囲に光が分布する。
This cutoff filter method does not require calculations and is capable of extremely high-speed defect detection, but it requires that the target pattern be a periodic fine pattern, and if it is an aperiodic pattern, the target pattern itself may be defective. As a result, a Fourier analysis image 36a in which dots of zero-order terms, first-order terms, etc. are arranged in an orderly manner cannot be obtained, and light is distributed over a wide range.

従って理想的なフィルタ36cを作ることができず、欠
陥像37bが得られない。
Therefore, an ideal filter 36c cannot be made and a defective image 37b cannot be obtained.

マクロエリアの検査にはデジタル函像処理を用いるが、
マクロエリアパターンはパターン寸法がq 大きく、検査面積も一般にミクロエリアの数分の1以下
であるから、処理時間が膨大になるのは回避できる。
Digital box image processing is used for macro area inspection, but
Since the macro area pattern has a pattern size q large and the inspection area is generally less than a fraction of the micro area, it is possible to avoid an enormous amount of processing time.

この検査は例えば第5図の如くして行なうことができる
。即ち、ウェハl上の2つのチップを検査対象とし、そ
の周辺部Aの一部2a,2bを取出すとその画像は21
a,2lbの如《なるが、これら画像パターンにつき不
一致度検出を行なう(ステップ22)。本例では画像2
lbは正常、画像21aは欠陥dありとしている。これ
らの画像パターンを上下左右等にn(≧1)画素ずつず
らしながら複数回(本例では9回)不一致度を求めると
、完全に合った状態では正常パターン同志では不一致度
はOになる(実際上はノイズ、マッチング誤差(製造上
のずれ)などがあるので0に近くなる)が、本例では欠
陥dがあるから如何程位置合わせしても不一致が0には
ならない。この不一致度が最少のものを求め(ステップ
23、矢印が不一致度最小のケース)、その状態(色々
位置をずらせたが、その中の不一致度最小の回の状態)
で画像21a,2lbの差分を求め(ステップ24)、
フィルタリングして(ステップ25)、欠陥画像を残す
(ステップ26)。
This inspection can be carried out, for example, as shown in FIG. That is, when two chips on a wafer l are inspected and parts 2a and 2b of their peripheral area A are taken out, the image is 21
a, 2lb, etc., but the degree of mismatch is detected for these image patterns (step 22). In this example, image 2
lb is normal, and image 21a has defect d. If we calculate the degree of mismatch multiple times (9 times in this example) while shifting these image patterns by n (≧1) pixels vertically, horizontally, etc., the degree of mismatch between normal patterns will be 0 when they match perfectly ( In reality, it is close to 0 because of noise, matching errors (manufacturing deviations), etc.) However, in this example, since there is a defect d, no matter how much alignment is performed, the mismatch will not become 0. Find the one with the lowest degree of inconsistency (step 23, the arrow indicates the case with the least degree of inconsistency), and find its state (the state of the time with the least degree of inconsistency among the various positions shifted)
Find the difference between images 21a and 2lb (step 24),
Filter (step 25) and leave the defective image (step 26).

なお正常パターン同志でも差分は上述のように0にはな
らないものであるが、ノイズ成分は孤立点の除去で、ま
たマッチング誤差による差分はウインドウWより大とし
て除き、欠陥のみを残すことができる。
Note that the difference between normal patterns does not become 0 as described above, but the noise component can be removed by removing isolated points, and the difference due to matching error can be removed as being larger than the window W, leaving only the defect.

第5図では小領域2a.2bを比較対象とするから、チ
ップ周辺部Aの検査には小頭域2a.2bをチップ全周
に亘って移動させる。勿論小頭域2a,2bを拡大して
、周辺部A全体としてもよく、この場合は上記移動は必
要ない。第5図の2つのチップはウェハ上の任意に選ん
だ2チップでよいが、一方を基準、他方を供試としても
よい。
In FIG. 5, small area 2a. 2b is to be compared, therefore, for the inspection of the chip peripheral area A, the small head area 2a. 2b is moved around the entire circumference of the chip. Of course, the small head regions 2a and 2b may be expanded to cover the entire peripheral area A, and in this case, the above movement is not necessary. The two chips in FIG. 5 may be two arbitrarily selected chips on the wafer, but one may be used as a reference and the other as a test.

基準チップは、上述の検査で無欠陥とされたものから選
ぶのは当然である。
It goes without saying that the reference chips are selected from those found to be defect-free in the above-mentioned inspection.

マクロエリアの検査には第6図に示す方法(特徴抽出法
)も利用できる。(a)(ト))は配線パターンが正常
な場合、(C)(d)はそれが不良な場合である。(a
)l1 では配線パターン27の水平、垂直、斜め各方向の幅2
8を中心線上各点に沿って求め、(b)では配線パター
ン27に内接する円29の径を中心線上各点に沿って求
める。(a)[有])は正常であるから幅28は各点で
同じであり、内接円の径も各点で同じであるが、(C)
(d)のように欠陥dがあると幅が280の如く短くな
り、また内接円の径が29aの如く小になり、これによ
り欠陥dの存在を知ることができる。
The method shown in FIG. 6 (feature extraction method) can also be used to inspect the macro area. (a) (g)) are cases in which the wiring pattern is normal, and (C) and (d) are cases in which it is defective. (a
)l1, the width 2 of the wiring pattern 27 in the horizontal, vertical, and diagonal directions.
8 is found along each point on the center line, and in (b), the diameter of the circle 29 inscribed in the wiring pattern 27 is found along each point on the center line. (a) [Yes]) is normal, so the width 28 is the same at each point, and the diameter of the inscribed circle is also the same at each point, but (C)
If there is a defect d as shown in (d), the width becomes short as 280 and the diameter of the inscribed circle becomes small as 29a, which makes it possible to know the existence of the defect d.

第3図ではチップ中心部を扱い、周辺部は検査対象外と
するから、該周辺部をマスキングし、また第5図ではチ
ップ周辺部を扱い、チップ中心部は検査対象外とするか
らチップ中心部をマスキングする(この中心部のマスキ
ングは、解像度の関係で実際は必要ない)。領域分割機
構10はこのマスキングを行なう。チップ周辺部と中心
部との境界線の決定は、設定データに従って行なう(内
部ゲート群、メモリセル群の領域か否かで行なう)、ま
たは実際のチップに対し光学系の絞り(矩形窓)を変え
てフーリエ回折像が鮮明に見られるときの絞り内範囲が
チップ中心部、その外側がチップ周辺部とする、等によ
り行なうことができる。1チップに対し境界線を決定す
れば、同じウェハ上の他のチップ(同種のチップ)にも
該境界線を適用できることは勿論である。
Figure 3 deals with the center of the chip, and the periphery is not subject to inspection, so the periphery is masked, and Figure 5 deals with the periphery of the chip, and the center of the chip is not subject to inspection, so the center of the chip is (This masking of the center is not actually necessary due to resolution issues.) The region dividing mechanism 10 performs this masking. The boundary line between the periphery and the center of the chip is determined according to the setting data (depending on whether it is an internal gate group or memory cell group area) or by setting the aperture (rectangular window) of the optical system to the actual chip. Alternatively, the range within the aperture where the Fourier diffraction image can be seen clearly can be set at the center of the chip, and the area outside the aperture is set at the periphery of the chip. Of course, once a boundary line is determined for one chip, the boundary line can also be applied to other chips (chips of the same type) on the same wafer.

〔実施例〕〔Example〕

第7図に本発明のパターン検査装置の光学系の構成を示
す。レーザ光源31、エクスバンダを構成するレンズ3
2、反射鏡38、ビームスプリッタ39、エリアシャッ
タ41,FTレンズ33、フィルタ36c,IFTレン
ズ34、CCD (エリアセンサ、可動)40はチップ
中央部検査系30を構成する。また対物レンズ42、結
像レンズ43、COD (エリアセンサ、可動)50を
チップ周辺部検査系20の光学系を構成する。このチッ
プ周辺部検査系20の光学系は2つのチップに対するも
のであり、COD50などは2個等とする(2ヘッドカ
メラにする)。
FIG. 7 shows the configuration of the optical system of the pattern inspection apparatus of the present invention. Laser light source 31, lens 3 constituting the exbander
2, a reflecting mirror 38, a beam splitter 39, an area shutter 41, an FT lens 33, a filter 36c, an IFT lens 34, and a CCD (area sensor, movable) 40 constitute a chip center inspection system 30. Further, an objective lens 42, an imaging lens 43, and a COD (area sensor, movable) 50 constitute an optical system of the chip peripheral inspection system 20. The optical system of this chip peripheral inspection system 20 is for two chips, and the COD 50 etc. are assumed to be two (two-head camera).

エリアシャッタ41は、チップ周辺部を除いてチップ中
心部にレーザビームを投射させる。試料台37上のウェ
ハ(図示しない)の直上に置くのが、高精度マスキング
上有利である。また、チップ中心部検査系とチップ周辺
部検査系は同時に同じチップの中心部、周辺部を検査す
る必要はないから、対物レンズ42とFTレンズ33の
視野は異なるチップ上にあってよい。これはレンズ42
とレンズ33とを位置的にずらして配置する(こうせざ
るを得ない)上で有利である。
The area shutter 41 projects a laser beam onto the center of the chip, excluding the periphery of the chip. Placing it directly above the wafer (not shown) on the sample stage 37 is advantageous for high-precision masking. Furthermore, since the chip center inspection system and the chip peripheral inspection system do not need to inspect the center and periphery of the same chip at the same time, the fields of view of the objective lens 42 and the FT lens 33 may be on different chips. This is lens 42
This is advantageous in that the lens 33 and the lens 33 are arranged at different positions (this is necessary).

第8図は制御系も含めた本発明の実施例を示す。FIG. 8 shows an embodiment of the present invention including a control system.

試料台37はX, Y方向に2次元移動及びθ方向に回
転可能であり、ステージコントローラ37Aがこれらの
運動を制御する。レーザ光源31はレーザパワーコント
ローラ31Aにより制御され、これらのコントローラ3
7A,31Aは入出力アダプタI/Oを介して共通バス
CBに接続され、プロセッサCPUにより制御される。
The sample stage 37 is capable of two-dimensional movement in the X and Y directions and rotation in the θ direction, and a stage controller 37A controls these movements. The laser light source 31 is controlled by a laser power controller 31A, and these controllers 3
7A and 31A are connected to a common bus CB via an input/output adapter I/O, and are controlled by a processor CPU.

CODカメラ40.50a,50bは通信制御装置CC
U.〜CCU3を介して上記I/Oに接続され、照明系
コントローラ51も該I/Oに接続される。■B.−V
B.はビデオバス、M1〜M3は濃淡函像メモリである
。バスCBには表示コントローラを介して表示装iDI
sPが、またディスクコントローラを介してハードディ
スク装置及びフロッピーディスク装置FDDが接続され
アダプタI/OにはプリンタPR,キーボードKB,L
CシャッタアレイLCSA,マクロ閉鎖マスクMCMが
接続する。
COD camera 40.50a, 50b is communication control device CC
U. ~ is connected to the above I/O via the CCU 3, and the lighting system controller 51 is also connected to the I/O. ■B. -V
B. is a video bus, and M1 to M3 are gray box image memories. The display device iDI is connected to the bus CB via the display controller.
sP is connected to the hard disk device and floppy disk device FDD via the disk controller, and the adapter I/O is connected to the printer PR, keyboard KB, L.
C shutter array LCSA and macro closure mask MCM are connected.

更にバスCBには濃度ヒストグラム作成手段、欠陥位置
メモリ、マッチング回路、フィルタ回路、画像転送手段
などが接続される。これらで行なわれるパターン検査は
前述の通りである。
Furthermore, a density histogram creation means, a defect position memory, a matching circuit, a filter circuit, an image transfer means, etc. are connected to the bus CB. The pattern inspection performed with these is as described above.

欠陥位置メモリに書込まれた前記欠陥画像26及び欠陥
像37bは表示装置DISPに表示され、及び又はディ
スクHDD,FDD,プリンタPRに記録される。
The defect image 26 and the defect image 37b written in the defect position memory are displayed on the display device DISP and/or recorded on the disk HDD, FDD, and printer PR.

第9図にパターン検査処理のフローを示す。試料台37
上にウェハ1をセットし■、マクロ系およびミクロ系の
光学系の狙い位置(検査対象チップ)を決めたりして所
期設定し■、次いでマクロ系のフォーカスをとってチッ
プ周辺部を検知し■、l5 l6 チップ周辺部と中心部の境界線を決めてエリア分割する
■。具体的にはマスク(41等)を作り、これをセット
する。そしてミクロ系についてはフィルタ36cを作成
し■、このフィルタを前記面36にセットしてフォーカ
、スをとり■、ミクロ系の検査を行なう■。またマクロ
系についてもフォーカスをとり■、マクロ系の検査を行
なう[相]。これらの検査で欠陥を検出し■、表示、記
録等する。
FIG. 9 shows the flow of pattern inspection processing. Sample stand 37
Set the wafer 1 on top ■, decide the target position (chip to be inspected) of the macro system and micro system and set the desired settings ■, then focus the macro system and detect the chip periphery. ■, l5 l6 Divide the area by determining the boundary line between the periphery and the center of the chip■. Specifically, make a mask (41 etc.) and set it. For the micro system, a filter 36c is prepared (1), this filter is set on the surface 36, the focus is taken (2), and the micro system is inspected (2). We will also focus on macro systems and perform macro system inspections [phase]. Defects are detected through these inspections and displayed, recorded, etc.

フィルタ36cの作成は、簡単には感光フィルムを面3
6に置き、無欠陥対象パターンを面35において露光、
現像することにより行なえる。後述のようにフィルタ3
6cに液晶を用いることもできる。
To create the filter 36c, simply place the photosensitive film on side 3.
6 and expose the defect-free target pattern at surface 35;
This can be done by developing. Filter 3 as described below
A liquid crystal can also be used for 6c.

第10図にエリアシャッタの具体例を示す。可動板41
aと4lbがX方向に互いに逆方向で移動し、可動板4
1cと41dがY方向に互いに逆方向で移動し、これに
より4枚の可動板41a〜41dが作る窓Wを拡大/縮
小する。モータ41eとワイヤ41fおよびプーリ41
gは可動板4la,4lbを開閉し、モータ41hとワ
イヤ411およびプーり41jは可動板41c,41d
を開閉する。
FIG. 10 shows a specific example of the area shutter. Movable plate 41
a and 4lb move in opposite directions to each other in the X direction, and the movable plate 4
1c and 41d move in opposite directions to each other in the Y direction, thereby enlarging/reducing the window W formed by the four movable plates 41a to 41d. Motor 41e, wire 41f and pulley 41
g opens and closes movable plates 4la and 4lb, and motor 41h, wire 411 and pulley 41j open and close movable plates 41c and 41d.
Open and close.

窓WはICチップの中心部Bにのみ光ビームが投射され
るように、ビーム投影領域を制限する。
The window W limits the beam projection area so that the light beam is projected only onto the center B of the IC chip.

41kと441は可動板41aと4lbg?、そして4
1mと41nは可動板41cと41dの案内枠である。
41k and 441 are movable plates 41a and 4lbg? , and 4
1m and 41n are guide frames for movable plates 41c and 41d.

エリアシャッタ41は第11図に示すようにウェハ1上
に設ける(これは第7図と同じ)他、第12図に示すよ
うに反射鏡38とレーザ光源31との間の光学系(エク
スパンダ)内に設けてもよい。また図示しないがIFT
34の後段に配置してチップ周辺部の削除を行なっても
よい。
In addition to providing the area shutter 41 on the wafer 1 as shown in FIG. 11 (this is the same as in FIG. 7), the area shutter 41 is provided in the optical system (expander ) may be provided. Although not shown, IFT
It is also possible to remove the peripheral portion of the chip by disposing it after 34.

これらの第11図、第12図ではステージ56上に、フ
ーリエ像結像用レンズ系54の他に、検査用レンズ系5
5を設けている。
In these FIGS. 11 and 12, in addition to the Fourier image forming lens system 54, an inspection lens system 5 is mounted on the stage 56.
5 is set.

領域分割はマクロ検査用光学系を用いて行なうことがで
きる。まずマクロ検査光学系によってチップパターンの
全体を撮影し、得られた画像からミクロエリアの輪郭を
抽出する(マクロエリア検査系は分解能が低いのでチッ
プ中央部はボケ画像として観測されるから、これにより
チップ周辺部/中央部の区別が簡単にできる)。抽出し
たエリア輪郭にエリアシャッタ41の可動板を移動させ
、検査エリアを制限する。
Region division can be performed using a macro inspection optical system. First, the entire chip pattern is photographed using a macro inspection optical system, and the outline of the micro area is extracted from the obtained image. It is easy to distinguish between the periphery and the center of the chip). The movable plate of the area shutter 41 is moved to the extracted area outline to limit the inspection area.

マクロエリアは白色光を光源として検査する。Macro areas are inspected using white light as a light source.

第8図の照明系コントローラ5lはこの白色光々源のコ
ントローラである。
The illumination system controller 5l in FIG. 8 is a controller for this white light source.

第13図に検査要領を流れ図で示す。試料台37上にウ
ェハ1をセットし■、マクロ系のフォーカスをとって■
、ミクロ系検査エリアを判定し■、マスク形状を計算す
る■。この算出したマスク形状になるようにエリアシャ
ッタ4lを開閉し■、ミクロ系のフォーカスをとる■。
FIG. 13 shows a flowchart of the inspection procedure. Set the wafer 1 on the sample stage 37 ■, take macro focus ■
, Determine the microscopic inspection area (■), and calculate the mask shape (■). The area shutter 4l is opened and closed (2) so that the calculated mask shape is obtained, and the microscopic focus (2) is taken.

次いで遮断フィルタ36cを設定し■、検査光学系をセ
ットし■、検査画像を探知して■、欠陥判定を行なう。
Next, the cutoff filter 36c is set (1), the inspection optical system is set (2), the inspection image is detected (2), and a defect is determined.

遮断フィルタ36cは液晶板でもよく、第11図、第1
2図ではこの液晶板を用いている。53は液晶(LCD
)コントローラである。
The cutoff filter 36c may be a liquid crystal plate, as shown in FIG.
This liquid crystal panel is used in Figure 2. 53 is a liquid crystal (LCD)
) is a controller.

第14図に液晶フィルタの概要を示す。60は液晶板で
、マトリクス状に並ぶ多数のセルからなり、各セルは同
図(b)に示すように透明基板61,62、透明電極6
3,64、液晶分子配向層65(ラビング方向■)、同
66(ラビング方向一)、シール材67を備え、内部に
は液晶が充填される。
FIG. 14 shows an outline of the liquid crystal filter. Reference numeral 60 denotes a liquid crystal plate, which is composed of a large number of cells arranged in a matrix, each cell having transparent substrates 61, 62 and transparent electrodes 6 as shown in FIG.
3 and 64, a liquid crystal molecule alignment layer 65 (rubbing direction -), a liquid crystal molecule alignment layer 66 (rubbing direction 1), and a sealing material 67, and the inside thereof is filled with liquid crystal.

上、下に偏光子68.69が置かれ、レーザ光はこれら
を貫通するように投射する。
Polarizers 68 and 69 are placed above and below, and the laser beam is projected to pass through these.

このフィルタに入射したレーザ光は透明電極63.64
に電圧がか一っているか否かで偏向状態が90゜変化し
、出側にある偏光子69によりオン、オフされる。(ハ
)は電極に電圧がか一っていなくて入射光が通過する状
態、(C)は電極に電圧がか一っていて入射光が遮断さ
れる状態を示す。
The laser light incident on this filter is transmitted through the transparent electrodes 63 and 64.
The polarization state changes by 90 degrees depending on whether the voltage is the same or not, and is turned on or off by the polarizer 69 on the output side. (C) shows a state in which the voltage is not uniform across the electrodes and the incident light passes through, and (C) shows a state in which the voltage is uniform in the electrodes and the incident light is blocked.

この液晶フィルタ36cを例えば第11図の如くセット
し、先ず液晶フィルタを全面透過の状態とし、遮断フィ
ルタ面36の結像光学系55により(55は54と、ス
イッチ操作で交換可能)該面36の光量分布を検出する
。正常信号はあるレベル以上の光量となることから、検
知信号の強弱にヨリ、遮断フィルタ36cのパターンを
プロセッサCPU上で作成する。このパターン信号をL
CDコントローラ53へ送り、液晶板の各セルをオン/
オフし、第3図36aのパターンの2次元遮断フィルタ
を形成する。
This liquid crystal filter 36c is set, for example, as shown in FIG. 11, and first the liquid crystal filter is brought into a completely transmitting state, and the imaging optical system 55 of the cut-off filter surface 36 is used (55 can be replaced with 54 by a switch operation). Detects the light intensity distribution. Since a normal signal has a light intensity above a certain level, a pattern of the cutoff filter 36c is created on the processor CPU depending on the strength of the detection signal. This pattern signal is
It is sent to the CD controller 53 and turns on/off each cell of the liquid crystal board.
Then, a two-dimensional cutoff filter having the pattern shown in FIG. 36a is formed.

感光板を露光、現像して遮断フィルタを作成する方式で
はウェット処理が必要であるが、この液晶利用の遮断フ
ィルタは電気的に瞬時に作成でき、ウェット処理などは
不要であるからインラインでのフィルタ作成が可能にな
る。
The method of creating a cut-off filter by exposing and developing a photosensitive plate requires wet processing, but this cut-off filter using liquid crystal can be created instantly electrically and does not require wet processing, so it can be used as an in-line filter. It becomes possible to create.

第15図に液晶フィルタを用いた検査要領を示す。試料
台上にウェハをセットし■、液晶フィルタを全透過状態
にし■、ミクロエリアの設定■、エリア分割フィルタの
作成および光学系のセット■を行ない、フォーカスをと
って■、フーリエ像を検知し■、検知光強度に対す名ス
ライスレベルの設定を行ない■、遮断フィルタパターン
の計算を行ない■、液晶フィルタへ該パターンを書込み
■、検査光学系をセットして[相]、検査子検知、欠陥
検知を行なう■。
FIG. 15 shows an inspection procedure using a liquid crystal filter. Set the wafer on the sample stage ■, set the liquid crystal filter to the fully transmitting state ■, set the micro area ■, create an area division filter and set the optical system ■, focus ■, and detect the Fourier image. ■, Set the slice level for the detection light intensity ■, Calculate the cut-off filter pattern ■, Write the pattern to the liquid crystal filter ■, Set the inspection optical system [Phase], Inspection element detection, Defect Perform detection■.

遮断フィルタパターンの計算では、検知光強度がスライ
スレベル以上なら液晶セルオン、以下なら液晶セルオフ
とする。このような、実際のチップパターンから遮断フ
ィルタのパターンを求める他に、設計データとして得ら
れるチップパターン情報からフーリエ計算を行なって該
パターンを求め、これを液晶フィルタへ書込んでもよい
In calculating the cutoff filter pattern, if the detected light intensity is above the slice level, the liquid crystal cell is turned on, and if it is below, the liquid crystal cell is turned off. In addition to determining the pattern of the cutoff filter from the actual chip pattern, the pattern may be determined by Fourier calculation from the chip pattern information obtained as design data, and this pattern may be written to the liquid crystal filter.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、チップパターンの
高速、高分解能な広領域一括検査が行なえ、LSIの、
全面の、全数検査が可能となるため、ウェハ工程の高能
率化、省力化に寄与する所が大きい。
As explained above, according to the present invention, high-speed, high-resolution, wide-area batch inspection of chip patterns can be performed, and LSI
Since 100% inspection of the entire surface is possible, it greatly contributes to higher efficiency and labor savings in the wafer process.

また、第10図のエリア分割シャッタを用いると、光学
的に検査エリアの分割を行なうことができ、高速、高分
解能なウェハ全面、全数検査が可能となるリまた液晶利
用の遮断フィルタを用いると、インライン中で光学遮断
フィルタの形成が可能であり、高速、高分解能なウエハ
全面、全数検査が可能となる。
In addition, by using the area dividing shutter shown in Figure 10, the inspection area can be divided optically, making it possible to inspect the entire wafer at high speed and with high resolution. , it is possible to form optical cutoff filters in-line, and high-speed, high-resolution 100% inspection of the entire wafer surface is possible.

2l2l

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理説明図、 第2図はICパターンの説明図、 第3図は空間フィルタリング法の説明図、第4図はチッ
プの欠陥例の説明図、 第5図はマクロ検査の説明図、 第6図はマクロ検査の他の例の説明図、第7図は検査装
置の光学系の説明図、 第8図は制御系も含めた検査装置の概要の説明図、 第9図は検査要領を示す流れ図、 第10図はエリア分割シャッタの斜視図、第11図およ
び第12図はエリア分割シャッタの配置例を示す斜視図
、 第13図はエリア分割シャッタの操作例を示す流れ図、 第14図は液晶フィルタの説明図、 第15図は液晶フィルタの作成例を示す流れ図である。 ■
Figure 1 is an illustration of the principle of the present invention, Figure 2 is an illustration of an IC pattern, Figure 3 is an illustration of a spatial filtering method, Figure 4 is an illustration of an example of a chip defect, and Figure 5 is a macro inspection. FIG. 6 is an explanatory diagram of another example of macro inspection. FIG. 7 is an explanatory diagram of the optical system of the inspection device. FIG. 8 is an explanatory diagram of the outline of the inspection device including the control system. The figure is a flowchart showing the inspection procedure, Figure 10 is a perspective view of the area dividing shutter, Figures 11 and 12 are perspective views showing an example of the arrangement of the area dividing shutter, and Figure 13 is an example of the operation of the area dividing shutter. Flowchart FIG. 14 is an explanatory diagram of a liquid crystal filter, and FIG. 15 is a flowchart showing an example of creating a liquid crystal filter. ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ウェハ上の集積回路チップを、配置に規則性の無い
パターンで構成されるチップ周辺部(A)と、繰り返し
微細パターンで構成されるチップ中心部(B)に分割す
る領域分割機構(10)、該チップ周辺部検査のための
パターン結像光学系と、検知用センサと、画像処理用プ
ロセッサを備えるチップ周辺部検査系(20)、および
チップ中心部検査のための光学フィルタリング光学系と
欠陥検知用センサを備えるチップ中心部検査系(30) を少なくとも具備し、ウェハ上の集積回路の微細パター
ンをチップ周辺部とチップ中心部に分割して検査するよ
うにしてなることを特徴とするパターン検査装置。
[Claims] 1. An integrated circuit chip on a wafer is divided into a peripheral area (A) of the chip consisting of a pattern with no regularity in arrangement, and a central area (B) of the chip consisting of a repeated fine pattern. a region dividing mechanism (10) for inspecting the chip periphery, a chip periphery inspection system (20) comprising a pattern imaging optical system for inspecting the chip periphery, a detection sensor, and an image processing processor; and a chip periphery inspection system (20) for inspecting the chip center. a chip center inspection system (30) comprising an optical filtering optical system and a defect detection sensor; A pattern inspection device characterized by:
JP28727988A 1988-11-14 1988-11-14 Pattern inspection instrument Pending JPH02132312A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100473360B1 (en) * 2002-07-31 2005-03-08 주식회사 디지탈바이오테크놀러지 Method of automatically measuring a position and dimensions of a microchannel using laser reflection, apparatus using the method, and apparatus for detecting a microchannel using the method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100473360B1 (en) * 2002-07-31 2005-03-08 주식회사 디지탈바이오테크놀러지 Method of automatically measuring a position and dimensions of a microchannel using laser reflection, apparatus using the method, and apparatus for detecting a microchannel using the method

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