JPH04316346A - パターン認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩウエハやＴＦＴ
などのパターンを比較して欠陥を認識する方法に係り、
特に、高精度なパターン認識方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパターン認識方法は、特公昭６２
−３９８１１号公報に記載のように、対象のパターンを
検出し、検出したパターンを記憶しておき、一つ前に記
憶しておいたパターンと検出したパターンとを画素単位
に位置合わせし、位置合わせした二つのパターンの誤差
を抽出・比較することにより、パターンの欠陥を認識す
るようになっていた。

【０００３】この認識対象は図２の（ａ），（ｂ），（
ｃ）に例示するようなメモリ用ＬＳＩなどの半導体ウエ
ハのパターンや、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａ
ｎｓｉｓｔｅｒ）のパターンや、プリント配線板のパタ
ーンや、セラミック基板のパターンや、それらを製造す
る工程で用いるマスクやレチクルなどのパターンなどで
ある。ここでは一例として半導体ウエハのパターンにつ
いて説明するが、他のパターンに対しても同じ事が成り
立つ。半導体ウエハのパターンは最終的に切り離されて
個別製品となるチップが数十個一枚のウエハに載ってお
り、それらは互いに同じパターンを持っている。また、
メモリセル繰り返し部ではメモリセルが繰り返してパタ
ーニングされており、それらは互いに同じパターンを持
っている。このようなパターンの欠陥を認識する原理を
図２の（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

【０００４】図２の（ａ）〜（ｃ）は従来の一般的なパ
ターン比較方法の原理説明図で、図２の（ａ）は記憶パ
ターン、図２の（ｂ）は検出パターン、図２の（ｃ）は
パターン差である。各チップが全く同一のパターンを持
っていることに着目し、図２の（ａ）のパターンを検出
して記憶しておき、図２の（ｂ）のそれと同一であるは
ずの別のパターンを次に検出して、二つのパターンを画
素単位に位置合わせし、図２の（ｃ）の位置合わせした
二つのパターンの誤差を抽出して比較する。いずれのパ
ターンにも欠陥が存在しない場合にはパターンの差はほ
とんどないが、いずれかのパターン、例えば、図２の（
ｂ）の検出パターンに欠陥が存在する場合には、図２の
（ｃ）のように欠陥部分でパターンに差があるため、パ
ターンの比較により誤差を生じる場所を検出することで
パターン欠陥を認識することができる。なお、ここで比
較して差があればいずれかのパターンに欠陥があると言
えるが、いずれのパターンに欠陥があるかを判別するこ
とはできない。これを判別する手段には種々の方法があ
るが、本発明に係わる技術とは直接関係が無いのでここ
では特に説明しない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は画像検
出時に電気回路ノイズ、検出サンプリング誤差、ステー
ジ精度や剛性不足に起因する画像パターン誤差、自動焦
点合わせ誤差などの各種誤差が混入する。これら誤差の
ため検出性能は劣化する。特に微細な欠陥を検出する場
合には、欠陥による検出信号の差と各種誤差による検出
信号の差は同程度となり、欠陥の検出は困難となる。こ
のことを図３の（ａ）〜（ｃ）により説明する。

【０００６】図３の（ａ）〜（ｃ）は図２の（ａ）〜（
ｃ）のパターンの波形例図で、図３の（ａ）は図２の（
ａ）の記憶パターンの検出信号波形、図３の（ｂ）は図
２の（ｂ）の検出パターンの検出信号波形、図３の（ｃ
）は図２の（ｂ）の検出パターンの各種誤差の無い場合
の検出信号波形、図３の（ｄ）は図３の（ａ）と図３の
（ｂ）の差信号波形で各種誤差のある場合、図３の（ｅ
）は図３の（ａ）と図３の（ｃ）の差信号波形で各種誤
差の無い場合を示している。比較する検出画像パターン
に各種誤差が無い場合は図３の（ｅ）のように欠陥部差
信号は正常部差信号より十分大きく欠陥の認識は容易で
あるが、検出画像パターンに各種誤差がある場合は図３
の（ｄ）のように欠陥部差信号は正常部差信号と同程度
となり欠陥の認識は困難となる。認識する欠陥サイズが
十分大きい場合は差の大きい場所の面積の違いを利用し
て各種誤差と欠陥を識別できるが、小さい場合は欠陥に
より生じる差の大きい場所の面積は各種誤差によるそれ
と同程度となり欠陥の識別は困難となる。

【０００７】本発明の目的は、各種誤差の混入しにくい
構成でパターンを検出することにより各種誤差の影響を
軽減し、より高精度なパターン認識方法を提供すること
である。とくに、ステージ精度不足や自動焦点合わせ誤
差など検出するタイミングの違いによって引き起こされ
る誤差を対策する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のパターン認識方法は同時に検出したパター
ン同士を比較するようにしたものである。このことを図
４のブロック図で説明する。パターンの画像を検出し、
検出した画像をメモリセルなどの繰り返し周期分だけず
らし、検出した画像とずらした画像を比較してパターン
の欠陥を認識する。この時、パターンの検出に使用する
センサがＴＶカメラなどの二次元センサの場合はずらす
方向は図５の（ａ）に示すようにＸＹいずれの方向でも
同時に検出したパターンと比較することになる。一方、
パターンの検出を一次元イメージセンサを走査しながら
行う場合は、ずらす方向はセンサの画素の並びの方向に
限定される。いずれの場合も実線で囲った一度に検出し
た部分とそれをずらした破線で囲った部分とを比較する
。 実線と破線の共通部分で比較することになるが、それら
は同時に検出したパターン同士を比較する事になる。

【０００９】

【作用】上記パターン認識方法を用いた場合、同時に検
出した画像同士を比較するため、ステージの精度やステ
ージとパターン検出光学系の剛性不足等の機械系に起因
する検出パターンの誤差が含まれない。また、照明に用
いている光源には輝度変動があるが、これも同時に検出
した画像同士の場合は無視できる。さらに、光学系には
一定な焦点深度があり、パターン認識装置には自動焦点
合わせ機構が必要になるが、同時に検出したパターン同
士の場合には自動焦点合わせ誤差は生じない。このよう
な誤差の含まれない画像の比較となり、より高精度なパ
ターン認識ができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の第一の実施例を図１により説
明する。図１はＬＳＩウエハのパターン欠陥を検出する
パターン認識装置のブロック図である。本パターン認識
装置はウエハ１を走査するＸＹステージ２とウエハを照
明する光源３と照明光学系４と照明されたウエハの光学
像を検出する対物レンズ５と一次元イメージセンサ６と
一次元イメージセンサ６の信号をデジタル化するための
Ａ／Ｄ変換器７よりなる検出部、及び入力された検出画
像８と画像シフト部９で検出画像８を対象物の繰返しピ
ッチの整数倍相当だけずらして作ったシフト画像１０を
比較して欠陥を判定する欠陥判定部１１よりなる画像処
理部、及び全体の管理や画像処理部よりの欠陥信号の保
存をする全体管理部１２よりなる。

【００１１】この構成によりパターン欠陥を検出する動
作を次に説明する。まず全体制御部１２よりの指令で各
部のイニシャライズ後に、ＸＹステージ２の走査に同期
して、光源３と照明光学系４で照明されたウエハ１のパ
ターンを対物レンズ５を介して一次元イメージセンサ６
で光電変換することにより一次元イメージセンサの画素
数分の一次元のパターンを検出し、Ａ／Ｄ変換器７でデ
ジタル化した一次元の検出画像８とし、画像シフト部９
で一定の画素数だけずらしたシフト画像１０を生成し、
欠陥判定部１１で検出画像８とシフト画像１０の差をと
って差がある部分を欠陥と判定する。この方式を用いる
ことにより検出画像８とシフト画像１０は同一のタイミ
ングで検出したパターンとなり、タイミングが違うこと
により発生する誤差、例えば、ステージ精度不足により
生じるパターンの歪み、パターン検出光学系の剛性不足
に起因する検出パターンの誤差、照明の光源３の輝度変
動などは検出画像８とシフト画像１０を比較して欠陥を
判定する限りは無視できる。

【００１２】本発明によると一次元イメージセンサを用
いており、ＸＹステージを連続送りできるため高速に検
査でき、しかもＸＹステージの連続送り誤差に伴うパタ
ーン誤差の影響を受けない。また、従来技術で説明した
ようなパターンを記憶しておく必要がなく、欠陥判定部
１１での処理は一次元でセンサの画素数単位の処理とな
り小規模な構成となる特徴がある。

【００１３】次に、本発明の第二の実施例を図６により
説明する。図６はＬＳＩウエハのパターン欠陥を検出す
るパターン認識装置の構成図である。本パターン認識装
置はウエハ１を走査するＸＹステージ２とウエハを照明
する光源３と照明光学系４と照明されたウエハの光学像
を検出する対物レンズ５と一次元イメージセンサ６と一
次元イメージセンサ６の信号をデジタル化するためのＡ
／Ｄ変換器７よりなる検出部、及び入力された検出画像
８を一次元イメージセンサの画素の並び方向に対象物の
繰り返しピッチ分だけずらしたシフト画像１０を作る画
像シフト部９、検出画像８とシフト画像１０を位置合わ
せする画像位置合わせ部１３と画像位置合わせ部１３よ
りの位置合わせされた検出画像とシフト画像１０とを比
較して欠陥を判定する欠陥判定部１４よりなる画像処理
部、及び全体の管理や画像処理部よりの欠陥信号の保存
をする全体管理部１２よりなる。

【００１４】この構成によりパターン欠陥を検出する動
作を次に説明する。まず、全体制御部１２よりの指令で
各部のイニシャライズ後に、ＸＹステージ２の走査に同
期して、光源３と照明光学系４で照明されたウエハ１の
パターンを対物レンズ５を介して一次元イメージセンサ
６で光電変換することにより一次元イメージセンサの画
素数分の一次元のパターンを検出し、Ａ／Ｄ変換器７で
デジタル化した一次元の検出画像８とし、画像シフト部
９で一定の画素数だけずらしたシフト画像１０を生成し
、検出画像８とシフト画像１０を一次元イメージセンサ
の画素の並び方向に位置合わせする。位置合わせの済ん
だ検出画像とシフト画像を欠陥判定部１４で差を取って
欠陥を判定する。この方式を用いることにより検出画像
８とシフト画像１０は同一のタイミングで検出したパタ
ーンとなり、第一の実施例と同様にタイミングが違うこ
とにより発生する誤差を無視できる。

【００１５】本発明によると一次元イメージセンサを用
いており、ＸＹステージを連続送りできるため高速に検
査でき、しかもＸＹステージの連続送り誤差に伴うパタ
ーン誤差の影響を受けない。

【００１６】次に、本発明の第三の実施例を図７により
説明する。図７はパターンの欠陥を検出するパターン認
識装置の構成図である。本パターン認識装置はウエハ１
を位置決めするＸＹステージ２とウエハを照明する光源
３と照明光学系４と照明されたウエハの光学像を検出す
る対物レンズ５とＴＶカメラ１５とＴＶカメラ１５の信
号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器７よりなる検出部と、
入力された検出画像８と画像シフト部９で検出画像８を
ずらして作ったシフト画像１０を比較して欠陥を判定す
る欠陥判定部１１よりなる画像処理部と、全体の管理や
画像処理部よりの欠陥信号の保存をする全体管理部１２
とよりなる。

【００１７】パターン欠陥を検出する動作を次に説明す
る。まず全体制御部１２よりの指令で各部のイニシャラ
イズ後に、ＸＹステージ２を検査位置に位置決めして、
光源３と照明光学系４で照明されたウエハ１のパターン
を対物レンズ５を介してＴＶカメラで光電変換すること
により二次元のパターンを検出し、Ａ／Ｄ変換器７でデ
ジタル化した二次元の検出画像８とし、画像シフト部９
で一定の画素数だけずらしたシフト画像１０を生成し、
欠陥判定部１１で検出画像８とシフト画像１０を比較し
て欠陥を判定する。

【００１８】本実施例によるとＴＶカメラを用いており
、ＸＹステージを位置決めすることを繰り返して検査す
るため、全面を一様に検査するのではなく部分的に検査
することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、パターンを異なったタ
イミングで検出することにより発生する各種誤差要因を
含まないパターンの認識ができ、より高精度なパターン
認識ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例のを示すブロック図。

【図２】従来一般的なパターン比較方式によるパターン
欠陥検出方法の原理図。

【図３】図２のパターン波形図。

【図４】本発明のブロック図。

【図５】比較対象の説明図。

【図６】本発明の第二の実施例を示す装置のブロック図
。

【図７】本発明の第三の実施例を示す装置のブロック図
。

【符号の説明】

１…ウエハ ２…ＸＹステージ ３…光源 ４…照明光学系 ５…対物レンズ ６…一次元イメージセンサ ７…Ａ／Ｄ変換器 ８…検出画像 ９…画像シフト部 １０…比較画像 １１…欠陥判定部 １２…全体制御部 １３…画像位置合わせ部 １４…欠陥判定部 １５…ＴＶカメラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同時に検出した画像同士を比較することに
   よりパターン欠陥を認識することを特徴とするパターン
   認識方法。
2. 【請求項２】対象のパターンを一次元イメージセンサで
   検出し、検出した画像を画像パターンの繰り返し周期の
   整数倍相当の画素数だけ一次元イメージセンサの画素の
   並び方向にずらすことにより検出した画像とずらした画
   像が同時に検出した画像になるようにし、検出した画像
   とずらした画像とを比較し、パターンの欠陥を認識する
   ことを特徴とするパターン認識方法。