JPH11251386A - 異物検出のための載物台位置制御装置及びその載物台位置制御方法 - Google Patents

異物検出のための載物台位置制御装置及びその載物台位置制御方法

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JPH11251386A
JPH11251386A JP10049675A JP4967598A JPH11251386A JP H11251386 A JPH11251386 A JP H11251386A JP 10049675 A JP10049675 A JP 10049675A JP 4967598 A JP4967598 A JP 4967598A JP H11251386 A JPH11251386 A JP H11251386A
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Haruo Yoshida
春雄 吉田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置あわせの自動化が速やかにできる異物検
出のための載物台位置制御装置及びその載物台位置制御
方法を提供する。 【解決手段】 拡大光学系(顕微鏡)3と、拡大光学系
(顕微鏡)3の暗視野像又は明視野像又は偏光像を撮影
するCCDカメラ4と、被測定対象物(半導体基板)2
を搭載するX,Y方向およびθ(回転)を機械的に移動
する載物台1と、被測定対象物(半導体基板)2のパタ
ーンと同一で異物ののっていない基準パターンを、CC
Dカメラ4で撮影して基準画像として格納するメモリを
有する画像処理系5と、基準画像と被測定対象画像の差
(ズレ)による残差光量の検出器(残差光量積分回路)
6と、その光量が最小になるように載物台1のX,Y方
向およびθ(回転)を制御する載物台制御系7とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、異物検出のための
載物台位置制御装置及びその載物台位置制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて、半導体基
板上に微小異物が付着しているとその後の工程において
不具合を生じ、ひいては半導体製造上の歩留りが低下す
る。パターンを形成する以前の半導体基板上に微小異物
が付着した場合の検出は比較的容易で、レーザ光を半導
体基板上の異物に照射し、異物からの散乱光を検出する
方式の装置などが実用化されている。しかし、工程がす
すみ、パターンを形成した半導体基板上に直径0.3μ
m以下の微小異物が付着した場合の検出は容易ではな
い。
【0003】パターンを形成した半導体基板上の微小異
物を検出する方式として、異物ののっていない基準パタ
ーン画像を基準画像とし、異物ののっている被測定対象
パターン画像を被測定対象画像として、両者を一致(パ
ターンマッチング)させた上でその差をとり、微小異物
からの散乱光を浮きたたせ検出する方式(差分画像処理
方式)がある。
【0004】一般には、顕微鏡の暗視野像をCCDカメ
ラで撮影して異物ののっていない基準パターン画像を基
準画像としてメモリに格納しておき、それと同一のパタ
ーンをもつ被測定画像もメモリに格納し、メモリ空間で
演算により位置合わせを行い、画像パターンマッチング
を行う。
【0005】また、顕微鏡の暗視野像をCCDカメラで
撮影して異物ののっていない基準パターン画像を基準画
像としてメモリに格納しておき、それと同一のパターン
をもつ被測定画像を観察しながら載物台X,Y方向およ
びθ(回転)を移動して画像パターンマッチングを行
う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の技術には
以下の問題点がある。
【0007】もし、両画像にマッチングのズレがある
と、ズレたところから残差光がもれ、その光量が微小異
物からの散乱光より強いと微小異物の検出が不能になる
ので、両画像は厳密に一致させなければならない。ま
た、半導体製造プロセスにおいては速やかな検査が必要
なので、迅速な位置あわせが必要である。
【0008】上述の従来の技術の問題点に鑑み、本発明
の目的は、位置あわせの自動化が速やかにできる異物検
出のための載物台位置制御装置及びその載物台位置制御
方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の異物検出のため
の載物台位置制御装置は、拡大光学系と、拡大光学系の
像を撮影するCCDカメラと、被測定対象物を搭載する
X,Y方向およびθ(回転)を機械的に移動する載物台
と、被測定対象物のパターンと同一で異物ののっていな
い基準パターンを、CCDカメラで撮影して基準画像と
して格納するメモリを有する画像処理系と、基準画像と
被測定対象物の画像との差による残差光量の検出器と、
残差光量が最小になるように載物台のX,Y方向および
θ(回転)を制御する載物台制御系とを備えている。
【0010】また、拡大光学系の像は明視野像であり、
載物台制御系は、順次漸近法により残差光量が最小にな
るように載物台のX,Y方向およびθ(回転)を制御し
てもよい。
【0011】また、拡大光学系の像は明視野像であり、
記載物台制御系は、ランダム漸近法により残差光量が最
小になるように載物台のX,Y方向およびθ(回転)を
制御してもよい。
【0012】また、拡大光学系の像は暗視野像であり、
載物台制御系は、順次漸近法により残差光量が最小にな
るように載物台のX,Y方向およびθ(回転)を制御し
てもよい。
【0013】また、拡大光学系の像は暗視野像であり、
載物台制御系は、ランダム漸近法により残差光量が最小
になるように載物台のX,Y方向およびθ(回転)を制
御してもよい。
【0014】また、拡大光学系の像は偏光像であり、載
物台制御系は、順次漸近法により残差光量が最小になる
ように載物台のX,Y方向およびθ(回転)を制御して
もよい。
【0015】また、拡大光学系の像は偏光像であり、載
物台制御系は、ランダム漸近法により残差光量が最小に
なるように載物台のX,Y方向およびθ(回転)を制御
してもよい。
【0016】本発明の異物検出のための載物台位置制御
装置の載物台位置制御方法は、上述の異物検出のための
載物台位置制御装置の載物台位置制御方法であって、基
準画像と被測定対象物の画像を一致させるために、被測
定対象物を搭載した載物台のX,Y方向およびθ(回
転)の各パラメータを移動した時に、両画像からの残差
光量を積分検出し、各パラメータにつき残差光量を最小
とする位置を検出し、すべてのパラメータを同時に移動
した時に、残差光量が最小となったところを両画像が一
致したとみなす。
【0017】また、基準画像と被測定対象物の画像を一
致させるために、被測定対象物を搭載した載物台のX,
Y方向およびθ(回転)の各パラメータを移動した時
に、両画像からの残差光量を積分検出し、各パラメータ
につき残差光量を最小とする位置を検出し、順次漸近法
により、すべてのパラメータを同時に移動した時に、残
差光量が最小となったところを両画像が一致したとみな
してもよい。
【0018】また、基準画像と被測定対象物の画像を一
致させるために、被測定対象物を搭載した載物台のX,
Y方向およびθ(回転)の各パラメータを移動した時
に、両画像からの残差光量を積分検出し、各パラメータ
につき残差光量を最小とする位置を検出し、ランダム漸
近法により、すべてのパラメータを同時に移動した時
に、残差光量が最小となったところを両画像が一致した
とみなしてもよい。
【0019】従って、差分画像処理により異物検出する
場合に、基準パターンと被測定パターンを合致させる手
順において、いちいち画像を観察しながらパターンあわ
せを行わなくても、残差光量というパラメータに集約し
て載物台制御系にリアルタイムで帰還することにより、
位置あわせの自動化が速やかにできる。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図1
を参照して説明する。
【0021】本発明の異物検出のための載物台位置制御
装置の実施の形態は、拡大光学系(顕微鏡)3と、拡大
光学系(顕微鏡)3の暗視野像又は明視野像又は偏光像
を撮影するCCDカメラ4と、被測定対象物(半導体基
板)2を搭載するX,Y方向およびθ(回転)を機械的
に移動する載物台1と、被測定対象物(半導体基板)2
のパターンと同一で異物ののっていない基準パターン
を、CCDカメラ4で撮影して基準画像として格納する
メモリを有する画像処理系5と、基準画像と被測定対象
画像の差(ズレ)による残差光量の検出器(残差光量積
分回路)6と、その光量が最小になるように載物台1の
X,Y方向およびθ(回転)を制御する載物台制御系7
とを備えている。
【0022】最初、載物台1の上に半導体基板2上にあ
り被測定対象半導体パターンと同一で異物ののっていな
いパターンを配置し、拡大光学系3を介して得たCCD
カメラ4の像を基準画像として画像処理系5のメモリに
格納しておく。
【0023】次に、半導体基板2上にある被測定対象パ
ターンを上記と同一の拡大光学系3および同一の条件で
撮影し、被測定半導体基板を搭載した載物台1のX,Y
方向およびθ(回転)を機械的に移動し両者を合致さ
せ、画像処理系5で差し引き画像(差分画像)を得る。
画像処理系5のメモリに格納された基準画像があたかも
被測定対象と同一のパターンをもった空間フィルタのよ
うに作用するので、X,Y方向およびθ(回転)の一致
度がわるければ差し引きされた画像は明るい部分が残
り、一致度がよければ画面は暗くなる。このような両者
の差(ズレ)を画像の差としてではなく、X,Y方向お
よびθ(回転)ごとの残差光量の差として残差光量積分
回路6により電気量に変換して検出し、その量が最小に
なるように載物台1のX,Y方向およびθ(回転)パラ
メータに帰還して高速でパターンマッチングする。
【0024】図2、図3に示すように、X,Y方向およ
びθ(回転)それぞれのパラメータにつき機械的に移動
して、残差光量が最小になったところが全体として最良
のパターンマッチングと判断する。その方法は残差光量
が小さくなるように移動の往復幅を順次小さくする方法
(図2、順次漸近法)でもよいし、乱数によりランダム
に移動させ光量が最小になるところで停止させる方法
(図3、ランダム漸近法)でもよい。
【0025】図4は半導体基板のメタル配線まで進んだ
被測定対象パターンのCCDカメラ像である。図5は、
異物ののっていない像を基準画像としてメモリに格納し
ておき、被測定半導体基板を載物台のX,Y方向および
θ(回転)を機械的に移動し両者を合致させ、差分画像
を得たときに、ほぼ一致してはいるが、完全には一致し
ていない時の差分画像を示している。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、差分画像
処理により異物検出する場合に、基準パターンと被測定
パターンを合致させる手順において、いちいち画像を観
察しながらパターンあわせを行わなくても、残差光量と
いうパラメータに集約して載物台制御系にリアルタイム
で帰還することにより、位置あわせの自動化が速やかに
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の異物検出のための載物台位置制御装置
の実施の形態を示す図である。
【図2】順次漸近法を示す図である。
【図3】ランダム漸近法を示す図である。
【図4】半導体基板のメタル配線まで進んだ被測定対象
パターンのCCDカメラ像を示す図である。
【図5】異物ののっていない像を基準画像としてメモリ
に格納しておき、被測定半導体基板を載物台のX,Y方
向およびθ(回転)を機械的に移動し両者を合致させ、
差分画像を得たときに、ほぼ一致してはいるが、完全に
は一致していない時の差分画像を示す図である。
【符号の説明】
1 X,Y方向およびθ(回転)制御可能な載物台 2 被測定対象物(半導体基板など) 3 拡大光学系(顕微鏡) 4 CCDカメラ 5 画像処理系 6 残差光量の検出器(残差光量積分回路) 7 X,Y方向およびθ(回転)の載物台制御系

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 拡大光学系と、 該拡大光学系の像を撮影するCCDカメラと、 被測定対象物を搭載するX,Y方向およびθ(回転)を
    機械的に移動する載物台と、 前記被測定対象物のパターンと同一で異物ののっていな
    い基準パターンを、CCDカメラで撮影して基準画像と
    して格納するメモリを有する画像処理系と、 前記基準画像と前記被測定対象物の画像との差による残
    差光量の検出器と、 該残差光量が最小になるように前記載物台のX,Y方向
    およびθ(回転)を制御する載物台制御系とを備えた異
    物検出のための載物台位置制御装置。
  2. 【請求項2】 前記拡大光学系の像は明視野像であり、 前記載物台制御系は、順次漸近法により残差光量が最小
    になるように前記載物台のX,Y方向およびθ(回転)
    を制御する請求項1に記載の異物検出のための載物台位
    置制御装置。
  3. 【請求項3】 前記拡大光学系の像は明視野像であり、 前記載物台制御系は、ランダム漸近法により残差光量が
    最小になるように前記載物台のX,Y方向およびθ(回
    転)を制御する請求項1に記載の異物検出のための載物
    台位置制御装置。
  4. 【請求項4】 前記拡大光学系の像は暗視野像であり、 前記載物台制御系は、順次漸近法により残差光量が最小
    になるように前記載物台のX,Y方向およびθ(回転)
    を制御する請求項1に記載の異物検出のための載物台位
    置制御装置。
  5. 【請求項5】 前記拡大光学系の像は暗視野像であり、 前記載物台制御系は、ランダム漸近法により残差光量が
    最小になるように前記載物台のX,Y方向およびθ(回
    転)を制御する請求項1に記載の異物検出のための載物
    台位置制御装置。
  6. 【請求項6】 前記拡大光学系の像は偏光像であり、 前記載物台制御系は、順次漸近法により残差光量が最小
    になるように前記載物台のX,Y方向およびθ(回転)
    を制御する請求項1に記載の異物検出のための載物台位
    置制御装置。
  7. 【請求項7】 前記拡大光学系の像は偏光像であり、 前記載物台制御系は、ランダム漸近法により残差光量が
    最小になるように前記載物台のX,Y方向およびθ(回
    転)を制御する請求項1に記載の異物検出のための載物
    台位置制御装置。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の異物検出のための載物
    台位置制御装置の載物台位置制御方法であって、 前記基準画像と前記被測定対象物の画像を一致させるた
    めに、前記被測定対象物を搭載した前記載物台のX,Y
    方向およびθ(回転)の各パラメータを移動した時に、
    前記両画像からの残差光量を積分検出し、 前記各パラメータにつき前記残差光量を最小とする位置
    を検出し、 すべての前記パラメータを同時に移動した時に、前記残
    差光量が最小となったところを前記両画像が一致したと
    みなす異物検出のための載物台位置制御装置の載物台位
    置制御方法。
  9. 【請求項9】 請求項2に記載の異物検出のための載物
    台位置制御装置の載物台位置制御方法であって、 前記基準画像と前記被測定対象物の画像を一致させるた
    めに、前記被測定対象物を搭載した前記載物台のX,Y
    方向およびθ(回転)の各パラメータを移動した時に、
    前記両画像からの残差光量を積分検出し、 前記各パラメータにつき前記残差光量を最小とする位置
    を検出し、 順次漸近法により、すべての前記パラメータを同時に移
    動した時に、前記残差光量が最小となったところを前記
    両画像が一致したとみなす異物検出のための載物台位置
    制御装置の載物台位置制御方法。
  10. 【請求項10】 請求項3に記載の異物検出のための載
    物台位置制御装置の載物台位置制御方法であって、 前記基準画像と前記被測定対象物の画像を一致させるた
    めに、前記被測定対象物を搭載した前記載物台のX,Y
    方向およびθ(回転)の各パラメータを移動した時に、
    前記両画像からの残差光量を積分検出し、 前記各パラメータにつき前記残差光量を最小とする位置
    を検出し、 ランダム漸近法により、すべての前記パラメータを同時
    に移動した時に、前記残差光量が最小となったところを
    前記両画像が一致したとみなす異物検出のための載物台
    位置制御装置の載物台位置制御方法。
  11. 【請求項11】 請求項4に記載の異物検出のための載
    物台位置制御装置の載物台位置制御方法であって、 前記基準画像と前記被測定対象物の画像を一致させるた
    めに、前記被測定対象物を搭載した前記載物台のX,Y
    方向およびθ(回転)の各パラメータを移動した時に、
    前記両画像からの残差光量を積分検出し、 前記各パラメータにつき前記残差光量を最小とする位置
    を検出し、 順次漸近法により、すべての前記パラメータを同時に移
    動した時に、前記残差光量が最小となったところを前記
    両画像が一致したとみなす異物検出のための載物台位置
    制御装置の載物台位置制御方法。
  12. 【請求項12】 請求項5に記載の異物検出のための載
    物台位置制御装置の載物台位置制御方法であって、 前記基準画像と前記被測定対象物の画像を一致させるた
    めに、前記被測定対象物を搭載した前記載物台のX,Y
    方向およびθ(回転)の各パラメータを移動した時に、
    前記両画像からの残差光量を積分検出し、 前記各パラメータにつき前記残差光量を最小とする位置
    を検出し、 ランダム漸近法により、すべての前記パラメータを同時
    に移動した時に、前記残差光量が最小となったところを
    前記両画像が一致したとみなす異物検出のための載物台
    位置制御装置の載物台位置制御方法。
  13. 【請求項13】 請求項6に記載の異物検出のための載
    物台位置制御装置の載物台位置制御方法であって、 前記基準画像と前記被測定対象物の画像を一致させるた
    めに、前記被測定対象物を搭載した前記載物台のX,Y
    方向およびθ(回転)の各パラメータを移動した時に、
    前記両画像からの残差光量を積分検出し、 前記各パラメータにつき前記残差光量を最小とする位置
    を検出し、 順次漸近法により、すべての前記パラメータを同時に移
    動した時に、前記残差光量が最小となったところを前記
    両画像が一致したとみなす異物検出のための載物台位置
    制御装置の載物台位置制御方法。
  14. 【請求項14】 請求項7に記載の異物検出のための載
    物台位置制御装置の載物台位置制御方法であって、 前記基準画像と前記被測定対象物の画像を一致させるた
    めに、前記被測定対象物を搭載した前記載物台のX,Y
    方向およびθ(回転)の各パラメータを移動した時に、
    前記両画像からの残差光量を積分検出し、 前記各パラメータにつき前記残差光量を最小とする位置
    を検出し、 ランダム漸近法により、すべての前記パラメータを同時
    に移動した時に、前記残差光量が最小となったところを
    前記両画像が一致したとみなす異物検出のための載物台
    位置制御装置の載物台位置制御方法。
JP10049675A 1998-03-02 1998-03-02 異物検出のための載物台位置制御装置及びその載物台位置制御方法 Withdrawn JPH11251386A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6829047B2 (en) 2001-04-13 2004-12-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Defect detection system

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