JPS62200742A - Wafer shape measuring device - Google Patents

Wafer shape measuring device

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Publication number
JPS62200742A
JPS62200742A JP4383486A JP4383486A JPS62200742A JP S62200742 A JPS62200742 A JP S62200742A JP 4383486 A JP4383486 A JP 4383486A JP 4383486 A JP4383486 A JP 4383486A JP S62200742 A JPS62200742 A JP S62200742A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist
standing waves
wafer
image
measuring device
Prior art date
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Pending
Application number
JP4383486A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Nakajima
中嶋 恵治
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4383486A priority Critical patent/JPS62200742A/en
Publication of JPS62200742A publication Critical patent/JPS62200742A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable the resist shapes to be judged easily and accurately by a single picture image by a method wherein the attention is paid to the standing waves produced in the exposure development in the wafer manufacturing process to judge the resist shapes by measuring the gaps in the standing waves. CONSTITUTION:A scanning type electronic microscope 15 for inputting picture images, a picture image memory 16 for storing the input picture images, a standing waves extracting algorism for the input picture images 17 and a judging means 18 to judge the acceptability of wafer shapes are provided in the title wafer shape measuring device. Where, the standing waves represent the ruggedness 30 on a resist 27 side produced by exposure development in the wafer manufacturing process. When the resist 27 not to be developed is irradiated with light in case of exposing the resist 27, if the irradiation is excessive, needless part thereof is developed. Such defects are represented by the fluctuation in gaps of standing waves, in other words, any excessive development extends the gap in standing waves making it feasible to judge such defects.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体ウェハの形状検査に用いるウェハ形
状計測装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a wafer shape measuring device used for shape inspection of semiconductor wafers.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第7図は従来のウェハ形状計測装置のシステム構成図で
あり、図において、1は画像を取り込むための走査形電
子顕微鏡(SEM) 、2はアナログの画像信号をディ
ジタル信号に変換するためのA/D変換器、3は画像信
号をコンピュータに取り込むための入力インタフェース
、4は画像信号を蓄えておくための画像メモリ、5はメ
モリ4上のデータを処理するためのCPU、6は処理結
果を示すCRTである。
FIG. 7 is a system configuration diagram of a conventional wafer shape measuring device. In the figure, 1 is a scanning electron microscope (SEM) for capturing images, and 2 is an A for converting analog image signals into digital signals. /D converter, 3 is an input interface for importing image signals into a computer, 4 is an image memory for storing image signals, 5 is a CPU for processing data on the memory 4, 6 is a processing result. This is a CRT shown in FIG.

次に第8図及び第9図を用いて動作について説明する。Next, the operation will be explained using FIGS. 8 and 9.

ここで第8図は上記構成のシステムを用いた動作のフロ
ーチャートを、第9図は計測原理(三角測量の原理)を
示す。まず、走査形電子顕微鏡(SEM)、1によりウ
ェハ表面の画像信号を得て(ステップ7)、該信号をA
/D変換器2によってディジタル化しくステップ8)、
画像メモIJ 4に画像データを蓄える(ステップ9)
。またSEMIの試料台をθ度傾け(ステップ10,1
1)、再び同一箇所の画像データを画像メモリ4に蓄え
る(ステップ7〜9)。次に、画像メモリ4で最初に得
た画像とθ度試料台を傾けた時の画像とについて、同じ
場所と考えられる画素を見つける(ステップ12)。対
応点が見つかると、第9図中の式 %式% を用いて高さHを求める(ステップ13)。この高さ情
報を基にして、レジスト形状の良否を判定する(ステッ
プ14)。
Here, FIG. 8 is a flowchart of the operation using the system with the above configuration, and FIG. 9 shows the measurement principle (triangulation principle). First, an image signal of the wafer surface is obtained using a scanning electron microscope (SEM) 1 (step 7), and the signal is
/D converter 2 to digitize step 8),
Store image data in image memo IJ 4 (step 9)
. Also, tilt the SEMI sample stage by θ degrees (steps 10 and 1).
1) The image data of the same location is stored in the image memory 4 again (steps 7 to 9). Next, pixels that are considered to be at the same location are found for the image first obtained in the image memory 4 and the image obtained when the sample stage is tilted by θ degrees (step 12). When the corresponding points are found, the height H is determined using the formula % in FIG. 9 (step 13). Based on this height information, the quality of the resist shape is determined (step 14).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来のウェハ形状計測装置は以上のように構成されてい
るので、同じ箇所の画像を試料台の傾きを変えて入力し
なければならず、また2枚の画像における対応する点を
探索するのが困難で、両者の画像で互いに共通でない領
域が現れるなどの問題点があった。
Conventional wafer shape measuring equipment is configured as described above, so it is necessary to input images of the same location by changing the tilt of the sample stage, and it is difficult to search for corresponding points in two images. This is difficult, and there are problems such as areas that are not common to each other appearing in both images.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、画像を複数枚入力する必要がなく、簡単に形
状を判定することのできるウェハ形状計測装置を得るこ
とを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a wafer shape measuring device that can easily determine the shape without the need to input multiple images.

ところで、ウェハ製造プロセス中のレジストの露光・現
像過程について考察すると、一般にレジストの露光・現
像を行なう際には、レジスト入射光とレジスト内での反
射光とが干渉を起こして光の強度に強弱ができ、例えば
光の当った部分が現像時に残るレジストでは、光の当り
方の弱い部分が強い部分に比して余分に現像され、レジ
スト側面に凹凸(スタンディングウェーブ)ができる。
By the way, if we consider the resist exposure and development process during the wafer manufacturing process, generally speaking, when resist is exposed and developed, the light incident on the resist and the light reflected within the resist cause interference, resulting in changes in the intensity of the light. For example, in the case of a resist that remains exposed to light during development, the areas that are weakly exposed to light are developed more than the areas that are more strongly exposed, resulting in unevenness (standing waves) on the sides of the resist.

そして今、仮りにレジストに不要な部分が残っていれば
、スタンディングウェーブの間隔は正常な時の間隔に比
して大きくなる。従ってこのスタンディングウェーブの
間隔を利用してウェハ形状の計測を行なうようにすれば
、1枚の画像で簡単にレジストの形状判定をできると考
えられる。
Now, if unnecessary portions remain in the resist, the interval between the standing waves will be larger than the interval when it is normal. Therefore, if the wafer shape is measured using the interval between these standing waves, it is thought that the shape of the resist can be easily determined using a single image.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこでこの発明に係るウェハ形状計測装置は、ウェハ表
面の画像を入力する画像入力手段と、ウェハ表面の画像
信号からスタンディングウェーブの間隔を抽出測定する
抽出手段と、スタンディングウェーブの間隔からレジス
]・形状を判定する判定手段とを設けたものである。
Therefore, the wafer shape measuring device according to the present invention includes: an image input means for inputting an image of the wafer surface; an extraction means for extracting and measuring the interval of standing waves from the image signal of the wafer surface; and determining means for determining.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、ウェハ製造プロセス中の露光・現
像過程でできるスタンディングうエーゾに着目し、この
スタンディングウェーブの間隔を計測してレジスト形状
を判定するようにしたことから、1枚の画像で簡単にレ
ジスト形状の判定が行なわれる。
In this invention, we focused on the standing waves created during the exposure and development process during the wafer manufacturing process, and determined the resist shape by measuring the interval between these standing waves. The resist shape is determined.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例によるウェハ形状計測装置
の全体構成の機能ブロック図であり、15は画像を入力
するための走査形電子’;In fa m、16は入力
画像を蓄積するための画像メモリ、17は入力画像に対
しスタンディングウェーブを抽出する抽出手段、18は
ウェハの形状の良否を判定する判定手段である。なおこ
の発明のシステム構成図は第7図に示す従来のものと同
じであるので、その説明は省略する。
FIG. 1 is a functional block diagram of the overall configuration of a wafer shape measuring device according to an embodiment of the present invention, in which 15 is a scanning electronic device for inputting images; 16 is a scanning type electronic device for inputting images; 17 is an extraction means for extracting standing waves from the input image, and 18 is a judgment means for judging whether the shape of the wafer is good or bad. Note that the system configuration diagram of the present invention is the same as the conventional system shown in FIG. 7, so a description thereof will be omitted.

次に動作について説明する。前記構成のシステムを用い
た動作のフローチ中−トを第2図に示す。
Next, the operation will be explained. FIG. 2 shows a flowchart of the operation using the system configured as described above.

まず1.走査形電子顕微@(SEM)15により画像信
号を得る(ステップ19)。画像信号を8ビツトのディ
ジタル信号に変換しくステップ20)、画像メモリ16
に画像を蓄える(ステップ21)。
First 1. An image signal is obtained using a scanning electron microscope (SEM) 15 (step 19). Converting the image signal into an 8-bit digital signal (step 20), image memory 16
The image is stored in (step 21).

この時、画像は256 x256画素で構成される。At this time, the image is composed of 256 x 256 pixels.

次にこの画像中のスタンディングウェーブを抽出するゆ
ここでスタンディングウェーブとは、第3図(a)、 
(blに示すように、ウェハ製造プロセス中で露光・現
像を行なう際に、レジスト27への入射光28とレジス
ト27内部でのその反射光29とが干渉をおこして光の
強弱がおこるため、例えば光があたった所が現像時に残
るレジストの場合、光のあたり方が弱い箇所の方が強い
箇所に比べて余分に現像されてしまうためにできるレジ
スト27側面の凹凸30のことである。画像中では、ス
タンディングウェーブは第4図(alに示されるように
輝度の明暗としてあられれる。
Next, the standing wave in this image is extracted. Here, the standing wave is shown in Fig. 3(a).
(As shown in bl, when performing exposure and development during the wafer manufacturing process, the incident light 28 on the resist 27 and the reflected light 29 inside the resist 27 interfere, causing the intensity of the light to change. For example, in the case of a resist that remains after development where it is exposed to light, the unevenness 30 on the side of the resist 27 is created because the areas where the light is weaker are developed more than the areas where the light is stronger.Image Inside, the standing waves appear as brightness and darkness as shown in Figure 4 (al).

そこでまず、このスタンディングウェーブを抽出する手
法を示す。画像メモリ16から蓄えられである第4図(
+1)に示すような画像(原画像)を取り出し、エツジ
強調フィルタによって輝度の変化の激しい画素を取り出
す、これは処理画像において、第5図に示すように原画
像の画素が0点だとすると、図示のようにそのまわりの
8つの画素の輝度を用いて、 を0点の値とするような画像を画像メモリ16上に作る
ことによって行なわれる(ステップ22)。
First, we will show a method for extracting this standing wave. FIG. 4, which is stored from the image memory 16 (
+1) Take out the image (original image) shown in Figure 5, and use an edge emphasis filter to take out pixels with sharp changes in brightness. This is done by creating an image on the image memory 16 using the brightness of the eight pixels around it, such that the value is 0 (step 22).

この画像に対し、各画素の値のヒストグラムを作ると、
原画像の輝度の変化が激しいところとそうでないところ
にピークができるようなグラフになる。この2つのピー
クの間の値を境界値としてそれ以上の画素の値の点の輝
度を1、そうでない輝度をOとする第4図(blに示す
ような2値画像をメモリ16上に作る(ステップ23)
。こういう画像を作ると、スタンディングウェーブの明
−暗、暗−明と変化する所が1となるような画像、つま
り、スタンディングウェーブとして明るく見えている所
の両端が線となってあられれる。このことによりスタン
ディングウェーブが現れる方向がわかる(ステップ24
)。
If we create a histogram of the values of each pixel for this image, we get
The graph will have peaks in areas where the brightness of the original image changes drastically and areas where it does not. A binary image as shown in FIG. 4 (bl) is created in the memory 16 by setting the value between these two peaks as a boundary value, and setting the brightness of points with pixel values higher than that as 1, and the brightness of other points as O. (Step 23)
. If you create an image like this, you will get an image where the light-to-dark and dark-to-bright changes of the standing wave become 1, that is, the two ends of the bright standing wave appear as lines. This determines the direction in which the standing wave will appear (step 24).
).

この方向に沿って原画像の輝度を一定の長さ分加えてい
き、スタンディングウェーブに垂直な方向を横軸とする
第4図(C1に示すような投影図を作る。スタンディン
グウェーブの明部では、投影図にピークがでる。このピ
ーク間の距離を求めることにより、スタンディングウェ
ーブの間隔がわかる(ステップ25)。
Add the brightness of the original image for a certain length along this direction to create a projection diagram as shown in Figure 4 (C1) with the horizontal axis perpendicular to the standing wave. , peaks appear in the projection diagram.By finding the distance between these peaks, the interval between the standing waves can be found (step 25).

レジスト露光時に、例えば光をあてたところが現像され
ないレジストの場合、光をあてすぎると現像した時に第
6図に示すように要らないところまで残ってしまう。こ
のような不良はスタンディングウェーブの間隔の変化と
して現れる。つまり、要らない所まで残るとスタンディ
ングウェーブの間隔が大きくなることにより、不良がお
こったことが判別できる。
For example, if the resist is not developed in the areas exposed to light during resist exposure, if too much light is applied, unnecessary areas will remain as shown in FIG. 6 when developed. Such defects appear as a change in the interval between standing waves. In other words, it can be determined that a defect has occurred because the interval between standing waves becomes larger when unnecessary parts remain.

以上のような本実施例の装置では、スタンディングウェ
ーブの間隔からレジストの形状判定を行なうようにした
ので、1回の画像入力でレジスト形状を簡単かつ正確に
判定でき、又従来のような試料台を傾斜させる機構が不
要となり、装置の低コスト化を実現できる。
In the apparatus of this embodiment as described above, the shape of the resist is determined from the interval of the standing waves, so the shape of the resist can be determined easily and accurately with one image input, and it is possible to easily and accurately determine the shape of the resist, and it is possible to easily and accurately determine the shape of the resist from the interval between the standing waves. This eliminates the need for a mechanism for tilting the device, making it possible to reduce the cost of the device.

なお、上記実施例では画像入力装置として走査形電子w
4imを設けたものを示したが、これはウェハ表面が観
察できるような入力装置であればよ(、上記実施例と同
様の効果を奏する。
In the above embodiment, a scanning electronic w is used as an image input device.
Although a device equipped with 4im is shown, it may be any input device that allows the surface of the wafer to be observed (the same effect as in the above embodiment can be achieved).

また、上記実施例で画像信号を8ビツトのディジタル信
号に変換することにより、256階調の明るさの値を用
いて処理を行なったが、これはスタンディングウェーブ
の明暗を抽出できる程度のビット数があればよく、上記
実施例と同様の効果を奏する。
Furthermore, in the above embodiment, the image signal was converted to an 8-bit digital signal and processing was performed using 256 gradation brightness values, but this is a bit number that is sufficient to extract the brightness and darkness of the standing wave. The same effect as in the above embodiment can be achieved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明に係るウェハ形状計測装置によ
れば、スタンディングウェーブ幅の計測を行なってレジ
スト形状の判定を行なうように構成したので、1枚の画
像でレジスト形状を簡単かつ正確に判定でき、又装置を
安価にできる効果がある。
As described above, the wafer shape measuring device according to the present invention is configured to measure the standing wave width to determine the resist shape, so that the resist shape can be easily and accurately determined with a single image. This also has the effect of making the device cheaper.

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

第1図はこの発明の一実施例によるウェハ形状計測装置
の構成を示す機能ブロック図、第2図は上記装置の動作
のフローチャートを示す図、第3図fan、 (blは
ともに上記装置の計測原理を説明するための図、第4図
(a)〜(C)、第5図及び第6図は各々上記装置の動
作を説明するための図、第7図は従来装置の全体構成図
、第8図は従来装置の処理プロセスを示すフローチャー
ト図、第9図は従来装置の計測原理を説明するための図
である。 1は走査形電子顕微鏡(画像入力手段)、2はA/D変
換器、3は入力インタフェース、4は画像メモリ、5は
CPU (抽出手段1判定手段)、6はCRT、15は
走査形電子顕微鏡、16は画像メモリ、17は抽出手段
、18は判定手段である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of a wafer shape measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a flowchart of the operation of the device, and FIG. 4 (a) to (C), 5 and 6 are diagrams for explaining the operation of the above device, and FIG. 7 is an overall configuration diagram of the conventional device, Fig. 8 is a flowchart showing the processing process of the conventional device, and Fig. 9 is a diagram for explaining the measurement principle of the conventional device. 1 is a scanning electron microscope (image input means), 2 is an A/D conversion 3 is an input interface, 4 is an image memory, 5 is a CPU (extraction means 1 judgment means), 6 is a CRT, 15 is a scanning electron microscope, 16 is an image memory, 17 is an extraction means, and 18 is a judgment means. Note that the same symbols in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ウェハ表面の画像を入力する画像入力手段と、 入力されたウェハ表面の画像信号からウェハ表面のレジ
スト側面の凹凸の間隔を抽出測定する抽出手段と、 上記レジスト側面の凹凸の間隔からレジスト形状を判定
する判定手段とを備えたことを特徴とするウェハ形状計
測装置。
(1) An image input means for inputting an image of the wafer surface; an extraction means for extracting and measuring the interval between the irregularities on the side surface of the resist on the wafer surface from the input image signal of the wafer surface; A wafer shape measuring device characterized by comprising: determining means for determining a shape.
(2)上記画像入力手段が走査形電子顕微鏡であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のウェハ形状計
測装置。
(2) The wafer shape measuring device according to claim 1, wherein the image input means is a scanning electron microscope.
(3)上記抽出手段及び判定手段はその機能がCPUに
よって実現されるものであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のウェハ形状計測装置。
(3) The wafer shape measuring device according to claim 1, wherein the functions of the extracting means and the determining means are realized by a CPU.
JP4383486A 1986-02-27 1986-02-27 Wafer shape measuring device Pending JPS62200742A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01129113A (en) * 1987-11-16 1989-05-22 Asahi Chem Ind Co Ltd Measuring method of surface roughness

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01129113A (en) * 1987-11-16 1989-05-22 Asahi Chem Ind Co Ltd Measuring method of surface roughness

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