JPS6243505A - Method and instrument for detecting defect of pattern - Google Patents

Method and instrument for detecting defect of pattern

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JPS6243505A
JPS6243505A JP60181738A JP18173885A JPS6243505A JP S6243505 A JPS6243505 A JP S6243505A JP 60181738 A JP60181738 A JP 60181738A JP 18173885 A JP18173885 A JP 18173885A JP S6243505 A JPS6243505 A JP S6243505A
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俊二 前田
Hiroshi Makihira
牧平 坦
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仁志 窪田
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Abstract

PURPOSE:To enable the automatic inspection and the high speed inspection of a multilayer pattern by correcting a change in the speed of an X-Y stage to detect a specific region on the pattern to be inspected and positioning the pattern with a high accuracy. CONSTITUTION:The position of an X-Y stage 11 in an X direction is detected by a position detector, which produces a timing signal for every displacement of the stage 11 by a constant distance and the timing signal is supplied to an irradiated light quantity storing type image sensor 17 as a start signal. At this time, though the period of the start signals is changed by the effect of a change in the speed of the X-Y stage, since the period is equal to an incident light quantity storing time of the sensor 17, a gradational image from which the effect of a change in speed is removed by normalizing the output of the sensor 17 by said time is detected in synchronism with the position of stage 11. Thus, a specific pattern on a chip is detected and a timing for taking in the detected pattern into an image memory 21 is controlled. As a result, a chip arrangement error in an X-Y direction is corrected and the gradational image in synchronism with the position of the chip is stored in the image memory 21. Thus, a multilayer pattern is detected with a high accuracy and a visual inspection is automated.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、LSIウェハなどの半導体素子の多層パター
ンの外観を検査する技術に係り、特KXYステージと1
次元イメージセンサを用いてパターン欠陥を検出する方
法と装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a technology for inspecting the appearance of multilayer patterns of semiconductor devices such as LSI wafers.
The present invention relates to a method and apparatus for detecting pattern defects using a dimensional image sensor.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

LSIなどの集積回路は高集積化と小形化の傾向にある
。このような微細なパターンの生産は、その生産工程の
中で細心の注意を払っても、パターンに欠陥が発生する
ことが多く、綿密な検査が必要である。初期の検査は、
多数の検査員によって顕微鏡を用いた目視により行われ
ていたが、目が疲れ易く、欠陥の見逃しが多く品質管理
の点で問題があった。また、生産量の増大に伴ない、検
査を自動化することが極めて重要な課題となっている。
Integrated circuits such as LSIs are becoming more highly integrated and smaller. In the production of such fine patterns, even if careful attention is paid during the production process, defects often occur in the patterns, and careful inspection is required. The initial inspection is
This was done visually by a large number of inspectors using microscopes, but it was easy for the eyes to get tired and many defects were overlooked, which caused problems in terms of quality control. Additionally, as production volume increases, automating inspections has become an extremely important issue.

まず、検査対象となるLSIウェハを図面を使用して説
明する。第8図は、LSIウェハの一例を示す平面図で
ある。LSIウェハ1は。
First, an LSI wafer to be inspected will be explained using drawings. FIG. 8 is a plan view showing an example of an LSI wafer. LSI wafer 1 is.

直径31nchから51nch、或いは431nch程
度の大きさで、厚さα5鋪程度のシリコン単結晶の薄板
の表面に、チップ2と呼ばれる多数の繰返しパターンが
形成されている。
A large number of repeated patterns called chips 2 are formed on the surface of a silicon single crystal thin plate with a diameter of about 31 nch to 51 nch or 431 nch and a thickness of about α5.

1枚のLSIクエハ1上のチップ2では、すべて同一の
回路パターンを有しているので、チップ2内の回路パタ
ーンを検査するためには近接した2つのチップ2内の同
一箇所2α、2bを顕微鏡で高倍に拡大し、これらの画
像を比較し不一致部分を欠陥と判定することができる。
All of the chips 2 on one LSI wafer 1 have the same circuit pattern, so in order to inspect the circuit patterns in the chip 2, it is necessary to check the same locations 2α and 2b in two adjacent chips 2. It is possible to magnify the image at high magnification using a microscope, compare these images, and identify areas that do not match as defects.

第9図に、従来のLSIウェハ外観検査装置の一例を示
す。LSIクエハ1上の近接する2つのチップ2上の対
応する点2a、24を照明光3α、54で照明し、対物
レンズ4m、44で高倍に拡大して光電変換器5α、5
6上に結像させる。光電変換器5m、54は、光学像を
電気信号に変換し、判定回路6で2つの電気信号を比較
判定する。被検査回路パターンが正常の場合には、光電
変換器5α、5A上に結像された光学像は同一となり、
従って光電変換器出力も同一となる。欠陥が存在すると
、異なった信号となるのでこれらを比較することにより
、欠陥検出が可能となる。そして光電変換器として1次
元イメージセンサを用い、XYステージ7を高速に移動
させて微細なパターン欠陥を検出するものである。
FIG. 9 shows an example of a conventional LSI wafer visual inspection apparatus. Corresponding points 2a, 24 on two adjacent chips 2 on the LSI wafer 1 are illuminated with illumination lights 3α, 54, magnified at high magnification by objective lenses 4m, 44, and photoelectric converters 5α, 5
image on 6. The photoelectric converters 5m and 54 convert the optical images into electrical signals, and the determination circuit 6 compares and determines the two electrical signals. When the circuit pattern to be inspected is normal, the optical images formed on the photoelectric converters 5α and 5A are the same,
Therefore, the photoelectric converter outputs are also the same. If a defect exists, different signals will be generated, and by comparing these signals, it is possible to detect the defect. A one-dimensional image sensor is used as a photoelectric converter, and the XY stage 7 is moved at high speed to detect minute pattern defects.

かかる装[K於て多層構造から成るパターンを検査する
場合には、当該パターンの2値化ではf#報量が不足す
るので濃淡画像化して比較しなければならず、そうなれ
ば光電変換器5α。
When inspecting a pattern consisting of a multilayer structure using such equipment, since the amount of f# information is insufficient when the pattern is binarized, it is necessary to convert it into a grayscale image and compare it. 5α.

5bで検出される2面所の回路パターンがウェハの正常
部て濃淡関係まで同一であることが要求される。
It is required that the circuit patterns on the two sides detected by 5b be the same even in terms of shading in the normal part of the wafer.

しかし実際には、照明光3α、5bの不均一。However, in reality, the illumination lights 3α and 5b are non-uniform.

光電変換器5a、5bの特性の不均一によって。Due to non-uniformity in the characteristics of the photoelectric converters 5a and 5b.

検出されるパターンが同一であっても濃淡差が生じてし
まい、上述の装置により多層パターン上の微細な欠陥を
検出することは著しい困難を伴う。また2組の光学系は
装置の価格を上昇させてしまう。
Even if the detected patterns are the same, differences in shading occur, and it is extremely difficult to detect minute defects on multilayer patterns using the above-mentioned apparatus. Also, two sets of optical systems increase the cost of the device.

そこで光学系を1組だけとし、対物レンズ4G、光電変
換器5Gによりチップ2αのパターンを検出し、これを
メモリ(図示せず)に格納しておき、チップ2hのパタ
ーンを同一の光電変換器5aにより検出した時に、これ
と前記のメモリに格納しである2αのパターンを読み出
して比較する方法が考えられる。
Therefore, by using only one set of optical systems, the pattern of the chip 2α is detected by the objective lens 4G and the photoelectric converter 5G, and this is stored in a memory (not shown), and the pattern of the chip 2h is detected by the same photoelectric converter. A conceivable method is to read out and compare the 2α pattern stored in the memory when detected by 5a.

1組の光学系とTV左カメラ用いて2チツプを比較検査
する方法を詳しく述べである公知例として特開昭57−
154003  がある。これはTV左カメラ用いてX
Yステージをステップ及リピートで移動させてパターン
を検出するので、ステージの速度変動に起因する欠陥検
出上の不都合は生じない。またウェハの回転誤差を補正
するため、チップの頂点座標を求めて2チツプの位置合
せを行りており、チップの配列誤差を補正している。し
かし、この方法はあくまでもXYステージをステップ及
リピートで移動させてパターンを検出する必要があるの
で、スルーブツトの向上を図る上では限界があった。
A well-known example that describes in detail a method for comparatively inspecting two chips using one set of optical systems and a TV left camera is published in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1986-
There are 154003. This is done using the TV left camera.
Since the pattern is detected by moving the Y stage in steps and repeats, there is no problem in detecting defects due to speed fluctuations of the stage. In addition, in order to correct wafer rotation errors, the apex coordinates of the chips are determined and the two chips are aligned, thereby correcting chip alignment errors. However, since this method requires the XY stage to be moved in steps and repeats to detect the pattern, there is a limit to how much throughput can be improved.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は多層パターンを自動検査するための装置
並びに検査方法であって高速検査を可能とするものを提
供することにある。
An object of the present invention is to provide an apparatus and an inspection method for automatically inspecting multilayer patterns, which enable high-speed inspection.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

多層パターンの濃淡画像の2チツプ比較を1つの光学系
を用いて行うためKは、2チツプが正確に対応するよう
に、高精度の位置合せが必要である。本発明では検査の
高速化も目的とするため、検査対象を載置するXYステ
ージをステップ&リピート形式で位置合せすることは行
わず、一定速度で移動させながら検査を行う。
Since two chips of grayscale images of a multilayer pattern are compared using one optical system, K requires highly accurate alignment so that the two chips correspond accurately. Since the present invention aims to speed up the inspection, the XY stage on which the inspection object is placed is not aligned in a step-and-repeat manner, but is inspected while moving at a constant speed.

この際、XYステージの速度変動があると、検査対象に
濃淡が生じてしまう。またXYステージが例えばX方向
に、所定速度以上で移動すればX方向の画素寸法が大き
くなり、逆に小さい速度で移動すれば該寸法が小さくな
るという不都合が生じる。そして速度変動の影響は、検
査対象パターンが数μm間隔の繰返しパターンでも、ま
たウェハ上近接した領域でも無視できない。
At this time, if there is a speed variation of the XY stage, shading will occur in the object to be inspected. Further, if the XY stage moves, for example, in the X direction at a speed higher than a predetermined speed, the pixel size in the X direction becomes large, and conversely, if the stage moves at a low speed, the pixel size becomes small. The influence of speed fluctuations cannot be ignored even if the pattern to be inspected is a repeating pattern with an interval of several μm or in a region close to each other on the wafer.

非常に微細なパターン欠陥を検出するためKは、XYス
テージが一定速度で移動することが不可欠であるが、x
Yステージの速度変動は比較する2チツプ間に濃淡差を
招き、欠陥検出性能を阻害すること、さらに第1O図に
示すようなウェハ上のパターンの僅かな配列誤差((L
5μ風程度)もまた濃淡差を生じさせ検出の障害となる
ことが本発明を成す過程で判明した。
In order to detect very fine pattern defects, it is essential for the XY stage to move at a constant speed.
Variation in the speed of the Y stage causes a difference in density between the two chips being compared, which impedes defect detection performance.Furthermore, a slight alignment error in the pattern on the wafer ((L
In the course of developing the present invention, it was found that air flow (approximately 5μ wind) also causes a difference in density and becomes an obstacle to detection.

そこで本発明に於ては、CODイメージセンナの如き照
射光量蓄積形の撮像素子を用いることでXYステージの
速度変動を補正し、一方において検査対象パターン上の
特定領域、例えばスクライブエリアを検出し、画像メモ
リに入力するタイミングを制御することによって繰返し
パターンの位置合せを高精度化する構成を採用している
Therefore, in the present invention, speed fluctuations of the XY stage are corrected by using an irradiation light accumulation type image sensor such as a COD image sensor, and on the other hand, a specific area on the pattern to be inspected, such as a scribe area, is detected, A configuration is adopted that increases the precision of alignment of repeated patterns by controlling the timing of input to the image memory.

詳述すれば、 t)XYステージのX方向位置(副走査方向位置)を位
置検出器によって検出し、xYステージがX方向に一定
量移動するたびにタイミング信号を発生させ、照射光量
蓄積形のイメージセンサにスタート信号として与える。
In detail, t) The X-direction position (sub-scanning direction position) of the XY stage is detected by a position detector, and a timing signal is generated every time the xY stage moves a certain amount in the X direction, and the Give it to the image sensor as a start signal.

この際XYステージの速度変動の影響を受けてスタート
信号の周期が変動するが、この周期はイメージセンナの
入射光量蓄積時間であるので、当該時間でイメージセン
サ出力を正規化することによゆ、速度変動の影響を除去
した濃淡画像をXYステージ位置に同期して検出する構
成とする。
At this time, the period of the start signal fluctuates due to the influence of speed fluctuations of the XY stage, but since this period is the incident light amount accumulation time of the image sensor, it is possible to normalize the image sensor output using this period. The configuration is such that a grayscale image from which the influence of speed fluctuations has been removed is detected in synchronization with the XY stage position.

2)チップ上の特定パターンを検出したことにより、画
像メモリに検出パターンを取込むタイミングを制御する
。この結果、XY方向のチップ配列誤差を補正して、チ
ップ位置に同期した濃淡画像の画像メモリへの格納を行
う構成とする。
2) By detecting a specific pattern on the chip, control the timing of loading the detected pattern into the image memory. As a result, the configuration is such that the chip arrangement error in the XY directions is corrected and a grayscale image synchronized with the chip position is stored in the image memory.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

LSIウェハの多層パターンの外観検査の自動化を達成
するためには、既に述べたように、濃淡画像の2チツプ
比較を行う必要がある。これは、対象が多層パターンで
ちるため、2値化が難しく、濃淡のままで比較する必要
がある。こと、また、濃淡画像同志の比較が微細な欠陥
検出に有利であることによる。
In order to automate the visual inspection of multilayer patterns on LSI wafers, it is necessary to compare two chips of gray scale images, as described above. This is because the target is a multilayer pattern, which makes it difficult to binarize, and it is necessary to compare the shading as it is. This is also because comparison of grayscale images is advantageous for detecting minute defects.

濃淡画像の2チツプ比較を実現するために;吐、濃淡画
像を高精度に検出し、位置合せして比較しなければなら
ない。しかもLSIウエノ1上ノくターンの微細化に伴
ない、検出すべき欠陥も微細化しており、高倍率で検査
する必要があるため、検出速度の高速化も考慮されねは
會らない。
In order to realize two-chip comparison of grayscale images, the grayscale images must be detected with high precision, aligned, and compared. Moreover, as the turns on the LSI Ueno 1 become finer, the defects to be detected are also becoming finer, and inspection must be performed at high magnification, so there is no need to consider increasing the detection speed.

このため1次元イメージセンサを用いてXYステージを
高速に連続移動させてパターン検出を行うことと1.た
For this purpose, pattern detection is performed by continuously moving the XY stage at high speed using a one-dimensional image sensor.1. Ta.

以下、本発明を第1図から第7図を用いて説明する。g
1図においてXYステージ1】上に載デされたLSIウ
ェハのパターンは照射光i蓄積形のイメージセンサ17
に結像レンズ(図示せず)を介し結像されるものとなっ
ている。速度指令8をモータドライバ9に与え、モータ
10をドライブし、XYステージ1】をX方向(副走査
方向)に走査させる。モータlOの軸に直結したロータ
リエンコーダ12でモータの回転速度を検出し、モータ
ドライバ9にフィードバックすることによりモータの回
転速度を一定に保つ。このフィードバック機構により七
−夕10はある程度一定速度で回転しようとするが、X
Yステージ1】の移動速度にはなお速度変動が存在する
Hereinafter, the present invention will be explained using FIGS. 1 to 7. g
In Figure 1, the pattern of the LSI wafer mounted on the
The image is formed through an imaging lens (not shown). A speed command 8 is given to a motor driver 9, a motor 10 is driven, and the XY stage 1 is caused to scan in the X direction (sub-scanning direction). The rotational speed of the motor is detected by a rotary encoder 12 directly connected to the shaft of the motor IO, and fed back to the motor driver 9 to keep the rotational speed of the motor constant. Due to this feedback mechanism, Tanabata 10 tries to rotate at a certain constant speed, but
There are still speed fluctuations in the moving speed of Y stage 1.

XYステージ1】に位置検出器13を取り付け、XYス
テージがX方向に一定量移動するたびにタイミング信号
14を発生させる。タイミング信号14をイメージセン
サ17のスタート信号として与え、イメージセンサをX
Yステージの移動と同期させる。イメージセンサ17を
クロック発生回路18で発生したクロックによ)その内
部でY方向(主走査方向)K走査させ、XYステージ1
】のX方向走査と組み合せて、2次元画像信号を得る。
A position detector 13 is attached to the XY stage 1, and a timing signal 14 is generated each time the XY stage moves a certain amount in the X direction. The timing signal 14 is given as a start signal to the image sensor 17, and the image sensor is
Synchronize with the movement of the Y stage. The image sensor 17 is internally scanned in the Y direction (main scanning direction) by the clock generated by the clock generation circuit 18, and the XY stage 1
] to obtain a two-dimensional image signal.

タイミング信号14は画素間隔を表わす信号とする。タ
イミング信号14の間隔Tを蓄積時間カウンタ19で計
測し、感度補正回路20でイメージセンサ17の出力を
補正する。補正されたイメージセンナ出力は画像メモリ
21に書込むと同時に既に書込まれていたデータともど
も比較判定回路nに送出される。比較判定回路22では
、これらの画像データを比較し、不一致を欠陥と判定す
る。画像メモリはX座標カウンタ15及びY座標カウン
タ16により制御される。X座標カウンタはタイミング
信号14を計数し、Y座標カウンタはクロックを計数す
ることKよって画像メモリのアドレスを制御する。Y座
標カウンタは、タイミング信号14がくると後で説明す
る一定値にセットする。位置ずれ検出回路23は、チッ
プの配列誤差を検出し1位置ずれ量によりX座標カウン
タ15及びY座標カウンタ16を制御することにより、
画像メモリ21には繰返しノくターンの対応する部分を
同一座標に記憶する。
The timing signal 14 is assumed to be a signal representing the pixel interval. The interval T between the timing signals 14 is measured by an accumulation time counter 19, and the output of the image sensor 17 is corrected by a sensitivity correction circuit 20. The corrected image sensor output is written into the image memory 21 and at the same time is sent to the comparison/judgment circuit n together with the already written data. The comparison/judgment circuit 22 compares these image data and determines a mismatch as a defect. The image memory is controlled by an X coordinate counter 15 and a Y coordinate counter 16. The X coordinate counter counts the timing signal 14, and the Y coordinate counter controls the address of the image memory by counting the clocks. The Y coordinate counter is set to a constant value, which will be explained later, when the timing signal 14 is received. The positional deviation detection circuit 23 detects the arrangement error of the chips and controls the X coordinate counter 15 and the Y coordinate counter 16 according to the amount of one positional deviation.
The image memory 21 stores corresponding portions of repeated turns at the same coordinates.

次に各部の動作を説明する。Next, the operation of each part will be explained.

XYステージl】のX方向への移動速度は、理想的には
イメージセンサ17の内部走査周期で1画素寸法分だけ
移動する速度であるが、実際にはその速度は理想速度よ
)ずれているのが通常である。XYステージ17に取り
付けた位置検出器13は第2図に示すようにそのスケー
ルが規則正しくきざまれており%xYステージの位置を
このスケールにより読み取ってイメージセンサ17を駆
動することによって、XYステージの速度変動の有無、
大小Kかかわらずチップのパターンを等間隔に規則正し
くサンプリングすることができる。
Ideally, the moving speed of the XY stage l in the X direction is a speed at which it moves by one pixel dimension in the internal scanning period of the image sensor 17, but in reality, that speed deviates from the ideal speed. is normal. As shown in FIG. 2, the position detector 13 attached to the XY stage 17 has a regularly marked scale. By reading the position of the %xY stage using this scale and driving the image sensor 17, the speed of the XY stage can be determined. Presence or absence of fluctuation,
Chip patterns can be regularly sampled at equal intervals regardless of size.

XYステージl】の速度変動は、イメージセンサ17の
入射光量蓄積時間(露光時間)の変動となりて現われ、
こILかためにイメージセンナからの画像信号の明るさ
も変動することになる。
The speed fluctuation of the XY stage l appears as a fluctuation in the incident light amount accumulation time (exposure time) of the image sensor 17,
Because of this IL, the brightness of the image signal from the image sensor also fluctuates.

第3図は、この様子を主走査方向のパターンが同一とし
て示したものである。図示の如く区間Tiで露光蓄積さ
れた画像信号は次の区間Ti+1でイメージセンサ17
よシ出力されるが、区間T&。
FIG. 3 shows this situation with the same pattern in the main scanning direction. As shown in the figure, the image signal exposed and accumulated in the interval Ti is transmitted to the image sensor 17 in the next interval Ti+1.
However, the interval T&.

Ti+1の大きさが異なる場合は同一パターンに対する
画像信号といえどもその信号レベルが異なる。このため
正しい信号レベルをもった画像信号を得るべくイメージ
センサ17からの画像信号を入射光量蓄積時間によって
その信号レベルを補正する必要があり、s’積待時間カ
ウンタ19感度補正回路20によプ画像信号〆tをi k ・□ i とする変換を行う。ここでkは定数である。
If the magnitude of Ti+1 is different, the signal level will be different even if the image signals are for the same pattern. Therefore, in order to obtain an image signal with a correct signal level, it is necessary to correct the signal level of the image signal from the image sensor 17 according to the incident light amount accumulation time. The image signal 〆t is converted into i k □ i . Here k is a constant.

位置ずれ検出器口はチップ2の配列誤差を検出する。X
方向の配列誤差圧ついては、8g4図(α)に示すよう
九所定のエリア内でチップの左端ノ/<ターンを検出し
、これにより画像メモリ21への壱込みを開始すること
1cよって補正する。
The positional deviation detector port detects the alignment error of the chip 2. X
The alignment error pressure in the direction is corrected by detecting the left end turn of the chip within nine predetermined areas as shown in FIG.

すなわち、X座標カワンタ15ハチツブの左端のパター
ンを検出するたびにゼロクリアされるわけである。ただ
し、XYステージl】が図示の方向と逆方向に移動する
場合は、チップの右端のパターンを検出するたびにX座
標カウンタ15がゼロクリアされる。Y方向のチップの
配列誤差については、図示の位置ずれ量ムYを第4図(
Alに示す第1副走査において、第4図(α)の所定の
エリア内でチップの上端のパターンを検出することKよ
り前もって測定しておく。そして、II2副走査以降に
おいて、X座標カウンタ16はチップ2αについて#−
iある一定値α画素だけオフセットを設け、検出したパ
ターンを画像メモリ21に書込む。チップ2bについて
はα−ΔY画素だけオフセットを設けて書込む。オフセ
ットαはY方向の配列誤差のとりうる範囲を考え、α≧
ΔYヨとする。ここで、ΔYヨはX方向の配列誤差の最
大値である。これにょ如、画像メモ1)21上でチップ
2a及び2hのパターンのX方向及びY方向に関する位
置合せがなされ、チップ2α及び24内部の対応するパ
ターンが同一番地に°入る、 なお、画像メモリ21はチップ2cL或いは2にのうち
イメージセンサ17が走査する慣域を記憶するだけの容
量があれば十分である。画像メモリへの椴込みの様子を
t45図に示す。同図中、斜線部が画像メモリに書込ま
れる部分である。
That is, each time the leftmost pattern of the X-coordinate number 15 is detected, it is cleared to zero. However, when the XY stage l] moves in the opposite direction to the direction shown in the figure, the X coordinate counter 15 is cleared to zero each time a pattern at the right end of the chip is detected. Regarding the chip arrangement error in the Y direction, the amount of positional deviation Y shown in the figure can be calculated as shown in Figure 4 (
In the first sub-scanning indicated by Al, the pattern of the upper end of the chip is detected in advance in the predetermined area of FIG. 4(α). Then, after the II2 sub-scan, the X coordinate counter 16 counts #- for the chip 2α.
An offset is provided by a certain constant value α pixel, and the detected pattern is written into the image memory 21. For chip 2b, writing is performed with an offset of α-ΔY pixels. Offset α considers the possible range of alignment error in the Y direction, and α≧
Let ΔYyo. Here, ΔYyo is the maximum value of the alignment error in the X direction. As a result, the patterns of the chips 2a and 2h are aligned in the X and Y directions on the image memo 1) 21, and the corresponding patterns inside the chips 2α and 24 are placed at the same location. It is sufficient if the chip 2cL or 2 has a capacity sufficient to store the range scanned by the image sensor 17. Figure t45 shows how the image is stored in the image memory. In the figure, the shaded area is the area written into the image memory.

IFEはメモリへの書込み信号を、BEはメモリづ島ら
の読出1−信号を示す。即ち画像メモリ21には(st
y)=(o+α)番地以降にチップ2aのパターンがチ
ップの左端より書込まれる。
IFE indicates a write signal to the memory, and BE indicates a read 1 signal from the memory. That is, the image memory 21 has (st
After address y)=(o+α), the pattern of the chip 2a is written from the left end of the chip.

チップ2bのパターンの左端が検出されると、画像メモ
IJ 21には(0,α−ΔY)番地以降にチップ2b
のパターンが書込まれると同時に、画像メモリよりチッ
プ2aのパターンデータを読み出す。画像データの読み
出しは同一番地への画像データの書込み前に行う。検出
したチップ2hのパターンと画像メモリ21より読み出
したチップ2dのパターンを比較判定回路nに送出し、
不一致を欠陥と判定する。
When the left edge of the pattern of chip 2b is detected, the image memo IJ 21 contains the chip 2b from address (0, α-ΔY) onwards.
At the same time as the pattern is written, the pattern data of the chip 2a is read out from the image memory. Reading of image data is performed before writing image data to the same address. The detected pattern of the chip 2h and the pattern of the chip 2d read out from the image memory 21 are sent to a comparison/judgment circuit n,
Determine the discrepancy as a defect.

位置ずれ検出器nによるエツジ検出動作を第6図に示す
。第6図(α)において、例えばチップ上のX方向の所
定範囲xFl # Y方向の所定範囲YFlである所定
のエリア(34図(α)斜線部に対応)内のパターンに
第7図に示すエツジオペレータを作用させ、第6図(A
I K示すようなエツジを検出する。これより第6図(
C1に示すような所定範囲XFI内のY方向のエツジの
ヒストグラムを作成して、最も度数の多いX座標の位置
をエツジ位置として検出する。X方向のパターンのエツ
ジ位置くついても第6図と同様にして検出することがで
きる。検出したエツジ位置よりチップの配列誤差を知る
ことができる。
FIG. 6 shows the edge detection operation by the positional deviation detector n. In FIG. 6(α), for example, the pattern shown in FIG. Apply the edge operator and
Detect edges as shown in IK. From this figure 6 (
A histogram of edges in the Y direction within a predetermined range XFI as shown in C1 is created, and the position of the X coordinate with the highest frequency is detected as the edge position. Edge positions of the pattern in the X direction can also be detected in the same manner as shown in FIG. The chip alignment error can be determined from the detected edge position.

X方向及びY方向の配列誤差を補正するためのチップの
左端及び上端のパターンの検出は、チップの内部の特定
パターンをXYステージの空送りによって検出し、設計
データとの比較によりチップの左端及び上端のパターン
の座標を算出することに置き換えることも可能である。
To correct the alignment errors in the X and Y directions, the patterns on the left and top edges of the chip are detected by detecting a specific pattern inside the chip by moving the XY stage and comparing it with design data. It is also possible to replace this by calculating the coordinates of the upper end pattern.

位置ずれ検出回路nは、左端及び上端のパターンの座標
を位置検出器13が検出すると動作し、X座標カウンタ
15及びX座標カウンタ16を制御する。
The positional deviation detection circuit n operates when the position detector 13 detects the coordinates of the left end and upper end patterns, and controls the X coordinate counter 15 and the X coordinate counter 16.

かかる構成とすれば、温度変動のため位置検出器13の
スケールの長さが変動しても、比較する2チップ間には
スケールの長さ変動くよる差が現われないので、非常に
高精度に比較検査ができる。
With this configuration, even if the scale length of the position detector 13 changes due to temperature fluctuations, there will be no difference between the two chips being compared, resulting in extremely high accuracy. Comparative tests can be done.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によp、LSIウェハの多層パターンを高精度に
検出でき、その外観検査を自動化することができる。即
ち、XYステージの速度変動、繰返しパターンの配列誤
差によらず、正確にパターンの濃淡画像を検出可能であ
り、濃淡画像の2チツプ比較によシ高いスループ、トで
超微細欠陥を検出できる。
According to the present invention, it is possible to detect a multilayer pattern of an LSI wafer with high precision, and to automate the visual inspection thereof. That is, it is possible to accurately detect a grayscale image of a pattern regardless of speed fluctuations of the XY stage or alignment errors of repetitive patterns, and ultrafine defects can be detected with high throughput and sharpness by comparing two chips of grayscale images.

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

wE1図は本発明の実施例を示す図、第2図は位置検出
器とイメージセンサ及びチップの位置関係を表わす図、
第3図はイメージセンサの入射光量蓄積時間と画像信号
の関係を表わす図、菖4図(4)、第4図(A)は位置
ずれ検出の例を示す図、ms図は画像メモリへ書込みと
読出しの例を示す図%第6図は位置ずれ検出におけるエ
ツジ検出の例を示す図、第7図はエツジオペレータの例
を示す図、篤8図はLSIウェノ・の例を示す図、第9
図は従来のLSIウェハ外観検査装置の例を示す図、第
1O図はチップ配列誤差の例を示す図である。 1・・・LSIウェハ   2・・・チップ1】・・・
xYステージ   13・・・位置検出器15・・・X
座標カウンタ  16・・・Y座標カウンタ17・・・
イメージセンサ  18・・・クロック発生回路19・
・・1演時間カウンタ 2o・・・感度補正回路21・
・・面縁メモリ    η・・・比較判定回路n・・・
位置ずれ検出回路
wE1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the positional relationship between a position detector, an image sensor, and a chip,
Figure 3 is a diagram showing the relationship between the incident light amount accumulation time of the image sensor and the image signal, Figure 4 (4) and Figure 4 (A) are diagrams showing an example of positional deviation detection, and the ms diagram is a diagram of writing to the image memory. Figure 6 shows an example of edge detection in positional deviation detection, Figure 7 shows an example of an edge operator, Figure 8 shows an example of LSI Weno. 9
The figure shows an example of a conventional LSI wafer appearance inspection apparatus, and FIG. 1O shows an example of chip arrangement error. 1...LSI wafer 2...chip 1]...
xY stage 13...Position detector 15...X
Coordinate counter 16...Y coordinate counter 17...
Image sensor 18... Clock generation circuit 19.
・・1 performance time counter 2o・・sensitivity correction circuit 21・
...Face edge memory η...Comparison judgment circuit n...
Positional deviation detection circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、パターンを一定方向に移動することによって副走査
をする一方で、該一定方向と直交する方向に配されてい
る1次元撮像素子を主走査することにより、パターンの
画像を検出し比較検査する方法において、 検査対象が一定量移動する毎に1次元撮像 素子に信号を与えることにより補正した濃淡画像とし、
また繰返しパターンの特定パターンを検出することによ
って画像信号を記憶するタイミングを制御することによ
り、XY両方向の繰返しパターン配列誤差を補正し、前
記繰返しパターンに同期して濃淡画像を記憶し、予め記
憶された繰返しパターンの濃淡画像を読み出し、前記濃
淡画像と比較して、欠陥検出を行うことを特徴とするパ
ターン欠陥の検出方法。 2、特許請求の範囲第1項記載のパターン欠陥の検出方
法において、 前記補正した濃淡画像は前記検出対象が一 定量移動する度に、該移動に要した時間を基準として前
記濃淡画像を正規化することにより得ることとするパタ
ーン欠陥の検出方法。 3、パターンを一定方向に移動させる手段と、前記一定
方向と直交する方向に配置されている1次元撮像素子と
、 検査対象が一定量移動する毎に前記1次元 撮像素子に信号を与える手段と、 前記撮像素子から入力した前記検査対象上 の繰返しパターンの濃淡画像を記憶する手段と、 前記繰返しパターン上の特定パターンを検 出することによって前記濃淡画像を記憶するタイミング
を制御し、XY両方向の該繰返しパターン配列誤差を補
正する手段と、 前記繰返しパターンに同期してその濃淡画 像を記憶する一方、予め記憶していた繰返しパターンの
濃淡画像を読み出して、濃淡画像の比較を行う手段とを
有するパターン欠陥の検出装置。 4、特許請求の範囲第3項記載のパターン欠陥の検出装
置において、 前記信号を与える手段は、前記検査対象が 一定量移動するのに要した時間を基準として前記1次元
撮像素子の出力を正規化する手段を含むパターン欠陥の
検出装置。 5、特許請求の範囲第5項記載のパターン欠陥の検出装
置において、 前記繰返しパターン配列誤差を補正する手 段は、最初の副走査において該繰返しパターンの上端或
いは下端を検出することにより上下方向の誤差を算出し
、 第2回目以降の副走査において該繰返しパ ターンの左端或いは右端を検出することにより算出した
番地と共に前記記憶する手段の書込み読出しを行う手段
を含むパターン欠陥の検出装置。
[Claims] 1. An image of the pattern is obtained by performing sub-scanning by moving the pattern in a certain direction, and by main-scanning a one-dimensional image sensor arranged in a direction orthogonal to the certain direction. In the method of detecting and comparatively inspecting, each time the inspection object moves by a certain amount, a signal is given to a one-dimensional image sensor to produce a corrected gray scale image,
In addition, by controlling the timing of storing image signals by detecting a specific pattern of the repetitive pattern, errors in the repetitive pattern arrangement in both the X and Y directions can be corrected, and a grayscale image can be stored in synchronization with the repetitive pattern. A method for detecting pattern defects, comprising: reading out a grayscale image of a repeated pattern, and comparing the grayscale image with the grayscale image to detect a defect. 2. In the pattern defect detection method according to claim 1, the corrected grayscale image is created by normalizing the grayscale image based on the time required for the movement each time the detection target moves by a certain amount. A method for detecting pattern defects obtained by 3. means for moving the pattern in a certain direction; a one-dimensional imaging device disposed in a direction perpendicular to the certain direction; and means for applying a signal to the one-dimensional imaging device each time the inspection object moves by a certain amount. , a means for storing a grayscale image of a repetitive pattern on the inspection object inputted from the image sensor; and a means for controlling the timing of storing the grayscale image by detecting a specific pattern on the repetitive pattern, and controlling the timing of storing the grayscale image in both the X and Y directions. A pattern comprising: means for correcting a repeating pattern arrangement error; and means for storing a grayscale image of the repeating pattern in synchronization with the repeating pattern, and reading a previously stored grayscale image of the repeating pattern and comparing the grayscale images. Defect detection equipment. 4. In the pattern defect detection device according to claim 3, the signal providing means normalizes the output of the one-dimensional image sensor based on the time required for the inspection object to move a certain amount. A pattern defect detection device including means for detecting a pattern defect. 5. In the pattern defect detection device according to claim 5, the means for correcting the repeating pattern arrangement error corrects the error in the vertical direction by detecting the upper end or the lower end of the repeating pattern in the first sub-scanning. A pattern defect detection device comprising means for calculating the address and writing/reading the address in the storage means by detecting the left end or right end of the repetitive pattern in the second and subsequent sub-scannings.
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