JPH0523063B2 - - Google Patents
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- JPH0523063B2 JPH0523063B2 JP21501385A JP21501385A JPH0523063B2 JP H0523063 B2 JPH0523063 B2 JP H0523063B2 JP 21501385 A JP21501385 A JP 21501385A JP 21501385 A JP21501385 A JP 21501385A JP H0523063 B2 JPH0523063 B2 JP H0523063B2
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はウエハ上に形成されたLSIパターン等
の微細パターンの欠陥検出方法及びその装置に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method and apparatus for detecting defects in fine patterns such as LSI patterns formed on a wafer.
例えばLSIはSiウエハ上にSiO2等の回路パター
ンの層を形成して製品となるが、この過程で各層
のパターンの形状不良を検査することは製品歩留
りの確保に不可欠である。
For example, LSI products are manufactured by forming layers of circuit patterns such as SiO 2 on Si wafers, and during this process, inspecting the patterns of each layer for shape defects is essential to ensuring product yield.
従来の検査装置の例を第14図に示す。試料1
の上方に設置した対物レンズ2、照明光学系3、
半透過鏡4、検出器5より構成される。照明光学
系3と対物レンズ2は落射照明系を構成してお
り、試料1上では同図bに示すようにパターン平
坦部とパターンエツジ部とで各々反射する正反射
光7と高次反射光6が発生する。ここで正反射光
7は零次回折光(DC成分)であり、検出に関与
する高次反射光6は1次〜N次の高次回折光であ
る(ここでNは対物レンズ2の開口により決ま
る)。 An example of a conventional inspection device is shown in FIG. Sample 1
Objective lens 2 installed above the illumination optical system 3,
It is composed of a semi-transparent mirror 4 and a detector 5. The illumination optical system 3 and the objective lens 2 constitute an epi-illumination system, and as shown in FIG. 6 occurs. Here, the specularly reflected light 7 is the zero-order diffracted light (DC component), and the higher-order reflected light 6 involved in detection is the 1st to Nth higher-order diffracted lights (here, N is determined by the aperture of the objective lens 2). ).
検出器5はCCDやホトダイオード・アレイを
用いており、同図bに示す試料での検出信号8を
得る(c)。信号8は微分回路(図示せず)を経て信
号9を得る(d)。信号9と設定された閾値10,1
1を比較して、エツジ位置を示す二値信号9aを
得る(e)。 The detector 5 uses a CCD or a photodiode array, and obtains a detection signal 8 from the sample shown in Fig. 1b (c). Signal 8 passes through a differentiating circuit (not shown) to obtain signal 9 (d). Signal 9 and set threshold 10,1
1 is compared to obtain a binary signal 9a indicating the edge position (e).
検出器5と試料1を相対的に走査せしめ、信号
9aを二次元に記憶し第15図aに示すエツジ二
値化像12を得る。二値化像12と予めメモリ回
路に記憶されている標準パターン16とを比較
し、欠陥13,14,15を検出する。 The detector 5 and the sample 1 are relatively scanned, and the signal 9a is two-dimensionally stored to obtain an edge binarized image 12 shown in FIG. 15a. Defects 13, 14, and 15 are detected by comparing the binarized image 12 with a standard pattern 16 stored in a memory circuit in advance.
標準パターン16は設計データより創成したパ
ターン又は同一ウエハ内の予め検出した隣接チツ
プ内のパターンを用いてもよい。 The standard pattern 16 may be a pattern created from design data or a pattern in an adjacent chip detected in advance on the same wafer.
パターン12とパターン16の比較法の一例を
第16図に示す。同図a,bは各々パターン1
2,16の縦方向のエツジの抽出結果を示し、抽
出パターン17,18を得る。同様に横方向の抽
出パターン19,20をc,dに示す。同様に右
45°、左45°の抽出パターンエツジ21,22を
e,dに示す。抽出結果aとb,cとd,eとf
を各々比較し不一致部分を検出すれば欠陥13,
14,15を得る。上記の処理を行う回路は文献
1に示している。 An example of a method for comparing pattern 12 and pattern 16 is shown in FIG. Figure a and b are each pattern 1.
2 and 16 are shown, and extraction patterns 17 and 18 are obtained. Similarly, extraction patterns 19 and 20 in the horizontal direction are shown in c and d. Similarly right
Extraction pattern edges 21 and 22 at 45° and 45° to the left are shown in e and d. Extraction results a and b, c and d, e and f
If the discrepancy is detected by comparing each, defect 13,
Get 14,15. A circuit that performs the above processing is shown in Document 1.
パターン欠陥は以上のエツジ情報の他に、第1
7図に示すPolySi層23のエツチング残り23
aの例の様な平坦部の欠陥がある。この部分は本
来、PolySi23が取り除かれているが、前工程
の不良によりPolySiが残存し、欠陥セル回路と
なる。この欠陥23aは、前述のエツジ情報を用
いた場合には検出が不能である。この欠陥は例え
ば隣接した良品セル回路23bの反射光の明るさ
情報7とセル回路23aを比較することにより検
出される。 In addition to the above edge information, pattern defects include the first
Etched residue 23 of PolySi layer 23 shown in Figure 7
There is a flat part defect as in example a. Originally, the PolySi 23 was removed from this part, but due to a defect in the previous process, the PolySi remains, resulting in a defective cell circuit. This defect 23a cannot be detected using the edge information described above. This defect is detected, for example, by comparing the brightness information 7 of the reflected light of the adjacent good cell circuit 23b with the cell circuit 23a.
しかし、この明るさ情報7は対物レンズ2の表
面や他の光電素子表面で発生する迷光27の影響
を受けて、第18図bに示す検出信号8aの様に
なり、正確な明るさの検出が出来ない問題点を有
する。 However, this brightness information 7 is affected by stray light 27 generated on the surface of the objective lens 2 and other photoelectric elements, and becomes a detection signal 8a shown in FIG. There is a problem that it cannot be done.
以上述べた様にLSIウエハパターンの欠陥はエ
ツジ情報と明るさ情報の2通りがあるが、第14
図の方法ではエツジ情報のみしか得られず、第1
8図に示す理由により正確な明るさとエツジ位置
の検出が出来なかつた。 As mentioned above, there are two types of defects in LSI wafer patterns: edge information and brightness information.
With the method shown in the figure, only edge information can be obtained;
For the reasons shown in Figure 8, it was not possible to accurately detect the brightness and edge position.
本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、正
確な明るさとエツジ位置の検出を行い、LSIウエ
ハパターンの欠陥を安定に自動検査できるように
したウエハパターンの欠陥検出方法及びその装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting defects in wafer patterns that accurately detects brightness and edge positions and enables stable automatic inspection of defects in LSI wafer patterns. It's about doing.
即ち本発明は、上記目的を達成するために、エ
ツジ情報と明るさ情報を得る光学系を別々に設
け、前者では光学的にエツジからの高次反射光6
のみを抽出し、後者では、光アイソレータ系を設
置して迷光を除去し、両者の情報を別々に処理し
てウエハパターンの検出を簡便に、且つ安定して
自動的に行うことを特徴とするものである。
That is, in order to achieve the above object, the present invention provides separate optical systems for obtaining edge information and brightness information, and the former optically detects high-order reflected light 6 from the edge.
In the latter case, an optical isolator system is installed to remove stray light, and both pieces of information are processed separately to easily, stably, and automatically detect the wafer pattern. It is something.
以下本発明を図に示す実施例に基いて説明す
る。第1図aにパターンエツジからの高次反射光
6のみを検出し、正反射光7を遮光する光学系を
示す。対物レンズ2のフーリエ変換面に、同図b
に示す正反射光7のみを遮光する遮光板27を設
置すれば、検出器5aには同図bに示す高次反射
光6のみが到達する。検出器5aと試料1を相対
的に走査せしめれば、同図cに示す検出信号8b
を得る。この光学系により正反射光7の影響を受
けずに安定にエツジ形状(第15図b)が得られ
る。
The present invention will be explained below based on embodiments shown in the drawings. FIG. 1a shows an optical system that detects only high-order reflected light 6 from pattern edges and blocks specularly reflected light 7. On the Fourier transform surface of objective lens 2,
If a light shielding plate 27 is installed to block only the specularly reflected light 7 shown in FIG. 3, only the higher-order reflected light 6 shown in FIG. If the detector 5a and the sample 1 are relatively scanned, a detection signal 8b shown in FIG.
get. With this optical system, the edge shape (FIG. 15b) can be stably obtained without being affected by the specularly reflected light 7.
第2図aに対物レンズ2の迷光27を遮光する
光学系を示す。これは光アイソレータ系と呼ば
れ、偏光ビームスプリツタ4aと1/4波長板29
より構成される。照明光3aにS偏光を用いる
と、これは偏光ビームスプリツタ4aにより全反
射する。対物レンズ2の表面からの迷光2はS偏
光を保つので検出器5aに到達しない。試料1a
を照明する照明光は1/4波長板29を2回通過す
るので、P偏光となり、偏光ビームスプリツタ4
aを通過して検出器5aに到達する。これにより
得られたbに示す検出信号8cは迷光27の影響
を受けない。 FIG. 2a shows an optical system that blocks stray light 27 from the objective lens 2. This is called an optical isolator system, and includes a polarizing beam splitter 4a and a quarter-wave plate 29.
It consists of When S-polarized light is used as the illumination light 3a, it is totally reflected by the polarization beam splitter 4a. Stray light 2 from the surface of objective lens 2 maintains S polarization and therefore does not reach detector 5a. Sample 1a
The illumination light that illuminates the 1/4 wavelength plate 29 passes through the 1/4 wavelength plate 29 twice, so it becomes P-polarized light and the polarized beam splitter 4
a and reaches the detector 5a. The detection signal 8c shown in b obtained thereby is not affected by the stray light 27.
以上の第1図、及び第2図の光学系において
は、照明光3aとしてレーザ光を用いると高い輝
度を得ることが容易に出来るので高S/N比の検
出信号を得ることができる。 In the optical systems shown in FIGS. 1 and 2 described above, if a laser beam is used as the illumination light 3a, high brightness can be easily obtained, and therefore a detection signal with a high S/N ratio can be obtained.
次に検出系の解像度を向上させる方法を第3図
乃至第5図に示す。 Next, a method for improving the resolution of the detection system is shown in FIGS. 3 to 5.
第3図は半透過鏡4を省略して、照明系3と検
出系34に展開して原理示している。ピンホール
33により形成された点光源3bは対物レンズ2
により試料上に広がり分布3cとなり、試料上の
無限小パターン30を照明する。無限小パターン
30は対物レンズ2の像面で広がり分布31とな
る。この位置にピンホール28を設置すると広が
り分布31はピンホール28通過後に分布32と
なり、解像度が向上する結果を得る。 In FIG. 3, the semi-transmissive mirror 4 is omitted and the principle is shown expanded to the illumination system 3 and the detection system 34. The point light source 3b formed by the pinhole 33 is connected to the objective lens 2.
As a result, the light spreads over the sample to form a distribution 3c, and an infinitesimal pattern 30 on the sample is illuminated. The infinitesimal pattern 30 spreads to form a distribution 31 on the image plane of the objective lens 2. When the pinhole 28 is placed at this position, the spread distribution 31 becomes the distribution 32 after passing through the pinhole 28, resulting in improved resolution.
ここで広がり31は半径M×R(M=×0.61λ/
NA)となるので、ピンホール28はこれより小
さくすると効果がある。(ここでMは対物レンズ
2の倍率、λは照明光3bの波長、NAは対物レ
ンズの開口を示す。)
第4図、及び第5図に第3図での解像度向上を
説明する。試料1の上層がSiO2等の透明層35
で形成されている場合、ピンホール28の効果に
より、上層パターンiの拡大像i′と下層パターン
jの拡大像j′を分離することができる(第4図)。
これにより縦方向の分解能が向上する。 Here, the spread 31 is the radius M×R (M=×0.61λ/
NA), so it is effective to make the pinhole 28 smaller than this. (Here, M is the magnification of the objective lens 2, λ is the wavelength of the illumination light 3b, and NA is the aperture of the objective lens.) The resolution improvement in FIG. 3 will be explained in FIGS. 4 and 5. The upper layer of sample 1 is a transparent layer 35 of SiO 2 etc.
In this case, the effect of the pinhole 28 allows the enlarged image i' of the upper layer pattern i to be separated from the enlarged image j' of the lower layer pattern j (FIG. 4).
This improves vertical resolution.
同様にh点の拡大h′とl点の拡大像l′とをピン
ホール28により分離することが出来、横方向の
分解能も向上する(第5図)。 Similarly, the enlarged image h' of point h and the enlarged image l' of point l can be separated by the pinhole 28, and the resolution in the lateral direction is also improved (FIG. 5).
第6図に本発明の一実施例を示す。これは第1
図、第2図、第3図に示光学系を結合したもので
ある。第1図、第2図の検出系は分岐鏡36によ
り分岐されており、前者にはピンホール28b、
検出器5b、後者では必要に応じてピンホール2
8c、検出器5cを設置した。検出器5cでは明
るさを検出するので必ずしもピンホール28cは
必要ない。本実施例では集光レンズ35により照
明光学系3よりの照明光を平行光としており、対
物レンズ2を無限焦点系として、結像レンズ37
のフーリエ変換面に遮光板27を設置した。この
とき検出系34の倍率Mは対物レンズ2と結像レ
ンズ2aの焦点距離の比(f1/f)となる。検出
器5b及び5cの検出信号8b及び8cは同時に
出力することが可能となり、これらの信号8b,
8cにより二値化画像12と明るさ画像を創成し
て、各各の正常画像と比較すれば欠陥(エツジ欠
陥13,14,15と明るさ欠陥23a)を検出
することが出来る。 FIG. 6 shows an embodiment of the present invention. This is the first
2 and 3 are combined with an optical system. The detection system in FIGS. 1 and 2 is branched by a branch mirror 36, and the former has a pinhole 28b,
Detector 5b, in the latter pinhole 2 if necessary
8c and a detector 5c were installed. Since the detector 5c detects brightness, the pinhole 28c is not necessarily required. In this embodiment, the illumination light from the illumination optical system 3 is made into parallel light by the condenser lens 35, the objective lens 2 is made into an afocal system, and the imaging lens 37
A light shielding plate 27 was installed on the Fourier transform surface. At this time, the magnification M of the detection system 34 is the ratio (f 1 /f) of the focal lengths of the objective lens 2 and the imaging lens 2a. Detection signals 8b and 8c of detectors 5b and 5c can be output simultaneously, and these signals 8b,
Defects (edge defects 13, 14, 15 and brightness defect 23a) can be detected by creating a binarized image 12 and a brightness image by 8c and comparing them with each normal image.
第7図に第6図の検出器5b,5cの信号8b
と8cとの合成画像の創成法を説明する。試料1
を走査手段により走査せしめ、適当な大きさの二
次元画像EとFをメモリ回路37a,37bに記
憶する。増幅回路38,39は予め設定された定
数α,β倍をEとFに乗算し、記憶回路40に画
像(αE+βF)を創成する。ここでβに比べαを
大きく設定すれば、エツジが強調された画像
((αE+βF)を創成できる。創成画像と予めメモ
リ回路50に記憶されている画像G0とを比較回
路51で比較すれば、前述のエツジ欠陥13,1
4,15、明るさ欠陥23aを検出できる。画像
G0は設計データより計算された画像又は、同一
試料ウエハ内の隣接チツプ同一位置の検出像を用
いてもよい。 Fig. 7 shows the signal 8b of the detectors 5b and 5c in Fig. 6.
A method for creating a composite image of and 8c will be explained. Sample 1
are scanned by a scanning means, and two-dimensional images E and F of appropriate size are stored in memory circuits 37a and 37b. The amplifier circuits 38 and 39 multiply E and F by preset constants α and β, and create an image (αE+βF) in the storage circuit 40. Here, if α is set larger than β, an image with emphasized edges ((αE+βF)) can be created.If the created image and the image G0 stored in advance in the memory circuit 50 are compared in the comparison circuit 51, , the aforementioned edge defect 13,1
4, 15, the brightness defect 23a can be detected. image
G 0 may be an image calculated from design data or a detected image of the same position of adjacent chips within the same sample wafer.
第8図においては二次元画像EとFの各々と予
め記憶されている画像E0及びF0とを比較して欠
陥を検出する方法を示す。メモリ回路37aに記
憶されている画像Eとメモリ回路52に記憶され
ている画像E0は比較回路53で比較され、不一
致部分(欠陥13,14,15)はメモリ回路5
6に記憶される。 FIG. 8 shows a method of detecting defects by comparing each of the two-dimensional images E and F with pre-stored images E 0 and F 0 . The image E stored in the memory circuit 37a and the image E0 stored in the memory circuit 52 are compared in the comparison circuit 53, and the mismatched portions (defects 13, 14, 15) are compared with the image E0 stored in the memory circuit 52.
6 is stored.
試料1の下層26と上層25の関係は第9図に
示す様になるが、この2層間は許容された重ね合
わせ誤差(アライメント誤差)を有している。例
えば画像E052とE37aは第9図で示す例で
は、Eの上層25はE0の上層25に比べてy方
向に5画素分上方に位置する。この時に示す不一
致部分の抽出を行うと欠陥がないにもかかわら
ず、欠陥を抽出する結果を生じる。これを防ぐた
め、以下の操作を比較回路56で行う。即ち、前
述の許容された重ね合せ誤差に対応した第9図に
おいては5画素分)画素の範囲で、1画素づつ画
像Eをy方向に移動させて画像E0と比較し、全
ての比較での不一致部のみを抽出して欠陥とす
る。第9図では簡単の為y方向のみの重ね合せ誤
差を説明したが、一般にはx,y方向の重ね合せ
誤差があり、例えばx,y方向共に5画素分の許
容では25(5×5)回の比較を行う。これにより
画像Eが第15図aで、画像E0が第9図aの場
合、重ね合せ誤差が生じても欠陥13,14,1
5は検出できる。当然画像E(第9図b)とE0
(第9図a)の比較では欠陥は検出しない。上記
の画像をx,y方向にずらしながら不一致部を検
出する回路は特開昭54−133022号公報と同様であ
る。第9図に示す様にエツジの周辺はパターン段
差の影響を受け、第17図に示した膜厚による明
るさ情報が明瞭に検出出来ないので、明るさ画像
F37bとF054を比較する際に、エツジ周辺
部分を除くことが望ましい。第18図ではこのエ
ツジ周辺部分の比較を除去する手順を示してい
る。 The relationship between the lower layer 26 and the upper layer 25 of the sample 1 is as shown in FIG. 9, and there is an allowable overlay error (alignment error) between these two layers. For example, in the example of images E 0 52 and E 37a shown in FIG. 9, the upper layer 25 of E is located 5 pixels higher in the y direction than the upper layer 25 of E 0 . If the unmatched portion shown at this time is extracted, a defect will be extracted even though there is no defect. To prevent this, the comparison circuit 56 performs the following operation. That is, image E is moved one pixel at a time in the y direction within a pixel range (5 pixels in FIG. 9 corresponding to the above-mentioned allowed overlay error) and compared with image E Only the mismatched parts are extracted and treated as defects. In Fig. 9, for the sake of simplicity, we have explained the overlay error only in the y direction, but in general there is an overlay error in the x and y directions.For example, if the tolerance is for 5 pixels in both the x and y directions, it is 25 (5 x 5). Compare times. As a result, if the image E is in Figure 15a and the image E0 is in Figure 9a, even if an overlay error occurs, defects 13, 14, 1
5 can be detected. Naturally, images E (Fig. 9b) and E 0
In the comparison shown in FIG. 9a, no defects are detected. The circuit for detecting a mismatched portion while shifting the above-mentioned image in the x and y directions is similar to that in Japanese Patent Laid-Open No. 133022/1983. As shown in Fig. 9, the area around the edge is affected by the pattern step, and the brightness information based on the film thickness shown in Fig. 17 cannot be clearly detected. It is desirable to remove the area around the edges. FIG. 18 shows a procedure for removing comparisons around edges.
明るさ画像F37bと画像E37aは同時に記
憶されるので、エツジ拡大回路57において画像
H(第18図c)を得る。これはエツジ画像Eを
適当な画素だけxy方向に広げる処理である。同
様に画像F054と画像E052により、エツジ拡
大回路61において画像H0を得る。ここで画像
H及びH0は“0”,“1”の画像(二値化画像)
で“0”はエツジ周辺、“1”はそれ以外の領域
を示す。画像H及びH0で“1”の連続する領域
を抽出すれば、閉領域′〜′及び、〜を得
る。画像FとF0の閉領域の同一番号では本来同
一の明るさを有する。多値画像FとF0の閉領域
′〜′と〜の対応する領域内の明るさは明
るさ抽出回路55と62で抽出される。これは領
域内の明るさの平均値であり、例えば、′の領
域ではm′×n′画素内の明るさの合計をm′×n′で平
均化し、対応するではm×n画素内の明るさの
合計をm×nで平均化する。対応する領域内の平
均の明るさは比較回路58により比較され、明る
さの差に有異差があれば、欠陥23aをメモリ回
路59に記憶する。 Since the brightness image F37b and the image E37a are stored simultaneously, the edge enlargement circuit 57 obtains the image H (FIG. 18c). This is a process of expanding the edge image E by appropriate pixels in the x and y directions. Similarly, the edge enlarging circuit 61 obtains the image H 0 from the image F 0 54 and the image E 0 52. Here, images H and H 0 are “0” and “1” images (binarized images)
"0" indicates the area around the edge, and "1" indicates the other area. If continuous areas of "1" are extracted from images H and H0 , closed areas '~' and ~ are obtained. The closed regions of images F and F 0 with the same number originally have the same brightness. The brightness in the corresponding regions of the closed regions ' to ' and ~ of the multivalued images F and F 0 is extracted by brightness extraction circuits 55 and 62 . This is the average value of the brightness within the area. For example, in the area ', the sum of brightness within m' × n' pixels is averaged by m' × n', and in the corresponding area, the sum of brightness within m × n pixels is averaged by m' × n'. The total brightness is averaged by m×n. The average brightness within the corresponding areas is compared by a comparison circuit 58, and if there is a difference in brightness, the defect 23a is stored in the memory circuit 59.
エツジ欠陥メモリ56と明るさ欠陥メモリ59
はOR回路60に連結されているので、OR回路
60は全ての欠陥を出力する。 Edge defect memory 56 and brightness defect memory 59
is connected to the OR circuit 60, so the OR circuit 60 outputs all defects.
上記画像Fよりパターンエツジ周辺のみを除く
方法を述べる。画像FをHでマスキングする回路
55に記憶すると、画像Fでエツジ周辺のみが
“0”となる。同様にF0をH0でマスキングする回
路62に記憶する。回路55,62には各々、画
像FとF0の多値化画像よりエツジ周辺のみが
“0”となつた画像が記憶される。前述の重ね合
せ許容誤差を考慮して、画像55と62の差を回
路58で演算することにより差画像を創成し、こ
れと設定された閾値と比較し、明るさ欠陥23a
を得る。ここで上記演算を行う場合に相手が
“0”の場合は(エツジ周辺の場合)、比較結果を
無視すれば、欠陥を検出しない。 A method of removing only the area around the pattern edge from the above image F will be described. When image F is stored in the circuit 55 for masking with H, only the edges of image F become "0". Similarly, F 0 is stored in a circuit 62 that masks H 0 . The circuits 55 and 62 respectively store images in which only the edges of the multi-valued images F and F 0 are "0". Taking into account the above-mentioned overlay tolerance, a circuit 58 calculates the difference between images 55 and 62 to create a difference image, and compares this with a set threshold to identify the brightness defect 23a.
get. When performing the above calculation, if the target is "0" (near the edge), the comparison result can be ignored and no defect will be detected.
これを実現する回路例を第11図に示す。“0”
レベル判定回路65,66は、F0,Fの各画素
の情報f0(f)が“0”であるか否かを判定する
回路である。OR回路67の出力は、f又はf0が
“0”の場合“1”となり、更に反転回路68に
より出力“0”を得る。差動増幅器58aはf−
f0の演算を行い、この差信号と閾値THを比較回
路58bで比較する。回路58bの出力と反転回
路68の出力の論理和をAND回路58cで演算
するとその出力は欠陥23aのみとなり、エツジ
周辺の情報は無視できる。 An example of a circuit for realizing this is shown in FIG. “0”
The level determination circuits 65 and 66 are circuits that determine whether the information f 0 (f) of each pixel F 0 and F is “0”. The output of the OR circuit 67 becomes "1" when f or f 0 is "0", and the inverting circuit 68 further obtains an output "0". The differential amplifier 58a is f-
The computation of f 0 is performed, and the difference signal and the threshold value TH are compared in the comparator circuit 58b. When the AND circuit 58c calculates the logical sum of the output of the circuit 58b and the output of the inversion circuit 68, the output is only the defect 23a, and information around the edges can be ignored.
以上での標準画像E0,F0は設計データより計
算されたもの、又は同一試料内の隣接チツプの同
一位置検出像を用いてもよい。 The standard images E 0 and F 0 mentioned above may be calculated from design data, or images detected at the same position of adjacent chips in the same sample may be used.
第12図にレーザ63を光源とした検出光学系
の一実施例を示す。レンズ64と35の中間に配
したピンホール33よりのレーザ光は対物レンズ
2により試料1上に直径aのスポツトとなる。 FIG. 12 shows an embodiment of a detection optical system using a laser 63 as a light source. The laser beam from the pinhole 33 placed between the lenses 64 and 35 forms a spot with a diameter a on the sample 1 by the objective lens 2.
回転多面鏡62の回転によりスポツトは試料上
をx方向に走査する。これに同期してステージ
(図示せず)により試料1をy方向に送れば、メ
モリ回路37a(及び37b)には、画像EとF
が各々記憶される。同図では簡単のため遮光板2
7や1/4波長板29等の図示は省略した。 As the rotating polygon mirror 62 rotates, the spot scans the sample in the x direction. If the sample 1 is sent in the y direction by a stage (not shown) in synchronization with this, images E and F are stored in the memory circuit 37a (and 37b).
are respectively memorized. In the figure, for simplicity, light shielding plate 2
7, the quarter-wave plate 29, etc. are omitted from illustration.
第13図には一括照明と検出器5cと5bに一
次元固体撮像素子を用いた実施例を示す。固体撮
像素子の1画素の大きさは、第3図で説明したピ
ンホール径28(M×R)以下の大きさとするこ
とが肝要である。第12図、及び第13図では試
料1をy方向にジグザグ送りすれば試料1全面が
検査できる。 FIG. 13 shows an embodiment in which one-dimensional solid-state imaging devices are used for collective illumination and detectors 5c and 5b. It is important that the size of one pixel of the solid-state image sensing device is smaller than the pinhole diameter 28 (M×R) explained in FIG. In FIGS. 12 and 13, the entire surface of the sample 1 can be inspected by feeding the sample 1 in a zigzag manner in the y direction.
以上説明した様に本発明によれば、微小なパタ
ーンの欠陥を安定に検出することが出来る効果を
奏する。
As explained above, according to the present invention, it is possible to stably detect minute pattern defects.
第1図は本発明に係る検出装置の外観と、試料
の断面と、その信号波形とを示す図、第2図は本
発明に係る検出装置の断面と、その信号波形とを
示す図、第3図は本発明に係る光学形の光路を示
す原理図、第4図、及び第5図は本発明に係る光
路を示す図、第6図は本発明の実施例の光路を示
す図、第7図、及び第8図は本発明の実施例であ
る電気処理を示すブロツク図、第9図は画像F0
(又はE0)と、画像F(又はE)とを示す図、第
10図は画像Fと、画像Eの二値化像と、画像H
の二値化像と画像H0の二値化像とを示す図、第
11図はエツジ近傍の明るさの比較処理を行なわ
ないための電気回路を示す図、第12図は本発明
に係るレーザ走査検出光学系を示す外観図、第1
3図は本発明に係る一括照明検出光学系を示す外
観図、第14図は従来の検出装置の外観と、試料
1の断面と、信号波形と、この信号の微分波形と
その二値化信号波形とを示す図、第15図はウエ
ハパターンを示す図、第16図はウエハパターン
のエツジ抽出画像を示す図、第17図は試料を示
す断面図、第18図は従来の検出装置の外観とそ
の信号波形とを示す図である。
1,1a……試料、2……対物レンズ、2a…
…結像レンズ、3,3a,3b……光源、4a…
…ビームスプリツタ、5,5a,5b,5c……
検出器、6……高次反射光、7……正反射光、
8,8a,8b……検出信号、9……微分信号、
10,11……閾値、9a……二値化信号、12
……検査対象パターン、16……標準パターン、
27……遮光板、28,28a,28b……ピン
ホール、29……1/4波長板、30……無限小パ
ターン、33……ピンホール、34……検出系、
35……透明層(SiO2等)、36……半透過鏡、
37a,37b……メモリ回路、38,39……
増幅回路、40……記憶回路、50……メモリ回
路、51……比較回路、52,54……メモリ回
路、53……比較回路、55,62……明るさ抽
出回路(マスキング回路)、57,61……エツ
ジ拡大回路、56……エツジ欠陥メモリ、59…
…明るさ欠陥メモリ、58……明るさ比較回路、
60……OR回路、63……レーザ、64……レ
ンズ、62……回転多面鏡、65,66……レベ
ル判定回路、67……OR回路、68……反転回
路、58a……差動増幅器、58b……比較回
路、58c……AND回路、69……鏡。
FIG. 1 is a diagram showing an external appearance of a detection device according to the present invention, a cross section of a sample, and its signal waveform, and FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a detection device according to the present invention and its signal waveform. 3 is a principle diagram showing the optical path of the optical type according to the present invention, FIGS. 4 and 5 are diagrams showing the optical path according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing the optical path of an embodiment of the present invention. 7 and 8 are block diagrams showing electrical processing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an image F 0
(or E 0 ) and the image F (or E), FIG. 10 shows the image F, the binarized image of the image E, and the image H
FIG. 11 is a diagram showing an electric circuit for not performing comparison processing of brightness near edges, and FIG. 12 is a diagram showing a binary image of image H 0 according to the present invention. External view showing the laser scanning detection optical system, 1st
Figure 3 is an external view showing the collective illumination detection optical system according to the present invention, and Figure 14 is an external view of a conventional detection device, a cross section of sample 1, a signal waveform, a differential waveform of this signal, and its binary signal. FIG. 15 is a diagram showing a wafer pattern, FIG. 16 is a diagram showing an edge extraction image of a wafer pattern, FIG. 17 is a cross-sectional view of a sample, and FIG. 18 is an external view of a conventional detection device. It is a figure which shows the signal waveform. 1, 1a...sample, 2...objective lens, 2a...
...Imaging lens, 3, 3a, 3b...Light source, 4a...
...beam splitter, 5, 5a, 5b, 5c...
Detector, 6...high-order reflected light, 7... specular reflected light,
8, 8a, 8b...detection signal, 9...differential signal,
10, 11...Threshold value, 9a...Binarized signal, 12
...Inspection target pattern, 16...Standard pattern,
27... Light shielding plate, 28, 28a, 28b... Pinhole, 29... 1/4 wavelength plate, 30... Infinitely small pattern, 33... Pinhole, 34... Detection system,
35...Transparent layer ( SiO2 etc.), 36...Semi-transparent mirror,
37a, 37b...memory circuit, 38, 39...
Amplifier circuit, 40... Memory circuit, 50... Memory circuit, 51... Comparison circuit, 52, 54... Memory circuit, 53... Comparison circuit, 55, 62... Brightness extraction circuit (masking circuit), 57 , 61...edge expansion circuit, 56...edge defect memory, 59...
...Brightness defect memory, 58...Brightness comparison circuit,
60...OR circuit, 63...Laser, 64...Lens, 62...Rotating polygon mirror, 65, 66...Level judgment circuit, 67...OR circuit, 68...Inverting circuit, 58a...Differential amplifier , 58b...comparison circuit, 58c...AND circuit, 69...mirror.
Claims (1)
次成分を除いた回析成分と零次成分を含んだ成分
とを別々に受光素子で検出し、各受光素子から得
られる映像信号と正常なるパターン信号とを比較
してパターンのエツジ欠陥と明るさ欠陥とを検出
することを特徴とするウエハ上パターンの欠陥検
出方法。 2 レーザ光を出力するレーザ発振器と、該レー
ザ発振器から出力されるレーザ光を反射し、所定
の偏光を通過させる偏光ビームスプリツタと、上
記レーザ光をウエハ上のパターンに集光させる集
光光学系と、上記レーザ光を所定の偏光に変換す
る偏光光学系と、上記ウエハ上のパターンとレー
ザスポツトとを相対的に走査する走査手段と、上
記偏光ビームスプリツタを通過した検出光を分岐
する分岐鏡と、該分岐鏡によつて分岐された一方
に検出光の零次成分を遮光する空間フイルタ、レ
ーザスポツトを特徴とするウエハ上パターンの欠
陥検出装置。 3 上記第1、及び第2の光電素子を各々一次元
固体撮像素子で構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第2項記載のウエハ上パターンの欠陥検
出装置。 4 レーザ光を出力するレーザ発振器と、該レー
ザ発振器から出力されるレーザ光を反射し、ウエ
ハ上のパターンから戻つてくる所定の偏光を通過
させる偏光ビームスプリツタと、上記レーザ光を
ウエハ上のパターンに集光させる対物レンズと、
上記レーザ光を所定の偏光に変換する偏光光学系
と、上記ウエハ上のパターンと照射されるレーザ
スポツトとを相対的に走査する走査手段と、上記
偏光ビームスプリツタを通過した検出光を分岐す
る分岐光学系と、該分岐光学系によつて分岐され
た一方に検出光の零次成分を遮光する空間フイル
タ、レーザスポツトの共役・拡大位置に配したピ
ンホール、並びに上記空間フイルタ及びピンホー
ルを通過して得られる成分を受光する第1の光電
素子を有する第1の検出器と、上記分岐光学で他
方に分岐された検出光を受光する第2の光電素子
を有する第2の検出器とを具備したことを特徴と
するウエハ上パターンの欠陥検出装置。[Claims] 1. Of the light obtained from the pattern on the wafer, the diffraction component excluding the zero-order component and the component including the zero-order component are detected separately by light receiving elements, and the light obtained from each light receiving element is detected. 1. A method for detecting defects in patterns on a wafer, the method comprising the step of detecting edge defects and brightness defects in a pattern by comparing a normal pattern signal with a video signal. 2. A laser oscillator that outputs a laser beam, a polarizing beam splitter that reflects the laser beam output from the laser oscillator and passes a predetermined polarized light, and a focusing optical system that focuses the laser beam onto a pattern on the wafer. a polarizing optical system for converting the laser beam into predetermined polarized light, a scanning means for relatively scanning the pattern on the wafer and the laser spot, and splitting the detection light that has passed through the polarizing beam splitter. A defect detection device for a pattern on a wafer, comprising a branching mirror, a spatial filter that blocks zero-order components of detection light on one side branched by the branching mirror, and a laser spot. 3. The defect detection apparatus for a pattern on a wafer according to claim 2, wherein the first and second photoelectric elements are each constructed from a one-dimensional solid-state image sensor. 4. A laser oscillator that outputs a laser beam, a polarizing beam splitter that reflects the laser beam output from the laser oscillator and passes a predetermined polarized beam that returns from the pattern on the wafer, and a polarizing beam splitter that outputs the laser beam onto the wafer. an objective lens that focuses light on the pattern;
a polarizing optical system that converts the laser beam into predetermined polarized light; a scanning device that relatively scans the pattern on the wafer and the irradiated laser spot; and splitting the detection light that has passed through the polarizing beam splitter. A branching optical system, a spatial filter that blocks the zero-order component of the detected light on one side branched by the branching optical system, a pinhole arranged at a conjugate/enlarged position of the laser spot, and the above-mentioned spatial filter and pinhole. A first detector having a first photoelectric element that receives the component obtained by passing the light, and a second detector having a second photoelectric element that receives the detection light branched to the other side by the branching optics. What is claimed is: 1. A defect detection device for patterns on a wafer, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21501385A JPS6275306A (en) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | Method and device for detecting defects in patterns on wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21501385A JPS6275306A (en) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | Method and device for detecting defects in patterns on wafer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6275306A JPS6275306A (en) | 1987-04-07 |
| JPH0523063B2 true JPH0523063B2 (en) | 1993-03-31 |
Family
ID=16665272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21501385A Granted JPS6275306A (en) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | Method and device for detecting defects in patterns on wafer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6275306A (en) |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP21501385A patent/JPS6275306A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6275306A (en) | 1987-04-07 |
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