JPH0820237B2 - 電子顕微鏡用画像計測・検査装置 - Google Patents
電子顕微鏡用画像計測・検査装置Info
- Publication number
- JPH0820237B2 JPH0820237B2 JP62051910A JP5191087A JPH0820237B2 JP H0820237 B2 JPH0820237 B2 JP H0820237B2 JP 62051910 A JP62051910 A JP 62051910A JP 5191087 A JP5191087 A JP 5191087A JP H0820237 B2 JPH0820237 B2 JP H0820237B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微細なパターンの形状を計測，検査する装
置に係り、特に微細化の著しい半導体ウエハパターンの
自動計測，検査に好適な装置に関する。
置に係り、特に微細化の著しい半導体ウエハパターンの
自動計測，検査に好適な装置に関する。
従来、パターンの欠陥検査は良品パターンと被検査パ
ターンとの比較で行なわれるが、電子顕微鏡画像を用い
た欠陥検査の場合には、試料表面へのチヤージアツプ等
によりその直流成分が大きく時間変動するため、たとえ
ば日本学術振興会第132委員会第93回研究会資料第18頁
から23頁において論じられているように、画像をいつた
ん空間微分して直流成分のドリフトの影響を少なくし、
画像を比較するなどの工夫が必要であつた。
ターンとの比較で行なわれるが、電子顕微鏡画像を用い
た欠陥検査の場合には、試料表面へのチヤージアツプ等
によりその直流成分が大きく時間変動するため、たとえ
ば日本学術振興会第132委員会第93回研究会資料第18頁
から23頁において論じられているように、画像をいつた
ん空間微分して直流成分のドリフトの影響を少なくし、
画像を比較するなどの工夫が必要であつた。
画像をいつたん空間微分すれば確かに画像が全体的に
明るくなつたり暗くなつたりする直流変動の影響は減少
させることができる。しかしながら、空間微分を行う
と、一般に画像中に含まれる細かいランダムノイズが強
調されて欠陥と誤認識され易くなつたり、濃淡が空間的
にゆつくりと変化する大きな欠陥は見逃し易くなるなど
の問題点もあつた。
明るくなつたり暗くなつたりする直流変動の影響は減少
させることができる。しかしながら、空間微分を行う
と、一般に画像中に含まれる細かいランダムノイズが強
調されて欠陥と誤認識され易くなつたり、濃淡が空間的
にゆつくりと変化する大きな欠陥は見逃し易くなるなど
の問題点もあつた。
本発明の目的は、入力された画像データを空間的に微
分するような画像処理技術を用いるのではなく、原理的
に電子線のチヤージアツプや各種の濃淡レベルドリフト
の影響を無視しうる手法を提供し、信頼度が高くかつ高
感度の電子線画像用計測・検査装置を実現することにあ
る。
分するような画像処理技術を用いるのではなく、原理的
に電子線のチヤージアツプや各種の濃淡レベルドリフト
の影響を無視しうる手法を提供し、信頼度が高くかつ高
感度の電子線画像用計測・検査装置を実現することにあ
る。
上記目的は、映像入力時の電子線の試料面上への照射
時間を精密に制御することによつて達成される。
時間を精密に制御することによつて達成される。
パターン欠陥の自動検査は、試料上の複数の同種パタ
ーンを試料台を移動させながら次々と映像入力し検査を
行つていく。したがつて、新しいパターン領域に移動す
ると１には電子ビームを非照射状態とし、照射を開始し
たら毎回必ず一定時間後に映像入力を実行するように制
御する。このようにすれば、試料上のチヤージアツプ状
態も全く同じになることが期待でき、毎回ほとんど同じ
状況の映像入力ができる。このとき、一般に試料上への
チヤージアツプの状況は、表面材質や電子ビームの加速
電圧に依存するので、それらに応じて前期一定時間を決
定する手段も必要である。
ーンを試料台を移動させながら次々と映像入力し検査を
行つていく。したがつて、新しいパターン領域に移動す
ると１には電子ビームを非照射状態とし、照射を開始し
たら毎回必ず一定時間後に映像入力を実行するように制
御する。このようにすれば、試料上のチヤージアツプ状
態も全く同じになることが期待でき、毎回ほとんど同じ
状況の映像入力ができる。このとき、一般に試料上への
チヤージアツプの状況は、表面材質や電子ビームの加速
電圧に依存するので、それらに応じて前期一定時間を決
定する手段も必要である。
このようにすれば、ウエハ上での各検査位置の画像は
全く同じ条件で入力できる。したがつて、同種パターン
を比較してその違いから欠陥部分を識別する検査装置に
おいても、欠陥部分以外はほとんど同じ映像となるの
で、映像の差信号から容易に欠陥部分のみを摘出でき
る。それによつて、良品部分を欠陥と誤ることが少なく
なり、結果として検出感度の高い外観検査装置を実現す
ることができる。
全く同じ条件で入力できる。したがつて、同種パターン
を比較してその違いから欠陥部分を識別する検査装置に
おいても、欠陥部分以外はほとんど同じ映像となるの
で、映像の差信号から容易に欠陥部分のみを摘出でき
る。それによつて、良品部分を欠陥と誤ることが少なく
なり、結果として検出感度の高い外観検査装置を実現す
ることができる。
以下、本発明の一実施例を図によつて説明する。第１
図は本発明に係る半導体ウエハパターン外観検査装置の
構成図である。走査型電子顕微鏡の電子線１は偏向コイ
ル３に流れる電流によつて偏向され、試料である半導体
ウエハ５の上面を走査する。その時、２次電子信号は検
出器４によつて検出され、映像処理回路６に映像信号S1
として入力される。２はビームブランキング用の偏向コ
イルであり、信号発生回路７からの信号S2によつて電流
が流され、電子線の方向を大きく偏向させる機能を持つ
ている。したがつて、ウエハ５上への電子線照射のON/O
FFは信号によつて制御可能である。映像処理回路６は、
電子顕微鏡からの信号S1を入力し、その映像信号をあら
かじめ記憶されている基準映像信号と比較することによ
つてその中のパターン欠陥部分を摘出する。その結果は
映像入力毎に信号S5によつて制御計算機８に転送され、
制御用計算機８の中で被検査ウエハ５の欠陥データとし
て集計される。信号発生回路７は、時間パラメータ信号
S6と映像入力要求信号S7とを制御用計算機８より受け、
それによつて電子線への偏向走査信号S4、および電子線
遮断信号S2、さらに映像入力起動要求信号S3を発生する
回路である。このとき、S2の信号発生からS3による映像
入力開始までの時間を一定時間Ｔに保つようにすれば、
常に同じ撮影条件の電子顕微鏡映像を入力することがで
き、安定なパターン欠陥検査が可能になる。
図は本発明に係る半導体ウエハパターン外観検査装置の
構成図である。走査型電子顕微鏡の電子線１は偏向コイ
ル３に流れる電流によつて偏向され、試料である半導体
ウエハ５の上面を走査する。その時、２次電子信号は検
出器４によつて検出され、映像処理回路６に映像信号S1
として入力される。２はビームブランキング用の偏向コ
イルであり、信号発生回路７からの信号S2によつて電流
が流され、電子線の方向を大きく偏向させる機能を持つ
ている。したがつて、ウエハ５上への電子線照射のON/O
FFは信号によつて制御可能である。映像処理回路６は、
電子顕微鏡からの信号S1を入力し、その映像信号をあら
かじめ記憶されている基準映像信号と比較することによ
つてその中のパターン欠陥部分を摘出する。その結果は
映像入力毎に信号S5によつて制御計算機８に転送され、
制御用計算機８の中で被検査ウエハ５の欠陥データとし
て集計される。信号発生回路７は、時間パラメータ信号
S6と映像入力要求信号S7とを制御用計算機８より受け、
それによつて電子線への偏向走査信号S4、および電子線
遮断信号S2、さらに映像入力起動要求信号S3を発生する
回路である。このとき、S2の信号発生からS3による映像
入力開始までの時間を一定時間Ｔに保つようにすれば、
常に同じ撮影条件の電子顕微鏡映像を入力することがで
き、安定なパターン欠陥検査が可能になる。
第２図（ａ）は信号発生回路７のより詳細な実施例で
ある。同期信号発生回路20は、電子線の照射の有無にか
かわらずウエハ上の２次元領域をラスタ走査する偏向信
号S4を発生させている。また同時にテレビジヨンの同期
信号と同様な垂直同期パルスVDおよびクロツク信号CLOC
Kを発生させている。このとき、入力要求信号S7が入力
されてフリツプフロツプ９をセツトすると、ANDゲート1
0がオープン状態となり最初のVDパルスの立下り時点で
フリツプフロツプ11がセツトされる。フリツプフロツプ
11がセツトされると、ANDゲート12,16がオープン状態に
なる。したがつてそれ以前のクロツク信号CLOCKのパル
スがカウンタ17に計数され、また同時にVDパルスがカウ
ンタ13に計数され始める。この時、事前にS6信号によつ
て時間パラメータに対応する数値がレジスタ14,18にセ
ツトされているならば、カウンタ13,17の値がレジスタ1
4,18の内容に一致したときに一致検出回路15,19の出力
信号として信号S2,S3が出力される。第２図（ｂ）はそ
れらの信号のタイミングを、横軸を時間軸として示した
ものである。すなわち、S7信号として過動要求パルスが
入力されると、その最初のVDパルスの立下り時点を起点
として一定時間t1後にS2信号が出力される。また別に一
定時間t2後のVDパルスの立下り時にS3信号が出力され
る。この時、t1，t2を適切に設定することにより、電子
線照射を開始してから映像入力を開始するまでの時間Ｔ
（＝t1−t2）を正確に一定に保つことができ、かつ映像
入力の開始時点をVDパルスの立下り時点とし、ラスタ走
査映像面の先頭より映像入力を開始させることができ
る。また、映像入力が完了した時には、図示していない
信号線により、フリツプフロツプ9,11、カウンタ13,1
7、一致検出回路15,19などは全てリセツトされるように
し、次の映像入力要求信号の発生に備えるものとする。
ある。同期信号発生回路20は、電子線の照射の有無にか
かわらずウエハ上の２次元領域をラスタ走査する偏向信
号S4を発生させている。また同時にテレビジヨンの同期
信号と同様な垂直同期パルスVDおよびクロツク信号CLOC
Kを発生させている。このとき、入力要求信号S7が入力
されてフリツプフロツプ９をセツトすると、ANDゲート1
0がオープン状態となり最初のVDパルスの立下り時点で
フリツプフロツプ11がセツトされる。フリツプフロツプ
11がセツトされると、ANDゲート12,16がオープン状態に
なる。したがつてそれ以前のクロツク信号CLOCKのパル
スがカウンタ17に計数され、また同時にVDパルスがカウ
ンタ13に計数され始める。この時、事前にS6信号によつ
て時間パラメータに対応する数値がレジスタ14,18にセ
ツトされているならば、カウンタ13,17の値がレジスタ1
4,18の内容に一致したときに一致検出回路15,19の出力
信号として信号S2,S3が出力される。第２図（ｂ）はそ
れらの信号のタイミングを、横軸を時間軸として示した
ものである。すなわち、S7信号として過動要求パルスが
入力されると、その最初のVDパルスの立下り時点を起点
として一定時間t1後にS2信号が出力される。また別に一
定時間t2後のVDパルスの立下り時にS3信号が出力され
る。この時、t1，t2を適切に設定することにより、電子
線照射を開始してから映像入力を開始するまでの時間Ｔ
（＝t1−t2）を正確に一定に保つことができ、かつ映像
入力の開始時点をVDパルスの立下り時点とし、ラスタ走
査映像面の先頭より映像入力を開始させることができ
る。また、映像入力が完了した時には、図示していない
信号線により、フリツプフロツプ9,11、カウンタ13,1
7、一致検出回路15,19などは全てリセツトされるように
し、次の映像入力要求信号の発生に備えるものとする。
第３図は、映像処理回路６のさらに詳細な実施例であ
る。図において、21は映像信号を記憶する記憶回路、22
は差分回路、23は２値化回路、24は欠陥位置検出回路、
25は結果記憶回路をそれぞれ示す。パターンの欠陥検査
においては、基準パターンの映像をあらかじめ入力して
記憶回路21に記憶しておき、次に被検査パターンの映像
信号S1を入力しながら記憶回路21に記憶されている基準
映像信号を読出し、それらの差のある部分を差分回路22
によつて検出する。検出された信号は差のある個所、す
なわち欠陥と思われる部分が強調された“欠陥映像信
号”である。その欠陥映像信号を２値化回路23によつて
２値化し、さらに欠陥位置検出回路24によつてその“1"
の部分、すなわち欠陥部分の座標を検知する。“1"の部
分の座標の検知は図示されていない回路によつて信号が
“1"の時点での走査信号の位置データを保持することに
よつて容易に実現できる。その検出結果は欠陥発生ごと
に結果記憶回路25に次々と書込まれる。書込まれた結果
は入力された映像信号の処理が全て終了した後に外部の
制御計算機によつて読出され、パターン欠陥データとし
て集計される。
る。図において、21は映像信号を記憶する記憶回路、22
は差分回路、23は２値化回路、24は欠陥位置検出回路、
25は結果記憶回路をそれぞれ示す。パターンの欠陥検査
においては、基準パターンの映像をあらかじめ入力して
記憶回路21に記憶しておき、次に被検査パターンの映像
信号S1を入力しながら記憶回路21に記憶されている基準
映像信号を読出し、それらの差のある部分を差分回路22
によつて検出する。検出された信号は差のある個所、す
なわち欠陥と思われる部分が強調された“欠陥映像信
号”である。その欠陥映像信号を２値化回路23によつて
２値化し、さらに欠陥位置検出回路24によつてその“1"
の部分、すなわち欠陥部分の座標を検知する。“1"の部
分の座標の検知は図示されていない回路によつて信号が
“1"の時点での走査信号の位置データを保持することに
よつて容易に実現できる。その検出結果は欠陥発生ごと
に結果記憶回路25に次々と書込まれる。書込まれた結果
は入力された映像信号の処理が全て終了した後に外部の
制御計算機によつて読出され、パターン欠陥データとし
て集計される。
以上述べたように、このような回路を作製することに
より、本発明は完全に実施することができる。
より、本発明は完全に実施することができる。
また、本実施例においては、入力映像をそのまま処理
することにしたが、通常電子顕微鏡の映像信号には大き
なランダムノイズが重畳されているので、引続く複数枚
の入力映像の加算平均をとつて処理する方が、ノイズの
影響を減少させて安定な計測検査を実行できる。前述の
実施例をそのように変更することは、従来技術において
容易に可能である。
することにしたが、通常電子顕微鏡の映像信号には大き
なランダムノイズが重畳されているので、引続く複数枚
の入力映像の加算平均をとつて処理する方が、ノイズの
影響を減少させて安定な計測検査を実行できる。前述の
実施例をそのように変更することは、従来技術において
容易に可能である。
〔発明の効果〕 電子顕微鏡の出力映像信号は、電子線照射後急激にそ
の直流成分を変化させ、次第に安定状態に近づくという
性質がある。その安定化の時定数は試料表面や鏡体内部
のチヤージアツプの状況によつて大幅に異なるものであ
り、特に製造途中の半導体ウエハパターンを直接検査す
る場合には、表面が非導電性の材料であることが多いの
でチヤージアツプの影響が大きく、かつ一般に時定数も
電子線照射による半導体素子の破壊の面で許容される時
間よりも大幅に長い。
の直流成分を変化させ、次第に安定状態に近づくという
性質がある。その安定化の時定数は試料表面や鏡体内部
のチヤージアツプの状況によつて大幅に異なるものであ
り、特に製造途中の半導体ウエハパターンを直接検査す
る場合には、表面が非導電性の材料であることが多いの
でチヤージアツプの影響が大きく、かつ一般に時定数も
電子線照射による半導体素子の破壊の面で許容される時
間よりも大幅に長い。
本発明によれば、電子線照射直後の急激な映像変化を
避け、常に同一の変化状況での映像を入力することがで
きるので、不安定な電子顕微鏡映像を利用するにもかか
わらず、常に再現性の良い映像入力が実現でき、例えば
パターン比較原理に基づく安定なパターン検査装置が実
現できる。
避け、常に同一の変化状況での映像を入力することがで
きるので、不安定な電子顕微鏡映像を利用するにもかか
わらず、常に再現性の良い映像入力が実現でき、例えば
パターン比較原理に基づく安定なパターン検査装置が実
現できる。
さらに、電子線の照射時間を短かくできるので、試料
である半導体素子の破壊を防ぐとともに全体の検査速度
を高め、実用的な検査装置とすることができる。
である半導体素子の破壊を防ぐとともに全体の検査速度
を高め、実用的な検査装置とすることができる。
これにより、光学的には検査が困難な極微細パターン
の自動検査装置が実現でき、例えば微細化が進む半導体
パターンの製造プロセスの評価にきわめて大きな効果が
ある。
の自動検査装置が実現でき、例えば微細化が進む半導体
パターンの製造プロセスの評価にきわめて大きな効果が
ある。
第１図は本発明の一実施例の全体構成図である。第２図
は、第１図の構成要素である信号発生回路20のより詳細
な実施例、第３図は、別の構成要素である映像処理回路
６のより詳細な実施例である。 １……電子線、２……偏向コイル、４……検出器、６…
…映像処理回路、７……信号発生回路、８……制御計算
機、13,17……カウンタ、14,18……レジスタ、15,19…
…一致検出回路、S7……映像入力要求信号、S2……電子
線遮断信号、S3……映像入力起動信号、VD……垂直同期
パルス、S4……偏向走査信号。
は、第１図の構成要素である信号発生回路20のより詳細
な実施例、第３図は、別の構成要素である映像処理回路
６のより詳細な実施例である。 １……電子線、２……偏向コイル、４……検出器、６…
…映像処理回路、７……信号発生回路、８……制御計算
機、13,17……カウンタ、14,18……レジスタ、15,19…
…一致検出回路、S7……映像入力要求信号、S2……電子
線遮断信号、S3……映像入力起動信号、VD……垂直同期
パルス、S4……偏向走査信号。
フロントページの続き (72)発明者 大内 洋三 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−31931（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−56807（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】走査型電子顕微鏡の映像信号を処理する計
測・検査装置において、電子線の試料上への照射，非照
射を制御する第１の手段と、試料の表面材質，電子線の
加速電圧によつて定まる一定時間を選択する第２の手段
と、試料に電子線を照射開始してから一定時間後に映像
信号の入力を指示し、かつ入力が終了した時点で電子線
の試料上への照射を終了させることを指示する第３の手
段と、少なくとも参照画像ないしは閾値を保持し、第３
の手段の指示によつて映像信号を入力し、入力された映
像信号中に含まれる外観欠陥，寸法等を自動的に計測す
る第４の手段、とを有することを特徴とする電子顕微鏡
用画像計測・検査装置。 - 【請求項２】上記第３の手段は、電子顕微鏡の走査信号
の垂直同期信号に同期した基準パルスを基準とし、１つ
の基準パルスから一定時間後に電子線照射の開始を指示
し、さらに該基準パルスから一定個数後のパルスが発生
した時点で映像の入力を開始することを指示する手段を
有することを特徴とする特許請求の範囲第１項の電子顕
微鏡用画像計測・検査装置。 - 【請求項３】上記第４の手段は、複数の同程パターンが
形成されている試料中の１つのパターンを参照画像とし
て記憶する手段と、別の同種パターンを入力して、該参
照画像と比較する手段と、その相違部分を欠陥候補とし
て検出する手段とを有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項の電子顕微鏡用画像計測・検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62051910A JPH0820237B2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 電子顕微鏡用画像計測・検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62051910A JPH0820237B2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 電子顕微鏡用画像計測・検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63218803A JPS63218803A (ja) | 1988-09-12 |
| JPH0820237B2 true JPH0820237B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=12900031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62051910A Expired - Fee Related JPH0820237B2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | 電子顕微鏡用画像計測・検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820237B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3346172B2 (ja) * | 1996-06-07 | 2002-11-18 | 株式会社日立製作所 | 走査形顕微鏡 |
| JP2002184336A (ja) * | 2000-12-12 | 2002-06-28 | Hitachi Ltd | 荷電粒子線顕微鏡装置、荷電粒子線応用装置、荷電粒子線顕微方法、荷電粒子線検査方法、及び電子顕微鏡装置 |
| JP2009277648A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-26 | Hitachi High-Technologies Corp | 検査装置、および、検査方法 |
-
1987
- 1987-03-09 JP JP62051910A patent/JPH0820237B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63218803A (ja) | 1988-09-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |