TW399246B

TW399246B - Method and apparatus for checking shape

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Publication number: TW399246B
Application number: TW087121570A
Authority: TW
Inventors: Katsunori Nagamatsu
Original assignee: Nec Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2000-07-21
Also published as: US20010000909A1; EP0926485A3; US6211505B1; KR19990063461A; EP0926485A2; KR100310259B1; US6326606B2

Description

五'發明說明（1) 本發明係關於一種檢查形狀之方法及裝置，尤其是對那些需要高精確度圖案影像的圖案，如光罩圖案。本發明亦關於一種透光區域形狀檢查之裝置，特別關於一種透光區域形狀檢查裝置，係藉由照射來檢查光罩圖案等之透光區域。本發明可適用於在IC製程的成像過程中所使用之光罩網形狀之檢查。本發明亦適用於在IC製程的光餘刻技術中感光樹脂遮罩之光罩圖案等等。同時，本發明=只適用於1C程製，亦適用於檢查所有用於遮蔽光透射之光罩。更進一步’本發明亦適用於所有能藉由檢查透光性而進行檢查的物體。曰本專利公報編號第63-567021中揭露了一種檢查相關形型之形狀的方法及裝置。根據其所揭露，照射一圖案而用CCD或其他的感測器取得透射光，再由得到之資料經由比對而決定其是否為所需之圖案。 ’ 在要求高精確度之積體電路所使用的光罩中，光罩圖案及取得資料之二維偏差及失真會導致很多問題的發生。許多技術已經利用事先量測出圖案資料中會產生之偏差而執行校正，使圖案與該校正後之圖案資料做比對。上述之習知技藝中有一個問題，就是來自圖案之光的 Ϊ:接：射光量的變化及檢測裝置的變化都會降低圖形辨 =的：確度，也降低了影像的銳利度。為了解決這個問題，在日本專利公報9-357846中揭露了以不的技術。與先前提過的技術一樣，也是照射一圖案但昭射光有4被用來做照射光的光量檢測。由CCD一類的感^彳、器來

五、發明說明（2) 檢測個別的分光光束。這些信號含有可顯示照射光量變化之几素。為了校正這些信號，用於光量檢測之分光被放大至與直接透射光量相同之光量，而此放大光被用於分割來自圖案之光。更特別的’與入射位置有關的照射光量變化藉由使用該包含了光量變化之放大光來進行校正而被標準化。因此’儘官照射光之光量可能會減少，但還是可以充份利用感測器可檢測之照射光量變化範圍。這種技術藉由在該標準化信號之上緣及下緣部被提供了「偏值後，將其做AD(類比至數位）轉換而達到移除在此伐號之零點及最高點時之雜訊。在這種情況下，該信號在零=及最高點間之邊緣部還是含有雜訊。這些雜訊與在校正前之透射光量有關。於是，不論光量是否變化，雜訊量依然不斷改變。因此降低照射光量會造成圖案形狀辨確度的下降。這是習知技藝中的第一個問題。總言之，在舊式圖案形狀辨識技術中的問題是，在期使用下，來自圖案之被測光的變化、照射光量之檢測裝置之變化會造成圖案形狀辨識精確度影像的銳利度。 u 低所以’物體的形狀檢查係經由物體影像與— 之比對來成。該參考影像係經由在主題物中& 樣本或從CAD資料中得到。這兩個影像在被二元化後的砼日本專利公報5_46747中揭露了一種取得印 = 板上線路圖案之二元化影像的方法。電路

^ v〇j ^ v〇j =疋，物體的邊緣區域無法藉由兩個影 J檢查，’藉由比對一物體影像與參考影: ^ 如256層資料，可以做到邊緣區域上升與下降狀態比對’如此達成令人滿意的形狀檢查。〜、在另一個不同形狀檢查的程式。在這種情況下，來自光一類的感測器中進行光電轉換性能报容易在長期使用後開始便無法再經由物體影像及參考結果。而分割雷射光束且計算或差值可以消除這個問題。方法中，使用了 —CPU或一源並透射物髋的光在一cep 。光源（如雷射）及感測器的改變。所以在長期使用時，影像的比對達到令人滿意的出透射光與未透射光之比例在從上升及下降的漸次變化中檢查邊緣區域時，影像層次係不隨圖案不變區域做改變的。但是，由於在感測器中的散粒噪聲（shot noise) ' AD 轉換器的量測誤差及類比電路中的雜訊，影像層次還是會隨圖案不變區域而改變。這些改變造成物體影像與參考影像之比對的精確度下降。更特別的’在習知技藝中’對於透射圖案光量之設定係定為最大值而未透射之光量為最小值。然而由於最大值與最小值不穩定，所以造成了習知技藝中的第二個問題。本發明之一目的即在解決習知技藝中的第一個問題，提供一種形狀檢查的方法和裝置，能夠得到更精確及銳利的影像圖案。本發明之另一目的即在解決習日技藝中的第二個問五、發明說明（4) 題，提供一種光透射區域形狀檢查方法及裝置， γ滿意之光罩或類似具有透光區域物體之透光部』= 於是本發明即在尋求解決上述第一個問題之目的在於提供一種檢查形狀的裝置及方法， =审f 確及銳利的影像圖案。 3付到更精本發明亦尋求解決上述第二個問題之方法，並 J提供一種檢查透光部形狀的裝置，㊣夠對光罩圖：有透光部之物體進行較佳之形狀檢查。一 ’、依據本發明，一照射裝置發出照射光，一昭裝置經由接收照射光而照射圖案，且產生照射^八^ : J =射光量 '照射光分割裝置照射圖案’:、、： = :到之光量維持在一定值’再將被控制光轉換成電檢收以從接收光產生分光而光檢測裝置接量维：it 同時控制該分光以使檢測到之光重維持在一疋值，再將該被控制光轉換為電子信號。 -粒測裝置及光檢測裝置輸出其輪出信號，以及之Ϊ出ί = Ϊ光檢測裝置之輸出分割圖案光檢測裝置 ί 2 =進行校正，並提供一含有定量雜訊之信 ' 圖案識別裝置依該輸出信號識別圖案。正。以下將說明肖圖案光檢測裝置之輸出錢所進行之校第7頁五、發明說明（5) 如同習知技藝，圖案光檢測裝置之輸出無可避免地會含有雜訊’習慣上都會將其標準化。因此’當圖案光檢測裝置之輸出被標準化之後’它會被，大而且照射光量變化也會被校正。該信號之最大值便會疋該感測器之最大檢測值。所以儘管照射光量可能降低’該感測器仍可以對其整個範圍進行檢測。八由於圖案光檢測裝置及光檢測裝置通常係控制照射光及分光之輸出維持在一定值，所以能夠控在這些檢測裝置及相關類比電路中之散粒噪聲量維持在一定值。本發明提供了一種檢查形狀之裝置能夠降低雜訊量而传到更精確及銳利之影像。低於圖案光檢測裝置使其達到圖案光檢測當照射光量降低而使得透射光量之最大值時，該透射光量會被校正，裝置之最大值。為其ΐΪΐΪί檢Ϊ裝置之輪出信號標準*，光檢測裂置為其將接收光量之最大值控制在本身可檢測量意即與圖案光檢測裝置校正後輸出光量相同。當同一個檢測器檢測到同一個圖案時，一得到的影像對比就愈明顯也愈精確及銳利。 a *网出信號量愈大，雜訊量就愈小。吧訧疋說，輸如上述，圖案光檢測裝置之信號量係配合而實施標準化’而使兩者相同。》丨裝置在本發明中，標準化係伴隨光檢測裝置之該信號量係低於圖案光檢測裝置之輸出二就進仃，因此’圖案光

五、發明說明（6) ^ 檢測裝置整個被擴大，且該信號之最大值超過檢測裝之可檢測範圍。由於在此信號中之雜訊—直維持在一定值，藉由將放，後得到且超過光量檢測範圍之光量設定為高於雜訊量，就可以將超過光量檢測範圍之雜訊部份完全消除。在本發明中，為了將相對於該照射光透過部份之光中的雜訊，圖形檢查裝置具有一偏值。更特別的，在信號適量放大後，該校正後之輸出信號會被減去一偏值以使該檢測裝置零點之雜訊量不會超過該零點且該檢測裝置之最大可檢測量之雜訊量不會超過最大可檢測量。於是，在可檢測範圍外之雜訊可以完全被消除。 >在本發明中具有一實施例，其中進行了實際從消除雜訊信號中取出信號之動作以得到該圖案識別之資料。更特別的，A/D轉換器量測之上下限分別被定為檢測裝置之最大可檢測量及零點，因而可以得到多重影像資料’其值位於量測上下限之間且除了邊緣部之雜訊外完全沒有雜訊。這種影像資料適於使用電腦等裝置來檢查所需之圖案。一此時可以清楚的知道，這種在將來自圖案之光配合含有照射光變化資料之信號進行標準化時，藉由將來自圖案之光及將含有照射光變化資料之信號維持固定而降低雜訊量之方法不只適用於實際之裝置，也能夠單獨提供其功能0

第9頁

依據本發明之另一特徵，爽6 同而透過物艚或被其阻擒。胃—u源之光根據圖案的：光電轉換以顯示光照射物體之社果J器將投射來的光進二邊緣之信號"來自光源光量；像進行比較…將物體：形=下降狀態與-參考影第-感測器之輸出被A/D轉換形器狀轉t地抽出。但^ ^ 賴光源及感測器之靈敏度而定、或感測器中所產生，端下降之後之平坦部的振諧雜mtiif，在冑出中上升或增益校正裝置藉由改變該^低檢查之精確度。而將該第一感測器之最大輪出 '感測器輸出信號之波形量測上限，以及將該一第—量$正為高於A/D轉換器之為低於A/D轉換器之量測下限剛器輸出信號之最小值校正變得很小時，該第一感測器=因此’當上升或下降斜率換器之能力，而僅提供單值^最大與最小量超出了 A/D轉資料對所有區域具有一最或^料。這是指形狀檢查之數位或不透光區域並且非常重要。小值’其具有連續性之透光像，可以輕易地處理而改善因此可以得到一圖案取樣影加處理之速度。 /狀檢查之精择度，進一步增依據本發明，亦提供了一測器輸出間之比例而將來自％構，可以藉由取得兩個感中在取得兩個感測器輸出比源的光所含的雜訊去除。其事先就實驗性地取得其輸出之例子中，其中一個感測器考量，而另一感測器根據該

第一感測Is輸出置與該參考量間之，可以锟钊一六且老例來校正其輪出。益了以付到一谷易處理之圖案取樣影像丹彻出。藉此 ^…1^ m彩像 0 本發明其他的目的及特徵將以更詳細之說明。下之說明配合圖式做圖式簡單說明圖1係一本發明之一實施例之圖。 v狀檢查裝置之方塊圖2係顯示了一雷射光束透射〜圖圖3係顯示了檢測透射圖案光之測圖4係顯示了感測器5之輸出波形。" 輸出波形. 係圖圖5係顯示了本發明中之校正後之雜訊圖6係感測器6之輸出與a/d轉換考。狭盎1 2之量測界限之關出波形。加入一偏值而得到之圊7係在本發明中之校正後之輪圖8表示了藉由在圖7中之波形中輸出波形。圖9係一透射過如圖2中之圖案的輸出光波形。圖10係分光之放大輸出波形。圖11係校正後之輸出波形。圖1 2係C P U 2之控制流程圖。圖13係本發明之透光區域形狀檢查裝置之方塊圖。圖1 4係本發明之一實施例之方塊圖。圖15係顯示了一雷射光束掃瞒一圖案之方式。圖16顯示了由第二感測器57使用光束點執行掃瞄之光

電轉換結果的波形。圖1 7係第一感測器56對透射過物體之光的光電轉換結果之輸出。圖1 8係顯示—含有超過飽和以外振諧成份之波形。圖19係-以圖18中增益放大後之波形。圖2〇係圖19中之波形被向下移之結果。實施例圖1係本發明之一實施例之形狀檢查裝置之方塊 ^ 一圖案檢測單元1具有—來自_光源（圖未顯示）之照、光之光路徑，係由一圖案光檢測之光學系統所形成，該系統包括一功率設定裝置16、-光束分割裝置、-圖案4 ):ί測器6。光束分割裝置3將照射光分成兩條光束，- f沿者上述之光路徑行進，而另一條則沿另一分離之路徑行進。在刀出之光路徑中，具有一功率設定裝置17及一測器。 ,沿著通過功率設定裝置16及光束分割裝置3之光路徑仃進而來自該光路徑之照射光，照射圖案4並且另一分光則沿著該分離之光路徑，通過另一功率設定裝置17至一感 :器5。光束分割裝置3組成上述之分光裝置，而光源（圖未顯示）則組成照射裝置。感利器6連接至一 A/D轉換器15及一校正電路9。a/d轉換器1 5連接至CPU 2。感測器6可以將接收到之光轉換為一類比信號，並將此信號供給A/D轉換器15及校正電路9。特別的，當感測器6接收到來自光源且透射過圖案4之照射五、發明說明（10) 會將接收到的光轉換為一類比信號並將其供給A/D 轉換器15及校正電路9。

AjD轉換器1 5可以將輸入信號（即電子式類比信號）轉換為一數位信號，並將此信號供給cpu 2。因此，感測器6 接收到之光在數位轉換之後耦接至cplJ 2。同樣的’感測器5連接至一A/D轉換器8及一增益設定電路7。A/D轉換器8連接至CPU 2 ^感測器5可以將接收到之光轉換為一類比信號’並將此信號供給A/I)轉換器丨5及增益設定電路7。意即，當感測器5接收到來自光源且透射過圖案4之照射光時，會將接收到的光轉換為一類比信號並將其供給A/D轉換器8及增益設定電路7。A/D轉換器8可以將輸入信號（即電子式類比信號）轉換為一數位信號，並將此號供給C P U 2。因此，感測器5接收到之光在數位轉換之後耦接至CPU 2。 CPU 2可以藉由來自A/D轉換器15之數位信號檢測感測器6所接收到之光量，並提供一指令給功率設定裝置1 6以回應檢測之結果。依據此指令，功率設定裝置1 6將照射光輸出量控制在一預設量上。同樣的，CPU 2亦可以藉由來自A / D轉換器8之數位信號檢測感測器5所接收到之光量，並提供一指令給功率設定裝置1 7以回應檢測之結果。依據此指令，功率設定裝置1 7將照射光輸出量控制在一預設量上0 功率設定裝置16、感測器6、A/D轉換器15及CPU 2組成了上述之圖案光設定裝置，而功率設定裝置17、感測器

第13頁五、發明說明（11) 5、A/D轉換器8及CPU 2組成了上述之光檢測裝置。將光輸出放大之功率設定裝置16及17可以特別使用光衰減器來控制光輸出。 CPU 2連接至增益設定裝置7，而該增益設定裝置7連，，校正電路9。增益設定裝置7將來自感測器5具有cpi] 2 指定之増益之電子信號輸出供給校正電路9。校正電路9因，接收兩種不同之類比信號’並將其相除後輸出一類比信號。更特別的’當校正電路9接收來自增益設定裝置7及感，器6之信號時，將其兩者相除後輸出此結果至一偏值設定電路10。於是校正電路9組成了一校正裝置。將CPU 2指定之增益加於接收信號之增益設定裝置了可以使用一能夠數位式設定増益之可變放大器，或是一可程式之衰減器。 δ又疋裝置10連接至校正電路9、一偏值設定裝置丨丨及一A/D轉換器12。CPU 2可以依據在感測器5及6中之散粒噪聲以及類比電路中之雜訊量計算出偏值，並將此偏值送至偏值設定電路11。偏值設定電路11藉由從CPU 2接收到之偏值資料控制偏值設定電路10，藉此將一偏值加於一送至偏值設定電路 1〇之類比信號中，因而將一具有該偏值之信號供給了A/D 轉換器12。 A/D轉換器12連接至Α/β轉換器14，而一記憶體η連接至CPU 2。A/D轉換器1 2在A/D轉換器控制器η之控制下將輸入之類比信號轉換成數位信號，並輸出所產生之數位信五、發明說明（12) ' --- 號絲更特別的’A/D轉換器12將接收自偏值設定電路心仏號轉換成一數位信號並將此信號送至記憶體丨3。記憶㈣料輸人之信號，亦料代表將進行形狀檢查之圖形形狀之圖案資料。記憶體13儲存上述之數位資料，亦將這些資料儲存為將進行檢查之圖案之多值資料。 CPU 2將這些儲存於記憶體3中之資料與之前已儲存之圖案資料進行比較。、偏值設定電路1 0、偏值設定裝置丨i、A/D轉換器12、 A/D轉換器控制器14、記憶體丨3 &CPlJ 2組成了一圖案識別裝置。藉由此處之偏值，校正電路9之輸出資料波形會被整個位移至CPU 2所指定之程度《於是該偏值會使用一d/a 轉換器或一可程式電阻來進行設定，而提供一電壓設定給一加法器。由於可以將零點及最大檢測信號值之定量雜訊消除，所以能夠以另一種配置方法來取代偏值設定電路10及Η之偏值設定操作，使A/D轉換器12在A/D轉換器控制器14之控制下’產生一數位信號，其信號範圍内沒有來自校正電路 9之類比信號的雜訊。另一個選擇是，記憶體1 3可以用來保留A/D轉換器12之數位信號，使圖案比較時可以使用— 不含雜訊的範圍。如上述，本實施例中之圖案形狀檢查裝置係由CPU 2 控制。以下將配合圖1 2之流程圖對CPU 2之控制做說明。圖案形狀檢查係由步驟8200開始’其中一光源發出— 照射光，即一雷射光。當感測器6檢測到此照射光時（步驟

五、發明說明（13) ' S205) ’CPU 2檢查檢測光所產生之作號县不、去檢測耗圍之最大值（步驟S215)。當答案為否時，功率設定裝置1 6控制照射光使其達到感測器6檢測範圍之驟S210)。取八歹上述之步驟將一直重複，直到在步驟S2〗5中照射光到了感測器6檢測範圍之最大值。然後繼續步驟§2〇5，者檢測範圍之最大值達到時，感測器5開始檢測來自光束二割裝置3之分光（步驟S220 )，而CPU 2檢查分光是否達到刀測器5檢測範圍之最大值（步驟s23〇 )。當結果為否時’功率設定裝置17控制分光，使其到達感測器5檢測範圍之最大值（步驟S2 25 )。上述之步驟將一直重複，直到在步驟S225中照射光達到了感測器5檢測範圍之最大值’然後才繼續步驟S220。當照射光及分光分別已達到感測器6及5之檢測範圍之最大值時，CPU開始計算雜訊量（步驟235)。以下將配合 2至5說明雜訊量計算的例子。圖2顯示了一雷射光透射過圖案4之方式。圖3顯示了檢測穿透過圖案之光的感測器6之輸出波形。囷4顯示了測器5之輸出波形。在圖3及圖4中，為了清楚地說明飽和點被標示為1，感測器6及相關之類比電路之散粒蜂聲的雜訊量係標示為△&’而感測器5及相關之類比電路之散粒噪聲的雜訊量係標示為Ab。圖案4之透射部份的雜訊示成：表 (1+ Aa)/(1+ ^1)) = 1 + ( Aa- △bVCH △!))

五、發明說明（14) 其中（l+Aa)係穿透圖案4之光的信號值，而（1+^b) 为光之信號值。圖5顯示了計算的結果。在上述方程式'、右側中’ 1代表飽和點，（△&_ Δ1；))/(1+ Ab)則代表雜^之慣稱之邊緣部份具有一介於感測器之零點及量間之值，若將邊緣部份之輸出量設為[11則其值為：’1 m(l+Aa)/(l+Ab)=m(l + ( Aa- Ab)/(1+Ab)) 其中mU+Aa)係邊緣部份之信號值，而其分光之信號 (1+ Ab)。在上述之方程式中，m為 @· 則為雜訊量。 -之輸出量而以下將說明在日本專利公報第9_357864 雜訊量計算方★，以與本發明做比較。其中，：： = ϊίΪΪ被放大至與透射過圖，光的A小-I，且透射過圖案光/、該放大光相除。過程顯示在圖9至1丨中。 "中圖9:Λ了透射過如圖2之圖案的光之輸出波形。在本 t範園：ίϊ明不同的&，照射光並未被控制在感測器檢 ί = 因此’如圖9所示，由於雷射光束及圖 2 透射光之輸出可能只有飽和點的-半。 ί如圓10所示，投射至圖案的光部份被大了0·5 再將感測器及相關類比電路之散粒㈣及雜訊量表不马△ a、△ b。結果得到：」〇. 5+ △&)/(〇. 5+ △tOM + C △&- ^)/(0 5+ 心） u、+·> 2 11所示，校正後之輸出信號已達到飽和點，且從上述方程式得到雜訊量為（Aa- △!))/(〇. 5+Ab)。

五、發明說明（15) 此習知方法與本發明唯一有差異的地方是上述方程右側中代表雜訊量之分母内左邊的值為1或0.5。在本發^ 中’ 「1」的值永遠被保持在「1」，而上述之習知方法月中’「0 · 5」代表感測器所檢測到之透射光量，易隨圖案之透射率及雷射光之變化而變動。因此在習知方法中/、訊量會被「0.5」的變化影響且經常變動，而在本發明雜中’雜訊量是不變的。同樣的，本發明中邊緣部量也是固定的。物之雜訊另外’將本發明及習知方法中之雜訊量相減來做_ 較可以得到： (Aa-Ab)/(〇.5+Ab)- (Aa-Ab)/(l+Ab)>〇顯示了本發明中之雜訊量是較小的。在此兩種方法中’分母為（n+ Ab)，η為1或小於1。當 η=1時，（Aa- Δ1))/(ιι+ zib)具有最小值。意即，本發明中之雜訊量保持在最小值。當CPU 2在步驟S235中計算出雜訊量時，利用該被算出之雜訊量計算所需之增益並將其輸出至增益設定裝置 7(步驟S240)，同時也計算所需之偏值並將其輸出至偏值設定裝置11(步驟S245)。以下將配合圖6至8說明增益及偏值之計算。在這些圖式中，A/D轉換器1 2之量測上下限分別為飽和點及零點。圖6顯示了圖2中透射過圖案之光的信號輸出波形。圖7顯不了一信號波形，該信號係圖6之信號波形與加入了上述曰益之分光信號相除的結果。圖8顯示了將偏值加入了圖7

五、發明說明（16) 之信號後所得到之波形。雖然為了清晰起見，圖式中的信號岣以直線表示但這些信號都含有上述之雜訊。由於增益設定裝置7之增益為丨，圖6之信號波形與加入了上述增益之分光信號相除的結果會得到圖7中整個被向上延展Δνΐ之信號。當-加入此信號時，超過飽和點之部份為AV2，如圖8所示。由於超過A/D轉換器量測上限部份之信號無法測量，便可在透射光信號之雜訊量為DV2或更小時消除其雜訊。此外’由於由於低於A/D轉換器量測下限部份^信號^無法測量便可在零點彳§號之雜訊量為△ V 3或更小時消除”'其雜訊。、在上述之雜訊消除步驟中，偏值AV2、AV3不會低於步驟S235中計算出之雜訊量。由於av2、AV3的大小是由 △ VI的大小得來，計算出之增益會使延展中的Δνι不低於 (Δν2+ Δν3)。當CPU 2已計算出了增益及偏值後，它指示A/D轉換器控制器14將類比信號轉換為數位信號（步驟S250)，且使得到之數位信號資料儲存在記憶體13中做為多值資料（步驟 S255)。當此多值資料已存於記憶體丨3時，CPU 2將此資料與事先已存於記憶體13中之所需圖案資料進行比較（步驟 S260)。以下將說明本實施例之操作流程。首先使用者先將需進行形狀檢查之圖案放置於前述光

第19頁五、發明說明（17) 路徑中一預設之位置，並開始進行檢查。當檢查開始，光源（圖未顯示）便發出一照射光，且CPU 2開始對照射光及分光之光量進行控制，使感測器6及5所檢測到之光量係最大檢測量。在這些輸出控制之後，CPU 2計算雜訊量並依雜Λ量计异之結果計算增益及偏值。依據增益及偏值計算之結果’增益設定裝置7給予來自感測器5之類比信號一益。 θ 在接收得到增益及來自感測器6之類比信號時，校正電路9將該兩種信號相除，並將結果送至偏值設定電路 10做為對校正電路9之輸出信號的回應，偏值設定電路 10接收上述來自CPU 2之偏值，將此偏值加入其接收之信號並將其輪出至A/D轉換器12。當A/D轉換器12接收到該信號時，CPu 2控制A/D轉換器控制器14，使A/D轉換器12將類比信號轉換為數位信號並輸出至記憶體13。記憶體13將其儲存為一多值資料。 CPU 2將此多值資料與一事先存入之所需圖案資料藉由將該些資料利用顯示器或一印表機輸出媒介來呈現而進行這兩種資料可以用不同的方法來比較，端賴使用者 :之精確度與目的。另外，這種比較也可以做修改。，，在兩種資料間差異超過一預設界限值時才需被檢查出來並同時發出警告。 ~ 由於本發明之雷射光束被控制在感測器之最大檢測所以儘管照射光1可能會降低，還是可以充分利用感

五、發明說明（18) 測器的檢測範圍。另外，由於透射過圖案之光利用分光來進行標準化’雷射光束之光量變化便不會造成影響，同時也消除了零點及飽和點間之雜訊。因此，可以得到一邊緣部份雜訊量固定之資料而增加圖案影像之精確度與銳利度。如前所述’在本發明中，CPU可以取得含有定量雜訊之透射圖案光之資料及邊緣檢測資料而不受長期使用下之透射光、雷射光束光量及感測器輸出變化所造成之感測器散粒噪聲及類比電路雜訊量變化的影響。同時，依據申請專利範圍第二項所述，降低雜訊量也可以得到更銳利與精晰之影像。再者，依據申請專利範圍第三項所述，由於雜訊可以部份被移除，又增加了影像的銳利與清晰。依據申請專利範圍第四項所述，由於除了邊緣部份之雜訊外，所有雜訊均可被移除，所以增加了影像的銳利與清晰。依據申請專利範圍第五項所述，使用電腦來進行圖案辨識是可以輕易達到的。更進一步，依據申請專利範圍第六項所述’由於雜訊量是固定的，便可以提供一種具有現成雜訊移除功能之圖案形狀檢查方法。圖13係一本發明之透光區域形狀檢查系統方塊圖。該系統包括一用以投射一檢查光至一具有透光與不透光區域之受檢物體55之光源51、一用以對來自光源51且透射過物體55之透光區域之光進行光電轉換之第一感測器μ、_用以校正第一感測器之輸出的校正裝置58、一用以將來自校正裝置58之校正後之感測器輸出轉換成數位資料之A/D轉

第21頁五、發明說明（19) 換器63，以及一用以根據來自a/d轉換器63之數位資料對物體執行形狀檢查之計算裝置（意即CPU) 64。受檢物5 5通常具有一光罩圖案53及一由玻璃或類似材質構成之透光座54。受檢物之透光區域係透光座經由光罩圖案5 3之刻洞部份曝露出之區域，不透光區域係透光座被光罩圖案遮蔽之區域。校正裝置58包括一增益校正裝置μα ------- …个琢測器之輸出信號波形進行處理而使第一感測器之最大及最小輸出值分別高於及低於A/D轉換器之量測上、下限。特別、的是，增益校正裝置58Α將第一感測器輸出放大而使其最大及最小值分別高於及低於A/D轉換器之量測上限及下限。因此，第一感測器輸出之連續透光及不透光區域可以設定為A/D轉換器之量測上限或下限，而不需折乃軍圖案刻洞邊緣部份之精確度。所以，可以將加諸於談號之振諧成份雜訊去除。、^。圖13中之實施例具有兩個感測器，即用以對 51且透射過物體55之透光區域之光進行光電轉換測器56以及對來自光源51之投射光進行光電轉換 = 測器57。校正裝置58根據第二感測器57之輸校一f 測器56之輸出。仪此弟一感校正裝置58包括一用以提供一代表第一感感測器之輪出間比例之比例信號的比例信號供應裝置5第: 以及一用以將比例信號放大而使其最大及最小值八及低於A/D轉換器之量測上下限之放大裝置6〇。二厂

五、發明說明（20) 中，比例信號供應裝置59及放大裝置60組置58A 〇至於振諧成份雜訊（高頻雜訊）之消除根據振諧成份之大小決定信號放大之大小正裝置60將比例信號放大使得其最大及最低於A/D轉換器之量測上下限一預設大小決定如下。振諧成份雜訊大小之放大比例所使用之感測器影響，且計算出一波形放該成份超出A/D轉換器63之飽和點及零點為了能夠處理感測器之靈敏度及透光變化’校正裝置58具有一用以計算第二感量間比例之比例計算裝置6 1，以及一使用第一感測器之輸出進行校正之輸出校正裝利用比例計算裝置61計算出之比例校正第出’而不受受檢物之透光率變化造成之光這意味著藉由計算出第一及第二感測器輸圖案進行取樣而不受感測器靈敏度及物體響。在本實施例中，代表透射圖案光之感用一藉由刻意改變代表檢測到之雷射光束號之增益而得到之信號，校正至—定值之在沒有透射之雷射光束時得到—偏值，成下之零點。圖1 4係一本發明實施例之方塊圖成一增益校正裝，放大裝置60會。換句話說，校小值分別超過及該預設大小之係受類比電路及大之放大比例使 » 座54之透光率的測器57與一參考計算出之比例對置62。因此可以二感測器之輸量變化的影響。出比，便可以對透光率之不利影測器輸出信號使的感測器輸出信飽和狀態，同時為在沒有投射光此處，一用以產生

第23頁五、發明說明（21) - --- 點之雷射51被做為光源使用。一光束分割裝置52 將投射自雷射51之雷射光束分割成兩條雷射光束其一用於對物體進行掃瞄，另一條則被導引至第二感測器並用以監測雷射光束之功率。第-感測器56接收一透射過圖案55 之雷射光束，第一感測器5 7則檢測被投射之雷射光束之功率。CPU 74接收一將感測器57之輸出進行A/D轉換之第二 A/D轉換器74之數位輸出。在本實施例中，第二A/D轉換器74將第二感測器57之輸出轉換成數位資料’與一用以執行第二A/D轉換器74之輸出與一預設參考量之比較的比較裝置以及一增益設定裝置共同組成一圖13中之放大裝置60。其中該增益設定裝置係用以在第二感測器57之輸出高於參考量時降此輸出，反之則提高。更特別的，C P U 6 4係做為部份之增益設定裝置 71及比較裝置。 CPU 64提供增益設定裝置71 —指令，用以將第二感測器之輸出設定在一預設值上。增益設定裝置71提供一增益給第二感測器5 7，以回應來自C P U 6 4之指令。可以使用一能夠數位式設定資料之可變放大器或一可程式衰減器做為增益設定裝置71。校正電路70提供一第二感測器57之輸出與第一感測器 5 6之輸出間之比例。其中第二感測器5 7之輸出的增益係由增益設定裝置71所提供。利用這種方式，雷射51之輸出雷射光束中之低頻成份被消除。同時，藉由提供上述之比例，CPU 64可以得到一定值，而不受雷射光束功率變化的

第24頁五、發明說明（22) 影響。特別的是，一 A/D轉換器63將校正電路70之輸出轉換為數位信號’該數位信號被存於記憶體76，且CPU 64可以藉由讀取記憶體76中之資料來辨識圖案形狀而不受雷射光束功率變化之影響。在本實施例中’放大裝置60更包括一偏值設定裝置 73，該裝置利用增益設定裝置為其設定之增益，將來自比例信號裝置之比例信號依據增益設定裝置所設定之增益加入一正向或負向之偏值。偏值設定裝置73給予偏值設定電路72 —偏值，以回應來自CPU 64之指令。偏值設定裝置” 可以使用D/A轉換器或藉由使用可程式電阻進行電壓設來設定該偏值。 < —iA/D轉換器控制器64的指示下，A/D轉換器63對偏值权疋電路72進行A/D轉換並將所吝在夕奴从这 .1#被7ft ^ 1 所產生之數位資料儲存於記 :體6。CPU 64可以從記憶體72中之數位資料辨識圖案影列方正電路7。。校正電路16通常係-執行下感測(器校之正輸電出T°之輪出)=(第-感測器56之輸出)/(第二舉例來說，當第-a够時’校正電路7〇接供:第一感測器57、56之輪出為a及b 束輸出量減小而造^笛a出b/a。當因某種原因使雷射光 -感测器之輸出亦會匕感;則器二之輪出減W 影響，將仍是b/a。這·"、一扠正電路56之輸出不受逆意味著可以在不受雷射光束輪出變第25頁

化之影響下得到一固定的校正輸出。在本實施例中更採用了以下的方程式： (校正電路7〇之輸出）=(第一感測器56之輸出）/(第二感測器57之輪出）xk........................ (1) 其中’ k係增益設定裝置71所設定之增益。利用方程式（1 )，所檢測到之透射過圖案5 5之光量係處於一定值之飽和狀態，係高於A/ D轉換器6丨之量測上限。因此’所檢測到之透射過圖案5 5之光量資料被設定為 A/D轉換器63之最大輸出。偏值設定電路52亦將校正電路 70之輸出位移至一負值。當圖案55沒有透射光時，藉由使輸出低於A/D轉換器63之量測下限將量測資料設為A/D轉換 63之最小輸出。利用方程式（1) ’可以不受長期使用下雷射光束及感測器之變化的影響而得到穩定之取樣資料。以下將配合實際的波形來說明本實施例之操作。圖i 5 顯示雷射光束對圖案進行掃猫的方式。受檢物具有一非透光區域3a及一透光區域3b。受檢物被一雷射光點ia掃晦。圖16係一第二感測器57將光束點掃瞄進行光電轉換所產生之信號波形。在圖式中’ 「〇」及「飽和」代表A/D轉換器 63之飽和點及零點。圖16中之輸出含有低頻雜訊，且在該低頻雜訊高於飽和點時’其直接A/D轉換產生了 A/D轉換器之最大輸出量，而當其低於飽和點時則產生多值資料。圖17顯示對透射過圖14之圖案的光進行光電轉換之第一感測器5 6之輸出。在本例中，低頻雜訊經由同一光源加入了透射光。在圖16及17中’粗線表示之波形代表振諧成

五、發明說明（24) 份加入了這些粗線段中。圖17中之上升及下降部份係因雷射光束所產生之圓點所造成。特別的是’該光點係先部份加於物體之邊緣，且光量逐漸由零點增加至飽和點。這些傾斜的上升及下降被做為數位資料而與良好產品之數位資料做比較，藉此，可以對邊緣缺陷進行高精確度之檢查。校正電路70執行圖1 7之波形b及圖1 6之波形a之相除而得到圖1 8中之波形。其中，振諧成份直接被顯示出來而非以粗線代替。藉此比例值，便可以將來自光源光及兩個感測器中之雜訊消除。但是圖1 8中之波形仍含有超出飽和點及零點之殘留振諧成份。在本實施例中，殘留振諧成份經由將增益加於圖18之波形而消除。首先，增益設定裝置之增益被設為1。假設第二及第一感測器57及56之輸出分別為a、b，而校正電路 70之輪出如圖is所示，係由以下之方程式得到： (校正電路70之輸出）= b/a..................(2) 參閱圖18，飽和點及零點被設在A/D轉換器63之量測上下限。在此例中，圖丨5所示之量測通常含有在A/D轉換器内=量測誤差、散粒噪聲及類比電路雜訊。如圖當第二感測器57之輪出被增益設定裝置71改為〇 h，而第二感測器56之輸出仍為b時，校正電路7〇提供. 19之輪出波形，係由以下之方程式得到： (校正電路70之輪出）= b/〇.8a ~D/a+ △ VI ...............(3 接著在偏值設定裝置73中設定一偏值_△” 藉此

五、發明說明（25) ' 偏值6又定電路72將偏值_Δν3加於校正輸出電路7〇之輸出。圖20係偏值設定電路72之輸出波形“π轉換器63將 $波形轉換為數位資料，此資料被記憶在記憶體76中且當該資料之值高於飽和點時，其係A/D轉換器之量測上限，而當該資料之值低於零點時，其係A/D換器之量測下限。。參閱圖20 ’CPU 64設定Δνΐ及AV3使/\V2高於A/D轉換器63之最大值以及Δν3低於其最小值，因而可以得到一不^3在A / D轉換器中之量測誤差、感測器雜訊及類比電路雜訊之圖案信號。由於Δνι = Δν2+ Δν3，所以振諧成份的大小I以實驗性地進行量測，且亦可將一增益加於該波形使其南於兩倍之量測β 由於長期使用造成第一感測器之輸出改變以及透光座之透光率之改變，使感測器之輸出增加了 4/5倍，意即 0.8b ’這種情況係用以下步驟檢測出。a/d轉換器63將第一感測器之透光部份輸出轉換為數位資料，存 76中。咖再將一存於記憶體76中之預設4量；；體感測器之輸出值做比較，並取得兩值間之比例。第一感測器輸出之變化便可藉由此比例值檢測出。

舉例來說’當第一感測器56之輸出變成4/5倍時，CPU 64促使增益設定裝置71將第二感測器57之輸出信號亦變成 4/5倍。在此例中’校正電路7〇之輸出係由以下之方程式得到： (校正電路70之輸出）= 〇. 8b/0. 8a

第28頁五、發明說明（26) 五、發明說明（26) :b/a ··......(4) 因此，圖18之波形不受因長期使用梏變化及圖案透光率改變之影響，而保持—接益靈敏度離如上述’藉由本實施例，CPU所檢測到之〜、。之光量係維持一定，而不受感測器、類比電路射過圖案率變化之影響。另外，在對透射過圖案55之光案透光中，CPU可以得到一不含A/D轉換器之量測誤差订之檢測散粒噪聲及類比電路雜訊之檢測結果。再者，在感測器之圖案55之雷射光束之檢測中，CPU亦可以得到一對〜未透射換器63之誤差、感測器散粒噪聲及類比電路雜訊之= 因此’當使用雷射光束進行圖案取樣時，CPU可以〜到一穩定及銳利之圖案影像。所以便可以得到—較失7 術具有更精簡之結構的圖案形狀檢查裝置。此外，由光及不透光部份之漸層值係被設在A/D轉換器之上下限' 所以可以得到一更快更穩定之圖案形狀檢查步驟。，由本發明上述之結構，増益校正裝置利用改變第一感測器之輸出波形’將第一感測器之最大輸出值校正為高 A/D轉換器之量測上限及其最小輸出值低於Α/])轉換器之^ 測下限。因此，當上升及下降部份之斜率變得較陡時第一感測器之最大及最小值可能超出A/D轉換器之能力範圍，因而在A/D轉換後會得到一單值資料。所以便可以得到一個性能極佳且對受檢物部份提供一最大或最小數位資料值之圖案形狀檢查裝置，其中該受檢物部份具有連續的

五、發明說明（27) 透光及不透光區域且不會影響圖案之形狀檢查。該裝置所產生之圖案取樣影像立即處理且該裝置亦具有較佳之檢查精碟度、高處理速度及不受感測器因長期使用造成之改^ 影響而產生穩定之圖案取樣資料及圖案形狀檢杳。本發明雖已以一較佳實施例揭露如上，但其並非用以 :2 ΐ明者任何熟悉此技藝者’在不脫離本發明之精神 =範圍内，，a可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

第30頁

Claims

修正

___ 銮號 87121570 六、申請專利範圍查。 16· —種檢查透光部形狀的方法，包括：一光源發出一照射在一被檢測物上之檢測光，該被檢測物具有可透光與不透光之區域；一第一感測器對來自該光源且透射該被檢測物透光區域之光進行光電轉換；一第二感測器對來自該光源之光進行光電轉換；利用該第二感測器之輸出與一預設參考量間之比例校正該第一感測器之輸出；將校正後之輸出轉換為數位資料；以及依據該轉換後之數位資料對該被檢測物進行形狀檢杳〇 17. —種檢查透光部形狀的方法，包括：一光源發出一照射在一被檢測物上之檢測光，該被檢測物具有可透光與不透光之區域；一第一感測器對來自該光源且透射該被檢測物透光區域之光進行光電轉換；一第一感測器對來自該光源之光進行光電轉換；利用該第二感測器之輸出與一預設參考量間之比例校正該第一感測器之輸出；將校正後之輸出轉換為數位資料；以及依據該轉換後之數位資料對該被檢測物進行形狀檢查。

第37頁六、申請專利範圍么、^；|· ^ 1. 一種檢查圖形之自照射裝置’投射出照射光以讀取一圖案；照射光分割裝置’接收來自該照射裝置之照射光並照射圖案，同時從照射光分出一分光以檢測該照射光量；圖案光檢測裝置，接收並檢測來自圖案之光量，控制該照射光光量以使其保持不變，並將其轉換成一電子信號並輸出；光檢測裝置’接收並檢測該來自照射光分割裝置之分光，控制該分光光量以使其保持在一預設量上，再其轉換成一電子信號並輸出；校正裝置，藉以經由該光檢測裝置之輸出信號分割來自該圖案光檢測裝置之輸出信號而得到一含有定量雜訊之信號並將其輪出；圖案辨識裝置，依據該校正裝置之該輸出信號辨識圖案。 2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該圖案光檢測裝置將所接收之照射光光量的最大值控制在其所能檢測量之最大值’該光檢測裝置亦將所接收之分光光量的最大值控制在其所能檢測量之最大值。 3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該光檢測裝置在輪出該電子信號時，其增益小於或等於1。 4. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中該校正裝置輸出該校正後之信號時，在該信號中增加一偏值。 •如申请專利範圍第4項所述之裝置’其中上述所得

六、申請專利範圍到之具有偏值的位信號。 6·—種檢查案，包括：接收並使用分光以做為檢測檢測來自該到之光量維持在出；檢測該分光一預設量並將其藉以經由在該圖案之光量時其輸出；依據在得到案。 7. —種取得照射裝置，照射光分割射圖案，同時從圖案光檢測裝置射光光量以使其出；光檢測裝置信號經由類比至數位之轉換後，成為一數圖形的方法，係藉由光學方式讀取—圖照射光照射一圖案，並從該照射光產生該照射光光量之用；工座生一圖案之？量，控制該照射光光量以使檢測一預設量並將其轉換兔帝工 ^ 丹锝換為—電子信號後輸光量並加以控制而使檢測到之光量維持在轉換為一電子信號後輸出；檢測該分光光量時之輸出分割在檢測來自之輸出而得到一含有定量雜訊之信號並將上述含有定量雜訊信號後之輪出辨識該圖一含有定量雜訊信號之裝置，包括：投射出照射光以讀取一圖案；裝置，接收來自該照射裝置之照射光並照照射光分出一分光以檢測該照射光量； ’接收並檢測來自圖案之光量，控制該照保持不變’並將其轉換成一電子信號並輸 T ’接收並檢測該來自照射光分割裝置之分

第32頁六、申請專利範圍光’控制該分光光量以使其保持在一預設量上，成—電子信號並輸出；以及校正裝置’藉以經由該光檢測裝置之輸出信自該圖案光檢測裝置之輸出信號而得到一含有定信號並將其輸出。 8. —種取得一含有定量雜訊信號之方法，包八“接收並使用照射光照射一圖案，並從該照射分先以做為檢測該照射光光量之用；檢測來自該圖案之光量，控制該照射光光量到之光量維持在一預設量並將其轉換為一電子信出；檢測該分光光量並加以控制而使檢測到之光一預設量並將其轉換為一電子信號後輸出；以及藉以經由在檢測該分光光量時之輸出分割在 f圖案之光量時之輸出而得到一含有定量雜訊之其輸出。 9. 一種檢查透光部形狀之裝置，包括：一光源’發出一照射在被檢測物上之測物具有可透光與不透光之區域；感測器’對來自該光源且透射該被檢先£域之光進行光電轉換；校正裝置，校正該第一感測器之輪出； _AD(類比至數位）轉換器，將來自該校正裝轉換為數位信號；以及第33頁再其轉換號分割來量雜訊之括：光產生一以使檢測號後輪量維持在檢測來自信號並將該被檢測物之透置之輸出六'申請專利範圍計算裝置，依據該AD轉換器輸出測物進行形狀檢查； < 數位栺號對該被檢其中，該校正裝置包括：增益校正裝置，藉由改變該第一將該第-感測器之最大輸出量校 2器之輸出波形而測上限，且將該第一感測器轉換器之量轉換器之量測下限。量校正為低於該AD 10. —種檢查透光部形狀之裝置，包括一光源，發出一照射在被檢測物上· 測物具有可透光與不透光之區域；檢W先’該被檢第一感測器’對來自該光源日光區域之光進行光電轉換原透射該被檢測物之透校：诚對來自該光源之光進行光電轉換；器之二感測器之輸出校正該第-感測一 AD(類比至數位）轉換器，將來轉換為數位信號；以及 4父正裝置之輸出依據該AD轉換器輸出之數位信號對該被檢測物進灯形狀檢查；其中’該校正裝置包括：比例k號供應裝置，提供一代表該第一與第二感測器輸出間比例之比例信號；以及一放大裝置’將該第一感測器輸出信號破形放大，以使該比例信號之最大與最小量分別超過及低於該〇轉換器第34頁六、申請專利範固之上限與下 11 限裝置包如申請專利範圍第10項所述之裝置，其中該放大例信號:使該第一感測器輸出信號波形放大’以使該比鱼： < 最大與最小量分別超過及低於該AD轉換器之上限 ^ 預設程度之裝置。 12 * 裝置包·括如.申請專利範圍第10項所述之裝置，其中該放大資料.第一AD轉換器’將該第一感測器之輸出轉換為數位裝置，將該第二AD轉換器提供之該第一器之輸出量與-預設之參考量比較； 2出設定裝置，當該比較裝置發現該第二感測器之輸誃該參考量時，減小該第二感測器之輸出量，而當二裝置發現該第二感測器之輸出量低於該參考量時，增加該第二感測器之輸出量。可叶 13.如申請專利範圍第12項所述之裝置，其中該放大裝置包括：一偏值設定裝置’對該比例信號供應裝置所輸出之比例“號提供一偏值，該偏值具有由增益校正裝置設定之增益且該增益之大小決定該偏值之方向。 14. 一種檢查透光部形狀之裝置，包括：一光源，發出一照射在被檢測物上之檢測光，該被檢測物具有可透光與不透光之區域； -第-感測H ’對來自該光源且透射該被檢測物之透

第35頁六、申請專利範圍光區域之光進行光電轉換；一第二感測器’對來自該光源之光進行光電轉換. 器之=裝置’依據該第二感測器之輸出校正該第」感測 :AD(類比至數位）轉換器，將來自該校正裝置之輸出轉換為數位信號；以及計算裝置，依據該AD轉換器輸出之數位信號對該被檢測物進行形狀檢查；其中’該校正裝置包括：一比例計算裝置，計算該第二感測器之輸出量與一設參考量之比例；、一輸出校正裝置，利用該比例計算裝置計算出之該比例校正該第一感測器之輸出信號。 15. —種檢查透光部形狀的方法，包括：一光源發出一照射在一被檢測物上之檢測光該被檢測物具有可透光與不透光之區域；第一感測器對來自該光源且透射該被檢測物透光區域之光進行光電轉換；校正該第一感測器之輸出，並藉由改變該第一感測器之輸出波形而將該第一感測器之最大輸出量校正為超過該 AD轉換器之量測上限，且將該第一感測器之最小輸出量校正為低於該AD轉換器之量測下限；將校正後之輸出轉換為數位資料；以及，依據該轉換後之數位資料對該被檢測物進行形狀檢第36頁修正

___ 銮號 87121570 六、申請專利範圍查。 16· —種檢查透光部形狀的方法，包括：一光源發出一照射在一被檢測物上之檢測光，該被檢測物具有可透光與不透光之區域；一第一感測器對來自該光源且透射該被檢測物透光區域之光進行光電轉換；一第二感測器對來自該光源之光進行光電轉換；利用該第二感測器之輸出與一預設參考量間之比例校正該第一感測器之輸出；將校正後之輸出轉換為數位資料；以及依據該轉換後之數位資料對該被檢測物進行形狀檢杳〇 17. —種檢查透光部形狀的方法，包括：一光源發出一照射在一被檢測物上之檢測光，該被檢測物具有可透光與不透光之區域；一第一感測器對來自該光源且透射該被檢測物透光區域之光進行光電轉換；一第一感測器對來自該光源之光進行光電轉換；利用該第二感測器之輸出與一預設參考量間之比例校正該第一感測器之輸出；將校正後之輸出轉換為數位資料；以及依據該轉換後之數位資料對該被檢測物進行形狀檢查。

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