DE3427981C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung an definierten Strukturen auf Oberflächen von elektrischen Bauelementen oder der zur Herstellung dieser Bauelemente erforderlichen Hilfsmittel, bei dem die jeweils vorhandene Ist-Struktur mit einem Prüfstrahl oder mit einem die Farbzerlegung ermöglichenden Video-System abgetastet wird.

Beispielsweise bei der Herstellung von Halbleiterbauelemen­ ten sind sowohl die erforderlichen Maskensätze als auch die einzelnen Halbleiterscheiben bzw. Halbleiterelemente während der Herstellungsprozesse optisch auf Fehler in den gewünschten Strukturen zu prüfen. Da im Zuge der Technolo­ gieentwicklung die Bauelementestrukturen immer kleiner und die Komplexität von integrierten Schaltungen immer größer wird, gestaltet sich auch die notwendige Strukturprüfung zunehmend schwieriger und technisch aufwendiger. Bei der großen Komplexität und den damit verbundenen hohen Entwick­ lungs- und Fertigungskosten Integrierter Schaltungen wird die Erkennung von Strukturfehlern oder Strukturabweichun­ gen in einem möglichst frühen Stadium der Entwicklung und der Fertigung immer bedeutungsvoller. Eine augenoptische Prüfung der hoch integrierten Schaltungen und der zu ihrer Herstellung erforderlichen Masken läßt sich unter einem Mikroskop nicht mehr sinnvoll durchführen.

Zur maschinellen Überprüfung und Kontrolle von Strukturen auf Halbleiterscheiben oder -masken sind inzwischen mehrere Verfahren vorgeschlagen worden. Bei einem Verfahren wird eine Ist-Struktur mit einer zweiten Ist-Struktur mittels gesplitterter, optischer Strahlengänge verglichen. Die bei­ den Bilder können auch in Form eines Videobildes zur Dec­ kung gebracht werden, wobei dann das zusammengesetzte Bild ausgewertet wird (DE-OS 25 08 992).

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird die zu überprü­ fende Struktur mit Hilfe eines Prüfstrahls rasterförmig in Teilbildern abgetastet und in Bildpunkte zerlegt. Das so digitalisierte Gesamtbild wird auf eine Datenverarbeitungs­ anlage gegeben, in der die abgetastete Struktur mit in ei­ nem Speicher enthaltenen Sollbildern, Sollstrukturen oder Strukturregeln verglichen wird. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise in der DE-OS 27 00 252 beschrieben.

Bei dem zuerst beschriebenen Verfahren werden Strukturfeh­ ler aus einer fehlenden Deckung der beiden zusammengesetzten Bilder ermittelt, während bei dem zweiten erwähnten Verfahren eine Fehlererkennung erst nach einem umfangreichen Datenver­ arbeitungsprozeß möglich ist. Beide bekannten Verfahren er­ fordern einen enormen optischen und elektronischen Aufwand.

Bei einem aus der DE-OS 29 53 303 bekannten Verfahren wird eine Struktur mit Hilfe eines Laserstrahls in verschiedenen Richtungen abgetastet, wobei jeweils die Kantenverläufe der Strukturen festgelegt werden müssen. Das abgetastete Bild aller fünf er­ forderlichen Auswerteinrichtungen wird in einem Speicher festgehalten. Auch dieses Prüfverfahren benötigt einen enor­ men optischen und elektronischen Aufwand.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Prüf- und Kontrollverfahren für Strukturen auf elektronischen Bauelementen, insbesondere auf Halbleiter­ scheiben und Halbleitermasken, anzugeben, bei dem weder ein optischer Vergleich zwischen zwei Ist-Strukturen erforder­ lich ist, noch komplette Bilder der zu prüfenden Struktur abgetastet und in Rechenanlagen verarbeitet werden müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren soll mit einem möglichst geringen schaltungstechnischen Aufwand auskommen und in der Lage sein, zumindest einen Großteil der vorkommenden Fehler­ möglichkeiten permanent während des Abtastvorgangs aufzu­ zeigen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 ge­ löst.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus, daß Struktur­ fehler ihre eigene Gesetzmäßigkeit haben und demgemäß nur diese Gesetzmäßigkeit zu prüfen ist, um die Strukturfehler zu erkennen. Solche Gesetzmäßigkeiten von Strukturfehlern sind im wesentlichen durch Form, Farbe und Material des Feh­ lers gegeben.

Bei der ordinatenmäßigen Betrachtung von Strukturen wurde festgestellt, daß im Falle von Kreuzkoordinatenmessungen die festgestellten Defekte zu mehr als 80% Maße aufweisen, durch die die vorgegebenen Abmessungen der Strukturen unter- oder überschritten wurden. Bei der erfindungsgemäßen auto­ matischen Kontrolle kann daher ein Maßfenster benutzt wer­ den, bei dem beispeilsweise eine geometrische Struktur un­ terhalb oder oberhalb der gegebenen Strukturmaße vermessen wird. Durch diese Maßfenster werden dann nur solche Struk­ turelemente erkannt, die innerhalb des vorgegebenen Maß­ fensters liegen und nicht mit den definierten Strukturmaßen übereinstimmen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Strukturen beispielsweise mit einem Laserstrahl, einem Elektronenstrahl oder einem Lichtstrahl abgetastet werden, wobei die Abtastung im Durchlicht oder Auflicht erfolgen kann. Das Abtastsignal wird in Bildpunkte in der für die gewünschte Auflösung erfor­ derlichen Zahl zerlegt. Die beschriebene Ordinantenabtastung erfolgt vorzugsweise achsenparallel zu den Randflächen der Bauelemente oder der Masken, wobei im on-line-Betrieb eine definierte und begrenzte Anzahl aufeinanderfolgender Bild­ punkte erfaßt wird und elektronische Mittel vorgesehen sind, durch die bei einem Strukturübergang oder bei einer Strukturkante die zuvor erfaßten Bildpunkte einer Bewertung unterworfen werden, aus der sich dann evtl. vorhandene Strukturfehler oder Strukturabweichungen ergeben. Für die Erfassung einer Gesamtstruktur können dabei unterschiedliche Bewertungs­ mittel bzw. Bewertungseinheiten vorgesehen sein, deren Zuordnung zu den jeweils erfaßten Bildpunkten mit dem Abtastvorgang synchronisiert wird. Dadurch ist sicherge­ stellt, daß im Zuge des Abtastvorganges die bereits er­ wähnten Maßfenster variiert werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der für die Auswertung erforderlichen Elektronik ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung soll nachstehend noch anhand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Teilausschnitt einer Struktur mit ver­ schiedenen möglichen Strukturfehlern.

Fig. 2a zeigt eine Leitbahn mit einem Einschluß. Die

Fig. 2b und 2c zeigen die datenmäßige Erfassung bei der Ordinatenabtastung in einem fehlerfreien Leit­ bahnbereich. Die

Fig. 2d zeigt nochmals die Struktur gemäß Fig. 2a bei einer Ordinatenabtastung im fehlerhaften Bereich. Die

Fig. 2e, 2f und 2g zeigen die datenmäßige Erfassung und Registrierung des Strukturfehlers. Die

Fig. 2h und 2i zeigen Leitbahnunterbrechungen und die Art der Erkennung des Fehlers.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der Datenerfassungsanlage, mit der Strukturfehler über eine Logik erkannt werden.

Fig. 4a und 4b zeigt eine Leitbahnstruktur mit einer fehlerhaften Einbuchtung und die Art der Fehlerregistrie­ rung.

Fig. 4c zeigt die Elektronik für die Erkennung des Fehlers gemäß den Fig. 4a und 4b. Die

Fig. 5a und 5b zeigen gleichfalls Leitbahnstruk­ turen mit fehlerhaften Einbuchtungen, jedoch mit einer anderen Art der Fehlerdarstellung. In

Fig. 5c ist die zugehörige Datenerfassung für die Fehlererkennung gemäß den Fig. 5a und 5b dargestellt.

In der Fig. 1 ist ein Teilausschnitt aus einer Struktur dargestellt, wie sie beispielsweise in der Leitbahnebene einer integrierten Halbleiterschaltung vorkommt. Diese Struktur enthält einige typische Strukturdefekte. Bei der Struktur handelt es sich beispielsweise um zwei parallel verlaufende, hell dargestellte Aluminiumleitbahnen 2, die über eine Leitbahnbrücke 7 miteinander verbunden sind. Die Leitbahn weist Einschnürungen 6 und Ausbuchtungen 8 auf. Ferner ist eine Leitbahnunterbrechung 3 vorhanden. An einer Stelle weist die Leitbahn ein Loch 4 auf; an einer anderen Stelle befindet sich ein unerwünschter Leitbahnfleck 5.

Zur Fehlererkennung wird nun bei der Ordinatenabtastung der Struktur ein Maßfenster definiert, das beispielsweise der Sollbreite der Leitbahn 2 entspricht. Dieses Maßfenster, das bei der Strukturabtastung im übertragenen Sinne mit dem Abtastvorgang über die Struktur wandert, hat beispiels­ weise eine Breite von 2-3 µm bei entsprechender Breite der Leitbahnen 2. Bei der On-Line-Abtastung werden nun Fehler, die durch ein Loch 4, eine Einschnürung 6′ eine Leitbahn­ unterbrechung 3 oder einen Leitbahnrest 5 entstanden sind, einwandfrei festgestellt.

In der Fig. 2a ist eine Leitbahnstruktur dargestellt, die einen fehlerhaften Einschluß 4 a enthält. Die Leitbahnstruk­ tur wird beispielsweise mit einem Laserstrahl, einem Elektro­ nenstrahl oder einem Lichtstrahl entlang der Ordinatenlinien abgetastet, wobei das abgetastete Bild in einzelne Bildpunkte zerlegt wird. Bei einer Abtastung entlang der Ordinatenlinie T 1 handelt es sich noch um eine fehlerfreie Struktur, so daß bei der Auswertung keine Fehlererkennung erfolgen darf. Die Zahl der über das bereits erwähnte Maßfenster erfaßten und einer Bewertung unterworfenen Bildpunkte entspricht beispielsweise der Soll-Breite oder der Soll-Länge der vor­ kommenden Strukturen, im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a beispielsweise der Breite der Testbahn 2. Dieser Soll-Ab­ stand entspricht in einem Ausführungsbeispiel 10 Bild­ punkten. Während der Abtastung werden die Bildpunkte fortlaufend in ein Register eingeschrieben, das nur die für die On-Line-Erfassung vorgesehene Zahl von Bildpunk­ ten bewertet, also im Ausführungsbeispiel 10 Bildpunkte. Ferner ist eine Logik 11 gemäß Fig. 2b vorgesehen, die eine Strukturkante oder den Strukturübergang erfaßt. Durch geeignete elektronische Mittel wird beim Struktur­ übergang der Inhalt des Registers mit dem eines Vergleichs­ registers verglichen, wobei sich aus der Zahl der Über­ einstimmungen der im Register und im Vergleichsregister enthaltenen Informationen das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein eines Strukturfehlers ergibt.

Gemäß den Fig. 2b und 2c kann eine Fehlerüberprüfung sowohl beim Übergang von dunklen Strukturbereichen zu hellen Strukturbereichen als auch beim Übergang von hellen Strukturbereichen zu dunklen Strukturberei­ chen erfolgen. Ein dunkler Bildpunkt wird mit einer logischen "0" und ein weißer Bildpunkt mit einer logischen "1" bewertet. Bei der Struktur der Fig. 2a ergibt sich ein schwarz/weiß Übergang beim Punkt P 1. Da bei einer ein­ wandfreien Struktur die dem Punkt P 1 vorangehenden 10 Bildpunkte dunkel waren, enthält das Schieberegister SR 10 "0"-Informationen gemäß der Fig. 2b. Der nachfolgende erste Bildpunkt im hellen Bereich, der auf den Eingang E 2 des Und-Gatters 11 gegeben wird, ist dagegen eine "1". Im Vergleichsregister VR stehen entsprechend der Defini­ tion des Maßfensters gleichfalls 10 "0"-Bildpunkte. In einem Korrelator wird nun der Inhalt des Schieberegisters SR mit dem Inhalt des Vergleichsregisters VR verglichen, wobei im Ausführungsbeispiel durch die Einheit EN der Vergleich in allen 10 Bildpunkten ermöglicht wird. Im Korrelator können Mittel vorgesehen sein, durch die be­ stimmte Bildpunkte im Register bei der Auswertung unbe­ rücksichtigt bleiben. In diesem Fall können durch die Einheit EN (enable) Gatterschaltungen im Korrelator, die den Vergleich zwischen einzelnen Bildpunkten im Register und im Vergleichsregister herbeiführen, extern zwangs­ gesetzt werden. Bildpunkte, die über zwangsgesetzte Gatter ausgelesen werden, bleiben somit bei der Bewertung unberücksichtigt.

Bei der Abtastung am Punkt P 1 gemäß Fig. 2b wird der letzte Bildpunkt im Schieberegister SR über einen Inverter 12 auf den Eingang E 3 des Und-Gatters 11 gegeben. Ent­ sprechend gelangt der neu ankommende Bildpunkt, der einer "1" entspricht, auf den Eingang E 2 des Und-Gatters 11. Das Signal, das der Korrelatorauswertung entspricht, wird auf den Eingang E 1 des Und-Gatters gegeben. Bei einer Übereinstimmung in 10 Bildpunkten erscheint am Korrela­ torausgang eine "0", so daß das Ausgangssignal A des Und-Gatters gleichfalls eine "0" ist, was der Definition einer fehlerfreien Struktur entspricht.

Eine entsprechende Prüfung kann beim Übergang vom hellen Strukturbereich in den dunklen Strukturbereich am Punkt P 2 der Ordinatenabtastung T 1 erfolgen. Gemäß Fig. 2c sind weiße Bildpunkte wieder als "1" und schwarze Bildpunkte als "0" definiert. Am Punkt P 2 enthält das Schieberegister SR folglich nur 10 Bildpunkte mit dem logischen Wert "1", da der Abstand zwischen den Punkten P 1 und P 2 exakt 10 Bild­ punkten entspricht und in diesem Bereich keine dunklen Strukturbereiche auftreten. Auch das Vergleichsregister ent­ hält bei der weiß/schwarz Prüfung nur logische "1"-Werte. Die Enableeinheit EN im Korrelator sorgt beim Ausführungs­ beispiel dafür, daß alle 10 Bildpunkte im Schieberegister SR und im Vergleichsregister VR miteinander verglichen werden. Am Und-Gatter 11 wird der letzte Bildpunkt im Schiebe­ register auf den Eingang E 3 gegeben. Der erste ankommen­ de Bildpunkt im dunklen Bereich wird invertiert und ge­ langt über den Eingang E 2 gleichfalls auf das Und-Gatter 11. Der Korrelator stellt wiederum eine Übereinstimmung in 10 Bildpunkten fest, so daß auf den Eingang E 1 eine "0" gelangt und das Ausgangssignal A des Und-Gatters 11 "0" ist, was einer fehlerfreien Struktur entspricht.

In der Fig. 2d ist nochmals die Struktur der Fig. 2a dar­ gestellt; nunmehr erfolgt jedoch die Ordinatenabtastung im Bereich der Linie T 2 und damit in einem Bereich, in dem eine fehlerhafte Stelle 4 a auftritt. Der schwarz/weiß Übergang am Punkt P 3 entspricht dem Übergang am Punkt P 1 (Fig. 2a), so daß am Punkt P 3 keine Fehlermeldung erfolgt. Am Punkt P 4 tritt der abtastende Strahl in den dunklen Be­ reich der fehlerhaften Struktur 4 a ein. Gemäß Fig. 2e folgt somit auf eine logische "1" eine logische "0", so daß beide Eingänge E 2 und E 3 des Und-Gatters 11 auf "1" gesetzt werden. Im Schieberegister SR befinden sich zu diesem Zeitpunkt nur 4 "1"-Werte, die dem Abstand zwischen den Punkten P 3 und P 4 entsprechen. Alle übrigen Speicher­ plätze im Schieberegister SR sind dagegen auf "0" ge­ setzt, wobei diese "0"-Werte noch vom dunklen Bereich außerhalb der Leitbahn 2 herrühren. Bei einer weiß/schwarz Prüfung sind jedoch alle Speicherplätze im Vergleichsre­ gister VR auf "1" gesetzt. Beim Vergleich im Korrelator wird daher nur eine Übereinstimmung in 4 Bildpunkten festgestellt. Der Korrelator ist so ausgelegt, daß bei einer Übereinstimmung in 9 oder weniger Bildpunkten eine logische "1" ausgegeben wird. In diesem Fall erhält somit auch der Eingang E 1 des Und-Gatters 11 eine "1", so daß auch der Ausgang A auf "1" gesetzt wird, was einer fehlerhaften Struktur entspricht.

Auf dem Bildschirm erscheint dann ein weißer Punkt auf schwarzem Grund, was einer fehlerhaften Stelle ent­ spricht. Bei der Gesamtbildabtastung erscheint somit auf dem Bildschirm eine weiße Linie 10 a, die der linken Hüll­ kurvenlinie der fehlerhaften Struktur 4 a entspricht.

Ein weiterer weiß/schwarz Übergang erfolgt am Punkt P 6. In diesem Fall enthält das Schieberegister, ausgehend vom Punkt P 6 3 "1"-Werte, die dem Abstand zwischen P 6 und P 5 entsprechen, 3 "0"-Werte, die dem Abstand zwischen den Punkten P 4 und P 5 entsprechen und 4 "1"-Werte, die dem Abstand zwischen den Punkten P 4 und P 3 entsprechen. Im Korrelator wird somit eine Übereinstimmung mit nur 7 Bild­ punkten festgestellt, was wiederum ein Korrelatoraus­ gangssignal "1" gibt, so daß das Ausgangssignal A am Und- Gatter 11 auf "1" gesetzt wird, was einem Fehler ent­ spricht. Bei der Gesamtabtastung entsteht somit eine helle Linie 10 c auf dunklem Grund bei der Bildschirmwie­ dergabe.

Einen schwarz/weiß Übergang gab es beim Punkt P 5, dessen datentechnische Erfassung im Bild 2g wiedergegeben ist. Am Punkt P 5 ist der Schieberegisterinhalt, ausgehend vom Punkt P 5 3mal "0", was der Breite der fehlerhaften Struktur entspricht, 4mal "1", was dem Abstand zwischen den Punkten P 4 und P 3 entspricht und 3mal "0", was dunk­ len Bildpunkten links von der Leitbahn 2 entspricht. Die Eingänge E 2 und E 3 des Und-Gatters 3 werden am Übergangs­ punkt P 5 auf "1" gesetzt. Der Korrelator stellt eine Über­ einstimmung in 6 Bildpunkten fest, so daß auch der Ein­ gang E 1 und damit der Ausgang A auf "1" gesetzt wird, was wiederum einen Fehler aufzeigt. Bei der schwarz/weiß Abtastung der Gesamtstruktur entsteht somit die Linie 10 b, die der rechten Hüllkurvenhälfte der fehlerhaften Struk­ tur 4 a entspricht.

In der Fig. 2h ist eine Leitbahnunterbrechung einer dunkel erscheinenden Leitbahn dargestellt, die so ausgebildet ist, daß bei einem weiß/schwarz Übergang, zumindest in einem bestimmten Bereich, beide Leit­ bahnteile erfaßt werden. Die Linie 10 f zeigt daher bei der weiß/schwarz Prüfung eine fehlerhafte Struktur an. Die Linien 10 d und 10 e entstehen dagegen bei der Über­ prüfung der schwarz/weiß Übergänge, da in diesen Be­ reichen nicht genügend schwarz entsprechende Bildpunkte im Schieberegister SR enthalten sind.

Bei der Struktur gemäß Fig. 2i handelt es sich um eine Leitbahnunterbrechung, wobei die Leitbahnenden jedoch so weit voneinander entfernt sind, daß bei der Ordina­ tenabtastung kein fehlerhafter weiß/schwarz Übergang mehr registriert wird. Der Fehler wird trotzdem erkannt, da bei der Prüfung auf schwarz/weiß Übergänge festge­ stellt wird und mit den Linien 10 d und 10 e registriert wird, daß über einen bestimmten Bereich der Ordinaten­ abtastung im Schieberegister nicht genügend schwarz ent­ sprechende Bildpunkte enthalten waren. Die Leitbahnunter­ brechungen sind in den Fig. 2h und 2i mit 3 a bzw. 3 b bezeichnet.

In der Fig. 3 ist ein Korrelator KO dargestellt, wie er für die Auswertung und Registrierung fehlerhafter Struk­ turen verwendet werden kann. Der Korrelator enthält ein Schieberegister SR, das beispielsweise die Bildpunkte R 1 bis R 10 in digitaler Form aufnehmen kann. Das Vergleichsre­ gister VR enthält an entsprechenden Speicherplätzen Digi­ talinformationen V 1-V 10, die dem Soll-Bild einer Struktur entsprechen. Der Inhalt dieses Vergleichsregisters wird vorgegeben. Über Logikgatterschaltungen G wird nun festge­ stellt, ob der Registerinhalt zugeordneter Zellen im Schie­ beregister SR und im Vergleichsregister VR übereinstimmt.

Im Ausführungsbeispiel erfolgt der Vergleich beispiels­ weise mit Hilfe von 10 Exclusiv-ODER-Gattern G. Über den Steuereingang EN können die Gatter auf Übereinstimmung zwangsgesetzt werden, wenn bestimmte Bildpunkte innerhalb des 10 Bit umfassenden Maßfensters bei der Bewertung unbe­ rücksichtigt bleiben sollen. Ein Coder C faßt die Aus­ gangssignale der Gatterschaltungen G zusammen und wandelt die Anzahl der Übereinstimmungen in eine Binärzahl um, die beispielsweise auf einen Binärvergleicher BV ₁ gegeben wird, dem eine bestimmte Vergleichszahl vorgegeben ist. Der Ausgang des Binärvergleichers BV ₁ wird dem Eingang E 1 des Und-Gatters 11 zugeführt. Dem Binärvergleicher kann beispielsweise als Vergleichszahl die Ziffer 9 vor­ geben werden, was bedeutet, daß bei einer Übereinstim­ mung von 9 oder weniger Zellinhalten im Korrelator am Binärvergleicher BV ₁ eine logische "1" ausgegeben wird. Bei 10 Übereinstimmungen wird dagegen am Eingang E 1 des Und-Gatters 11 eine logische "0" erscheinen. Das Ausmaß an Übereinstimmung kann durch die Vorgabe der Vergleichs­ zahl frei gewählt werden.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei der Registrierung eines Strukturfehlers an einer Strukturkante oder einem Strukturübergang ein Sekundär- Signal B erzeugt wird, das bei fortschreitender Struktur­ abtastung erst dann beendet wird, wenn die Zahl der Über­ einstimmungen im Korrelator einen vorgegebenen Wert unter­ schreitet. Dieses Verfahren, bei dem die fehlerhaften Strukturen deutlicher wiedergegeben werden, soll anhand der Fig. 4a bis 4c erläutert werden. In Fig. 4a ist eine Leitbahn 2 dargestellt, die eine Einbuchtung 6 an der linken Kante aufweist. In der Fig. 4b handelt es sich um eine fehlerhafte Einbuchtung 6 an der rechten Kante der Leitbahn 2.

Gemäß Fig. 4c gelangen die Bildpunkte nacheinander auf den Eingang E 3 des Und-Gatters G 1, wobei das digitali­ sierte Bild zugleich auf das Verzögerungs- und Umkehrglied V gegeben wird. Der invertierte Ausgang dieses Verzöge­ rungsgliedes V, das beispielsweise aus einer Kippstufe be­ steht, wird auf den Eingang E 2 des Und-Gatters 11 gegeben. Die Verzögerung erfolgt um einen Bildpunkt, so daß bei einem schwarz/weiß Übergang sowohl am Eingang E 2 als auch Eingang E 3 des Und-Gatters 11 eine logische "1" ansteht. Der Binärvergleicher BV ₁ gibt das aus der Korrelatoraus­ wertung gewonnene Signal auf den Eingang E 1 des Und-Gatters. Bei einer Ordinatenabtastung gemäß Fig. 4a wird somit am Ausgang A des Und-Gatters ein Fehlersignal dann auftreten, wenn der Abtaststrahl den Bereich der Einbuchtung über­ fährt. Durch das Ausgangssignal A, das bei den gewählten Definitionen einer "1" entspricht, wird eine Kippstufe FF ₁, gesetzt die ein Sekundärsignal B abgibt. Diese Kippstufe FF ₁ wird erst bei Unterschreitung einer definierten Anzahl von Übereinstimmungen im Korrelator wieder zur Beendung des Signales B zurückgesetzt. Die Zahl der Übereinstimmungen kann wiederum vom Coder C gewonnen werden, dessen Binär­ zahl auf einen zweiten Binärvergleicher BV ₂ gegeben wird, der die Rücksetzung der Kippstufe FF ₁ veranlaßt, wenn die dem Binärvergleicher BV ₂ vorgegebene Vergleichszahl unterschritten wird. Eine Rücksetzung des Speicher Flip- Flops FF ₁ kann beispielsweise dann erfolgen, wenn im Schie­ beregister SR kein schwarz entsprechender Bildpunkt "0" mehr enthalten ist. Das Ausgangssignal B zeichnet dann die Linie X′ gemäß Fig. 4a auf, die der Breite X der Leitbahnstruktur entspricht. Auf diese Weise wird der Fehler als gespiegelte Struktur 13 a gemäß Fig. 4a ge­ speichert und wiedergegeben.

In gleicher Weise wird der Fehler bei der Struktur gemäß der Fig. 4b wiedergegeben, so daß aus der linken Rand­ linie der Struktur 13 a bzw. 13 b abgelesen werden kann, ob es sich um eine Einbuchtung am linken oder am rechten Rand der Leitbahnstruktur handelt. Bei einer Einbuchtung am linken Rand der Leitbahnstruktur erhält man eine gerade linke Randfläche der den Fehler aufzeigenden Struktur 13 a, während bei einer Einbuchtung am rechten Rand der Leit­ bahnstruktur der linke Rand der Anzeigestruktur 13 b dem Verlauf der Einbuchtung entspricht.

Zur Anzeige des Ausmaßes einer fehlenden Struktur beim Auftreten einer Strukturkante oder eines Strukturübergangs kann auch in einer vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung die Zahl der Übereinstimmungen im Korrelator vom Soll-Wert der Übereinstimmungen abgezogen werden. Die da­ raus sich ergebende Binärzahl wird einem Zähler Z 1 zuge­ führt, der durch diese Zahl voreingestellt wird. Der Zähler löst ein Sekundärsignal aus, das erst dann endet, wenn der Zähler mit der Bildpunktfrequenz von der Vor­ einstellzahl auf den Wert "0" oder einen anderen vorge­ gebenen Wert heruntergezählt hat. Dies soll anhand der Fig. 5a bis 5c erläutert werden.

Die Fig. 5a zeigt wiederum eine Leitbahnstruktur mit einer Einbuchtung 6 am linken Rand, während in der Fig. 5b eine Leitbahn 2 mit einer Einbuchtung 6 am rechten Rand darge­ stellt ist. Gemäß Fig. 5c wird nun ein Addierer AD ver­ wandt, dem vom Korrelator KO die invertierte Zahl von Über­ einstimmungen zwischen Schieberegisterinhalt und Ver­ gleichsregisterinhalt zugeführt wird. Zur Invertierung der Korrelatorausgangssignale dienen die Inverterstufen Inv. Andererseits wird dem Addierer die geforderte Mindestbreite für die Leitbahn 2, also beispielsweise 9mal die digitale "0", zugeführt, die der Soll-Breite einer dunklen Leitbahn 2 entspricht. Im Addierer AD wird somit von der Soll-Zahl der Übereinstimmungen die tatsächliche Zahl der Überein­ stimmungen subtrahiert. Das Ergebnis dieses Rechenvorgangs wird als Binärzahl auf den Zähler Z 1 gegeben, der durch diese Binärzahl voreingestellt wird und nunmehr mit der Taktfrequenz der Bildpunktabtastung bis zum Wert "0" heruntergezählt wird. Bei der Voreinstellung des Zählers Z 1 entsteht ein Sekundärsignal B am Ausgang des Zählers Z 1 durch den die Kippstufe FF ₁ gesetzt wird. Die Zu­ rücksetzung der Kippstufe FF ₁ erfolgt dann, wenn der Zähler Z 1 beispielsweise auf den Wert 0 heruntergezählt hat. Das Ausgangssignal an der Kippstufe FF ₁ zeichnet somit die fehlerhafte Struktur 14 a bzw. 14 b gemäß den Fig. 5a und 5b auf. Beispielsweise in der Mitte der Einschnü­ rung 6 in Fig. 5a beträgt die Differenz zwischen Soll-Wert an Übereinstimmungen und der tatsächlichen Übereinstimmungen im Korrelator den Wert von 3 Bildpunkten. In diesem Fall wird der Zähler Z 1 auf 3 gesetzt und beim Herunterzählen auf den Wert "0" wieder zurückgesetzt. Auf diese Weise ent­ steht eine 3 Bildpunkte entsprechend breite Linie, die der Scheitellinie der Struktur 14 a entspricht. Auf diese Weise wird eine getreue Wiedergabe der fehlerhaften Strukturen durch die Darstellung der Bereiche 14 a und 14 b erreicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch erweitert werden, daß die Strukturen auch vertikal in einem wei­ teren Testdurchlauf oder parallel abgetastet werden und jeweils während des On-Line-Betriebs in vertikaler Richtung Bewertungen von Bildpunktefolgen definierter Länge erfol­ gen. Hierbei werden Fehler erkannt, die durch die horizon­ tale Ordinatenerfassung beispielsweise unerkannt blieben, so daß die Fehlererkennungsquote erhöht wird.

Strukturkanten oder Strukturübergänge können auch durch Farbänderungen oder durch Materialänderungen des abge­ tasteten Bildes definiert sein. Bei Farbänderungen können zur Abtastung Videosysteme verwendet werden, die eine Farbzerlegung des abgetasteten Signals ermöglichen.

Andererseits können auch selektive Erkennungsverfahren eingesetzt werden, die eine Erkennung von Material­ unterschieden oder Farbunterschieden zulassen. Hier­ für sind beispielsweise Farbfilter oder bei der Er­ kennung unterschiedlicher Materialien der Einsatz von Fluoreszenzhilfsmittel geeignet. Bei der Fluoreszenz wird beispielsweise der auf der Oberfläche einer Halb­ leiterscheibe angeordnete Photolack mit Licht so lange angeregt, bis er Lichtquanten emittiert. Eine Kamera nimmt nur die emittierten Bandspektren auf, so daß der Photolack, der sich möglicherweise vom Rest der Halb­ leiteroberfläche farblich nicht unterscheidet, sichtbar wird. So können Materialunterschiede oder auch nur geringe Farbunterschiede jeweils in echte hell/dunkel Übergänge umgewandelt werden. Die elektronischen Erkennungsmittel sind dann so ausgebildet, daß die Bewertung des Register­ inhaltes sowohl beim Übergang vom hellen in den dunklen Bereich als auch vom dunklen in den hellen Bereich er­ folgen kann. Das Verfahren ergibt nur dann weiße Flächen auf schwarzem Grund, wenn Fehler vorliegen.

Die schnelle Fehlersuche kann sich zunächst nur darauf beschränken, auf erscheinende weiße Bildpunkte (log "1") zu reagieren und dann gegebenenfalls eine weitere Unter­ suchung (z. B. nach Form oder Flächengröße) einzuleiten, welche zeitintensiver sein kann. Die ermittelten Fehler­ bilder, die nur noch die mit dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren ermittelten Strukturfehler oder Strukturabwei­ chungen enthalten, können direkt über einen Bildschirm wiedergegeben werden, oder sie werden in vorteilhafter Weise in Form wiedergebbarer Bilder abgespeichert. Die Fehlerbilder können beispielsweise auf Videobänder überspielt werden.

Claims (18)

1. Verfahren zur Fehlererkennung an definierten Strukturen auf Oberflächen von elektrischen Bauelementen oder der zur Herstellung dieser Bauelemente erforderlichen Hilfsmittel, bei dem die jeweils vorhandene Ist-Struktur mit einem Prüf­ strahl oder mit einem die Farbzerlegung ermöglichenden Video- System abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß Folgen von Bildpunkten im Rahmen einer on-line Ordinatenabtastung fortlaufend und unmittelbar in ein Schiebe­ register (SR) eingeschrieben werden, das nur die für die on-line-Erfassung vorgesehene Bildpunktfolge definierter und begrenzter Länge aufnehmen kann, wobei diese Länge einem durch Strukturmaße vorgegebenen Maßfenster entspricht, daß eine Logik (11, 12) vor­ gesehen ist, die eine Strukturkante oder einen Strukturüber­ gang erfaßt,
• b) daß Mittel (KO, C BV ₁) vorgesehen sind, durch die beim Strukturübergang der zuvor erfaßte Inhalt des Schieberegi­ sters (SR) mit einem Vergleichsregister (VR) verglichen wird, dessen Speicherplätze sämtlich gleich gesetzt sind,
• c) daß in Abhängigkeit von der Zahl der Übereinstimmungen der im Schieberegister und im Vergleichsregister enthalte­ nen Informationen das Vorhandensein oder das Nichtvorhanden­ sein eines Strukturfehlers angezeigt wird,
• d) daß nur die ermittelten fehlerhaften Strukturveränderungen in Form von Daten oder in Form von wiedergebbaren Bildern abgespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen mit einem Laserstrahl, Elektronenstrahl oder einem Lichtstrahl abgetastet werden und daß das Abtastsi­ gnal in Bildpunkte in der für die Auflösung erforderlichen Zahl zerlegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung im Durchlicht oder Auflicht erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß selektive Erkennungsverfahren, wie Fluoreszenzeffekte oder Farbfilter eingesetzt werden, die eine Erkennung von Materialien und/oder Farben zulassen.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen achsenparallel zu den Rand­ flächen der Bauelemente oder der Hilfsmittel abgetastet wer­ den.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Strukturabtastung unterschiedliche Bewertungsmittel bzw. Bewertungseinheiten vorgesehen sind, deren Zuordnung zu den jeweils erfaßten Bildpunkten mit dem Abtastvorgang synchroni­ siert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der erfaßten und einer Bewertung unterworfenen Bildpunkte der Sollbreite einer Struktur entspricht.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Schieberegisters (SR) in einem Korrelator (KO) mit dem Vergleichsregister (VR) verglichen wird, daß die Anzahl der Übereinstimmungen festgestellt und diese Anzahl mit einer vorgegebenen Vergleichszahl verglichen wird, bei deren Unterschreitung an die Logik (11) ein Signal der­ art abgegeben wird, daß an der Strukturkante oder beim Struk­ turübergang das Ausgangssignal der Logik einem Strukturfeh­ ler entspricht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Übereinstimmungen im Korrelator in einem Coder (C) in eine Binärzahl umgewandelt wird, die auf einen Binärver­ gleicher (BV ₁) gegeben wird, dem die Vergleichszahl vorgege­ ben ist.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Registrierung eines Strukturfeh­ lers an einer Strukturkante oder einem Strukturübergang ein Sekundärsignal (B) erzeugt wird, das bei fortschreitender Struk­ turabtastung erst dann beendet wird, wenn die Zahl der Überein­ stimmungen im Korrelator (KO) einen vorgegebenen Wert unter­ schreitet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärsignal (B) durch Setzung einer Kippstufe (FF ₁) er­ zeugt wird, die bei Unterschreitung der definierten Anzahl von Übereinstimmungen im Korrelator wieder zur Signalbeendung zurückgesetzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sekundärsignal (B) dann endet, wenn die Zahl der Übereinstimmungen zwischen Registerinhalt und Vergleichsre­ gister null wird.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige des Ausmaßes einer fehlenden Struktur beim Auftreten einer Strukturkante oder eines Struk­ turübergangs die Zahl der Übereinstimmungen im Korrelator vom Sollwert der Übereinstimmungen abgezogen wird, daß mit der sich daraus ergebenden Binärzahl ein Zähler (Z ₁) voreingestellt wird, der ein Sekundärsignal (B) auslöst, das dann endet, wenn der Zähler (Z ₁) mit der Bildpunktfrequenz von der Voreinstell­ zahl auf den Wert Null heruntergezählt hat.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (Z ₁) mit dem Erscheinen der Voreinstellzahl eine Kippstufe (FF ₁) setzt, die beim Erreichen des Wertes Null durch den Zähler zurückgesetzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Subtrahierung der Übereinstimmungen im Korrelator vom Soll­ wert der Übereinstimmungen ein "Adder" (AD) verwendet wird, dem die Korrelatorausgangssignale invertiert zugeführt werden.

16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Strukturkanten oder Strukturübergänge durch Farbänderungen der abgetasteten Bildpunkte definiert sind und daß Mittel vorgesehen sind, durch die Bewertungen des Register­ inhalts bei Farbübergängen beider möglichen Arten erfolgen kön­ nen.

17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (EN) vorgesehen sind, durch die be­ stimmte Bildpunkte im Register bei der Auswertung unberücksich­ tigt bleiben.

18. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Korrelator (KO) Gatterschaltungen (G) enthalten sind, die den Vergleich zwi­ schen Registerinhalt und Vergleichsregister herbeiführen, welche extern zwangsversetzt werden können, so daß Bildpunkte, die über zwangsgesetzte Gatter ausgelesen werden, bei der Be­ wertung unberücksichtigt bleiben.