DE3006379C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Defektprüfsystem zur vergleichenden Prüfung eines Standardobjekts und eines Prüflings gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ganz allgemein werden beispielsweise Fotomasken mit vorgege­ bener schablonenartiger Ausbildung zum Fertigen von Halblei­ tern, gedruckten Schaltungen oder dgl. Gegenstände benutzt. Bei einem Defekt oder Fehler in dem Schablonenteil der Foto­ maske würden Ausschußerzeugnisse hergestellt werden, weshalb die Prüfung der Fotomasken auf Fehler oder Defekte von wesent­ licher Bedeutung ist.

Ein Defektprüfsystem der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 14 23 597 bekannt. Bei dem bekannten Defektprüfsystem ist wesentlich, daß die Abbildung des Prüflings und die des Standardobjekts auf eine gemeinsame Fotozelle derart erfol­ gen, daß die jeweiligen Abbildungen nacheinander auf die Fotozelle abgebildet werden, wozu ein entsprechender mecha­ nischer Zerhacker vorgesehen ist. Die Auswerteschaltung ist so ausgebildet, daß auf einen fehlerfreien Prüfling geschlossen wird, wenn die nacheinander auf der Fotozelle eintreffenden Lichtsignale im wesentlichen gleiche Pegel besitzen, das elek­ trische Ausgangssignal also unverändert ist, während auf einen fehlerhaften Prüfling geschlossen wird, wenn die Lichtsignale unterschiedliche Pegel haben und daher das elektrische Aus­ gangssignal der Fotozelle nach Art eines Wechselsignals schwankt. Eine rasterartige Abtastung erfolgt dadurch, daß der Träger und/oder Umlenkspiegel mechanisch bewegt werden, um so die rasterartige Abtastung über Prüfling und Standardobjekt sicherzustellen.

Abgesehen davon, daß die Auswertung auf Fehlerhaftigkeit bzw. Fehlerfreiheit Schwierigkeiten bereitet, ist der Aufbau des bekannten Defektprüfsystems ziemlich kompliziert und daher störungsanfällig.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Defektprüfsystem der bekannten Art so weiterzubilden, daß bei einfachem mechanischen und elektrischen Aufbau hohe Aus­ wertegenauigkeit erreichbar ist.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche wei­ tergebildet.

Bei der Erfindung ist wesentlich, daß das Abbild des Standard­ objekts und das Abbild des Prüflings einander überlappend gleichzeitig abgebildet werden, wobei bei der Auswertung Er­ fassungsschaltungen unterschiedlicher Empfindlichkeit ver­ wendet werden, die auf Pegeländerungen ansprechen. Darüber hinaus erfolgt die rasterartige Abtastung über Prüfling und Standardobjekt mittels einer monochromen Videokamera.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 Aufsichten auf einen fehlerfreien bzw. einen fehlerbehafteten Prüfling,

Fig. 3 den grundsätzlichen Aufbau eines Defektprüfsystems, von dem auch die vorliegende Erfindung ausgeht,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5, 6 und 7 Impulsdiagramme zur Erläuterung der Arbeits­ weise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Fotomasken bzw. deren Prüfung näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen Auf­ sichten von mittels eines Mikroskops vergrößerten Fotomasken­ bereichen, bestehend aus einem lichtdurchlässigen oder trans­ parenten Material 1 bzw. 1′, wie Glas oder dgl., und aus im allgemeinen auf diesem vorgesehenen lichtundurchlässigen oder nicht transparenten Material 2 bzw. 2′, so daß ein lichtdurch­ lässiger Bereich 3 und ein lichtundurchlässiger Bereich 4 ge­ bildet sind, wobei letzterer durch aufgedampftes Metall oder dgl. auf dem Material 1 bzw. 1′ gebildet ist. Fig. 1 zeigt eine fehlerfreie Fotomaske, die als fehlerfreier Prüfling oder auch als Standardobjekt verwendbar ist. Fig. 2 zeigt eine Fotomaske mit Überschußstellen A und B sowie Fehlstellen C und D bei dem nichttransparenten Bereich 4. Die Fig. 2 zeigt so­ mit einen fehlerhaften Prüfling.

Eine optische Prüfung auf Defekte mit überlappender Abtastung wird anhand Fig. 3 näher erläutert. Ein Standardobjekt 6, etwa die Fotomaske gem. Fig. 1, ist in einer vorgegebenen Lage auf einer transparenten Unterlage 5 angeordnet. Ein Prüfling 7, bei dem es sich um die fehlerhafte Fotomaske gem. Fig. 2 handeln kann, ist in einer anderen vorgegebenen Lage auf der gleichen Unterlage 5 angeordnet. Mittels einer Optik, etwa nach Art eines Binokularmikroskops 8, erfolgt eine Ab­ bildung auf eine in Fig. 3 durch ein Auge dargestellte Empfangseinrichtung 18. Die Optik weist Objektlinsen 9, 10 für das Standardobjekt 6 bzw. den Prüfling 7 auf. Spiegel 11, 12 und Halbspiegel 13, 14 sowie eine Okularlinse 15 vervollstän­ digen den Aufbau des Binokularmikroskops 8. Eine Lichtquelle 16 durchleuchtet das Standardobjekt 6 zur Abbildung, und zwar beispielsweise mittels Rotlicht. Eine Lichtquelle 17 durch­ leuchtet den Prüfling 7 zwecks Abbildung, beispielsweise mit einer zu Rot komplementären Farbe, beispielsweise mit Grün­ licht. Auf diese Weise wird ein sich überlappendes Abbild an der Empfangseinrichtung 18 erreicht.

Falls der Prüfling 7 fehlerhaft ist (vgl. Fig. 2), wird das Grünlicht von der Lichtquelle 17 durch Überschußstellen A und B abgeschirmt, weshalb lediglich das Rotlicht von der Licht­ quelle 16 an der Empfangseinrichtung 18 eintrifft. Die Über­ schußstellen A und B erscheinen daher in roter Farbe. Bei den Fehlstellen C und D wird das Rotlicht von der Lichtquelle 16 abgeschirmt, während das Grünlicht von der Lichtquelle 17 die Empfangseinrichtung 18 erreicht, weshalb diese Fehlstellen C und D in grüner Farbe erscheinen. Die anderen Bereiche, an denen das Rotlicht und das Grünlicht von den Lichtquellen 16 und 17 die Empfangseinrichtung 18 erreichen, nämlich den transparenten Bereichen 3, erscheint weißes Licht und bei den anderen Bereichen, an denen sowohl das Grünlicht als auch das Rotlicht abgeschirmt werden, nämlich den undurchsichtigen Bereichen 4, erscheint an der Empfangseinrichtung 18 ein schwarzer Eindruck. Das heißt, daß dann, wenn die Empfangseinrich­ tung lediglich ein Schwarz/Weiß-Bild erhält, ein fehlerfreier Prüfling 7 vorliegt, während dann, wenn rote oder grüne Be­ reiche zumindestens schattenartig auftreten, ein fehlerhafter Prüfling 7 vorliegt. Dieses anhand Fig. 3 erläuterte Defekt­ prüfsystem ist nicht automatisierbar, weshalb zu dem eingangs genannten Stand der Technik gem. der DE-OS 14 23 597 überge­ gangen wurde, bei dem rasterartig abgetastet wird und die einzelnen Rasterpunkte nacheinander auf eine Fotozelle abge­ bildet werden. Es erfolgt eine Auswertung elektrischer Signale mit den bereits geschilderten Nachteilen, die durch die vor­ liegende Erfindung überwunden werden.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Defektprüfsystems gem. einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine Optik verwendet wird zur gleich­ zeitigen und überlappenden Abbildung von Standardobjekt 6 und Prüfling 7, wobei diese Optik im wesentlichen der gem. Fig. 3 entspricht. Die Optik bildet jedoch auf eine monochrome Video­ kamera 19 (Fig. 4) ab.

Die Auswerteschaltung 90, die das Ausgangssignal der monochromen Videoka­ mera 19 empfängt, weist zunächst eine Analog-Verarbeitungs­ schaltung 91 auf, die beispielsweise einen Verstärker und ein Tiefpaßfilter enthält und die das Ausgangssignal der monochromen Video­ kamera 19 empfängt und verarbeitet. Die Auswerteschaltung 90 enthält ferner eine erste Erfassungseinrichtung 92 und eine zweite Erfassungseinrichtung 93, die beispielsweise einen Pe­ gelvergleicher und einen monostabilen Multivibrator aufwei­ sen können und die das Ausgangssignal der Analog-Verarbei­ tungsschaltung 91 empfangen. Diesen ist ein Vergleicher 94 nachgeschaltet, beispielsweise ein Exklusiv-ODER-Glied, der die Ausgangssignale beider Erfassungseinrichtungen 92, 93 zeitsynchron empfängt. Dessen Ausgangssignal wird an eine Anzeigeeinrichtung 95 abgegeben.

Die Analog-Verarbeitungsschal­ tung 91 empfängt das Video- oder Bildsignal von der monochromen Videokamera 19, verstärkt das Videosignal auf einen ausreichenden Pegel und unterdrückt auch un­ nötige Signalanteile. Die erste und zweite Erfassungseinrichtung 92 und 93 werden hinsichtlich Pegelwechsel im Videosignal in bezug auf die Zeit jeweils aus. Die Erfassungsempfindlichkeit der ersten Erfassungseinrichtung 92 ist hoch, wäh­ rend die Erfassungsempfindlichkeit der zweiten Erfassungsein­ richtung 93 niedriger als die der ersten Erfassungseinrich­ tung 92 ist. Der Vergleicher 94 hat z. B. eine Funktion wie ein exklusives Logikglied, das kein Ausgangssignal erzeugt, wenn beide Erfassungseinrichtungen 92 und 93 ein Ausgangssignal erzeugen und ein Ausgangssignal nur erzeugt, wenn eine der beiden Erfas­ sungseinrichtungen 92 oder 93 kein Ausgangssignal erzeugt. Die Anzeigeeinrichtung 95 zeigt einen Defekt oder Fehler basierend auf dem Aus­ gangssignal des Vergleichers 94 an, wenn ein Defekt oder Fehler bei dem Prüfling 7 vorliegt, was dann eintritt, wenn ein Ausgangs­ signal von dem Vergleicher 94 abgegeben wird.

Die Wirkungsweise des Defektprüfsystems wird bei ihrer Anwendung zum Prüfen von Fotomasken, wie sie in Fig. 1 und 2 ge­ zeigt sind, beschrieben. Das abgetastete Ausgangssignal der monochromen Video­ kamera 19 hat nur einen bestimmten Pegel jeweils für Weiß oder Schwarz, wie in Fig. 5A gezeigt, wenn der Prüfling 7 am Abtastort einwandfrei ist (z. B. wie in Fig. 1 und 2 längs der horizontalen Abtastzeile a). Wenn jedoch Überschußstellen A oder B, wie in Fig. 2 gezeigt, auf dem Prüfling 7 vorliegen (z. B. längs der hori­ zontalen Abtastzeile b in Fig. 1 und 2), wird das Bildsignal zu Pegeln für Weiß und Schwarz mit dazwischenliegenden Halbpegeln A′, wie in Fig. 6A gezeigt. Wenn auf dem Prüfling 7 Fehlstellen C oder D, wie in Fig. 2 gezeigt vorliegen (z. B. längs der horizontalen Abtastzeile c in Fig. 1 und 2), wird das Bildsignal zu Pegeln für Weiß und Schwarz mit einem anderen dazwischenliegenden Halbpegel C′, wie in Fig. 7A gezeigt.

Die erste Erfassungseinrichtung 92 wie auch die zweite Er­ fassungseinrichtung 93, die das Ausgangssignal von der Ana­ log-Verarbeitungsschaltung 91 empfangen, die das Ausgangs­ signal der monochromen Videokamera 19 empfängt und verarbeitet, erfassen die Pegelwechsel des Bildsignals in bezug auf die Zeit. Sie haben unterschiedliche Erfassungsempfindlichkeiten. Da­ rum geben die Erfassungseinrichtungen 92 und 93, wenn die monochrome Videokamera 19 das Bildsignal mit dem Signalverlauf, wie er in Fig. 5A, 6A und 7A gezeigt sind, abgibt, Detektor­ impulssignale ab, wie 5 b 1, 5 b 2, 5 b 3, 5 b 4 bzw. 6 b 1, 6 b 2, 6 b 3, 6 b 4, 6 b 5 bzw. 7 b 1, 7 b 2, 7 b 3, 7b 4, 7 b 5 und 5 c 1, 5 c 2, 5 c 3, 5 c 4 bzw. 6 c 1, 6 c 2, 6 c 3 bzw. 7 c 1, 7 c 2, 7 c 3, wie in Fig. 5B, 6 B, 7 B und 5 C, 6 C, 7 C gezeigt. Während die erste Erfassungseinrichtung 92 Impulssigna­ le in Abhängigkeit von allen Anstiegsflanken und Abfall­ flanken des Bildsignals erzeugt, gibt die zweite Erfas­ sungseinrichtung 93 keine Impulssignale bei diesen Flanken in bezug auf die Halbpegel-Übergänge A′ und C′ des Bildsignals ab, während sie Impulssignale bei den anderen Flanken in der gleichen Weise wie die erste Erfas­ sungseinrichtung 92 gibt.

Bei dem Vergleicher 94, der die Ausgangssignale sowohl von der ersten als auch von der zweiten Erfassungseinrichtung 92 bzw. 93 empfängt, wird, wenn die Ausgangsimpulssignale von beiden Erfassungseinrichtungen 92 und 93 in Koinzidenz (und damit zeitsynchron) an­ geboten werden, d. h., wenn der Prüfling 7 fehlerfrei ist, kein Aus­ gangssignal, wie in Fig. 5D gezeigt, erzeugt. Wenn eine Erfassungseinrichtung, hier die zweite Erfassungseinrichtung 93, kein Impulssignal abgibt, wäh­ rend nur die andere Prüfeinrichtung, hier die erste Erfas­ sungseinrichtung 92, ein Impulssignal abgibt, d. h., wenn ein Defekt dem Prüfling 7 vorliegt, werden Fehlersignale, nämlich Im­ pulssignale 6 d 1, 6 d 2 bzw. 7 d 1, 7 d 2 von dem Vergleicher 94 abge­ geben, wie in Fig. 6D und 7D gezeigt. Das heißt, die zweite Erfassungseinrichtung 93 gibt bei dem Halbpegel A′ des Bildsignals, der der Überschußstelle A des Prüflings 7 entspricht, während die erste Erfassungseinrichtung 92 Impulssi­ gnale 6 b 1 und 6 b 2 abgibt, keinerlei Impulssignale ab, wie in Fig. 6B und 6C gezeigt, so daß der Vergleicher 94 Impulssignale 6 d 1, 6 d 2, wie in Fig. 6D gezeigt, abgibt. In gleicher Weise gibt die zweite Erfassungs­ einrichtung 93 bei dem Halbpegel C′ des Bildsignals, der der Fehlstelle C entspricht, keinerlei Impulssignale ab, während die erste Erfassungseinrichtung 92 Impulssignale 7 b 1, 7 b 2 abgibt, wie in Fig. 7B und 7C gezeigt, so daß der Vergleicher 94 Impulssignale 7 d 1, 7 d 2, wie in Fig. 7D gezeigt, abgibt. Das heißt, der Vergleicher 94 gibt nur, wenn Defekte A, B, C und D, wie in Fig. 2 gezeigt, bei dem Prüfling 7 vorliegen, ein Fehlersignal in Form von Impulssignalen ab. Daher kann die Defekterfassungsanzeige durch Zuführen des Ausgangssignals des Vergleichers 94 zur Anzeigeeinrichtung 95, wie eine Lampe, ein Summer o. ä. dann, wenn der Prüfling 7 fehler­ haft ist, automatisch durchgeführt werden.

Ferner kann, obwohl dies nicht gezeigt ist, das Ausgangssignal des Vergleichers 94 verstärkt werden, um das Prüfsystem derart zu betreiben, daß fehlerhafte Prüflinge automatisch ausgeschieden werden können.

Wie oben erklärt, kann die Prüfung darauf, ob ein Defekt bei dem Prüfling vorliegt oder nicht vorliegt, automatisch ausgeführt werden kann. Ferner ist es einfach, durch Ausnutzen der Fehlersignale die feh­ lerfreien und fehlerbehafteten Erzeugnisse bei den Prüfling 7 voneinander zu trennen.

Bei dem Ausführungsbeispiel war der Prüfling durch aufgedampftes Metall auf einem transparenten Substrat gebildet, jedoch ist die Prüfeinrichtung auch anwendbar bei einem undurchsichtigen Substrat, wenn von diesem reflektiertes Licht ausgenutzt werden kann.

Claims (4)

1. Defektprüfsystem, zur vergleichenden Prüfung eines Stan­ dardobjekts und eines Prüflings, mit
einer Optik (9-17) zur Abbildung von Standardobjekt (6) und Prüfling (7) auf eine gemeinsame lichtelektrische Empfangseinrichtung,
einer Einrichtung zur rasterartigen Abtastung und
einer Auswerteschaltung zum Vergleich der dem Prüfling (7) zugeordneten und der dem Standardobjekt (6) zugeord­ neten elektrischen Signale und zur Abgabe eines Fehlersi­ gnals bei einer Abweichung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Optik (9-17) zur gleichzeitigen und überlappenden Abbildung von Standardobjekt (6) und Prüfling (7) ausge­ bildet ist,
daß die lichtelektrische Empfangseinrichtung eine mono­ chrome Videokamera (19) ist und
daß die Auswerteschaltung (90) aufweist

• eine erste, hochempfindliche Erfassungseinrichtung (92), die bei jeder Pegeländerung des Ausgangssignals der monochromen Videokamera (19) ein erstes Detektor­ signal (5 b 1- 5 b 4, 6 b 1-6 b 5, 7 b 1-7 b 5 abgibt,
  eine zweite, weniger empfindliche Erfassungseinrich­ tung (93), die nur bei solchen Pegeländerungen des Ausgangssignals der monochromen Videokamera (19) ein zweites Detektorsignal (5 c 1-5 c 4, 6 c 1-6 c 3, 7 c 1- 7 c 3) abgibt, die der Pegeländerung bei Überlappung der Ab­ bildungen des Standardobjekts (6) und eines fehler­ freien Prüflings (7) entspricht, und
  einen Vergleicher (94) zum zeitsynchronen Empfang der beiden Detektorsignale (5 b 1-5 b 4, 6 b 1-6 b 5, 7 b 1- 7 b 5; 5 c 1-5 c 4, 6 c 1-6 c 3, 7 c 1-7 c 3) und Abgabe eines Fehlersignals (6 d 1, 6 d 2; 7 d 1, 7 d 2) wenn die beiden Detektorsignale (5 b 1-5 b 4, 6 b 1-6 b 5, 7 b 1-7 b 5; 5 c 1-5 c 4, 6 c 1 -6 c 3, 7 c 1-7 c 3) nicht übereinstimmen.

2. Defektprüfsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteschaltung (90) eine Anzeigeeinrich­ tung (95) nachgeschaltet ist, die einen Alarm abgibt, wenn ein fehlerhafter Prüfling (7) erfaßt ist.

3. Defektprüfsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung eine Analog-Verarbeitungsschaltung (91) aufweist, die das von der monochromen Videokamera (19) er­ haltende Ausgangssignal verstärkt und darin unnötige Signalbestandteile unterdrückt.

4. Defektprüfsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteschaltung (90) eine Sortieranordnung nach­ geordnet ist, die bei Empfang eines Fehlersignals den feh­ lerhaften Prüfling (7) aussortiert.