JP2000137003A - パターン検査方法及びその装置 - Google Patents

パターン検査方法及びその装置

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JP2000137003A
JP2000137003A JP10311248A JP31124898A JP2000137003A JP 2000137003 A JP2000137003 A JP 2000137003A JP 10311248 A JP10311248 A JP 10311248A JP 31124898 A JP31124898 A JP 31124898A JP 2000137003 A JP2000137003 A JP 2000137003A
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Japan
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pattern
light receiving
receiving element
defect
barycentric
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JP10311248A
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English (en)
Inventor
Takayoshi Matsuyama
隆義 松山
Kenichi Kobayashi
賢一 小林
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、疑似欠陥の影響を受けることなく
欠陥検出感度を上げることができ、また、複雑な形状の
パターンのパターン間の整合がとれていない欠陥の検出
を簡単かつ短時間に行うことのできるパターン検査方法
及びその装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 第１の受光素子１４Ｂで検査試料から実
際にパターンを撮像し、第１の受光素子で撮像したパタ
ーンの重心座標を計算し、第２の受光素子１４Ａで前記
検査試料から実際にパターンを撮像し、第２の受光素子
で撮像したパターンの重心座標を計算し、第１の受光素
子で撮像したパターンの重心座標と、第２の受光素子で
撮像したパターンの重心座標とを比較してパターン欠陥
を検出する。このため、疑似欠陥の影響を受けることな
く欠陥検出感度を上げることができ、また、複雑な形状
のパターンのパターン間距離による欠陥検出を簡単かつ
短時間に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパターン検査方法及
びその装置に係り、特に、半導体集積回路装置の製造に
使用されるレチクル、マスクやウエハ上に形成したパタ
ーンの検査方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路装置の製造においては、
半導体ウエハ上に各種パターンを形成する必要がある。
通常、原図となるパターンを有するレチクルまたはマス
ク（以下「マスク」と総称する）を半導体ウエハ上に塗
布したレジスト層に縮小転写及び現像してレジストマス
クを形成する。このレジストマスクを加工マスクとして
下地の加工を行う。半導体集積回路装置を完成させるに
は、複数回のホトリソグラフィ工程が必要であり、それ
ぞれの工程でマスクを用いる。
【０００３】このマスクにパターン欠陥やパターンの位
置ずれが発生すると、半導体ウエハ上に形成される半導
体集積回路装置は正常な動作をしなくなってしまうた
め、マスクのパターン検査を確実に行う必要がある。図
１は従来のパターン検査装置の一例のブロック図を示
す。同図中、マスクまたは半導体ウエハ等の検査試料１
３はＸＹステージ１１上に固定され、光源１２で検査試
料１３を透過照明し、自動焦点機構１５によって焦点合
わせされた対物レンズ光学系１４Ａ，１４Ｂによって検
査試料１３上の所定の個所のパターンを拡大投影する。
これによって、受光素子（ＣＣＤ）１６Ａ、１６Ｂそれ
ぞれは検査試料１３上の所定の場所の互いに対応するパ
ターンを撮像して、その画像データを画像メモリ１７
Ａ，１７Ｂそれぞれに記憶する。
【０００４】一方、記憶装置２１に格納されている設計
データ（パターンデータ）２０のうち上記受光素子１６
Ｂで撮像した場所と同じ場所の設計データをデータ変換
装置２２によって検査データに変換し、これを画像展開
部２３によって画像に展開し、展開された画像データを
切り換えスイッチ２４に供給する。切り換えスイッチ２
４は受光素子１６Ａからの画像データと画像展開部２３
からの画像データのいずれかを切り換え選択して画像メ
モリ１７Ａに記憶させる。
【０００５】画像メモリ１７Ａ，１７Ｂそれぞれから読
み出されたパターンの画像データはパターン合成回路２
６に供給されて合成され欠陥検出回路２７に供給され
る。欠陥検出回路２７は合成画像（例えば２つの画像の
差）に基づいて凹凸等のパターン欠陥を検出し、検出さ
れた欠陥情報はシステム制御装置３０の制御によって欠
陥情報メモリ２８に格納される。
【０００６】システム制御装置３０は、切り換えスイッ
チ２４が受光素子１６Ａからの画像データを選択してい
るとき、ＸＹステージ１１を移動させて、受光素子１６
Ａ，１６Ｂそれぞれで次々に検査試料１３上の別の場所
で互いに対応するパターンを撮像させ、２つの撮像され
たパターンそれぞれの画像データを逐次合成して検査す
ることによって、検査試料１３上のパターン全体につい
て欠陥の有無が検査される。
【０００７】半導体集積回路装置では、同一パターンの
多数の半導体チップ（ダイ）が同一半導体ウエハ上に形
成される。このため、ダイとダイを比較検査することに
より、偶発的に欠陥の生じたダイを明確かつ比較的高速
に検出できる。また、同一パターンの複数のレチクルが
同一プレート上に形成されている場合にも同様に、プレ
ートとプレートを比較検査することにより、偶発的に欠
陥の生じたプレートを明確かつ比較的高速に検出でき
る。この検査がダイ・ツー・ダイ検査、プレート・ツー
・プレート検査と呼ばれる。
【０００８】一方、システム制御装置３０は、切り換え
スイッチ２４が画像展開部２３からの画像データを選択
しているとき、ＸＹステージ１１を移動させて、受光素
子１６Ｂで次々に検査試料１３上の別の場所のパターン
を撮影する。これに応じて、データ変換装置２２が設計
データ２０のうち上記の撮影した場所と同じ場所の設計
データを次々に読みこんで画像に展開する。撮像して得
たパターンの画像データと設計データを展開したパター
ンの画像データを逐次合成して検査することによって、
検査試料１３上のパターン全体について欠陥の有無が検
査される。この検査がダイ・ツー・データベース検査、
プレート・ツー・データベース検査と呼ばれる。
【０００９】更に、本出願人が先に提案した特開平９−
３０４０３２号には、ある層のパターンのエッジと異な
る層のパターンのエッジとのエッジ間隔を測定してパタ
ーン検査を行うことが記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ダイ・ツー・ダイ検査
やプレート・ツー・プレート検査は、高い欠陥検出感度
で高速の検査を行うことができるが、設計パターン自身
に欠陥がある場合や、露光時にレチクル上にゴミが付着
し同一欠陥を有するパターンがダイ上に露光されたよう
な場合には、欠陥を検出できない。しかし、ダイ・ツー
・データベース検査やプレート・ツー・データベース検
査では、撮像したパターンの画像データと設計データを
展開したパターンの画像データを比較するため、このよ
うな欠陥も検出可能である。
【００１１】しかるに、半導体集積回路装置の高集積化
に伴い、パターンが微細化し、データ量が増大してきて
いる。パターンが微細化すると、露光装置の解像力の限
界の関係で、矩形パターンを形成したマスクを使用して
露光を行うと、ウェハ上に形成されるレジストパターン
はコーナ部が丸まる傾向にある。このため、ダイ・ツー
・データベース検査やプレート・ツー・データベース検
査で、コーナ部に丸みの生じた撮像したパターンの画像
データと、コーナ部に丸みのない設計データを展開した
パターンの画像データを比較する場合、欠陥検出感度を
上げるとコーナ部の丸みが疑似欠陥として検出されるた
め、欠陥検出感度を上げることができないという問題が
あった。
【００１２】また、ある層のパターンのエッジと、これ
と同一または異なる層のパターンのエッジとのエッジ間
隔を測定してパターン検査を行う方法では、パターンが
複雑な形状である場合はエッジ間隔を測定するために一
つのパターンのエッジの各点からあらゆる方向について
相手のパターンのエッジまでの距離を測定する必要があ
り、検査時間が長くなるという問題があった。
【００１３】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、疑似欠陥の影響を受けることなく欠陥検出感度を上
げることができ、また、複雑な形状のパターンのパター
ン間の整合がとれていない欠陥の検出を簡単かつ短時間
に行うことのできるパターン検査方法及びその装置を提
供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、第１の受光素子で検査試料から実際にパターンを撮
像し、前記第１の受光素子で撮像したパターンの重心座
標を計算し、第２の受光素子で前記検査試料から実際に
パターンを撮像し、前記第２の受光素子で撮像したパタ
ーンの重心座標を計算し、前記第１の受光素子で撮像し
たパターンの重心座標と、前記第２の受光素子で撮像し
たパターンの重心座標とを比較してパターン欠陥を検出
する。
【００１５】このように、第１の受光素子で撮像したパ
ターンの重心座標と第２の受光素子で撮像したパターン
の重心座標とを比較してパターン欠陥を検出するため、
疑似欠陥の影響を受けることなく欠陥検出感度を上げる
ことができ、また、複雑な形状のパターンのパターン間
距離による欠陥検出を簡単かつ短時間に行うことができ
る。
【００１６】請求項２に記載の発明は、第１の受光素子
で検査試料から実際にパターンを撮像し、前記第１の受
光素子で撮像したパターンの重心座標を計算し、前記検
査試料のパターンの設計データからパターンの重心座標
を計算し、前記第１の受光素子で撮像したパターンの重
心座標と、前記設計データから計算したパターンの重心
座標とを比較してパターン欠陥を検出する。
【００１７】このように、第１の受光素子で撮像したパ
ターンの重心座標と設計データから計算したパターンの
重心座標とを比較してパターン欠陥を検出するため、疑
似欠陥の影響を受けることなく欠陥検出感度を上げるこ
とができ、また、複雑な形状のパターンのパターン間距
離による欠陥検出を簡単かつ短時間に行うことができ
る。
【００１８】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
パターン検査方法において、前記第１の受光素子で撮像
するパターンと前記第２の受光素子で撮像するパターン
とは前記検査試料の異なる層のパターンである。このよ
うに、第１の受光素子で撮像するパターンと第２の受光
素子で撮像するパターンとは検査試料の異なる層のパタ
ーンとすることにより、検査試料の異なる層のパターン
間の位置ずれによる欠陥を検出できる。
【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
パターン検査方法において、前記第１の受光素子で撮像
するパターンと前記第２の受光素子で撮像するパターン
とは前記検査試料の同一層のパターンである。このよう
に、第１の受光素子で撮像するパターンと第２の受光素
子で撮像するパターンとは検査試料の同一層のパターン
とすることにより、検査試料の同一層のパターン間の位
置ずれやパターンの変形による欠陥を検出できる。
【００２０】請求項５に記載の発明は、請求項２記載の
パターン検査方法において、前記第１の受光素子で撮像
するパターンと前記設計データから計算するパターンと
は前記検査試料の異なる層のパターンである。このよう
に、第１の受光素子で撮像するパターンと設計データか
ら計算するパターンとは検査試料の異なる層のパターン
とすることにより、検査試料の異なる層のパターン間の
位置ずれによる欠陥を検出できる。
【００２１】請求項６に記載の発明は、請求項２記載の
パターン検査方法において、前記第１の受光素子で撮像
するパターンと前記設計データから計算するパターンと
は前記検査試料の同一層のパターンである。このよう
に、第１の受光素子で撮像するパターンと設計データか
ら計算するパターンとは検査試料の同一層のパターンと
することにより、検査試料の同一層のパターン間の位置
ずれやパターンの変形による欠陥を検出できる。
【００２２】請求項７に記載の発明は、請求項１または
２記載のパターン検査方法において、前記第１の受光素
子で撮像したパターンの重心座標と、前記第２の受光素
子で撮像したパターンまたは前記設計データから計算し
たパターンの重心座標との距離が第１の所定値を超えた
ときパターン欠陥ありとする。
【００２３】このように、第１の受光素子で撮像したパ
ターンの重心座標と、第２の受光素子で撮像したパター
ンまたは設計データから計算したパターンの重心座標と
の距離が第１の所定値を超えたときパターン欠陥ありと
するため、パターン間の位置ずれやパターンの変形によ
る欠陥を検出できる。請求項８に記載の発明は、請求項
１または２記載のパターン検査方法において、前記第１
の受光素子で撮像したパターンの重心座標と、前記第２
の受光素子で撮像したパターンまたは前記設計データか
ら計算したパターンの重心座標との距離が第２の所定値
未満のときパターン欠陥ありとする。
【００２４】このように、第１の受光素子で撮像したパ
ターンの重心座標と、第２の受光素子で撮像したパター
ンまたは設計データから計算したパターンの重心座標と
の距離が第２の所定値未満のときパターン欠陥ありとす
るため、複雑な形状のパターンのパターン間の整合がと
れてないことによる欠陥の検出を簡単かつ短時間に行う
ことができる。
【００２５】請求項９に記載の発明は、検査試料から実
際にパターンを撮像する第１の受光素子と、前記第１の
受光素子で撮像したパターンの重心座標を計算する第１
の重心座標計算回路と、前記検査試料から実際にパター
ンを撮像する第２の受光素子と、前記第２の受光素子で
撮像したパターンの重心座標を計算する第２の重心座標
計算回路と、前記第１の重心座標計算回路で計算した重
心座標と、前記第２の重心座標計算回路で計算した重心
座標とを比較してパターン欠陥を検出する欠陥検出回路
とを有する。
【００２６】これにより、請求項１に記載の発明を実現
できる。請求項１０に記載の発明は、検査試料から実際
にパターンを撮像する第１の受光素子と、前記第１の受
光素子で撮像したパターンの重心座標を計算する第１の
重心座標計算回路と、前記検査試料のパターンの設計デ
ータからパターンの重心座標を計算する第３の重心座標
計算回路と、前記第１の重心座標計算回路で計算した重
心座標と、前記第３の重心座標計算回路で計算した重心
座標とを比較してパターン欠陥を検出する欠陥検出回路
とを有する。
【００２７】これにより、請求項２に記載の発明を実現
できる。請求項１１に記載の発明は、請求項９または１
０記載のパターン検査装置において、前記欠陥検出回路
は、前記第１の重心座標計算回路で計算した重心座標
と、前記第２または第３の重心座標計算回路で計算した
重心座標距離が第１の所定値を超えたときパターン欠陥
ありとする。
【００２８】これにより、請求項７に記載の発明を実現
できる。請求項１２に記載の発明は、請求項９または１
０記載のパターン検査装置において、前記欠陥検出回路
は、前記第１の重心座標計算回路で計算した重心座標
と、前記第２または第３の重心座標計算回路で計算した
重心座標距離が第２の所定値未満のときパターン欠陥あ
りとする。
【００２９】これにより、請求項８に記載の発明を実現
できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】図２は本発明のパターン検査装置
の第１実施例のブロック図を示す。同図中、図１と同一
部分には同一符号を付す。図２において、マスクまたは
半導体ウエハ等の検査試料１３はＸＹステージ１１上に
固定され、光源１２で検査試料１３を透過照明し、自動
焦点機構１５によって焦点合わせされた対物レンズ光学
系１４Ａ，１４Ｂによって検査試料１３上の所定の個所
のパターンを拡大投影する。これによって、受光素子
（ＣＣＤ）１６Ａ，１６Ｂそれぞれは検査試料１３上の
所定の場所の互いに対応するパターンを撮像して、その
画像データを画像メモリ１７Ａ，１７Ｂそれぞれに記憶
する。
【００３１】一方、記憶装置２１に格納されている設計
データ（パターンデータ）２０のうち上記受光素子１６
Ｂで撮像した場所と同じ場所の設計データをデータ変換
装置２２によって検査データに変換し、これを画像展開
部２３によって画像に展開し、展開された画像データを
切り換えスイッチ２４に供給する。切り換えスイッチ２
４は受光素子１６Ａからの画像データと画像展開部２３
からの画像データのいずれかを切り換え選択して画像メ
モリ１７Ａに記憶させる。
【００３２】画像メモリ１７Ａから読み出されたパター
ンの画像データは重心座標計算回路４０Ａに供給され
る。重心座標計算回路４０Ａは、画像データを２値化
し、２値化データからパターンの重心座標を計算して、
得られたパターンの重心座標を欠陥検出回路４２に供給
する。同様に、画像メモリ１７Ｂから読み出されたパタ
ーンの画像データは重心座標計算回路４０Ｂに供給され
る。重心座標計算回路４０Ｂは、画像データを２値化
し、２値化データからパターンの重心座標を計算して、
得られたパターンの重心座標を欠陥検出回路４２に供給
する。
【００３３】欠陥検出回路４２は重心座標計算回路４０
Ａ，４０Ｂそれぞれから供給されるパターンの重心座標
を比較して、重心座標のずれが所定値を超えたとき、ま
たは所定値未満のときパターン欠陥を有りと判定し、検
出された欠陥情報はシステム制御装置３０の制御によっ
て欠陥情報メモリ２８に格納される。ここで、受光素子
１６Ａ（または１６Ｂ）で図３に示すように縦横２５×
２５画素の画像が得られた場合、重心座標計算回路４０
Ａ（または４０Ｂ）は図４に示すように画像データを２
値化する。ここでは、パターンを表す画素を値１、パタ
ーン以外を表す画素を値０としている。この後、重心座
標計算回路４０Ａ（または４０Ｂ）は次式を用いて重心
座標Ｇｘ，Ｇｙを計算する。
【００３４】Ｇｘ＝（ｍ１・ｘ１＋ｍ２・ｘ２＋…＋ｍ
ｎ・ｘｎ）／（ｍ１＋ｍ２＋…＋ｍｎ） Ｇｙ＝（ｍ１・ｙ１＋ｍ２・ｙ２＋…＋ｍｎ・ｙｎ）／
（ｍ１＋ｍ２＋…＋ｍｎ） 但し、ｎ＝６２５（＝２５・２５）、ｘ１〜ｘｎは各画
素のｘ座標（１〜２５）であり、ｙ１〜ｙｎは各画素の
ｙ座標（１〜２５）であり、ｍ１〜ｍｎは各画素の値
（１または０）である。
【００３５】これにより、図４に示す２値化された画像
データではＸ印位置が重心座標となる。ところで、対物
レンズ光学系１４Ａ，１４Ｂとして共焦点光学系のもの
を使用し、検査試料１３である半導体ウエハから、受光
素子１６Ａで図５に示す配線層を撮像し、受光素子１６
Ｂで同一位置の層が異なる図６に示すコンタクトホール
を撮像した場合について説明する。この場合、重心座標
計算回路４０Ａで計算される図５の配線パターンＰ１の
重心座標Ｇ１はＸ印で示すように（１３，１３）とな
り、重心座標計算回路４０Ｂで計算される図６のコンタ
クトホールパターンＰ２の重心座標Ｇ２はＸ印で示すよ
うに（１３，１３）となる。
【００３６】欠陥検出回路４２は重心座標計算回路４０
Ａ，４０Ｂそれぞれから供給されるパターンの重心座標
を比較するが、図５の配線パターンＰ１と図６のコンタ
クトホールパターンＰ２とを重ね合わせた場合に図７に
示すようになり、配線パターンＰ１の重心座標Ｇ１とコ
ンタクトホールパターンＰ２の重心座標Ｇ２とは一致し
ており、欠陥検出回路４２は配線パターンＰ１とコンタ
クトホールパターンＰ２とに欠陥なしと判定する。
【００３７】これに対し、配線パターンＰ１とコンタク
トホールパターンＰ２とを重ね合わせた場合に図８に示
すように位置ずれを起こし、配線パターンＰ１の重心座
標Ｇ１とコンタクトホールパターンＰ２の重心座標Ｇ２
とが不一致の場合には、重心間Ｇ１，Ｇ２距離が所定値
を超えるため、欠陥検出回路４２は配線パターンＰ１ま
たはコンタクトホールパターンＰ２にパターン欠陥有り
と判定する。
【００３８】また、図９に示すように、配線パターンＰ
１の一部が欠落している場合（一点鎖線で欠落部Ｐ１Ｋ
を示す）、配線パターンＰ１の重心座標Ｇ１Ｋは（１
３，１５）となり、コンタクトホールパターンＰ２の重
心座標Ｇ２が（１３，１３）であるため、重心間Ｇ１
Ｋ，Ｇ２距離が所定値を超えるため、欠陥検出回路４２
は配線パターンＰ１またはコンタクトホールパターンＰ
２にパターン欠陥有りと判定する。
【００３９】また、図１０に示すように、配線パターン
Ｐ１の重心座標Ｇ１が（１３，１３）であり、コンタク
トホールパターンＰ２に余分な突部Ｐ２Ｋが生じた場
合、コンタクトホールパターンＰ２の重心座標Ｇ２Ｋが
（１５，１３）となり、重心間Ｇ１，Ｇ２Ｋ距離が所定
値を超えるため、欠陥検出回路４２は配線パターンＰ１
またはコンタクトホールパターンＰ２にパターン欠陥有
りと判定する。
【００４０】更に、図１１に示すように、対物レンズ光
学系１４Ａで撮像した第１配線層のコンタクトホールパ
ターンＰ３と、対物レンズ光学系１４Ｂで撮像した第２
配線層のコンタクトホールパターンＰ４とが所定距離だ
け離間しているかどうかを判定する場合、重心座標計算
回路４０Ａで計算された第１配線層のコンタクトホール
パターンＰ３の重心座標Ｇ３は（５，１３）となり、重
心座標計算回路４０Ｂで計算された第２配線層のコンタ
クトホールパターンＰ４の重心座標Ｇ４は（２１，１
３）となり、欠陥検出回路４２は重心間Ｇ３，Ｇ４距離
が所定値以上であれば欠陥なしと判定し、重心Ｇ３，Ｇ
４間距離が所定値未満であれば欠陥有りと判定する。
【００４１】次に、切り換えスイッチ２４が画像展開部
２３からの図１２に一点鎖線で示す配線層の画像データ
を選択し、対物レンズ光学系１４Ｂとして共焦点光学系
のものを使用し検査試料１３である半導体ウエハから受
光素子１６Ｂで同一位置の層が異なる図１２に実線で示
すコンタクトホールを撮像した場合について説明する。
この場合、重心座標計算回路４０Ａで計算される図１２
の配線パターンＰ５の重心座標Ｇ５はＸ印で示すように
（１３，１３）となり、重心座標計算回路４０Ｂで計算
される図１２のコンタクトホールパターンＰ２の重心座
標Ｇ２はＸ印で示すように（１１，１１）となる。
【００４２】この場合、欠陥検出回路４２は配線パター
ンＰ５の重心座標Ｇ５と、コンタクトホールパターンＰ
２の重心座標Ｇ２との重心間Ｇ５，Ｇ２距離が所定値を
超えるため、コンタクトホールパターンＰ２が配線パタ
ーンＰ５に対して位置ずれを起こしたパターン欠陥と判
定する。図２に示すシステム制御装置３０は、切り換え
スイッチ２４がデータ変換装置２２からの画像データを
選択しているとき、ＸＹステージ１１を移動させて、受
光素子１６Ａ，１６Ｂそれぞれで次々に検査試料１３上
の別の場所で互いに対応するパターンを撮像させる。そ
して、２つの撮像パターンそれぞれの画像データの重心
座標を計算して比較することによって、検査試料１３上
のパターン全体についてパターン欠陥の有無が検査され
る。
【００４３】この場合のパターン検査の第１実施例のフ
ローチャートを図１３に示す。同図中、ステップＳ１０
で検査試料の検査範囲、検査感度、光源１２の光量等の
検査条件を入力する。この後、ステップＳ１２でＸＹス
テージ１１を検査位置まで移動させる。次に、ステップ
Ｓ１４では受光素子１６Ａで検査試料１３のパターンを
撮像し、ステップＳ１６でこの撮像パターンの画像デー
タを画像メモリ１７Ａに取り込む。ステップＳ１８で
は、重心座標計算回路４０Ａでこの撮像パターンの重心
座標を計算して欠陥検出回路４２に供給する。
【００４４】上記のステップＳ１４〜Ｓ１８と並列にス
テップＳ２４〜Ｓ２８が実行される。ステップＳ２４で
は受光素子１６Ｂで検査試料１３のパターンを撮像し、
ステップＳ２６でこの撮像パターンの画像データを画像
メモリ１７Ｂに取り込む。ステップＳ２８では、重心座
標計算回路４０Ｂでこの撮像パターンの重心座標を計算
して欠陥検出回路４２に供給する。
【００４５】ステップＳ３０では欠陥検出回路４２で重
心座標計算回路４０Ａ，４０Ｂからの重心座標を比較し
て、重心座標間距離が検査感度として与えられている所
定値を超えるか、または所定値未満のときパターン欠陥
と判定する。次のステップＳ３２ではパターン欠陥の位
置（座標）や重心座標間距離等の欠陥情報を欠陥情報メ
モリ２８に記憶し、ステップＳ３４で検査範囲を確認し
てこの検査範囲の全域の検査が終了していなければステ
ップＳ１２に進んでＸＹステージ１１を次の検査位置ま
で移動させる。検査範囲の全域の検査が終了すると、こ
の処理を終了する。
【００４６】このように、受光素子１４Ｂで撮像したパ
ターンの重心座標と受光素子１４Ａで撮像したパターン
の重心座標とを比較してパターン欠陥を検出するため、
疑似欠陥の影響を受けることなく欠陥検出感度を上げる
ことができ、また、複雑な形状のパターンのパターン間
距離による欠陥検出を簡単かつ短時間に行うことができ
る。
【００４７】また、受光素子１４Ｂで撮像するパターン
と受光素子１４Ａで撮像するパターンとは検査試料の異
なる層のパターンとすることにより、検査試料の異なる
層のパターン間の位置ずれによる欠陥を検出でき、同一
層のパターンとすることにより、検査試料の同一層のパ
ターン間の位置ずれやパターンの変形による欠陥を検出
できる。また、受光素子１４Ｂで撮像するパターンと設
計データから計算するパターンとは検査試料の異なる層
のパターンとすることにより、検査試料の異なる層のパ
ターン間の位置ずれによる欠陥を検出でき、同一層のパ
ターンとすることにより、検査試料の同一層のパターン
間の位置ずれやパターンの変形による欠陥を検出でき
る。また、重心座標間の距離が第１の所定値を超えたと
きパターン欠陥ありとすることにより、パターン間の位
置ずれやパターンの変形による欠陥を検出でき、重心座
標間の距離が第２の所定値未満のときパターン欠陥あり
とすることにより、複雑な形状のパターンのパターン間
の整合がとれてないことによる欠陥の検出を簡単かつ短
時間に行うことができる。
【００４８】なお、上記ステップＳ１２でのＸＹステー
ジ１１の移動は、受光素子１６Ａ，１６Ｂの撮像範囲
（例えば２５×２５画素）毎であるのが普通であるが、
境界部分での欠陥を見逃さないように、例えば１２×２
５画素毎としても良い。一方、システム制御装置３０
は、切り換えスイッチ２４が画像展開部２３からの画像
データを選択しているとき、ＸＹステージ１１を移動さ
せて、受光素子１６Ｂで次々に検査試料１３上の別の場
所のパターンを撮影する。これに応じて、データ変換装
置２２が設計データ２０のうち上記の撮影した場所と同
じ場所の設計データを次々に読みこんで画像に展開す
る。撮像して得たパターンの画像データと設計データを
展開したパターンの画像データそれぞれの重心座標を計
算して比較することによって、検査試料１３上のパター
ン全体について欠陥の有無が検査される。
【００４９】この場合のパターン検査の第２実施例のフ
ローチャートを図１４に示す。同図中、ステップＳ１１
０で検査試料の検査範囲、検査感度、光源１２の光量等
の検査条件を入力する。この後、ステップＳ１１２でＸ
Ｙステージ１１を検査位置まで移動させる。次に、ステ
ップＳ１１４で記憶装置２１に格納されている設計デー
タ（パターンデータ）２０のうち受光素子１６Ｂで撮像
する位置と同じ位置の設計データを読み出してデータ変
換装置２２によって検査データに変換し、ステップＳ１
１５でこの検査データを画像展開部２３によって画像に
展開し、ステップＳ１１６で展開された画像データを画
像メモリ１７Ａに取り込む。ステップＳ１１８では、重
心座標計算回路４０Ａでこの画像データからパターンの
重心座標を計算して欠陥検出回路４２に供給する。
【００５０】上記のステップＳ１１４〜Ｓ１１８と並列
にステップＳ１２４〜Ｓ１２８が実行される。ステップ
Ｓ１２４では受光素子１６Ｂで検査試料１３のパターン
を撮像し、ステップＳ１２６でこの撮像パターンの画像
データを画像メモリ１７Ｂに取り込む。ステップＳ１２
８では、重心座標計算回路４０Ｂでこの撮像パターンの
重心座標を計算して欠陥検出回路４２に供給する。
【００５１】ステップＳ１３０では欠陥検出回路４２で
重心座標計算回路４０Ａ，４０Ｂからの重心座標を比較
して、重心座標間距離が検査感度として与えられている
所定値を超えるか、または所定値未満のときパターン欠
陥と判定する。次のステップＳ１３２ではパターン欠陥
の位置（座標）や重心座標間距離等の欠陥情報を欠陥情
報メモリ２８に記憶し、ステップＳ１３４で検査範囲を
確認してこの検査範囲の全域の検査が終了していなけれ
ばステップＳ１１２に進んでＸＹステージ１１を次の検
査位置まで移動させる。検査範囲の全域の検査が終了す
ると、この処理を終了する。
【００５２】このように、受光素子１４Ｂで撮像したパ
ターンの重心座標と設計データから計算したパターンの
重心座標とを比較してパターン欠陥を検出するため、疑
似欠陥の影響を受けることなく欠陥検出感度を上げるこ
とができ、また、複雑な形状のパターンのパターン間距
離による欠陥検出を簡単かつ短時間に行うことができ
る。
【００５３】図１５は本発明のパターン検査装置の第２
実施例のブロック図を示す。同図中、図２と同一部分に
は同一符号を付す。図１５において、マスクまたは半導
体ウエハ等の検査試料１３はＸＹステージ１１上に固定
され、光源１２で検査試料１３を透過照明し、自動焦点
機構１５によって焦点合わせされた対物レンズ光学系１
４Ｂによって検査試料１３上の所定の個所のパターンを
拡大投影する。これによって、受光素子（ＣＣＤ）１６
Ｂは検査試料１３上の所定の場所の互いに対応するパタ
ーンを撮像して、その画像データを画像メモリ１７Ｂに
記憶する。
【００５４】画像メモリ１７Ｂから読み出されたパター
ンの画像データは重心座標計算回路４０Ｂに供給され
る。重心座標計算回路４０Ｂは、画像データを２値化
し、２値化データからパターンの重心座標を計算して、
得られたパターンの重心座標を欠陥検出回路４２に供給
する。一方、記憶装置２１に格納されている設計データ
（パターンデータ）２０のうち上記受光素子１６Ｂで撮
像した場所と同じ場所の設計データを重心座標計算回路
４４に供給し、ここで設計データからパターンの重心座
標を直接計算する。
【００５５】欠陥検出回路４２は重心座標計算回路４
４，４０Ｂそれぞれから供給されるパターンの重心座標
を比較して、重心座標のずれが所定値を超えたとき、ま
たは所定値未満のときパターン欠陥を有りと判定し、検
出された欠陥情報はシステム制御装置３０の制御によっ
て欠陥情報メモリ２８に格納される。この場合のパター
ン検査の第３実施例のフローチャートを図１６に示す。
同図中、ステップＳ２１０で検査試料の検査範囲、検査
感度、光源１２の光量等の検査条件を入力する。この
後、ステップＳ２１２でＸＹステージ１１を検査位置ま
で移動させる。次に、ステップＳ２１４で記憶装置２１
に格納されている設計データ（パターンデータ）２０の
うち受光素子１６Ｂで撮像する位置と同じ位置の設計デ
ータを読み出して重心座標計算回路４４に供給する。次
に、ステップＳ２１８では、重心座標計算回路４４で設
計データからパターンの重心座標を直接計算して欠陥検
出回路４２に供給する。
【００５６】上記のステップＳ２１４〜Ｓ２１８と並列
にステップＳ２２４〜Ｓ２２８が実行される。ステップ
Ｓ２２４では受光素子１６Ｂで検査試料１３のパターン
を撮像し、ステップＳ２２６でこの撮像パターンの画像
データを画像メモリ１７Ｂに取り込む。ステップＳ２２
８では、重心座標計算回路４０Ｂでこの撮像パターンの
重心座標を計算して欠陥検出回路４２に供給する。
【００５７】ステップＳ２３０では欠陥検出回路４２で
重心座標計算回路４４，４０Ｂからの重心座標を比較し
て、重心座標間距離が検査感度として与えられている所
定値を超えるか、または所定値未満のときパターン欠陥
と判定する。次のステップＳ２３２ではパターン欠陥の
位置（座標）や重心座標間距離等の欠陥情報を欠陥情報
メモリ２８に記憶し、ステップＳ２３４で検査範囲を確
認してこの検査範囲の全域の検査が終了していなければ
ステップＳ２１２に進んでＸＹステージ１１を次の検査
位置まで移動させる。検査範囲の全域の検査が終了する
と、この処理を終了する。
【００５８】なお、検査試料１３は、マスクの回路パタ
ーンに限らず、レチクルの回路パターン、ウェハ上の回
路パターン、プリント基板の回路パターン、液晶表示装
置のパターン、プラズマディスプレイのパターンであっ
てもよい。また、検査試料１３を透過した光を検出する
だけでなく、検査試料１３で反射した光を検出する構成
としても良い。
【００５９】なお、受光素子１４Ｂ，１４Ａが第１，第
２の受光素子に対応し、重心座標計算回路４０Ｂ，４０
Ａ，４４が第１，第２，第３の重心座標計算回路に対応
する。
【００６０】
【発明の効果】上述の如く、請求項１に記載の発明は、
第１の受光素子で検査試料から実際にパターンを撮像
し、前記第１の受光素子で撮像したパターンの重心座標
を計算し、第２の受光素子で前記検査試料から実際にパ
ターンを撮像し、前記第２の受光素子で撮像したパター
ンの重心座標を計算し、前記第１の受光素子で撮像した
パターンの重心座標と、前記第２の受光素子で撮像した
パターンの重心座標とを比較してパターン欠陥を検出す
る。
【００６１】このように、第１の受光素子で撮像したパ
ターンの重心座標と第２の受光素子で撮像したパターン
の重心座標とを比較してパターン欠陥を検出するため、
疑似欠陥の影響を受けることなく欠陥検出感度を上げる
ことができ、また、複雑な形状のパターンのパターン間
距離による欠陥検出を簡単かつ短時間に行うことができ
る。
【００６２】請求項２に記載の発明は、第１の受光素子
で検査試料から実際にパターンを撮像し、前記第１の受
光素子で撮像したパターンの重心座標を計算し、前記検
査試料のパターンの設計データからパターンの重心座標
を計算し、前記第１の受光素子で撮像したパターンの重
心座標と、前記設計データから計算したパターンの重心
座標とを比較してパターン欠陥を検出する。
【００６３】このように、第１の受光素子で撮像したパ
ターンの重心座標と設計データから計算したパターンの
重心座標とを比較してパターン欠陥を検出するため、疑
似欠陥の影響を受けることなく欠陥検出感度を上げるこ
とができ、また、複雑な形状のパターンのパターン間距
離による欠陥検出を簡単かつ短時間に行うことができ
る。
【００６４】請求項３に記載の発明は、第１の受光素子
で撮像するパターンと前記第２の受光素子で撮像するパ
ターンとは前記検査試料の異なる層のパターンである。
このように、第１の受光素子で撮像するパターンと第２
の受光素子で撮像するパターンとは検査試料の異なる層
のパターンとすることにより、検査試料の異なる層のパ
ターン間の位置ずれによる欠陥を検出できる。
【００６５】請求項４に記載の発明は、第１の受光素子
で撮像するパターンと前記第２の受光素子で撮像するパ
ターンとは前記検査試料の同一層のパターンである。こ
のように、第１の受光素子で撮像するパターンと第２の
受光素子で撮像するパターンとは検査試料の同一層のパ
ターンとすることにより、検査試料の同一層のパターン
間の位置ずれやパターンの変形による欠陥を検出でき
る。
【００６６】請求項５に記載の発明は、第１の受光素子
で撮像するパターンと前記設計データから計算するパタ
ーンとは前記検査試料の異なる層のパターンである。こ
のように、第１の受光素子で撮像するパターンと設計デ
ータから計算するパターンとは検査試料の異なる層のパ
ターンとすることにより、検査試料の異なる層のパター
ン間の位置ずれによる欠陥を検出できる。
【００６７】請求項６に記載の発明は、第１の受光素子
で撮像するパターンと前記設計データから計算するパタ
ーンとは前記検査試料の同一層のパターンである。この
ように、第１の受光素子で撮像するパターンと設計デー
タから計算するパターンとは検査試料の同一層のパター
ンとすることにより、検査試料の同一層のパターン間の
位置ずれやパターンの変形による欠陥を検出できる。
【００６８】請求項７に記載の発明は、第１の受光素子
で撮像したパターンの重心座標と、前記第２の受光素子
で撮像したパターンまたは前記設計データから計算した
パターンの重心座標との距離が第１の所定値を超えたと
きパターン欠陥ありとする。このように、第１の受光素
子で撮像したパターンの重心座標と、第２の受光素子で
撮像したパターンまたは設計データから計算したパター
ンの重心座標との距離が第１の所定値を超えたときパタ
ーン欠陥ありとするため、パターン間の位置ずれやパタ
ーンの変形による欠陥を検出できる。
【００６９】請求項８に記載の発明は、第１の受光素子
で撮像したパターンの重心座標と、前記第２の受光素子
で撮像したパターンまたは前記設計データから計算した
パターンの重心座標との距離が第２の所定値未満のとき
パターン欠陥ありとする。このように、第１の受光素子
で撮像したパターンの重心座標と、第２の受光素子で撮
像したパターンまたは設計データから計算したパターン
の重心座標との距離が第２の所定値未満のときパターン
欠陥ありとするため、複雑な形状のパターンのパターン
間の整合がとれてないことによる欠陥の検出を簡単かつ
短時間に行うことができる。
【００７０】請求項９に記載の発明は、検査試料から実
際にパターンを撮像する第１の受光素子と、前記第１の
受光素子で撮像したパターンの重心座標を計算する第１
の重心座標計算回路と、前記検査試料から実際にパター
ンを撮像する第２の受光素子と、前記第２の受光素子で
撮像したパターンの重心座標を計算する第２の重心座標
計算回路と、前記第１の重心座標計算回路で計算した重
心座標と、前記第２の重心座標計算回路で計算した重心
座標とを比較してパターン欠陥を検出する欠陥検出回路
とを有する。
【００７１】これにより、請求項１に記載の発明を実現
できる。請求項１０に記載の発明は、検査試料から実際
にパターンを撮像する第１の受光素子と、前記第１の受
光素子で撮像したパターンの重心座標を計算する第１の
重心座標計算回路と、前記検査試料のパターンの設計デ
ータからパターンの重心座標を計算する第３の重心座標
計算回路と、前記第１の重心座標計算回路で計算した重
心座標と、前記第３の重心座標計算回路で計算した重心
座標とを比較してパターン欠陥を検出する欠陥検出回路
とを有する。
【００７２】これにより、請求項２に記載の発明を実現
できる。請求項１１に記載の発明では、欠陥検出回路
は、前記第１の重心座標計算回路で計算した重心座標
と、前記第２または第３の重心座標計算回路で計算した
重心座標距離が第１の所定値を超えたときパターン欠陥
ありとする。これにより、請求項７に記載の発明を実現
できる。
【００７３】請求項１２に記載の発明では、欠陥検出回
路は、前記第１の重心座標計算回路で計算した重心座標
と、前記第２または第３の重心座標計算回路で計算した
重心座標距離が第２の所定値未満のときパターン欠陥あ
りとする。これにより、請求項８に記載の発明を実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパターン検査装置の一例のブロック図で
ある。
【図２】本発明のパターン検査装置の第１実施例のブロ
ック図である。
【図３】受光素子で撮像された画像を示す図である。
【図４】図３の画像の２値化及び重心座標を示す図であ
る。
【図５】配線層の重心座標を示す図である。
【図６】コンタクトホールの重心座標を示す図である。
【図７】配線パターンの重心座標とコンタクトホールパ
ターンの重心座標とが一致した例を示す図である。
【図８】配線パターンの重心座標とコンタクトホールパ
ターンの重心座標とが位置ずれした例を示す図である。
【図９】一部が欠落した配線パターンの重心座標とコン
タクトホールパターンの重心座標とが位置ずれした例を
示す図である。
【図１０】配線パターンの重心座標と突起が生じたコン
タクトホールパターンの重心座標とが位置ずれした例を
示す図である。
【図１１】異なる配線層それぞれのコンタクトホールが
所定距離だけ離間した例を示す図である。
【図１２】設計データから得た配線パターンの重心座標
とコンタクトホールパターンの重心座標とが位置ずれし
た例を示す図である。
【図１３】本発明のパターン検査の第１実施例のフロー
チャートである。
【図１４】本発明のパターン検査の第２実施例のフロー
チャートである。
【図１５】本発明のパターン検査装置の第２実施例のブ
ロック図である。
【図１６】本発明のパターン検査の第３実施例のフロー
チャートである。
【符号の説明】
１１ ＸＹステージ １２ 光源 １３ 検査試料 １４Ａ，１４Ｂ 対物レンズ光学系 １５ 自動焦点機構 １６Ａ，１６Ｂ 受光素子 １７Ａ，１７Ｂ 画像メモリ ２０ 設計データ ２１ 記憶装置 ２２ データ変換装置 ２３ 画像展開部 ２４ 切り換えスイッチ ２８ 欠陥情報メモリ ３０ システム制御装置 ４０Ａ，４０Ｂ，４４ 重心座標計算回路 ４２ 欠陥検出回路
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA56 AC21 CA04 CB02 DA07 EA08 EA11 EA16 EB01 ED08 ED23 4M106 AA01 AA09 BA20 CA39 DB04 DB21 DJ11

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の受光素子で検査試料から実際にパ
    ターンを撮像し、 前記第１の受光素子で撮像したパターンの重心座標を計
    算し、 第２の受光素子で前記検査試料から実際にパターンを撮
    像し、 前記第２の受光素子で撮像したパターンの重心座標を計
    算し、 前記第１の受光素子で撮像したパターンの重心座標と、
    前記第２の受光素子で撮像したパターンの重心座標とを
    比較してパターン欠陥を検出することを特徴とするパタ
    ーン検査方法。
  2. 【請求項２】 第１の受光素子で検査試料から実際にパ
    ターンを撮像し、 前記第１の受光素子で撮像したパターンの重心座標を計
    算し、 前記検査試料のパターンの設計データからパターンの重
    心座標を計算し、 前記第１の受光素子で撮像したパターンの重心座標と、
    前記設計データから計算したパターンの重心座標とを比
    較してパターン欠陥を検出することを特徴とするパター
    ン検査方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のパターン検査方法におい
    て、 前記第１の受光素子で撮像するパターンと前記第２の受
    光素子で撮像するパターンとは前記検査試料の異なる層
    のパターンであることを特徴とするパターン検査方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のパターン検査方法におい
    て、 前記第１の受光素子で撮像するパターンと前記第２の受
    光素子で撮像するパターンとは前記検査試料の同一層の
    パターンであることを特徴とするパターン検査方法。
  5. 【請求項５】 請求項２記載のパターン検査方法におい
    て、 前記第１の受光素子で撮像するパターンと前記設計デー
    タから計算するパターンとは前記検査試料の異なる層の
    パターンであることを特徴とするパターン検査方法。
  6. 【請求項６】 請求項２記載のパターン検査方法におい
    て、 前記第１の受光素子で撮像するパターンと前記設計デー
    タから計算するパターンとは前記検査試料の同一層のパ
    ターンであることを特徴とするパターン検査方法。
  7. 【請求項７】 請求項１または２記載のパターン検査方
    法において、 前記第１の受光素子で撮像したパターンの重心座標と、
    前記第２の受光素子で撮像したパターンまたは前記設計
    データから計算したパターンの重心座標との距離が第１
    の所定値を超えたときパターン欠陥ありとすることを特
    徴とするパターン検査方法。
  8. 【請求項８】 請求項１または２記載のパターン検査方
    法において、 前記第１の受光素子で撮像したパターンの重心座標と、
    前記第２の受光素子で撮像したパターンまたは前記設計
    データから計算したパターンの重心座標との距離が第２
    の所定値未満のときパターン欠陥ありとすることを特徴
    とするパターン検査方法。
  9. 【請求項９】 検査試料から実際にパターンを撮像する
    第１の受光素子と、 前記第１の受光素子で撮像したパターンの重心座標を計
    算する第１の重心座標計算回路と、 前記検査試料から実際にパターンを撮像する第２の受光
    素子と、 前記第２の受光素子で撮像したパターンの重心座標を計
    算する第２の重心座標計算回路と、 前記第１の重心座標計算回路で計算した重心座標と、前
    記第２の重心座標計算回路で計算した重心座標とを比較
    してパターン欠陥を検出する欠陥検出回路とを有するこ
    とを特徴とするパターン検査装置。
  10. 【請求項１０】 検査試料から実際にパターンを撮像す
    る第１の受光素子と、 前記第１の受光素子で撮像した
    パターンの重心座標を計算する第１の重心座標計算回路
    と、 前記検査試料のパターンの設計データからパターンの重
    心座標を計算する第３の重心座標計算回路と、 前記第１の重心座標計算回路で計算した重心座標と、前
    記第３の重心座標計算回路で計算した重心座標とを比較
    してパターン欠陥を検出する欠陥検出回路とを有するこ
    とを特徴とするパターン検査装置。
  11. 【請求項１１】 請求項９または１０記載のパターン検
    査装置において、 前記欠陥検出回路は、前記第１の重心座標計算回路で計
    算した重心座標と、前記第２または第３の重心座標計算
    回路で計算した重心座標距離が第１の所定値を超えたと
    きパターン欠陥ありとすることを特徴とするパターン検
    査装置。
  12. 【請求項１２】 請求項９または１０記載のパターン検
    査装置において、 前記欠陥検出回路は、前記第１の重心座標計算回路で計
    算した重心座標と、前記第２または第３の重心座標計算
    回路で計算した重心座標距離が第２の所定値未満のとき
    パターン欠陥ありとすることを特徴とするパターン検査
    装置。
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