JP2006267250A - 試料検査装置、被検査試料の画像位置合わせ方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【構成】 Y方向に仮想分割されたフォトマスク101の複数の検査ストライプの各検査ストライプごとに、前記Y方向と直行するX方向に向かって複数のエリアを設定するエリア切り出し回路215と、各検査ストライプごとにX方向に移動しながらフォトマスク101の光学画像を取得するセンサ回路106等と、エリアごとに、光学画像と、比較対象となる参照画像との位置合わせを行なう位置合わせ回路216と、位置合わせされた前記光学画像と参照画像との比較を行なう比較判定処理回路218と、を備え、前記エリア切り出し回路215において、既に以前に位置合わせされた検査ストライプでの各エリアにおける光学画像と参照画像との位置ずれ量に基づいて、次回の検査ストライプにおける各エリアを設定することを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
Y方向に仮想分割された被検査試料の複数の検査領域の各検査領域ごとに、前記Y方向と直行するX方向に向かって複数の比較領域を設定する比較領域設定工程と、
前記各検査領域ごとにX方向に移動しながら前記被検査試料の光学画像を取得する光学画像取得工程と、
前記複数の比較領域の各比較領域ごとに、前記被検査試料の光学画像と、比較対象となる参照画像との位置合わせを行なう位置合わせ工程と、
位置合わせされた光学画像と参照画像との位置ずれ量を次回の比較領域設定工程にフィードバックするフィードバック工程と、
を備えたことを特徴とする。
Y方向に仮想分割された被検査試料の複数の検査領域の各検査領域ごとに、前記Y方向と直行するX方向に向かって複数の比較領域を演算する比較領域演算処理と、
前記各検査領域ごとにX方向に移動しながら取得された前記被検査試料の光学画像を入力する光学画像入力処理と、
演算された前記複数の比較領域の各比較領域ごとに、前記被検査試料の光学画像と、比較対象となる参照画像との位置合わせを行なう位置合わせ処理と、
位置合わせされた光学画像と参照画像との位置ずれ量を記憶装置に記憶する記憶処理と、
前記記憶装置に記憶された位置ずれ量を次回の比較領域演算処理にフィードバックするフィードバック処理と、
を備えればよい。
Y方向に仮想分割された被検査試料の複数の検査領域の各検査領域ごとに、前記Y方向と直行するX方向に向かって複数の比較領域を設定する比較領域設定部と、
前記複数の検査領域の各検査領域ごとにX方向に移動しながら前記被検査試料の光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記複数の比較領域の各比較領域ごとに、前記被検査試料の光学画像と、比較対象となる参照画像との位置合わせを行なう位置合わせ部と、
位置合わせされた前記光学画像と参照画像との比較を行なう比較部と、
を備え、
前記比較領域設定部において、前記位置合わせ部により既に以前に位置合わせされた検査領域での各比較領域における光学画像と参照画像との位置ずれ量に基づいて、次回の検査領域における複数の比較領域を設定することを特徴とする。
上述したように、相当数の画素ずれをエリア毎に補正処理するには、それなりの演算量を必要とする。そして、さらに、隙間なく検査するためには隣接エリア間の無効領域を大きくとることは、装置としての効率も悪いものである。一方、隣接するエリア間で極端な差異が現れることはまれであり、もしそのような差が出た場合には実際にフォトマスクの不良が存在するか装置起因の異常であることが支配的である。
そこで、実施の形態1では、既に位置合わせが終了している検査ストライプに位置する近傍エリアの位置ずれ量を参考にして、エリアの切り出し位置を制御する方法、及び装置について説明する。かかる構成によれば、位置合わせを広範囲にする必要もなく、無効画素の少ない効率の良い検査を行うことが可能になる。
図1において、マスクやウェハ等の基板を試料して、かかる試料の欠陥を検査する試料検査装置100は、光学画像取得部と制御系回路を備えている。光学画像取得部は、XYθテーブル102、光源103、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105、センサ回路106、レーザ測長システム122、オートローダ130を備えている。制御系回路では、コンピュータとなる制御計算機110が、バス120を介して、位置回路107、比較回路108、展開回路111、参照回路112、オートローダ制御回路113、テーブル制御回路114、磁気ディスク装置109、磁気テープ装置115、フレシキブルディスク装置(FD)116、CRT117、パターンモニタ118、プリンタ119に接続されている。また、XYθテーブル102は、X軸モータ、Y軸モータ、θ軸モータにより駆動される。
図2において、比較回路108は、比較領域設定部の一例となる切り出し回路215、位置合わせ部の一例である位置合わせ回路216、比較部の一例となる比較判定処理回路218、位置合わせ量フィードバック回路217を有している。
被検査領域は、図3に示すように、Y方向に向かって、スキャン幅Wの短冊状の複数の検査ストライプに仮想的に分割され、更にその分割された各検査ストライプが連続的に走査されるようにXYθテーブル102の動作が制御され、X方向に移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ105では、図3に示されるようなスキャン幅Wの画像を連続的に入力する。そして、第1の検査ストライプにおける画像を取得した後、第2の検査ストライプにおける画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Wの画像を連続的に入力する。そして、第3の検査ストライプにおける画像を取得する場合には、第2の検査ストライプにおける画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第1の検査ストライプにおける画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。
センサ回路106から得られた測定パターンデータは、拡大光学系104の解像特性やフォトダイオードアレイ105のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度(濃淡値)がデジタル値の設計側のイメージデータにもフィルタ処理を施して、測定パターンデータに合わせるためである。
まず、S(ステップ)502において、全体アライメント工程として、検査に先立ち測定パターンデータと設計イメージデータとの位置合わせ(全体アライメント)を行っておく。これは、試料に設けられた適当な専用マークを使って行われるが、オペレータが指定する任意のパターンエッジ等を使って行ってもよい。
図6(a)では、光学画像の取得方向が示されている。ここでは、XYθテーブル102が山なりに歪んだ軌跡を辿って、移動したことを示している。そして、上述したように、第n検査ストライプと第n+1検査ストライプとでは逆方向に、第n+1検査ストライプと第n+2検査ストライプとではさらにまた逆方向にと、蛇行しながら連続的に移動する。そして、図6(b)に示すように、例えば、スキャン幅Wを2048画素とすると、例えば、測定パターンデータと設計イメージデータとの各々について、512×512画素の領域を1つのエリアとして、位置を演算する。第1検査ストライプでは、全体アライメントの結果を反映して、エリア切り出し領域演算を行なうとよい。図6(b)では、各エリア同士が重なり部分を有していないように記載しているが、エリアの端にパターンが形成されていることもあるため、左右上下の各部分において若干の重なり部分を有するようにすることが望ましい。
フィードバックされたS506において、比較領域となる複数のエリアを設定する比較領域設定工程であるエリア切り出し領域演算工程として、切り出し回路215は、S516において記憶された前回の検査ストライプ、ここでは、第1検査ストライプにおける各エリアのオフセット量を入力する。そして、かかるフィードバックされたオフセット量を参照した上で、切り出し回路215は、第2検査ストライプにおける各エリアの位置を演算し、設定する。図6(c)に示すように、例えば、第1検査ストライプにおけるエリアd1がオフセット量として、(2,2)画素を必要とした場合、第2検査ストライプにおける各エリアの位置を演算する際に、予め、(2,2)画素オフセットした位置に第2検査ストライプにおけるエリアd1を設定する。図6(c)では、光学画像側を(2,2)画素オフセットしているが、参照画像となる設計データ側を(−2,−2)画素オフセットするように設定してもよい。或いは、光学画像側を(1,1)画素オフセットし、設計データ側を(−1,−1)画素オフセットしてもよい。
さらに、上述したように、既に位置合わせが終了した検査ストライプのデータを使用するため、XYθテーブル102の走行を停止させないで済ますことができる。言い換えれば、光学画像の取得時間を短縮することができる。
図7(a)には、1つのエリアとして、検査ストライプ幅である2048画素角(2048×2048画素)とした場合について示している。図7(b)には、1つのエリアとして、1つのパターンしかエリア内に入らない程度の大きさとした場合について示している。例えば、XYθテーブル102の軌跡が、図7(a)に示すように、Y方向に蛇行した場合、1つのエリアを大きくしすぎると、光学画像も蛇行した画像となり、どのように位置合わせをしても、参照画像と一致させることができなくなる。また、1つのエリアの演算量が大きいため、計算機に負荷をかけることにもなる。一方、図7(b)に示すように、逆に、1つのエリアの大きさを小さくし過ぎると、局所的なパターン変動による欠陥であるにもかかわらず、他のパターンとの比較をしないで、欠陥パターンに位置合わせをしてしまうため、かかる局所的なパターン変動による欠陥を見逃す可能性がある。さらに、エリアアライメント時の演算量等を考慮すると512画素角程度の大きさにすると好適である。
実施の形態1では、測定データと設計データを比較する(データベース比較:die to database)検査装置について述べたが、測定データ同士を比較する(ダイ比較:die to die)検査手法について説明する。
図8は、実施の形態2におけるフォトマスクを示す図である。
図8において、フォトマスク101の中に同一の設計データから描画された被検査領域が2つ以上あることが前提となる。図8では、被検査領域321と被検査領域322との同一の設計データに基づく2つの被検査領域がフォトマスク101の中に描画されている。ここで、ダイ比較検査を行う検査装置として、光源を2つ以上持ち、比較したい画像を同時に取り込む構成であってもよいし、光源は1つであるが、少なくとも検査ストライプ1本分のメモリを搭載して、取り込んだ画像から比較したい画像をお互いに切り出す構成にしてもよい。その他は、実施の形態1の構成と同様で構わないため説明を省略する。
上述した各実施の形態では、エリアの切り出し領域の演算には同一のX座標のエリアの位置ずれ量を参照しているが、実際に欠陥が存在した時や、ずれ量を判別できないエリア(例えば全面ガラス部)のようなこともあるので、X座標が近い複数のエリアのずれ量から総合的に判断するようにすると好適である。実施の形態3では、複数のエリアの位置ずれ量から総合的に判断する場合について説明する。装置構成は、実施の形態1と同様で構わないため、説明を省略する。
図5におけるS506において第n+1検査ストライプにおけるエリアの切り出し領域の演算を行なう場合に、図5におけるS514において、第n検査ストライプにおけるエリアアライメントを行なった結果、図9(a)に示すように、例えば、第n検査ストライプにおけるエリアa1についてオフセット量として(2,2)画素、エリアa2についてオフセット量として(1,1)画素、エリアa3についてオフセット量として(2,3)画素、エリアb1についてオフセット量として(1,2)画素、エリアb2についてオフセット量として(1,2)画素、エリアb3についてオフセット量として(0.5,1)画素、エリアc1についてオフセット量として(1,1)画素、エリアc2についてオフセット量として(1,1)画素、エリアc3についてオフセット量として(0.5,0.5)画素の位置ずれが生じた場合、図9(b)に示すように、第n+1検査ストライプにおけるエリアb2の切り出し領域を予め平均値(1,1)オフセットさせた位置に設定する。
欠陥あるときなどは、一部のエリアが極端に異常なオフセット量となることが発生しうる(近傍がほとんど2画素ずれなのに、そのエリアだけ8画素とか)。このような場合にこの異常値の結果を次のストライプに反映させないために、オフセット量の異常値を除外する機能も有用である。
図10は、実施の形態3におけるエリアの切り出し領域の別の演算手法を説明するための図である。
図5におけるS506において第n+2検査ストライプにおけるエリアの切り出し領域の演算を行なう場合に、図5におけるS514において、第n検査ストライプにおけるエリアアライメントを行なった結果、図10(a)に示すように、例えば、第n検査ストライプにおけるエリアd1についてオフセット量として(4,4)画素の位置ずれが生じ、第n+1検査ストライプにおけるエリアアライメントを行なった結果、図10(b)に示すように、例えば、第n+1検査ストライプにおけるエリアd1についてオフセット量として(2,2)画素の位置ずれが生じた場合、図10(c)に示すように、第n+2検査ストライプにおけるエリアd1の切り出し領域を予め平均値(3,3)オフセットさせた位置に設定する。言い換えれば、複数の検査ストライプにおけるオフセット量を参照する。
図11は、実施の形態4におけるエリアの切り出し領域の演算手法を説明するための図である。
上述したようにXYθテーブル102の動作は、図11(a)に示すように、FWD(順)方向とBWD(逆)方向の交互動作をさせている。言い換えれば、隣り合う検査ストライプでは逆方向に移動しながらフォトマスク101の光学画像を取得している。XYθテーブル102の走行精度によっては、FWD走行時とBWD走行時で軌道が若干異なる可能性がある。このような場合に、直前のストライプ、つまりXYθテーブル102が逆方向に動作したときのエリアアライメント結果を反映するとかえって位置ずれが大きくなってしまう可能性がある。そこで、実施の形態4では、エリアアライメント結果を反映するのは、同一方向に動作して画像取得した検査ストライプのものを使用する形態について説明する。装置構成は、実施の形態1と同様で構わないため、説明を省略する。フィードバックさせる位置ずれ量の検査ストライプ番号が異なる以外は、実施の形態1と同様なフローチャートにより動作させればよい。
通常は各検査ストライプのY座標というのは、検査開始時ないしはそれ以前に決定しておくものであるが、装置起因などで徐々にずれが生じてしまうことも考えられる。そのような場合には、エリアアライメントの結果、検査ストライプ全長に渡って一定の方向にずれることとなる。ここまでは近傍エリアのエリアアライメント結果を次検査ストライプに反映することを述べてきたが、実施の形態5では、検査ストライプ全長に渡るエリアアライメント結果を解析して、全体的にシフトしているような場合には、次の検査ストライプそのものの領域をずらす構成について説明する。装置構成は、実施の形態1と同様で構わないため、説明を省略する。光学画像を取得する工程において検査ストライプそのものの領域をずらす以外は、実施の形態1と同様なフローチャートにより動作させればよい。
図12(a)に示すように、例えば、第n検査ストライプにおけるエリアa1とエリアb1についてオフセット量として(0,2)画素の位置ずれが生じた場合、図12(b)に示すように、第n+1検査ストライプを走査するXYθテーブル102の位置自体を予め(0,2)オフセットさせた位置に設定する。
図1の構成では、スキャン幅Wの画素数(2048画素)を同時に入射するフォトダイオードアレイ105を用いているが、これに限るものではなく、図13に示すように、XYθテーブル102をX方向に定速度で送りながら、レーザ干渉計で一定ピッチの移動を検出した毎にY方向に図示していないレーザスキャン光学装置でレーザビームをY方向に走査し、透過光を検出して所定の大きさのエリア毎に二次元画像を取得する手法を用いても構わない。
101 フォトマスク
102 XYθテーブル
103 光源
104 拡大光学系
105 フォトダイオードアレイ
106 センサ回路
107 位置回路
108 比較回路
109 磁気ディスク装置
110 制御計算機
112 参照回路
115 磁気テープ装置
215 切り出し回路
216 位置合わせ回路
217 位置合わせ量フィードバック回路
218 比較判定処理回路
321,322 被検査領域
Claims (9)
- Y方向に仮想分割された被検査試料の複数の検査領域の各検査領域ごとに、前記Y方向と直行するX方向に向かって複数の比較領域を設定する比較領域設定部と、
前記複数の検査領域の各検査領域ごとにX方向に移動しながら前記被検査試料の光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記複数の比較領域の各比較領域ごとに、前記被検査試料の光学画像と、比較対象となる参照画像との位置合わせを行なう位置合わせ部と、
位置合わせされた前記光学画像と参照画像との比較を行なう比較部と、
を備え、
前記比較領域設定部において、前記位置合わせ部により既に以前に位置合わせされた検査領域での各比較領域における光学画像と参照画像との位置ずれ量に基づいて、次回の検査領域における複数の比較領域を設定することを特徴とする試料検査装置。 - 前記比較領域設定部において、前記次回の検査領域に対して前記各比較領域を設定する場合に、前回の検査領域における対応する各比較領域に対して前記位置合わせ部により位置合わせされた前記被検査試料の光学画像と前記参照画像との位置ずれ量に基づいて、前記複数の比較領域を設定することを特徴とする請求項1記載の試料検査装置。
- 前記参照画像として、前記被検査試料の設計画像データを用いることを特徴とする請求項1記載の試料検査装置。
- 前記参照画像として、前記被検査試料の第2の光学画像を用いることを特徴とする請求項1記載の試料検査装置。
- 前記比較領域設定部において、次回の検査領域に対して前記各比較領域を設定する場合に、前記位置合わせ部により既に以前に位置合わせされた検査領域での複数の比較領域における複数の位置ずれ量に基づいて、前記複数の比較領域を設定することを特徴とする請求項1記載の試料検査装置。
- 前記光学画像取得部において、隣り合う検査領域では逆方向に移動しながら前記被検査試料の光学画像を取得し、
前記比較領域設定部において、次回の検査領域に対して前記各比較領域を設定する場合に、前記位置合わせ部により既に以前に位置合わせされた検査領域のうち、前記光学画像取得部において同方向に移動した検査領域での比較領域における位置ずれ量に基づいて、前記複数の比較領域を設定することを特徴とする請求項1記載の試料検査装置。 - 前記光学画像取得部において、前記位置合わせ部により既に以前に位置合わせされた検査領域での比較領域における位置ずれ量に基づいて、次回の検査領域の位置を変更することを特徴とする請求項1記載の試料検査装置。
- Y方向に仮想分割された被検査試料の複数の検査領域の各検査領域ごとに、前記Y方向と直行するX方向に向かって複数の比較領域を設定する比較領域設定工程と、
前記各検査領域ごとにX方向に移動しながら前記被検査試料の光学画像を取得する光学画像取得工程と、
前記複数の比較領域の各比較領域ごとに、前記被検査試料の光学画像と、比較対象となる参照画像との位置合わせを行なう位置合わせ工程と、
位置合わせされた光学画像と参照画像との位置ずれ量を次回の比較領域設定工程にフィードバックするフィードバック工程と、
を備えたことを特徴とする被検査試料の画像位置合わせ方法。 - Y方向に仮想分割された被検査試料の複数の検査領域の各検査領域ごとに、前記Y方向と直行するX方向に向かって複数の比較領域を演算する比較領域演算処理と、
前記各検査領域ごとにX方向に移動しながら取得された前記被検査試料の光学画像を入力する光学画像入力処理と、
演算された前記複数の比較領域の各比較領域ごとに、前記被検査試料の光学画像と、比較対象となる参照画像との位置合わせを行なう位置合わせ処理と、
位置合わせされた光学画像と参照画像との位置ずれ量を記憶装置に記憶する記憶処理と、
前記記憶装置に記憶された位置ずれ量を次回の比較領域演算処理にフィードバックするフィードバック処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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