JP2720935B2 - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

検査装置及び検査方法

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JP2720935B2 JP20200790A JP20200790A JP2720935B2 JP 2720935 B2 JP2720935 B2 JP 2720935B2 JP 20200790 A JP20200790 A JP 20200790A JP 20200790 A JP20200790 A JP 20200790A JP 2720935 B2 JP2720935 B2 JP 2720935B2
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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 被検査物体のパターン情報と基準パターン情報とを比
較して検査する検査装置及び検査方法に関し、 機械的駆動精度を必要とすることなく、精度補正を容
易に行なうことを目的とし、 被検査物体上に形成された別々の位置にあるパターン
を、それぞれ同時に撮像する2次元配列の受光素子から
なる複数の面センサと、該複数の面センサからのそれぞ
れのパターン画像情報の少なくとも2以上のビット情報
を同時に取り込み、該取り込んだパターン画像情報と予
めデータベースに記憶されている対応する本来のパター
ンを示すパターンデータとからアライメント後比較処理
を行って検査結果を得る信号処理回路とを有するよう構
成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は検査装置及び検査方法に係り、特に被検査物
体のパターン情報と基準パターンとを比較して検査する
検査装置及び検査方法に関する。
半導体製造に用いられるレチクル、マスク、ウエハな
どに所望のパターンが正確に形成されているか否かを検
査する検査装置は、近年の半導体製造技術の進歩発展に
より益々半導体集積回路が高集積度化されるのに伴い、
上記のレチクル、マスク、ウエハなどに形成された微細
パターンを、精度を落とすことなく高速で検査できるこ
とが必要とされる。
〔従来の技術〕
半導体製造に用いられるレチクル、マスク、ウエハな
どの被検査物体とする検査装置では、被検査物体を撮像
して得た画像信号と本来のパターンを示すデータ画像信
号との位置合わせ(アライメント)などを行なってから
被検査物体の画像信号と本来のパターンを示すデータ画
像信号とを比較照合して検査を行なう。
第6図は従来の検査装置におけるアライメント処理時
の一例の動作説明用フローチャートを示す。同図におい
て、被検査物体がレチクルであるものとすると、まず、
レチクルが載置されているステージを移動してレチクル
パターンの左端のパターンを光センサに走査させる(ス
テップ101)。次に、このときの光センサから取り出さ
れる左端パターンの画像データを画像メモリ(1)に格
納し(ステップ102)、この左端パターンに対応する本
来のパターンデータをデータベースから読み出して別の
画像メモリ(2)に格納する(ステップ103)。
続いて、上記の2つの画像メモリ(1),(2)から
読み出した両データの差信号が最小になるようにステー
ジを移動する(ステップ104)。この後、上記の差信号
が基準値以下か否か判定し、基準値以下でないときは再
びステップ101に戻り、上記と同じ処理を繰り返す。
差信号が基準値以下となると、次にステージを再び移
動して今度はレチクルの右端のパターンを光センサに走
査させ(ステップ106)、このときの光センサから得た
画像データを画像メモリ(1)に格納する(ステップ10
7)。次にこの右端パターンに対応する本来のパターン
データをデータベースから読み出して画像メモリ(2)
へ格納する(ステップ108)。続いて2つの画像メモリ
(1),(2)から読み出した両データの差信号が最小
になるようにステージを移動し(ステップ109)、その
ときの差信号が所定値以下となるまで上記のステップ10
6〜109の処理を繰り返す(ステップ110)。
ステップ110で差信号が基準値以下と判定されたとき
は、再び前記ステップ101〜103と同様の処理を行ない
(ステップ111〜113)、ステージを再び左端パターンが
光センサで走査できるように移動させ、そのときの差信
号が基準値以下であることを確認してアライメントを終
了する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかるに、上記の従来の検査装置では例えば1024×1
ビットの光センサにより撮像して得られた画像データを
処理最小ビット単位である1ビット単位でシリアルに伝
送し処理しているため、検査速度を大幅に向上すること
ができなかった。また、従来の検査装置では精度を向上
させようとすると、ビット数増大のため検査に長時間が
かかり、更に上記したように被検査物体からの一つのパ
ターンの画像データを取り込む場合でも、左から右のパ
ターンへ移動する場合のいずれでも、ステージの精度が
関連して精度の高いアライメントを行なったり、精度補
正を簡単に行なうことができない。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、機械的駆動
精度を必要とすることなく、精度補正を容易に行なえる
検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理構成図を示す。同図中、11は被
検査物体、24a,24bは面センサ、13は信号処理回路であ
る。面センサ24a,24bは被検査物体11に形成されたパタ
ーンを撮像する2次元配列の受光素子からなる。信号処
理回路13は面センサ24a、24bからのパターン画像情報の
少なくとも2以上のビット情報を同時に取り込み、取り
込んだパターン画像情報と予めデータベースに記憶され
ている対応する本来のパターンを示すパターンデータと
からアライメント後比較処理を行なって検査結果を得
る。
〔作用〕
本発明では、面センサ12により得られた被検査物体11
のパターン画像情報は複数ビット分並列に信号処理回路
13に入力されて同時に処理される。このとき、信号処理
回路13は取り込んだ面センサ12からのパターン情報とデ
ータベースからのパターンデータとの差を記憶し、比較
検査時に上記差に基づいてパターン画像情報とパターン
データとを位置移動する。すなわち、この場合は、パタ
ーン画像情報やパターンデータを比較時に差の値に応じ
て出力の補正をするから、被検査物体11を載置している
ステージを移動させる必要はない。
また、信号処理回路13は別の方法として、上記パター
ン画像情報とパターンデータとの差信号が最小になるよ
うにステージを移動することを、差信号が基準値以下に
なるまで繰り返すことでアライメントを行なう。この場
合はステージの移動は必要であるが、差信号は複数ビッ
トのデータ同士で生成することができる。
なお、面センサ12は被検査物体11の全面を撮像できる
ものであれば単一でよいが、全面を撮像できない場合
は、互いに異なる位置を撮像する第1及び第2のセンサ
により構成することもできる。
〔実施例〕 第2図に本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、
第1図と同一構成部分には同一符号を付してある。第2
図において、20はレチクルで、前記被検査物体11に相当
し、ステージ21上に載置されている。ステージ21は外枠
を有し、中央部は中空であり、下側に配置された光源22
からの光がステージ21の中空部を通過してレチクル20の
裏面に照射されるようになされている。
レチクル20の裏面に入射された光はレンズ23を透過し
て第1の面センサ24aと第2の面センサ24bに夫々入射さ
れる。ここで面センサ24a及び24bは夫々前記面センサ12
に相当する光センサで、例えば縦、横各々の方向に1024
個ずつの受光素子が2次元配列された、所謂1024×1024
ビット構成とされている。また、面センサ24aと24bはレ
チクル20上のパターンを同時に、かつ、別々に撮像して
いるが、その撮像パターン位置は互いに異なる位置(例
えばレチクル20の表面の右上と左下)となるように配置
されている。
面センサ24a,24bから各々並列に取り出された複数ビ
ットのパターン画像情報は2値化回路25a,25bに夫々供
給され、各々ディジタルデータに変換された後、画像メ
モリ26a,26bに格納される。
一方、27はデータベースで、レチクル20に形成される
べきパターンの正確なデータが予め格納されている。こ
のデータベース27から読み出されたパターンデータはデ
ータ処理回路28を通して第3の画像メモリ29aと第4の
画像メモリ29bに格納される。
30はアライメント回路で、パターン画像データとパタ
ーンデータとのアライメントを行ない、そのアライメン
ト終了後比較回路31によりパターン画像データとパター
ンデータとの比較を行なわせる。また32はステージ駆動
回路で、アライメント回路30の結果等に基づいてステー
ジ21を指示方向へ指示距離移動させる。
次に、アライメント回路30によるアライメント動作の
各実施例について説明する。第3図はアライメント回路
の第1実施例の動作説明用フローチャートを示す。同図
に示すように、まず面センサ24aに取り込まれたパター
ン画像データ(これをA1とする)を画像メモリ26aに格
納し(ステップ41)、続いてこのパターン画像データA1
に対応するデータベース27上のパターンデータ(これを
A2とする)を画像メモリ29aに格納する(ステップ4
2)。同様にもう一つの面センサ24bに取り込まれたパタ
ーン画像データ(これをB1とする)を画像メモリ26aに
格納し(ステップ43)、続いてこのパターン画像データ
B1に対応するデータベース27上のパターンデータ(これ
をB2とする)を画像メモリ29bに格納する(ステップ4
4)。
しかる後に、本実施例ではA1−A2で表わされるずれ量
とB1−B2で表わされるずれ量とをアライメント回路30内
のメモリに記憶しておき、レチクルパターンとデータベ
ース27のパターンデータとをその後比較回路31で比較す
るときにずれ量補正のための位置移動(時間差)を行な
う(ステップ45)。
従って、例えば第4図にI,IIで示す如くアライメント
回路30に入力されるパターン画像データA1とパターンデ
ータA2との間に、1ビット分のずれが横方向にある場合
は、このずれ量をアライメント回路30が記憶しておき、
その後の比較回路31によるパターン画像データA1とパタ
ーンデータA2との比較時に記憶ずれ量を読み出し、例え
ば同図にI′で示すようにパターン画像データA1の方を
実質的に右方向へ1ビットずらした状態にして比較検出
を行なう。データB1,B2についても同様である。
従って、本実施例によれば、ステージ21を移動させる
ことなくアライメントができるため、検査精度がステー
ジ21の機械的精度に依存しないようにできる。また、レ
チクル20として基準パターンが形成されたレチクルを用
いることによって、面センサ24a,24bの配置精度を補正
することができ、更に各画像データ間のアライメントも
容易に行なえる。更に、本実施例では面センサ24a,24b
からのパターン画像データを複数ビット同時に取込んで
処理しているから、従来に比べて検査速度を向上するこ
とができる(例えば、パターン画像データを3×5ビッ
ト同時に取り込む場合は、従来の3×5倍近くに検査速
度を早くすることができる)。
次にアライメント回路30の第2実施例の動作について
第5図のフローチャートと共に説明する。同図中、第3
図と同一ステップには同一符号を付し、その説明を省略
する。第5図において、画像メモリ26a,26b,29a及び29b
に夫々第3図と同様にして所定のデータA1,B1,A2及びB2
を格納した後、A1−A2で表わされる第1の差信号とB1
B2で表わされる第2の差信号が夫々最小となるようにス
テージ21を移動させる(ステップ51)。
しかる後に、その最小とした差信号の値が予め設定し
た基準値以下か否かの判定をアライメント回路30で行な
い、差信号の値が基準値よりも大きいときは再びステッ
プ41〜51の処理を繰り返す(ステップ52)。こうして差
信号の値が基準値より小となった時点で、アライメント
を完了する。
本実施例の場合はステージ21を移動するが、従来のよ
うな左端パターン、右端パターンの移動は不要であるか
ら、従来に比べて検査精度に与えるステージ21の機械的
精度の影響を小さくでき、また第1実施例と同様に検査
精度の向上等を実現することができる。
なお、本発明は以上の実施例に限定されるものではな
く、例えば面センサへは被検査物体の反射光を入射する
よう光源を配置してもよい。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明によれば、面センサからのパター
ン画像情報を複数ビット同時に取込んで処理するように
したため、検査速度を従来よりも高速にでき、またステ
ージを動かさないか、又はあまり動かさないでアライメ
ントができるため、検査精度を機械的精度に依存しない
か又は殆ど依存しないようにでき、また基準パターンが
形成され被検査物体を用いることで面センサの配置精度
の補正が容易に行なえ、更にパターン画像データ間のア
ライメントを容易に行なうことができる等の特長を有す
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理構成図、 第2図は本発明の一実施例の構成図、 第3図は本発明の要部の第1実施例の動作説明用フロー
チャート、 第4図は本発明の第1実施例の動作を模式的に示す図、 第5図は本発明の要部の第2実施例の動作説明用フロー
チャート、 第6図は従来装置の要部の一例の動作説明用フローチャ
ートである。 図において、 11は被検査物体、 12は面センサ、 13は信号処理回路、 20はレチクル、 21はステージ、 24aは第1の面センサ、 24bは第2の面センサ、 26aは第1の画像メモリ、 26bは第2の画像メモリ、 27はデータベース、 29aは第3の画像メモリ、 29bは第4の画像メモリ、 30はアライメント回路、 31は比較回路 を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−87345(JP,A) 特開 昭63−153835(JP,A) 特開 昭62−296513(JP,A) 特開 昭61−180432(JP,A) 特開 昭63−136541(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検査物体(11)上に形成された別々の位
    置にあるパターンを、それぞれ同時に撮像する2次元配
    列の受光素子からなる複数の面センサ(24a,24b)と、 該複数の面センサ(24a,24b)からのそれぞれのパター
    ン画像情報の少なくとも2以上のビット情報を同時に取
    り込み、該取り込んだパターン画像情報と予めデータベ
    ースに記憶されている対応する本来のパターンを示すパ
    ターンデータとからアライメント処理を行い、該アライ
    メント処理の後に比較処理を行って検査結果を得る信号
    処理回路(13)と を有することを特徴とする検査装置。
  2. 【請求項2】前記信号処理回路(13)は前記複数の面セ
    ンサ(24a,24b)から並列に取り出されたパターン情報
    をディジタルデータに変換する複数の2値化回路(25a,
    25b)と、 該複数の2値化回路(25a,25b)の出力パターン画像デ
    ータを夫々格納する複数の第1画像メモリ(26a,26b)
    と、 該複数の2値化回路(25a,25b)の出力パターン画像デ
    ータに対応するパターンデータが予め格納されているデ
    ータベース(27)と、 該データベース(27)から読み出したパターンデータを
    処理するデータ処理回路(28)と、 該データ処理回路(28)からの複数のパターンデータを
    格納する複数の第2画像メモリ(29a,29b)と、 該複数の第1画像メモリ(26a,26b)からの出力データ
    と、該複数の第2画像メモリ(29a,29b)からの出力デ
    ータに基づいてアライメント処理を行なうアライメント
    回路(30)と、 該アライメント回路(30)によるアライメント処理後該
    複数の第1画像メモリ(26a,26b)と該複数の第2画像
    メモリ(29a,29b)との対応する各出力データ間の比較
    検査を行なう比較回路(31)と よりなることを特徴とする請求項1記載の検査装置。
  3. 【請求項3】被検査物体(11)上に形成された別々の位
    置にあるパターンを、2次元配列の受光素子からなる複
    数の面センサ(24a,24b)により、それぞれ撮像する工
    程と、 該複数の面センサ(24a,24b)からのそれぞれのパター
    ン画像情報の少なくとも2以上のビット情報を同時に取
    り込み、該取り込んだパターン画像情報と予めデータベ
    ースに記憶されている対応する本来のパターンを示すパ
    ターンデータとからアライメントをする工程と を有することを特徴とする検査方法。
  4. 【請求項4】前記取り込んだ前記複数の面センサ(24a,
    24b)からのそれぞれのパターン画像情報と前記データ
    ベースからの前記パターンデータとの差をそれぞれ記憶
    し、比較検査時に記憶してある該差に基づいて該パター
    ン画像情報或いは該パターンデータの何れか一方を位置
    移動することを特徴とする請求項3記載の検査方法。
  5. 【請求項5】前記取り込んだ前記複数の面センサ(24a,
    24b)からのそれぞれのパターン画像情報と前記データ
    ベースからの前記パターンデータとの差信号がそれぞれ
    最小になるように、前記被検査物体(11)を載置するス
    テージを移動することを、該差信号が基準値以下になる
    まで繰り返してアライメントを行なうことを特徴とする
    請求項3記載の検査方法。
  6. 【請求項6】前記取り込んだ前記複数の面センサ(24a,
    24b)からのそれぞれのパターン画像情報と前記データ
    ベースからの前記パターンデータとのそれぞれの差信号
    にもとづいて、前記被検査物体(11)を載置するステー
    ジを移動することなく、取り込んだ前記複数の面センサ
    (24a,24b)からのそれぞれのパターン画像情報と、前
    記データベースからの前記パターンデータを取り出し、
    アライメントを行なうことを特徴とする請求項3記載の
    検査方法。
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