JP4327485B2 - 欠陥検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスク等に形成されたパターン等の欠陥を検査する装置に係り、特に欠陥を画像比較により検査する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトマスク等に形成されたパターン等の欠陥を検査する検査装置の従来技術を半導体集積回路製造用フォトマスクの欠陥を検査する例で説明する。
【０００３】
ＩＣやＬＳＩなどの半導体集積回路の製造には、従来からフォトマスクを用いたフォトリソグラフィーが用いられてるが、このとき、フォトマスクに欠陥があると歩留まりが著しく低下してしまう。
【０００４】
そこで、従来からフォトマスクの使用に先立って、予めフォトマスクを検査する方法が採用されており、このとき従来から使用されているフォトマスク欠陥検査装置の一例について、以下、図６により説明する。
【０００５】
この図６は、一例として、検査対象物が６インチ角(６×６)のフォトマスク基板の場合を示したもので、このときのフォトマスク基板１は、ガラス板の表面にクロム(Ｃr)の薄膜で集積回路用のパターンが描画されているものである。そして、このフォトマスク基板１は、その裏面が真空吸着されることにより、図示のように、基板クランプ台２の上に動かないようにして保持される。
【０００６】
このとき基板クランプ台２は、Ｘ軸移動ステージ３とＹ軸移動ステージ４の上に設置され、更にＹ軸移動ステージ４は除振台５上に配置され、全体として防振構造が得られるようにしてある。
【０００７】
従って、フォトマスク基板１は、Ｘ軸移動ステージ３とＹ軸移動ステージ４により、平面(Ｘ、Ｙ平面)内で任意の位置に移動させることができ、これにより、フォトマスク基板１の表面の任意の部分が光学顕微鏡８により観察できるようになっている。
【０００８】
このとき、基板クランプ台２を透明なガラス板で作り、その裏側(下側)に透過光照明部１０を配置し、フォトマスク基板１を透過光照明することにより、顕微鏡８でフォトマスク基板１の拡大像が観察できるように構成してある。
【０００９】
このため、透過光照明部１０には、光源６からライトガイド９を介して光が導入され、ここから出射された光がフォトマスク基板１を通過し、対物レンズ１１を介して顕微鏡８に入射される。
【００１０】
そして、この後、その一部が投影レンズ１２に導かれ、ビデオカメラ１５の撮影面に投影され、これにより、フォトマスク基板１のパターンがビデオカメラ１５により拡大像として撮影されることになる。このとき、ビデオカメラ１５としては、通常、ＣＣＤカメラが用いられる。
【００１１】
ここで顕微鏡８は、光軸(Ｚ軸)移動ステージ１３に保持され、これにより顕微鏡８全体がＺ軸方向に移動し、対物レンズ１１の焦点合わせができるようになっているが、このとき自動焦点出検器１４を設け、これにより自動焦点調整が得られるようにしてある。
【００１２】
そして、この自動焦点出検器１４は、対物レンズ１１から検査対象物までの距離を検出し、検出結果を自動焦点調整器１４１に与える。そこで、Ｚ軸移動ステージ１３が駆動制御され、対物レンズ１１の焦点距離が自動的に正しい状態に持維されることになる。
【００１３】
こうしてビデオカメラ１５で撮影された検査対象物の拡大映像は、画像信号として測定制御部(検査制御部)１６に供給され、中にある画像取込・表示部１６１に入力されるが、この測定制御部１６には、更に画像記憶部１６２と、所定のプログラムが格納されたＣＰＵ１６３がある。
【００１４】
そして、画像記憶部１６２は、後述するテンプレート画像(基準画像)と検査画像、それに計算用のデータを記憶するのに使用され、システム全体の動作に必要な制御は、ＣＰＵ１６３により実行される。
【００１５】
また、この測定制御部１６には画像モニタ１７が接続されていて、そのモニタ画面にビデオカメラ１５で撮像した画像が表示されるようになっているが、このとき、更にカーソルクリックで指定される各種操作用のボタンやスイッチもモニタ画面に表示されるようになっている。
【００１６】
次に、この従来技術によるフォトマスク欠陥検査装置の動作について説明すると、まず、図７は、フォトマスク基板１を、図６の基板クランプ台２の上に載置した状態を示したものである。
【００１７】
このとき、フォトマスク基板１は、上記したように、６インチ角の正方形で、その縁部の２辺に基板基準面１０１、１０２が設定してあり、且つ表面には、アライメントマーク１１１、１１２が設けてあるものとする。
【００１８】
そして、まず、基板基準面１０１、１０２によりフォトマスク基板１を基板クランプ台２の上で位置決めし、この状態で、予めフォトマスク基板１の面に検査すべき複数の領域を設定し、各々の位置座標ｋ１〜ｋｎを登録しておく。
【００１９】
そして、検査対象となるフォトマスク基板を検査するとき、これらの位置座標ｋ１〜ｋｎを読出し、読出した座標の画像毎に、基準となるフォトマスク基板の画像(テンプレート画像)と比較して検査するようになっている。
【００２０】
このときの基板クランプ台２に対するフォトマスク基板１の位置決めは、基板クランプ台２の上に設けてある固定ローラ２０１、２０２、２１１に基板基準面１０１と基板基準端面１０２を接触させることにより与えられるようにし、この状態で基板を固定する。
【００２１】
このため、フォトマスク基板１の基板基準面１０１、１０２にそれぞれ対向した辺に押し当てローラ２０３、２０４、２１２を当て、これにより基板１を固定ローラ２０１、２０２、２１１に押し付け、この状態で基板１を真空吸着し、動かないように保持する。そして、この後、押し当てローラ２０３、２０４、２１２を基板１から離し、押し当てを解除する。
【００２２】
このとき、固定ローラ２０１、２０２、２１１は、上記したように、基板クランプ台２の上に固定されているが、固定せずに外側に待避させることができるようにしてもよい。但し、待避させるようにした場合は、固定位置にあるとき、押し当てローラ２０３、２０４、２１２の力に負けない力で保持させておく必要がある。
【００２３】
次に、上記したテンプレート画像の登録処理について説明する。
【００２４】
まず、欠陥の無いフォトマスク基板を用意して基準となるフォトマスク基板１とし、これを基板クランプ台２の上で位置決めし、この状態でフォトマスク基板１に設けてあるアライメントマーク１１１、１１２を顕微鏡８の視野内に入れ、このときのＸＹ座標をＸ軸移動ステージ３とＹ軸移動ステージ４から読取り、このときの検出画像と共に記憶部１６２に記憶し登録する。また、このとき、検査すべき位置座標ｋ1〜ｋｎも同じく記憶し登録する。
【００２５】
このときの処理について、さらに詳しく説明すると、まず、Ｘ軸移動ステージ３とＹ軸移動ステージ４を手動操作し、アライメントマーク１１１をビデオカメラ１５の視野に入れ、次いで、光軸移動ステージ１３を同じく手動操作し、アライメントマーク１１１に焦点を合わせる。
【００２６】
そして、図８(a)に示すように、アライメントマーク１１１が表示装置１７のモニタ画面Ｍの中央に位置するようにした後、破線で囲った範囲１１３をマウスドラッグして、同図(b)に示すように、アライメントマーク１１１に合わせ、モニタ画面Ｍに表示されている登録ボタンを押すと、範囲１１３内の画像が登録画像１１４となり、記憶部１６２に格納されることになる。
【００２７】
次に、位置認識ボタンを押し、このときのＸＹ座標(Ｘ、Ｙ)を次の(1)式で求め、アライメント座標ＡＬ１(Ｘ、Ｙ)として登録する。
【００２８】
ＡＬ１(Ｘ、Ｙ)＝(Ｘｓ＋Δｘ、Ｙｓ＋Δｙ)…… ……(1)
Ｘｓ、Ｙｓ：ＸＹステージの座標
Δｘ、Δｙ：画像認識結果により求めた
画面中心からの位置座標
【００２９】
また、アライメントマーク１１２も、同じようにＸＹステージの移動によりビデオカメラ１５の視野に入れ、焦点を合わせ、アライメントマーク１１１と同様にＸＹ座標(Ｘ、Ｙ)を求め、同じくアライメント座標ＡＬ２(Ｘ、Ｙ)として登録する。
【００３０】
そして、欠陥検出処理に際しては、これらのアライメント座標ＡＬ１(Ｘ、Ｙ)とアライメント座標ＡＬ２(Ｘ、Ｙ)を用いて、検査すべきフォトマスク基板１のアライメント(座標合わせ)を行なうのであるが、このとき、検査対象となったフォトマスク基板１に寸法のばらつきがあると正しくアライメントがとれず、例えば図８(c)に示すような画面が得られてしまうことがある。
【００３１】
そこで、この場合は、まず、検査すべきフォトマスク基板１をアライメント座標ＡＬ１(Ｘ、Ｙ)に移動させ、図８の(a)、(b)で説明したように画像を認識し、これにより、今度は補正アライメント座標ＡＬ１Ｒ(Ｘ、Ｙ)を求める。
【００３２】
ＡＬ１Ｒ(Ｘ、Ｙ)＝(Ｘｓ＋Δｘ、Ｙｓ＋Δｙ)
【００３３】
次に、今度はアライメント座標ＡＬ２(Ｘ、Ｙ)に移動させ、アライメントマーク１１２を撮像し、同様にして、補正アライメント座標ＡＬ２Ｒ(Ｘ、Ｙ)を求める。
【００３４】
ＡＬ２Ｒ(Ｘ、Ｙ)＝(Ｘｓ＋Δｘ、Ｙｓ＋Δｙ)
【００３５】
そして、欠陥検査に際しては、これら補正アライメント座標ＡＬ１Ｒ(Ｘ、Ｙ)と補正アライメント座標ＡＬ２Ｒ(Ｘ、Ｙ)を用いて、検査対象となったフォトマスク基板１のアライメントを行なうのである。
【００３６】
次に、この従来技術によるテンプレート画像の登録処理について、図９のフローチャートにより説明する。
【００３７】
まず、欠陥が無く、基準とすることができるフォトマスク基板を基板クランプ台２の上に載置し、位置決めする。そしてアライメント処理を行なう(Ｆ１)。この後、Ｘ軸移動ステージ３とＹ軸移動ステージ４を操作し、位置座標ｋ１の領域が顕微鏡８の視野に入るように移動させる(Ｆ２)。
【００３８】
次いで、自動焦点調整を行なってから(Ｆ３)、当該領域の画像取り込みを行ない(Ｆ４)、このときの比率データを計算し(Ｆ５)、この比率データと共に、いま取り込んだ画像を位置座標ｋ１のテンプレート画像として登録する(Ｆ６)。
【００３９】
ここで、比率データとは、このときの画像の中における最大輝度レベル値を表わすデータのことで、フォトマスク基板１を照明している光の強度が画像登録時と欠陥検査時で異なっていた場合、この光の強度の違いを補正するために使用されるものであるが、詳しくは後述する。
【００４０】
Ｆ６の処理の後は次の登録領域があるか否かを調べ(Ｆ７)、登録領域が残っていたときは、次の検査位置に移動し(Ｆ８)、この後、Ｆ２の処理に戻り、以下、位置座標ｋ２〜ｋｎの領域に順次、移動させ、それぞれの領域のテンプレート画像を登録する。
【００４１】
そして、最後の位置座標ｋｎに移動し、処理Ｆ７での判定がＮＯ(否定)になったら、処理を終了する。このとき、途中て登録処理を終了させる必要が生じた場合は、処理Ｆ７での判定がＮＯになるようにすればよい。
【００４２】
こうして、図９の処理を実行することにより、位置座標ｋ２〜ｋｎの各領域のテンプレート画像の登録が得られ、これにより、検査対象となるフォトマスク基板の欠陥検査に必要な準備が整うことになる。
【００４３】
そこで、次に、この従来技術による検査対象となるフォトマスク基板の欠陥検査処理について、図１０のフローチャートにより説明する。なお、この図１０の処理でも、Ｆ１〜Ｆ５の処理と、Ｆ７の処理は、図９の登録処理の場合と同じである。
【００４４】
そこで、いま、検査対象となるフォトマスク基板を基板クランプ台２の上に位置決めした後、アライメント処理(Ｆ１)とＸＹステージ移動処理(Ｆ２)、自動焦点調整処理(Ｆ３)、画像取り込み処理(Ｆ４)、比率データ計算処理(Ｆ５)を終わったら、今度は、この画像を画像Ａとして登録する(Ｆ６０)。このときも比率データを一緒に登録しておく。
【００４５】
次に、いま画像Ａとして登録した画像の位置座標と同じ位置座標のテンプレート画像(登録ｎ画像という)を読み込んで画像Ｂとし(Ｆ６１)、続いて、これらの画像Ａと画像Ｂの位置合わせを行ない(Ｆ６２)、この後、画像Ａと画像Ｂを比較し、領域内の画素毎に差データ(Ｂ−Ａ)を算出する(Ｆ６３)。
【００４６】
このときの画像の比較は、既存のパターンマッチング手法により行われるが、このとき画像Ａと画像Ｂがずれていた場合は、画像Ａをその分ずらして画像Ｂと比較する。
【００４７】
そして、この画像比較結果から三値化画像(例えば、特許文献１参照。)作成を実行する(Ｆ６４)。ここで、このときのＦ６３の処理における画像比較動作とＦ６４の処理における三値化画像作成動作は図１１に示すようになる。
【００４８】
まず、Ｆ６３の処理では、画像Ａと画像Ｂ比較する際、上記した比率データにより、これらの画像Ａと画像Ｂの１００％輝度レベルを揃え、１００％輝度レベルが図１１に示すように、画像Ａと画像Ｂで同じになっている状態で比較するのである(例えば、特許文献２参照。)。
【００４９】
そして、Ｆ６４の処理では、画像Ａと画像Ｂの明るさに差があったとき、その差の大きさをノイズ識別レベルthn に応じて判定し、差の大きさが０±thn 以内に収まっていた画素位置はデータ０とし、０＋thn を超える画素位置はデータ１とし、０−thn より低い画素位置はデータ−１とするのである。
【００５０】
次に、こうして三値化処理した結果から、まずデータ１と判定された位置を白欠陥位置とし、データ−１と判定された位置は黒欠陥位置とする(Ｆ６５)。そして、これらの欠陥位置は、画像内位置(ｘＤ、ｙＤ)に長さ係数Ｃを乗じてステージ位置(ＸＤ、ＹＤ)に加算され、欠陥位置(ＸＤ＋ｘＤ、ＹＤ＋ｙＤ)として登録する(Ｆ６６)。
【００５１】
従って、この図１０のフローチャートによる欠陥検査処理を実行することにより、検査対象としたフォトマスク基板における位置座標ｋ２〜ｋｎの各領域について、欠陥位置が欠陥種別(白欠陥と黒欠陥の区別)と共に登録(記憶)されることになり、当該フォトマスク基板の良否を判定することができる。
【００５２】
【特許文献１】
特開平１１−１０３７３号公報(第３頁、第３図)
【００５３】
【特許文献２】
特開平８−１３９９８６号公報(要約)
【００５４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術には以下の問題があった。
【００５５】
(1) 比率データを計算しているので、光源の劣化などに強い反面、画像登録時と欠陥検査時、画像の最大輝度部分(透過率が１００％の部分)が画面に入っていることが条件になってしまうので、検査対象範囲が限定されてしまう。
換言すれば、ＸＹステージの位置決め誤差により、画像の最大輝度部分が画面に入らなかたときは欠陥検査ができない。
【００５６】
(2) 明るさを三値化して判定しているため、ノイズ識別レベルthn の設定が重要で、ノイズレベルの最適化が必要になってしまうので、作業者の負担が大きくなり、且つ作業者の熟練の程度が判定精度に影響してしまうので、信頼性の維持が困難である。
【００５７】
本発明の目的は、検査対象範囲に限定されず容易に信頼性が維持できるようにした欠陥検査装置を提供することにある。
【００５８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、基準対象の撮像時と検査対象の撮像時とで撮像照度を等しく保つ定光量照明手段による照明のもとで撮像した前記基準対象の画像と前記検査対象の画像を比較し、前記検査対象の欠陥を検査する方式の欠陥検査装置において、前記検査対象の画像と前記基準画像の比較対象領域内での画素輝度のバラツキ頻度に基づいて前記欠陥部分を検出するヒストグラム判定手段を設け、前記ヒストグラム判定手段は、ヒストグラムで最大個数を有する輝度を検出して輝度Ｓとし、輝度Ｓがレベル(Ｓ＋noise)を超えている箇所の輝度Ｕａから輝度Ｕ＝Ｕａ−Ｓを求めて判定値Ｎ＝１とし、更に、上下左右に隣接する画素についても輝度がレベル(Ｓ＋noise)を超えている輝度Ｕ＝Ｕａ−Ｓを求めて輝度加算輝度Ｕ＝Ｕ＋Ｕ、Ｎ＝Ｎ＋１とする処理を超過する画素が無くなるまで繰り返し、予め設定してある判定個数値Ｎａと判定noise を用い、判定値Ｎ＞Ｎａ、且つ(Ｕ／Ｎ＞判定noise)になったとき、一番高い輝度を有する画素の位置を白欠陥位置として検出し、輝度Ｓがレベル(Ｓ−noise)未満の箇所の輝度Ｄａから輝度Ｄ＝Ｓ−Ｄａを求めて判定値Ｎ＝１とし、更に、上下左右に隣接する画素についても輝度がレベル(Ｓ−noise)未満の輝度Ｄ＝Ｓ−Ｄａを求めて輝度加算輝度Ｄ＝Ｄ＋Ｄ、Ｎ＝Ｎ＋１とする処理を超過する画素が無くなるまで繰り返し、予め設定してある判定個数値Ｎａと判定noise を用い、判定値Ｎ＞Ｎａ、且つ(Ｄ／Ｎ＞判定noise)になったとき、一番低い輝度を有する画素の位置を黒欠陥位置として検出するようにして達成される。
【００５９】
このとき、前記検査対象はフォトマスクである。
【００６０】
このとき、前記定光量照明手段が、光源と、該光源の発光量を検出し、検出結果を光源の発光量の制御にフィードバックさせる手段とで構成されるようにしても上記目的が達成される。
【００６１】
このとき、本発明では、更に光源の光量安定化は透過光学系で実施し、常に同一光量が当るように工夫して、比率データに直す必要が無いようにする。
【００６２】
そして、三値化することなく、noiseレベル外の輝度の総合判断で欠陥検出するようして、作業者に負担がかからないようにした。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるフォトマスク欠陥検査装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。ここで、図１が、本発明のフォトマスク欠陥検査装置の一実施の形態である。
【００６４】
この図１の実施形態において、まず、２０は定光量光源で、次に３０は定光量透過光照明部である。そして、３１は光量検出信号の伝送線であり、その他の構成要素は、図６の従来技術の場合と同じである。
【００６５】
ここで、まず、定光量光源２０は、後述するように、予め設定されている一定の強度の光を発生し、ライトガイド９を介して定光量透過光照明部３１に一定の光量の光を供給する働きをし、これにより、定光量透過光照明部３１は、常に一定の明るさの光でフォトマスク基板１を透過照明する働きをする。
【００６６】
次に、これら定光量光源２０と定光量透過光照明部３０の詳細について、図２(a)により説明する。まず、定光量光源２０は、図示のように、ハロゲンランプ２１と、電圧調整器２２で構成され、次に、定光量透過光照明部３０は、光分割用のプリズム３２と、光量検出器３３で構成され、光量検出器３３で検出された光量検出信号が伝送線３１を介して電圧調整器２２に供給されるようになっている。
【００６７】
次に、この図２(a)に示した定光量光源２０と定光量透過光照明部３０の動作について説明すると、ハロゲンランプ２１は電圧調整器２２から供給されている電力により発光し、発生した光はライトガイド９を介してプリズム３２に入射される。
【００６８】
ここで、プリズム３２は入射された光の約９０％を反射し、透過照明光をフォトマスク基板１に入射させ、約１０％を透過して光量検出器３３に入射させる働きをする。
【００６９】
この光量検出器３３は、例えばフォトトランジスタやフォトダイオードなどで構成され、これによりフォトマスク基板１の透過照明光の光量に比例したレベルの光量検出信号を検出し、それを電圧調整器２２に供給する働きをする。
【００７０】
そこで、電圧調整器２２は、伝送線３１を介して供給される光量検出信号を、内部に持つ基準電圧と比較し、光量検出信号の電圧と基準電圧の差がゼロに収斂するように、ハロゲンランプ３１に供給されている電圧を制御する。
【００７１】
このとき、ハロゲンランプ３１は白熱電球の一種であるから、その発光量は供給される電圧に応じて制御され、入力電圧の三乗にほぼ比例して増加する。そこで、電圧調整器３２から出力される電圧を変えることにより、適正な光量調整が容易に得られることになる。
【００７２】
このときの光量調整について具体的に説明すると、光量検出信号のレベルが高いときは、ハロゲンランプ３１に供給されている電圧を下げ、低ければハロゲンランプ３１に供給されている電圧を上げるのであり、これによりハロゲンランプ３１の発光量は常に一定値に保たれる。そして、このときの発光量の一定値は、電圧調整器３２に設定してある基準電圧に応じて、任意の値に設定することができる。
【００７３】
従って、この図１の実施形態によれば、テンプレート画像の登録処理と検査対象画像による欠陥検査処理の何れに際しても、フォトマスク基板１の照明光量が常に一定の所定値に保たれるので、比率データを計算する必要がなくなり、この結果、フォトマスク画像の最大輝度部分を画面に入れる必要もないので、検査対象範囲を問わず適用することができる。
【００７４】
ここで、この図２(a)では、ライトガイド９の後にある定光量透過光照明部３０の中にプリズム３２を配置したが、同図(b)に示すように、ライトガイド９の前に配置しても同様の作用効果を得ることができる。
【００７５】
次に、この実施形態によるテンプレート画像の登録処理と、検査対象となるフォトマスク基板の欠陥検査処理について説明する。
【００７６】
まず、テンプレート画像の登録処理について、図３のフローチャートにより説明する。ここで、この図３の本発明の実施形態の場合と、図９の従来技術による場合とを比較してみると、図３の本発明の場合は、図９の従来技術における比率データの計算処理(Ｆ５)が無いだけであり、その他は何れも同じである。
【００７７】
従って、この図３の場合は、欠陥が無く、基準とすることができるフォトマスク基板を基板クランプ台２の上に位置決めしてアライメント処理(Ｆ１)、ＸＹステージ移動処理(Ｆ２)、自動焦点調整処理(Ｆ３)、画像取り込み処理(Ｆ４)を実行した後、そのままｎ画像登録処理(Ｆ６)に進み、以後、次の登録領域ありか否かを調べ(Ｆ７)、登録領域が残っていたときは次の登録位置に移動し(Ｆ８)、この後、Ｆ２の処理に戻り、以下、位置座標ｋ２〜ｋｎの領域に順次、移動させ、それぞれの領域のテンプレート画像を登録する。
【００７８】
そして、最後の位置座標ｋｎの領域に移動して、Ｆ７の処理での判定がＮＯになったら、処理を終了するのであるが、このとき、途中て登録処理を終了させる必要が生じた場合は、Ｆ７の処理での判定がＮＯになるようにするのである。
【００７９】
従って、本発明の実施形態でも、この図３の処理を実行することにより、位置座標ｋ２〜ｋｎの各領域のテンプレート画像の登録が得られ、これにより、検査対象となるフォトマスク基板の欠陥検査に必要な準備が整うことになる。
【００８０】
ここで、この本発明の実施形態の場合、比率データの計算を不要にできる理由は次の通りである。すなわち、上記した従来技術で説明したように、比率データが必要なのは、フォトマスク基板１を照明している光の強度が画像登録時と欠陥検査時で異なっていた場合、この光の強度の違いを補正するためである。
【００８１】
しかしながら、この実施形態では、定光量透過光照明部１００が適用されていて、フォトマスク基板１を照明している光の強度が画像登録時も欠陥検査時でも同じになるように構成してあり、この結果、画像比較時での１００％輝度レベルが、補正を要することなく、自動的に同じになるからである。
【００８２】
次に、この実施形態によるフォトマスク基板の欠陥検査処理について、図４のフローチャートにより説明する。ここで、この図４の本発明の実施形態の場合の処理と、図１０の従来技術による場合とを比較してみると、両者は処理Ｆ１から処理Ｆ４までと、処理Ｆ７、処理Ｆ８、それに処理Ｆ６０から処理Ｆ６３までの処理は、比率データの計算処理(Ｆ５)が無いだけで、何れも同じである。
【００８３】
従って、これらの処理は、本発明の実施形態でも、従来技術の場合と同じであるので、説明は省略する。
【００８４】
そして、この図４の実施形態では、更に図１０の従来技術におけるＦ６４からＦ６６までの処理に代えて、処理Ｆ４０から処理Ｆ５０を設けたものであり、従って、以下、これら処理Ｆ４０から処理Ｆ５０について説明する。
【００８５】
まず、検査対象となるフォトマスク基板を基板クランプ台２の上に位置決めした後、アライメント処理(Ｆ１)とＸＹステージ移動処理(Ｆ２)、自動焦点調整処理(Ｆ３)、画像取り込み処理(Ｆ４)、比率データ計算処理(Ｆ５)を終わったら、今度は、この画像を画像Ａとして登録する(Ｆ６０)。
【００８６】
次に、いま画像Ａとして登録した画像の位置座標と同じ位置座標のテンプレート画像(登録ｎ画像という)を読み込んで画像Ｂとし(Ｆ６１)、続いて、これらの画像Ａと画像Ｂの位置合わせを行ない(Ｆ６２)、この後、画像Ａと画像Ｂを比較し、領域内の画素毎に差データ(Ｂ−Ａ)を算出する(Ｆ６３)。
【００８７】
このときの画像の比較は、既存のパターンマッチング手法により行われるが、このとき画像Ａと画像Ｂが、列方向でΔｘ画素、行方向でΔｙ画素ずれていた場合には、このＦ６３の処理で、画像Ａをその分ずらして画像Ｂと比較する。
【００８８】
なお、以上の処理は、図１０の従来技術の場合と同じであることは、既に説明した通りであるが、この後からは異なっていて、この実施形態では、画像Ａと画像Ｂの比較対象領域内での画素輝度差のバラツキ頻度に基づいて前記欠陥部分を検出するヒストグラム判定により欠陥が検出されるようになっている。
【００８９】
このため、まず、図５(a)、(b)に示すように、ヒストグラムで最大個数を有する輝度を検出してＳとする(Ｆ４０)。
【００９０】
次いで、輝度がレベル(Ｓ＋noise)を超えている箇所を検出し、その輝度Ｕａから輝度Ｕ＝Ｕａ−Ｓを求め、判定値Ｎ＝１とする(Ｆ４１)。
【００９１】
更に、上下左右に隣接する画素についても、輝度がレベル(Ｓ＋noise)を超えているものを探し、超過なら同じく輝度Ｕ＝Ｕａ−Ｓを求め、輝度加算輝度Ｕ＝Ｕ＋Ｕ、Ｎ＝Ｎ＋１とし、更に隣(上下左右)が超過ならば、同様の処理をし、超過する箇所が隣接しなくなるまで同じ加算処理を実行する(Ｆ４２)。
【００９２】
そして、この後、予め予備段取り設定されている判定個数値Ｎａと判定noiseレベルから、判定値Ｎ＞Ｎａ、且つ、(Ｕ／Ｎ)＞判定noise になっているか否かを判定する(Ｆ４３)。
【００９３】
そして、判定結果がＹes (肯定)となったときは、その中で一番高い輝度を有す画素の位置を白欠陥位置として検出し(Ｆ４４)、次いで当該位置を欠陥(白)位置として登録し(Ｆ４５)、この後、処理Ｆ４６に移行する。一方、処理Ｆ４３での判定結果がＮＯのときは、処理Ｆ４４と処理Ｆ４５はスキップし、処理Ｆ４３から直ちに処理Ｆ４６に移行する。
【００９４】
この処理Ｆ４６では、まず輝度がレベル(Ｓ−noise)未満の画素を検出し、その輝度Ｄａから輝度Ｄ＝Ｓ−Ｄａを求めると共に、個数値ＮについてＮ＝１とし(Ｆ４６)、更に上下左右に隣接する画素についても、輝度がレベル(Ｓ−noise)未満であるか探し、未満なら同じく輝度Ｄ＝Ｓ−Ｄａを求め、輝度加算輝度Ｄ＝Ｄ＋Ｄ、Ｎ＝Ｎ＋１とし、更に上下左右に隣接する画素が未満なら同様の処理を実行し、未満の箇所が隣接しなくなるまで同じ加算処理を実行する(Ｆ４７)。
【００９５】
この後、予め予備段取りにより設定されている判定個数値Ｎａと判定noiseレベルを用い、個数値Ｎ＞Ｎａ、且つ、(Ｄ／Ｎ)＞判定noise になっているか否かを判定する(Ｆ４８)。
【００９６】
そして判定結果がＹＥＳ(肯定)となったときは、その中で一番低い輝度を有す画素の位置を黒欠陥位置として検出し(Ｆ４９)、当該位置を欠陥(黒)位置として登録し(Ｆ５０)、この後、処理Ｆ７に移行する。一方、処理Ｆ４８での判定結果がＮＯのときは、処理Ｆ４９と処理Ｆ５０はスキップし、処理Ｆ４８から直ちに処理Ｆ７に移行するのである。
【００９７】
そこで、この図４の本発明の実施形態に係るフローチャートによる欠陥検査処理を実行することにより、検査対象としたフォトマスク基板における位置座標ｋ２〜ｋｎの各領域について、欠陥位置が、欠陥種別(白欠陥と黒欠陥の区別)と共に登録(記憶)されることになり、当該フォトマスク基板の良否を判定することができる。
【００９８】
そして、この図４の本発明の実施形態によれば、欠陥判定に三値化処理を用いていないので、ノイズ識別レベルthn の設定が不要になり、このため、作業者には負担が全くかからず、且つ、作業者の熟練に信頼性が左右される虞れもなく、常に精度良くフォトマスク基板の良否判定を得ることができる。
【００９９】
ここで、この本発明の実施形態による効果を列挙すれば、以下の通りである。
(1)
比率データを用いる必要がないので、最大輝度(透過率１００％部分)を含まないフォトマスク基板でも検査できる。
【０１００】
(2)
ｎoiseレベル超過又は未満の箇所の輝度データにより欠陥の有無を判定するので、noiseレベルの設定を要するが、しかし、照度が規定の一定値に保たれているので、noiseレベルは使用するビデオカメラのノイズ量から既知のものとして与えられ、従って、noiseレベルの設定に作業者の負担は全く生じない。
【０１０１】
(3)
ｎoiseレベル超過又は未満の箇所のなかで、最大輝度又は最低輝度を有す点を欠陥位置と認識できるため、検出精度が向上する。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、検査対象範囲に限定されることなく、確実に信頼性の維持が可能なフォトマスク欠陥検査装置を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマスク欠陥検査装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における自動光量調整部の詳細説明図である。
【図３】本発明の一実施形態によるテンプレート画像登録処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態によるフォトマスク基板の欠陥検出処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による欠陥検出動作の説明図である。
【図６】従来技術によるマスク欠陥検査装置の一例を示す構成図である。
【図７】フォトマスク基板の位置決めと検査領域の設定の一例を示す説明図である。
【図８】フォトマスク基板のアライメントマークを撮像した画像の一例を示す説明図である。
【図９】従来技術のマスク欠陥検査装置によるテンプレート画像登録処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】従来技術のマスク欠陥検査装置によるフォトマスク基板の欠陥検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】従来技術のマスク欠陥検査装置による欠陥検出動作の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ フォトマスク基板
２ 基板クランプ台
３ Ｘ軸移動ステージ
４ Ｙ軸移動ステージ
５ 除振台
６ 光源
７ ＸＹ移動制御部
８ 顕微鏡(光学顕微鏡)
９ ライトガイド
１０ 透過光照明部
１１ 対物レンズ
１２ 投影レンズ
１３ 光軸(Ｚ軸)移動ステージ
１４ 自動焦点検出器
１４１ 自動焦点調整器
１５ ビデオカメラ(ＣＣＤカメラ)
１６ 測定制御部(検査制御部)
１６１ 画像取込・表示部
１６２ 画像記憶部
１６３ ＣＰＵ(所定のプログラムが格納されたＣＰＵ)
１７ 画像モニタ
２０ 定光量光源
２１ ハロゲンランプ
２２ 電圧調整器
３０ 定光量透過光照明部
３１ 伝送線
３２ プリズム(光分割用)
３３ 光量検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスク等に形成されたパターン等の欠陥を検査する装置に係り、特に欠陥を画像比較により検査する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトマスク等に形成されたパターン等の欠陥を検査する検査装置の従来技術を半導体集積回路製造用フォトマスクの欠陥を検査する例で説明する。
【０００３】
ＩＣやＬＳＩなどの半導体集積回路の製造には、従来からフォトマスクを用いたフォトリソグラフィーが用いられてるが、このとき、フォトマスクに欠陥があると歩留まりが著しく低下してしまう。
【０００４】
そこで、従来からフォトマスクの使用に先立って、予めフォトマスクを検査する方法が採用されており、このとき従来から使用されているフォトマスク欠陥検査装置の一例について、以下、図６により説明する。
【０００５】
この図６は、一例として、検査対象物が６インチ角(６×６)のフォトマスク基板の場合を示したもので、このときのフォトマスク基板１は、ガラス板の表面にクロム(Ｃr)の薄膜で集積回路用のパターンが描画されているものである。そして、このフォトマスク基板１は、その裏面が真空吸着されることにより、図示のように、基板クランプ台２の上に動かないようにして保持される。
【０００６】
このとき基板クランプ台２は、Ｘ軸移動ステージ３とＹ軸移動ステージ４の上に設置され、更にＹ軸移動ステージ４は除振台５上に配置され、全体として防振構造が得られるようにしてある。
【０００７】
従って、フォトマスク基板１は、Ｘ軸移動ステージ３とＹ軸移動ステージ４により、平面(Ｘ、Ｙ平面)内で任意の位置に移動させることができ、これにより、フォトマスク基板１の表面の任意の部分が光学顕微鏡８により観察できるようになっている。
【０００８】
このとき、基板クランプ台２を透明なガラス板で作り、その裏側(下側)に透過光照明部１０を配置し、フォトマスク基板１を透過光照明することにより、顕微鏡８でフォトマスク基板１の拡大像が観察できるように構成してある。
【０００９】
このため、透過光照明部１０には、光源６からライトガイド９を介して光が導入され、ここから出射された光がフォトマスク基板１を通過し、対物レンズ１１を介して顕微鏡８に入射される。
【００１０】
そして、この後、その一部が投影レンズ１２に導かれ、ビデオカメラ１５の撮影面に投影され、これにより、フォトマスク基板１のパターンがビデオカメラ１５により拡大像として撮影されることになる。このとき、ビデオカメラ１５としては、通常、ＣＣＤカメラが用いられる。
【００１１】
ここで顕微鏡８は、光軸(Ｚ軸)移動ステージ１３に保持され、これにより顕微鏡８全体がＺ軸方向に移動し、対物レンズ１１の焦点合わせができるようになっているが、このとき自動焦点出検器１４を設け、これにより自動焦点調整が得られるようにしてある。
【００１２】
そして、この自動焦点出検器１４は、対物レンズ１１から検査対象物までの距離を検出し、検出結果を自動焦点調整器１４１に与える。そこで、Ｚ軸移動ステージ１３が駆動制御され、対物レンズ１１の焦点距離が自動的に正しい状態に持維されることになる。
【００１３】
こうしてビデオカメラ１５で撮影された検査対象物の拡大映像は、画像信号として測定制御部(検査制御部)１６に供給され、中にある画像取込・表示部１６１に入力されるが、この測定制御部１６には、更に画像記憶部１６２と、所定のプログラムが格納されたＣＰＵ１６３がある。
【００１４】
そして、画像記憶部１６２は、後述するテンプレート画像(基準画像)と検査画像、それに計算用のデータを記憶するのに使用され、システム全体の動作に必要な制御は、ＣＰＵ１６３により実行される。
【００１５】
また、この測定制御部１６には画像モニタ１７が接続されていて、そのモニタ画面にビデオカメラ１５で撮像した画像が表示されるようになっているが、このとき、更にカーソルクリックで指定される各種操作用のボタンやスイッチもモニタ画面に表示されるようになっている。
【００１６】
次に、この従来技術によるフォトマスク欠陥検査装置の動作について説明すると、まず、図７は、フォトマスク基板１を、図６の基板クランプ台２の上に載置した状態を示したものである。
【００１７】
このとき、フォトマスク基板１は、上記したように、６インチ角の正方形で、その縁部の２辺に基板基準面１０１、１０２が設定してあり、且つ表面には、アライメントマーク１１１、１１２が設けてあるものとする。
【００１８】
そして、まず、基板基準面１０１、１０２によりフォトマスク基板１を基板クランプ台２の上で位置決めし、この状態で、予めフォトマスク基板１の面に検査すべき複数の領域を設定し、各々の位置座標ｋ１〜ｋｎを登録しておく。
【００１９】
そして、検査対象となるフォトマスク基板を検査するとき、これらの位置座標ｋ１〜ｋｎを読出し、読出した座標の画像毎に、基準となるフォトマスク基板の画像(テンプレート画像)と比較して検査するようになっている。
【００２０】
このときの基板クランプ台２に対するフォトマスク基板１の位置決めは、基板クランプ台２の上に設けてある固定ローラ２０１、２０２、２１１に基板基準面１０１と基板基準端面１０２を接触させることにより与えられるようにし、この状態で基板を固定する。
【００２１】
このため、フォトマスク基板１の基板基準面１０１、１０２にそれぞれ対向した辺に押し当てローラ２０３、２０４、２１２を当て、これにより基板１を固定ローラ２０１、２０２、２１１に押し付け、この状態で基板１を真空吸着し、動かないように保持する。そして、この後、押し当てローラ２０３、２０４、２１２を基板１から離し、押し当てを解除する。
【００２２】
このとき、固定ローラ２０１、２０２、２１１は、上記したように、基板クランプ台２の上に固定されているが、固定せずに外側に待避させることができるようにしてもよい。但し、待避させるようにした場合は、固定位置にあるとき、押し当てローラ２０３、２０４、２１２の力に負けない力で保持させておく必要がある。
【００２３】
次に、上記したテンプレート画像の登録処理について説明する。
【００２４】
まず、欠陥の無いフォトマスク基板を用意して基準となるフォトマスク基板１とし、これを基板クランプ台２の上で位置決めし、この状態でフォトマスク基板１に設けてあるアライメントマーク１１１、１１２を顕微鏡８の視野内に入れ、このときのＸＹ座標をＸ軸移動ステージ３とＹ軸移動ステージ４から読取り、このときの検出画像と共に記憶部１６２に記憶し登録する。また、このとき、検査すべき位置座標ｋ1〜ｋｎも同じく記憶し登録する。
【００２５】
このときの処理について、さらに詳しく説明すると、まず、Ｘ軸移動ステージ３とＹ軸移動ステージ４を手動操作し、アライメントマーク１１１をビデオカメラ１５の視野に入れ、次いで、光軸移動ステージ１３を同じく手動操作し、アライメントマーク１１１に焦点を合わせる。
【００２６】
そして、図８(a)に示すように、アライメントマーク１１１が表示装置１７のモニタ画面Ｍの中央に位置するようにした後、破線で囲った範囲１１３をマウスドラッグして、同図(b)に示すように、アライメントマーク１１１に合わせ、モニタ画面Ｍに表示されている登録ボタンを押すと、範囲１１３内の画像が登録画像１１４となり、記憶部１６２に格納されることになる。
【００２７】
次に、位置認識ボタンを押し、このときのＸＹ座標(Ｘ、Ｙ)を次の(1)式で求め、アライメント座標ＡＬ１(Ｘ、Ｙ)として登録する。
【００２８】
ＡＬ１(Ｘ、Ｙ)＝(Ｘｓ＋Δｘ、Ｙｓ＋Δｙ)…… ……(1)
Ｘｓ、Ｙｓ：ＸＹステージの座標
Δｘ、Δｙ：画像認識結果により求めた
画面中心からの位置座標
【００２９】
また、アライメントマーク１１２も、同じようにＸＹステージの移動によりビデオカメラ１５の視野に入れ、焦点を合わせ、アライメントマーク１１１と同様にＸＹ座標(Ｘ、Ｙ)を求め、同じくアライメント座標ＡＬ２(Ｘ、Ｙ)として登録する。
【００３０】
そして、欠陥検出処理に際しては、これらのアライメント座標ＡＬ１(Ｘ、Ｙ)とアライメント座標ＡＬ２(Ｘ、Ｙ)を用いて、検査すべきフォトマスク基板１のアライメント(座標合わせ)を行なうのであるが、このとき、検査対象となったフォトマスク基板１に寸法のばらつきがあると正しくアライメントがとれず、例えば図８(c)に示すような画面が得られてしまうことがある。
【００３１】
そこで、この場合は、まず、検査すべきフォトマスク基板１をアライメント座標ＡＬ１(Ｘ、Ｙ)に移動させ、図８の(a)、(b)で説明したように画像を認識し、これにより、今度は補正アライメント座標ＡＬ１Ｒ(Ｘ、Ｙ)を求める。
【００３２】
ＡＬ１Ｒ(Ｘ、Ｙ)＝(Ｘｓ＋Δｘ、Ｙｓ＋Δｙ)
【００３３】
次に、今度はアライメント座標ＡＬ２(Ｘ、Ｙ)に移動させ、アライメントマーク１１２を撮像し、同様にして、補正アライメント座標ＡＬ２Ｒ(Ｘ、Ｙ)を求める。
【００３４】
ＡＬ２Ｒ(Ｘ、Ｙ)＝(Ｘｓ＋Δｘ、Ｙｓ＋Δｙ)
【００３５】
そして、欠陥検査に際しては、これら補正アライメント座標ＡＬ１Ｒ(Ｘ、Ｙ)と補正アライメント座標ＡＬ２Ｒ(Ｘ、Ｙ)を用いて、検査対象となったフォトマスク基板１のアライメントを行なうのである。
【００３６】
次に、この従来技術によるテンプレート画像の登録処理について、図９のフローチャートにより説明する。
【００３７】
まず、欠陥が無く、基準とすることができるフォトマスク基板を基板クランプ台２の上に載置し、位置決めする。そしてアライメント処理を行なう(Ｆ１)。この後、Ｘ軸移動ステージ３とＹ軸移動ステージ４を操作し、位置座標ｋ１の領域が顕微鏡８の視野に入るように移動させる(Ｆ２)。
【００３８】
次いで、自動焦点調整を行なってから(Ｆ３)、当該領域の画像取り込みを行ない(Ｆ４)、このときの比率データを計算し(Ｆ５)、この比率データと共に、いま取り込んだ画像を位置座標ｋ１のテンプレート画像として登録する(Ｆ６)。
【００３９】
ここで、比率データとは、このときの画像の中における最大輝度レベル値を表わすデータのことで、フォトマスク基板１を照明している光の強度が画像登録時と欠陥検査時で異なっていた場合、この光の強度の違いを補正するために使用されるものであるが、詳しくは後述する。
【００４０】
Ｆ６の処理の後は次の登録領域があるか否かを調べ(Ｆ７)、登録領域が残っていたときは、次の検査位置に移動し(Ｆ８)、この後、Ｆ２の処理に戻り、以下、位置座標ｋ２〜ｋｎの領域に順次、移動させ、それぞれの領域のテンプレート画像を登録する。
【００４１】
そして、最後の位置座標ｋｎに移動し、処理Ｆ７での判定がＮＯ(否定)になったら、処理を終了する。このとき、途中て登録処理を終了させる必要が生じた場合は、処理Ｆ７での判定がＮＯになるようにすればよい。
【００４２】
こうして、図９の処理を実行することにより、位置座標ｋ２〜ｋｎの各領域のテンプレート画像の登録が得られ、これにより、検査対象となるフォトマスク基板の欠陥検査に必要な準備が整うことになる。
【００４３】
そこで、次に、この従来技術による検査対象となるフォトマスク基板の欠陥検査処理について、図１０のフローチャートにより説明する。なお、この図１０の処理でも、Ｆ１〜Ｆ５の処理と、Ｆ７の処理は、図９の登録処理の場合と同じである。
【００４４】
そこで、いま、検査対象となるフォトマスク基板を基板クランプ台２の上に位置決めした後、アライメント処理(Ｆ１)とＸＹステージ移動処理(Ｆ２)、自動焦点調整処理(Ｆ３)、画像取り込み処理(Ｆ４)、比率データ計算処理(Ｆ５)を終わったら、今度は、この画像を画像Ａとして登録する(Ｆ６０)。このときも比率データを一緒に登録しておく。
【００４５】
次に、いま画像Ａとして登録した画像の位置座標と同じ位置座標のテンプレート画像(登録ｎ画像という)を読み込んで画像Ｂとし(Ｆ６１)、続いて、これらの画像Ａと画像Ｂの位置合わせを行ない(Ｆ６２)、この後、画像Ａと画像Ｂを比較し、領域内の画素毎に差データ(Ｂ−Ａ)を算出する(Ｆ６３)。
【００４６】
このときの画像の比較は、既存のパターンマッチング手法により行われるが、このとき画像Ａと画像Ｂがずれていた場合は、画像Ａをその分ずらして画像Ｂと比較する。
【００４７】
そして、この画像比較結果から三値化画像(例えば、特許文献１参照。)作成を実行する(Ｆ６４)。ここで、このときのＦ６３の処理における画像比較動作とＦ６４の処理における三値化画像作成動作は図１１に示すようになる。
【００４８】
まず、Ｆ６３の処理では、画像Ａと画像Ｂ比較する際、上記した比率データにより、これらの画像Ａと画像Ｂの１００％輝度レベルを揃え、１００％輝度レベルが図１１に示すように、画像Ａと画像Ｂで同じになっている状態で比較するのである(例えば、特許文献２参照。)。
【００４９】
そして、Ｆ６４の処理では、画像Ａと画像Ｂの明るさに差があったとき、その差の大きさをノイズ識別レベルthn に応じて判定し、差の大きさが０±thn 以内に収まっていた画素位置はデータ０とし、０＋thn を超える画素位置はデータ１とし、０−thn より低い画素位置はデータ−１とするのである。
【００５０】
次に、こうして三値化処理した結果から、まずデータ１と判定された位置を白欠陥位置とし、データ−１と判定された位置は黒欠陥位置とする(Ｆ６５)。そして、これらの欠陥位置は、画像内位置(ｘＤ、ｙＤ)に長さ係数Ｃを乗じてステージ位置(ＸＤ、ＹＤ)に加算され、欠陥位置(ＸＤ＋ｘＤ、ＹＤ＋ｙＤ)として登録する(Ｆ６６)。
【００５１】
従って、この図１０のフローチャートによる欠陥検査処理を実行することにより、検査対象としたフォトマスク基板における位置座標ｋ２〜ｋｎの各領域について、欠陥位置が欠陥種別(白欠陥と黒欠陥の区別)と共に登録(記憶)されることになり、当該フォトマスク基板の良否を判定することができる。
【００５２】
【特許文献１】
特開平１１−１０３７３号公報(第３頁、第３図)
【００５３】
【特許文献２】
特開平８−１３９９８６号公報(要約)
【００５４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術には以下の問題があった。
【００５５】
(1) 比率データを計算しているので、光源の劣化などに強い反面、画像登録時と欠陥検査時、画像の最大輝度部分(透過率が１００％の部分)が画面に入っていることが条件になってしまうので、検査対象範囲が限定されてしまう。
換言すれば、ＸＹステージの位置決め誤差により、画像の最大輝度部分が画面に入らなかたときは欠陥検査ができない。
【００５６】
(2) 明るさを三値化して判定しているため、ノイズ識別レベルthn の設定が重要で、ノイズレベルの最適化が必要になってしまうので、作業者の負担が大きくなり、且つ作業者の熟練の程度が判定精度に影響してしまうので、信頼性の維持が困難である。
【００５７】
本発明の目的は、検査対象範囲に限定されず容易に信頼性が維持できるようにした欠陥検査装置を提供することにある。
【００５８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、基準対象の撮像時と検査対象の撮像時とで撮像照度を等しく保つ定光量照明手段による照明のもとで撮像した前記基準対象の画像と前記検査対象の画像を比較し、前記検査対象の欠陥を検査する方式の欠陥検査装置において、前記検査対象の画像と前記基準画像の比較対象領域内での画素輝度のバラツキ頻度に基づいて前記欠陥部分を検出するヒストグラム判定手段を設け、前記ヒストグラム判定手段は、ヒストグラムで最大個数を有する輝度を検出して輝度Ｓとし、輝度Ｓがレベル(Ｓ＋noise)を超えている箇所の輝度Ｕａから輝度Ｕ＝Ｕａ−Ｓを求めて判定値Ｎ＝１とし、更に、上下左右に隣接する画素についても輝度がレベル(Ｓ＋noise)を超えている輝度Ｕ＝Ｕａ−Ｓを求めて輝度加算輝度Ｕ＝Ｕ＋Ｕ、Ｎ＝Ｎ＋１とする処理を超過する画素が無くなるまで繰り返し、予め設定してある判定個数値Ｎａと判定noise を用い、判定値Ｎ＞Ｎａ、且つ(Ｕ／Ｎ＞判定noise)になったとき、一番高い輝度を有する画素の位置を白欠陥位置として検出し、輝度Ｓがレベル(Ｓ−noise)未満の箇所の輝度Ｄａから輝度Ｄ＝Ｓ−Ｄａを求めて判定値Ｎ＝１とし、更に、上下左右に隣接する画素についても輝度がレベル(Ｓ−noise)未満の輝度Ｄ＝Ｓ−Ｄａを求めて輝度加算輝度Ｄ＝Ｄ＋Ｄ、Ｎ＝Ｎ＋１とする処理を超過する画素が無くなるまで繰り返し、予め設定してある判定個数値Ｎａと判定noise を用い、判定値Ｎ＞Ｎａ、且つ(Ｄ／Ｎ＞判定noise)になったとき、一番低い輝度を有する画素の位置を黒欠陥位置として検出するようにして達成される。
【００５９】
このとき、前記検査対象はフォトマスクである。
【００６０】
このとき、前記定光量照明手段が、光源と、該光源の発光量を検出し、検出結果を光源の発光量の制御にフィードバックさせる手段とで構成されるようにしても上記目的が達成される。
【００６１】
このとき、本発明では、更に光源の光量安定化は透過光学系で実施し、常に同一光量が当るように工夫して、比率データに直す必要が無いようにする。
【００６２】
そして、三値化することなく、noiseレベル外の輝度の総合判断で欠陥検出するようして、作業者に負担がかからないようにした。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるフォトマスク欠陥検査装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。ここで、図１が、本発明のフォトマスク欠陥検査装置の一実施の形態である。
【００６４】
この図１の実施形態において、まず、２０は定光量光源で、次に３０は定光量透過光照明部である。そして、３１は光量検出信号の伝送線であり、その他の構成要素は、図６の従来技術の場合と同じである。
【００６５】
ここで、まず、定光量光源２０は、後述するように、予め設定されている一定の強度の光を発生し、ライトガイド９を介して定光量透過光照明部３１に一定の光量の光を供給する働きをし、これにより、定光量透過光照明部３１は、常に一定の明るさの光でフォトマスク基板１を透過照明する働きをする。
【００６６】
次に、これら定光量光源２０と定光量透過光照明部３０の詳細について、図２(a)により説明する。まず、定光量光源２０は、図示のように、ハロゲンランプ２１と、電圧調整器２２で構成され、次に、定光量透過光照明部３０は、光分割用のプリズム３２と、光量検出器３３で構成され、光量検出器３３で検出された光量検出信号が伝送線３１を介して電圧調整器２２に供給されるようになっている。
【００６７】
次に、この図２(a)に示した定光量光源２０と定光量透過光照明部３０の動作について説明すると、ハロゲンランプ２１は電圧調整器２２から供給されている電力により発光し、発生した光はライトガイド９を介してプリズム３２に入射される。
【００６８】
ここで、プリズム３２は入射された光の約９０％を反射し、透過照明光をフォトマスク基板１に入射させ、約１０％を透過して光量検出器３３に入射させる働きをする。
【００６９】
この光量検出器３３は、例えばフォトトランジスタやフォトダイオードなどで構成され、これによりフォトマスク基板１の透過照明光の光量に比例したレベルの光量検出信号を検出し、それを電圧調整器２２に供給する働きをする。
【００７０】
そこで、電圧調整器２２は、伝送線３１を介して供給される光量検出信号を、内部に持つ基準電圧と比較し、光量検出信号の電圧と基準電圧の差がゼロに収斂するように、ハロゲンランプ３１に供給されている電圧を制御する。
【００７１】
このとき、ハロゲンランプ３１は白熱電球の一種であるから、その発光量は供給される電圧に応じて制御され、入力電圧の三乗にほぼ比例して増加する。そこで、電圧調整器３２から出力される電圧を変えることにより、適正な光量調整が容易に得られることになる。
【００７２】
このときの光量調整について具体的に説明すると、光量検出信号のレベルが高いときは、ハロゲンランプ３１に供給されている電圧を下げ、低ければハロゲンランプ３１に供給されている電圧を上げるのであり、これによりハロゲンランプ３１の発光量は常に一定値に保たれる。そして、このときの発光量の一定値は、電圧調整器３２に設定してある基準電圧に応じて、任意の値に設定することができる。
【００７３】
従って、この図１の実施形態によれば、テンプレート画像の登録処理と検査対象画像による欠陥検査処理の何れに際しても、フォトマスク基板１の照明光量が常に一定の所定値に保たれるので、比率データを計算する必要がなくなり、この結果、フォトマスク画像の最大輝度部分を画面に入れる必要もないので、検査対象範囲を問わず適用することができる。
【００７４】
ここで、この図２(a)では、ライトガイド９の後にある定光量透過光照明部３０の中にプリズム３２を配置したが、同図(b)に示すように、ライトガイド９の前に配置しても同様の作用効果を得ることができる。
【００７５】
次に、この実施形態によるテンプレート画像の登録処理と、検査対象となるフォトマスク基板の欠陥検査処理について説明する。
【００７６】
まず、テンプレート画像の登録処理について、図３のフローチャートにより説明する。ここで、この図３の本発明の実施形態の場合と、図９の従来技術による場合とを比較してみると、図３の本発明の場合は、図９の従来技術における比率データの計算処理(Ｆ５)が無いだけであり、その他は何れも同じである。
【００７７】
従って、この図３の場合は、欠陥が無く、基準とすることができるフォトマスク基板を基板クランプ台２の上に位置決めしてアライメント処理(Ｆ１)、ＸＹステージ移動処理(Ｆ２)、自動焦点調整処理(Ｆ３)、画像取り込み処理(Ｆ４)を実行した後、そのままｎ画像登録処理(Ｆ６)に進み、以後、次の登録領域ありか否かを調べ(Ｆ７)、登録領域が残っていたときは次の登録位置に移動し(Ｆ８)、この後、Ｆ２の処理に戻り、以下、位置座標ｋ２〜ｋｎの領域に順次、移動させ、それぞれの領域のテンプレート画像を登録する。
【００７８】
そして、最後の位置座標ｋｎの領域に移動して、Ｆ７の処理での判定がＮＯになったら、処理を終了するのであるが、このとき、途中て登録処理を終了させる必要が生じた場合は、Ｆ７の処理での判定がＮＯになるようにするのである。
【００７９】
従って、本発明の実施形態でも、この図３の処理を実行することにより、位置座標ｋ２〜ｋｎの各領域のテンプレート画像の登録が得られ、これにより、検査対象となるフォトマスク基板の欠陥検査に必要な準備が整うことになる。
【００８０】
ここで、この本発明の実施形態の場合、比率データの計算を不要にできる理由は次の通りである。すなわち、上記した従来技術で説明したように、比率データが必要なのは、フォトマスク基板１を照明している光の強度が画像登録時と欠陥検査時で異なっていた場合、この光の強度の違いを補正するためである。
【００８１】
しかしながら、この実施形態では、定光量透過光照明部１００が適用されていて、フォトマスク基板１を照明している光の強度が画像登録時も欠陥検査時でも同じになるように構成してあり、この結果、画像比較時での１００％輝度レベルが、補正を要することなく、自動的に同じになるからである。
【００８２】
次に、この実施形態によるフォトマスク基板の欠陥検査処理について、図４のフローチャートにより説明する。ここで、この図４の本発明の実施形態の場合の処理と、図１０の従来技術による場合とを比較してみると、両者は処理Ｆ１から処理Ｆ４までと、処理Ｆ７、処理Ｆ８、それに処理Ｆ６０から処理Ｆ６３までの処理は、比率データの計算処理(Ｆ５)が無いだけで、何れも同じである。
【００８３】
従って、これらの処理は、本発明の実施形態でも、従来技術の場合と同じであるので、説明は省略する。
【００８４】
そして、この図４の実施形態では、更に図１０の従来技術におけるＦ６４からＦ６６までの処理に代えて、処理Ｆ４０から処理Ｆ５０を設けたものであり、従って、以下、これら処理Ｆ４０から処理Ｆ５０について説明する。
【００８５】
まず、検査対象となるフォトマスク基板を基板クランプ台２の上に位置決めした後、アライメント処理(Ｆ１)とＸＹステージ移動処理(Ｆ２)、自動焦点調整処理(Ｆ３)、画像取り込み処理(Ｆ４)、比率データ計算処理(Ｆ５)を終わったら、今度は、この画像を画像Ａとして登録する(Ｆ６０)。
【００８６】
次に、いま画像Ａとして登録した画像の位置座標と同じ位置座標のテンプレート画像(登録ｎ画像という)を読み込んで画像Ｂとし(Ｆ６１)、続いて、これらの画像Ａと画像Ｂの位置合わせを行ない(Ｆ６２)、この後、画像Ａと画像Ｂを比較し、領域内の画素毎に差データ(Ｂ−Ａ)を算出する(Ｆ６３)。
【００８７】
このときの画像の比較は、既存のパターンマッチング手法により行われるが、このとき画像Ａと画像Ｂが、列方向でΔｘ画素、行方向でΔｙ画素ずれていた場合には、このＦ６３の処理で、画像Ａをその分ずらして画像Ｂと比較する。
【００８８】
なお、以上の処理は、図１０の従来技術の場合と同じであることは、既に説明した通りであるが、この後からは異なっていて、この実施形態では、画像Ａと画像Ｂの比較対象領域内での画素輝度差のバラツキ頻度に基づいて前記欠陥部分を検出するヒストグラム判定により欠陥が検出されるようになっている。
【００８９】
このため、まず、図５(a)、(b)に示すように、ヒストグラムで最大個数を有する輝度を検出してＳとする(Ｆ４０)。
【００９０】
次いで、輝度がレベル(Ｓ＋noise)を超えている箇所を検出し、その輝度Ｕａから輝度Ｕ＝Ｕａ−Ｓを求め、判定値Ｎ＝１とする(Ｆ４１)。
【００９１】
更に、上下左右に隣接する画素についても、輝度がレベル(Ｓ＋noise)を超えているものを探し、超過なら同じく輝度Ｕ＝Ｕａ−Ｓを求め、輝度加算輝度Ｕ＝Ｕ＋Ｕ、Ｎ＝Ｎ＋１とし、更に隣(上下左右)が超過ならば、同様の処理をし、超過する箇所が隣接しなくなるまで同じ加算処理を実行する(Ｆ４２)。
【００９２】
そして、この後、予め予備段取り設定されている判定個数値Ｎａと判定noiseレベルから、判定値Ｎ＞Ｎａ、且つ、(Ｕ／Ｎ)＞判定noise になっているか否かを判定する(Ｆ４３)。
【００９３】
そして、判定結果がＹes (肯定)となったときは、その中で一番高い輝度を有す画素の位置を白欠陥位置として検出し(Ｆ４４)、次いで当該位置を欠陥(白)位置として登録し(Ｆ４５)、この後、処理Ｆ４６に移行する。一方、処理Ｆ４３での判定結果がＮＯのときは、処理Ｆ４４と処理Ｆ４５はスキップし、処理Ｆ４３から直ちに処理Ｆ４６に移行する。
【００９４】
この処理Ｆ４６では、まず輝度がレベル(Ｓ−noise)未満の画素を検出し、その輝度Ｄａから輝度Ｄ＝Ｓ−Ｄａを求めると共に、個数値ＮについてＮ＝１とし(Ｆ４６)、更に上下左右に隣接する画素についても、輝度がレベル(Ｓ−noise)未満であるか探し、未満なら同じく輝度Ｄ＝Ｓ−Ｄａを求め、輝度加算輝度Ｄ＝Ｄ＋Ｄ、Ｎ＝Ｎ＋１とし、更に上下左右に隣接する画素が未満なら同様の処理を実行し、未満の箇所が隣接しなくなるまで同じ加算処理を実行する(Ｆ４７)。
【００９５】
この後、予め予備段取りにより設定されている判定個数値Ｎａと判定noiseレベルを用い、個数値Ｎ＞Ｎａ、且つ、(Ｄ／Ｎ)＞判定noise になっているか否かを判定する(Ｆ４８)。
【００９６】
そして判定結果がＹＥＳ(肯定)となったときは、その中で一番低い輝度を有す画素の位置を黒欠陥位置として検出し(Ｆ４９)、当該位置を欠陥(黒)位置として登録し(Ｆ５０)、この後、処理Ｆ７に移行する。一方、処理Ｆ４８での判定結果がＮＯのときは、処理Ｆ４９と処理Ｆ５０はスキップし、処理Ｆ４８から直ちに処理Ｆ７に移行するのである。
【００９７】
そこで、この図４の本発明の実施形態に係るフローチャートによる欠陥検査処理を実行することにより、検査対象としたフォトマスク基板における位置座標ｋ２〜ｋｎの各領域について、欠陥位置が、欠陥種別(白欠陥と黒欠陥の区別)と共に登録(記憶)されることになり、当該フォトマスク基板の良否を判定することができる。
【００９８】
そして、この図４の本発明の実施形態によれば、欠陥判定に三値化処理を用いていないので、ノイズ識別レベルthn の設定が不要になり、このため、作業者には負担が全くかからず、且つ、作業者の熟練に信頼性が左右される虞れもなく、常に精度良くフォトマスク基板の良否判定を得ることができる。
【００９９】
ここで、この本発明の実施形態による効果を列挙すれば、以下の通りである。
(1)
比率データを用いる必要がないので、最大輝度(透過率１００％部分)を含まないフォトマスク基板でも検査できる。
【０１００】
(2)
ｎoiseレベル超過又は未満の箇所の輝度データにより欠陥の有無を判定するので、noiseレベルの設定を要するが、しかし、照度が規定の一定値に保たれているので、noiseレベルは使用するビデオカメラのノイズ量から既知のものとして与えられ、従って、noiseレベルの設定に作業者の負担は全く生じない。
【０１０１】
(3)
ｎoiseレベル超過又は未満の箇所のなかで、最大輝度又は最低輝度を有す点を欠陥位置と認識できるため、検出精度が向上する。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、検査対象範囲に限定されることなく、確実に信頼性の維持が可能なフォトマスク欠陥検査装置を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマスク欠陥検査装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における自動光量調整部の詳細説明図である。
【図３】本発明の一実施形態によるテンプレート画像登録処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態によるフォトマスク基板の欠陥検出処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による欠陥検出動作の説明図である。
【図６】従来技術によるマスク欠陥検査装置の一例を示す構成図である。
【図７】フォトマスク基板の位置決めと検査領域の設定の一例を示す説明図である。
【図８】フォトマスク基板のアライメントマークを撮像した画像の一例を示す説明図である。
【図９】従来技術のマスク欠陥検査装置によるテンプレート画像登録処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】従来技術のマスク欠陥検査装置によるフォトマスク基板の欠陥検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】従来技術のマスク欠陥検査装置による欠陥検出動作の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ フォトマスク基板
２ 基板クランプ台
３ Ｘ軸移動ステージ
４ Ｙ軸移動ステージ
５ 除振台
６ 光源
７ ＸＹ移動制御部
８ 顕微鏡(光学顕微鏡)
９ ライトガイド
１０ 透過光照明部
１１ 対物レンズ
１２ 投影レンズ
１３ 光軸(Ｚ軸)移動ステージ
１４ 自動焦点検出器
１４１ 自動焦点調整器
１５ ビデオカメラ(ＣＣＤカメラ)
１６ 測定制御部(検査制御部)
１６１ 画像取込・表示部
１６２ 画像記憶部
１６３ ＣＰＵ(所定のプログラムが格納されたＣＰＵ)
１７ 画像モニタ
２０ 定光量光源
２１ ハロゲンランプ
２２ 電圧調整器
３０ 定光量透過光照明部
３１ 伝送線
３２ プリズム(光分割用)
３３ 光量検出器
Claims (1)
- 基準対象の撮像時と検査対象の撮像時とで撮像照度を等しく保つ定光量照明手段による照明のもとで撮像した前記基準対象の画像と前記検査対象の画像を比較し、前記検査対象の欠陥を検査する方式の欠陥検査装置において、
前記検査対象の画像と前記基準画像の比較対象領域内での画素輝度のバラツキ頻度に基づいて前記欠陥部分を検出するヒストグラム判定手段を設け、
前記ヒストグラム判定手段は、
ヒストグラムで最大個数を有する輝度を検出して輝度Ｓとし、輝度Ｓがレベル(Ｓ＋noise)を超えている箇所の輝度Ｕａから輝度Ｕ＝Ｕａ−Ｓを求めて判定値Ｎ＝１とし、更に、上下左右に隣接する画素についても輝度がレベル(Ｓ＋noise)を超えている輝度Ｕ＝Ｕａ−Ｓを求めて輝度加算輝度Ｕ＝Ｕ＋Ｕ、Ｎ＝Ｎ＋１とする処理を超過する画素が無くなるまで繰り返し、予め設定してある判定個数値Ｎａと判定noise を用い、判定値Ｎ＞Ｎａ、且つ(Ｕ／Ｎ＞判定noise)になったとき、一番高い輝度を有する画素の位置を白欠陥位置として検出し、
輝度Ｓがレベル(Ｓ−noise)未満の箇所の輝度Ｄａから輝度Ｄ＝Ｓ−Ｄａを求めて判定値Ｎ＝１とし、更に、上下左右に隣接する画素についても輝度がレベル(Ｓ−noise)未満の輝度Ｄ＝Ｓ−Ｄａを求めて輝度加算輝度Ｄ＝Ｄ＋Ｄ、Ｎ＝Ｎ＋１とする処理を超過する画素が無くなるまで繰り返し、予め設定してある判定個数値Ｎａと判定noise を用い、判定値Ｎ＞Ｎａ、且つ(Ｄ／Ｎ＞判定noise)になったとき、一番低い輝度を有する画素の位置を黒欠陥位置として検出することを特徴とする欠陥検査装置。
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