JPH01202607A - 反復微細パターンの差異検出方法 - Google Patents

反復微細パターンの差異検出方法

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JPH01202607A JP63298446A JP29844688A JPH01202607A JP H01202607 A JPH01202607 A JP H01202607A JP 63298446 A JP63298446 A JP 63298446A JP 29844688 A JP29844688 A JP 29844688A JP H01202607 A JPH01202607 A JP H01202607A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明は、一般には差異検出の方法と装置とに関し、特
に、半導体ウェハー、フォトマスクの網目、平板ＴＶス
クリーン、及びその他の反復列すなわちそれが一部品を
形成している盤を有するデバイスにおける差異を自動的
に検出するための方法及び装置に関する。
〔発明の背景〕
前記のように、ウェハーや同様な物体すなわち反復パタ
ーンを有する表面の差異は、ウェハー上の１つのパター
ンを同じウェハー上の別のパターンと比較するか、又は
１つのパターンを基準となるパターｙすなわちデータベ
ースの情報と比較することによって検出されてきた。し
かしながら、このような差異検出プロセスには感度を制
限してしまう大きな次のような２つの要因がある。
１．２つの対照するパターンの画像は画像センサーに対
して正確に同じ位置で計数化されない。
これはステージ位置誤差９間隅取り誤差などの要因の組
合せによる結果である。たとえ対照される２つの画像の
間のオフセットを画像メモリ内で２つの画像を互いに動
かすことにより簡単にピクセルの半分より小さくできて
も、０．５ピクセルの大きさの配列上の誤差は残って２
つの対照画像における人為的な差異となり通常の差異に
間違え得る。この配列上の誤差を考慮して警報を小さく
すると、差異検出感度も減少してしまう。一方で、警報
率を増加させることなく差異検出感度を増加するために
、配列上の誤差を小さくしなくてはならない。
２．２つの対照画像は差異がなくても通常の処理偏差に
よυ差分を有し得る。はとんどの処理と同様に半導体処
理は、有限の許容誤差を有する。
通常の処理偏差なら処理の許容制限値内の偏差にあては
まる。この偏差は線幅の備差、反射率すなわち画像の対
照の偏差、そして１つのパターンと他のパターンとの層
状配列における偏差となって現れる。たとえば、線幅の
偏差はステッパの露光偏差による場合があシ得る。反射
率の偏差はクエハーのフィルム厚の偏差による場合があ
り得る。そして層状配列における偏差はステッパとアラ
イナの誤配列による場合があり得る。これらの処理偏差
は通常ウェハー上で１つのパターンから他のパターンに
亘って生じる。
しかしながら、１つのパターンの制限された部分、たと
えばセンサーの一領域内に注目することによって処理は
変わらないままで、大きな偏差がなくなるのである。
〔発明の概要〕
従って本発明のｉｔの目的は反復パターン中の極小さな
差異を検出する高度な方法と装置とを供給することであ
る。
本発明のその他の目的は、通常の処理偏差に対する感度
の小さい多重パターンデバイス上の差異を自動的に検出
する方法と装置とを提供することである。
本発明のさらにその他の目的は、高感度で差異を検出し
ながら比較的簡単で安価な像処理ハードウェアを使用す
る方法と装置とを提供することである。
基本的に本発明によって多重パターンデバイスの検査方
法が提供され、そこではデバイスの画像は光学検出器の
画像検出面上のピクセル軸に関連して配置され、検出器
に関連する画像の相対的な大きさが調整されることによ
って検出面内の画像の反復パターンの大きさは検出器に
よるピクセルの大きさの整数倍の大きさを有し、画像上
で相当するピクセル群やピクセルのグループは等しいパ
ターンを有する。またこのようなピクセル内のデータは
このような相当するピクセル群から得られたデータかま
たはデータベース中の情報と比較され、周知のデータ比
較技術によって差異が確認される。
本発明の利点は高感度で且つ通常の処理偏差に対しては
感度の小さい方法を提供していることである。
本発明のその他の長所は反射光や伝播された光線や螢光
、及びその他の発光法についても応用できることである
。
さらに本発明のその他の長所は簡単で比較的安価な画像
処理ハードウェアしか必要としないことである。
本発明のさらにその他の長所は線幅偏差や配列上の偏差
、及び反射率の偏差といった多重層ウェハーの検査に関
するほとんどの問題点を克服していることである。
〔発明の実施例〕
まず第１図は、本発明を実施するための基本的に機械的
な且つ電子光学上の装置の概略図を示す。
部品１０で示すクエハー、網目印部ホトマスク。
平板テレビスクリーンなどが移動部分１２に設置されて
おり、部品１０は光学軸１４に対して垂直に交差するよ
う配置されたｘ、ｙの両軸のどちらの軸方向にも手動、
あるいは電気的制御で移動できる。部品１０の上部表面
は典型的には直交する列と行とが形成する規則的な列を
為した多数の等しいパターンを有しているが、工程上の
偏差すなわち差異による数個の異なるパターンも含んで
いる。
軸１４に沿って設置された対物レンズは、部品１０の全
体もしくは特定の部分の像を選択的に結び、この像はズ
ームレンズ１８を介してカメラ２０の口径部に至る。本
実施例では、カメラ２０は典型的にはビデオカメラで、
スクリーンサイズと像ピクセル鮮鋭度とは固定されてお
り、入力される像のサイズはズームレンズ１８を調整す
ることにより変化できる。あるいは、像の小さな不連続
な部分のデータを修正する能力を有することによｐ。
カメラ２０はＣＣＤカメラもしくは同様なデバイスで構
成できる。カメラ２０の出力は、像のピクセルデータを
像の他の部品からのデータやデータベース内の情報に置
き替えるデータ電子処理部２２へ送られる。
本発明の詳細な説明するために、まず第２図を参照する
。第２図において長四角形２４はカメラ２０の検出部表
面を示しており、円２６は光学開口部を示している。物
体１０が形成するパターンの一部である像２８はパター
ン２９の列で示している。
本発明によれば、まず像２８はカメラ２０の感光面２４
上に低倍率で投影される像であるが、検出器表面のＹ軸
に沿った像２８上に現れた列と行の測定はともかく行わ
れる。もし像２８ではなく破線２４′が示す相対的な配
向の像では、物体は角度Ｏから回転しており、Ｙ軸は像
２８の縦の行に沿っている。多数の周知の技術によって
カメラの特定の軸方向に像を配置することができる。
像が適当な位置に結ぶと、次の段階として、像が第３図
に示すように１つのダイすなわちくり繰しの特徴を有す
る全体の中の一部を選定する。これはカメラ２０の開口
部２６の範囲内に反復パターンが現われるまでズームレ
ンズ１８の倍率を上げる操作となる。そしてその時点で
ズームレンズはさらに像の反復パターンの１つ（周期Ｐ
で示される）がカメラ−杯に現われるように調整される
。
まず像を回転してカメラのある軸方向に配置し、あらか
じめ決められたピクセルの集積数を勘案し、その数に相
当する倍率にズーム倍率を調整することＫよって、ピク
セル対ピクセルの比較を行うことができる。特に、パタ
ーンのあらゆる特徴を観察するために、ピクセルあるい
は主要パターンを含んだピクセル群は他のピクセル、あ
るいは同じ特徴を有するピクセル群と比較され、両者の
間に大きな不一致があると欠陥として検出される。たと
えば、第３図の４０で囲まれた特徴部分は４２または４
５で囲まれた部分の対応する特徴と比較される。すなわ
ち、４０に示す特徴は４５に示す特徴と比較される。け
れど便宜上、はとんどの比較は共通の水平方向軸あるい
は鉛直方向軸に沿って存在する特徴部分同士で行われる
。
第４図には拡大した部分４０，４２，４４、及び４５が
示されると共にピクセル格子３５が重畳されている。パ
ターンの別々の部分で使用されている同じタイプの型を
有するピクセル群から取り出したピクセルデータの簡単
な比較によって、比較された１つ又は複数の部分が相異
しておシ欠陥があることが判明する。たとえば、もしも
特定のデータ、すなわち部分４０の一部を覆っている３
Ｘ３のピクセルアレイ４１に含まれるデータを対応する
ピクセル、すなわち部分４２の覆っている対応したピク
セル群４３と比較することによって、両者間の差異４５
の存在が明らかになる。
同様に、第５図に示すように、単一ピクセル５０あるい
はピクセル群５２が有する情報はデータベースが有する
対応する情報と比較することができる。
第６図は本発明のその他の実施例であり検出器のサイズ
に比例する像のサイズを調整するズームレンズを使用す
る代わりに、対物レンズ１６と鉛直方向走査距離調整と
水平方向走査距離調整機能を有するビデオカメラ６２と
組合わせた単純なリレーレンズ６０を使用している。こ
の実施例においては、検出器ピクセルの整数倍の像パタ
ーン幅Ｐを得る目的で像の大きさを変化させる代わシに
、ビデオスクリーンの検出器位置の有効範囲を効果的に
変化させる。前記の実施例と同様に、検出器の大きさは
、次に述べるように、パターン化し九像を有効な検出器
表面の垂直軸方向もしくは水平軸方向に配列することに
よって調整される。
ｆ％７図に示す本発明のその他の実施例の装置は、例え
ば、適渦なリレーレンズ７２を介して対物レンズ１６に
よって作成された像を受ける５１２Ｘ１検出装置を有す
る＋７　＝アセンサー列７０を使用している。この場合
走査はステージ１２を移動して物体１０を通常はセンサ
ー列の縦横の長さ方向へ移動させることによって行われ
る。ピクセルの効果的な大きさの決定やその幅の調整は
検出器のある比率に比例するステージの走査スピードを
調整することによって行われる。すなわちその他の実施
例によっても実質上同じ結果が得られることがわかるで
あろう。
さらに第８図は、本発明の別のその他の実施例を示して
おシレーザー８０．専用焦点レンズ８２゜物体１０を移
動させるステージ１２．対物レンズ８４、リレーレンズ
８６．そして検出器８８とを有するレーザー結像装置に
よって走査される。この実施例では、背面照明走査によ
る実施例においても前面照明による実施例においても、
レーザー走査装置を調整することによって様々な倍率を
達成できる。
要するに、本発明の方法は基本的に後記の工程を有して
いる。
１、作成された画像のｍ×ｎピクセル列の各ピクセルの
情報を解析できる画像検出装置を提供する。
２、表面に規則的な列の反復パターンを有する照明でき
る型を有する物体に光をあてる。
３、物体の焦点の合った像を検出装置に投影する。
４、物体を検出装置に対して回転させ画像の軸を検出器
の軸の方向に配列する。
５、画像の前記の反復パターンの幅が前記のｍ×ｎ列ピ
クセルの中の選択されたピクセル間の距Ａｔｉに等しく
なるように画像の倍率を調整する。
６、反復パターンの１つをその他のパターン（もしくは
データベース）に置き替え差異を検出する。
前記の数個の実施例による本発明の説明から、その他の
代わりの例や修正例があることが理解でき、先行技術の
熟練者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１の実施例の装置を示す略図であ
る。第２図乃至第５図は、本発明の詳細な説明するため
の平面拡大図、そして第６図乃至第８図は本発明のその
他の実施例の装置を示す略図である。 １０・・・・ウェハーなど、１２・・・・移動部品、１
６，８４・・・・対物レンズ、１８・・・・ズームレン
ズ、２０・Φ・・カメラ、２２・・・・データプロセッ
サ、２４・・・・感光面、２６・・・・光学開口部、６
０，７２．８６・嘲・・リレーレンズ、６２・・・・ビ
デオカメラ、７０・・・・リニアセンサー列、８８会・
・・検出器。 特許出願人　ケイエルエイ・インストラメンツ・コーポ
レーション代理人山　川　政　樹（ほか２名） ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、６

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　半導体ウェハー、フォトマスク、網状もしくは平板な
    パネル状のＴＶスクリーンのような物体の特定な表面上
    で反復されるマイクロ微細パターン中の差異を検出する
    方法であつて、この方法が：投影された光像のｍ×ｎピ
    クセルアレイの各ピクセル情報を解像できる画像検出装
    置を使用し、表面上の規則的なアレイ内の反復パターン
    を決定する照明できる部分を有する物体に光をあて、上
    記部分の焦点の合つた光像を前記の表面から前記の検出
    装置に投影し、前記物体を前記検出装置に対して回転さ
    せて前記の光像の軸を前記の検出器の軸の方向に配列し
    、前記光像の前記の反復パターンが前記のｍ×ｎピクセ
    ルアレイの中の選択されたピクセル間の距離に等しくな
    るように光像の倍率を調整し、反復パターンの１つをそ
    の他のパターンと比較して前記の差異を検出することを
    特徴とする検出方法。
JP63298446A 1987-12-03 1988-11-28 反復微細パターンの差異検出方法 Expired - Lifetime JPH06105169B2 (ja)

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