JPH02853B2

JPH02853B2 -

Info

Publication number: JPH02853B2
Application number: JP7308381A
Authority: JP
Inventors: Junji Hazama; Atsushi Kawahara; Norio Fujii; Kazunari Hata; Tooru Azuma
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1981-05-15
Filing date: 1981-05-15
Publication date: 1990-01-09
Also published as: JPS57188823A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、パターンの欠陥を検査する装置に関
し、特に半導体集積回路製作用のフオトマスク又
はレチクル上の微細パターンの欠陥を検査するパ
ターン検査装置に関するものである。

フオトマスク又はレチクルのパターンを設計デ
ーターと比較して検査する場合、比較するデータ
ー量を極力少くして、ハードウエアー又はソフト
ウエアーの負担を減らすようにパターンの特徴、
例えばパターンのエツジの数のみを抽出して、特
徴比較を行う方式が多くとられている。しかし従
来は設計データーから、特徴を抽出する手段とし
て、主にコンピユーターを用いプログラムにて特
徴を抽出する手法がとられてきた。ところが設計
データーは一例として第１図に示す様な矩形パタ
ーンを多数組み合わせて作られている。個々の矩
形パターンはレチクル、マスク上の所定の座標系
における中心座標（Ｘ、Ｙ）幅Ｗ、高さＨと座標
軸に対する回転角θの計５つのパラメーターで表
わされており、一枚のレチクル又はマスクの１チ
ツプ分のデーターとして磁気テープに格納されて
いる。又個々の矩形パターンの一部分がお互いに
重なつて存在することにより矩形だけではなく複
雑なパターンを形成できる様になつている。

一方実際のフオトマスクやレチクルのパターン
を検査する場合には、ITV等の２次元センサー
でパターンの原画像を光電的にラスタースキヤン
して、光電変換された電気信号が検査するための
処理回路に入力される。又、別の手段として一次
元センサーで光電的に水平方向のスキヤンを行い
垂直方向には検査対象を機械的に駆動する方法も
ある。どの様な手段をとつたとしても結果とし
て、２次元的にラスタースキヤンされた時系列の
映像信号が発生する。一例として第２図に示す様
に矢印で示した順序に映像信号は処理回路に入力
される。

又、ここで一度に走査される領域はマスク又は
レチクルの一部であり、全面に対して検査を行な
うには検査対象を少しずつ移動させればよい。検
査時に於てはラスタースキヤンを行つて得られた
映像信号は第２図で示した矢印の方向で、パター
ンの濃淡に応じた２値画像信号に変換された後、
例えば走査線毎に表われるエツジの数を抽出する
特徴抽出回路に入力される。ところで設計データ
は個々の矩形パターンのデータであつて、複数の
パターンを重ね合せた後の最終的なパターンはデ
ータとして保有していない。そこで計算機が演算
して複数の個々のパターンデータより重ね合せた
後の最終的なパターンを算出する事となるが、そ
の演算時間は非常に多くの時間を要するという欠
点があつた。

さらにITV等でマスク像又はレチクル像を光
電変換する場合には、ITVの受光面にキズが存
在したり、使用中にゴミが付着したりして、あた
かもマスクやレチクルに欠陥が存在する様な映像
信号が発生する。この為、ゴミやキズが存在する
領域では検査を禁止する必要がある。そこで、あ
らかじめ検査禁止領域を計算機に記憶しておい
て、検査領域中の禁止領域については、該当する
検査結果を出力しない様にプログラム上で考慮す
る必要があり、リアルタイムに検査結果を出力で
きないという欠点もあつた。

そこで、本発明の目的は、被検査物上にパター
ンを作成したときの設計データからの特徴抽出の
時間を短くすると共に、検査の時間も短くしたパ
ターン検査装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明においては
以下のように構成する。すなわち、レチクルやマ
スクの如き被検査物上のパターンの原画像を走査
して、原画像を画素化した画像２値信号を発生す
る走査手段と、設計データを入力として、原画像
の各画素が設計上備えるべき設計２値信号を発生
する手段と、画像又は設計２値信号から、一定範
囲の２値画像が所定の特徴を備えていることを検
知したとき検知情報を発生する特徴検知手段と、
この検知手段に設計２値信号を入力する第１状態
と、画像２値信号を入力する第２状態とを切換え
る手段と、第１状態のとき設計２値信号の入力に
基づく検知手段の検知情報を記憶する記憶手段
と、第２状態のときの画像２値信号に基づく検知
手段の検知情報と、記憶手段に記憶された設計２
値信号に基づく検知情報とを比較して、両者が異
なるとき欠陥情報を発生する比較手段、とを設け
る。

以下に本発明の実施例を説明するが、実施例で
は、ICチツプ作成用のレチクルやフオトマスク
の欠陥を検査する場合について述べるが、その他
に電子回路を組むプリント基板等の検査にも応用
できる。

第３図は、本発明の一実施例を示すブロツク図
である。マスク又はレチクルのパターンの設計
値、すなわち第１図に示した５つのパラメータ
（Ｘ、Ｙ、θ、Ｈ、Ｗ）は、磁気テープ（以下、
MTとする。）１に１チツプ分が記録されている。
計算器２は、MT１から設計データを読込み、画
像メモリ４に２値画像を展開しやすいような情報
Ａに変換して、展開回路３に送り出す。

一方、ITVを有する走査手段としての撮像回
路９は、第２図に示したITVのラスタ走査によ
つて得られるパターンの原画像に応じたアナログ
映像信号を２値化した画像信号Ｄを出力する。画
像信号Ｄは、ITVの水平走査線分のアナログ映
像信号をクロツク信号によつてサンプリングし
て、ITVの入力画面を画素化した信号である。
また画像メモリ４は、ITVの入力画面を画素化
したときの画素数と同じビツト数を有し、展開回
路３が出力するアドレス情報Ｂに基づいて、１ビ
ツト単位でアクセスされる。読出回路５は、画像
メモリ４からITVの走査の順に対応するビツト
から２値信号を順次読出して、画像信号Ｄと同一
形式で、設計２値信号としての時系列の参照信号
Ｃを出力する。以上の展開回路３、画像メモリ
４、及び読出回路５によつて、設計信号発生手段
を構成する。

切換回路１０は、画像信号Ｄと参照信号Ｃのい
ずれか一方を、次の特徴検知回路（以下、単に検
知回路とする。）６に出力する。検知回路６は、
例えば水平走査線上に表われるパターンのエツジ
数を検知したり、パターンの角が所定の角度であ
ることを検知して、検知情報としての特徴情報Ｅ
を出力する。記憶手段としての特徴メモリ７は、
切換回路１０がａ側、すなわち第１状態として参
照信号Ｃを入力しているときに、検知回路６によ
つて検知された特徴情報Ｅを順次保持する。比較
回路８は、検知回路６が画像信号Ｄを入力したと
きに出力する特徴情報Ｅと、特徴メモリ７に保持
された特徴情報とを順次比較して、各々の特徴情
報が異なつていれば、それは欠陥ありとして、計
算機２へ欠陥情報を出力する。

尚、画像メモリ４が入力する画像信号Ｄ、及び
比較回路８が入力する禁止信号Ｇとして作用する
参照信号Ｃは、ITVの受光面上の異物や傷に対
して、比較回路８の比較動作を禁止するために設
けられている。

次に、第３図に示したブロツク図の動作、及び
各部の詳細な構成について説明する。

第４図は一例としてレチクル１３中の検査する
領域１４を示す。領域１４は、ITVの撮像領域
と一致するものである。MT１には、１チツプ
分、すなわちレチクル全面分の設計データが記録
されているから、領域１４に相当する設計データ
だけを選び出す必要がある。そこで計算機２は、
検査の開始前に、MT１からレチクル全面の全て
の設計データを読込み、その設計データを内部の
記憶装置にレチクル上の検査領域毎に振り分けて
記憶する。こうして、検査領域毎に振り分けて格
納された設計データのうち、例えば上述の領域１
４に関連する設計データを選び出す。このとき、
第５図に示すように、領域１４から一部がはみ出
すような、斜線で示した矩形パターン１５の設計
データについても選び出す。

次に計算機２は、矩形パターンの５つのパラメ
ータを、展開回路３に入力可能な情報Ａに変換す
る処理を行なう。ここで、展開回路３の構成につ
いて、第６図により説明する。展開回路３は、情
報Ａの入力によつて、画像メモリ４上のアドレス
を演算する複数のカウンタ等から構成される演算
器（以下、CULとする。）２０と、演算されたア
ドレスを、画像メモリ４上の２次元的なビツトを
直接アクセスできるようにデコードする２つのデ
コーダ（以下Ｘ−DEC、Ｙ−DECとする。）２
１，２２とから構成される。計算機２が、出力す
る情報Ａは、１つの矩形パターンに対して、７つ
の信号X₁，X₂，X₃，X₄，Y₁，Y₄，θから成り、
CUL２０は、これら７つの信号を例えば時分割
に入力する。７つの信号は、第７図に示すように
定められている。すなわち、検査する領域をXY
座標で表わしたとき１つの矩形パターン２５の４
つの角位置P₁、P₂、P₃、P₄を座標値で表わす。
P₁は、矩形パターン２５の画像メモリ４への書
込みの起点となる座標値（X₁、Y₁）で表わされ
る。P₂、P₃は矩形パターン２５のＸ座標値
（X₂）、（X₃）のみで表わされ、P₄は、画像メモリ
４への書込みの終点となる座標値で、（X₄、Y₄）
で表わされる。第７図の場合、矩形パターン２５
はXY座標に対して回転していないから、情報Ａ
のうち、θは0゜パターンを示す信号となる。

CUL２０は、上述の７つの信号を入力して、
不図示の内部の２つのカウンタＸカウンタとＹカ
ウンタとに、X₁とY₁をそれぞれセツトする。セ
ツトされたX₁の値は、常に画像メモリ４のＸ方
向のビツトをアクセスするＸ−DEC２１によつ
てデコードされ、Y₁の値は、同様にＹ方向をア
クセスするＹ−DEC２２にそれぞれアドレス情
報Ｂとして出力される。第７図の場合、X₁をセ
ツトした不図示のＸカウンタは、その値がX₂（P₂
点）に等しくなるまで、１ずつ増加を行なう。こ
の間、画像メモリ４上の対応するビツトには、論
理「１」がセツトされていく。Ｘカウンタは、計
数値がX₂になると、再びX₁にセツトされると共
に、Y₁を保持した不図示のＹカウンタは、１だ
け増加される。そして上述のように、Ｘカウンタ
がX₂になるまで、画像メモリ４の対応するビツ
トに「１」をセツトしていく。以上の動作をＹカ
ウンタがY₄に等しくなるまでくり返す。このよ
うにして、情報Ａを入力として、画像メモリ４上
には、設計値上の矩形パターン２５と同一のビツ
トパターンが生成される。尚、第８図の点線に示
したように、矩形パターンがθ＝45゜である場合
は、P₁の座標（X₁、Y₁）に対して、P₁からＸカ
ウンタ、Ｙカウンタとも１ずつ増加させて、画像
メモリ４上で斜めに並ぶビツトを矢印２７のよう
に順次アクセスする。次にP₁から１つ上のビツ
トを始点として斜めに書き込む。こうして、斜め
に書き込むときは、その始点を矢印２６のように
階段状にずらしていく。

尚、同図中、ます目の１つは、画像メモリ４の
１ビツトを表わす。また、第６図のCUL２０は、
所定のクロツク信号２３の出力により動作する。
もちろん、画像メモリ４は、書き込み前に、全ビ
ツトが論理「０」にクリアされる。

上述のように、画像メモリ４に検査領域分の設
計データに基づいたビツトパターンが全て書き込
まれると、第３図に示した読出回路５は、画像メ
モリ４のアドレスを操作して、ITVの走査の順
に対応するビツトから順次２値信号を読込む。

次に、第３図で示した検出回路６について第９
図により説明する。

第９図は一例として、参照信号Ｃ、又は画像信
号Ｄを入力して、検査領域中、又は画像メモリ４
上の２値画像から、特徴情報Ｅとしてパターンの
角エツジの情報（詳しくは後述する。）を抽出す
る回路を示す。時系列の参照信号Ｃ又は画像信号
Ｄは直列シフトレジスタ３０，３１を直列に複数
接続したレジスタ列に入力する。直列シフトレジ
スタ３０，３１のビツト数は、画像メモリ４の横
方向に並んだ一列のビツト数と等しく定められ
る。信号Ｃ又はＤは、クロツク信号３７によつて
順次レジスタ列に導かれる。このレジスタ列のう
ち、シフトレジスタ３０で構成さる部分、例えば
２次元的なｎ×ｎビツトを切出部３２とすると、
切出部３２の２値情報３３は、次の角情報発生回
路３４に入力する。角情報発生回路３４は、切出
部３２中に所定の角エツジのパターンを検知した
とき、フラグ信号３５を出力すると共に角エツジ
の形状に応じて符号化したコード３６を出力す
る。このコード３６は、例えば切出部３２中に表
われるパターン（２値論理）の角エツジの角度、
及び角エツジの方向等によつて定められる。従つ
て、角情報発生回路３４は、２値情報３３を入力
として、所定の角エツジを検知するパターンマツ
チング回路と、その出力信号を入力して、符号化
するエンコーダ回路とを備えている。

次に、第３図で示した特徴メモリ７について、
第１０図により説明する。特徴メモリ７は第９図
に示した角情報発生回路３４のフラグ信号３５、
コード３６とを入力する。この角エツジの情報を
保持する場合、特徴メモリ７には、フラグメモリ
４３とデータメモリ４４とが用意されている。領
域４０は、第４図に示したITV上の検査領域１
４、又はこれと同じ画像メモリ４上の２次元的な
２値画像領域に対応する。局所領域４１は、第９
図に示した切出部３２によつて切出される領域に
相当し、シフトレジスタ３０，３１のシフトによ
り、第１０図中、矢印の方向に移動する。局所領
域４１は画素単位に１つずつラスタ走査と同時に
移動する。

一方、フラグメモリ４３は、例えば領域４０中
の水平走査線の本数、あるいは画像メモリ４の縦
方向のビツト数と同数のビツト数を有し、データ
メモリ４４は、１水平走査線中の画素数、あるい
は画像メモリ４の横方向のビツト数と同数のビツ
ト数から成る１ライン分のメモリL₁，L₂…を有
する。

ここで、この特徴メモリ７にフラグ信号３５と
コード３６を格納する動作を説明する。

領域４０中にパターン４２が存在した場合、局
所領域４１が左上隅からラスタ形式の走査を始め
ると、水平方向の１走査中に角エツジがなけれ
ば、フラグメモリ４３には順次対応するビツトに
「０」が入る。そして第１０図のようにパターン
４２の90゜の角エツジが局所領域４１の中央に表
われると、縦方向の走査位置に対応したフラグメ
モリ４３のビツトに「１」が入る。同時に、メモ
リL₁には、横方向の走査位置に対応したビツト
に「１」が入力されると共に、続く数ビツトにコ
ード３６がC₁として格納される。その他のビツ
トには「０」が入力される。さらに領域４１が右
へ移動して、パターン４２の右上の角をとらえる
と、メモリL₁には、その走査位置に対応したビ
ツトに「１」、続く数ビツトにコード３６として
C₂が入力される。以上のように、領域４０の全
面を、局所領域４１が走査し終ると、フラグメモ
リ４３には、水平方向の走査線上に表われる角エ
ツジの数だけ対応するビツトに「１」が保持さ
れ、データメモリ４４には、フラグメモリ４３中
の「１」の数に等しいライン分のメモリに符号化
した角エツジの情報が記憶される。

以上に述べた、MT１から設計データを読込
み、特徴メモリ７に特徴情報を記憶するまでの動
作は、切換回路１０をａ側にした非検査時すなわ
ち第１状態に行なわれる。また、特徴メモリ７に
記憶された１画面分の特徴情報は、計算機２の内
部又は外部記憶装置へ転送される。そして、この
動作をレチクル又はマスク全面に渡つて行なうこ
とによつて、レチクルやマスクの１チツプ分の特
徴情報が計算機２の記憶装置に蓄積される。そし
て、実際にレチクルやマスクをITVで撮像して
検査するときは、この記憶装置から１画面分の特
徴情報が、特徴メモリ７へ転送される。

次に、第３図に示した比較回路８の動作につい
て説明する。比較回路８は、切換回路１０をｂ側
にした第２状態としての検査時に働くものであ
り、画像信号Ｄを入力して、抽出された特徴情報
と、特徴メモリ７に保持された特徴情報とを順次
比較する。

画像信号Ｄが、検知回路６に入力すると、第９
図に示したように、角情報発生回路３４はITV
で撮像したレチクル上のパターンの角エツジに応
じて、フラツグ信号３５とコード３６を出力す
る。この時、比較回路８は、フラツグメモリ４３
の、ITVの走査線に対応したビツトの内容を調
べて、そのビツトが「１」であれば、データメモ
リ４４中のそのラインに相当するメモリから記憶
された各ビツトの２値信号を時系列に読出す。そ
して、このデータメモリ４４からの時系列の信号
は、ITVの走査と同期して、検知回路６のフラ
ツグ信号３５が発生したとき、コード３６と順次
比較されていく。そして、レチクル上のパターン
の角エツジが、設計上の角エツジと異なる場合、
すなわち、データメモリ４４中のコードと、検知
回路６が出力するコードが異なれば、計算器２へ
欠陥情報を出力する。

次に第３図で示した禁止信号Ｇについて説明す
る。

一般に、ITV等の撮像素子の受光面には、小
さな傷が付いていたり、あとからゴミ等の異物が
付着しやすい。この傷やゴミによつて、レチク
ル、又はマスク上のパターンに欠陥がなくても、
欠陥ありとして検査されることがある。そこで、
ITVで撮像される１画面中、傷やゴミが存在す
る部分では、比較回路８の比較動作を禁止する。

そこで、ITVにパターンの無い無地の画像を
入力する。これにより受光面の傷や異物に応じた
画像信号が得られるので、この画像信号Ｄを、画
像メモリ４に入力する。すると画像メモリ４に
は、１画面の傷や異物に応じた２値画像が生成さ
れる。これは、検査開始の前、すなわち、特徴メ
モリ７に特徴情報が保持し終つてから行なわれ
る。そして、検査時には、ITVの走査と同期し
て、読出回路５から出力される時系列の参照信号
Ｃは、禁止信号Ｇとして、比較回路８に入力す
る。禁止信号Ｇが論理「１」で傷や異物を表わす
とすれば、比較回路８は、禁止信号Ｇの論理
「１」が入力した時点で比較動作を中止し、論理
「０」が入力された時点から、比較動作を再開す
る。尚、比較動作の中止の間でも、検知回路６、
特徴メモリ７は前述の動作を行なつている。

また、ITVの受光面に付着するゴミは時間と
共に増加する傾向があるが、レチクル数枚分の検
査時間内に、その位置が変化することは少ない。
そこで、受光面の傷や異物についての画像を、あ
らかじめ画像メモリ４に生成し、その２値画像を
信号Ｈとして計算機２の内部の不揮発性メモリに
転送して保持しておく。そして、必要な時点で、
この不揮発性メモリから画像メモリ４へ傷や異物
の２値画像を読出して書き込めばよい。受光面の
傷や異物による比較動作の禁止を、上述のように
行なうことによつて、ITVの走査と同時に、す
なわちリアルタイムに行うことができるので、検
査時間を短縮する利点がある。

以上、本発明の実施例を述べたが、他の実施例
として、検知回路６、特徴メモリ７、比較回路８
から成る検査回路を複数設けて、第１１図に示す
ように接続してもよい。この場合、もう１組の検
査回路の検知回路６ａは、検知回路６では検知で
きない特徴的なパターンを検知するようにする。
例えば、前述のようにパターンの角エツジのみを
検知する場合、レチクルやマスク上に設計データ
中には存在しない微小パターンが形成されていて
も、欠陥であるとして判定されない。

そこで、検知回路６ａは、ITVの１走査線上
に存在するパターンのエツジ数を特徴情報として
発生するものにする。この走査線毎のエツジ数を
設計データから検知して、特徴メモリ７ａに保持
する。そして、検査時には比較回路８ａが、走査
線毎にエツジ数を検査するようにすれば、微小パ
ターンは欠陥として確実に捉えることができる。

このように、パターンの特徴を検知する際、並
列的に複数の異なる特徴を検知させれば、レチク
ル又はマスク上のパターンの欠陥は、より確実に
みつけることができる。

複数の特徴とは、前述の角エツジの形状や、エ
ツジ数のみならず、幾何学的なパターンが有する
全ての特徴、例えば、円形、方形、三角形等の独
立した１つのパターンそれ自体の形状、円形状の
パターンの曲率、複数の線状パターンの線間隔等
に関する特徴を意味する。このように、実施例に
よれば、画像メモリからITVの走査で得られる
時系列の画像信号と同一形式の参照信号を得るこ
とによつて、特徴の検知回路等が、設計データか
らの特徴検知と、レチクル又はマスクからの特徴
検知とに兼用できるばかりでなく、特徴検知のア
ルゴリズムを変更しても計算機のプログラムを変
更する必要がなく、単に、特徴検知回路、特徴メ
モリ、比較回路等の変更だけでよい。また、
ITVからの画像を検査するとき、画像メモリを
検査の禁止領域用のメモリに使用することができ
るので、傷や異物による誤検査を防止できるだけ
でなく、１画面中の任意の領域を非検査領域とし
て設定することもできる。

以上のように、本発明においては、複数の個々
の設計パターンデータから演算により重ね合せ後
の最終パターンを算出する必要が無い為極めて高
速の検査処理が可能である。また、特徴検知手段
は設計データの特徴検知と、被検物上のパターン
の特徴検知とで兼用しているので装置の構成が簡
単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は設計データの矩形パターンを示す図、
第２図はパターンの映像信号の走査を示す図、第
３図は、本発明の特定の実施例を示すブロツク
図、第４図及び第５図はレチクル中の検査する領
域を示す図、第６図は、第３図示の装置中の展開
回路を示す図、第７図及び第８図は、第６図示の
回路の信号を説明する図、第９図は、第３図示の
装置中の検出回路を示す図、第１０図は、第３図
示の装置中の特徴メモリを示す図、第１１図は、
本発明の別の実施例を示す図である。〔主要部分の符号の説明〕、走査手段……９、
設計信号発生手段……３，４，５、特徴検知手段
……６、切換手段……１０、記憶手段……７、比
較手段……８。

Claims

【特許請求の範囲】

１被検査物上に、設計データに基づいて作成さ
れた幾何学的なパターンが、設計通りに形成され
ているか否かを検査する装置において、前記パタ
ーンを走査して、画素化した画像２値信号を発生
する走査手段と；設計データより設計２値信号を
発生する設計信号発生手段と；２値画像が所定の
特徴を備えていることを検知したとき、検知情報
を発生する特徴検知手段と；該特徴検知手段に、
前記設計信号発生手段の出力と、前記走査手段の
出力のいずれかを択一的に切替えて前記特徴検知
手段へ入力する切換手段と；前記切換手段が設計
信号発生手段を選択したとき、前記特徴検知手段
の検知情報を記憶する記憶手段と；前記切換手段
が走査手段を選択したとき前記特徴検知手段の検
知情報と、前記記憶手段に予め記憶された該走査
手段の出力と対応する部分の前記設計２値信号に
基づく検知情報とを比較して、両者が異なるとき
欠陥情報を発生する比較手段とを有することを特
徴とするパターン検査装置。