JPH04114162A - パターン検査方法および装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パターン検査技術に関し、特に半導体集積回
路装置の製造工程で使用するフォトマスクの欠陥検査に
適用して有効な技術に関するものであるっ ご従来の技術〕 半導体集積回路装置の製造工程で使用するフォトマスク
　（レチクル）のパターン欠陥を検査するフォトマスク
検査装置には、設計データ比較方式とパターン比較方式
とがある。設計データ比較方式は、フォトマスクのパタ
ーン描画に用し）だ設計データと被検査対象となるフォ
トマスクのパターンとを比較する方式であり、パターン
比較方式は、同一フオドマスク内または異なるフォトマ
スク間のパターン同士を比較する方式である。設計デー
タ比較方式は、近年のフォトマスクのンングルチップ化
により同一フオドマスク内でのパターン比較が不可能に
なってきたことから、フォトマスクの欠陥検査方式の主
流となってｌ、Ｍる。なお、フォトマスク検査装置につ
し）では、工業調査会、昭和６３年１２月１０日発行の
−８ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブック２　Ｐ１５９〜
Ｐ１６７に記載がある。

：発明が解決しようとする課題： しかしながら、前記設計データ比較方式は、下言己のよ
うな欠点を有している。

■パターン描画に用いた設計データを検査装置のフォー
マットデータに変換するのに多くの時間を要する。

■検査工程のスルーブツトが低い。

■大容量の設計データへの対応などから、検査装置のコ
ストが高くなる。

■設計データの保有、管理が必要となる。

このような理由から、フォトマスクのパターン欠陥を迅
速かつ安価に、しかも信頼度を損なうことなく検査する
ことのできる技術が望まれている。

本発明の目的は、パターン欠陥検査のスルーブツトを向
上させる技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、パターン欠陥検査を低コストで行
うことのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

口課題を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本願の一発明であるパターン検出方法は、被検査物に対
して非焦点となるように配置した第一の対物レンズを通
じて光学的に取り込んだ上記被検査物上のパターンの画
像を電気信号に変換することによって上記被検査物上の
欠陥を取り除５）だ基準パターンデータを作成し、上記
被検査物に対して合焦点となるように配置した第二の対
物レンズを通じて光学的に取り込んだ上配被検査物上の
パターンの画像を電気信号に変換することによって被検
査データを作成し、上記基準パターンデータと被検査デ
ータとを比較してその差異を検出するものである。

口作用二 上記した手段によれば、第一の対物レンズを被検査物に
対して非焦点となるように配置することにより、上記第
一の対物レンズを通じて光学的に取り込まれた被検査物
上のパターンの画像は、本来のパターンの輪郭部や、欠
陥である微小パターンがハーフトーンとなった画像とな
る。そして、上！己画像を電気信号に変換する際、上記
ハーフトーン部を所定のスレショルドで二値化すること
により、欠陥である微小パターンが取り除かれた電気信
号が得られる。そして、上記電気信号を基準パターンデ
ータとし、上！己基準パターンデータと被検査物に対し
て合焦点となるように配置した第二の対物レンズを通じ
て光学的に取り込まれた画像を電気信号に変換して得ら
れる被検査データとを比較することにより、その差異を
上記被検査物上の欠陥として検出することができる。

以下、実施例により本発明を説明する。なお、実施例を
説明するだめの全区において同一機能を有するものは同
一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

：実施伊に 第１図は、本実施例によるフォトマスク検査装置１の要
部の構成を示す図である。

フォトマスク検査装置１は、水平面内で移動自在なＸＹ
子テーブルを備えており、上言己ｘＹテーブル２上には
、被検査物であるフォトマスク３が載置される。第４図
に示すように、上言己フォトマスク３は、１．４７程度
の屈折率を有する透明な石英ガラス板からなり、その主
面には膜厚５００〜３０００人程度、線幅０５〜０．８
μｍ程度の微細なパターン４が設けられている。半導体
ウェハ上に転写される集積回路パターンを構成する上記
パターン４は、上記石英ガラス板の主面に蒸着されたＣ
ｒ（クロム）などの金属膜を電子線描画法により加工し
て形成したものである。上記パターン４は露光の際に遮
光領域となり、他の領域は光透過領域となる。

上記ＸＹ子テーブルの下方には、それぞれ一対の光源５
ａ、５ｂおよび集光レンズ８ａ、６ｂが配置されている
。上言己光源５ａ、５ｂは、例えば水銀ランプにより構
成されている。上記ＸＹ子テーブルの上方には、一対の
対物レンズ７ａ７ｂが配置されて５）る。一方の対物レ
ンズ７ａは、集光レンズ６ａの上方に配置されており、
もう一方の対物レンズ７ｂは、集光レンズ６ｂの上方に
配置されてし）る。対物レンズ７ａは、ＸＹ子テーブル
を集光レンズ６ａと対物レンズ７ａとを結ぶ光路上に移
動させた際、ＸＹテーブル２上のフォトマスク３の主面
に対して非焦点（デフォーカス）となるような位置に配
置されてし）る。これに対し対物レンズ７ｂは、ＸＹ子
テーブルを集光レンズ６ｂと対物レンズ７ｂとを結ぶ光
路上に移動させた際、ＸＹテーブル２上のフォトマスク
３の主面に対して合焦点（ジャストフォーカス）となる
ような位置に配置されている。

上記対物レンズ７ａの上方には、第一の電気処理部８ａ
の一部を構成する画像センサ９ａが配置されている。上
記電気処理部８ａは、画像センサ９ａＳ補正回路部１Ω
および画像データ記憶部１１ａにより構成されている。

上記画像センサ９ａは、対物レンズ７ａを通じて取り込
まれたフォトマスク３のパターン４の画像を画素（ピク
セル）単位の電気信号に変換する。上記補正回路部１０
は、電気信号に変換されたパターン４を所定のアルゴリ
ズムに従ってビット補正する。上記補正回路部１０によ
ってビット補正された電気信号は、基準パターンデータ
として画像データ言己憶部１１ａ１こ言己憶される。

一方、もう一つの対物レンズ７ｂの上方には、第二の電
気処理部８ｂの一部を構成する画像センサ９ｂが配置さ
れている。上記電気処理部８ｂは、画像センサ９ｂおよ
び画像データ記憶部１１ｂにより構成されている。上記
画像センサ９ｂは、対物レンズ７ｂを通じて取り込まれ
たフォトマスク３のパターン４の画像を画素単位の電気
信号に変換し、上記画像データ記憶部１１ａは、上記電
気信号を被検査データとして記憶する。

上記一対の画像データ記憶部１１８．１１ｂは、比較検
査部１２に接続されている。上記比較検査部１２は、画
像データ記憶部１１ａに記憶された基準パターンデータ
と画像データ記憶部１１ｂに記憶された被検査データと
を重ね合わせ、所定のアルゴリズムに従ってそれらの異
同を判定する比較回路部１３と、その結果を表示する表
示Ｂ１４とにより構成されている。

次に、上記フォトマスク検査装置１を用いたパターン検
査方法の一例を説明する。

まず第２図に示すように、フォトマスク検査装置ｌのＸ
Ｙ子テーブルを集光レンズ６ａと対物レンズ７ａとを結
ぶ光路上に移動させ、次いで光源５ａを点灯してＸＹテ
ーブル２上のフォトマスク３の所定領域に光を照射する
。第５図は、上記フォトマスク３の光照射領域を示して
いる。この領域内には、本来のパターン４の他、突起１
５、ピンスポット１６、異物１７などの欠陥が存在して
いるものとする。

フォトマスク３を透過した光は、対物レンズ７ａを通じ
て電気処理ｆｆＢ８ａの画像センサ９ａに取り込まれる
。このとき、対物レンズ７ａはフォトマスク３の主面に
対して非焦点となるような位置に配置されているため、
画像センサ９ａに取り込まれたフォトマスク３上のパタ
ーン４の画像は、その輪郭がハーフトーンとなる。また
、突起１５、ピンスポット１６、異物１７などの画像は
、それるの寸法がパターン４に比べて微小であるたｔ、
それぞれの全体がハーフトーンとなる。そこで、これろ
の画像を電気信号に変換する際、上記ノ１−フトーン部
を所定のスレショルドで二値化することにより、上記突
起１５、ピンスポット１６、異物１７などの欠陥を取り
除しまた電気信号が得られる。第６図は、上記欠陥を取
り除いた電気信号をビットマツプにより表示したもので
あり、図中の破線は、上記パターン４、突起１５、ピン
スポット１６、異物１７の元の輪郭を示している。

次に、上Ｅ電気信号は、補正回路部１０によってビット
補正される。上記補正回路部１０は、欠陥を取り除く際
に縮小されたパターン４の寸法を所定のアルゴリズムに
従って補正し、元の寸法まで拡大する（第７図）。上記
補正回路部１０によってビット補正された電気信号は、
基準パターンデータとして画像データ言己憶部１１ａに
記憶される。

次に、第３図に示すように、ＸＹテーブル２を集光レン
ズ６ｂと対物レンズ７ｂとを結ぶ光路上に移動させ、光
源５ｂを点灯してｘＹ子テーブル上のフォトマスク３の
所定領域に光を照射する。

上記フォトマスク３を透過した光は、対物レンズ７ｂを
通じて電気処理部８ｂの画像センサ９ｂに取り込まれる
。上記対物レンズ７ｂはフォトマスク３の主面に対して
合焦点となるような位置に配置されているため、フォト
マスク３上のツマターン４、突起１５、ピンスポット１
６、異物１７などノ画像は、画像センサ９ｂによってそ
のまま電気信号に変換され、その後、被検査データとし
て画像データ記憶部１１ｂに言己憶される。

次に、画像データ言己憧部１１ａに記憶された基準パタ
ーンデータと画像データ記憶部１１ｂにｇ己憶された被
検査データとは、比較検査部１２に転送される。比較回
路部１３は、所定のアルゴリズムに従って二つのデータ
差異を検出し、それを欠陥データとして表示部１４に表
示する。

以上のように、同一のフォトマスク３から作成した基準
パターンデータと被検査データとを比較することによっ
て欠陥検出を行う本実施例のパターン検査方法によれば
、パターン描画に用いた設計データを必要としないので
、パターン欠陥検査のスルーブツトが向上し、かつパタ
ーン欠陥検査を低コストで行うことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前８己実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。

前記実施例のパターン検査装置は、フォトマスクの下方
に光源を配置したが、例えば第８図に示すように、ハー
フミラ−１８などを使用してフォトマスク３の上面に光
を照射し、その反射光を対物レンズ７ａ（７ｂ）を通じ
て画像センサ９ａ（９ｂ）に取り込んでもよい。

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるフォトマスクの欠
陥検査に適用した場合について説明したが、本発明はそ
れに限定されるものではなく、例えば印刷配線板や液晶
パネルなどのパターン欠陥検査に適用することもできる
。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下言己のとおり
である。

本発明のパターン検査方法によれば、被検査物上のパタ
ーンの欠陥を検出する際、パターン作成に用いた設計デ
ータをパターン検査装置のフォーマットデータに変換す
る手間が不要となるので、設計データと被検査物上のパ
ターンとを比較する設計データ比較方式に比べて検査工
程のスループットを大幅に向上させることができる。

また、設計データを保有、管理する手間が不要となるの
で、設計データ比較方式に比べて検査に要するコストを
大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、本発明の一実施例であるフォトマ
スク検査装置の要部の構成をそれぞれ示す図、 第４図は、フォトマスクの要部断面図、第５図は、フォ
トマスクの要部平面図、第６図は、欠陥を取り除し）だ
フォトマスクのビットマツプ図、 第７図は、ビット補正したフォトマスクのビットマツプ
図、 第８図は、本発明の他の実施例であるフォトマスク検査
装置の要部の構成を示す図である。 １・・・フォトマスク検査装置、２・・・ＸＹテーブル
、３・・・フォトマスク、４・・・パターン、５．５ａ
、５ｂ・・・光源、５ａ、５ｂ・・・集光レンズ、７ａ
、７ｂ・・・対物レンズ、３ａ、３ｂ・・・電気処理部
、９ａ、９ｂ・・・画像センサ、１０・・・補正回路部
、Ｉｌａ、１１ｂ・・・画像データ記憶部、１２・・・
比較検査部、１３・・・比較回路部、１４・・・表示部
、１５・・・突起、１６・・・ピンスポット、１７・・
・異物、１８・・・ハーフミラ− 第２図 ［Ｓ］−５ａ （〉５ｂ “四ヤ Φ達 Φ−５ｂ 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査物に対して非焦点となるように配置した第一
   の対物レンズを通じて光学的に取り込んだ前記被検査物
   上のパターンの画像を電気信号に変換することによって
   前記被検査物上の欠陥を取り除いた基準パターンデータ
   を作成するとともに、前記被検査物に対して合焦点とな
   るように配置した第二の対物レンズを通じて光学的に取
   り込んだ前記被検査物上のパターンの画像を電気信号に
   変換することによって被検査データを作成し、前記基準
   パターンデータと前記被検査データとを比較してその差
   異を検出することを特徴とするパターン検査方法。 ２、被検査物を載置するＸＹステージと、前記被検査物
   に対して非焦点となるように配置される第一の対物レン
   ズと、前記被検査物に対して合焦点となるように配置さ
   れる第二の対物レンズと、前記第一の対物レンズを通じ
   て光学的に取り込まれた前記被検査物上のパターンの画
   像を画素単位の電気信号に変換する第一の画像センサと
   、前記電気信号をビット補正する補正回路部と、前記ビ
   ット補正された電気信号を基準パターンデータとして記
   憶する第一の画像データ記憶部と、前記第二の対物レン
   ズを通じて光学的に取り込まれた前記被検査物上のパタ
   ーンの画像を画素単位の電気信号に変換する第二の画像
   センサと、前記電気信号を被検査データとして記憶する
   第二の画像データ記憶部と、前記基準パターンデータと
   前記被検査データとを比較してその差異を検出する比較
   検査部とを備えていることを特徴とするパターン検査装
   置。 ３、フォトマスクのパターン欠陥を検査するフォトマス
   ク検査装置であることを特徴とする請求項２記載のパタ
   ーン検査装置。