JPH0485540A

JPH0485540A - 検査装置

Info

Publication number: JPH0485540A
Application number: JP2202007A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kobayashi; 賢一小林; Masahiro Yumoto; 湯本　政寛
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-03-18
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JP2720935B2

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】〔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面センサと、該面センサからのパタ
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、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なっ
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に関す
る。

半導体製造に用いられるレチクル、マスク、ウェハなど
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か高集積度化されるのに伴い、上
記のレチクル、マスク、ウェ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
か必要とされる。

〔従来の技術〕

半導体製造に用いられるレチクル、マスク、ウェハなと
を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、被検査物体かレチクルであるものとする
と、まず、レチクルか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）に格納しくステップ
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圧して別の画像メ
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か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、上記の差信号か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１
０７）。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（＋）、（２）から読み出した両データの差信号か
最小になるようにステージを移動しくステップ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１０６〜１０９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１．１１〜１１３　）　、ステージを再
び左端パターンか光センサて走査できるように移動させ
、そのときの差信号か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。

〔発明か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１０２４Ｘ
　１ビツ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
間かかかり、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ても、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かできない。

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、１２は面センサ、１３は信号処理回路である
。面センサ１２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１２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１
１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か最小になるよ
うにステージを移動することを、差信号か基準値以下に
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か、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の全面を撮像てき
るものであれば単一でよいが、全面を撮像てきない場合
は、互いに異なる位置を撮像する第１及び第２の面セン
サにより構成することもてきる。

〔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である。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からの光かステージ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て、例えば縦、横
各々の方向に１０２４個ずつの受光素子か２次元配列さ
れた、所謂１０２４Ｘ１０２４ビツ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か、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２
０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、２５
ｂ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
るへきパターンの正確なデータか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て、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
に格納しくステップ４Ｉ）、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４２）。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Ｂ、とする）
を画像メモリ２６ａに格納しくステップ４３）、続いて
このパターン画像データＢ＋に対応するデータベース２
７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４４）。

しかる後に、本実施例ではＡ１−Ａ２で表わされるずれ
量とＢ、−８２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て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、■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へ〇とパター
ンデータＡ２との間に、１ビツト分のずれか横方向にあ
る場合は、このずれ量をアライメント回路３０か記憶し
ておき、その後の比較回路３１によるパターン画像デー
タＡＩ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■−で示すようにパターン画像
データへ〇の方を実質的に右方向へ１ビツトずらした状
態にして比較検出を行なう。データＢ、。

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てきるため、検査精度かステー
ジ２１の機械的精度に依存しないようにてきる。また、
レチクル２０としてＭｌパターンか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かでき、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、本実施例ては面セン
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、従来に比へて検査
速度を向上することかできる（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かできる）。

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Ａ、、ＢＡ２及びＢ２を格納した後、ＡＩ
　　Ａ２て表わされる第１の差信号とＢ、−８２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２
１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か予め設定した
基準値以下か否かの判定をアライメント回路３０て行な
い、差信号の値か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
して差信号の値か基準値より小となった時点て、アライ
メントを完了する。

本実施例の場合はステージ２１を移動するか、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、従来に比へ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かできる。

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てき、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
トかできるため、検査精度を機械的精度に依存しないか
又は殆と依存しないようにてき、また基準パターンが形
成され被検査物体を用いることて面センサの配置精度の
補正か容易に行なえ、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て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。第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）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面センサ（１２）と
、該面センサ（１２）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、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な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）前記信号処理回路（１３）は、取り込んだ前記面
センサ（１２）から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
と該パターンデータとを位置移動することを特徴とする
請求項１記載の検査装置。
（３）前記信号処理回路（１３）は、取り込んだ前記面
センサ（１２）から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１
記載の検査装置。
（４）前記面センサ（１２）は前記被検査物体（１１）
上の別々のパターン位置を夫々同時に撮像する第１及び
第２の面センサ（２４ａ、２４ｂ）からなることを特徴とする請求項１記載の検査
装置。
（５）前記信号処理回路（１３）は前記第１及び第２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第１及び第２
の２値化回路（２５ａ、２５ｂ）と、該第１及び第２の
２値化回路（２５ａ、２５ｂ）の出力パターン画像データを夫々格
納する第１及び第２の画像メモリ（２６ａ、２６ｂ）と、該第１及び第２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（２
７）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）からの第１及び第２のパターンデー
タを格納する第３及び第４の画像メモリ（２９ａ、２９
ｂ）と、該第１乃至第４の画像メモリ（２６ａ、２６ｂ、２９ａ、２９ｂ）の各出力データに
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
ント処理後該第１及び第３の画像メモリ（２６ａ、２９
ａ）と該第２及び第４の画像メモリ（２６ｂ、２９ｂ）
の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４記載の検査装置。
（６）前記信号処理回路（１３）は、取り込んだ前記面
センサ（１２）から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、取り込んだ前記面センサ（１２）からのパ
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、アライメントを行うことを特徴と
する請求項１記載の検査装置。