JPH0516585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、特にホトマスクやレチクルなどの基
板上に印刷されたパターン上に偶存する薄膜欠陥
の有無と立体状の異物擬似欠陥の有無とを弁別し
て検査する欠陥検査方法に関する。

〔発明の背景〕

従来のホトマスクやレチクルなどのパターン検
査装置は、第１図に例示するような欠陥のない希
望する手本パターン（像）１Ａの形状におけるパ
ターン２のある部分やパターンのない部分３に対
して、第２図に例示するような欠陥を有する被検
査パターン（像）１の形状におけるパターン２の
ある部分が一部存在しないという欠陥Ｂや、パタ
ーンない部分３にパターンが存在するという欠陥
Ｃなどの欠陥の有無を検査することを目的として
いる。ここで、半導体やプリント基板などを製作
する場合に第２図のような欠陥を含むパターンを
用いて作られた製品には不良品が含まれる結果に
なるので、これらのパターンは使用前に十分検査
して真の欠陥があるものは正確に排除する必要が
ある。

従来のこの種のパターン検査装置は、第３図に
例示するように被検査試料４上のパターン２に対
応した照明光学系５による検査光（透過光）６を
パターン検出系７で観測するもので、パターン検
出系７でえられる検査情報は被検査試料上のパタ
ーンを２次元平面上に投影したパターン情報であ
る。ところで、第２図に示すような被検査パター
ン（像）１における欠陥Ｃの発生原因には、パタ
ーン製作工程でパターン形成希望個所以外にパタ
ーン形成材料が付着してしまつたような欠陥Ｃ１
の場合と、単にごみなどが付着している欠陥Ｃ２
の場合とがある。したがつて単にごみなどが付着
して発生した欠陥Ｃ２は、被検査試料に対して洗
浄などの簡単な処理を施すだけで容易に除去でき
るから、排除すべき真の欠陥ではない。

ところが、従来のパターン検査装置では、上記
のように２次元平面上に投影した被検査パターン
のパターン情報をもとに欠陥の検査を行なうの
で、パターン形成材料の付着が原因で発生した排
除すべき真の欠陥Ｃ１と、単にごみなどの付着に
よる擬似の欠陥Ｃ２とを識別することが困難なた
め、被検査試料４のパターン検査終了後の工程で
目視により欠陥Ｃの種類を判別して、洗浄などの
簡単な処理で除去できる種類のものかどうかを判
定しなければならないなどの不具合いがあつた。
なお以下各図面を通じて同一符号は相当部分を示
すものとする。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の不具合をなく
すべく、ホトマスクやレチクル等のパターン製作
工程などにおいてパターン形成希望個所以外にパ
ターン形成材料が付着した0.1μm程度の厚さの薄
膜欠陥と単に付着した0.5μm程度以上の立体形状
を有するごみ等の異物による擬似欠陥とを識別し
て、被検査パターン上に欠陥の有無を判定するだ
けでなく、洗浄などの簡単な処理で容易に除去で
きる異物による擬似欠陥の情報をも得られるよう
にした欠陥検査方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、ホトマ
スクやレチクル等の被検査パターンに対して落射
照明または透過照明を施し、前記被検査パターン
の垂直方向に対して傾斜し、互いに異なる撮像方
向を有する複数の撮像位置からそれぞれ同一座標
の被検査パターンの２次元光像を結像光学系によ
り結像させて光電変換素子により受光して光電変
換して２次元パターン画像信号を検出し、該検出
されたそれぞれの２次元パターン画像信号を画像
メモリに記憶し、該画像メモリに記憶された少な
くとも１つの撮像位置からの２次元パターン画像
信号を取り出してこの２次元パターン画像信号と
手本パターン発生器から出力される手本２次元パ
ターン画像信号とを比較して所定基準内での不一
致により被検査パターン上に欠陥が存在すると判
定し、前記画像メモリに記憶された少なくとも２
つの撮像位置からの２次元パターン画像信号を取
り出して相互比較して２次元パターン画像信号の
局部の位置ずれを検出して該位置ずれが所定基準
以上のとき被検査パターン上に立体状の異物によ
る擬似欠陥が存在すると判定し、前記欠陥が存在
すると判定された結果と立体状の異物による擬似
欠陥が存在すると判定された結果とに基いて欠陥
をパターン形成材料が付着した0.1μm程度の厚さ
の薄膜欠陥と0.5μm程度以上の立体形状を有する
異物による擬似欠陥とを弁別して認識することを
特徴とする欠陥検査方法である。

〔発明の実施例〕

以下に本発明によるパターン検査装置の一実施
例を第４図ないし第８図により説明する。

まず第４図は本発明によるパターン検査装置の
原理を例示する基本配置断面図である。第４図に
おいて、一般にホトマスクやレチクルなどのパタ
ーン２はGr、Fe、Alなどのパターン形成材料を
ガラスやフイルムなどの基材（被検査試料）４上
に例えば0.1μm程度の厚さで付着させて供与され
た平面形状をもつものである。これに対しパター
ン欠陥Ｃとして問題になるごみなどの異物Ｃ２の
付着物は例えば0.5μm程度以上の立体形状を有す
る。したがつてパターン形成希望個所以外にパタ
ーンが存在するという欠陥Ｃが検出された場合に
は、該欠陥が0.5μm程度以上の立体形状を有する
が否かを判断すれば、該欠陥Ｃがパターン形成材
料の付着によりできた欠陥Ｃ１であるか、あるい
は単なるごみなどの異物Ｃ２の付着したものであ
るかが判断できる。さらにかかるパターン形成希
望個所以外にパターンが存在するという欠陥Ｃが
立体形状を有するか否かの判定は複数の異なる測
定点から被検査試料上の同一点のパターンを観測
することにより可能となる。

そこで本発明によれば、例えば図示のように基
材（被検査試料）４上のパターンを適当な距離を
おいた２つのパターン検出系７ａおよび７ｂを用
いて観測すると、パターン形成材料の付着によつ
てできたパターン２，Ｃ１は0.1μm程度の平面形
状であるため、パターン上の同一点（同一座標）
Ｐがパターン検出系７ａ，７ｂによりそれぞれ基
板４上に投影されて観測されても、それぞれの投
影された点（座標）P₁，P₂はともにほぼ同一点
（同一座標）Ｐに存在するものとして観測される
（P₁≒P₂≒Ｐ）。これに対して基材４上に付着し
て偶存するごみなどの異物Ｃ２は0.5μm程度以上
の高さの立体形状を有するため、異物上の同一点
（同一座標）Ｐがパターン検出系７ａ，７ｂによ
りそれぞれ基板４上に投影されて観測されると、
それぞれ同一点（同一座標）Ｐとは異なる投影さ
れた点（座標）P₁，P₂に存在するものとして観
測される（P₁≠P₂≠Ｐ）。以上の原理にもとづ
き、それぞれパターン検出系７ａ，７ｂよりえら
れる被検査試料の基板４上のパターンの同一点
（同一座標）に対応するパターン検査信号を比較
して該パターン検出信号間の差異を一定基準で検
出し、それぞれパターン検出系７ａ，７ｂで観測
されるパターンの同一点（同一座標）Ｐの基板４
上への上記投影座標P₁＝P₂のときにはパターン
形成材料付着によるパターン２，Ｃ１であると判
定する一方、上記投影座標P₁≠P₂のときには立
体形状を有するごみなどの異物Ｃ２付着によるパ
ターンであると判定する。

つぎに第５図は本発明による立体形状検出装置
の一実施例の構成を示す一部斜視図を含むブロツ
ク図である。また第６図は第５図の２次元画像メ
モリの構成例を示す図である。第５図において、
XYステージ８は、レーサ発振器９と該レーサ発
振器の出力を屈折させるためのプリズム１０ａ〜
１０ｃとXYステージ側面に固定された測長用ス
ケール１１ａ，１１ｂよりなる座標測定器（位置
検出器）１２からの座標データにもとづき、制御
回路（機構制御部）１３によつて移動可能であつ
て、該XYステージ８上には被検査試料４が保持
される。一方でそれぞれ被検査試料４からの検出
光６ａ，６ｂを結像する結像光学系１４ａ，１４
ｂと、結像光を電気信号に変換する光電変換素子
１５ａ，１５ｂとからなる２つのパターン検出系
７ａ，７ｂは、それぞれ互いに適当な間隔をおい
て被検査試料４上の照明光学系５によつて上方よ
り照明される同一点（同一座標）Ｐのパターンを
撮像するように設置される。該パターン検出系７
ａ，７ｂによつてえられるそれぞれ被検査試料４
上の同一点（同一座標）Ｐのパターンに対応した
パターン検出信号は、たとえば第６図に示すよう
に１次元シフトレジスタ１７ａ〜１７ｄなどを複
数個直列に接続して構成した２次元画像メモリ
（２次元バツフアメモリ）１６ａ，１６ｂにそれ
ぞれ格納される。なお第６図の１次元シフトレジ
スタ１７ａ〜１７ｄなどの段数はそれぞれ上記光
電変換素子１５ａ，１５ｂの１ライン中の画素数
と同一とし、たとえば光電変換素子１５ａ，１５
ｂとしてCCDやCCPDやフオトダイオードアレイ
のようなラインセンサを用いた場合には該ライン
センサの画素数と等しい段数のシフトレジスタ１
７ａ〜１７ｄなどを用い、また光電変換素子１５
ａ，１５ｂとしてフライングスポツトスキヤナと
組み合わせたフオトマルや、テレビカメラなどを
用いた場合には上記パターン検出信号の１走査線
分の検出信号に対応した段数のシフトレジスタ１
７ａ〜１７ｄを用いるようにする。さらに上記２
次元画像メモリ１６ｂ，１６ａに蓄えられた被検
査試料４のパターン検出信号を比較するための手
本パターン信号を発生する手本パターン発生器１
８は、被検査試料４上のパターンに対応した欠陥
のない希望する手本（期待値）パターン１Ａの信
号を発生するもので、たとえば被検査試料４上の
パターンと同一パターンを有しかつ欠陥などの存
在しないことが確認ずみの他の同様の被検査試料
上のパターンを上記パターン検出系７ｂ，７ａと
同様のパターン検出系により検出した信号を供与
するものでよく、または被検査試料４上のパター
ンを製作する時に用いた設計パターンデータをも
とに電気的に被検査試料４と同様の設計パターン
信号を発生する電気回路を用いるものでもよい。
こうして上記の２次元画像メモリ（２次元バツフ
アメモリ）１６ｂ（または１６ａ）に蓄えられた
パターン検出信号は欠陥判定器１９に一定基準で
入力され、同じく手本パターン発生器１８より発
生されて欠陥判定器１９に入力される上記パター
ン検出信号に対応した手本パターン信号と欠陥判
定器１９により比較され、パターン検出信号と手
本パターン信号に差異がある場合には被検査試料
４上の当該被検査パターンに欠陥ありと判定さ
れ、該判定された欠陥情報は座標測定器（位置検
出器）１２からのデータにもとづく欠陥座標とと
もにメモリ２１に記憶される。これと並列に上記
２つの２次元画像メモリ１６ａ，１６ｂの出力は
比較判定器２０にそれぞれ一定基準で入力され、
被検査試料４上の同一点（同一座標）のパターン
に対応する２つのパターン検出信号が一定基準で
相互比較され、パターンの立体形状の有無が検出
されて該立体形状を有するごみなどの異物の之無
が判定され、該判定情報も同じく当該座標ととも
にメモリ２１に記憶されるように構成される。

この構成で、座標測定器１２からの座標データ
に応じて制御回路（機構制御部）１３によりXY
ステージ８を移動させながら、パターン検出系７
ａ，７ｂにより被検査試料４上の同一点（同一座
標）のパターンを検出してそれぞれ２次元画像メ
モリ１６ａ，１６ｂに蓄えておき、たとえばパタ
ーン検出系７ｂからのパターン検出信号と手本パ
ターン発生器１８からの手本パターン信号を欠陥
判定器１９へ入力する。すると欠陥判定器１９で
は、手本パターン信号に対してパターン検出信号
に対応したパターンが存在しない場合には、たと
えば上記した第１図のようなパターンに対して第
２図のようなパターンの欠落する欠陥Ｂが検査パ
ターンに存在することが判定でき、また手本パタ
ーン信号のパターンのない部分に対してパターン
検出信号の対応部分にパターンが存在する場合に
は、第２図のようなパターンのない部分３に存在
するパターンの増加である欠陥Ｃが検査パターン
に存在すると判定できるので、これらの被検査パ
ターンの欠陥情報は座標測定器１２にもとづく欠
陥座標とともにメモリ２１に記憶しておき、被検
査試料４のパターン欠陥修正や不良解析の資料と
して利用できる。一方で上記パターン検出系７
ａ，７ｂにより検出してそれぞれ２次元画像メモ
リ１６ａ，１６ｂに蓄えた２つのパターン検出信
号をそれぞれ比較判定器２０に入力する。すると
比較判定器２０では、対応する２つのパターン検
出信号を一定基準で相互比較し、パターンの立体
形状の有無を検出して該立体形状を有するごみな
どの異物Ｃ２の有無を判定する。第７図ａ，ｂ，
ｃは第５図および第６図のパターン検出系７ａ，
７ｂにより検出されて２次元画像メモリ１６ａ，
１６ｂに蓄えられるパターン検出信号のパターン
画像を例示する図で、第７図ａは被検査パターン
を有する被検査試料４の断面図、ｂは被検査試料
のパターン検出系７ａにより撮像されるパターン
画像１ａ，ｃは同じくパターン検出系７ｂにより
撮像されるパターン画像１ｂを示す。すなわち第
７図ａのように被検査試料４上の被検査パターン
にパターン形成材料による例えば0.1μm程度の厚
さの平面パターン２（Ｃ１）のほかにごみなどの
異物Ｃ２が付着した例えば0.5μm程度以上の厚さ
の立体形状を有する欠陥パターンが存在すると、
パターン検出系７ａ，７ｂにより検出されたパタ
ーン検出信号のパターン画像はそれぞれ第７図
ｂ，ｃのようになり、パターン形成材料で形成さ
れている平面パターン２，Ｃ１に対してはほぼ同
一座標に存在する平面パターン２，Ｃ１像として
撮像されるが、立体形状を有する欠陥パターン
（ごみ）Ｃ２に対しては該欠陥パターンＣ２の存
在する座標Ｘからそれぞれ反対方向にずれた異な
る座標X₁，X₂に存在するような欠陥パターン像
Ｃ２として撮像される。また第８図は第５図およ
び第６図のパターン検出系７ａ，７ｂにより検出
されて２次元画像メモリ１６ａ，１６ｂに蓄えら
れたパターン検出信号のパターン画像データから
比較判定器２０により立体形状の欠陥パターンを
検出する方法を説明する断面図である。すなわち
第８図のそれぞれパターン検出系７ａ，７ｂの撮
像位置（結像位置）の被検査試料（基板）４面上
の座標X₁，X₂の間隔および高さH₁，H₂を適当に
設定することにより、被検査試料４上のごみなど
の異物Ｃ２の高さｈの立体形状を有する欠陥パタ
ーンの座標０上の同一点Ｐのそれぞれパターン検
出系７ａ，７ｂにより撮像される座標X₁，X₂間
の距離がパターン検出系７ａ，７ｂの光電変換素
子１５ａ，１５ｂの検出画素サイズよりも大きく
なるように設定できる。したがつてこのように設
定のうえ、パターン検出系７ａ，７ｂにより検出
されてそれぞれ２次元画像メモリ１６ａ，１６ｂ
に蓄えられたパターン検出信号のパターン画像デ
ータを比較判定器２０により一定基準で比較して
差異を検出するように、例えば第６図のように２
次元画像データを一定数画素づつ取り出して排他
的論理和をとることにより、例えば0.1μm程度の
平面パターン２，Ｃ１と区別してごみなどの異物
の例えば高さｈ＝0.5μm程度以上の立体形状を有
する擬似の欠陥パターン（異物）Ｃ２の有無を判
定する。この擬似欠陥判定結果も上記の欠陥判定
器２１による欠陥判定結果と同様にメモリ２１に
記憶しておき、被検査試料の検査終了後の処理情
報として利用できる。

なお上記実施例では照明光学系として落射照明
系を用いているが、透過照明系を用いるようにし
てもよい。また２個のパターン検出系を用いてい
るが、３個以上のパターン検出系を用いてもよ
い。または１個以上のパターン検出系か被検査試
料を移動させるなどの方法で、複数の撮像位置を
実現することもできる。さらにパターン検出系の
測定光学系（結像光学系）のみを複数個設け、該
測定光学系によりえられる複数の測定位置におけ
る測定光をプリズムなどを用いて導き、かつシヤ
ツタなどを用いて任意の測定光を選択可能にし
て、同一の光電変換素子に入力することにより、
該光電変換素子によりえられるパターン検出信号
をそれぞれ選択された上記測定光に対応の２次元
画像メモリに入力するようにしてもよい。

以上のように本実施例によれば、ホトマスクや
レチクルなどのパターン製作工程において、パタ
ーン形成希望個所以外にパターン形成材料が付着
した平面形状の真の欠陥と、単にごみなどの異物
が付着した立体形状を有する擬似の欠陥を識別し
て、被検査試料上の欠陥の有無を判定したうえ、
洗浄などの簡単な処理で欠陥を容易に除去できる
か否かの判定情報をも提供できる効果があるほ
か、広く被検査パターンの欠陥などを立体形状の
有無により判別する装置として利用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ホトマスクやレチクル等のパ
ターン製作工程などにおいてパターン形成希望個
所以外にパターン形成材料が付着した0.1μm程度
の厚さの薄膜欠陥と単に付着した0.5μm程度以上
の立体形状を有するごみ等の異物による擬似欠陥
とを識別して、被検査パターン上に欠陥の有無を
判定するだけではなく、洗浄などの簡単な処理で
容易に除去できる異物による擬似欠陥の情報をも
得ることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は被検査パターンを例示するそ
れぞれ欠陥のないパターン、欠陥のあるパターン
の画像平面図、第３図は従来のパターン検査装置
の原理を例示する基本配置断面図、第４図は本発
明によるパターン検査装置の一実施例の検査原理
を示す基本配置断面図、第５図は本発明によるパ
ターン検査装置の一実施例の構成を示すブロツク
図、第６図は第５図の２次元画像メモリの構成例
図、第７図ａ，ｂ，ｃは第５図のそれぞれ被検査
パターンの断面例図、及びパターン検出系７ａ，
７ｂのパターン画像の平面図、第８図は第５図の
被検査パターンの立体形状の判定方法の説明図で
ある。 ４……被検査試料、５……照明光学系、７ａ，
７ｂ……パターン検出系、８……XYステージ、
１２……座標測定器、１３……制御回路、１４
ａ，１４ｂ……結像光学系、１５ａ，１５ｂ……
光電変換素子、１６ａ，１６ｂ……２次元画像メ
モリ、１８……手本パターン発生器、１９……欠
陥判定器、２０……比較判定器、２１……メモ
リ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検査パターンに対して落射照明または透過
   照明を施し、前記被検査パターンの垂直方向に対
   して傾斜し、互いに異なる撮像方向を有する複数
   の撮像位置からそれぞれ同一座標の被検査パター
   ンの２次元光像を結像光学系により結像させて光
   電変換素子により受光して光電変換して２次元パ
   ターン画像信号を検出し、該検出されたそれぞれ
   の２次元パターン画像信号を画像メモリに記憶
   し、該画像メモリに記憶された少なくとも１つの
   撮像位置からの２次元パターン画像信号を取り出
   してこの２次元パターン画像信号と手本パターン
   発生器から出力される手本２次元パターン画像信
   号とを比較して所定基準内での不一致により被検
   査パターン上に欠陥が存在すると判定し、前記画
   像メモリに記憶された少なくとも２つの撮像位置
   からの２次元パターン画像信号を取り出して相互
   比較して２次元パターン画像信号の局部の位置ず
   れを検出して該位置ずれが所定基準以上のとき被
   検査パターン上に立体状の異物による擬似欠陥が
   存在すると判定し、前記欠陥が存在すると判定さ
   れた結果と立体状の異物による擬似欠陥が存在す
   ると判定された結果とに基いて欠陥を薄膜欠陥と
   異物による擬似欠陥とを弁別して認識することを
   特徴とする欠陥検査方法。