JPH06105169B2 - 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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JPH06105169B2
JPH06105169B2 JP63298446A JP29844688A JPH06105169B2 JP H06105169 B2 JPH06105169 B2 JP H06105169B2 JP 63298446 A JP63298446 A JP 63298446A JP 29844688 A JP29844688 A JP 29844688A JP H06105169 B2 JPH06105169 B2 JP H06105169B2
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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、半導体ウエハー，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
成している型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、ウエ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、ウエハー上の１つのパター
ンを同じウエ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ンすなわちデータベ
ースの情報と比較することによつて検出されてきた。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，間隔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ツト
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つて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
より差分を有し得る。ほ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
の偏差、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
なつて現れる。たとえば、線幅の偏差はステツパの露光
偏差による場合があり得る。反射率の偏差はウエハーの
フイ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ツ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エハー上で１
つのパターンから他のパターンに亘つて生じる。しかし
ながら、センサの一視野内のような局所的な領域で観察
すれば、処理偏差は変わらずに残っているが、重要な偏
差はない。
〔発明の概要〕
従つて本発明の第１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エアを使用す
る方法と装置とを提供することである。
基本的に本発明は、最初低倍率に像を拡大し、その像の
検出装置に対する正確な位置決めを行ない、その後に像
の倍率をピクセルに整数倍の大きさになる程度まで拡大
して、ピクセルどうしで比較できるようにして検査する
ようにしたことを特徴とするものである。反復するパタ
ーンを比較してもよく、またデータベースと直接比較し
ても良い。
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をも利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
処理ハードウエ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つた多重層ウエハーの検査に
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
ウエハー，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に配置された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に沿つ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り、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。
本発明の方法を説明するために、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、像28に現れた行と列が検出器表面のＹ
軸に沿うかどうかを検出される。もし沿っていず、破線
24′が示す相対的な配向の像であれば、物体は角度θだ
け回転させられているので、Ｙ軸が像28の縦の行に沿う
ようにされる。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。
像が適切に並べられると、次の段階としてズームレンズ
の倍率を上げ、像が第３図に示すように１つのダイ又は
繰り返しの特徴を有する選択された部分がカメラ20の開
口部26を占めるようにする。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周期Ｐが検査される
ピクセルのいくつかの数と等しくなるまで調整される。
まず像を回転してカメラのある軸方向に配置し、カメラ
20の感応表面がピクセルの所定の整数倍になるようにズ
ーム倍率を調整すると、現在観察している像に関する限
り処理偏差はもはや重要でなく、像の類似形状がピクセ
ルどうしが直接比較される。特にパターンのある形状を
観察するために主要パターンを含むピクセル又はピクセ
ル群が他の同じ形状を有するピクセル又はピクセル群と
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で囲まれた部分は42
又は45で囲まれた部分の対応する形状と比較される。便
宜上、ほとんどの比較は共通の水平方向軸あるいは鉛直
方向軸に沿ってい存在する形状部分どうしで行われる。
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つ
て、比較された１つ又は複数の部分が相異しており欠陥
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の一部を覆つている３×３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の覆つている対応したピクセル群43と比較す
ることによつて、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の組合
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りに、ビデ
オスクリーンの検出位置の有効範囲を効果的に変化させ
る。前の実施例と同様に、検出器の大きさの調整は、前
に述べたように、パターン化した像の有効な検出器表面
の首位直軸方向もしくは水平軸方向への配列の後に行わ
れる。
第７図に示す本発明のその他の実施例の装置は、たとえ
ば、適当なリレーレンズ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ように配置された、たとえば51
2×１検出装置からなるリニアセンサー列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
つて行われる。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つて行われる。すなわちそ
の他の実施例によつ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
おりレーザー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つて走査される。
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
調整することによつ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. 物体の焦点の合つ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離に等しくなる
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、本発明の方法を説明するため
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……ウエハーなど、12……移動部品、16,84……対物
レンズ、18……ズームレンズ、20……カメラ、22……デ
ータプロセツサ、24……感光面、26……光学開口部、6
0,72,86……リレーレンズ、62……ビデオカメラ、70…
…リニアセンサー列、88……検出器。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−38304（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−38450（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体ウエハー、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
    検出する方法であって、投影された像の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、表面上に規則的な配列の反復パターンの形状を持
    つ前記物体の表面に光をあて、第１拡大レベルで前記表
    面を拡大した像を検出装置上に投影し、前記物体を前記
    検出装置に対して回転させて前記像の軸を前記検出器の
    軸方向に一致させ、その後、前記像の反復パターンが前
    記ｍ×ｎピクセルアレイの中のピクセルの整数倍の数の
    距離に等しくなるまで前記第１拡大レベルより拡大率が
    高い第２の拡大率に倍率を拡大し、反復パターンの一つ
    をその他のパターンと比較して前記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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