JPH10282008A - レチクル検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 簡素な構成で、ダイ同士を並行に画像比較し
て短時間にレチクルのパターン欠陥を検出できるレチク
ル検査装置を提供する。 【解決手段】 各フレームを順次スキャンしてレチクル
を撮像するスキャン光学系１０と、スキャンしたフレー
ムを複数の分配先に順次分配するフレーム分配部３０
と、第１のダイのフレームを一時的に記憶するフレーム
バッファを備え、第１のダイの各フレームとこれに対応
する第２のダイの各フレームとを並行的に画像比較して
第２のダイでのパターン欠陥を検出する複数の分配先と
しての複数の画像比較部５０-1、５０-2、５０-3、５０
-4とを有している。所定のフレーム長と所定のパターン
長との関係を算出し、算出された関係を利用してフレー
ム間の重なり長を調整するフレーム重なり調整手段をフ
レーム分配器３０内に有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ上に
パターンを形成するのに用いられるレチクルのパターン
欠陥を検査するレチクル検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レチクルは、半導体集積回路装置の製造
工程において、シリコン等から成る半導体ウエハ上に所
定のパターンを形成するのに用いられる。レチクル自体
にパターン欠陥があると、多数の半導体集積回路装置に
レチクルの欠陥が転写されるため、レチクルの検査を行
い、パターン欠陥がある場合にそれの修正等を行うこと
は重要である。

【０００３】一般に、レチクルのパターン欠陥を検査す
る方式として、ダイ・トゥ・ダイ方式とも呼ばれるダイ
比較検査方式と、ダイ・トゥ・データベース方式とも呼
ばれるデータベース比較検査方式との二方式が広く採用
されている。

【０００４】ダイ比較検査方式は、一レチクル上で互い
に同じパターンおよび所定のパターン長を持つ第１およ
び第２のダイ同士を撮像しながら比較する検査方式であ
る。他方、データベース比較検査方式は、レチクル上の
ダイを撮像しながら予めデータベース化した正規パター
ンのダイと比較する検査方式である。通常、どちらの検
査方式であっても、レチクルのダイを撮像するのに必要
な時間に比べ、ダイ同士またはダイとデータとを比較処
理するのに要する時間の方が格段に長いのが実情であ
る。この実情に因り、撮像系に待ち時間が生じ、ひいて
は全体の検査時間が長くなるという問題点がある。

【０００５】上記問題点の対策として、比較処理時間を
短縮する手法が本発明者により提案されている。この手
法は、連続する第１および第２のダイを所定のフレーム
長を持ちかつ重なり合う複数のフレームに分割した形態
でもって各フレームを順次スキャン光学系によってスキ
ャンすると共に、スキャンしたフレームを複数用意した
画像比較部に順次分配し、第１のダイの各フレームとこ
れに対応する第２のダイの各フレームとを複数の画像比
較部にて並行的に画像比較するものである。

【０００６】このような並行処理の手法を単一のスキャ
ン光学系を使用したダイ比較検査方式に適用することが
考慮されている。単一のスキャン光学系を用いた並行処
理タイプのダイ比較検査方式は、高価なスキャン光学系
を複数用意することなく並行処理を行えるため、経済性
の面で有利である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】単一のスキャン光学系
を用いた並行処理タイプのダイ比較検査方式では、互い
に比較すべき第１および第２のダイの両フレームを、複
数用意した画像比較部のうちの同一の画像比較部に分配
することが難しいという問題点がある。

【０００８】このことを、図３（ａ）を用いて説明す
る。この従来の方式では、互いに同じパターンおよびパ
ターン長を持つ第１および第２のダイがパターン長方向
に並列に配列されたレチクルについて、単一のスキャン
光学系は、第１および第２のダイを連続的にスキャンし
て一連の画像信号を出力する。フレーム分配部は、スキ
ャン光学系からの一連の画像信号を各々所定のフレーム
長を持ちかつ一定のフレーム重なり（スキャン本数）ａ
をもって連続する１５個のフレーム（フレーム番号＝１
〜１５）に分割する形態で、これら連続する１５個のフ
レームを順次４つの分配先に出力する。４つの分配先と
しての４つの画像比較部（ハードウエア番号＝１〜４）
は、並行的に、フレーム分配部からのフレームについて
第１のダイのフレームとこれに対応する第２のダイのフ
レームとを画像比較して第２のダイでのパターン欠陥を
検出する。

【０００９】ところが、フレーム番号８のフレームは第
１のダイの後端ならびに第２のダイの先端にわたってお
り、第２のダイの先端とフレーム番号９のフレーム先端
とが不一致量（スキャン本数）Ｎだけずれている。しか
も、第１のダイの開始フレーム（フレーム番号１）がハ
ードウエア番号１の画像比較部に入力されるのに対し、
第１のダイの開始フレームと比較されるべき第２のダイ
の開始フレーム（フレーム番号８）はハードウエア番号
４の画像比較部に入力され、後続の各フレーム同士も異
なる画像比較部に入力されることになり、画像比較が不
可能である。

【００１０】このような事態を回避するために、並列す
る第１および第２のダイの全長に対応する一連の画像信
号全体を一旦記憶するバッファメモリをスキャン光学系
とフレーム分配部との間に設け、複数のフレームに分割
する際にバッファメモリから適宜データを抽出する手法
が考えられる。しかし、この手法は、大容量のバッファ
メモリが必要であるし、メモリアクセスに長時間を要す
るため、合理的ではない。

【００１１】本発明の課題は、簡素な構成で、ダイ同士
を並行に画像比較して短時間にレチクルのパターン欠陥
を検出できるレチクル検査装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、互いに
同じパターンおよび所定のパターン長を持つ第１および
第２のダイがパターン長方向に連続的に配列されたレチ
クルについて、連続する該第１および第２のダイを所定
のフレーム長を持ちかつ重なり合う複数のフレームに分
割した形態でもって各フレームを順次スキャンすると共
に、スキャンしたフレームを複数の分配先に順次分配
し、該第１のダイの各フレームとこれに対応する該第２
のダイの各フレームとを該複数の分配先にて並行的に画
像比較して該第２のダイでのパターン欠陥を検出するレ
チクル検査装置において、前記所定のフレーム長と前記
所定のパターン長との関係を算出し、算出された該関係
を利用して前記フレーム間の重なり長を調整するフレー
ム重なり調整手段を有することを特徴とするレチクル検
査装置が得られる。

【００１３】本発明によればまた、前記フレーム重なり
調整手段は、前記第２のダイの先端とフレーム先端とが
一致するように、前記重なり長を調整する前記レチクル
検査装置が得られる。

【００１４】本発明によればさらに、前記フレーム重な
り調整手段は、前記第１および第２のダイの各フレーム
数が前記複数の分配先の自然数倍の数になるように、前
記重なり長を調整する前記レチクル検査装置が得られ
る。

【００１５】本発明によればまた、連続する前記第１お
よび第２のダイを所定のフレーム長を持ちかつ重なり合
う複数のフレームに分割した形態でもって各フレームを
順次スキャンしてレチクルを撮像するスキャン光学系
と、スキャンしたフレームを複数の分配先に順次分配す
るフレーム分配部と、前記第１のダイのフレームを一時
的に記憶するフレームバッファを備え、該第１のダイの
各フレームとこれに対応する該第２のダイの各フレーム
とを並行的に画像比較して該第２のダイでのパターン欠
陥を検出する前記複数の分配先としての複数の画像比較
部とを有する前記レチクル検査装置が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の一形態によるレチクル検査装置を説明する。

【００１７】図１は、本発明の実施の一形態によるレチ
クル検査装置の構成を示すブロック図である。図１にお
いて、本レチクル検査装置は、互いに同じパターンおよ
び所定のパターン長を持つ第１および第２のダイがパタ
ーン長方向に連続的に配列されたレチクルについて、連
続する第１および第２のダイを所定のフレーム長を持ち
かつ重なり合う複数のフレームに分割した形態でもって
各フレームを順次スキャンしてレチクルを撮像する例え
ばレーザビームを用いたスキャン光学系１０と、スキャ
ン光学系１０からの一連の画像信号をアナログ／デジタ
ル変換するＡ／Ｄ変換部２０と、スキャンしたフレーム
を複数の分配先に順次分配するフレーム分配部３０と、
それぞれ第１のダイのフレームを一時的に記憶するフレ
ームバッファを備え、第１のダイの各フレームとこれに
対応する第２のダイの各フレームとを複数の分配先にて
並行的に画像比較して第２のダイでのパターン欠陥を検
出する複数の分配先としての複数（本例では、４つ）の
画像比較部５０-1〜５０-4と、本装置の動作全般を制御
する制御部６０とを有している。

【００１８】さらに、本レチクル検査装置は、所定のフ
レーム長と所定のパターン長との関係を算出し、算出さ
れた関係を利用してフレーム間の重なり長を調整するフ
レーム重なり調整手段を有している。フレーム重なり調
整手段は、本例では、フレーム分配部内に含まれてい
る。フレーム重なり調整手段は、第２のダイの先端とフ
レーム先端とが一致し、かつ第１および第２のダイの各
フレーム数が複数の画像比較部５０-1〜５０-4の自然数
倍の数（４の自然数倍）になるように、重なり長を調整
するものである。

【００１９】図３（ｂ）は、本装置の動作を説明するた
めのレチクルの概念図である。

【００２０】図３（ａ）に示したように、従来は、フレ
ーム間の重なり長ａが一定であり、フレーム番号８のフ
レームは第１のダイの後端ならびに第２のダイの先端に
わたっており、第２のダイの先端とフレーム番号９のフ
レーム先端とが不一致量（スキャン本数）Ｎだけずれて
いる。しかも、第１のダイの開始フレーム（フレーム番
号１）がハードウエア番号１の画像比較部に入力される
のに対し、第１のダイの開始フレームと比較されるべき
第２のダイの開始フレーム（フレーム番号８）はハード
ウエア番号４の画像比較部に入力され、後続の各フレー
ム同士も異なる画像比較部に入力されることになり、画
像比較が不可能である。

【００２１】これに対し、本装置では、図３（ｂ）に示
すように、第２のダイの先端とフレーム先端とが一致
し、かつ第１および第２のダイの各フレーム数Ｆが複数
の画像比較部５０-1〜５０-4の数（繰り返しサイクルＫ
＝４）の自然数倍になるように、重なり長を調整するも
のである。これにより、比較すべき第１のダイの各フレ
ームと第２のダイの各フレームとが、同じ画像比較部に
分配（入力）される。

【００２２】さて、重なり長ならびに重なり長を変更す
るフレームは、以下の数式に基づいている。尚、以下の
数式中、ｂはダイ前半の重なり長、ｃはダイ後半の重な
り長、ｄは重なり長ｃのときの後半のフレーム数、Ｓお
よびＭはＮをＦで割ったときの商および余である。

【００２３】 Ｎ≦Ｆの場合：ｂ＝ａ、 ｃ＝ａ＋１、ｄ＝Ｎ…数式
１ Ｎ＞Ｆの場合：ｂ＝ａ＋Ｓ、ｃ＝ｂ＋１、ｄ＝Ｍ…数式
２ 図２は、フレーム分配部３０の詳細な構成を示すブロッ
ク図である。

【００２４】図２において、フレーム分配部３０は、レ
ジスタ制御部３１と、変更フレーム設定レジスタ３２
と、前半重複位置レジスタ３３と、後半重複位置レジス
タ３４と、フレームコンパレータ３５と、セレクタ３６
と、フレームカウンタ３７と、ＯＲ回路４３と、スキャ
ンカウンタ３８と、ＯＲ回路３９と、スキャン数コンパ
レータ４０と、フレームスタートコントロール部４１
と、フレーム制御部４２-1、４２-2、４２-3、４２-4と
を備えている。

【００２５】以下、図１〜図３を参照して、本装置の動
作を説明する。

【００２６】レジスタ制御部３１は、予め計算された値
を、レチクルの検査前に、各レジスタに記憶させてお
く。詳しくは、変更フレーム設定レジスタ３２には
（（第１および第２のダイの各フレーム数Ｆ）−（ダイ
後半の重なり長ｃのときの後半のフレーム数ｄ））を、
前半重複位置レジスタ３３には（（１フレーム当たりの
全スキャン数Ｐ）−（ダイ前半の重なり長ｂ））を、さ
らに、後半重複位置レジスタ３４には（（１フレーム当
たりの全スキャン数Ｐ）−（ダイ後半の重なり長ｃ））
を設定しておく。

【００２７】ここで、例えば、Ｐ＝２０、フレーム間の
重なり長ａ＝１、不一致量Ｎ＝１３、画像比較部５０-1
〜５０-4の数（繰り返しサイクル）Ｋ＝４、第１および
第２のダイの各フレーム数Ｆ＝８とすると、前述したＮ
＞Ｆの場合（数式２）に相当する。また、Ｎ／Ｆ＝１３
／８＝１…５であって、Ｓ＝１、Ｍ＝５である。よっ
て、数式２により、ｂ＝２、ｃ＝３、ｄ＝５が得られ
る。

【００２８】よって、変更フレーム設定レジスタ３２の
設定値は“３”（Ｆ−ｄ）、前半重複位置レジスタ３３
の設定値は“１８”（Ｐ−ｂ）、さらに、後半重複位置
レジスタ３４の設定値は“１７”（Ｐ−ｃ）となる。

【００２９】さて、検査が開始すると、最初に、スキャ
ンスタートパルスが、フレームスタートコントロール部
４１、フレームカウンタ３７、およびスキャンカウンタ
３８に入力され、フレームカウンタ３７およびスキャン
カウンタ３８はそれぞれリセットされて値が“０”にな
る。

【００３０】フレームコンパレータ３５は、フレームカ
ウンタ３７のカウント値と変更フレーム設定レジスタ３
２の設定値とを比較し、フレームカウンタ３７のカウン
ト値が変更フレーム設定レジスタ３２の設定値よりも大
きいかまたは等しいとき（Ａ≧Ｂ）に、セレクト信号を
ｈｉｇｈにしてセレクタ３６へ出力する。一方、Ａ＜Ｂ
のときのセレクト信号はｌｏｗである。ここで、スキャ
ンスタートパルス入力時のフレームカウンタ３７のカウ
ント値が“０”、また、変更フレーム設定レジスタ３２
の設定値は“３”であるので、セレクト信号はｌｏｗで
ある。

【００３１】セレクタ３６は、フレームコンパレータ３
５からのセレクト信号がｌｏｗのときは前半重複位置レ
ジスタ３３の設定値を選択する一方、セレクト信号がｈ
ｉｇｈのときは後半重複位置レジスタ３４の設定値を選
択し、スキャン数コンパレータ４０に出力する。スキャ
ンスタートパルス入力時はセレクト信号がｌｏｗである
ので、前半重複位置レジスタ３３の設定値“１８”がス
キャン数コンパレータ４０に出力される。

【００３２】フレームスタートコントロール部４１は、
スキャンスタートパルスが入力されると、フレーム制御
部４２-1に対してスタート信号を送出する。第１のダイ
をスキャンするために、１スキャンパルスが連続して入
力され始めると、フレーム制御部４２-1は、フレームス
タートコントロール部４１からのスタート信号が来た時
点からＡ／Ｄデータの取り込みを開始する。そして、１
フレーム分（Ｐ＝２０スキャン）の画像を取得して画像
比較部５０-1へ画像信号を転送する。

【００３３】一方、スキャンカウンタ３８は、１スキャ
ンパルスをカウントしてスキャン数コンパレータ４０に
カウント数を出力する。スキャン数コンパレータ４０
は、スキャン数と重複位置とを逐次比較し、一致のとき
にはその旨の一致パルス（Ａ＝Ｂ）をフレームスタート
コントロール部４１に出力する。この一致パルスは、フ
レームスタートコントロール部４１、フレームカウンタ
３７、およびＯＲ回路３９を経て、スキャンカウンタ３
８に入力される。ここで、初期は、前半の重複位置１８
なので、スキャンカウント数が“１８”になるとスキャ
ン数コンパレータ４０から一致パルスが出力される。

【００３４】フレームスタートコントロール部４１は、
一致パルスが入力されると、次のフレーム制御部４２-2
にスタート信号を送出する。フレーム制御部４２-2は、
スタート信号が来た時点からＡ／Ｄデータの取り込みを
開始する。そして、１フレーム分の画像を取得して画像
比較部５０-2へ画像信号を転送する。即ち、フレーム番
号１のフレームとフレーム番号２のフレームとは、２ス
キャン分の重なり長を持つことになる。

【００３５】以降、フレームスタートコントロール部４
１は、一致パルスが入力される度に、フレーム制御部を
切り替えてスタート信号を送出する。フレーム制御部４
２-4にまで送出が終わると、再びフレーム制御部４２-1
に戻ってスタート信号の送出を繰り返す。各フレーム制
御部は、スタート信号が来た時点からＡ／Ｄデータの取
り込みを開始し、１フレーム分の画像を取得して各画像
比較部へ画像信号を転送する。この動作は、スタート信
号が入力される度に繰り返し行われる。

【００３６】フレームカウンタ３７は、スキャン数コン
パレータ４０からの一致パルスを１フレーム数としてカ
ウントし、取り込んだフレーム数をフレームコンパレー
タ３５へ送出する。

【００３７】フレームのカウントが進み、フレームカウ
ンタ３７のカウント値が変更フレーム設定レジスタ３２
の設定値“３”になると、フレームコンパレータ３５
は、セレクト信号（Ａ≧Ｂ）をｈｉｇｈにする。セレク
タ３６は、セレクト信号がｈｉｇｈになると、今度は後
半重複位置レジスタ３４の設定値“１７”を選択してス
キャン数コンパレータ４０に出力する。よって、これ以
降のフレーム間の重なり長は、３スキャン分になる。

【００３８】第１のダイの取り込みが終了すると、第２
のダイについてのスタートパルスがＯＲ回路４３を経て
フレームカウンタ３７に入力され、フレームカウンタ３
７のカウント値は、“０”にリセットされる。フレーム
カウンタ３７のカウント値は、“０”になると、フレー
ムコンパレータ３５のセレクト信号は再びｌｏｗにな
り、セレクタ３６は前半重複位置レジスタ３３の値を選
択してこれをスキャン数コンパレータ４０に送出する。
よって、フレーム間の重なり長は、２スキャン分に戻
る。

【００３９】以降、第２のダイについても第１のダイと
同様のシーケンスでフレームが取り込まれ、第２のダイ
の画像信号も第１のダイの画像信号と同様にフレーム分
割で各画像比較部に分配される。

【００４０】以上説明したように、フレーム間の重なり
長を適宜切り替えることにより、第２のダイの先端とフ
レーム先端とを一致させ、互いに比較されるべき第１お
よび第２のダイの各フレームを同一の画像比較部に分配
することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によるレチクル検査装置は、所定
のフレーム長と所定のパターン長との関係を算出し、算
出された関係を利用してフレーム間の重なり長を調整す
るフレーム重なり調整手段を有しているため、簡素な構
成で、ダイ同士を並行に画像比較して短時間にレチクル
のパターン欠陥を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態によるレチクル検査装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示すフレーム分配部の詳細な構成を示す
ブロック図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の一形態によ
るレチクル検査装置の動作を説明するための概念図であ
る。

【符号の説明】

１０ スキャン光学系 ２０ Ａ／Ｄ変換部 ３０ フレーム分配部 ３１ レジスタ制御部 ３２ 変更フレーム設定レジスタ ３３ 前半重複位置レジスタ ３４ 後半重複位置レジスタ ３５ フレームコンパレータ ３６ セレクタ ３７ フレームカウンタ ３８ スキャンカウンタ ３９、４３ ＯＲ回路 ４０ スキャン数コンパレータ ４１ フレームスタートコントロール部 ４２-1、４２-2、４２-3、４２-4 フレーム制御部 ５０-1、５０-2、５０-3、５０-4 画像比較部 ６０ 制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに同じパターンおよび所定のパター
   ン長を持つ第１および第２のダイがパターン長方向に連
   続的に配列されたレチクルについて、連続する該第１お
   よび第２のダイを所定のフレーム長を持ちかつ重なり合
   う複数のフレームに分割した形態でもって各フレームを
   順次スキャンすると共に、スキャンしたフレームを複数
   の分配先に順次分配し、該第１のダイの各フレームとこ
   れに対応する該第２のダイの各フレームとを該複数の分
   配先にて並行的に画像比較して該第２のダイでのパター
   ン欠陥を検出するレチクル検査装置において、前記所定
   のフレーム長と前記所定のパターン長との関係を算出
   し、算出された該関係を利用して前記フレーム間の重な
   り長を調整するフレーム重なり調整手段を有することを
   特徴とするレチクル検査装置。
2. 【請求項２】 前記フレーム重なり調整手段は、前記第
   ２のダイの先端とフレーム先端とが一致するように、前
   記重なり長を調整する請求項１に記載のレチクル検査装
   置。
3. 【請求項３】 前記フレーム重なり調整手段は、前記第
   １および第２のダイの各フレーム数が前記複数の分配先
   の自然数倍の数になるように、前記重なり長を調整する
   請求項２に記載のレチクル検査装置。
4. 【請求項４】 連続する前記第１および第２のダイを所
   定のフレーム長を持ちかつ重なり合う複数のフレームに
   分割した形態でもって各フレームを順次スキャンしてレ
   チクルを撮像するスキャン光学系と、スキャンしたフレ
   ームを複数の分配先に順次分配するフレーム分配部と、
   前記第１のダイのフレームを一時的に記憶するフレーム
   バッファを備え、該第１のダイの各フレームとこれに対
   応する該第２のダイの各フレームとを並行的に画像比較
   して該第２のダイでのパターン欠陥を検出する前記複数
   の分配先としての複数の画像比較部とを有する請求項１
   乃至３のいずれかに記載のレチクル検査装置。