JPS6167237A

JPS6167237A - パタ−ン欠陥検査装置

Info

Publication number: JPS6167237A
Application number: JP18789984A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Suda; 須田　匡; Shigeji Kimura; 茂治木村; Shinobu Hase; 長谷　忍; Tadasuke Munakata; 忠輔棟方; Kanji Koname; 木滑　寛治; Yoshitoshi Ito; 嘉敏伊藤; Hiroto Nagatomo; 長友　宏人; Yuzo Taniguchi; 雄三谷口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-09-10
Filing date: 1984-09-10
Publication date: 1986-04-07

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】〔発明の利用分野〕本発明は、半導体集積回路等のパターンが形成されたウ
ェハの外観を光学的に非接触検査するパターン欠陥検査
装置に係り、特に、デバイス機能上致命傷に至らない欠
陥を真の致命的欠陥から除外することを図ったパターン
欠陥検査装置に関するものである。

〔発明の背景〕

パターンの欠陥を検査する方法及び装置が幾つか提案さ
れているが、その多くはレチクルまたはホトマスクを被
検対象として構成されているため、可視領域の光を透過
させない試料、例えばＳｉウェハ、を直に被検対象には
できない、という大きな間厘点があった。透明性の試料
を被検対象とする検査装置の構成を不透明試料向けに単
純に変更したとしても成功しないことは、現在ではよく
認識されている。これは、特に、集積回路のパターンが
形成されたウェハを被検対象とするとき顕著である。

このような背景のもとで、本出願の発明者等は。

パターンに光ビームを照射したときに起こる反射回折光
の規則性と、パターンに断線や短絡などの欠陥があると
きあるいは異物付着時等の反射回折光の不規則性とに注
目し、不規則性の反射回折光のみを検知する検出系の空
間配置を行なってパターン欠陥及び付着異物を検出する
ことの可能な欠陥検査装置を提案した（実開昭５５−１
７６５５５号、実開昭５７−２２２３９号、特開昭５８
−２０６９４９号参照）。

以下、上記提案装置における欠陥検出の原理。

その原理に基づいた検出系の構成及び信号処理方法の概
略を第１図〜第４図を参照して説明する。

第１図はウェハに形成されたストライプ状のパターンが
光ビームで照射されたとき発生する反射回折光の方向を
ウェハ面に投影した図である。第１図（ａ）はストライ
プ１−ａのエツジ方向がＸ軸方向に一致（０度）してい
る場合、以下同様に（ｂ）は４５度、（ｃ）は９０度、
（ｄ）は１３５度の方向になっている場合を示している
。これらのストライプにそれぞれ破線円２で示す光ビー
ムが照射された状況において発生する反射回折光の方向
はそれぞれのエツジに対して直角方向となる。３−ａ〜
３−ｄはそれぞれの反射回折光の方向を示している。

ウェハに形成されるパターンは１円形及び円弧を部分的
に有するもの以外１部分的にエツジを有し、かつ、その
方向は基準に定めたあるエツジ方向を０度（これをＸ軸
方向）とすると、４５度、９０度及び１３５度の四方向
に限られる。第１図（ａ）〜（ｄ）はこの四方向を示し
ている。これらの四方向の各々に直交して発生する反射
回折光の方向を重ね書きすれば（ｅ）となる。（ｅ）に
集約された反射回折光の特徴は以下の通りである。（１
）ウェハに形成された正常なパターンからの反射回折光
は規則正しく、かつ、一定方向を有している。

その方向は、０度、４５度、９０度、１３５度の四方向
である。以下これらを正常方向と云い、この順に。

１、ｎ、■、■の記号を使う、（２）正常パターンから
の反射回折光が本来到来しない、あるいは到来しても極
微弱な空間領域が存在する。これらをＡ−Ｄ及びＡ′〜
Ｄ′と書く、その領域の中心方向は四つあって、２２．
５度、６７．５度、　１１２．５度、１５７．５度であ
る。これらを異常方向という。また、（３）エツジによ
る反射回折光の強度は光ビームにより照射されているエ
ツジの長さに比例する。

という特徴も重要である。

次に、パターンに欠陥がある場合を考える。第２図はこ
れを説明する図である。第２図（ａ）において、１はパ
ターンの一部、２は光ビームである。パターン１のエツ
ジを区別するため■、■。

■、■と仮りの番号を付す。エツジ■〜■は正常。

■はパターン形状欠陥でエツジ■の一部分がえぐれてい
る場合である。（ｂ）は（ａ）の状況のもとで発生する
反射回折光の模様を第１図の方法で示したもので、回折
方向■〜■は対応する番号のエツジによるものである。

回折方向■は、パターン形状欠陥部分からの反射回折光
で、領域Ｃ１Ｃ′（角度では１１２．５度方向）に特に
強く分布する。

以上によって明らかなように、空間領域Ａ−Ｄ及びＡ′
〜Ｄ′に適当に光検出器を配置するなら１ｆ、正常パタ
ーンによる正常方向Ｉ〜■の反射回折光は光検出器で検
出されることはな（１が、）（ターン形状欠陥及び付着
異物による異常方向への反射回折光は光検出器で検出さ
れることになる。これカニ欠陥検出の原理である。

第３図は上記の欠陥検出原理に基づ１また検出系の構成
を示す図である。領域Ａ−Ａ’　（第１図（ｅ）〕の方
向軸をＸ′とする。第３図（ａ）ｉまｚ−ｘ′平面の第
１象限における検出系の配置図である。

４はウェハ５を走査しつつ照射する光ビーム、６−１．
６−２．７−１．７−２はレンズ、８−１゜８−２はス
リット、９−１．９−２は光検出器、１０−１．１０−
２は前置増幅器である。一つの検出系は６−１〜ｔｏ−
１から構成される。１１１よ光線で、欠陥（異物を含む
）からの反射回折光の検出系の方向への成分である。以
降、これを信号光とｂ）う。

（ｂ）はｘ−ｙ平面（ウェハの表面）に投影した検出系
の配置を全面にわたって示す図である。ただし、検出系
の代表として光検出器で示しである第３図（ａ）、（ｂ
）に示しであるように、角度Ｏは検出系の軸を２軸から
図ったもの、角度ψはｘ−ｙ平面内に投影した検出系の
軸をＸ軸から図ったものである。以上のように、ウェハ
上の欠陥を検出するために、八つの異常方向領域に検出
器を少なくとも１個設けた検出系を構成する。この検出
系の構成の仕方については前記提案出願（実開昭５７−
２２２３９号）に詳細に述べられている。

第４図は上記のようにして得られた検出信号の信号処理
を説明するブロック図である。第４図において、１１は
信号光、１２−１は複数の検出系を−まとめに表示した
もの、１３−１は一つの検出系に一組のアナログ増幅回
路が対になっているもの全体を−まとめに表示したもの
、１４は検出系の数に対応する複数個の信号を１個の信
号に変換する信号合成回路、１５は絶対値回路、１６は
包路線検波回路、１７は２値化回路（コンパレｉり）、
１８は２値のディジタル信号が出力される出力端子であ
る。

先に提案した１以上のような検出系と信号処理系とを用
いて構成された欠陥検査装置は欠陥検出能力において特
に問題がない。しかし、以下に述べるような問題が明ら
かになり、実用上の鑑点となった。即ち、反射回折光の
特徴として述べた項目（１）、（２）は、ウェハに形成
されたパターンが理想的な場合に正しく成立している。

理想的パターンとは、設計回通りに正確に形成されたパ
ターンである、とする。ところが、ウェハ上にパターン
を形成するのにリソグラフィ技術が採用されるが、その
限界のために理想パターンから偏ったパターンとなる。

パターン欠陥検査の上で対象となる偏りは二つある。一
つはコーナの丸み、もう一つはエツジの微細な乱れ（以
下、エツジ乱れと呼ぶ）である。この二つの偏りが存在
するために、上記特徴項目の（１）、（２）は正しく成
立しなくなる。

以下、第５図を参照して現実のウェハにおける欠陥検出
上の問題点を明らかにする。第５図はコ一す丸みを持つ
パターンの２例と、エツジ乱れを持つストライプの１例
とについて、それぞれの反射回折光の模様を示している
。第５図（ａ）はエツジ■と■の直交部分が丸みを持つ
場合、（ｃ）はエツジ■と■の斜文部分が丸みを持つ場
合、（ｅ）はストライプの１辺がエツジ乱れを持つ場合
である。（ａ）において、コーナ部分を破線円２で示す
光ビームで照射したとすれば、エツジの、■による反射
回折光は（ｂ）の■、■のようになる。理想パターンで
あればこれ以外の反射回折光の方向はない。しかし、コ
ーナの丸み部分から強度は弱いが■及び（ｉ）、（…）
が発生するつ■は正常方向であるから欠陥検出の上で特
に問題はない、（ｉ）と（五）は異常方向であるため、
その方向に配置しである検出系で検出され、コーナ丸み
は欠陥と判定される。（Ｃ）及び（ｅ）についても、上
述の説明法が成立し、斜交のコーナ丸み及びエツジ乱れ
は欠陥と判定される。

ところが、コーナ丸み、エツジ乱れは素子機能上からは
欠陥とは云えないものであり、従って、このような理想
パターンからの偏りは検出あるいは抽出されてはならな
いものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した問題点を解決し、致命傷に至
らない理想パターンからの僅少な偏りを検出することな
く、真に欠陥として処理したい欠陥のみを確実に抽出す
ることが可能なパターン欠陥検査装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために１本発明では、正常なパター
ンからの反射回折光が本来到達しない複数の空間領域に
それぞれ設けた広受光面を有する光検出系からなる異常
方向信号検出手段と、正常なパターンからの反射回折光
が到達する複数の空間領域のそれぞれに設けた広受光面
を有する光検出系からなる正常パターン検出手段と、上
記各検出手段からの二種の信号によりそれぞれの異常方
向信号が真の欠陥か否かを判定する欠陥判定手段とを備
えた構成とする。

〔発明の実施例〕以下１本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第６図は本発明に係る信号処理系の実施例ブロック図で
ある。第６図において、１１は異常方向の信号光、１１
′は正常方向の信号光、１２−２及びＵ−３はそれぞれ
複数個からなる検出系を−まとめに表示したもの（検出
系群）、１３−２及び１３−３は一つの検出系に一組の
アナログ増幅回路が対になっているもの全体を−まとめ
に表示したもの（アナログ増幅回路群”）、１９−１及
び１９−２はＡ／Ｄ変換器群、２０はディジタル式浮動
しきい値設定回路群、Ｚｌは異常信号抽出回路群、２２
はエツジ方向検出回路、２３はパターン分類回路、２４
は抽出された異常信号が真の欠陥か否かを判定する第１
の正常・異常判定回路群、ｚ５は抽出された異常信号及
び正常方向信号の大小比較による第２の正常・異常判定
回路、ｚ６．２７はディジタル式のしきい値設定回路群
である。２８−１及び２８−２は正常・異常判定回路群
で判定された真の欠陥信号を出力する端子である。

第６図実施例構成と第４図従来例構成との相違は以下の
通りである。

（１）検出系：従来例構成では異常方向の信号光のみの
検出であったのが、実施例構成では正常方向の信号光の
検出も行なう。

（２）異常信号抽出：従来例構成ではアナログ信号の領
域でしきい値を形成し、抽出信号は２値であったが、実
施例構成では多値にディジタル化して後にディジタルの
しきい値を形成し、抽出信号は２値と多値ともに可能で
ある。

また、実施例構成では、上述した正常方向の信号光を検
出してこれを利用することによって、抽出された信号の
正常・異常の判定を可能としている。

以上によって明らかなように、従来例構成と実施例構成
とは考え方において全く異なっていることが本質的であ
る。以下、順を追って実施例構成の構成要素を説明する
。

第７図は検出系群１２−２及び１２−３の構成を示す図
で従来例の第３図に対応する。第７図（ａ）はＺ−Ｘ平
面第１象限での検出系の配置を、（ｂ）は！−７平面に
投影した検出系の配置をそれぞれ示している。第７図に
おいて、２９−１〜２９−１６は広受光面を有する集光
素子（例えばフレネルレンＸ）　、３０−１〜３０−１
６は光伝送素子（例えば光ファイバ）、３１−１〜３１
−１６は光検出器、３２−１〜３２−１６は光検出器と
対をなす前置増幅器（ＰＡ）であり、１６個の検出系と
なる。すでに定義した方向Ｉ、■、■、■と対照すれば
わかるように、２９−１．・・・・・・、３２−１など
の奇数サブ番号の検出系は正常方向の検出系群１２−３
の内容となり、２９−２、・・・・・・、３２−２など
の偶数サブ番号の検出系は異常方向の検出系群１２−２
の内容となっている。

その各々は８個の検出系からなる。

第３図従来例構成と異なるのは、正常方向の信号光を検
出すること以外に、一つの方向に配置する集光素子を１
個とし、それを広受光面化したことである。広受光面化
の効果は、（１）特定サイズの欠陥の検出落しを減じ得
る、（２）欠陥の大きさと１対１に対応した信号が得ら
れる、ことである。

爪受光面化の方法として上述の方法の他に、（ａ）角型
の光電子増倍管を必要な数だけ並べる。

（ｂ）−次元または二次元ディテクタアレイを必要な数
だけ並べる。（Ｃ）専用のアレイディテクタを用意する
、などが考えられる。これらを使うときは光伝送素子３
０は不要となる。なお、光伝送素子は装置実現上の空間
適余裕があれば通常使う必要はない。

第８図（ａ）はアナログ増幅回路群１３−２．１３−３
とＡＤ変換器群１９−１　、１９−２の詳細構成図であ
る。３２−１〜３２−１５　（サブ番号は奇数）は第７
図（ａ）における前置増幅器、３３−１．３３−７はア
ナログ式の加算器、３４−１〜３４−７はＡ／Ｄ変換器
、３５−１〜３５−７は出力端子である。これらは正常
方向の信号系統である。異常方向の信号系統はサブ番号
を偶数とすれば得られる。第８図（ｂ）については後述
する。

第９図はディジタル式の浮動しきい値形成回路群２０及
び異常信号抽出回路群２１の一つ分の構成を示す図であ
る（特願昭５８−１７６４１３号参照）。

第９図において、３６はＮ個からなるシフトレジスタ、
３７はシフトレジスタＮ個の出力からそれらの平均値π
を算出する平均値演算回路、３８はＮ個の中から最小値
Ｅｌｌｌｉｎを選び出す最小値検出回路、３９は（Ｔ−
Ｅｍ；ｎ）を算出する減算回路、４０はこの減算結果を
（１＋α）倍（ただしαはＯ−■の範囲で任意の実数）
する乗算回路、４１はπと（１＋α）（π−Ｅｍ＋ｎ）
とを加えてしきい値Ｅｓｈとする加算回路であり、これ
らの３６〜４１でディジタル式、浮動しきい値形成回路
を構成しており、さらに、シフトレジスタ３６の中央ｊ
の出力ｅＪを観測値Ｅｏｂとして出力する。異常信号抽
出回路２１内の４２は、１１測値Ｅ。Ｉ、としきい値Ｅ
ｓｈとを比較し°、もし。

Ｅｏｂ≦Ｅｓｈならば出力せず、Ｅｏｂ＞Ｅｓｈならば
出力するコンパレータであって、観測値Ｅ。ｂが異常信
号であるか否かを判定する。４３はクロックパルスＣＬ
Ｋで制御される一時記憶素子（例えばラッチ）で、コン
パレータ４２の２値の出力Ｅらまたは観測値Ｅ。Ｉ、を
そのまま出力させる多値の出力Ｅ＋ｗを転送する。

上記の出力Ｅｂは欠陥の有無のみが必要なときの欠陥有
無信号、あるいは欠陥有無のタイミング信号またはゲー
ト信号として使うことができる。

他の出力Ｅ１は欠陥の大きさを保存している。これらの
信号は、この段階では、デバイス機能の上で致命的な真
の欠陥か否かは不明である。真の欠陥か否かの判定は次
段で行なわれる。

その判定方法及び手段に二つの仕方（第１の方法、第２
の方法と呼ぶことにする）がある。

第１の方法は以下の通りである（特願昭５９−８６２６
０号参照）。

第１の方法には大別して三つのステップがある。

即ち、第１ステップ：正常方向信号から、パターンのエ
ツジ方向信号を利用してウェハ上のパターン形状を大分
類する、第２ステップ：正常方向信号から、コーナ丸み
の方向信号を利用してパターン形状を細分類する、第３
ステップ：上記二つの分類信号の数により決まる数だけ
のパターン形状に専用の正常・異常判定回路を設け、こ
れによす異常信号の中から真の欠陥信号のみを抽出する
、の三つのステップである。

第１ステツプを実現するには、パターンのエツジ方向信
号を形成する必要がある。すでに説明したように、エツ
ジに直角の方向に発生する信号のレベルは大きい。そこ
で、このレベルの大きい信号のみを！、■、■、■のそ
れぞれの方向に選択的に形成する必要がある。第８図（
ｂ）を用いてその方法を説明する。

第８図（ｂ）において、端子３５−１〜３５−７には第
８図（ａ）からの出力を入力させる。３６−１〜３６−
７はコンパレータで、その他方の入力にはしきい値Ｖｔ
ｈを共通に与えられる。しきい値Ｖ　ｔ　ｈはエツジに
よって発生するレベルの大きい信号のみを取出すように
設定される。

次に、パターンの大分類方法を第１Ｏ図により説明する
。ウェハ上に構成されるパターンの構成要素を平面幾何
図形に注目して抽出すると第１０図「基本パターン形状
」欄に示される１６種に選べることが種々の検討結果判
明した。ウェハ上のパタ−ンはこれらの形状が単独また
は複合されて構成されていると考えるのである。基本パ
ターンの各々が、破線円の光ビームで照射されていると
する。

このとき発生する反射回折光の強度の強い（レベルの大
きい）ものは、「反射回折光の方向」欄に示すものとな
る。これらに大分類番号１〜５を付す１分類１はレベル
の大きい信号が発生しない場合１分類２は一方向のみが
発生する場合、分類３は直交する二方向が同時に発生す
る場合、分類４は斜交する二方向が同時に発生する場合
、分類５は三方向以上が同時に発生する場合である。な
お、便宜上、分類５を５−１（三方向同時発生）と５−
２（四方向同時発生）とに分けておく（後に再び一つに
まとめる）。

次に、第１１図、第１２図を参照して大分類の論理回路
を説明する。第１１図において、２１０〜２５０は分類
２〜分類５−２の５個の分類信号を得る論理回路〔これ
らを回路（ａ）〜（ｅ）と呼ぶ）　、２６１〜２６４は
ＡＮＤ回路、２６５はＯＲ回路である。■〜■は第８図
（ｂ）の出力である。ウェハに形成されるパターンには
向きがある０例えば、第１０図中の「エツジ」を考える
と、０度、４５度、９０度、１３５度の四つの向きがあ
る。、１６種の基本パターンごとにウェハ上で可能な向
きがある。パターンの分類信号を形成するとき、各々の
基本パターンの可能な向きが全て考慮されていなければ
ならない。

第１１図の、分類信号を得る論理回路はこの考慮がなさ
れている。

さて、分類５−２に相当するＩ〜■の四つの方向が発生
したとき、■〜■のうち任意の三つが発生したときに、
分類信号を形成する分類５−１も同時に出力する。この
点を解決するため１分類５−２が出力するときは、分類
５−１の出力を禁止すればよい。以下、順に１分類５−
１で分類４の出力を１分類４の出力で分類３の出力を禁
止するように構成すればよい、第１１図のＡＮＤ回路及
びＯＲ回路は、これを行なわせるためのものである。

それぞれの完全な分類信号を■〜［Ｆ］とする。また、
それぞれから分岐し■〜■とする。分類５−１と５−２
に対応する■と［Ｆ］において、ＯＲ回路２６６を介す
ればまとめられた分類５の信号◎を得る。

ここまでに説明しなかった分類１の信号を得る方法を以
下に説明する。第１θ図に示しであるように、この分類
ではレベル大のエツジ信号が発生していない。このとき
、そのことを明確にさせる信号を作る必要がある。その
ため１分岐■〜■の間の全てについて、ＥＸＯＲ回路２
０３〜２０６を第１２図のように構成して、ＥＸＯＲ信
号をとりその出力を■とする。

以上で大分類の５個の完全な分類信号が得られ。

第１ステツプが完了した。

次に、第１３図を参照してパターンの小分類方法を説明
する。パターンの小分類は第１Ｏ図の大分類２〜４をそ
れぞれ２個に細分類することである。

この分類はコーナ丸み部分で発生する正常方向信号を利
用して行なうもので、その信号のレベルは小である。第
１３図において、パターン形状側中コーナを有するパタ
ーンには丸みを付け、かつ、その丸みに対する近似同名
を記載しである。また。

方向数は近似円で生ずる正常方向信号の数である。

方向は正常方向信号の方向で、これまでの！〜■と全く
同じであるが、これと区別するため■′、ｎ’、Ｉ［［
’、　ＩＶ’とダッシュを付す。

方向数に注目すればわかるように、この数が異なれば互
いに別のパターンとして区別ができるのである。例えば
、大分類２の細分類２−ｉと２−五とは、方向数におい
て前者はＯ１後者は３である。従って、大分類では区別
できなかったエツジまたはストライプと端を有する細い
ストライプとは区別できることになる。同様に、分類３
は３−１と３−ｉｉに１分類４は４−ｉと４−ｉｉに細
分類が可能となる。

上記の細分類を行なうために、第８図（ｂ）で行なった
と同様に、コーナ丸みの方向を現わす信号Ｉ′〜■′を
形成する必要がある。そのために、第８図（ａ）の回路
の出力を入力とし、ウィンドコンパレータを介し、２種
のしきい値を設定することにより、コーナ丸みによる信
号のみを取り出すことができる（図示省略）。それは四
つあって、それぞれを約束によって、■′、■′、■′
及び■′とする。

第１４図はコーナ丸みの方向信号■′〜■′を入力とし
て分類２及び３をそれぞれ２個に細分類する論理回路で
ある。この回路において、分類の論理は第１１図の場合
と全く同様のものがあり、それらを基にして構成するこ
とができる。小分類２−ｉｉには回路（ｄ）、小分類３
−４ｉには回路（ｂ）、小分類４−Ｈには回路（ｃ）が
そのまま使える（第１３図備考参照）。これらの回路の
間で禁止が必要なことも第１１図の場合と同様である。

回路（ｅ）はこれを満足させるために必要な付加論理回
路である。また、ＡＮＤ回路３４１〜３４３は禁止する
ための論理である。この回路の各出力を■、■、■とす
る。これらの各々の回路が出力しない場合を、それぞれ
小分類２−ｉ、３−ｉ及び４−ｉに対応させることがで
きる。従って、否定回路３５１〜３５３を介して出力さ
せればよい。それらの出力をそれぞれ０、■及び■とす
る。

以上で６種の小分類信号が得られ、第２ステンプが完了
した。結局、パターンは全部で８種に分類されたことに
なる。

次に、第３ステツプを第１５図により説明する。

上述のように、ウェハ上に形成されたパターンを基本パ
ターン、複合パターンを含めて８種に分類することがで
きた。これらの分類ごとに専用の正常・異常判定回路を
８個設けることにする。各々の判定回路には共通の入力
を与える。その入力は第９図で説明したディジタル式浮
動しきい値形成回路を有する異常方向信号抽出回路の多
値の出力Ｅ１である。抽出された異常方向信号が同時に
パターンのどの分類に属するかが判定されて分類信号が
発生する。その分類信号が分担する判定回路を作動させ
るゲート信号として作用する。。

第１５図は正常・異常判定回路のブロック図であり、４
００．４１０．４２０．４３０．４４０．４５０．４６
０．４７０はそれぞれ分類１．２−ｉ＋２−ｉｆ、３−
ｉ＋３−ｉ、４−ｉ、４−ｉｉ、５の判定回路である。

それぞれの判定回路には独立に調整可能なしきい値設定
回路４０６．４１６．４２６．４３６．４４６．４５６
，４６６、４７６が設けられている。４０７．４１７．
４２７．４３７．４４７゜４５７．４６７．４７７はＡ
ＮＤ回路である。

前述のパターン分類信号■〜◎及び■、■〜■、■〜■
は図示のように導かれる。パターン検査のある時刻に、
例えば分類２−ｉｔの分類信号が発生したとする。この
とき、他の分類信号は発生しない。従って、判定回路は
４２０が作動する。このとき、コーナ丸みによる異常方
向信号が抽出されてＥｍとして入力する。この信号は半
円近似のコーナ丸みによるものであって真の欠陥信号で
はないので、しきい値設定回路４２６を調整してし出力
しないように欠陥から除外する。

このような判定を判定回路ごとに独立に行なわしめるこ
とができる。ＡＮＤ回路４０７等からの出力は最後にＯ
Ｒ回路４４を介して最終の真の欠陥信号として端子２８
−１へ送られる。

次に、判定の第２の方法を説明する（特願昭５９−１０
０３０号参照）！第２の方法は正常方向及び異常方向の信号を直接に利用
するものである。第一に異常信号の四つの信号の和があ
るしきい値に比べて大きいならば、そのときは欠陥であ
るとする。第二に、上記とは逆に小さいならば、別の判
定手段によって正常か異常かを判定し、ある判定基準以
上であれば欠陥、以下であれば正常、とする。

第１６図を用いて上記の方法を具体的に説明する。

第１６図において、入力端子３５−２〜３５−８（サブ
番号は偶数）には、第８図（ａ）において異常方向信号
の系統の構成にしたときの出力を入力させるものである
。４６はパルス検出回路、４７は第１の信号選択回路、
４８は加算回路、４９は第２の信号選択回路、５０は大
小判定回路、５１は論理判定回路である。異常方向信号
の発生はパターンの形状欠陥、付着異物、及びコーナ丸
みやエツジ乱れなどによる異常方向領域Ａ−Ｄ及びＡ′
〜Ｄ’　（第１図）への反射回折が存在するときのみで
あって、正常パターンの規則正しい方向のエツジによる
ものはない。そして、通常コーナ丸みによる信号のレベ
ルは欠陥による信号のレベルと同程度かそれより小さい
。従って、異常方向の四つの信号の和がコーす丸みによ
る信号レベルと同程度のしきい値に比べて大きいときに
は常に欠陥と判定してよい。信号の和は加算回路４８に
よって得られる。

次に、欠陥のサイズと形状によってはその信号レベルが
コーナ丸みによる信号と同程度となることがある。この
ような場合、欠陥とコーナ丸みとの区別を以下のような
方法によって判定する。第１の信号選択回路４７により
、異常方向信号四つの中から、上から２番目の信号を選
び出す。これをｅａｂとする。第２の信号選択回路４９
により、正常方向信号口つの中から、下から２番目の信
号を選び出す。これをｅ′とする。このｅ′を（１＋α
）倍してｅｎＯとする（ただし、αは０〜ωの任意の実
数）。上記のｅａｂとｅｎｏとを大小判定回路５０によ
って比較し、ｅ　ａｈ＞　ｅ　ｎｏのとき欠陥と判定す
る。

パルス検出回路４６で検出されたパルスは、加算回路４
８または大小判定回路５０によって欠陥のときのみ論理
判定回路５１を通過して欠陥信号となる。

〔発明の効果〕以上説明したように、本発明によれば、反射回折光を利
用する方式のパターン欠陥検査装置において致命傷に至
らない理想パターンからの僅少な偏りを欠陥として検出
していた不都合点を除き、真に欠陥として処理したい欠
陥のみを確実に検出できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はストライプに
光ビームを照射した時の回折現象の説明図、（ｅ）は各
々に直交して発生する反射回折光を重ねた図、第２図（
ａ）、（ｂ）はパターンの一部に欠陥がある場合の回折
状況説明図、第３図（ａ）、（ｂ）は欠陥検出器の空間
配置図、第４図は第３図で得られる検出信号の処理ブロ
ック図。第５図（ａ）、（Ｃ）、（ｅ）は実際に出現するパター
ン例の図、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）はそれらの理想パタ
ーンからの偏り部分を光ビームで照射した時に発生する
回折光の状況説、明図、第６図は本発明による信号処理
系のブロック図、第７図（ａ）、（ｂ）は第３図（ａ）
、（ｂ）に対応する実施例検出系の栂成図、第８図（ａ
）、（ｂ）は実施例検出系の一部詳細ブロック図、第９
図は実施例中のディジタル式浮動しきい値形成回路及び
異常信号抽出回路図、第１０図はパターンの大分類方法
を説明する図、第１１図及び第１２図はパターンの大分
類の論理回路図、第１３図はパターンの小分類方法を説
明する図、第１４図はコーナ丸みの方向信号により大分
類２〜４の各々をさらに二車分類する論理回路図、第１
５図は抽出された異常信号の中から真の欠陥のみを抽出
する第１の正常・異常判定回路図、第１６図は同じく第
２の正常・異常判定回路図である。符号の説明１・・・パターンのストライプ２．４・・・光ビーム　　　３・・・反射回折方向５・
・・ウェハ　　　　　　６．７・・・レンズ８・・・ス
リット　　　　　９，３１・・・光検出器１０．３２・
・・前置増幅器　　１１・・・異常方向の信号光１１’
・・・正常方向の信号光１２・・・検出系群１９．３４
・・・Ａ／Ｄ変換器２０・・ディジタル式浮動しきい値形成回路２１・・・
異常信号抽出回路２２・・・エツジ方向検出回路２３・・・パターン分類回路２４．２５・・・正常・異常判別回路２６．２７・・・しきい値設定回路２９・・・爪受光面の集光素子３０・・・光伝送素子　　　　３３・・・加算器３６−
１〜３６−７・・・コンパレータ３６・・・シフトレジ
スタ　　３７・・・平均値演算回路３８・・・最小値検
出回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）集積回路等のパターンが形成された半導体試料の
表面を所定のスポット径を有するコヒーレント光で上記
表面に対して垂直に走査することによって生じる反射回
折光を検出し検出結果を処理してパターン欠陥の有無を
識別するパターン欠陥検査装置において、正常なパター
ンからの反射回折光が本来到達しない複数の空間領域の
それぞれに設けた広受光面を有する光検出手段からなる
異常方向信号検出手段と、正常なパターンからの反射回
折光が到達する複数の空間領域のそれぞれに設けた広受
光面を有する光検出手段からなる正常パターン検出手段
と、上記異常方向信号検出手段からの信号と上記正常パ
ターン検出手段からの信号との二種の信号によりそれぞ
れの異常方向信号が真の欠陥か否かを判定する欠陥判定
手段とを備えたことを特徴とするパターン欠陥検査装置
。
（２）前記異常方向信号検出手段が、該手段からの複数
個の信号の各々について異常信号を抽出するためのディ
ジタル式浮動しきい値形成回路を有する異常信号抽出手
段を備えた異常方向信号検出手段であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のパターン欠陥検査装置。
（３）前記欠陥判定手段が、異常方向信号の和と予め設
定されたしきい値とを比較する第１の判定手段と、異常
方向信号及び正常パターン信号の中から各々所望の大き
さの信号を選択する手段と、選択された一方の信号に数
値処理を施したものと他方の信号との大小関係を判定す
る第２の判定手段とで構成されている欠陥判定手段であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパター
ン欠陥検査装置。
（４）前記欠陥判定手段が、パターンを分類する手段と
、パターンの分類数に応じて予め設けられていて前記異
常信号検出手段で抽出された異常信号を受けて該信号が
真の欠陥か否かを判定する正常・異常判定回路と、上記
パターンを分類する手段からの信号によって上記正常・
異常判定回路を選別作動させる手段とで構成されている
欠陥判定手段であることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載のパターン欠陥検査装置。