JPS63286752A - パタ−ンの欠陥検査または寸法測定方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装量の製造等に用いられるガラスウェ
ハやレチクルを含むマスクのような透明体上に形成され
たパターンの欠陥検査または寸法測定方法に係り、特に
検査または測定精度の向上に関するものでお右。

〔従来技術〕

この種の欠陥検査または寸法測定に用いられる装置は、
第５図に示すように、例えばマスク１をステ、−ジ２に
セプトし、上方に設けた光源３がらの光を照明レンズ４
によりマスク１の検査または測定個所に投射し、拡大レ
ンズ５によシマスク１の下面に形成されたパターンを撮
像素子６上に拡大して結像させる。撮像素子６は多数の
微細なセンサを直線状または平面状に等ピッチで配列さ
れ、各センサ毎に受光量に応じて例えば０〜６４レベル
の出力すなわちパターン情報（撮像データ）７を生じ、
これをパターン情報比較回路８へ与えるようになってい
る。マスク１を取付けたステージ２は、Ｘ、Ｙ、θ、Ｚ
（θ、Ｚは不要なものもある）軸　。

方向へ移動可能であり、ステージ２に取付けられたレー
ザミラー９を含むレーザ測長系ＩＱ　、ＣＰＵ１１およ
びステージ駆動回路１２（レーザ測長系およびステージ
駆動回路は前記のＸＹ軸に設けられているが１つのみを
図示する）によって位置を確認されながら移動し、光が
照射されて撮像素子６からパターン情報７を生じている
部分のマスク１の設計データなどによって作られた基準
データ＋３＝ｋＣＰＵｌ＋からパターン情報比較回路８
へ供給してパターン情報７と比較し、両者が一致しない
場合、これを欠陥としてその場所、種類、個数、寸法な
らびに埋伏等の欠・陥情報１４を出力する。

この欠陥検査のフローを第６図に示す。すなわちパター
ン測定２０を行なってパターン情報７を得て、基準デー
タ１３とデータ比較２１を行ない、欠陥情報１４を得る
。なお、パターン情報７からはパターン寸法１５を得る
こともできる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記欠陥検査または寸法測定を正確に行なうためには、
拡大レンズ５および撮像素子６を通して得られるパター
ン情報（撮像データ）７がマスクＩ上のパターンと正確
に一致していなければならない。ところで、近年、ＬＳ
Ｉパターンの微、細化が進むに連れて最小線巾が１μｍ
以下になってくると、要求される測定精度はＯ，１〜０
．２μｍもしくはそれより高い精度となる。また、測定
速度の高速化も重要な課題となっている。測定精度の向
上は拡大レンズ５による拡大率の増加によって可能であ
り、他方、測定速度の向上は視野サイズの大きな拡大レ
ンズ５を用いることによって可能である。しかしながら
、拡大率と視野サイズを増加させると、拡大レンズ５の
誤差が顕著に現われて撮像素子６から得られるパターン
情報７がマスク１上の実際のパターンに対して位置誤差
を生じてくる。この位置誤差の原因で大きなものは拡大
レンズ５の拡大倍率誤差と歪曲等によるものであり、こ
れらを完全に零にすることは不可能である。

本発明の目的は、拡大レンズ５の拡大倍率誤差はもちろ
ん歪曲等によるセンサ配列方向への不等ピッチ成分をも
含むパターン情報７すなわち撮像データの誤差に基づく
検査または測定誤差を減することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ガラスウェハまたはマスク等の透明体上に形
成されたパターンに光を透射し、拡大レンズ全通して多
数のセンサを配列した撮像素子上にパターンを結像させ
て撮像データを得ることによりパターンの欠陥検査また
は寸法測定を行なうに際し、予じめ求めた拡大レンズ固
有の歪曲等によるセンサ配列方向への不等ピッチ成分を
含む撮像誤差に基づいて、撮像データまたはこれと比較
する基準データを補正することを特徴とするものである
６ 〔作用〕 拡大レンズを通して撮像素子上に結像されたパターンは
、拡大レンズ固有の拡大倍率誤差や歪曲等による誤差を
有するため、撮像データをそのまま用いて欠陥検査や寸
法測定を行なうと、実際のパターンと異なるものを検査
したり測定したりすることになり、これが検査または測
定の誤差となる。本発明は、予じめ求めた拡大レンズ固
有の歪曲等によるセンサ配列方向への不等ピッチ成分を
含む撮像誤差に基づいて、撮像素子から得た撮像データ
またはこの撮像データと比較する基準データを補正し、
拡大レンズによる誤差を除去して検査または測定を行な
う。この方法によれば、拡大倍率の増加や視野サイズの
拡大によって生ずる撮像データの誤差を除去できるため
、精度の向上と検査または測定速度の向上を図れる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図ないし第４図により説明
する。第１図は本発明を実施するための装置の一例を示
す概念図である。この第１図中、前述した従来装置の第
５図と同一部分には同一符号を用いて説明を省略する。

第１図において第５図と異なるところは、パターン情報
７に対して拡大レンズ５の拡大倍率誤差や歪曲等による
誤差の補正１６ヲ行なってパターン情報比較回路８へ導
く点にある。

第２図は、第１図の装置による本発明方法の一実施例の
フローを示すものであるが、その説明に先立って拡大レ
ンズ５による誤差について説明する。

拡大レンズ５の拡大像の各部の位置誤差量ｙは、レンズ
中心からの距離Ｘに相関があり、一般に次式で表わされ
る。

ｙ　＝　ａｘ　−）−ｂｘ２＋α−・−・−（１まただ
し、ａ・・・拡大倍率誤差係数、ｂ・・・歪曲誤差係数
、α・・・他の要因による誤差でこれは極小である。

上記（１）式中のａｘの量は拡大倍率誤差でｂｊ、これ
は撮像素子６の゛センサ配列方向すなわちＸ方向に対し
て等ピッチ成分であるため、実際の拡大倍率と設計値と
の比を求めてパターン情報７ｔ−Ｘ方向へ伸縮させる計
算すなわち補正１６（ｆ−行なうことにより比較的容易
に除去できる。

他方、ｂｘ”の量は歪曲による誤差であり、測定精度の
向上と視野サイズの拡大に伴なって顕著に現われるよう
になったものである。このｂｘ”の量は、センサ配列方
向すなわちＸ方向に対して不等ピッチ成分であるため、
前記ａＸのように容易には求められない。

以下、このｂｘ”の量の求め方について説明する。

第３図Ａは、マスク１上に描画されり１０μｍ　Ｌ　＆
Ｓのクロム像の設計データ１３３で、光が１００％透過
する部分を６４レベル、光の透過が０％の部分を０レベ
ルとして示したものである。しかし、光の特性、クロム
像の特性ならびに電気制御回路の特性等から実際の撮像
データは、第３図Ｂに示すように立上がりと下がり部で
若干のダレを生ず　、るため、本実施例では実機に合わ
せて前記設計データ１３ａをシミュレートし、はぼ第３
図“Ｂに示しまた形にしてこれを基準データＩ３として
用いた０第３図Ｃは、基準データ１３と撮像データ（パ
ターン情報）７を重ね合わせたものであり、両者の差δ
ａ、δｂから誤差全求める。なお、実際は、撮像素子ら
の各センサの位置でどれだけ出力レベルに差があるかを
比較し、その差が例えば１５レベル以上を誤差とするも
のであるが、説明を容易にするためパターンの位置ずれ
方向で示した。

上記のようにして実際の誤差を求める過程が第２図のレ
ンズ歪曲測定２２であり、例えばその結果、視野サイズ
が直径４００μｍで、最大０．３μｍの歪曲を発生する
拡大レンズ５であったとする。この場合、歪曲による誤
差ｂｘ２は、第４図Ａに示す曲線のようになる。なお、
第４図Ａは拡大倍率誤差を前もって除去したものを示し
ている。第４図Ａに示す曲線ｙ＝ｂｘ”は、前記測定結
果のｙ＝０．３／’ｍ　、　Ｘ　＝　２００　Ｅｍから
、計算によりｂ＝７．５×１０　が得られ、 Ｙ　＝　７．５　Ｘ　ｌ　Ｏ＝　Ｘ”　・−−−−−（
２１として表わされる。これが第２図の歪曲計算２３で
ある。

第４図Ｂは、レンズ中心から２００μｍまでの各Ｘ位置
における基準データ１３と撮像データ７の実際のズレ量
δ１〜δ４の具体例を示しており、これは上記（２）式
によって求められる値ｙに近似している。そこで、上記
（２）式を基に補正すべき量の計算（第２図に符号２４
で示す）し、それに従ってパターン情報７を補正１６す
れば、拡大レンズ５による誤差量はとんど除去した補正
パターン情報７ａが得られる。

この補正パターン情報７ａ’に第１図に示すパターン情
報比較回路８へ入力し、基準データ１３と′データ比較
２１すれば、該差を除去されたより正確な欠陥情報＋４
２が得られる。なお、補正パターン情報７ａからより正
確なパターン寸法＋５３が得られることも言うまでもな
い。

前記のレンズ歪曲測定２２．歪曲計算２３．補正量計算
２４ならびに補正１６はＣＰＵ１ｌａによって実行され
る。

なお、前述したレンズ歪曲測定２２に用いる１０μｍ−
Ｌ　＆　Ｓのクロム像パターンは、電子ビーム描画装置
によれば直径４００μｍ程度の微小域であるため、描画
やプロセス等の誤差を含めても０．０２〜０．０３μｍ
の誤差内で製作でき、かつ電子ビーム描画装置を用いれ
ば同レベルの寸法測定もできるため、サブミクロンレベ
ルの検査、測定のためのレンズ歪曲測定２２として十分
対応できる。

前述した実施例は、拡大倍率誤差と歪曲誤差を別に扱い
、拡大倍率誤差はすでに除去されているものとして説明
したが、これらを−諸に補正するようにしてもよく、ま
た歪曲の測定２２としては前述した方法とは別に成る像
を拡大レンズ５０光軸中心を通して結像させた場合と、
光軸中心からずれた位置を通して結像させた場合とで得
られた信号の寸法差または時間差などの差によって測定
してもよい。さらにまた、歪曲量が個々の拡大レンズ５
について判明している場合は、第２図に示すレンズ歪曲
測定２２および歪曲計算２３は不要であり、その歪曲量
から補正量を直接計算すればよいことは言うまでもない
。さらにまた、上記実施例ではパターン情報７を補正す
る例を示したが、これとは逆に基準データ１３の方を補
正してもよい０ 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、拡大倍率の増加によ
るより一層の精度向上と視野サイズの増加による検査ま
たは測定速度の向上全誤差を誘発することなく達成でき
、ますます微細化されつつあるＬＳＩ製造等にとって大
きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置の概念図、第２図は本発
明方法のフローを示す図、第３図ＡはＩ／ンズの歪曲測
定用パターンの設計データを示す図、第３図Ｂは第３図
Ａの設計データを撮像データに合うようにシミュレート
して基準データとした図、第３図Ｃは第３図Ｂの基準デ
ータと撮像データ（パターン情報）を重ね合わせた図、
第４図Ａはレンズの歪曲の一例を示す図、第４図Ｂは第
４図Ｂに示す歪曲がある場合の基準データと撮像データ
のズレ量を示す図、第５図は従来装置の稙念図、第６図
は従来方法のフローを示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガラスウェハまたはマスク等の透明体上に形成され
   たパターンに光を投射し、拡大レンズを通して多数のセ
   ンサを配列した撮像素子上に結像させて撮像データを得
   ることにより前記パターンの欠陥検査または寸法測定を
   行なうに際し、予じめ求めた前記拡大レンズ固有の歪曲
   等によるセンサ配列方向への不等ピッチ成分を含む撮像
   誤差に基づいて、前記撮像データまたは該撮像データと
   比較する基準データを補正することを特徴とするパター
   ンの欠陥検査または寸法測定方法。 ２、形状および寸法が既知なパターンを撮像素子上に結
   像させて得た撮像データと、前記パターンの基準データ
   とを比較して不等ピッチ成分を含む撮像誤差を予じめ求
   めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパタ
   ーンの欠陥検査または寸法測定方法。 ３、像を拡大レンズの光軸中心を通して結像させた場合
   と、他の光軸を通して結像させた場合との信号の差によ
   って不等ピッチ成分を含む撮像誤差を予じめ求めること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパターンの欠
   陥検査または寸法測定方法。