JPS633450B2 - - Google Patents

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JPS633450B2
JPS633450B2 JP57173980A JP17398082A JPS633450B2 JP S633450 B2 JPS633450 B2 JP S633450B2 JP 57173980 A JP57173980 A JP 57173980A JP 17398082 A JP17398082 A JP 17398082A JP S633450 B2 JPS633450 B2 JP S633450B2
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/82—Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
    • G03F1/84—Inspecting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、LSI製造に使用されるフオトマス
クのパターンを検査する装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
従来、マスクパターンの測定データを設計デー
タと比較してパターン検査を行う装置では、設計
データを測定単位と同じ画素サイズのドツトデー
タに変換し、また、測定値を２値化してドツト単
位で比較を行なつていた。このような装置では、
測定位置のずれがドツト単位でしか表現できず、
また、測定値を２値化しているため中間的な測定
値はどちらかに丸められているので、測定上のエ
ラーを見込んで２または３ドツト以上差異が連続
した場合にパターンエラーであるという判定を行
なうようにしている。そのため、このような装置
では画素サイズの２〜３倍以上の欠陥しか検出で
きない欠点があつた。また、測定画素とパターン
データの画素のサイズを同一にしているため、
種々スケーリングされたマスク個々に対してパタ
ーンデータの変換を再度行なわなくてはいけない
という欠点がある。このような装置で欠陥検出精
度を向上させるためには測定画素を小さくしなく
てはいけないが、この場合は同じ測定速度を得る
ためにはパターンの測定機構、ならびに欠陥検出
機構を測定画素サイズの２乗に比例して高速に動
かさなくてはいけないという困難な問題が生じて
くる。
〔本発明の目的〕
本発明は上記従来技術の問題点を考慮してなさ
れたものであり、マスクパターンの測定画素サイ
ズを変えることなく微細な欠陥の検出を可能と
し、合わせて種々スケーリングされたマスクパタ
ーンの測定をデータ変換を再度行なうことなしに
実行できるパターン検査装置を提供することを目
的とする。
〔発明の概要〕
本発明では、前記従来技術の問題点を解決する
ために、パターンの測定画素とパターンデータの
画素サイズの異なつたものが扱える構造とし、ま
た、測定データを多値で表現することにより測定
画素の途中まで被測定パターンがある状態を表現
し、基準データについても同様に多値の表現を行
ない、実効的に測定セルより小さな欠陥の検出を
可能とした。また、上記構造のため、種々スケー
リングされたすなわち、パターンデータの画素サ
イズを変えたパターンに対して測定画素に合わせ
るためのデータ変換処理を行わないでも、位置計
算のためのパラメータを変更するのもで検査を可
能とした。
〔発明の実施例〕
第１図は本発明の一実施例を示す説明図であ
る。
同図において、光源１より出た光は照明レンズ
２で集束されマスク３を照明している。マスクを
透過した光は対物レンズ４により集束され、マス
クパターンをダイオードラインセンサ５上に結像
する。ダイオードラインセンサ５はマスクパター
ンをＸ方向に測定するように設置され、直線上に
配置されたフオトダイオードセンサを電気的に走
査してＸ方向各位置での光の強度を測定しアナロ
グ信号として出力する。マスクパターンの測定
は、制御用計算機６で制御されるテーブル制御回
路７によりテーブル８をＹ方向に連続移動させな
がらダイオードセンサ５でマスクパターンを測定
するという方法で行う。第２図に示すように１回
のＹ方向移動でセンサの測定巾と同じＸ方向の巾
でＹ方向に長い一つの領域２−１が測定される。
その後、Ｘ方向にテーブル８をＸ方向測定巾また
はそれより少し小さい距離を移動して、同様にＹ
方向（前回とは逆方向）に連続移動してマスクパ
ターンを測定すると隣接した領域２−２が測定さ
れる。これをくり返してマスクパターン全面の測
定を行う。
AD変換回路９は、本装置の基準クロツクに同
期してダイオードセンサ５を電気的に走査してア
ナログ測定信号を出力させるとともに、走査開始
の同期信号を位置計算回路１０に出力し、また、
アナログ測定信号をAD変換しデイジタル測定デ
ータとして比較判定回路１１に出力する。位置計
算回路１０は、テーブル８の位置を測定している
レーザ測長計１２から前記走査開始時の同期信号
に同期してテーブル位置を取り込み、制御用計算
機６から与えられている計算パラメータを用いて
ダイオードラインセンサ５の各素子によつて測定
されたパターン上の測定位置を計算する。基準デ
ータ計算回路１３は、制御用計算機６から被測定
マスクパターンを表わす設計パターンデータを入
力し、上記センサ各素子の測定位置で概設計パタ
ーンを測定した場合に得られるはずの測定値をセ
ンサの感度特性データを基にして計算し、これを
基準データとして出力する。比較判定回路１１
は、この基準データと前記測定データの差を計算
し、その差がある指定値より大きい場合に欠陥と
して判定する。
以下、さらに基準データ計算回路１３の動作に
ついて詳しく説明する。基準データ計算回路１３
では、設計データで表わされているパターンを位
置計算回路１０で求められた測定位置で測定した
場合に測定データとして得られるはずの値を計算
する。この時、この計算は第３図に示すようなセ
ンサ素子の感度特性データを使用して計算する。
第３図において、３１はセンサ１素子の物理的
な形状、３２はセンサの中心からｘ方向にずれた
位置での感度を表わすｘ方向の感度特性、３３は
同様にｙ方向の感度特性である。一般にセンサの
感度特性は光の散乱等により曲線３２，３３で示
す様な形状となる。なお本実施例の装置で使用し
ているセンサは、センサへの入力照度を走査時間
で積分した値を出力する形式のものであり、テー
ブルがｙ方向に連続移動しているため、ｙ方向の
測定特性は相対的に３４で示す様なｙ方向に伸張
した曲線となる。これを式で表わすと下記のよう
になる。
ここで、g′（ｙ）は３４の曲線を表わす関数、
ｇ（ｙ）は３３の曲線を表わす関数、またｖはテ
ーブル速度、Ｔは走査時間であり、vTは走査時
間中の移動距離になる。
第４図ａは基準データ計算回路１３における処
理を説明した図である。図中Ａで示す点は位置計
算回路１０で計算されたマスク上の測定位置を示
す。また同心円で示したものはセンサの測定特性
を等高線で示したものであり、本装置ではこの特
性をＦ（ｘ、ｙ）＝ｆ（ｘ）・g′（ｙ）と仮定してい
る。また、図中Ｂで示したものは設計データで表
わされたパターンであり、ここでは同一座標上で
このパターンを表わす関数としてＰ（ｘ、ｙ）を
仮定して説明することにする。このＰ（ｘ、ｙ）
は光の透過する部分で“１”透過しない部分で
“０”となる関数である。上記関数を用いてセン
サの測定値として得られる値を表わすと、 Ｒ＝ｋ・∫+∞ -∞∫+∞ -∞Ｐ（ｘ、ｙ）・Ｆ（ｘ、ｙ
）dxdy となる。ｋは実際の測定値と合わせるための係数
である。上式が基準データ計算回路１３で行つて
いる計算であるが、本実施例の装置では回路をよ
り簡単にするために次の様にしている。説明のた
めに、ここでは第４図ａを第４図ｂのように、積
分範囲を有効な範囲に限定し５×５ドツトのパタ
ーン上で考える。ここで、設計パターンを形成す
る距離単位として例えばパターンの１ドツトの各
辺ａを1μｍ、前記設計パターンを形成する距離
単位よりも微小な距離単位としてｘ、ｙの値を
0.1μｍ単位で表わすことにする。測定位置を含む
パターンの画素をＰ（０、０）とし、Ｐ（０、０）
の左上の点より見た測定位置を（x0、y0）とする
と、Ｐ（０、０）のみが１の場合に得られる出力
は前式から、 R0,0＝k∫1-y0 y=-y0∫1-x0 x=-x0Ｐ（０、０）Ｆ（ｘ、
ｙ）dxdy であり、これを回路上では近似して次のようにし
ている。
ここで、一般にＰ（ij）のみが１のときに得ら
れる出力は であり、基準データ計算回路の出力としては各Ｐ
（ij）による出力を総和して となる。本実施例の基準データ計算回路では、上
式のうち についてｉ＝−２、から＋２まで５個のメモリー
で計算を代用、すなわちＰ（ｉ、ｊ）、x0、y0をア
ドレスとして入力し、その出力が上式になるよう
にデータを書き込み、５個のメモリーの出力を加
算することでデイジタル値化した基準データを得
ている。
第５図は本装置で処理される各部のデータの例
を示したものである。第５図ａに於いてＤで示す
欠陥を有するパターンについて図中破線矢印で示
す部分を走査して測定した場合、AD変換回路９
の出力には測定データとして同図ｂで示す様な信
号が得られる。また、基準データ計算回路１３の
出力には、設計データにはＤで示すような欠陥が
含まれないため基準データとして図中ｃで示す様
な信号が出力される。比較判定回路１１におい
て、前記したようにしてデイジタル値化した測定
データと基準データの差をとると図中ｄで示す様
な信号が得られる。Ｓで示した破線は基準レベル
を表わすものであるがこれは測定信号のノイズレ
ベルに応じて誤検出のない、かつ精度良く欠陥が
検出できる値に設定される。図中ｅは基準レベル
を越えた部分すなわち欠陥部分を示す信号であ
る。これは比較判定回路１１内のバツフアメモリ
ーに格納され欠陥部分を抽出した欠陥パターンデ
ータとして制御用計算機６に送られる。
上記説明した本発明によるパターン検査装置で
は、ｘ方向の走査位置による照度変化、また、ダ
イオードラインセンサ各素子による感度のばらつ
きは欠陥検出能力を低下させる原因となる。その
ため、本実施例の装置ではAD変換回路９を第６
図に示すような構造としている。即ち、AD変換
器６１は基準クロツクに同期して測定信号Siをデ
イジタルデータに変換する。このデイジタルデー
タは引算回路６２によりオフセツトレジスタ６５
に格納されているオフセツト値が引算され、ゼロ
クリツプ回路６３により負のデータは０に丸めら
れる。その後乗算器６４により係数乗算されて補
正された測定データS0として出力される。係数メ
モリ６６には走査位置に対応した乗算係数が制御
用計算機から入力され、ｘ方向走査位置に対応し
た係数を乗算器６４に出力するようになつてい
る。ゼロクリツプ回路６３は測定信号のノイズに
より負のデータの発生を防ぐためのものである。
また、引算回路６２は乗算器６４と組合わせて使
用することによりアナログ回路部分の継時変化を
制御用計算機から補正できるようにしたものであ
る。
また、本発明による装置では、そのパターンの
測定機構においてパターンの走査方向（ｘ方向）
を一定とするのが通常であるが、テーブルがｙ方
向に連続的に移動しているため走査開始位置と走
査終了位置では第７図に示すようにｙ方向にvT
だけずれた位置を測定していることになる。ここ
でｖはテーブルの移動速度、Ｔは走査時間であ
る。この角度を補正するために走査方向をテーブ
ル速度に応じて変えれば良いのであるが、これは
機械精度上非常に難しい問題が生じてくる。その
ため、本実施例の装置では、その位置計算回路１
０において走査位置の移動にしたがつてそのｙ方
向の測定位置を走査開始位置から一定値ずつ加算
または減算（テーブルの移動方向により異なる）
することによりテーブルの移動速度による位置ず
れの補正を行つている。位置計算回路１０におい
てこの補正を行うための回路部分を第８図に示
す。同図において、レジスタ８１には制御用計算
機からテーブル移動速度に応じた一定値が入力さ
れる。この値は通常、テーブルの移動方向によつ
て正負逆のデータが指定される。セレクタ８２
は、走査開始時はｙ方向走査開始位置を初期値と
して位置レジスタ８３に入力し、それ以後は加算
器８４の出力を位置レジスタ８３に入力するよう
に動作する。位置レジスタ８３は基準クロツクに
同期し内容を変更するように動作するので、その
出力は初期値としてｙ方向走査開始位置Piを出力
し、以後はレジスタ８１の内容だけ加算器８４に
よつて順次加算された値がそのｙ方向測定位置
P0として出力される。
〔発明の他の実施例〕
上記で説明した実施例はマスクパターンの測定
機構としてダイオードラインセンサを用いている
が、本発明はレーザスポツトを走査してその透過
光を測定する構造のものについても適用できる。
この場合、測定機構におけるパターン上微小領域
での感度特性は、マスクパターン上でのレーザス
ポツトの形状および光量分布ということになる。
また、上記実施例で示した基準データの計算方
法、欠陥の検出方法は一例であり、装置の要求性
能に合わせてより高度な方法、あるいは単純な方
法が種々考えられる。すなわち、本発明は上記実
施例に限らず、その主旨を逸脱しない範囲で種々
変形して使用することができる。
〔発明の効果〕
以上、本発明による装置では、パターンデータ
の画素と測定データの画素の大きさについては制
限が無く、また測定画素よりも小さな欠陥につい
て高精度の検出ができる。このように、本発明に
よつて種々スケーリングされたすなわちパターン
データの画素の大きさが異るものについてもデー
タ変換を行うことなく検査を行うことができ、か
つ、測定画素を微小にしなくても欠陥検出精度を
大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２
図は第１図の装置によつて実際に測定する手順を
説明した説明図、第３図はセンサ素子と感度特性
の関係を示す説明図、第４図ａ，ｂは基準データ
計算回路に於ける処理を説明するための説明図、
第５図は欠陥が検出される原理を説明する為の特
性図、第６図はAD変換回路の具体的構成例を示
す回路図、第７図はテーブルの移動速度による位
置ずれを説明する説明図、第８図はテーブルの移
動速度による位置ずれを補正する回路の具体例を
示す回路図である。 ５……ダイオードラインセンサ、８……テーブ
ル、９……AD変換回路、１０……位置計算回
路、１１……比較判定回路、１３……基準データ
計算回路、６１……AD変換器、６４……乗算
器、６６……係数メモリ、８４……加算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ マスクをのせるテーブルを連続的に移動させ
    るテーブル制御機構と、前記マスクに光を照射す
    る手段と、前記テーブルの移動方向とほぼ直角方
    向にマスクのパターンを走査し、前記光の照射に
    対応してマスクパターンを測定する測定機構と、
    測定されたアナログ信号を基準クロツクに同期し
    てデイジタル値の測定データに変換するAD変換
    回路と、前記テーブルの位置を測定し、前記測定
    データのマスク面上の測定位置を設計パターンを
    形成する距離単位よりも微小な距離単位で決定す
    る位置計算回路と、前記マスク面上の測定位置に
    対応する２値の設計パターンデータ及びその近傍
    のデータと前記測定位置の中心から前記設計パタ
    ーンを形成する距離単位よりも微小な距離単位で
    光感度を表わす測定感度データとの積和計算によ
    り前記測定位置に対応するデイジタル値の基準デ
    ータを求める基準データ計算回路と、前記デイジ
    タル値化された測定データと基準データを比較し
    てマスクパターンの異常を判定する比較判定回路
    を設けたことを特徴とするパターン検査装置。 ２ マスクパターンの測定機構をダイオードライ
    ンセンサを電気的に走査する構造のものとし、上
    記基準データ計算回路で使用する感度特性をテー
    ブルの移動方向へその移動速度に応じて伸張した
    ものとした上記特許請求の範囲第１項記載のパタ
    ーン検査装置。 ３ AD変換回路は、入力アナログ信号をAD変
    換し、その後走査位置に対応した係数を乗じて出
    力値とする構造とした上記特許請求の範囲第１項
    記載のパターン検査装置。 ４ 位置計算回路において、テーブル移動方向の
    測定位置は、走査開始時のテーブル位置から算出
    された走査開始位置に対して走査位置の移動にし
    たがつてテーブルの移動速度に対応した一定値ず
    つ加算または減算するものとした上記特許請求の
    範囲第１項記載のパターン検査装置。
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