JPS6354673A - 検査方法および装置 - 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、検査技術、特に、半導体装置の製造における
フォ）　ＩＪソグラフィの原版や半導体ウェハの外観検
査に適用して有効な技術に関する。

［従来の技術］ 半導体装置の製造におけるフォトリソグラフィの原版と
して用いられるレチクルなどの外観検査については、株
式会社工業調査会、昭和５７年１１月１５日発行、「電
子材料Ｊ　１９８２年１１月号別冊、Ｐ２１７〜Ｐ２２
２に記載されている。

その概要は、レチクルに形成されたパターンの設計デー
タと実際に形成されているパターンとを比較することに
より“、レチクルに付着した異物などの欠陥を検出する
ものである。

また、他の方式としては、レチクルに形成されているパ
ターン配列の周期性を利用し、所定の間隔だけ離れた合
同な二つの領域の画像データを同時に取込み、差異が検
出された場合にいずれかの領域に異物などの欠陥がある
ものと判定するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、設計データと実際のパターンとを比較す
る前者の方式では、一般に設計データが膨大であるため
検査装置が高価となり、さらに、設計データの幾何学的
に野密な情報と、実際のパターンとでは輪郭などに差異
を生じるため、設計データをそのまま用いることができ
ないという問題がある。

また、パターン配列の周期性を利用する後者の方式は、
転写領域内に単一のパターン領域しかないレチクルなど
には適用できないなど、種々の問題があることを本発明
者は見いだした。

本発明の目的は、安価で簡便かつ汎用的な検査を行うこ
とが可能な検査技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述右よび添付図面から明らかになるであろ
う。

［問題点を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、予め標準となる被検査物の多階調の画像デー
タを所定のアルゴリズムで圧縮して記録しておき、この
圧縮されて記録された多階調の画像データを復元して得
られる画像と、被検査物の画像とを比較することによっ
て被検査物の欠陥を検出するようにしたものである。

［作用コ 上記した手段によれば、たとえば被検を吻に形成された
パターンの膨大な設計データを用いる必要がないので検
査シス乎ムを安価に構築でき、さらに、予め記録されて
いる実際の被検査物の画像を標準の画像として用いるの
で、輪郭の補正などを行うことなく比較による欠陥の判
定の有無などを容易に行うことができるとともに、被検
査物に形成されているパターンの周期性の有無などにか
かわらず検査が可能となり、安価で簡便かつ汎用的な検
査を行うことができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例である検査装置の要部を示す
ブロック図である。

本実施例の検査装置は、画像検出部１．データ圧縮部２
．データ格納部３．データ展開部４．欠陥判定部５など
から構成されている。

前記画像検出部１には、試料台１ａに載置された、たと
えばレチクルなどの被検査物１ｂからの散乱光２反射光
または透過光ＩＣなどに基づいて該被検査物１ｂの画像
を検出する撮像素子１ｄが設ｊすられている。

この撮像素子１ｄには、増幅器１ｅおよびＡ／Ｄ変換器
１ｆが接続されており、被検査物１ｂの画像信号が増幅
されてディジタル信号に変換された後、データ圧縮ａ２
または欠陥判定１５に伝達されるように構成されている
。

データ圧縮８２には、前段の画像検出部ｌのＡ／Ｄ変換
器１ｆに並列に接続される複数の比較器２ａ１．比較器
２ａ２＋　、−−比較器２ａ、、が設けられており、こ
の複数の比較器２ａ１．比較器２ａｚ、、、、比較器２
ａｎ　には、複数のデータ圧縮層２ｂ３．データ圧縮器
２ｂｘ、、、、７−タ圧縮器２ｂ、がそれぞれ接続され
ている。

そして、複数の比較ａ２ａ、、比Ｖ器２ａ２゜０３．比
較器２ａｈでは、互いに異なるしきい値ＴＨ，，Ｌきい
値ＴＨ２，，，，Ｌきい値ＴＨ。

を設定することにより、標準となる被検査物１ｂの画像
信号が所定の階調毎に分離されて複数のデータ圧縮器２
ｂ３．データ圧縮器２ｂ２．、、。

データ圧縮器２ｂ、に伝達され、所定のアルゴリズムで
情報量が圧縮された後、データ格納部３に保持されるも
のである。

ここで、前記の複数のデータ圧縮器２ｂ＋、データ圧縮
器２ｂｚ、、、、データ圧縮器２ｂ＋、は、たとえば、
第２図に示されるように、比較器２ａ、から直接および
シフト・レジスタ６を介して遅延して入力されるディジ
タル信号の排他的論理和を算出するＥＯＲ回路７、この
ＥＯＲ回路７に直接接続されるカウンタ８およびエンコ
ーダ９．さらには、インバータ１０を介してＥＯＲ回路
７に接続されるカウンタ１１．エンコーダ１２などから
構成されている。

そして、比較器２ａｎ　におけるしきい値ＴＨ。

によって設定された階調に一致する画素を”１”とし、
異なるものを”０″で表示する、第４図（ａ）に示され
るような画像データの配列ｆ　　（ｉ、ｊ）に、ｆ　　
（ｉ−１，ｊ）ＥＯＲｆ　　（ｉ、ｊ＞、（ただし、ｆ
　　（−Ｉｔ　　ｊ）＝ｏ）なる処理を施して第４図ら
）に示されるような簡略化された圧縮データｇ　（ｉ、
ｊ）を算出する。

さらに、この圧縮データｇ　（ｉ、ｊ）を、列ｊを優先
にして系列的に取り出す際の”１”が連続する数をカウ
ンタ８によって計数し、結果をエンコーダ９によってコ
ード化するとともに、′０”が連続する数をインバータ
１０を介してカウンタ１１で計数しエンコーダ１２でコ
ード化する、いわゆるラン・レングス法によってさらに
簡略化し、この結果がデータ格納部３に保持されるもの
である。

一方、前記データ展開部４は、前記データ格納部３に接
続される複数のデータ展開器４ａ１．データ展開器４ａ
２１１０．データ展開器４ａｈ、および、この複数のデ
ータ展開器４ａ＋、データ展開器４ａ２．、。、データ
展開器４ａｎから得られる画像データを一時的に保持す
る複数のレジスタ４ｂ＋、　　レジスタ４ｂｘ、、、、
　　レジスタ４ｂｈ、さらには、前記各レジスタに保持
されているデータを合成する加算器４０などで構成され
ている。

すなわち、前記のデータ展開器４ａ１．データ展開器４
ａ２＋　、−＋　データ展開器４ａ、、は、たとえば第
３図に示されるように、デコーダ１３およびこのデコー
ダ１３からの入力および出力側からシフト・レジスタ１
４を介して遅延して帰還される入力との間の排他的論理
和を算出するＥＯＲ回路１５などで構成されている。

そして、前記のデータ圧縮部２においてラン・レングス
法などにより圧縮され、データ格納部３に保持されてい
る各階調毎のデータを、デコーダ１３において第４図（
ｂ）に示されるような圧縮データｇ　（ｉ、ｊ）に展開
し、さらに、ｇ（ｉ−１゜ｊ）ＥＯＲｇ　（ｉ、　　Ｊ
）、（ただしｇ（−１，ｊ）＝０）なる操作によって、
第４図（Ｃ）に示されるように、元のデータｆ　　（ｉ
、ｊ）と同じＦ　（ｉ。

Ｊ）を再現してそれぞれのレジスタ４ｂ、に保持させ、
その後、加算器４ｃにおいて各階調毎の画像データＦ（
ｉ、ｊ）を合成することにより、標準となる被検査物１
ｂの画像データが復元されるものである。

また、前記欠陥判定部５は、前記のデータ展開部４の加
算器４Ｃにおいて復元された標準となる被検査物１ｂの
画像データと、前記の画像検出部１において検出される
検査すべき被検査物１ｂの画像データとを比較して差信
号を算出する差分演算器５ａ、および該差分演算器５ａ
において得られる差信号を所定のしきい値ＴＨと比較す
ることによって、検査すべき被検査物１ｂにおける欠陥
の有無を判別する判定器５ｂが設けられている。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、所定の検査に先立って、標準となる被検査物１ｂ
が試料台１ａに載置され、この標準となる被検査物１ｂ
からの散乱光１反射光または透過光ＩＣが入射する撮像
素子１ｄにおいて検出された標準となる被検査物１ｂの
画像信号は、増幅器１ｅおよびＡ／Ｄ変換器１ｆを経て
データ圧縮部２に伝達される。

データ圧縮１ｉ’Ｂ２に伝達された標準となる被検査物
１ｂの画像信号は、複数の比較器２ａ３．比較′　器２
ａ２＋、１．比較器２ａｎ　に設定された互いに異なる
しきい値ＴＨＩ、しきい値ＴＨ２，，。

、しきい値ＴＨ，により、所定の階調毎に分離されて複
数のデータ圧縮器２ｂ５．データ圧縮器２ｂ、　、　、
、　、データ圧縮器２ｂ、に伝達され、前述のような所
定のアルゴリズムで情報量が圧縮された後、データ格納
部３に保持される。

その後、試料台１ａには、他の検査すべきレチクルなど
の被検査物１ｂが載置され、この時、撮像素子ｌｄ、増
幅器１ｅ、Ａ／Ｄ変換器１ｆを介して検出された被検査
物１ｂの画像は、欠陥判定部５の差分演算器５ａに入力
される。

同時に、データ展開部４においては、検査に先立ってデ
ータ格納部３に記録されている標準となる被検査物１ｂ
の圧縮された画像データを、各階調毎に、複数のデータ
展開器４ａ３．データ展開器４ａ２＋９９．データ展開
器４ａｈ　において展開し、さらに、この複数のデータ
展開器４ａ＋＋データ展開器４ａ２＋　０１．データ展
開器４ａｎかち得られる各階調の画像データを複数のレ
ジスタ４ｂ１　、レジスタ４ｂ２．、、、　　レジスタ
４ｂイを介して加算器４Ｃなどで合成して再構成し、再
現された標準となる被検査物１ｂの画像信号が欠陥判定
部５の差分演算器５ａに入力される。

そして、該差分演算器５ａにおいては、前段のデータ展
開部４から入力された標準となる被検査物１ｂの画像信
号と画像検出部１から人力される検査すべき被検査物１
ｂの画像信号とを比較して両者の差異に応じた信号を取
り出し、さらに、判定器５ｂにおいて所定のしきい値Ｔ
Ｈと比較することにより、たとえば、検査すべき被検査
物１ｂにおける異物の付着などの欠陥の有無が判定され
る。

このように、本実施例においては、以下の効果を得るこ
とができる。

（１）、検査に先立って、画像検出部１において検出さ
れる標準となる被検査物１ｂの画像データを、データ圧
縮部２において所定のアルゴリズムで圧縮してデータ格
納部３に記録しておき、検査時に、画像検出部１から得
られる被検査物１ｂの画像と、データ格納部３に圧縮し
て記録され、データ展開部４を介して復元して得られる
標準となる被検査物１ｂの画像とを欠陥判定部５におい
て比較することによって、レチクルなどの被検査物１ｂ
における欠陥の有無の判別などが行われるため、たとえ
ば被検査物１ｂに形成されたパターンの設計データを用
いる場合のように膨大なデータを取り扱う必要がないの
で検査システムを安価に構築でき、さらに、予め記録さ
れている実際の被検査物１ｂの画像を標準の画像として
用いるので、輪郭などの補正を行うことなく、比較によ
る欠陥の判定の有無などを容易に行うことができるとと
もに、被検査物１ｂに形成されているパターンの周期性
の有無にかかわらず検査が可能となり、安価で簡便かつ
汎用的な検査を行うことができる。

（２）、前記（１）の結果、たとえば、フォトリソグラ
フィによって製造される半導体素子の高集積化に伴って
、該半導体素子が形成されるチップの寸法が大形化し、
縮小投影露光の原版として用いられるレチクルなどの被
検査物１ｂに１チップ分のパターンしか形成されない場
合などでも、レチクルなどの被検査物１ｂの欠陥の検査
を安価で簡便に行うことができる。

（３）、前記（１）の結果、レチクルなどの被検査物１
ｂの異物検査などを効率良く行うことができるので、該
被検査物１ｂを原版とするフォ）ＩＪソグラフィによっ
て製造される半導体装置の歩留りが向上される。

（４）、前記（１）〜（３）の結果、半導体装置の製造
における生産性が向上される。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。たとえば、画像データの
圧縮および展開におけるアルゴリズムは、上記の実施例
で説明したものに限らず、いかなるものであってもよい
。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の製造に
おけるフォトリソグラフィの原版であるレチクルの検査
技術に適用した場合について説明したが、それに限定さ
れるものではなく、一般の外観検査などに広く適用でき
る。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、被検査物の画像を検出する画像検出部と、該
画像検出部において得られた標準となる被検査物の多階
調の画像データを所定のアルゴリズムで圧縮するデータ
圧縮部と、圧縮された多階調の画像データを保持するデ
ータ格納部と、このデータ格納部に保持されている圧縮
された多階調の画像データを展開して標準となる画像を
復元するデータ展開部と、該データ展開部において得ら
れる標準となる画像と前記画像検出部を介して得られる
被検査物の画像とを比較することによって該被検査物の
欠陥を検出する欠陥判定部とからなる構造であるため、
たとえば被検査物に形成されたパターンの膨大な設計デ
ータを用いる必要がないので検査システムを安価に構築
でき、さらに、予め記録されている実際の被検査物の画
像を標準の画像として用いるので、輪郭などの補正を行
うことなく、比較による欠陥の判定の有無などを容易に
行うことができるとともに、被検査物に形成されている
パターンの周期性の有無などにかかわらず検査が可能と
なり、安価で簡便かつ汎用的な検査を行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である検査装置の要部を示す
ブロック図、 第２図はデータ圧縮部の一例を示す説明図、第３図はデ
ータ展開部の一例を示す説明図、第４図（ａ）〜（Ｃ）
は画像データの圧縮および再現の過程を説明する説明図
である。 １・・・画像検出部、１ａ・・・試料台、１ｂ・・・被
検査物、１ｃ・・・散乱光１反射光または透過光、１ｄ
・・・撮像素子、１ｅ・・・増幅器、１ｒ・・・Ａ／Ｄ
変換器、２・・・データ圧ｉｎ、２ａ＋　、２ａ２＋−
、，２ａｎ　　・・・比較器、２ｋｌ＋、　　２ｂ２．
、、、　２ｂｌ、・・・データ圧縮器、３・・・データ
格納部、４・・・データ展開部、４ａ＋、４ａ２＋９．
−　４ａ、　　・・・データ展開器、４ｂｌ　、　　４
ｂｆｆ＋０．−　４ｂｎ・。 ・レジスタ、４ｃ・・・加算器、５・・・欠陥判定部、
５ａ・・・差分演算器、５ｂ・・・判定器、６・・・シ
フト・レジスタ、７・・・ＥＯＲ回路、８・・・カウン
タ、９・・・エンコーダ、１ｏ・・・インバータ、１１
　・・・カウンタ％’　１２・・・エンコーダ、１３・
・・デコーダ、１４・・・シフト・レジスタ、１５・・
・ＥＯ，Ｒ回路、ＴＨ。 ＴＨ，、ＴＨ２，１，、ＴＨａ　・・・しきい値。 第　　４　　図 （ｃＬ） ｔｆ（４・ｉ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予め標準となる被検査物の多階調の画像データを所
   定のアルゴリズムで圧縮して記録しておき、この圧縮さ
   れて記録された多階調の画像データを復元して得られる
   画像と被検査物の画像とを比較することによって該被検
   査物の欠陥を検出することを特徴とする検査方法。 ２、前記被検査物が、半導体装置の製造におけるフォト
   リソグラフィの原版、または半導体ウェハであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の検査方法。 ３、被検査物の画像を検出する画像検出部と、該画像検
   出部において得られた標準となる被検査物の多階調の画
   像データを所定のアルゴリズムで圧縮するデータ圧縮部
   と、圧縮された多階調の画像データを保持するデータ格
   納部と、このデータ格納部に保持されている圧縮された
   多階調の画像データを展開して標準となる画像を復元す
   るデータ展開部と、該データ展開部において得られる標
   準となる画像と前記画像検出部を介して得られる被検査
   物の画像とを比較することによって該被検査物の欠陥を
   検出する欠陥判定部とからなることを特徴とする検査装
   置。 ４、前記被検査物が、半導体装置の製造におけるフォト
   リソグラフィの原版、または半導体ウェハであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の検査装置。