JPH04109104A

JPH04109104A - パターン欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH04109104A
Application number: JP2226545A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Inoue; 広井上; Kentaro Okuda; 健太郎奥田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1992-04-10

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は半導体マスク等の被検査パターン画像データと
参照パターン画像データとを比較して半導体マスクの欠
陥検査を行うパターン欠陥検査装置に関する。

（従来の技術）第１４ｖ！Ｊはパターン欠陥検査ｆ＆ぽの構成図である
。センサは光学系を通して半導体マスクを撮像してその
画像信号を出力する。この場合、半導体マスクはＸＹ子
テーブル移動に伴って移動し、かつＸＹ子テーブル移動
位置はレーザ測長器により測定される。センサから出力
された画像信号はＡ／Ｄ変換器１によりディジタルの被
検査パターン画像データに変換されて微分回路２に送ら
れるとともに比較回路３に送られる。

一方、半導体マスクの設計データが濃淡変換回路４に送
られる。この濃淡変換回路４は２値レベルの設計データ
を光学系とセンサの特性とに合わせたぼけ関数（インパ
ルス応答）により濃淡レベルの参照パターン画像データ
に変換する。この参照パターン画像データは微分回路５
に送られるとともに比較回路３に送られる。このとき、
参照パターン画像データはレーザ測長器により測定され
たＸＹ子テーブル移動位置に基づいてセンサの被検査パ
ターン画像データと同期して送られる。そして、微分回
路２及び微分回路５の各微分出力はともに比較回路６に
送られる。

そして、一方の比較回路３はセンサからの被検査パター
ン画像データと参照パターン画像データの各濃淡レベル
を比較してその濃淡レベル差を求める。この濃淡レベル
差は判定回路７に送られ、この判定回路７は濃淡レベル
差としきい値とを比較して濃淡レベル差がしきい値以上
であれば半導体マスクにパターン欠陥が在ると判定する
。

又、他方の比較回路６は各微分回路２．５の各微分出力
を受けてその差の絶対値を求める。この差の絶対値は最
大値検出回路８に送られて絶対値のうち最大値が判定回
路９に送られる。この判定回路９は差の絶対値としきい
値とを比較して差の絶対値がしきい値以上であれば半導
体マスクにパターン欠陥が在ると判定する。

しかしながら、被検査パターン画像データと参照パター
ン画像データとは画素位置が一致せずに例えば１画素程
度のずれが発生することがある。

この１画素程度の位置ずれはＡ／Ｄ変換器１での画像信
号のサンプリング誤差、ディジタル画像データを作成す
るときの精度、パターンの現像プロセス等の種々の条件
により発生する。このような１画素の位置ずれが生じる
と、被検蓋パターン画像データと参照パターン画像デー
タと差を求めても半導体マスクパターンのエツジやコー
ナの部分の濃淡レベルが相殺されずに欠陥と同じ濃淡レ
ベルとして現れる。このため、パターン欠陥検査の精度
が低下する。

（発明が解決しようとする課ＩＩ）以上のように被検査パターン１１１ｉＩＩ！！データと
参照パターン画像データとの間に１画素以下の位置ずれ
が発生してパターン欠陥検査の精度が低下する。

そこで本発明は、被検査パターン画像データと参照パタ
ーン画像データと間に１画素程度の位置ずれが生じても
この位置ずれを補正して高精度なパターン欠陥検査がで
きるパターン欠陥検査装置を提供することを目的とする
。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明は、被検査パターン画像データと参照パターン画
像データとを比較して被検査パターンに対する欠陥検査
を行うパターン欠陥検査装置において、被検査パターン
画像データと参照パターン画像データとの位置ずれを検
出する位置ずれ検出手段と、この位置ずれ検出手段によ
り検出された位置ずれに従って被検査パターン画像デー
タと参照パターン画像データとの位置ずれを補正する位
置ずれ補正子′段とを備えて上記目的を達成しようとす
るパターン欠陥検査装置である。

このうち、位置ずれ検出手段は参照パターン画像データ
を移動回路によりＸＹ軸の各方向においてそれぞれ所定
画素数だけ移動し、ずれ量算出回路によってそれぞれ移
動した各画素の濃淡レベルと被検査パターンの濃淡レベ
ルとの各濃淡レベル差の変化を求め、この濃淡レベル差
が無い画素位置からＸＹ軸方向の各位置ずれ量を求める
。

又、位置ずれ補正手段は係数生成回路により各位置ずれ
量から移動オペレータの係数を生成し、この係数を補正
回路により参照パターン画像データの各画素に乗算等し
て参照パターン画像データの画素位置を補正する。

（作　用）このような手段を備えたことにより、被検査パターン画
像データと参照パターン画像データとの位置ずれを位置
ずれ検出手段により検出し、この位置ずれに従って補正
手段によって被検査パターン画像データと参照パターン
画像データとの位置ずれを補正する。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。なお、第１４図と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明は省略する。

第１因はパターン欠陥検査装置の構成図である。

位置ずれ検出回路１０が設けられ、この位置ずれ検出回
路１０にはＡ／Ｄ変換器１からの被検査パターン画像デ
ータ及び濃淡変換回路４からの参照パターン画像データ
が入力している。この位置検出回路１０は被検査パター
ン画像データと参照パターン画像データとの位置ずれを
検出する機能を有している。具体的にはｔＳ２図に示す
構成となっている。Ｘ軸方向の各差算出回路１１．１２
．１３及びＹ軸方向の各差算出回路１４，１５゜１６が
設けられている。これら差算出回路１１．１２．１３及
び差算出回路１４．１５．１６の一方の入力端子にはそ
れぞれＡ／Ｄ変換器１の出力端子が共通接続されている
。

一方、それぞれ１画素から成る参照データバッファメモ
リ（以下、バッファメモリと省略する）１７．１８．１
９．２０．２１が設けられている。

このうち、バッファメモリ１７には１水平走査デイレイ
２２を介して濃淡変換回路４に接続されている。そして
、バッファメモリ１８は１水平走査デイレイ２２に対し
て１画素デイレイ２３を介して接続され、さらにバッフ
ァメモリ１９は１水平走査デイレイ２２に対して１画素
デイレイ２３．２４を介して接続されている。又、バッ
ファメモリ２０は１画素デイレイ２５を介して濃淡変換
回路４に接続され、バッファメモリ２１は１水平走査デ
イレイ２２．２６及び１画素デイレイ２７を介して濃淡
変換回路４に接続されている。さらに、各バッファメモ
リ１７．１８．１９はそれぞれ差算出回路１１．１２．
１３の他方の入力端子に接続され、各バッファメモリ２
０．１８．２１はそれぞれ差算出回路１４．１５．１６
の他方の入力端子に接続されている。

さらに、各比算出回路２８．２９．３０．３１が設けら
れている。このうち比算出回路２８の各入力端子には各
差算出回路１１．１２が接続され、比算出回路２９の各
入力端子には各差算出回路１２．１３が接続されて°い
る。又、比算出回路３０の各入力端子には各差算出回路
１４．１５が接続され、比算出回路３１の各入力端子に
は各差算出回路１５．１６が接続されている。

これら比算出回路２８〜３１は参照パターン画像データ
に対する被検査パターン画像データのずれ量ｄｘを算出
する機能を有している。このうち、比算出回路２８．２
９により求められた各ずれ量ｄｘ、　、ｄｘ２は最大値
検出回路３２に送られるとともに、比算出回路２８のず
れ量ｄｘ、はセレクタ３３に送られ、比算出回路２９の
ずれ量ｄｘ２は符号反転回路３４を通してセレクタ３３
に送られている。従って、セレクタ３３からはＸ軸方向
の最終的な位置ずれ量ｄｘが出力される。

又、比算出回路３０．３１により求められた各ずれ量ｄ
Ｖｒ、ｄＶ２は最大値検出回路３５に送られるとともに
、比算出回路３０のずれ量ｄｘ、はセレクタ３６に送ら
れ、比算出回路３１のずれ量ｄｘ２は符号反転回路３７
を通してセレクタ３６に送られている。従って、セレク
タ３６からはＹ軸方向の最終的な位置ずれ量ｄｙが出力
される。

位置ずれ補正回路４０が濃淡変換回路４と微分回路５と
の間に接続されている。この位置ずれ補正回路４０は位
置ずれ検出回路１０により検出された各位置ずれ量ｄｘ
、ｄｙに従って被検査パターン画像データと参照パター
ン画像データとの位置ずれを補正する機能を有している
。具体的には第３図に示す構成となっている。ＸＹ方向
選択回路４１は各ずれ量ｄｘ、ｄｙを受けてこれらずれ
量ｄｘＳｄｙのうち値の大きいずれ鳳を係数生成回路４
２に送る機能を有している。

この係数生成回路４２はずれ量ｄｘ又はｄｙにより移動
オペレータの係数ａ％ｂ、ｃを生成する機能を有してい
る。

一方ζ１水平走査デイレイ４３が設けられて濃淡変換回
路４に接続されている。この１水平走査デイレイ４３に
は乗算器４４が接続されるとともにＩＩＩ素デイレイ４
５を介して乗算器４６が接続され、さらに１画素デイレ
イ４５．４７を介して乗算器４８が接続されている。こ
れら乗算器４４．４６．４８はＸ軸方向に対するもので
、それぞれ係数ａ％ｂ、ｃが入力し、かつ各乗算出力は
加算回路４９に送られている。

又、１画素デイレイ５０が設けられて濃淡変換回路４に
接続され、この１画素デイレイ５０に乗算器５１が接続
されている。前記１水平走査デイレイ４３には１水平走
査デイレイ５２．１画素デイレイ５３を介して乗算器５
４が接続され、又加算回路４９に乗算器５５が接続され
ている。そして、これら乗算器５１．５４．５５はＹ軸
方向に対するもので、その出力は加算回路５６に送られ
ている。

次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
。センサは光学系を通して半導体マスクを撮像してその
画像信号を出力する。この場合、半導体マスクはＸＹ子
テーブル移動に伴って移動し、かつＸＹ子テーブル移動
位置はレーザ測長器により測定される。センサから出力
された画像信号はＡ／Ｄ変換変換器上りディジタルの被
検査パターン画像データに変換されて微分回路２に送ら
れるとともに位置ずれ検出回路１０に送られる。

一方、半導体マスクの設計データが濃淡変換回路４に送
られる。この濃淡変換回路４は２値レベルの設計データ
を光学系とセンサの特性とに合わせたぼけ関数（インパ
ルス応答）により濃淡レベルの参照パターン画像データ
に変換する。この参照パターン画像データは位置ずれ検
出回路１０１；送られるとともに位置ずれ補正回路４０
に送られる。

次に位置ずれ検出回路１０での作用について説明する。

被検査パターン画像データは各差算出回路１１〜１３．
１４〜１６に入力する。

一方、参照パターン画像データは各１水平走査デイレイ
２２．２６及び各１画素デイレイ２３．２４．２５．２
７により遅延されて各バッファメモリ１７〜２１に記憶
される。例えば第４図に示す参照パターン画像データの
うち領域Ｑの画像データを各バッファメモリ１７〜２１
に記憶する作用を説明すると、第５図に示すようにバッ
ファメモリ１７には１水平走査だけ遅れた濃淡レベル「
８」が記憶され、バッファメモリ１８には同水平走査方
向で１画素遅れた濃淡レベル「６」が記憶され、バッフ
ァメモリ１９にはさらに１画素遅れた濃淡レベル「３」
が記憶される。又、バッファメモリ２０には１画素遅れ
た濃淡レベル「５」が記憶され、バッファメモリ２１に
は２水平走査及び１画素遅れた濃淡レベル「４」が記憶
される。

これにより、各差算出回路１１，１２．１３にはそれぞ
れ被検査パターン画像データの濃淡レベルｒ８Ｊ　　ｒ
５Ｊ　　ｒ６Ｊが入力するとともに各バッファメモリ１
７．１８．１９からの濃淡レベルｒ８Ｊ　　ｒ６Ｊ　　
ｒ３Ｊが入力される。又、各差算出回路１４．１５．１
６にはそれぞれ被検査パターン画像データの濃淡レベル
ｒ８Ｊ　　ｒ８Ｊ　　ｒ９Ｊが入力するとともに各バッ
ファメモリ２０．１８．２１からの濃淡レベルｒ５Ｊ　
　ｒ６Ｊ　　ｒ４Ｊが入力される。そして、各差算出回
路１１〜１６はそれぞれ入力した各濃淡レベルの差を求
めて出力する。

ここで、差算出回路１１の出力をｈ＋、差算出回路１２
の出力をｈｏ、差算出回路１３の出力をｈ−、とし、差
算出回路１４の出力をｐ１％差算出回路１５の出力をｐ
ｏｓ差算出回路１６の出力をｐ−１とする。

次に各比算出回路２８〜３１はそれぞれずれ量を求める
。これら比算出回路２８〜３１は同一作用であるので、
比算出回路２８．２９の作用について説明する。比算出
回路２８は差出力り。

ｈｏを受けるとともに比算出回路２９は差出力ｈａ、ｈ
−＋を受ける。ここで、差出力ｈ＋　　　ｈ−＋は互い
に差出力り。を中心として水平走査方向の正方向及び負
方向に１画素づつずれた濃淡レベルとの差となっている
。

このように１画素づつずらす理由は次の通りである。す
なわち、第６図に示すように参照パターン画像データＳ
に対して被検査パターン画像データＲが０．５画素だけ
ずれている場合を例にとって説明すると、同図には参照
パターン画像データＳの濃淡レベル変化ＳＡ及び被検査
パターン画像データの濃淡レベル変化ＲＡが示されてい
る。そこで、第７図に示すように参照パターン画像デー
タＳの濃淡レベル変化ＳＡに対して被検査パターン画像
データの濃淡レベル変化ＲＡを移動なし、水平走査方向
の負方向に１画素及び正方向に１画素づつずらして各濃
淡レベル差を求めると、第８図に示す濃淡レベル差ｈｏ
　　（”０．１５）　、ｈ−＋（−０，４５）　、ｈ＋
　　（−−ｏ、ｔ５）となる。これら濃淡レベル差ｈ０
、ｈ−、、ｈｌは上記各差算出回路１１．１２．１３の
差出力に対応する。そして、これら濃淡レベル差り、、
ｈ−、、ｈ、をｊ＠９図に示すように画素位置ごとにプ
ロットすると、濃淡レベル差がｒＯＪとなる点Ｓ。が現
れる。しかるに、この点Ｓ。が参照パターン画像データ
と被検査パターン画像データとのずれ量となる。このず
れ量ｄｘ、はｄｘ＋−１ｈｏ／ｈｏ−ｈ＋１　　−（１）により求め
られる。そこで、上記ｈ　ｏ　　（”　０．１５）、ｈ
＋　　（−−０，１５）を代入すると、ずれ量ｄｘは０
．５画素として求められる。

従って、上記比算出回路２８はずれ量ｄｘ、を上記第（
１）式により求め、比算出回路２８はずれ量ｄｘ２をｄ　Ｘ２−１　ｈ−＋／　ｈ−＋−ｈｏ　Ｉ　　　−（
２）により求める。

これらずれ量ｄ　ｘ　Ｈ、ｄ　Ｘ　２はともに最大値検
出回路３２に送られて値の大きいずれ量ｄｘ、又はｄｘ
２が判断される。この判断の結果はセレクタ３３に送ら
れ、このセレクタ３３により値の大きい例えばずれ量ｄ
ｘ、がセレクトされてＸ軸方向のずれ量ｄｘとして送出
される。

以上の作用と同様にしてセレクタ３６からＹ軸方向のず
れ量ｄｙが送出される。

次に位置ずれ補正回路４０は各ずれ量ｄ　ｘ　ｓｄｙを
受けて参照パターン画像データを位置補正する。ＸＹ方
向選択回路４１は各ずれ量ｄ　ｘ　ｓｄｙを受け、ｄｘｌ≧ｌｄｙであればｃｉｙ−ｏとし、他の場合はｄｘ＝０とする。

そして、このＸＹ方向選択回路４１により選択されたず
れ量ｄｘ又はｄｙは係数生成回路４２に送られる。

この係数生成回路４２はずれ量ｄｘ又はｄｙを受け、ｄ
ｘ又はｄｙ≧０であれば、係数ａ、ｂ、Ｃを次のように
決定する。ここで、ｄｘ、ｄｙ−ｄとする。

ａ−ｄｓ　ｂ−１−ｄ％ｃ−０又、ｄｘ又はｄｙ＜ｏであれば、係数ａ　ｓ　ｂ　ｓ　
Ｃはａ−０、ｂ−１＋ｄ、　ｃ　−−ｄと決定する。

これら係数ａ、ｂＳｃはそれぞれ乗算器４４．４６．４
８及び５１．５５．５４に送られる。

一方、各乗算器４４．４６．４８にはそれぞれ第４図に
示す参照パターン画像データの領域ＱのＸ軸方向の濃淡
レベルｒ８Ｊ　　ｒ６Ｊ　　ｒ３Ｊが入力し、これとと
もに乗算器５１．５４には領域ＱＯＹ軸方向の濃淡レベ
ルｒ５Ｊ　　ｒ４Ｊが入力される。

そして、乗算器５５には加算回路４９の加算出力が入力
する。かくして、各乗算器５１．５５．５４の乗算出力
が加算回路５６により加算され、位置補正された参照パ
ターン画像データとして出力される。

具体的に説明すると、参照パターン画像データが第１０
図に示す濃淡レベルを有し、各係数が第１１図に示す移
動オペレータのようにａ−０，５、ｂ−０，５、Ｃ−０とすれば、これら参照パターン画像データと移動オペレ
ータとが積和演算されて第１２図に示す位置補正された
参照パターン画像データとなる。

以上の説明は１次元の画像データに対してであるが、２
次元の画像データに対しては第１３図に示すように参照
パターン画像データの各画素をｒｌｏ、移動パラメータ
をｍｉ、１、位置補正後の参照パターン画像データの各
画素をｒ”＋、、とすると、　　ｊ−、、、ｍΣΣｍ　
＊、　Ｊ　　”　ｒ　ｌ−７＋に、　＋−２中１となる
。但しｄｘに対応する係数ｍ　２．１１８　ｍ　％　ｍ　２．２１ｂ　冨％ｍ　２
．３　”　Ｃｘｄｙに対応する係数ｍ＋、２　−”ｙ　　ｓ　　ｍ２．２　−ｂｙ　　〜ｍ
３．２　−’ｙ他の係数−〇である。

かくして、被検査パターン画像データは微分回路２で微
分処理されて比較回路６に送られるとともに比較回路３
に送られ、一方の位置補正された参照パターン画像デー
タは微分回路５で微分処理されて比較回路６に送られる
とともに比較回路３に送られる。そして、一方の比較回
路３はセンサからの被検査パターン画像データと参照パ
ターン画像データの各濃淡レベルを比較してその濃淡レ
ベル差を求める。この濃淡レベル差は判定回路７に送ら
れ、この判定回路７は濃淡レベル差としきい値とを比較
して濃淡レベル差がしきい値以上であれば半導体マスク
にパターン欠陥が在ると判定する。又、他方の比較回路
６は各微分回路２．５の各微分出力を受けてその差の絶
対値を求める。

この差の絶対値は最大値検出回路８に送られて絶対値の
うち最大値が判定回路９に送られる。この判定回路９は
差の絶対値としきい値とを比較して差の絶対値がしきい
値以上であれば半導体マスクにパターン欠陥が在ると判
定する。

このように上記一実施例においては、被検査、＜ターン
画像データと参照パターン画像データとの位置ずれを検
出し、この位置ずれに従って参照ノくターン画像データ
を位置補正するようにしたので、被検査パターン画像デ
ータと参照パターン画像データとの１画素以下の位置ず
れを補正できて被検査パターン画像データにおけるノく
ターン欠陥を高精度に検出できる。従って、パターン欠
陥のみをＳ／Ｎ比高く検出できる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、検
査対象としては半導体マスクに限らず、パターン欠陥検
査に適用できる。

［発明の効果］以上詳記したように本発明によれば、被検査パターン画
像データと参照パターン画像データと間に１画素以下の
位置ずれが生じてもこの位置ずれを補正して高精度なパ
ターン欠陥検査ができるパターン欠陥検査装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１３図は本発明に係わるパターン欠陥検査
装置の一実施例を説明するための図であって、第１図は
構成図、第２図は位置ずれ検出回路の具体的な構成図、
第３図は位置ずれ補正回路の具体的な構成図、第４図は
参照パターン画像データの模式図、ｊ＠５図はバッファ
メモリへの記憶作用を説明するための図、第６図乃至第
９図は位置ずれ検出の作用を説明するための図、第１０
図乃至第１２図は位置補正の一例を説明するための図、
第１３図は２次元での位置補正を説明するための図、第
１４図は従来技術の構成図である。１・・・Ａ／Ｄ変換器、２，５・・・微分回路、３，６
・・・比較回路、４・・・濃淡変換回路、７．９・・・
判定回路、８・・・最大値検出回路、１０・・・位置ず
れ検出回路、４０・・・位置ずれ補正回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検査パターン画像データと参照パターン画像デ
ータとを比較して前記被検査パターンに対する欠陥検査
を行うパターン欠陥検査装置において、前記参照パター
ン画像データをＸＹ軸の各方向においてそれぞれ所定画
素数だけ移動する移動回路と、この移動回路によりそれ
ぞれ移動した各画素の濃淡レベルと被検査パターンの濃
淡レベルとの各濃淡レベル差の変化を求め、この濃淡レ
ベル差が無い画素位置からＸＹ軸方向の各位置ずれ量を
求めるずれ量算出回路とを有する位置ずれ検出手段と、
この位置ずれ検出手段により検出された位置ずれに従っ
て前記被検査パターン画像データと前記参照パターン画
像データとの位置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを
具備したことを特徴とするパターン欠陥検査装置。
（２）被検査パターン画像データと参照パターン画像デ
ータとを比較して前記被検査パターンに対する欠陥検査
を行うパターン欠陥検査装置において、前記被検査パタ
ーン画像データと前記参照パターン画像データとの位置
ずれを検出する位置ずれ検出手段と、この位置ずれ検出
手段により求められた各位置ずれ量により移動オペレー
タの係数を生成する係数生成回路と、この係数生成回路
により求められた各係数を参照パターン画像データの各
画素に乗算等して前記参照パターン画像データの画素位
置を補正する補正回路とを有する位置ずれ補正手段とを
具備したことを特徴とするパターン欠陥検査装置。