JPH04295748A - パターン検査装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パターン検査装置に関
し、特にＩＣ製造工程において使用されるマスクまたは
レチクルに形成されたパターンが、該パターンのもとと
なる設計データと比較して、正確に描かれているか否か
を検査するパターン検査装置において、前記検査に先立
ちメモリに記憶された設計データと前記マスクまたはレ
チクルに形成されたパターンから得られた画像データと
の位置合わせを自動的に行なう技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】マスクまたはレチクルに形成されたパタ
ーンが設計どおりであるか否かを検査するには、メモリ
にビットパターンとして展開した設計データとマスクま
たはレチクルに形成されたパターンから得られる画像デ
ータとをビット単位（画素単位）で比較する方法がある
。この場合、メモリに展開した設計データと画像データ
との位置が合っていなければ、検査結果は誤ったものに
なってしまう。

【０００３】このような位置合わせは、従来は、まず、
マスクまたはレチクルの回転角度の合わせを行なった後
、概略的な位置合わせを行なう。次に、パターンの検査
を行なう場合と同様な走査（プリスキャン）を行なうこ
とにより微小な位置ずれを検出し、パターン検査時に前
記位置ずれを補正しながら走査を行なう。なお、この微
小な位置ずれの補正のためのプリスキャンに関しては、
特開昭６１−２７１８３１号に開示されている。

【０００４】このような位置合わせ手順において、最初
に行なう概略的な位置合わせは前述のように回転角方向
の調整と位置ずれとを含み、これらをプリアライメント
と称するが、このプリアライメントは従来は通常人手に
よる補助が必要であった。これは、何らの位置合わせを
も行なっていない状態での設計データと画像データの位
置ずれが非常に大きいため、両者の対応する位置を自動
的に探すのが困難なためである。

【０００５】プリアライメント時におけるこのような人
手による助けを除去し自動的に位置合わせを行なうため
に、例えば露光装置用のアライメントマークなどの、所
定の形状および位置を持ったマークをマスクまたはレチ
クルのパターンに設けたものも開発されている。このよ
うな装置においては、前記所定の形状および位置を持っ
たマークを検出し、その検出されたマークの位置情報お
よび前記パターンとそのマークの設計上の位置情報とか
ら前記パターンと設計データとの位置合わせを行なうこ
とが可能であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な装置においては、位置合わせを自動的に行なうために
は、予め露光装置用のアライメントマークあるいは専用
のアライメントマークなどの何らかのアライメントマー
クをパターン検査装置に登録しておく必要があるが、最
近の露光装置の多様化によってアライメントマークの種
類も多種多様なものがあり、それらのすべてをパターン
検査装置に登録しておくことは困難であるという不都合
があった。また、これら多種多様なアラメントマークの
種類ごとにアライメント方法も変える必要があり、位置
合わせ手順がきわめて複雑になるという問題もあった。 さらに、前記アライメントマークとして専用のアライメ
ントマークを使用する場合には、そのような専用のアラ
イメントマークをマスクまたレチクルのパターンに含ま
せておくことがスペースその他の関係で不可能な場合も
あった。

【０００７】本発明の目的は、このような従来例の装置
における問題点に鑑み、予め特定のアライメントマーク
を登録することなしにマスクまたレチクルの画像データ
と対応する設計データとの位置合わせを自動的に行なう
ことができるパターン検査装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明によれば、設計データに基づいて被検査物上に
形成されたパターンを所定の倍率で走査して得られる画
像データと前記設計データとを比較することによって前
記パターンを検査するパターン検査装置が提供され、該
パターン検査装置は、

【０００９】予め選択された少なくとも２箇所の任意の
小領域の設計データに対応する画像データをパターンマ
ッチングにより検出する手段と、検出された前記画像デ
ータと前記設計データとの比較により前記パターンの回
転ずれ量および位置ずれ量を検出する手段と、前記各ず
れ量に基づき前記パターンの回転ずれおよび位置ずれの
修整を行なう手段とを具備することを特徴とする。

【００１０】さらに、前記検査物上に形成された前記パ
ターンを走査する光学系の倍率を切換える手段を設け、
前記所定の倍率より低い倍率で前記小領域の前記設計デ
ータに対応する画像データを検出すると好都合である。

【００１１】

【作用】上記構成においては、予め自動または手動によ
り設計データの中から少なくとも２箇所の位置合わせに
使い易い部分、すなわちアライメント用設計データ部分
、を選択する。そして、このアライメント用設計データ
部分に対応する前記画像データをパターンマッチングに
より自動的に検出する。この場合、対応する画像データ
部分の検出は前記検査を行なう場合の所定の倍率よりも
低い倍率で行なうと好都合である。そして、このように
して検出された対応する画像データと前記アライメント
用設計データ部分とを比較することにより前記パターン
の回転ずれ量および位置ずれ量を検出し、これらの各ず
れ量に基づき前記パターンの位置合わせを行なう。従っ
て、特にアライメントマークなどを有しないマスクまた
はレチクルであっても自動的に位置合わせが行なわれか
つパターン検査を行なうことができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明する
。図１は、本発明の１実施例に係わるパターン検査装置
の概略の構成を示す。同図の装置においては、設計デー
タに基づいたパターンが形成されているマスクまたはレ
チクルなどの被検査物２が移動ステージ１上に載置され
ており、そのパターンが例えばＣＣＤラインセンサなど
によって構成される撮像装置４によって撮像される。 撮像装置４と被検査物２との間には光学的に撮像画像の
倍率を変える倍率切換え装置３が設けられている。撮像
装置４は被検査物２の所定の小領域を読取り走査して、
該小領域に対応するアナログ画像信号を得、このアナロ
グ画像信号を２値化回路５に出力する。なお、撮像装置
４は読取り走査線の数が例えば１０２４本であり、解像
度の高いアナログ画像信号を得ることができる。また、
被検査物２のパターンは一般にガラス板上にクロムを用
いて描画されるので、撮像装置４が出力するアナログ画
像信号は白または黒レベルに対応した時系列信号となる
。

【００１３】２値化回路５は前記アナログ画像信号を撮
像装置４の一走査線当り１０２４回サンプリングし、サ
ンプリングしたアナログ画像信号を２値化して２値画像
信号を得、さらに必要に応じて２値画像信号に対応する
スムージングなどの雑音除去処理を施す。この２値画像
信号は１０２４×１０２４画素、すなわち小領域を２２
０ビット構成の時系列画像データとして表すものとなり
、各画素（ビット）が“０”（パターンが形成されてい
る部分）または“１”（パターンが形成されていない部
分）となる。このような２値画像信号は画像データ記憶
部６および比較判定部８に出力される。なお、画像メモ
リすなわち画像データ記憶部６の内容は演算処理部１０
によって読込むことができる。

【００１４】一方、設計データ検出手段としても働く演
算処理部１０は、中央処理装置とメモリとインタフェー
スなどとから構成されている。演算処理部１０は磁気テ
ープ１２に保存されている被検査物２のパターン設計デ
ータを読込むことができる。

【００１５】従って、パターン検査を行なう場合には、
磁気テープ１２から読込んだ被検査物２の小領域に対応
する設計データを設計データ記憶部７に一時的に記憶す
る。そして、設計データは設計データ記憶部７から比較
判定部８に送られ、ここで前記２値化回路から出力され
る画像データと設計データが比較され、欠陥か否かの判
定がなされ、その結果が欠陥記憶部９に記憶されて演算
処理部１０により読込まれる。このようにしてマスクま
たはレチクルなどの被検査物２上に形成されたパターン
と設計データとの比較検査が行なわれる。

【００１６】なお、前記倍率切換え部３は、例えばパタ
ーン検査に使用される倍率と、それより低い倍率の少な
くとも２つの倍率をもち、演算処理部１０の指令により
切換えられる。本実施例においては、倍率切換え部３は
２０ｘと５ｘの２つの倍率の設定が可能なものとする。 また、ステージ１の駆動部１１は、レーザ干渉計を備え
ており、演算処理部１０の指令により、任意の位置を正
確に走査することができ、また、θテーブルを備えてい
て被検査物２を回転することもできる。レチクルローダ
１３は、被検査物２を演算処理部１０の指令によりステ
ージ１上にロード／アンロードするものである。

【００１７】なお、図１における微小ずれ検出部１４は
以下に説明する概略的な位置合わせを行なった後に、例
えば１μ以下の精密な位置合わせ、すなわちプリスキャ
ンを行なうものであり、その詳細については前記特開昭
６１−２７１８３１号に開示されているものである。

【００１８】次に、図１の装置における位置合わせ（ア
ライメント）およびパターン検査の手順などにつき順を
追って詳細に説明する。まず、テープ１２から読込み、
かつパターン検査に使用できる形式に変換された設計デ
ータからプリアライメントに使用できる部分、すなわち
アライメント用設計データ部分、を少なくとも２箇所選
択する。この選択は、演算処理部１０が予め定められた
手順、例えば、検査領域の左上から探し始めて最初に現
われたパターンなどとしてもよく、あるいは予め手動に
よって選んでおくこともできる。但し、この場合選択さ
れる部分のパターンが倍率切換えにより縮小された場合
に細くなりすぎない程度の太さを有するものが好ましい
。

【００１９】図２の（ａ）は、このようにして選択され
たアライメント用設計データ部分により表わされるパタ
ーンの１例を示す。同図においては、小領域１５内の斜
線で示される領域が選択されたパターン部分１６を示し
ている。次に、このようにして選択された設計データ部
分を例えば４分の１に縮小する。これは例えば演算処理
部１０によって設計データの間引きを行なうことなどに
よって簡単に行なうことができる。図２の（ｂ）はこの
ようにして縮小されたアライメント用設計データ部分に
よって表わされるパターンを示している。なお、この場
合の４分の１という縮小率は、前記倍率切換え部３の倍
率が前述のように、高倍率２０ｘ、低倍率５ｘの場合の
値に対応している。倍率切換え部３の倍率が異なる場合
には、（低倍率）／（高倍率）によって求められる値に
応じて縮小する。

【００２０】次に、演算処理部１０から指令を送り倍率
切換え部３を低倍率すなわち５ｘとして、撮像装置４に
より被検査物２上のパターンの、先に選択した設計デー
タの部分に対応したパターンが存在すると思われる部分
を走査して画像データを得、２値化回路５、画像データ
記憶部６を経由して演算処理部１０に読込む。図３は、
このようにして読込まれた画像データの例を示す。

【００２１】このような画像データの読込みを行なう場
合に、当初何らの位置合わせも行なっていない状態では
、設計データとパターンとの位置ずれは大きいが、倍率
切換え部３によって設定された低倍率の倍率が十分小さ
ければ、図２の（ｂ）に示す部分に対応したパターンが
得られた画像データの中に入っている可能性は高い。 このようにして得られた画像データ（図３）に対して周
知の方法でパターンマッチングを行ない、図２（ｂ）に
対応するパターンを図３の画像データ中で探す。

【００２２】もし、図２（ｂ）の設計データに対応する
パターンが図３の画像データ中に検出されなければ、駆
動部１１によってステージ１を移動させ被検査物２上の
走査位置を少し変更して走査し直し、同様にパターンマ
ッチングを行なう。このような動作を繰返すことによっ
て、ずれ量が大きい場合にも対応するパターンを適確に
見つけ出すことができる。

【００２３】このような手順によって、少なくとも２箇
所のアライメント用設計データ部分、例えば図４の（Ａ
）および（Ｂ）の部分、について対応するパターンを検
出する。そして、少なくともこれら２箇所のアライメン
ト用設計データ部分と対応するパターンとのずれ量から
、被検査物２の設計データに対する回転誤差と位置誤差
が算出できる。演算処理部１０はこのようして算出した
回転誤差および位置誤差に基づき、駆動部１１を介して
ステージ１を回転および／または平行移動して位置合わ
せを行なう。

【００２４】このような位置合わせが所定のずれの範囲
内まで行なわれた後に、演算処理部１０は倍率切換え部
３により走査倍率を高倍率２０ｘに切換える。そして、
上記と同じアライメント用設計データ部分につき高倍率
の状態で２箇所を走査し、上記と同様の手順により位置
合わせを行なう。これによって、より正確な回転誤差お
よび位置誤差の修整が行なわれる。

【００２５】以上のようにして、プリアライメントが行
なわれた後に、微小ずれ検出部１４により、例えば特開
昭６１−２７１８３１号に開示されたようして微小な位
置ずれを補正しながら被検査物２のパターンを走査し、
パターン検査が行なわれる。

【００２６】以上の説明においては、使用するアライメ
ント用設計データ部分は少なくとも２箇所としたが、被
検査物２の上に同じパターンが繰返して描かれている場
合には、アライメント用設計データ部分は１箇所とし、
被検査物２の上の異なる２箇所の対応するパターンを探
すこともできる。また、アライメント用設計データ部分
として使用する箇所は、前記実施例においては図４の（
Ａ）および（Ｂ）のような外枠部分としたが、アライメ
ント用設計データ部分としては他の任意の箇所、例えば
図４の（Ｃ）および（Ｄ）のような部分を用いることも
できる。

【００２７】また、パータンマッチングはハードウェア
によって行なってもよく、あるいは上記実施例で示した
ように演算処理部１０のような計算機のソフトウェアで
行なってもよい。演算処理部１０のソフトウェアで行な
う場合には、高速化のための工夫をすることが望ましい
。例えば、図２（ｂ）のデータの中から、１と０の、少
なくとも１点ずつを選択し、これら２点の条件の当ては
まる部分を図３の中で探し、その部分に対して正確にパ
ターンマッチングを行なうことにより、すなわち“１”
および“０”がノイズ分程度を考慮して合っているか否
かを調べることにより、演算処理部１０の演算処理時間
を短縮することができる。

【００２８】以上のようにして、設計データの一部をア
ライメント用設計データ部分として用い低倍率で位置合
わせを行なうことにより、アライメントマークを有しな
いマスク／レチクルでも自動的に位置合わせを行なうこ
とができる。また、レチクルローダ１３と組合わせるこ
とにより複数枚のマスク／レチクルの無人検査を行なう
ことも可能となる。

【００２９】なお、勿論検査すべき被検査物２が露光装
置用などのアライメントマークを有しておれば、それを
パターン検査用のアライメントに使用する部分として指
定することもできる。また、本発明に係わるパターン検
査装置に使用されている位置合わせ機構は、パターン検
査装置以外にも、パターン測長、露光その他を行なう装
置にも応用できることは明らかである。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、特別な
アライメントマークを要することなく、任意の設計デー
タ部分およびパターン部分を用いることにより、しかも
人手による走査を必要とすることなく、自動的かつ適確
に位置合わせを行なうことが可能となる。従って、多種
多様な露光装置用のアライメントマークなどをパターン
検査装置に登録しておく必要はなく、またパターン検査
装置用の専用のアライメントマークを設ける必要もなく
なる。さらに、位置合わせが自動的に行なわれる結果、
検査装置を無人化し、省力化および無塵化を行なうこと
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係わるパターン検査装置の
概略的構成を示すブロック図である。

【図２】アライメント用設計データ部分によって表わさ
れるイメージ画像を示す説明図であり、（ａ）は高倍率
の場合、（ｂ）は低倍率の場合のイメージ画像を示す。

【図３】図１の装置によって低倍率で走査して得られた
パターンの画像データを示す説明図である。

【図４】被検査物全体のパターンを示す概略的説明図で
ある。

【符号の説明】

１　　移動ステージ ２　　被検査物 ３　　倍率切換え部 ４　　撮像部 ５　　２値化回路 ６　　画像データ記憶部 ７　　設計データ記憶部 ８　　比較判定部 ９　　欠陥記憶部 １０　　演算処理部 １１　　駆動部 １２　　テープ １３　　レチクルローダ １４　　微小ずれ検出部 １５　　小領域 １６　　パターン部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　設計データに基づいて被検査物上に形
   成されたパターンを所定の倍率で走査して得られる画像
   データと前記設計データとを比較することによって前記
   パターンを検査するパターン検査装置であって、予め選
   択された少くとも２箇所の任意の小領域の設計データに
   対応する画像データをパターンマッチングにより検出す
   る手段と、検出された前記画像データと前記設計データ
   との比較により前記パターンの回転ずれ量および位置ず
   れ量を検出する手段と、前記各ずれ量に基づき前記パタ
   ーンの位置合わせを行なう手段と、を具備することを特
   徴とするパターン検査装置。
2. 【請求項２】　　さらに、前記被検査物上に形成された
   前記パターンを走査する光学系の倍率を切換える手段を
   備え、前記所定の倍率より低い倍率で前記小領域の設計
   データに対応する画像データを検出することを特徴とす
   る請求項１に記載のパターン検査装置。