JPH05281154A - パターン欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被検査パターンと基準パターンとの位置ずれに
起因してエッジやコーナー近傍で起こる誤欠陥検出を防
止できるパターン欠陥検査装置を提供する。 【構成】検査領域２３の外側の領域２４で被検査パター
ンと基準パターンとの位置合わせを行なって検査領域２
３の両パターン位置を補正し、この状態で欠陥を検出す
るようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造
工程において使用されるフォトマスク等のようにパター
ンの形成されている試料のパターン欠陥を検査する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のパターン欠陥検査装置では、通
常、画像データとして得られた被検査パタ−ンと設計デ
ータから作られた基準パターンとを比較し、その不一致
箇所を欠陥として検出する方式を採用している。

【０００３】この方式は、隣接した２つの被検査パター
ン同士を比較する方式（ダイツ−ダイ方式）に較べて確
実ではあるが、反面、位置合せ誤差、回路パターンの線
幅誤差、コーナー丸みなどによって被検査パターンと設
計パターンとが相対的に位置ずれしている場合には、特
に回路パターンのエッジやコーナー近傍で誤って欠陥検
出を行う虞があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、基準パタ
ーンと被検査パターンとを比較して欠陥検出を行う従来
のパターン欠陥検査装置にあっては、基準パターンと被
検査パターンとの位置ずれまでも欠陥として検出する問
題があった。

【０００５】そこで本発明は、両パターンの位置ずれに
起因する誤った欠陥検出を解消させることができ、信頼
性の高い欠陥検出を行えるパターン欠陥検査装置を提供
することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るパターン欠陥装置では、被検査パター
ンと基準パターンとの２次元の画像を入力する手段と、
前記被検査パターンの第１の領域および上記第１の領域
を囲む第２の領域を切り出す手段と、前記基準パターン
の第３の領域および上記第３の領域を囲む第４の領域を
切り出す手段と、前記第２の領域に対し前記第４の領域
のパターンを位置合せする手段と、前記第３の領域のう
ちの前記第１の領域に対して位置合せされた第５の領域
を得る手段と、前記第１の領域と前記第５の領域におい
て欠陥を判定する手段とを備えている。

【０００７】

【作用】このように構成されたものにおいては、検査領
域の外側の領域で被検査パターンと基準パターンとの位
置合せを行い、検査領域の両パターンを位置補正してい
るので、特に回路パターンのエッジやコーナー等におい
ても欠陥を正確に検出することができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。

【０００９】図１には本発明の一実施例に係るパターン
欠陥検査装置の概略構成が示されている。

【００１０】図中１１はパターンを形成するときに用い
た設計データを格納している磁気ディスク装置を示して
いる。この磁気ディスク装置１１から読出された設計デ
ータは、ＤＭＡメモリ１２にＤＭＡ転送され、続いてビ
ット展開回路１３でビットイメージに展開された後にビ
ットマップメモリ１４に格納される。

【００１１】ビットマップメモリ１４に格納されたビッ
トイメージデータは、特徴抽出回路１５に読出されると
ともに基準データ生成回路１６に読出される。基準デー
タ生成回路１６は、ビットマップメモリ１４から読出さ
れたデータとテーブル位置座標メモリ１６から読出され
た位置データとを使って多諧調の基準パターンデータを
生成する。なお、テーブル位置座標メモリ１６には後述
する被検査フォトマスクを支持するテーブルの位置デー
タが格納されている。また、多諧調の基準パターンデー
タの生成に当たっては、たとえば特公昭５９−６３７２
５号公報に示されて手法と類似の手法を採用している。

【００１２】一方、図中１８は図示しないテーブルに支
持された図示しない被検査フォトマスクに描かれている
パターンの光学像を受光し、その光強度分布を電気信号
に変換するＣＣＤセンサを示している。このＣＣＤセン
サ１８の出力は、Ａ／Ｄ変換器１９を介して多諧調の被
検査パターンデータに変換される。そして、基準データ
生成回路１６で生成された基準パターンデータとＡ／Ｄ
変換器１９から出力された被検査パターンデータとはバ
ッファメモリ２０を経由して比較回路２１に送られる。

【００１３】比較回路２１は特徴抽出回路１５の出力を
参考にしながら基準パターンデータと被検査パターンデ
ータとを比較し、欠陥を検出したときには欠陥情報を出
力装置２２へ出力する。

【００１４】ここで、比較回路２１は次のようにして基
準パターンデータと被検査パターンデータとを比較して
いる。すなわち、この比較回路２１での比較は３段階か
らなり、第１段階で被検査パターンと基準パターンとの
位置合せが行われ、第２段階で基準パターンのエッジ方
向の抽出が行われ、第３段階で欠陥判定が行われる。具
体的には以下の手法を採用している。

【００１５】まず、図２(a) に示すように、被検査パタ
ーンから６×６のウィンドウ状の領域を切り出す。な
お、ウィンドウは６×６の大きさに限定されるものでは
ない。この６×６の領域から検査領域として中央の４×
４の矩形状の第１の領域２３と、位置合せ領域として第
１の領域２３の４辺に沿った環状の第２の領域２４を切
り出す。

【００１６】また、この被検査パターンに対して縦横±
１画素の位置ずれを想定して、基準パターンから８×８
のウィンドウ状の領域を切り出す。この領域から同じく
検査領域として４×４の矩形状の第３の領域と位置合わ
せ領域として上記第３の領域の４辺に沿った第４の領域
を縦横±１画素移動させたパターンとして９通り切り出
す。

【００１７】次に、被検査パターンに設定された前記第
２の領域２４と基準パターンに設定された前記第４の領
域とを使って被検査パターンと基準パターンとの位置合
せを行う。この方法としては、図２(b) 中に２５で示す
ように、（＋１，−１，−１，＋１）のフィルター演算
を前記第２および前記第４の領域の左辺、右辺の４画素
では縦方向に行う。つまり、（i,j)画素の諧調をｆ_ijと
すると、対応する４画素の諧調は（ｆ_ij，ｆ_i+1,j ，ｆ
_i+2,j ，ｆ_i+3,j ）となり、ｆ_ij−ｆ_i+1,j −ｆ_i+2,j
＋ｆ_i+3,j がフィルタ出力となり、エッジがｆ_ijとｆ
_i+1,j の間にあれば負に、ｆ_i+1,j とｆ_i+2,j の間にあ
れば零、ｆ_i+2,j ｆ_i+3,j の間にあれば正の値をとる。
ここでｆ_ijは２値でも多値でも違いはない。

【００１８】また上辺、下辺の４画素では横方向におこ
なう。つまり、対応する４画素の諧調度を（ｇ_ij，ｇ
_i,j+1 ，ｇ_i,j+2 ，ｇ_i,j+3 ）とすると、ｇ_ij−ｇ
_i,j+1 −ｇ_i,j+2 ＋ｇ_i,j+3 がフィルタ出力となり、エ
ッジがｇ_ijとｇ_i,j+1 の間にあれば負に、ｇ_i,j+1 とｇ
_i,j+2 の間にあれば零、ｇ_i,j+2 とｇ_i,j+3 の間にあれ
ば正の値をとる。したがって、このフィルタ処理でエッ
ジの位置を求めることができる。

【００１９】このようにして、４辺でのエッジ位置を被
検査パターンと基準パタ−ンについてそれぞれ求め、続
いて両パターンの４辺のエッジ位置の差を求め、それら
の絶対値和（あるいは二乗和）をとる。すなわち、９つ
の候補のうち、絶対値和（あるいは二乗和）が最小とな
る位置をもって位置合せする。このようにして被検査パ
ターンの第１の領域２３に対し、基準パターンの前記第
３の領域のうちの１つが選択され、位置合せされる。こ
の位置合せされた第３の領域を第５の領域と呼ぶことに
する。

【００２０】次に、エッジの方向を求める方法を説明す
る。エッジの方向は縦横に限られるものではないが、以
下では縦横の場合の例を説明する。エッジが横方向か縦
方向かを選択するには、横方向と縦方向とに微分するフ
ィルタをかけ、その絶対値の小さい方をとればよい。図
３(a),(b) には、前記第５の領域で横方向に微分するフ
ィルタ２６と縦方向に微分するフィルタ２７とが示され
ている。たとえば、横方向のエッジではフィルタ２６の
方が、フィルタ２７をかけたものより小さくなる。

【００２１】次に、欠陥を検出する方法を説明する。前
記第１および前記第３の領域において、前記第５の領域
のエッジ方向が横方向であるときには図３(c) に示す横
方向のフィルタ２８を、縦方向であるときには図３(d)
に示す縦方向のフィルタ２９を選択する。被検査パター
ンと基準パターンとにこのフィルタをかけ、お互いの差
の絶対値をとり、これがしきい値を越えたとき欠陥と判
定する。エッジ方向に上記フィルタをかけると、欠陥が
ないときは０となる。したがって、フィルタの方向をエ
ッジの方向に合せることにより、位置ずれによる誤検出
を防ぐことができる。

【００２２】さらに基準パターンから複数方向のエッ
ジ、コーナー等の特徴を抽出する手段と、上記特徴に応
じて前記しきい値を変える手段を追加することも考えら
れる。特徴抽出の方法としては特願平２−４６２２７号
に開示している手法等を用いればよい。

【００２３】図４は上記パターン欠陥検査装置の作用を
説明するための模式図である。この図を参照しながら直
角コーナー部にある欠陥の検出について説明する。

【００２４】前記第２および前記第４の領域の下辺と右
辺とにコーナーのエッジがかかっている。図２に示した
フィルタ２５によって４辺のパターンエッジの位置が求
められる。３０〜３８は基準パターンを縦横±１画素シ
フトさせたもので、３９〜４０は被検査パターンであ
り、３９は欠陥のないもの、４０はコーナー部に欠陥の
あるものである。

【００２５】４辺のパターンエッジの位置の差の絶対値
和が最小になる条件は、右辺と下辺でエッジの一致した
３０で示す条件であり、この場合には３０が選択され
る。このように検査領域の外側で位置合せするようにし
ているので、欠陥の有無によらず位置合せを正確に行
え、欠陥の方に基準パターンを位置合せしてしまうこと
がなく、コーナー部の微小な欠陥でも検出できる。

【００２６】図５には上記構成のパターン欠陥検査装置
で検査した結果の例が示されている。被検査パターン４
１、基準パターン４２は図４の被検査パターン３９、基
準パタン３０に対応しており、０から１０の数値は諧調
を表している。被検査パターン４１は欠陥のない場合で
ある。また、基準パターン４２に対し１画素左上にずれ
ており、被検査パターン４１にはノイズが乗っている。

【００２７】また、被検査パターン４３、基準パタ−ン
４４は、被検査パターン４０、基準パターン３０に対応
している。この被検査パターン４３にはコーナー部に欠
陥が存在している。その他の条件、つまり前記被検査パ
ターン４３は基準パターン４４に対し１画素左上にずれ
ていることと、被検査パターン４３にノイズが乗ってい
る点は同じである。

【００２８】欠陥検出信号は、図６に示すように出力さ
れる。すなわち、(a) は欠陥なしの場合の分布出力４５
を示し、(b) はコーナー部に欠陥がある場合の分布出力
４６を示している。また、図７には横軸に欠陥検出信号
を、縦軸に出現頻度を示したヒストグラムが示されてい
る。欠陥のない場合は平均２、最大６であるのに対し、
欠陥のある場合は平均１０、最小８であり、欠陥とノイ
ズとを分離できることが判る。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、被検査
パターンと基準パターンとの位置ずれによる誤検出を招
くことなく欠陥のみを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るパターン欠陥検査装置
の概略構成図、

【図２】同装置において被検査パターンと基準パターン
との位置合せ手法を説明するための図、

【図３】被検査パターンと基準パターンとの位置合せ用
フィルタおよび欠陥検出用フイルタを説明するための
図、

【図４】同パターン欠陥検査装置の具体的な位置合せ例
を説明するための模式図、

【図５】欠陥検出の具体例を示す図、

【図６】検出信号例を示す図、

【図７】欠陥出現頻度を示す図。

【符号の説明】

１１…磁気ディスク装置 １２…ＤＭＡメモ
リ １３…ビット展開回路 １４…ビットマッ
プメモリ １５…特徴抽出回路 １６…基準データ
生成回路 １７…テーブル位置座標メモリ １８…ＣＣＤセン
サ １９…Ａ／Ｄ変換器 ２０…バッファメ
モリ ２１…比較回路 ２３…検査領域 ２４…位置合わせ領域 ２５…エッジ位置
検出フィルタ ２６…横エッジ抽出フィルタ ２７…縦エッジ抽
出フィルタ ２８…横エッジ上欠陥検出フィルタ ２９…縦エッジ上
欠陥検出フィルタ ３０〜３８…基準パターン（縦横に±１画素シフトした
もの） ３９〜４０…被検査パターン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査パターンと基準パターンとの２次元
   の画像を入力する手段と、前記被検査パターンの第１の
   領域および上記第１の領域を囲む第２の領域を切り出す
   手段と、前記基準パターンの第３の領域および上記第３
   の領域を囲む第４の領域を切り出す手段と、前記第２の
   領域に対し前記第４の領域のパターンを位置合せする手
   段と、前記第３の領域のうちの前記第１の領域に対して
   位置合せされた第５の領域を得る手段と、前記第１の領
   域と前記第５の領域において欠陥を判定する手段とを具
   備してなることを特徴とするパターン欠陥検査装置。