JPH0561578B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 （技術分野） 本発明は、同一の基板上に周期的に規則正しく
整列されたパターン群の２つのチツプのパターン
における同一個所からそれぞれ検出したチツプの
パターン信号を比較し差異信号を欠陥として認識
する、半導体装置製造に用いられるホトマスク又
は半導体ウエハの欠陥検査装置の技術分野に属す
る。

この種の欠陥検査装置は、マスク上に同一のチ
ツプパターンが周期的に規則正しく整列して形成
されることを利用し、異なる位置のチツプパター
ンにおける同一個所を比較し、差がある状態を欠
陥として判別することを原理としている。

（従来の技術） 一般に、集積回路（IC）、大規模集積回路
（LSI）のような半導体装置の製造工程において
は、ホトマスクの重ね合わせ露光によつてパター
ンを形成するが、ホトマスクあるいは半導体ウエ
ハにパターン上に欠陥（例えば、突起、欠損、黒
点、汚れ）があると、歩留りが低下する。そこ
で、従来、第１図にその構造の概要を示すような
装置で、半導体装置の製造工程に用いられるホト
マスクに欠陥が有るか否かの検査がホトマスク製
造後に行われている。

第１図は検出系を２つ用いる２チツプ比較によ
る検査装置を説明する図である。このような欠陥
検査装置では、複数の同一のチツプのパターンが
形成される被検査物の周辺近傍においては、比較
相手が得られず欠陥検査が出来ない状況が発生し
てくる。この理由を以下に詳述する。

第１図にかかる検査装置をまず説明する。

マスク９の表側（パターンが形成された面側）
に配された２組の対物レンズ１，２と、マスクの
裏側において対物レンズ１，２にそれぞれ対向し
た２組のセンサ３，４とを備え、図示しない光源
からの検査光５を両対物レンズ１，２に通してフ
ライングスポツトにし、異なる２位置のチツプを
スキヤニングしつつそれぞれ照射し、各透過光６
をホトセル等のセンサ３，４でそれぞれ受け、両
検出信号を各アンプ７，８を介して比較器１０に
印加し、比較器１０において２つのチツプの同一
箇所におけるそれぞれの検出信号相互を比較し差
異信号を欠陥として認識するようにしたものであ
る。

パターンが微細化された最近の半導体装置にお
いては、極微細な欠陥も半導体装置の良否に重大
な影響を及ぼすため、外観欠陥の許容サイズも
年々小さくなつている。そこで、欠陥許容サイズ
を小さくする、すなわち欠陥検出性能を向上する
ために、第１図にかかるような欠陥検査装置にお
いては、対物レンズ１，２の開口係数（NA）を
大きく設定する傾向にある。このようにNAを大
きくした対物レンズは外径寸法が大きくなるた
め、両レンズ１，２の光軸間隔は大きくなつてし
まう。

（発明が解決しようとする課題） ところで、第２図に示すように、マスクにはウ
エハの内側に含まれる領域のみにパターンが描画
されることがある。したがつて、マスクのパター
ンが描画される領域のウエハの周辺部分に対応す
る部分には複数個のチツプの配列が２レンズの光
軸間隔に満たない場合がある。

第２図に示すようなマスク９について、前述し
た両レンズ１，２の光軸間隔Ｄが大きい欠陥検査
装置を用いて前記のような２チツプを比較する欠
陥検査を実施すると、第２図中斜線で示すように
２個のチツプの間隔が２レンズの光軸間隔に満た
ない場合が生じ、比較相手が得られないことにな
り、欠陥検査ができなくなる。

そのため、従来の欠陥検査装置にあつては、こ
のように比較相手がない部分においては、マスク
を90度回動させて比較相手が在る状態にして再度
検査をしており、欠陥検査の作業性が極めて悪化
するという問題があつた。

これまでは、透過光を用いるマスクの欠陥検出
について述べてきたが、反射光を用いた欠陥検出
であつても上記問題は同様である。

そして、半導体ウエハの２チツプ比較によるパ
ターンの検出においては、当然に反射光を用いる
ことになる。

このような半導体ウエハのチツプパターン検査
においても、前記マスクの検査と同様な問題が発
生する。

前記の問題は、複数個のチツプの配列が２レン
ズの光軸間隔に満たない場合があるにもかかわら
ずリアルタイムで２つのチツプパターンを比較検
査するため生じるものである。

本発明が解決しようとする技術的課題は、上記
技術分野の欠陥検査装置において、２つのチツプ
パターンの同一個所を検出、比較するにあたつて
メモリを用いることである。

「発明の構成」 （課題を解決するための手段） この技術的課題を解決するため、本発明は、一
つのパターンから検出したパターン信号を記録す
るメモリを設け、このメモリに記録したパターン
信号と、他のパターンから検出したパターン信号
とを比較できるように前記メモリへ接続可能な切
り換えスイツチを有するようにするという手段を
講じた。

（作用） したがつて、メモリへ接続可能な切り換えスイ
ツチは、２つのチツプパターンの同一個所を検
出、比較するにあたりメモリを用いることを可能
にしている。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第３図は本発明による欠陥検査装置の一実施例
を説明するための概略的構成図であり、第１図と
同一の構成要素には同一の符号が付してある。第
３図において、第１センサ３にはアンプ７と比較
器１０との間にメモリ１１が書き込み側自動切換
スイツチ１２および読み出し側自動切換スイツチ
１３を介して適宜介入し得るように設けられてい
る。

前記構成にかかる欠陥検査装置において、第２
図に示すようなマスク９における２つのチツプ
（左側チツプＡ、右側チツプＢとする。）のみが並
ぶ部分につき２チツプ比較欠陥検査を実施する場
合の欠陥検査方法を説明する。

まず、第２図に示すように、マスク９が破線矢
印方向に移動すると、レンズ、センサ等の検出系
は実線矢印方向に相対的に移動する。この移動に
より、第１レンズおよび第１センサ３がチツプＡ
に対向し、このチツプＡのパターンの検出を実施
する。このとき、第２レンズ２および第２センサ
４には対向するチツプが存在しない。したがつ
て、この場合には比較相手が得られないので、チ
ツプＡについては比較検査が実施できない。そこ
で自動切換スイツチ１２が作動してアンプ７の出
力端をメモリ１１に接続する。これにより、チツ
プＡにおけるパターンについての検出信号はメモ
リ１１に印加されて記憶される。

マスク９が１ピツチ送り移動すると、第２レン
ズ２および第２センサ４がチツプＢに対向する
が、第１レンズおよび第１センサ３には対向する
チツプが存在しなくなる。したがつて、この場合
にも比較相手がが得られないので、チツプＢにつ
いては比較検査が実施できない。そこで、読み出
し側切換スイツチ１３が自動的に作動してメモリ
１１に比較器１０の入力端を接続する。これによ
り、メモリ１１は前記第２レンズ２および第２セ
ンサ４がチツプＢに対して実施するパターンの検
出に追従してチツプＡのパターンについて記憶し
た検出信号を随時読み出し、比較器１０の一方の
入力端に印加していく。比較器１０は第２センサ
４から入力されてくるチツプＢのパターンについ
ての現在の検出信号と、メモリ１１から入力され
てくるチツプＡのパターンについての検出信号と
を互いに同一個所において比較し、その差異信号
を欠陥として確認する。

本実施例によれば、比較相手が得られないとき
にメモリに一方のパターンを記憶しておき、他方
のパターンを検出時に記憶パターンを読み出すこ
とによつて比較相手を作るようにしたので、２つ
のチツプのみが並ぶ場合でも２チツプ比較検査を
実施できる。換言すれば、チツプの並び方によつ
てレンズ間隔につき規制を受けることはないた
め、レンズ口径を大径化することができ、NAを
大きく設定でき、検査性能の向上が期待できる。
また、全チツプにつき比較検査が実行できるの
で、マスクを90度回転させて再度比較検査を実行
する必要がなくなり、作業性が向上する。

なお、前記実施例では、メモリを第１センサに
接続した場合につき説明したが、メモリは第２セ
ンサに接続してもよい。

ちなみに、比較相手が得られる場合には両スイ
ツチ１２，１３は第３図の実線状態となり、メモ
リ１１は介在せず、通常の比較検査が実行され
る。

第４図は本発明の他の実施例を説明するための
概略的構成図であり、前記実施例と異なる点は、
第２レンズおよび第２センサ等からなる第２検出
点を省略し、第１検出系のみで２チツプ比較によ
る欠陥検査を実行できるように構成した点にあ
る。第４図において、書き込み側自動切換スイツ
チ１２における２次側の第１接点１２ａは比較器
１０の一方の入力端に接続され、同第２接点１２
ｂはメモリ１１の書き込み端に接続されている。
また、読み出し側自動切換スイツチ１３は比較器
１０の他方入力端との接続を開閉切換するように
構成されている。

前記構成にかかる欠陥検査装置による欠陥検査
方法を説明する。

まず、対物レンズ１とセンサ３とからなる検出
系は最初のチツプのパターンについて検出動作を
実施し、検出信号を出力する。このとき、書き込
み側切換スイツチ１２が点線の状態に自動的に切
換えられるため、この検出信号はメモリ１１に印
加して記憶される。

検出系は２番目のチツプ上に移行すると、この
チツプのパターンについて検出動作を実施し、検
出信号を検出する。このとき、書き込み側切換ス
イツチ１２が実線の状態に切換えられるため、こ
の検出信号は、比較器１０の一方の入力端に印加
する。同時に、読み出し側切換スイツチ１３が点
線の状態に切換えられるため、メモリ１１が比較
器１０の他方の入力端に接続され、メモリ１１に
記憶された前記１番目チツプパターンについての
検出信号を随時読み出して印加していく。比較器
１０は現在の検出動作によりセンサ３から入力さ
れてくる２番目のチツプパターンの検出信号と、
メモリ１１から入力されてくる１番目のチツプパ
ターンの検出信号とを互いに同一個所において比
較し、その差異信号を欠陥として認識する。

以後、メモリ１１は各チツプにつき１個おきに
記憶と読み出しとを繰り返して、マスク上の全チ
ツプにつき比較検査を実施する。

本実施例によれば、メモリがチツプパターンに
つき１個おきに記憶と読み出しとを繰り返し、比
較器がメモリと検出系とから印加されてくる相隣
り合うチツプのパターンについての検出信号を比
較して行くので、全チツプにつき２チツプ比較検
査を随時的に実行することができる。また、レン
ズが１つのため、メモリに記憶する比較基準とな
るチツプパターンの読み出りと、比較対象と成る
チツプパターンの読み取りを同一のレンズで行う
こととなる。したがつて、２つのチツプパターン
に対する光学系の歪は同様に反映され、より検査
性能の向上を図ることが可能となる。

なお、前記各実施例において、メモリおよび切
換えスイツチ等の構造につき特に限定はない。ま
た、前記各実施例では、マスクに形成されたパタ
ーンの欠陥検査につき説明したが、本発明は半導
体ウエハの基板上に周期的に規則正しく整列され
たパターンについての欠陥検査にも適用すること
ができる。

「発明の効果」 この発明の技術的課題を解決するためには、例
えば、メモリを２ケ用いて欠陥検査装置を構成す
ることも可能である。具体的な例としては、レン
ズを２つ用いる装置では、各レンズよりの信号に
対応してメモリを用いる形態である。特に、２チ
ツプ比較法における比較相手がないウエハ周辺部
分の場合、入力信号がどのレンズからのものかに
より、左右のメモリを使い分けることを可能にす
る。

しかし、こうした構成は２ケのメモリを切り換
える手段等も必要とし、信号処理系の大型、繁雑
化を招くこととなる。

これに対し、本発明によれば、複数の同一のチ
ツプのパターンが形成される被検査物の周辺近傍
において被検査物を90度回動させるという作業性
の悪さを招くことがないのはもちろんのこと、こ
うした信号処理系の大型、繁雑化を招かずに済
む。

さらに、このようにメモリを用いて２つのチツ
プパターンの同一個所を検出、比較するため、チ
ツプパターンを読み取るためのレンズの間隔の制
約が大幅に緩和される。したがつて、レンズ口径
を大径化することができ、NA（開口係数）を大
きく設定できる。もつて、検査性能の向上が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の技術を説明するための図、第２
図はマスクの一例を示す平面図、第３図は本発明
の一実施例を説明するための図、第４図は本発明
の他の実施例を説明するための図である。 １……第１対物レンズ、２……第２対物レン
ズ、３……第１センサ、４……第２センサ、５…
…検出光、６……透過光、９……マスク、１０…
…比較器、１１……メモリ、１２，１３……切換
えスイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同一の基板上に周期的に規則正しく整列され
   たパターン群の２つのチツプのパターンにおける
   同一個所からそれぞれ検出したチツプのパターン
   信号を比較し差異信号を欠陥として認識する、半
   導体装置製造に用いられるホトマスク又は半導体
   ウエハの欠陥検査装置において、一つのパターン
   から検出したパターン信号を記録するメモリを設
   け、このメモリに記録したパターン信号と、他の
   パターンから検出したパターン信号とを比較でき
   るように前記メモリへの接続可能な切り換えスイ
   ツチを有するようにした半導体装置製造に用いら
   れるホトマスク又は半導体ウエハの欠陥検査装
   置。