JP2003287505A - 欠陥検査装置 - Google Patents
欠陥検査装置Info
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Abstract
照データを発生することにより、センサデータと参照デ
ータの一致度を高めることができ、擬似欠陥を防止して
高感度で高精度の欠陥検査を行う。 【解決手段】 フォトマスクのパターン欠陥を検査する
ための欠陥検査装置において、回路パターンが形成され
た試料11を移動しながら、該試料上の回路パターンを
検出するCCDセンサ14と、回路パターンに相当する
設計データを展開して展開データを得るデータ展開部2
2と、データ展開部22で得られた展開データに対し、
非対称な係数を有する有限応答フィルターによりフィル
ター演算し、且つ試料11の移動方向に応じてフィルタ
ー係数を切り替えることにより、センサデータとの一致
度がより高い参照データを発生する参照部24と、参照
データとセンサデータとを比較する比較部とを備えた。
Description
わり、特に半導体製造用のフォトマスク,プリント基
板,液晶基板などを検査するのに適した欠陥検査装置に
関する。
に形成されたマスクパターンを、光リソグラフィーを使
ってウエハ上に縮小露光する工程を繰り返して製造され
る。ここで、マスクパターンにピンドット等の欠陥が存
在すると、この欠陥は全てのウエハに転写され、デバイ
スの動作に影響を与えることになる。このため、上記の
欠陥は予め検出しておき、確実に修復しておかなければ
ならない。
の欠陥を検出するには、マスクパターンを光学的に検出
して得られるセンサデータと設計データから得られる参
照データとを比較するダイツーデータベース方式と、隣
り合ったパターン同士を比較するダイツーダイ方式があ
る。ダイツーダイ方式は、センサデータ同士を比較する
簡便な方式であるが、比較するパターンに共通する欠陥
を見逃すおそれがある。ダイツーデータベース方式は、
センサデータを設計データと比較するため、確実な欠陥
検査が可能であるが、センサデータと参照データを一致
させることに難点があり、両者の不一致に起因する擬似
欠陥を招くため高感度且つ高精度の検査が困難であっ
た。
べきマスクの欠陥は小さくなり、欠陥の検出感度を更に
向上させることが要求されている。検出感度を高めるに
は、センサデータとより一致した参照データを生成する
必要があった。特に、センサデータの特性として考慮す
べきものとして、センサの像すそ引きやレンズの収差等
による影響が考えられる。しかし、結像分解能を向上さ
せるように紫外光又は深紫外光に対する収差の小さな対
物レンズを設計,製作することや、感度を増強するため
に時間蓄積型センサを用いて高速な検査を行いながら、
信号に対して雑音を低減した高い画像品質をえること、
特にすそ引きといった非対称な信号の劣化をゼロにする
ことは極めて難しい。
一致度を高めるために、様々な工夫を行っている。例え
ば、フィルター係数等をセンサデータから推定すること
などが考えられる。しかし、従来は収差やセンサの特性
などいろいろな要因を含めた全体としての推定を行なっ
ていたのみであったため、十分な効果が得られなかっ
た。
検査装置においては、確実な検査を行うためにはダイツ
ーデータベース方式が必須となるが、センサデータと参
照データとの一致度を向上させることが難しく、これが
検査感度や検査精度を低下させる要因となっていた。
ので、その目的とするところは、センサデータの特性を
精密にモデル化して参照データを発生することにより、
センサデータと参照データの一致度を高めることがで
き、擬似欠陥を防止して高感度で高精度の欠陥検査を行
い得る欠陥検査装置を提供することにある。
するために本発明は次のような構成を採用している。
欠陥を検査するための欠陥検査装置において、回路パタ
ーンが形成された試料と検出器を相対的に移動しなが
ら、該試料上の回路パターンを光学的に検出して検出デ
ータを得る検出手段と、前記回路パターンに相当する設
計データを展開して展開データを得るデータ展開手段
と、前記データ展開手段で得られた展開データに対し、
非対称な係数を有する有限応答フィルターによりフィル
ター演算し、且つ前記試料の移動方向に応じてフィルタ
ーの係数を切り替えることにより、前記センサデータと
の一致度がより高い参照データを発生する参照データ発
生手段と、前記参照データ発生手段により得られた参照
データと前記検出手段により得られたセンサデータとを
比較する比較手段と、を具備してなることをことを特徴
とする。
は次のものが挙げられる。
なXYステージ上に保持されていること。
CDセンサであること。
ターは、ほぼ対称な係数を有する第1の有限応答フィル
ターと一次遅れ関数を表わす第2の有限応答フィルター
とを重ね合わせ積分する構成であること。
向のいずれか一軸のみを変数とすること。
延蓄積型センサを用いた場合に、XYステージの走行方
向に応じて、第2の有限応答フィルターのフィルター係
数を切り替えること。
の走査周期に応じて、第2の有限応答フィルターのフィ
ルター係数を切り替えること。
延蓄積型センサを用いた場合に、該センサの蓄積段数に
応じて、第2の有限応答フィルターのフィルター係数を
切り替えること。
タとの差が許容値以内であれば欠陥無しと判定し、許容
値を超える場合は欠陥有りと判定するものであること。
有する有限応答フィルターで構成された参照データ発生
手段を用い、試料と検出器の相対移動方向に応じてフィ
ルター係数を切り替えることにより、センサデータの特
性を精密にモデル化してセンサデータとの一致度がより
高い参照データを発生することができる。その結果、擬
似欠陥の発生を防止し、高感度で高精度な欠陥検査が可
能となる。
形態によって説明する。
に係わる欠陥検査装置を示す概略構成図である。
12上に載置されており、XYステージ12は計算機2
0によりX方向及びY方向(水平方向)に駆動される。
試料11の光学像は対物レンズ13でCCDセンサ14
上に結像され、これによりセンサデータが得られる。よ
り具体的には、XYステージ12を例えばX方向に移動
しながらCCDセンサ14によりパターンを検出するこ
とにより、X方向に沿ったセンサデータが得られる。こ
のセンサデータは、A/D変換器15によりデジタルデ
ータに変換された後にセンサ入力部16に一時記憶され
る。
データから展開部22により展開データが作成される。
この展開データは、コーナー丸め・リサイズ処理部23
により処理された後、参照部(参照データ発生手段)2
4に供給される。この参照部24では、XYステージ1
2の位置座標を読み取り、描画データの対応する領域を
展開した展開データから参照データが作成される。
データと、参照部24で作成された参照データは、共に
比較部25に供給され、この比較部25により比較され
る。比較回路25では、センサデータと参照データを比
較して、一致しない箇所を欠陥として検出している。即
ち、これらのデータが一致している場合は欠陥無しと判
定され、許容値以上ずれている場合は欠陥有りと判定さ
れる。
に同様であるが、本実施形態ではこれに加えて、参照部
24により高精度なフィルター演算処理を行うようにな
っている。
1459387「パターン検査装置」に開示されている
ように、ステージの移動と直角にマスクパターンを走査
して得られる信号をA/D変換してステージ及び測定位
置を算出すると共に、設計値とパターン上の微小区域で
の感度特性の情報から規準情報を算出し、この基準情報
と測定情報と比較してパターンの異常を判定するもので
ある。つまり、XYステージ12の位置座標に基づく位
置補正と展開部22より供給される展開データに対して
光学特性をシミュレートしたフィルター演算を行うこと
により参照データを生成している。
ガウシャンフィルターなどを用いると、対物レンズ13
の収差やCCDセンサ14の動特性による非対称な像す
そ引きなどが生じ、センサデータと参照データの間に不
一致が生じることが考えられる。このような不一致は擬
似欠陥を招くおそれがあり、高感度の欠陥検査を実施す
るにはセンサデータに合わせてできるだけ正確な参照デ
ータを生成する必要がある。このために本実施形態で
は、次のようなフィルターを用いている。
25の具体的構成を示すブロック図である。参照部24
は、展開データの位置を補正するための位置補正部31
と、展開データに対してフィルタ演算処理を施して参照
データを得るためのフィルター演算部32と、フィルタ
ー演算部32における係数を選択するための係数選択部
33などから構成される。
置補正部31に入力される。位置補正部31では、ステ
ージ座標に対応する領域を展開した展開データが出力さ
れる。係数選択部33では、ステージ12の走行方向に
応じて2つの係数1,2の何れかが選択され、選択され
た係数がフィルター演算部32に与えられる。つまり、
ステージ12の移動方向に応じてフィルター演算部32
における係数が切り替えられるようになっている。フィ
ルター演算部32は、非対称な係数を有する有限応答フ
ィルターであり、この演算部32では、係数選択部33
で選択された係数に基づいてフィルター演算が行われ
る。
した像断面図を示す。グラフで点線の参照データ(re
f)は対称な像断面、実線のセンサデータ(sen)は
非対称な像断面を表わしている。両者の差が無視できな
い場合には擬似欠陥を発生するおそれがあり、検出感度
を落として検査せざるをえない状況となる。
ィルター作用を示す。簡単のため以下では一次元で説明
する。参照データを生成するために、図4(a)に示す
結像光学系の伝達関数F(x)と、図4(b)に示すセ
ンサの像引き特性を表わす伝達関数G(x)とを重ね込
み積分して、図4(c)に示すような総合光学特性H
(x)が得られている。結像光学系の伝達関数はレンズ
収差等の影響で非対称である場合もあるが、比較すると
対称な特性を有する。それに対し、センサの像引き特性
は一次遅れ関数である。ここで対称とは、F(−x)=
F(x)がほぼ成り立つという意味である。それに対し
非対称とはG(−x)=G(x)が成り立たない意味で
ある。
性を分離してモデル化することにより、全体としての調
整でなく、それぞれ独立に調整パラメータを決定するこ
とが可能である。それにより、調整作業が簡単になる効
果が得られる。ここで、伝達関数は非対称な関数であれ
ば効果が得られ、一次遅れ関数に限られるものではな
い。
れ関数G(x)を用いて説明する。Tは弛緩時間であ
り、これが大きいほど大きな像引きとなる。この弛緩時
間は実際のセンサの特性に合わせて設定される。センサ
の特性としては、(1)ステージ移動方向、(2)蓄積
段数、(3)蓄積時間等が考えられる。(2)(3)は
センサとしてTDIセンサ等の時間遅延蓄積型を用いた
場合である。
外光などCCDセンサの感度が低い光源を用いた像に対
してステージ移動と同期して電荷を垂直方向に転送して
蓄積することにより、段数分だけの信号の増強を行うこ
とができるセンサである。ステージの移動方向により垂
直方向の転送方向が逆になる双方向タイプのものもあ
る。最終的には蓄積された電荷が水平方向に読み出され
ていく。読み出しを高速化するために並列読み出しなど
が可能なものもある。
ルターの例を示す。これは、入力データをNライン分の
ラインバッファーで遅延させたのち、N×Nのカーネル
サイズの二次元有限応答フィルター(FIR)を通し、
出力データを生成している。フィルター係数としては、
総合光学特性H(x)をデジタル化したもの用いてい
る。
す。これは、前段のN×Nのカーネルサイズの有限応答
フィルターの出力に、一次元有限応答フィルターをカス
ケード接続したものである。フィルター方向はライン方
向と垂直方向である。前段のFIRフィルターで伝達関
数F(x)、後段のFIRフィルターで伝達関数G
(x)をデジタル化したものを設定する。
を示す。これは、前段のN×Nのカーネルサイズの有限
応答フィルターの出力に、一次元有限応答フィルターを
カスケード接続したものである。フィルター方向はライ
ン方向である。同様に前段のFIRフィルターで伝達関
数F(x)、後段のFIRフィルターで伝達関数G
(x)をデジタル化したものを設定する。
14(特にTDIセンサ)の連続移動走査方向の関係を
示す。試料11を保持したステージ12を図のように右
方に走行させると、像はTDIセンサ14上を左方に移
動する。TDIセンサ14は、移動する像に追従するよ
うに電荷を転送していく。
合の連続移動走査方向による像断面の比較を示す。計算
機20により連続移動走査方向に応じて、XYステージ
12の走行方向、センサ14の走行方向と同時にフィル
タ係数の選択を行うことができる。つまり、連続移動走
査方向に応じてフィルタ係数を可変とならしめることに
よりセンサ画像と参照画像との一致度を高める効果が得
られる。
連続移動走査での像断面の比較を示す。蓄積段数が多い
ほど像だれが顕著になることが考えられる。このような
場合は、計算機20から蓄積段数に応じてフィルター係
数を可変とすることによりセンサ画像と参照画像との一
致度を高める効果が得られる。
7に示すような非対称な係数を有する有限応答フィルタ
ーで参照部24を構成し、設計データを展開して得られ
る展開データに対してフィルター演算を施すと共に、ス
テージ12の移動方向に応じて有限応答フィルターの2
つのフィルター係数を切り替えることにより、センサデ
ータとの一致度がより高い参照データを発生させること
ができる。そして、この参照データを比較部25にてセ
ンサデータと比較することにより、擬似欠陥を防止して
高感度で高精度の欠陥検査を行うことができる。
態に限定されるものではない。実施形態では、試料とし
てフォトマスクを用いたが、本発明はフォトマスクに限
らずプリント基板や液晶基板などにも適用可能である。
要は、基板上に光の透過率又は反射率が基板とは異なる
各種パターンが形成されたものであれば適用可能であ
る。また、試料の像を検出するための検出器は必ずしも
時間遅延蓄積型に限るものではなく、通常のCCDセン
サを用いてもよい。さらに、CCDセンサに限るもので
はなく、試料上のパターン像を光学的に検出できるもの
であればよい。また、参照データ発生手段を構成する有
限応答フィルターの構成は、図5〜7に何ら限定される
ものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。
ステージを移動させるようにしたが、この代わりにCC
Dセンサ等の検出器及び検出光学系を移動させるように
してもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
料と検出器の相対的移動方向に応じてフィルター係数を
切り替えることが可能な有限応答フィルターを用い、セ
ンサデータの特性を精密にモデル化して参照データを発
生することにより、センサデータと参照データの一致度
を高める結果、擬似欠陥の発生を防止して、高感度で高
精度の欠陥検査を行うことが可能となる。
す概略構成図。
すブロック図。
す図。
説明するための図。
示すブロック図。
例を示すブロック図。
別の例を示すブロック図。
査方向の関係を示す図。
比較を示す図。
面の変化を示す図。
Claims (6)
- 【請求項1】回路パターンが形成された試料と検出器を
相対的に移動しながら、試料上の回路パターンを光学的
に検出して検出データを得る検出手段と、 前記回路パターンに相当する設計データを展開して展開
データを得るデータ展開手段と、 前記データ展開手段で得られた展開データに対し、非対
称な係数を有する有限応答フィルターによりフィルター
演算し、且つ前記試料の移動方向に応じてフィルター係
数を切り替えることにより、前記センサデータとの一致
度がより高い参照データを発生する参照データ発生手段
と、 前記参照データ発生手段により得られた参照データと前
記検出手段により得られたセンサデータとを比較する比
較手段と、 を具備してなることをことを特徴とする欠陥検査装置。 - 【請求項2】前記非対称な係数を有する有限応答フィル
ターは、ほぼ対称な係数を有する第1の有限応答フィル
ターと一次遅れ関数を表わす第2の有限応答フィルター
とを重ね合わせ積分する構成であることを特徴とする請
求項1記載の欠陥検査装置。 - 【請求項3】前記試料はX方向及びY方向に移動可能な
XYステージ上に保持されており、前記一次遅れ関数が
前記XYステージの移動方向のいずれか一軸のみを変数
とすることを特徴とする請求項2記載の欠陥検査装置。 - 【請求項4】前記回路パターンを検出するために時間遅
延蓄積型センサを用いた場合に、前記XYステージの走
行方向に応じて、前記第2の有限応答フィルターのフィ
ルター係数を切り替えることを特徴とする請求項2記載
の欠陥検査装置。 - 【請求項5】前記回路パターンを検出するためのセンサ
の走査周期に応じて、前記第2の有限応答フィルターの
フィルター係数を切り替えることを特徴とする請求項2
記載の欠陥検査装置。 - 【請求項6】前記回路パターンを検出するために時間遅
延蓄積型センサを用いた場合に、該センサの蓄積段数に
応じて、前記第2の有限応答フィルターのフィルター係
数を切り替えることを特徴とする請求項2記載の欠陥検
査装置。
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