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JP2667416B2 - Pattern defect inspection method - Google Patents

Pattern defect inspection method

Info

Publication number
JP2667416B2
JP2667416B2 JP62330258A JP33025887A JP2667416B2 JP 2667416 B2 JP2667416 B2 JP 2667416B2 JP 62330258 A JP62330258 A JP 62330258A JP 33025887 A JP33025887 A JP 33025887A JP 2667416 B2 JP2667416 B2 JP 2667416B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
defect
comparing
output
signal
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62330258A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01173172A (en
Inventor
大吉 粟村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lasertec Corp
Original Assignee
Lasertec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lasertec Corp filed Critical Lasertec Corp
Priority to JP62330258A priority Critical patent/JP2667416B2/en
Publication of JPH01173172A publication Critical patent/JPH01173172A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2667416B2 publication Critical patent/JP2667416B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はパターンの欠陥検査装置、特に同一パターン
が一定のピッチで多数繰り返して現れるパターンの欠陥
を検査する装置に関するものである。 (従来の技術) 例えば半導体集積回路の製造に用いるフォトマスクの
パターンの欠陥検査技術については本願人は種々提案を
行っているが、その基本となる技術は、このようなフォ
トマスクに形成されているパターンは同じものが多数繰
り返し現れることに着目し、2つのパターンの同一部分
を同時に光学的に走査して得られる画像信号を比較し、
両者が一致しないときに欠陥があると判定するものであ
る。 上述した従来の欠陥検査方法においては、光源から放
射される光ビームを分割し、2つの対物レンズにより被
検物体上にスポットとして投射し、被検物体からの反射
光をそれぞれ受光素子に導いて画像信号を同時に出力す
るようにしている。この場合、検査精度を向上するに
は、2つのパターンはできるだけ接近している方が望ま
しいので、例えば数チップ離れた2つのチップ上の同一
パターンを比較するようにしているが、その以上接近さ
せることは対物レンズの鏡胴同士が機械的に干渉するた
め不可能である。 一方、半導体集積回路において、大規模メモリでは、
1つのチップ内に同一パターンを有するセルが多数マト
リックス状に配列しており、1個1個のセルは微細構造
を有しているので、従来のように数個離れたチップのセ
ル同士を比較しようとすると、セルパターンを合致させ
るのが非常に困難となり、検出感度を上げて検出を行な
うと本来欠陥ではない部分も欠陥として検出されてしま
い、精度が著しく低下する欠点がある。すなわち、パタ
ーンそのものなのか欠陥であるのかを見分けることが非
常に困難となる。 本発明者は、このような欠点を除去し、微細パターン
が隣接している場合にも、パターン欠陥を高い感度およ
び精度で検出することができる欠陥検査装置を開発し
た。すなわち、同一パターンを一定の繰り返しピッチで
多数有する被検物体のパターン欠陥を検査するために、
被検物体を光学的に走査して得られる画像信号と、この
画像信号を、前記パターンのピッチに等しい距離だけ走
査するに要する時間だけ遅延した信号とを比較し、これ
らの画像信号の間に有意な差があるときに欠陥が有ると
判定するようにした欠陥検査装置を提案した。 第1図は、本発明に至る過程において本願の発明者が
開発した欠陥検査装置の基本的な構成を示す線図であ
る。光源1から放射される光をハーフミラー2および全
反射ミラー3を経て対物レンズ4に入射させ、XYテーブ
ル5上に載置されている被検物体6上にビームスポット
として投射する。被検物体6で反射される光を対物レン
ズ4によりミラー3および2を介して受光素子7に入射
させ、受光素子から画像信号を出力させる。この画像信
号を遅延回路8を経て遅延させた後、比較回路9の一方
の入力端子に供給する。この比較回路9の他方の入力端
子には遅延しない画像信号を供給する。 例えば、半導体集積回路メモリにおいては、第2図に
示すような同一パターンを有するセル11が多数マトリッ
クス状に配列されている。今、ステージ5を対物レンズ
4の光軸に対してX方向に移動させながら主走査を行な
うと共にY方向に移動させて副走査を行なうものとする
と、受光素子7から得られる画像信号は第3図Aに示す
ようにセルピッチPに相当する距離だけX方向に主走査
するのに要する一定の時間TPを周期として繰り返し現れ
ることになる。また、この画像信号を時間τ=TPだけ遅
延した信号は第2図Bに示すようなものとなる。今、或
るセルに欠陥Dが存在しているとすると、比較回路9に
おいて、遅延した信号と非遅延信号とを比較すると、同
一パターンの部分では欠陥信号は現れないが、パターン
の不一致部分では第2図Cに示すように欠陥Dが検出さ
れることになる。この場合、欠陥Dを有するセルが右隣
りのセルと比較されるときと左隣りのセルと比較される
ときにそれぞれ欠陥信号Dが互いに反対極性で現れるこ
とになる。したがって、これらの欠陥信号からどのセル
に欠陥が存在しているのかを判定することができる。ま
た、セルを形成したセル領域とその周辺部の回路領域に
あるセルは上述したように2度比較されることはない
が、1回は比較されるので欠陥の有無を検査することは
できる。 第4図は上述した原理に基づいて本願の発明者が提案
した欠陥検査装置の構成を示す線図である。例えば、半
導体集積回路より成る大規模メモリを製造するに当たっ
ては、1枚のウエファに多数のセルをマトリックス状に
配列し、各チップに上述したような同一パターンを有す
る多数のセルがマトリックス状に配列されているが、セ
ル以外の回路部分の欠陥の検査は上述したような遅延手
段では行なうことができない。そこで、この欠陥検査装
置においては、2個の対物レンズをチップの配列ピッチ
の整数倍だけX方向に離間して配置し、セル以外の部分
のパターンの欠陥は2個のチップの対応する部分の比較
によって検出するものである。このために、2個の対物
レンズ21および22を設け、光源23から放射される光をハ
ーフミラー24および25を経て対物レンズ21に入射させる
と共にハーフミラー24、ミラー26およびハーフミラー27
を経て対物レンズ22に入射させ、XYテーブル28上に載置
されたウエファ29上にビームスポットを入射させるよう
にする。ウエファ29からの反射光を対物レンズ21および
232によってハーフミラー25および27を介して受光素子3
0および31に入射させる。このようにしてウエファ上の
2点の画像信号を同時に得ることができる。 一方の受光素子30の出力信号と他方の受光素子31の出
力信号とを差動増幅器32に供給する。上述したように、
2つ対物レンズ21および22の光軸間の距離はウエファ29
上に形成されている半導体チップのピッチ間隔の整数倍
となっているため、同時に走査される2個のチップのパ
ターンが一致していれば差動増幅器の出力はないが、い
ずれか一方のパターンに欠陥があっても両者が一致しな
い場合にはその差に応じた信号が欠陥検知信号として判
定回路33に供給される。これにより各チップのセル領域
以外の回路部分のパターンの欠陥を検出することができ
る。 一方の受光素子30の出力画像信号は、チップ内に形成
されているセル間のピッチ距離だけ走査するに要する遅
延時間τを有する遅延回路34を経て差動増幅器35の一方
の入力端子に供給する。この差動増幅器35の他方の入力
端子には遅延しない画像信号を供給する。このようにし
て差動増幅器35から順次の2個のセルのパターンの差を
表す誤差信号が供給される。この誤差信号を第1および
第2のスライス回路36および37に同時に供給する。第1
スライス回路36は第3図Cに示すスライスレベル(+)
を正の方向に越える誤差信号を通し、第2スライス回路
37はレベル(−)を負の方向に越える誤差信号を通すも
のであり、これらのスライス回路の出力信号は第1およ
び第2のゲート回路38および39を経て判定回路33に供給
する。 今、セル領域内を走査しているときは、第1および第
2のスライス回路37および38からは欠陥があるときだけ
出力が発生されるが、少なくとも一方の光ビームがセル
領域以外の部分を走査しているときは欠陥がなくても疑
似欠陥信号が出力されることになる。このような不具合
を除くため、これらのゲート回路38および39には判定回
路33から制御信号を供給し、対物レンズ21、22がセル領
域を囲む周辺の回路部分を走査しているときおよび周辺
領域と隣接する境界位置にあるセルを走査しているとき
は両ゲート回路38、39を閉じるようにしている。この期
間中は、差動増幅器32の出力信号から、周辺回路パター
ンの欠陥を検出することができる。対物レンズ21、22が
さらにセル領域の内側に入って走査を行なうときはゲー
ト回路38、39を開き、第3図Cに示すような誤差信号を
判定回路33に供給するようにする。この場合、判定回路
33においては、周辺回路部分に隣接するセルに対しては
それと隣接するセルと1回だけパターン比較が行われる
が、他のセルは両隣りのセルと2回比較されることにな
る。 (発明が解決しようとする課題) 第4図に示す欠陥検査装置においては、上述したよう
に対物レンズ21、22が被検物体のどこを走査しているの
かを判定回路33において絶えず監視し、対物レンズがセ
ル領域を囲む周辺の回路部分を走査しているときおよび
周辺領域と隣接する境界位置にあるセルを走査している
ときは第1および第2のゲート回路38、39を閉じ、セル
領域を走査しているときにゲート回路38、39を開く制御
信号をこれらのゲート回路に供給する必要がある。しか
しながら、このような制御信号を生成することは容易で
はないとともに対象とする被検物体のパターン構造が変
更される場合には、制御信号も変更する必要があり、き
わめて面倒である。また、この制御信号に誤差があると
欠陥を正しく検査することはできなくなるので、検査精
度を向上するためには対物レンズによる走査と正確に一
致した制御信号を生成する必要があるのでさらに面倒と
なり、検査に要するコストも上昇することになる。 本発明の目的は、上述した欠点を解消し、微細なパタ
ーンが隣接しているセル領域の周辺領域を走査している
場合にも、被検物体のパターンの構造に応じた制御信号
を生成することなく、セル領域および周辺領域の双方で
のパターン欠陥を高い精度および感度で検出することが
できる欠陥検査装置を提供しようとするものである。 (問題点を解決するための手段および作用) 本発明は、同一パターンを第1の一定の繰り返しピッ
チで多数有する第1のパターン部分と、繰り返しパター
ンを持たない第2のパターン部分とを有する単位パター
ンを多数第2の一定の繰り返しピッチで配列した被検物
体のパターンの欠陥を検査する装置において、前記単位
パターンの第2の繰り返しピッチの整数倍の距離だけ離
間した第1および第2の光ビームを被検物体に照射して
被検物体を走査する走査手段と、被検物体からの光ビー
ムをそれぞれ受光して第1および第2の画像信号を出力
する第1および第2の受光手段と、これら第1および第
2の画像信号を比較してそれらの間の有意な差を検出す
る第1の比較手段と、前記第1および第2の受光手段か
ら出力される第1および第2の画像信号を、前記第1の
パターン部分の第1の繰り返しピッチの整数倍だけ走査
するに要する時間だけそれぞれ遅延する第1および第2
の遅延手段と、前記第1の画像信号と前記第1の遅延手
段から出力される遅延された第1の画像信号とを比較し
てその間の有意な差を検出する第2の比較手段と、前記
第2の画像信号と前記第2の遅延手段から出力される遅
延された第2の画像信号とを比較してその間の有意な差
を検出する第3の比較手段と、前記第2の比較手段の出
力側に接続され、前記第3の比較手段で差が検出された
ときに閉じられる第1のゲート手段と、前記第3の比較
手段の出力側に接続され、前記第2の比較手段で差が検
出されたときに閉じられる第2のゲート手段と、前記第
1の比較手段、第1および第2のゲート手段から出力さ
れる信号を受け、第1の比較手段から出力される信号に
基づいて第2のパターン部分の欠陥を判定し、第1およ
び第2のゲート手段からの信号に基づいて第1のパター
ン部分の欠陥を判定する判定手段とを具えることを特徴
とするものである。 このような本発明によるパターン欠陥検査装置におい
ては、同一パターンを第1の一定の繰り返しピッチで多
数有する第1のパターン部分と、繰り返しパターンを持
たない第2のパターン部分とを有する単位パターンを多
数第2の一定の繰り返しピッチで配列した被検物体の欠
陥を検査するに際し、第1のパターン部分を走査してい
るときに、第1および第2の光ビームで走査している部
位に同時に欠陥が存在する確率はきわめて小さいので、
第2および第3の比較手段から同時に欠陥信号が出力さ
れる可能性はきわめて小さく、何れか一方の比較手段か
らのみ欠陥信号が出力されることになるのに対し、第2
のパターン部分を走査しているときは、第2および第3
の比較手段からは常に信号が出力されることになるとい
う事実に基づき、第2および第3の比較手段の出力信号
をそれぞれ第2および第1のゲート回路に供給すること
により、被検物体のどこを走査しているかに基づいて制
御信号を作成することなく、第2のパターン部分を走査
しているときには第1および第2のゲート回路はいずれ
も閉じることになり、疑似欠陥信号が出力されることは
ない。 (実施例) 第5図は本発明による欠陥検査装置の一実施例を示す
回路図であり、第4図に示した部分と対応する部分には
対応する符号を付けて示す。本例では、第1および第2
の受光素子30および31から出力される第1および第2の
画像信号を第1の比較回路32に供給する。また、第1お
よび第2の受光素子30および31から出力される第1およ
び第2の画像信号をセルピッチを走査するのに要する時
間τだけそれぞれ遅延する第1および第2の遅延回路34
および40を経て第2および第3の差動増幅器35および41
の一方の入力端子に供給するとともにこれらの差動増幅
器の他方の入力端子に直接供給する。このようにして第
2および第3の差動増幅器35および41からは順次のセル
のパターンの差に対応した誤差信号が出力されることに
なる。第2の差動増幅器35から出力される誤差信号を第
1および第2のスライス回路42および43に供給するとと
もに第3の差動増幅器41の出力誤差信号を第3および第
4のスライス回路44および45に供給する。第1および第
3のスライス回路42および44の出力信号を第1および第
2のゲート回路46および47にそれぞれ供給する。これら
スライス回路42〜45およびゲート回路46,47の各々は第
4図に示すたようにそれぞれ正方向の誤差信号を検出す
るスライス回路と負方向の誤差信号を検出するスライス
回路およびこれらスライス回路の出力側に接続されたゲ
ート回路を有しているが、第5図では図面を簡単とする
ためにそれぞれ1つのスライス回路およびゲート回路で
表してある。 本発明においては、第2スライス回路43の出力信号を
第2ゲート回路47に制御信号として供給するとともに第
4スライス回路45の出力信号を第1ゲート回路46に制御
信号として供給し、これら第2および第4のスライス回
路43および45から出力信号が供給されるときはゲート回
路46および47を閉じるようにする。したがって、ゲート
回路46および47からはセル領域内にパターン欠陥がある
ときだけ欠陥信号が出力されることになる。これらの欠
陥信号を判定回路33に供給する。判定回路33は、基本的
には第1の差動増幅器32の出力信号、第1および第2の
ゲート回路46および47の出力信号の論理和を取る回路で
あり、周辺回路領域では第1の差動増幅器32の出力信号
から欠陥が検出され、セル領域では第1および第2のゲ
ート回路46および47の出力信号から欠陥が検出される。 なお、第1および第2の遅延回路34および40は可変遅
延回路とし、検査すべきチップのセルピッチを走査する
のに要する時間に応じて調整できるように構成するが、
これらを連動して調整可能としても良いし、各別に調整
できるようにしても良い。 本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、幾多の変更や変形を加えることができる。例えば、
上述した実施例ではウエファ上に形成した多数のチップ
のパターンの欠陥を検出するものとしたが、フォトマス
クに形成したパターンの欠陥を検査することでき、この
場合にはマスクを透過した光を受光素子へ入射させるよ
うにすれば良い。さらに、上述した例では繰り返しパタ
ーンの1ピッチに等しい距離だけ走査するのに要する時
間だけ画像信号を遅延させたが、この時間の整数倍の時
間だけ遅延させても良い。また、上述した例ではチップ
内に形成されているセルの配列ピッチは総て等しいとし
たが、幾つかの領域にそれぞれことなる配列ピッチで多
数のセルが形成されているメモリがあるが、このような
チップを検査する場合には、夫々のピッチに対応した遅
延時間を有する遅延回路を含む処理回路を複数並列に接
続すれば良い。 (発明の効果) 上述した本発明の欠陥検査装置によれば、被検物体を
光学的に走査して得られる画像信号を、同一パターンの
繰り返しピッチの整数倍の距離を走査するに要する時間
だけ遅延して非遅延信号と比較するようにしたため、微
細な繰り返しパターンの欠陥を高感度で正確に検出する
ことができる。さらに、遅延信号と非遅延信号とを比較
する2つの比較手段の出力信号を、それぞれ相手側の比
較手段の出力側に接続したゲート回路に制御信号として
供給するようにしたので、走査位置に基づく制御信号を
別個に生成することなく、セル領域以外の領域を走査す
る際にはこれらのゲート回路を閉じることができ、した
がって構成は簡単で安価となる効果がある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern defect inspection apparatus, and more particularly to an apparatus for inspecting a pattern defect in which a plurality of identical patterns repeatedly appear at a constant pitch. (Prior Art) For example, the present applicant has made various proposals regarding a defect inspection technique for a pattern of a photomask used in the manufacture of a semiconductor integrated circuit, but the basic technique is to form a pattern on such a photomask. Paying attention that the same pattern appears many times repeatedly, comparing the image signals obtained by optically scanning the same part of two patterns at the same time,
If they do not match, it is determined that there is a defect. In the above-described conventional defect inspection method, a light beam emitted from a light source is divided, projected as a spot on a test object by two objective lenses, and reflected light from the test object is guided to a light receiving element. Image signals are output simultaneously. In this case, in order to improve the inspection accuracy, it is desirable that the two patterns are as close as possible. Therefore, for example, the same pattern on two chips separated by several chips is compared with each other. This is impossible because the lens barrels of the objective lens mechanically interfere with each other. On the other hand, in a semiconductor integrated circuit, in a large-scale memory,
Many cells with the same pattern are arranged in a matrix in one chip, and each cell has a fine structure. If this is attempted, it is very difficult to match the cell pattern, and if the detection is performed with an increased detection sensitivity, a part that is not originally a defect is also detected as a defect, and there is a disadvantage that the accuracy is significantly reduced. That is, it is very difficult to determine whether the pattern is a pattern or a defect. The present inventor has developed a defect inspection apparatus capable of eliminating such defects and detecting pattern defects with high sensitivity and accuracy even when fine patterns are adjacent to each other. That is, in order to inspect a pattern defect of a test object having a large number of the same pattern at a constant repetition pitch,
An image signal obtained by optically scanning the test object is compared with a signal delayed by a time required to scan this image signal by a distance equal to the pitch of the pattern. We have proposed a defect inspection device that determines that there is a defect when there is a significant difference. FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a defect inspection apparatus developed by the inventor of the present application in a process leading to the present invention. Light emitted from the light source 1 is made incident on the objective lens 4 via the half mirror 2 and the total reflection mirror 3, and is projected as a beam spot on a test object 6 mounted on an XY table 5. The light reflected by the object 6 to be inspected is made incident on the light receiving element 7 by the objective lens 4 via the mirrors 3 and 2, and an image signal is output from the light receiving element. After the image signal is delayed via the delay circuit 8, it is supplied to one input terminal of the comparison circuit 9. An image signal without delay is supplied to the other input terminal of the comparison circuit 9. For example, in a semiconductor integrated circuit memory, many cells 11 having the same pattern as shown in FIG. 2 are arranged in a matrix. Now, assuming that the main scanning is performed while the stage 5 is moved in the X direction with respect to the optical axis of the objective lens 4 and the sub scanning is performed by moving the stage 5 in the Y direction, the image signal obtained from the light receiving element 7 is the third signal. As shown in FIG. A, a fixed time T P required for main scanning in the X direction by a distance corresponding to the cell pitch P appears repeatedly as a cycle. The signal obtained by delaying the image signal by a time tau = T P is as shown in Figure 2 B. Now, assuming that a defect D exists in a certain cell, when the delayed signal and the non-delayed signal are compared in the comparing circuit 9, no defective signal appears in the same pattern portion, but in the pattern mismatch portion, The defect D is detected as shown in FIG. 2C. In this case, when the cell having the defect D is compared with the cell adjacent to the right side and the cell adjacent to the left side, the defect signals D appear with opposite polarities. Therefore, it is possible to determine which cell has a defect from these defect signals. Although the cell region where the cell is formed and the cell in the peripheral circuit region are not compared twice as described above, since they are compared once, the presence or absence of a defect can be inspected. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a defect inspection apparatus proposed by the present inventors based on the above-described principle. For example, in manufacturing a large-scale memory composed of semiconductor integrated circuits, a large number of cells are arranged in a matrix on one wafer, and a large number of cells having the same pattern as described above are arranged in a matrix on each chip. However, inspection of defects in circuit portions other than cells cannot be performed by the delay means as described above. Therefore, in this defect inspection apparatus, two objective lenses are arranged in the X direction by an integral multiple of the chip arrangement pitch in the X direction, and a pattern defect in a portion other than the cell is a defect in a corresponding portion of the two chips. It is detected by comparison. For this purpose, two objective lenses 21 and 22 are provided to make the light emitted from the light source 23 incident on the objective lens 21 via the half mirrors 24 and 25, and the half mirror 24, the mirror 26 and the half mirror 27 are provided.
After that, the beam spot is made incident on the objective lens 22 so that the beam spot is made incident on the wafer 29 placed on the XY table 28. The reflected light from the wafer 29 is
232 through half mirrors 25 and 27
Inject into 0 and 31. In this way, two image signals on the wafer can be obtained simultaneously. The output signal of one light receiving element 30 and the output signal of the other light receiving element 31 are supplied to a differential amplifier 32. As mentioned above,
The distance between the optical axes of the two objective lenses 21 and 22 is
Since the pitch is an integral multiple of the pitch of the semiconductor chips formed on the chip, if the pattern of the two chips scanned at the same time matches, there is no output from the differential amplifier. If the two do not match, a signal corresponding to the difference is supplied to the determination circuit 33 as a defect detection signal. As a result, it is possible to detect a defect in a pattern of a circuit portion other than the cell region of each chip. An output image signal of one light receiving element 30 is supplied to one input terminal of a differential amplifier 35 via a delay circuit 34 having a delay time τ required for scanning by a pitch distance between cells formed in a chip. . An image signal without delay is supplied to the other input terminal of the differential amplifier 35. In this manner, the differential amplifier 35 supplies an error signal indicating the difference between the patterns of two successive cells. This error signal is supplied to the first and second slice circuits 36 and 37 simultaneously. First
The slice circuit 36 has a slice level (+) shown in FIG. 3C.
The second slice circuit passes an error signal that exceeds
37 passes an error signal exceeding the level (-) in the negative direction, and the output signals of these slice circuits are supplied to the judgment circuit 33 via the first and second gate circuits 38 and 39. Now, when scanning inside the cell area, an output is generated only from the first and second slice circuits 37 and 38 when there is a defect, but at least one of the light beams scans a part other than the cell area. During scanning, a pseudo defect signal is output even if there is no defect. In order to eliminate such a problem, a control signal is supplied from the determination circuit 33 to these gate circuits 38 and 39, and when the objective lenses 21 and 22 are scanning the peripheral circuit portion surrounding the cell region, and When scanning a cell at a boundary position adjacent to the above, both gate circuits 38 and 39 are closed. During this period, a defect in the peripheral circuit pattern can be detected from the output signal of the differential amplifier 32. When the objective lenses 21 and 22 are further inside the cell area for scanning, the gate circuits 38 and 39 are opened to supply an error signal as shown in FIG. In this case, the judgment circuit
In 33, the cell adjacent to the peripheral circuit portion is subjected to the pattern comparison with the adjacent cell only once, but the other cells are compared with the cells adjacent to each other twice. (Problems to be Solved by the Invention) In the defect inspection apparatus shown in FIG. 4, the determination circuit 33 constantly monitors where the objective lenses 21 and 22 are scanning the object to be inspected, as described above. The first and second gate circuits 38 and 39 are closed when the objective lens is scanning the peripheral circuit portion surrounding the cell region and when scanning the cell at the boundary position adjacent to the peripheral region. It is necessary to supply a control signal to these gate circuits that opens the gate circuits 38 and 39 when scanning the area. However, it is not easy to generate such a control signal, and when the pattern structure of the target test object is changed, the control signal also needs to be changed, which is extremely troublesome. In addition, if there is an error in the control signal, the defect cannot be inspected correctly. In order to improve the inspection accuracy, it is necessary to generate a control signal that exactly matches the scanning by the objective lens. In addition, the cost required for inspection also increases. An object of the present invention is to solve the above-described drawbacks, and to generate a control signal according to the pattern structure of a test object even when a fine pattern scans a peripheral area of an adjacent cell area. It is an object of the present invention to provide a defect inspection apparatus capable of detecting a pattern defect in both the cell region and the peripheral region with high accuracy and sensitivity without any problem. (Means and Action for Solving the Problems) The present invention provides a unit having a first pattern portion having a large number of the same pattern at a first constant repetition pitch, and a second pattern portion having no repetition pattern. An apparatus for inspecting a defect of a pattern of a test object in which a large number of patterns are arranged at a second constant repetition pitch, wherein the first and second light beams are separated by a distance that is an integral multiple of the second repetition pitch of the unit pattern. Scanning means for irradiating the test object with a beam to scan the test object, and first and second light receiving means for receiving light beams from the test object and outputting first and second image signals, respectively A first comparing means for comparing the first and second image signals to detect a significant difference therebetween, and a first and a second signal outputted from the first and second light receiving means. of First and second delays of the image signal by the time required to scan the image signal by an integral multiple of the first repetition pitch of the first pattern portion, respectively.
Delay means, and second comparison means for comparing the first image signal and the delayed first image signal output from the first delay means to detect a significant difference therebetween, A third comparing unit that compares the second image signal with the delayed second image signal output from the second delay unit and detects a significant difference therebetween; and the second comparing unit. First gate means connected to the output of the means and closed when a difference is detected by the third comparing means; and second gate means connected to the output of the third comparing means. Receiving the signals output from the first comparing means, the first and second gate means, and outputting the signals output from the first comparing means. A defect in the second pattern portion based on the first and second gates. That it comprises a determination means for determining defects of the first pattern portion based on a signal from is characterized in. In such a pattern defect inspection apparatus according to the present invention, a large number of unit patterns each having a first pattern portion having the same pattern at a first constant repetition pitch and a second pattern portion having no repetition pattern are provided. When inspecting the defects of the test objects arranged at the second constant repetition pitch, when scanning the first pattern portion, the defect is simultaneously detected in the portions scanned by the first and second light beams. Is very small, so
The possibility that defect signals are simultaneously output from the second and third comparing means is extremely small, and the defect signal is output from only one of the comparing means.
When scanning the pattern portion of the second and third patterns,
By supplying the output signals of the second and third comparison means to the second and first gate circuits, respectively, based on the fact that a signal is always output from the comparison means, When scanning the second pattern portion without generating a control signal based on where the scanning is being performed, both the first and second gate circuits are closed, and a pseudo defect signal is output. Never. (Embodiment) FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment of the defect inspection apparatus according to the present invention, in which parts corresponding to those shown in FIG. In this example, the first and second
The first and second image signals output from the light receiving elements 30 and 31 are supplied to a first comparison circuit 32. A first and second delay circuit 34 for delaying the first and second image signals output from the first and second light receiving elements 30 and 31 by the time τ required to scan the cell pitch, respectively.
And 40 via the second and third differential amplifiers 35 and 41
, And directly to the other input terminals of these differential amplifiers. In this way, the second and third differential amplifiers 35 and 41 output the error signal corresponding to the difference between the successive cell patterns. The error signal output from the second differential amplifier 35 is supplied to the first and second slice circuits 42 and 43, and the output error signal of the third differential amplifier 41 is output to the third and fourth slice circuits 44. And supply to 45. Output signals of the first and third slice circuits 42 and 44 are supplied to first and second gate circuits 46 and 47, respectively. As shown in FIG. 4, each of the slice circuits 42 to 45 and the gate circuits 46 and 47 has a slice circuit for detecting a positive-direction error signal, a slice circuit for detecting a negative-direction error signal, and a slice circuit for detecting these error signals. Although it has a gate circuit connected to the output side, FIG. 5 shows one slice circuit and one gate circuit respectively for the sake of simplicity of the drawing. In the present invention, the output signal of the second slice circuit 43 is supplied to the second gate circuit 47 as a control signal, and the output signal of the fourth slice circuit 45 is supplied to the first gate circuit 46 as a control signal. When the output signals are supplied from the fourth slice circuits 43 and 45, the gate circuits 46 and 47 are closed. Therefore, a defect signal is output from gate circuits 46 and 47 only when there is a pattern defect in the cell region. These defect signals are supplied to the judgment circuit 33. The determination circuit 33 is basically a circuit that takes the logical sum of the output signal of the first differential amplifier 32 and the output signals of the first and second gate circuits 46 and 47. A defect is detected from the output signal of the differential amplifier 32, and a defect is detected from the output signals of the first and second gate circuits 46 and 47 in the cell area. The first and second delay circuits 34 and 40 are variable delay circuits and are configured to be adjustable according to the time required to scan the cell pitch of the chip to be inspected.
These may be adjusted in conjunction with each other, or may be individually adjusted. The present invention is not limited only to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made. For example,
In the above-described embodiment, a pattern defect of a large number of chips formed on a wafer is detected. However, a defect of a pattern formed on a photomask can be inspected. In this case, light transmitted through the mask is received. What is necessary is just to make it inject into an element. Further, in the above-described example, the image signal is delayed by a time required for scanning by a distance equal to one pitch of the repetitive pattern. However, the image signal may be delayed by an integral multiple of this time. In the above-described example, the arrangement pitch of cells formed in the chip is assumed to be all equal. However, there is a memory in which a number of cells are formed in different regions at different arrangement pitches. When inspecting such a chip, a plurality of processing circuits including a delay circuit having a delay time corresponding to each pitch may be connected in parallel. (Effect of the Invention) According to the above-described defect inspection apparatus of the present invention, the image signal obtained by optically scanning the object to be inspected is converted by the time required to scan a distance that is an integral multiple of the repetition pitch of the same pattern. Since the signal is delayed and compared with the non-delayed signal, a defect of a fine repetitive pattern can be accurately detected with high sensitivity. Further, the output signals of the two comparing means for comparing the delayed signal and the non-delayed signal are supplied as control signals to the gate circuits connected to the output side of the other comparing means, respectively. These gate circuits can be closed when scanning a region other than the cell region without separately generating a control signal, so that the structure is simple and inexpensive.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に至る過程において導出した欠陥検査装
置の基本的な構成を示す線図、 第2図は検査すべきメモリセルのパターンを示す平面
図、 第3図A〜Cは、欠陥検出動作を説明するための信号波
形図、 第4図は本発明に至る過程において導出した欠陥検査装
置を示す線図、 第5図は本発明による欠陥検査装置の一実施例の構成を
示す線図である。 23……光源、21,22……対物レンズ 28……XYステージ、29……被検物体 30,31……第1、第2の受光素子 32……第1比較回路、33……判定回路 34,40……第1、第2の遅延回路 35,41……第2,第3の比較回路 42〜45……第1〜第4のスライス回路 46,47……第1および第2のゲート回路
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a defect inspection apparatus derived in a process leading to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a pattern of a memory cell to be inspected, FIG. 4A to 4C are signal waveform diagrams for explaining a defect detection operation, FIG. 4 is a diagram showing a defect inspection device derived in a process leading to the present invention, and FIG. 5 is an example of a defect inspection device according to the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an example. 23 light source 21, 22 objective lens 28 XY stage 29 test object 30, 31 first and second light receiving elements 32 first comparison circuit 33 judgment circuit 34, 40 first and second delay circuits 35 and 41 second and third comparison circuits 42 to 45 first to fourth slice circuits 46 and 47 first and second slice circuits Gate circuit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.同一パターンを第1の一定の繰り返しピッチで多数
有する第1のパターン部分と、繰り返しパターンを持た
ない第2のパターン部分とを有する単位パターンを多数
第2の一定の繰り返しピッチで配列した被検物体のパタ
ーンの欠陥を検査する装置において、前記単位パターン
の第2の繰り返しピッチの整数倍の距離だけ離間した第
1および第2の光ビームを被検物体に照射して被検物体
を走査する走査手段と、被検物体からの光ビームをそれ
ぞれ受光して第1および第2の画像信号を出力する第1
および第2の受光手段と、これら第1および第2の画像
信号を比較してそれらの間の有意な差を検出する第1の
比較手段と、前記第1および第2の受光手段から出力さ
れる第1および第2の画像信号を、前記第1のパターン
部分の第1の繰り返しピッチの整数倍だけ走査するに要
する時間だけそれぞれ遅延する第1および第2の遅延手
段と、前記第1の画像信号と前記第1の遅延手段から出
力される遅延された第1の画像信号とを比較してその間
の有意な差を検出する第2の比較手段と、前記第2の画
像信号と前記第2の遅延手段から出力される遅延された
第2の画像信号とを比較してその間の有意な差を検出す
る第3の比較手段と、前記第2の比較手段の出力側に接
続され、前記第3の比較手段で差が検出されたときに閉
じられる第1のゲート手段と、前記第3の比較手段の出
力側に接続され、前記第2の比較手段で差が検出された
ときに閉じられる第2のゲート手段と、前記第1の比較
手段、第1および第2のゲート手段から出力される信号
を受け、第1の比較手段から出力される信号に基づいて
第2のパターン部分の欠陥を判定し、第1および第2の
ゲート手段からの信号に基づいて第1のパターン部分の
欠陥を判定する判定手段とを具えることを特徴とするパ
ターン欠陥検査装置。
(57) [Claims] A test object in which a large number of unit patterns each having a first pattern portion having the same pattern at a first constant repetition pitch and a second pattern portion having no repetition pattern are arranged at a second constant repetition pitch. Scanning for irradiating the object with first and second light beams separated by a distance that is an integral multiple of the second repetition pitch of the unit pattern, and scanning the object. A first means for receiving a light beam from the test object and outputting first and second image signals, respectively;
And second light receiving means, first comparing means for comparing the first and second image signals to detect a significant difference therebetween, and output from the first and second light receiving means. First and second delay means for respectively delaying the first and second image signals by a time required to scan by an integral multiple of a first repetition pitch of the first pattern portion; and Second comparing means for comparing the image signal with the delayed first image signal output from the first delay means and detecting a significant difference therebetween; and the second image signal and the second image signal. A third comparing means for comparing a delayed second image signal outputted from the second delay means and detecting a significant difference therebetween, and a third comparing means connected to an output side of the second comparing means, A first gate which is closed when a difference is detected by the third comparing means; And second gate means connected to the output side of the third comparison means and closed when a difference is detected by the second comparison means; and A signal output from the second gate means is received, a defect of the second pattern portion is determined based on a signal output from the first comparison means, and a defect is determined based on signals from the first and second gate means. And a determining means for determining a defect in the first pattern portion.
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