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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6373119
(24)【登録日】2018年7月27日
(45)【発行日】2018年8月15日
(54)【発明の名称】マスク検査装置及びマスク検査方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/956 20060101AFI20180806BHJP
【ＦＩ】
G01N21/956 A
【請求項の数】6
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2014-162396(P2014-162396)
(22)【出願日】2014年8月8日
(65)【公開番号】特開2016-38314(P2016-38314A)
(43)【公開日】2016年3月22日
【審査請求日】2017年1月17日
(73)【特許権者】
【識別番号】504162958
【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100189913
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜飼 健
(74)【代理人】
【識別番号】100120569
【弁理士】
【氏名又は名称】大阿久 敦子
(72)【発明者】
【氏名】土屋 英雄
(72)【発明者】
【氏名】菊入 信孝
(72)【発明者】
【氏名】磯村 育直
【審査官】
蔵田 真彦
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１３−０４０８７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１３／００４４２０５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２０１１−２２１２６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−０８８３７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−０６４８４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６１−２５１７０５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８、
Ｇ０３Ｆ １／００−１／９２、
Ｈ０１Ｌ ２１／６４−２１／６６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を照射して、マスクに形成されたパターンの欠陥を検査するマスク検査装置であって、
前記マスクに光を照射して光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記マスクの設計データから、参照画像を生成する参照画像生成部と、
前記光学画像と前記参照画像を比較し、比較の結果、両者の差異が所定の閾値を超えた場合に前記マスクに前記欠陥があることを検出する欠陥検出部と、
前記光学画像と前記参照画像からパターンの位置ずれ量を求め、前記位置ずれ量と前記パターンの座標と共に、位置ずれの方向とその大きさを示す位置ずれデータを生成する位置ずれデータ処理部と、
前記位置ずれデータに基づいた前記マスクの面内分布である位置ずれマップを生成し、前記位置ずれマップを、前記欠陥検出部に出力する位置ずれマップ処理部と、
前記欠陥検出部により前記所定の閾値を用いて前記光学画像と前記参照画像を比較した結果で検出された欠陥の箇所と対応する前記位置ずれマップの箇所を特定し、前記位置ずれマップから判断される前記特定された箇所の位置ずれ方向と欠陥の形状に応じた閾値を前記欠陥検出部に再設定する閾値再設定部と、
を備え、
前記欠陥検出部は、前記再設定された閾値を用いて前記特定された箇所の参照画像と光学画像を比較することを特徴とする、
マスク検査装置。
前記マスクに光を照射して光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記マスクの設計データから、参照画像を生成する参照画像生成部と、
前記光学画像と前記参照画像を比較し、比較の結果、両者の差異が所定の閾値を超えた場合に前記マスクに前記欠陥があることを検出する欠陥検出部と、
前記光学画像と前記参照画像からパターンの位置ずれ量を求め、前記位置ずれ量と前記パターンの座標と共に、位置ずれの方向とその大きさを示す位置ずれデータを生成する位置ずれデータ処理部と、
前記位置ずれデータに基づいた前記マスクの面内分布である位置ずれマップを生成し、前記位置ずれマップを、前記欠陥検出部に出力する位置ずれマップ処理部と、
前記欠陥検出部により前記所定の閾値を用いて前記光学画像と前記参照画像を比較した結果で検出された欠陥の箇所と対応する前記位置ずれマップの箇所を特定し、前記位置ずれマップから判断される前記特定された箇所の位置ずれ方向と欠陥の形状に応じた閾値を前記欠陥検出部に再設定する閾値再設定部と、
を備え、
前記欠陥検出部は、前記再設定された閾値を用いて前記特定された箇所の参照画像と光学画像を比較することを特徴とする、
マスク検査装置。
【請求項2】
前記閾値の再設定では、
前記参照画像に対して前記光学画像が左にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が右にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を緩和し、
前記参照画像に対して前記光学画像が上にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が下にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を緩和することを特徴とする請求項１に記載のマスク検査装置。
前記参照画像に対して前記光学画像が左にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が右にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を緩和し、
前記参照画像に対して前記光学画像が上にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が下にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を緩和することを特徴とする請求項１に記載のマスク検査装置。
【請求項3】
前記位置ずれデータと前記位置ずれマップは、第１の光学画像と前記参照画像を用いて生成され、
前記欠陥は、前記第１の光学画像の後に取得される第２の光学画像と前記参照画像を用いて比較し検出されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマスク検査装置。
前記欠陥は、前記第１の光学画像の後に取得される第２の光学画像と前記参照画像を用いて比較し検出されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマスク検査装置。
【請求項4】
光を照射して、マスクに形成されたパターンの欠陥を検査するマスク検査方法であって、
前記マスクに光を照射して光学画像を取得し、前記マスクの設計データから参照画像を生成するステップと、
前記光学画像と前記参照画像を比較し、比較の結果、両者の差異が所定の閾値を超えた場合に前記マスクに前記欠陥があることを検出するステップと、
前記光学画像と前記参照画像から前記パターンの位置ずれ量を求め、前記位置ずれ量と前記パターンの座標と共に、位置ずれの方向とその大きさを示す位置ずれデータを生成するステップと、
前記位置ずれデータに基づいた前記マスクの面内分布である位置ずれマップを生成するステップと、
前記所定の閾値を用いて前記光学画像と前記参照画像を比較して検出された欠陥の箇所を特定し、前記位置ずれマップから判断される前記特定された箇所の位置ずれ方向と欠陥の形状に応じた閾値を再設定するステップと、
を含み、
前記欠陥を検出するステップは、前記再設定された閾値を用いて前記特定された箇所の参照画像と光学画像を比較することを特徴とする、
マスク検査方法。
前記マスクに光を照射して光学画像を取得し、前記マスクの設計データから参照画像を生成するステップと、
前記光学画像と前記参照画像を比較し、比較の結果、両者の差異が所定の閾値を超えた場合に前記マスクに前記欠陥があることを検出するステップと、
前記光学画像と前記参照画像から前記パターンの位置ずれ量を求め、前記位置ずれ量と前記パターンの座標と共に、位置ずれの方向とその大きさを示す位置ずれデータを生成するステップと、
前記位置ずれデータに基づいた前記マスクの面内分布である位置ずれマップを生成するステップと、
前記所定の閾値を用いて前記光学画像と前記参照画像を比較して検出された欠陥の箇所を特定し、前記位置ずれマップから判断される前記特定された箇所の位置ずれ方向と欠陥の形状に応じた閾値を再設定するステップと、
を含み、
前記欠陥を検出するステップは、前記再設定された閾値を用いて前記特定された箇所の参照画像と光学画像を比較することを特徴とする、
マスク検査方法。
【請求項5】
前記閾値を再設定するステップは、
前記参照画像に対して前記光学画像が左にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が右にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を緩和し、
前記参照画像に対して前記光学画像が上にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が下にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を緩和する、
ことを含むことを特徴とする請求項４に記載のマスク検査方法。
前記参照画像に対して前記光学画像が左にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が右にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を緩和し、
前記参照画像に対して前記光学画像が上にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が下にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を緩和する、
ことを含むことを特徴とする請求項４に記載のマスク検査方法。
【請求項6】
前記位置ずれデータを生成するステップと前記位置ずれマップを生成するステップでは、第１の光学画像と前記参照画像を用い、
前記欠陥を検出するステップでは、前記第１の光学画像の後に取得される第２の光学画像と前記参照画像を用いることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のマスク検査方法。
前記欠陥を検出するステップでは、前記第１の光学画像の後に取得される第２の光学画像と前記参照画像を用いることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のマスク検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マスク検査装置及びマスク検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
大規模集積回路（Large Scale Integration; LSI）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路寸法は微細化の一途を辿っている。そして、半導体素子においては、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパまたはスキャナと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造されている。
【0003】
多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。一方、最先端のデバイスでは、十数ｎｍの線幅のパターン形成が要求される状況となってきている。ここで、歩留まりを低下させる大きな要因として、マスクパターンの欠陥が挙げられる。半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴い、マスクパターンの欠陥も微細化している。
【0004】
また、マスクの寸法精度を高めることで、プロセス諸条件の変動を吸収しようとしてきたこともあり、マスク検査においては、極めて小さなパターンの欠陥を検出することが必要になっている。こうしたことから、マスクのパターンを検査する検査装置に対して高い検査精度が要求されている。
【0005】
マスク検査装置では、光源から出射された光が光学系を介してマスクに照射される。マスクはステージ上に保持され載置されており、ステージが移動することによって、照射された光がマスク上を走査する。マスクを透過あるいは反射した光は、レンズを介してセンサに結像する。そして、センサで撮像された光学画像を基に、マスクの欠陥検査が行われる。
【0006】
マスク検査装置におけるマスク検査方法としては、ダイ−ダイ比較（Die-to-Die）検査方法と、ダイ−データベース（Die-to-Database）比較検査方法とが知られている。ダイ−ダイ比較検査方法は、異なる位置にある同一パターンの光学画像同士を比較する方法である。一方、ダイ−データベース比較検査方法は、マスク作成時に使用した設計データから生成される参照画像と、実際のマスクパターンの光学画像とを比較する方法である。
【0007】
光学画像を生成するために、電荷蓄積型のＴＤＩ（Time Delay Integration）センサと、このＴＤＩセンサの出力を増幅するセンサアンプとが用いられている。透過光で検査する場合においては、例えば、ハーフトーン型位相シフトマスクは遮光膜とガラス基板のコントラストがある程度得られるため、クロムマスクと同様に検出光学系で受光したセンサ画像の光強度信号でマスクパターンを認識して欠陥判定を行う手法を採用している。
【0008】
欠陥の形状によっては、マスク面の反射光を利用する方がコントラストを得やすい場合があり、異物検査機能などの用途で反射検査光学系を用いた検査方法もある。また、マスク厚のばらつきによる透過照明光の焦点ずれを容易に補正することにより、検出感度の高い欠陥検査を行う手法を採用している。
【0009】
マスクの欠陥は、形状欠陥のほかに線幅や位置ずれ寸法が、所定の誤差範囲に収まっているかということで判定している。具体的には、パターンエッジの凸凹（エッジラフネス）、パターンの線幅異常、パターンの位置ずれによる隣接パターンとの空隙異常などであり、この位置ずれ寸法は、基準となるデータベースから生成した参照画像に対して光学画像のエッジ位置のＸＹ方向誤差を判定しており、また、位置ずれマップを作成する方法も開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開２０１３−０６４６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
上記のとおり位置ずれ寸法は、基準となるデータベースから生成した参照画像に対し、光学画像のエッジ位置のＸＹ方向誤差を測定することで求めている。しかし、この計測された位置ずれは、偏った方向に凸欠陥や凹欠陥を生じているとレイヤ間の重ね合わせにおいて悪影響を及ぼしやすくなり、また、マージンが広がってしまうことがある。
【0012】
また、マスク検査においては、マスク内の数十ミクロン程度の矩形領域（以下、フレームという）で、参照画像と光学画像の比較を行うことで欠陥の検出をしている。そして、このフレーム内の参照画像と光学画像のパターンの位置ずれに対してアライメントを行う前の状態の、このパターンの位置ずれ量を測定し、マスクの面内におけるパターンの位置ずれの寸法マップ、つまり位置ずれマップを生成している。そこで、マスク検査において、この位置ずれマップを併用することで、より合理的な欠陥判定を行うことが必要となっている。
【0013】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものであり、観測されたパターン位置のずれが生じている方向に凸欠陥や凹欠陥を生じている場合に、マスクの欠陥検査に位置ずれマップを併用することで欠陥判定の検査精度を向上できるマスク検査装置及びマスク検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の１の態様は、マスクに光を照射して前記マスクに形成されたパターンの欠陥を検査するマスク検査装置であって、前記マスクに光を照射して光学画像を取得する光学画像取得部と、前記マスクの設計データから、参照画像を生成する参照画像生成部と、前記光学画像と前記参照画像を比較し、前記欠陥を検出する欠陥検出部と、前記光学画像と前記参照画像からパターンの位置ずれ寸法を求め、前記位置ずれ寸法と前記パターンの座標と共に位置ずれデータを生成する位置ずれデータ処理部と、前記位置ずれデータに基づいた前記マスクの面内分布である位置ずれマップを生成し、前記位置ずれマップを、前記欠陥検出部に出力する位置ずれマップ処理部と、を備え、前記欠陥検出部は、前記光学画像と前記参照画像を比較する第１の比較部と、前記第１の比較部で検出された欠陥の箇所と対応する前記位置ずれマップの箇所を特定し、前記特定された箇所の位置ずれ寸法と欠陥の誤差傾向に応じて閾値を再設定する閾値再設定部と、前記再設定された閾値を用いて前記特定された箇所の参照画像と光学画像を比較する第２の比較部を有することを特徴とするものである。
【0015】
本発明の第１の態様において、前記閾値の再設定では、前記参照画像に対して前記光学画像が左にずれている場合、前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記参照画像に対して前記光学画像が右にずれている場合、前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を緩和し、前記参照画像に対して前記光学画像が上にずれている場合、前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記参照画像に対して前記光学画像が下にずれている場合、前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を緩和することが好ましい。
【0016】
本発明の第１の態様において、前記位置ずれデータと前記位置ずれマップは、第１の光学画像と前記参照画像を用いて生成され、前記欠陥は、前記第１の光学画像の後に取得される第２の光学画像と前記参照画像を用いて比較し検出されることが好ましい。
【0017】
本発明の第２の態様は、マスクに光を照射して前記マスクに形成されたパターンの欠陥を検査するマスク検査方法であって、前記マスクに光を照射して光学画像を取得し、前記マスクの設計データから参照画像を生成するステップと、前記光学画像と前記参照画像を比較し欠陥を検出するステップと、前記光学画像と前記参照画像から前記パターンの位置ずれ寸法を求め、前記位置ずれ寸法と前記パターンの座標と共に位置ずれデータを生成するステップと、前記位置ずれデータに基づいた前記マスクの面内分布である位置ずれマップを生成するステップと、を含み、前記欠陥を検出するステップは、前記光学画像と前記参照画像を比較して検出された欠陥の箇所を特定し、前記特定された箇所の位置ずれ寸法と欠陥の誤差傾向に応じて閾値を再設定し、前記再設定された閾値を用いて前記特定された箇所の参照画像と光学画像を比較するステップを含むことを特徴とするものである。
【0018】
本発明の第２の態様において、前記再設定された閾値を用いて前記特定された箇所の参照画像と光学画像を比較するステップでは、前記参照画像に対して前記光学画像が左にずれている場合、前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記参照画像に対して前記光学画像が右にずれている場合、前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を緩和し、前記参照画像に対して前記光学画像が上にずれている場合、前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記参照画像に対して前記光学画像が下にずれている場合、前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を緩和するステップを含むことが好ましい。
【0019】
本発明の第２の態様において、前記位置ずれデータを生成するステップと前記位置ずれマップを生成するステップでは、第１の光学画像と前記参照画像を用い、前記欠陥を検出するステップでは、前記第１の光学画像の後に取得される第２の光学画像と前記参照画像を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【0020】
本発明のマスク検査装置及びマスク検査方法によれば、観測されたパターン位置のずれが生じている方向に凸欠陥や凹欠陥を生じている場合に、マスク検査に位置ずれマップを併用することで欠陥判定の検査精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施形態のマスク検査装置の構成を示す概略図である。
【図2】光学画像の取得手順を示す模式図である。
【図3】データの流れを示す模式図である。
【図4】フィルタ処理を示す分布図である。
【図5】実施形態の欠陥検出回路の構成を示す概略図である。
【図6】実施形態の閾値再設定の一覧を示す一覧表である。
【図7】フレームの一例を示す模式図である。
【図8】光量の分布を示す光量分布図である。
【図9】光量の分布を示す光量分布図である。
【図10】実施形態のマスク検査装置の処理を示すフローチャートである。
【図11】実施形態のマスク検査装置の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図１は、本発明のマスク検査装置の実施形態であるマスク検査装置１００を示す概略図である。
【0023】
図１に示すマスク１に光を照射してマスク１に形成されたパターンの欠陥を検査するマスク検査装置１００では、本実施形態で必要な構成部を記載しているが、検査に必要な他の公知の構成部が含まれていてもよい。また、本明細書において、「〜部」及び「〜回路」などと記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができるが、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せやファームウェアとの組合せによって実施されるものであってもよい。プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置などの記録装置に記録される。
【0024】
図１に示す光学画像を取得する光学画像取得部の一例である光学画像取得部１０１は、ステージ２、オートローダ制御回路３、オートローダ３Ａ、ステージ制御回路４、モータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ、レーザ測長装置５、位置回路５Ａ、光源６、ビームスプリッタ７、光学系８，９、ＴＤＩセンサ１１，１１Ａ及びセンサアンプ１２で構成されている。以下、マスク検査装置１００の各構成について説明する。
【0025】
マスク検査装置１００は、検査対象であるマスク１を保持するステージ２を有している。マスク１は、オートローダ３Ａからステージ２上に搬送される。オートローダ３Ａは、オートローダ制御回路３により制御される。
【0026】
ステージ２は、駆動手段の一例として、Ｘ方向モータ４Ａと、Ｙ方向モータ４Ｂと、θ方向（水平回転方向）モータ４Ｃとによって、Ｘ方向、Ｙ方向及びθ方向に駆動される。これらのモータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの駆動制御は、ステージ制御回路４によって実行される。
【0027】
ステージ２のＸ方向及びＹ方向の位置は、例えば、レーザ干渉計等のレーザ測長装置５と、このレーザ測長装置５に接続された位置回路５Ａによって検出される。マスク１は、例えば、Ｘ方向に一定速度で連続移動しながらセンサの撮像が行われ、終端でＹ方向に移動した後、Ｘ方向に逆向きに一定速度で連続移動しながらセンサの撮像を行うといったことを、繰り返して被検査マスクの検査領域全面を撮像する。
【0028】
また、マスク検査装置１００は、光照射手段の一例としてレーザ光を発する光源６を備えている。マスク検査装置１００は、光源６から発せられたレーザ光を、ビームスプリッタ７を介してマスク１に照射し透過させる光学系８と、光源６から発せられたレーザ光を、ビームスプリッタ７を介してマスク１に照射し反射させる光学系９を有している。
【0029】
光学系８は、ミラー８ａ、対物レンズ８ｂ及び画像センサの一例であるＴＤＩセンサ１１に透過光を結像させる対物レンズ８ｃを有している。また、光学系９は、ミラー９ａ、ビームスプリッタ９ｂ及び画像センサの一例であるＴＤＩセンサ１１Ａに反射光を結像させる対物レンズ９ｃを有している。以下、光学系８と光学系９を区別する必要がない場合は、光学系８の構成を用いて説明する。
【0030】
ＴＤＩセンサ１１は、例えば、２０４８画素×５１２画素（１画素が７０ｎｍ×７０ｎｍの場合、１４４μｍ×３６μｍ）の撮像領域を有する２次元のＣＣＤセンサで構成されている。すなわち、ＴＤＩセンサ１１は、ＴＤＩ方向に複数段（例えば、５１２段）のラインによって構成され、各ラインＬは複数の画素（例えば、２０４８画素）によって構成されている。
【0031】
また、ＴＤＩセンサ１１は、ＴＤＩ方向（５１２段方向）とステージ２のＸ方向が一致するように設置され、ステージ２が移動することにより、ＴＤＩセンサ１１がマスク１に対して相対的に移動することになり、ＴＤＩセンサ１１にマスク１の画像（パターン）が撮像されることになる。
【0032】
ステージ２の移動方向が反転されると、ＴＤＩセンサ１１の移動方向も反転され、ＴＤＩセンサ１１がマスク１に対して相対的に移動することになる。なお、本実施形態で使用されるマスク検査装置１００では、画像センサとしてＴＤＩセンサ１１を用いているが、ＴＤＩセンサ１１に代えてラインセンサやエリアセンサのような他の画像センサを用いてもよい。
【0033】
ＴＤＩセンサ１１は、センサアンプ１２と接続されている。センサアンプ１２は、ＴＤＩセンサ１１から入力された各画素の光量信号をノーマライズされた光学画像とする。センサアンプ１２から出力された光学画像は、位置回路５Ａから出力されたステージ２でのマスク１の位置を示すデータとともに、欠陥検出部の一例である欠陥検出回路１５と位置ずれデータ処理部の一例である位置ずれデータ処理回路１６に入力される。
【0034】
図２は、マスク１に形成されたパターンの光学画像の取得手順を示す模式図である。マスク検査装置１００が、マスク１に形成されたパターンの光学画像を取得する手順について説明する。
【0035】
図２に示すマスク１は、ステージ２の上に載置されているものとする。また、マスク１上の検査領域は、図２に示すように、短冊状の複数の検査領域、すなわち、ストライプ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・に仮想的に分割されている。各ストライプは、例えば、幅が数百μｍであって、長さがマスク１のＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の領域とすることができる。
【0036】
光学画像は、ストライプ毎に取得される。すなわち、図２で示す光学画像を取得する際には、各ストライプ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・が連続的に走査されるようにステージ２の動作が制御される。具体的には、ステージ２が図２に示す−Ｘ方向に移動しながら、マスク１の光学画像が取得される。そして、ＴＤＩセンサ１１に図２に示すような走査幅Ｗの画像が連続的に入力される。
【0037】
すなわち、第１のストライプ２０１における画像を取得した後、第２のストライプ２０２における画像が取得される。この場合、ステージ２が−Ｙ方向にステップ移動した後、第１のストライプ２０１における画像の取得時の方向（−Ｘ方向）とは逆方向（Ｘ方向）に移動しながら光学画像が取得され、走査幅Ｗの画像が、ＴＤＩセンサ１１に連続的に入力される。
【0038】
また、第３のストライプ２０３における画像を取得する場合には、ステージ２が−Ｙ方向にステップ移動した後、第２のストライプ２０２における画像を取得する方向（Ｘ方向）とは逆方向、すなわち、第１のストライプ２０１における画像を取得した方向（−Ｘ方向）にステージ２が移動する。なお、図２の矢印は、光学画像が取得される方向と順序を示しており、ハッチングされた部分は、光学画像の取得が済んだ領域を示している。
【0039】
ＴＤＩセンサ１１に結像した画像（パターン）は、光電変換され、さらにセンサアンプ１２によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。その後、Ａ／Ｄ変換されたセンサデータ（透過画像、反射画像）は、センサアンプ１２から欠陥検出回路１５と位置ずれデータ処理回路１６に送られる。
【0040】
次に、参照画像生成部の一例としての参照回路１４について説明する。図１に示すようにマスク検査装置１００は、展開回路１３及び光学画像に対する比較基準となる参照画像を生成する参照回路１４を備えている。
【0041】
展開回路１３は、記憶装置２１に記憶されたＣＡＤデータ（作図データ）等を展開し、展開データを参照回路１４に出力する。すなわち、展開回路１３は、例えば、記憶装置２１から制御計算機２０を通して設計データを読み出し、この読み出された設計データを二値又は多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換する。
【0042】
このように二値又は多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換された設計データは、展開回路１３から参照回路１４に送られる。参照回路１４では、送られた図形のイメージデータである設計画像データに対して適切なフィルタ処理が施される。
【0043】
ここで、本実施形態のデータの流れについて説明する。図３は、本実施形態のデータの流れを示す模式図である。
【0044】
図３に示すように、設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ３０１は、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データ３０２に変換される。設計中間データ３０２には、レイヤ〈層〉毎に作成されて各マスクに形成される設計データが格納される。しかし、マスク検査装置１００では、ＯＡＳＩＳなどの設計中間データ３０２を直接読み込めるようには構成されていない。
【0045】
すなわち、マスク検査装置１００の各製造メーカは、独自のフォーマットデータを用いている。このため、設計中間データ３０２は、レイヤ毎にマスク検査装置１００に固有のパターンデータであるフォーマットデータ３０３に変換される。そして、この変換後のフォーマットデータ３０３は、マスク検査装置１００に入力される。なお、このフォーマットデータ３０３は、マスク検査装置１００に固有のデータとすることができるが、描画装置と互換性のあるデータとしてもよい。
【0046】
フォーマットデータ３０３は、例えば、マスク検査装置１００の記憶装置２１に格納される。フォーマットデータ３０３の数十μm程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタ又はセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタ又はセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。
【0047】
クラスタ又はセルは、フレーム又はストライプに配置される。ストライプは、例えば、幅が数百μｍで、長さがフォトマスクのＸ方向又はＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域である。
【0048】
記憶装置２１に入力されたフォーマットデータ３０３（設計データ）は、マスク検査の進行に伴って、観測中のパターンに必要な箇所のデータが、展開回路１３に読み出される。展開回路１３は、フォーマットデータ３０３の図形形状（図形コード）、図形寸法、配置位置などを解釈する。そして、展開回路１３では、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンデータとして二値又は多値の設計画像データを展開するデータ展開処理が行われる。
【0049】
展開された設計画像データは、センサ画素に相当する領域（マス目）毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算する。そして、各画素内の図形占有率が画素値となる。上記のように二値又は多値のイメージデータ（ビットパターンデータ）に変換されたパターンデータは、参照データ（参照画像）を発生する参照回路１４に送られる。参照回路１４では、マスク観察像と比較するための適切な画像フィルタ処理が施され、参照パターンを発生する。
【0050】
図４は、フィルタ処理を示す図である。フィルタ処理は、マスク１に形成されたパターンが、マスクの製造仕上がり寸法を設計寸法通りにするために、製造工程で線幅を加減することがある。また、マスク製造プロセスの過程でパターンのコーナーが丸まってしまうことがある。このため、検査装置で観測する光学画像（マスク観測像）は、設計パターンと厳密には一致しないことから、参照画像と光学画像が近似するように処理する。
【0051】
また、センサアンプ１２から得られた光学画像は、拡大光学系の解像特性やフォトダイオードアレイのアパーチャ効果などによって、ぼやけを生じた状態、言い換えれば空間的なローパスフィルタが作用した状態になる。
【0052】
したがって、設計側の二値又は多値のイメージデータである設計データにフィルタ処理を施し、つまり光学画像と合わせる処理を行うことで、光学画像と高い精度で比較することができる参照画像が生成されることになる。すなわち、検査に先だって検査対象となるマスク１を観察し、その製造プロセスや検査装置の光学系による変化を模擬したフィルタ係数を学習して、設計データに２次元のデジタルフィルタ処理を施し、参照画像が光学画像に近似するような処理を行っている。
【0053】
上記のとおり参照画像と光学画像は、欠陥検出回路１５に入力され欠陥が検出され、また、位置ずれデータ処理回路１６に入力されパターンの位置ずれ寸法が検出され、パターンの座標と共に位置ずれデータ（位置ずれの方向とその大きさを示すベクトル）が生成される。
【0054】
位置ずれデータ処理回路１６は、位置ずれデータを、例えば、マスク内の数十ミクロン程度の矩形領域であるフレーム単位で処理する。そして、この処理された位置ずれデータは、位置ずれマップ処理部の一例である位置ずれマップ処理回路１７に入力されマスク１の面内分布である位置ずれマップが生成される。
【0055】
次に、図５を用いて、欠陥検出回路１５について説明する。欠陥検出回路１５には、参照回路１４で生成された参照画像と光学画像取得部１０１で取得された光学画像が入力され、また、位置ずれマップ処理回路１７で生成された位置ずれマップが入力される。
【0056】
図５に示すように欠陥検出回路１５は、入力された参照画像と光学画像を比較し、欠陥を検出する第１の比較部の一例としての第１の比較回路１５ａと、第１の比較回路１５ａで検出された欠陥の箇所と対応する位置ずれマップの箇所を特定し、特定された箇所の位置ずれ寸法と欠陥の誤差傾向に応じて閾値を再設定する閾値再設定部の一例としての閾値再設定回路１５ｂと、閾値再設定回路１５ｂで再設定された閾値を用いて特定された箇所の参照画像と光学画像を比較する第２の比較部の一例としての第２の比較回路１５ｃを有している。
【0057】
第１の比較回路１５ａは、参照回路１４から入力された参照画像と、光学画像取得部１０１から入力された光学画像を比較する。第１の比較回路１５ａでは、この比較によりパターンの形状の差異に基づいてパターン形状欠陥を検出し、この比較により欠陥と判断した箇所の座標を特定する。
【0058】
第１の比較回路１５ａで欠陥と判断された欠陥箇所の情報は、閾値再設定回路１５ｂに入力される。また、位置ずれマップ処理回路１７で生成されたマスク１の位置ずれの面内分布である位置ずれマップが閾値再設定回路１５ｂに入力される。
【0059】
閾値再設定回路１５ｂでは、欠陥箇所に対応する位置ずれマップの箇所を特定し、この特定された箇所の位置ずれ寸法と欠陥箇所の情報に基づいて閾値を再設定する。すなわち、位置ずれマップから特定されたパターンの位置ずれの方向が判断される。
【0060】
そして、欠陥箇所のパターンの位置ずれ方向が判断されると、次に欠陥箇所がパターンの上下左右どちらにずれているか判断され、そしてこの欠陥が凸か凹か判断される。このような判断に応じて図６の一覧表に示すように閾値が再設定される。
【0061】
閾値再設定回路１５ｂでは、図６（ａ）に示すように、参照画像に対して前記光学画像が左にずれている場合、欠陥が光学画像の左に凸のとき閾値を厳しくし、欠陥が光学画像の右に凸のとき閾値を緩和し、欠陥が光学画像の左に凹のとき閾値を緩和し、欠陥が光学画像の右に凹のとき閾値を厳しくする。
【0062】
また、閾値再設定回路１５ｂでは、参照画像に対して前記光学画像が右にずれている場合、欠陥が光学画像の左に凸のとき閾値を緩和し、欠陥が光学画像の右に凸のとき閾値を厳しくし、欠陥が光学画像の左に凹のとき閾値を厳しくし、欠陥が光学画像の右に凹のとき閾値を緩和する。
【0063】
また、閾値再設定回路１５ｂでは、図６（ｂ）に示すように、参照画像に対して前記光学画像が上にずれている場合、欠陥が光学画像の上に凸のとき閾値を厳しくし、欠陥が光学画像の下に凸のとき閾値を緩和し、欠陥が光学画像の上に凹のとき閾値を緩和し、欠陥が光学画像の下に凹のとき閾値を厳しくする。
【0064】
また、閾値再設定回路１５ｂでは、参照画像に対して前記光学画像が下にずれている場合、欠陥が光学画像の上に凸のとき閾値を緩和し、欠陥が光学画像の下に凸のとき閾値を厳しくし、欠陥が光学画像の上に凹のとき閾値を厳しくし、欠陥が光学画像の下に凹のとき閾値を緩和する。
【0065】
なお、欠陥が凸（以下、凸欠陥という）とは、パターンに生じた欠陥が、このパターンの外部に向かって大きく（太く）なるように形成された形状欠陥であり、局所的に線幅が太くなっている場合も含んでもよい。また、欠陥が凹（以下、凹欠陥という）とは、パターンに生じた欠陥が、このパターンの内部に向かって小さく（細く）なるように形成された形状欠陥であり、局所的に線幅が細くなっている場合も含んでもよい。
【0066】
次に、図７から図９を用いてパターンに位置ずれが発生した場合のフレームでの光量分布の一例について説明する。上記のとおりマスク検査においては、マスク内の数十ミクロン程度の矩形領域であるフレームにおいて、参照画像と光学画像の比較を行い欠陥の検出をしている。そして、このフレーム内の参照画像と光学画像のパターンの位置ずれ寸法を測定し、マスクの面内におけるフレームを単位としたパターンの位置ずれの寸法マップ、つまり位置ずれマップを生成している。
【0067】
図７（ａ）は、参照画像のフレームの一例であるフレームＦ１を示し、ハッチングされている部分は、膜のないガラス露出部からなる透過領域であり、ハッチングされていない部分は、遮光膜または遮光性のある半透明膜で形成されている領域、つまりパターンを示しており、図７（ｂ）においても同様である。
【0068】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すフレームＦ１と対応する光学画像のフレームＦ２を示している。このフレームＦ２は、第１の比較回路１５ａで検出された欠陥箇所と、位置ずれマップ処理回路１７で生成された位置ずれマップの欠陥箇所に対応するフレームを合成したものである。この例では、図７（ａ），（ｂ）に示すように参照画像のパターンＰ１に対して光学画像のパターンＰ２が、左にずれている。
【0069】
図８は、図７（ａ），（ｂ）に示す横断補助線Ａ−Ａ線の断面の光量を示す光量分布図であり、縦軸は光量及び横軸は位置を示し、また、実線は光学画像の光量分布及び破線は参照画像の光量分布を示している。
【0070】
図８は、参照画像に対して光学画像が左にずれているときに、欠陥が光学画像の左であり、凸欠陥であるときの例を示している。そして、このような場合には、閾値再設定回路１５ｂにおいて閾値の再設定を厳しくする。すなわち、図７（ｂ）のパターンＰ２のＡ−Ａ線においては、凸欠陥が左に存在していることがわかるので、図８に示すとおり影響は大きい。したがって、この場合には、閾値の再設定を厳しくするとよいことが分かる。
【0071】
図９は、図７（ａ），（ｂ）に示す横断補助線Ｂ−Ｂ線の断面の光量を示す光量分布図であり、縦軸は光量及び横軸は位置を示し、また、実線は光学画像の光量分布及び破線は参照画像の光量分布を示している。
【0072】
図９は、参照画像に対して光学画像が左にずれているときに、欠陥が光学画像の右であり、凸欠陥であるのときの例を示している。そして、このような場合には、閾値再設定回路１５ｂにおいて閾値の再設定を緩和する。すなわち、パターンＰ２のＢ−Ｂ線においては、凸欠陥が右に存在しており、図９に示すとおり影響は軽微である。したがって、この場合には、閾値の再設定を緩和するとよいことが分かる。
【0073】
閾値再設定回路１５ｂで上記の説明のとおり閾値が再設定されると、この再設定された閾値を用いて第２の比較回路１５ｃで欠陥の検出が行われる。すなわち、第２の比較回路１５ｃにおいて、再設定された閾値を用いて欠陥が検出された光学画像（フレーム）と対応する参照画像を比較し、再度欠陥を検出する。このように第２の比較回路１５ｃで閾値を再設定し欠陥の検出を行うことで疑似欠陥の検出を抑制することができる。
【0074】
第２の比較回路１５ｃでの検査結果は、例えば、記憶装置２１に格納され、その後、オペレータが格納された検査結果を記憶装置２１から読み出してディスプレイなどの表示装置２２に表示させ確認することができる。なお、記憶装置２１は、例えば、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、半導体メモリなどである。また、第１の比較回路１５ａの検査結果を記憶装置２１に格納するようにしてもよい。
【0075】
なお、第１の比較回路１５ａ及び第２の比較回路１５ｃでは、透過と反射を組み合わせた比較判定アルゴリズムが用いられ、比較の結果、両者の差異が所定の閾値を超えた場合には、その箇所が欠陥と判定されるが、透過画像同士での比較、反射画像同士での比較であってもよい。
【0076】
図７から図９では縦ライン／スペース・パターン箇所を例示し、パターンの左右に欠陥が生じている場合を示しているが、横ライン／スペース・パターン箇所で、パターンの上下に欠陥が生じた場合も閾値再設定回路１５ｂにおいて閾値の再設定が行われ、この再設定された閾値を用いて第２の比較回路１５ｃで欠陥の検出が行われることは同様である。
【0077】
また、保存された検査結果は、例えば、図３に示すレビュー装置３１０に送られ、オペレータによってレビューされる。このレビュー装置３１０は、マスク検査装置１００の構成要素の１つであってもよく、また、マスク検査装置１００の外部装置であってもよい。
【0078】
レビュー装置３１０でのレビューは、オペレータによって検出された欠陥が実用上問題となるものであるかどうかを判断する動作であり、このオペレータは、例えば、欠陥判定の根拠となった基準画像と、欠陥が含まれる光学画像とを見比べて修正の必要な欠陥であるか否かを判断する。
【0079】
レビュー装置３１０で判別された欠陥情報は、例えば、記憶装置２１に保存される。レビュー装置３１０で１つでも修正すべき欠陥が確認されると、マスク１は、図３に示す欠陥情報リスト３２０とともに、マスク検査装置１００の外部装置である修正装置３３０に送られる。修正方法は、欠陥のタイプが凸系の欠陥か凹系の欠陥かによって異なるので、欠陥情報リスト３２０には、凸凹の区別を含む欠陥の種別と欠陥の座標が添付される。
【0081】
まず、ステージ２に載置されたマスク１に対して、欠陥検査が開始される。そして、マスク１に対する欠陥検査が開始されると、光学画像取得部１０１でマスク１の光学画像が取得され、このとき、参照回路１４で参照画像も生成される（ステップＳ２１０）。
【0082】
ステップＳ２１０で取得された光学画像及び生成された参照画像は、欠陥検出回路１５と位置ずれデータ処理回路１６のそれぞれに入力され、欠陥検出回路１５では、第１の比較回路１５ａで第１の比較が行なわれる（ステップＳ２１１）。
【0083】
ステップＳ２１１の第１の比較において、所定の閾値を用いて光学画像と参照画像が、フレーム単位で比較され、欠陥が検出される（ステップＳ２１２）。そしてこの第１の比較の結果は記憶装置２１などに登録される（ステップＳ２１３）。
【0084】
一方、光学画像と参照画像が入力された位置ずれデータ処理回路１６では、フレーム単位で光学画像と参照画像の位置ずれ寸法が計測される（ステップＳ２１４）。そして、位置ずれデータが生成される（ステップＳ２１５）。
【0085】
そして、ステップＳ２１５で生成された位置ずれデータは、位置ずれマップ処理回路１７に入力され、マスク１の面内分布である位置ずれマップが生成される（ステップＳ２１６）。
【0086】
次に、第１の比較で検出された欠陥の情報と位置ずれマップの情報が閾値再設定回路１５ｂに入力され、欠陥が検出された欠陥領域に対応する位置ずれ寸法を検出する（ステップＳ２１７）。すなわち、ステップＳ２１７では、欠陥が検出されたパターンに対応する位置ずれマップ内のパターンの位置ずれ寸法を検出する。
【0087】
また、ステップＳ２１７において、閾値再設定回路１５ｂでは、参照画像に対して光学画像が上にずれているか、下にずれているか、左にずれているか、右にずれているかを判断する。すなわち、閾値再設定回路１５ｂでは、位置ずれの方向が、左右か上下かを判断する。
【0088】
次に、位置ずれの方向が左右と判断された場合（ステップＳ２１７：左右）、閾値再設定回路１５ｂでは、参照画像に対して光学画像が左にずれているか、右にずれているかを判断する（ステップＳ２１８）。そして、左にずれている場合、欠陥が凸欠陥か、凹欠陥かを判断する（ステップＳ２１９）。
【0089】
そして、ステップＳ２１９において、欠陥が凸欠陥であると判断されると、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの左であるか右であるかを判断する（ステップＳ２２０）。左にずれている場合、閾値を厳しくするように再設定する（ステップＳ２２１）。
【0090】
第２の比較回路１５ｃでは、この再設定された閾値を用いて欠陥箇所の光学画像と参照画像に対して第２の比較を行う（ステップＳ２３３）。そして、この第２の比較の結果は記憶装置２１などに登録される（ステップＳ２３４）。
【0091】
次に、第１の比較で検出された欠陥が残っていれば、ステップＳ２１７に進み（ステップＳ２３５：Ｙｅｓ）、また、欠陥が残っていなければマスク１に対する欠陥検査は終了し（ステップＳ２３５：Ｎｏ）、このとき、ステップＳ２１３で登録された第１の比較結果は抹消してもよい。
【0092】
一方、ステップＳ２２０において、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの左であるか右であるかを判断し（ステップＳ２２０）、そして、右にずれている場合、閾値を緩和するように再設定し（ステップＳ２２２）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0093】
一方、ステップＳ２１９において、欠陥が凹欠陥であると判断されると（ステップＳ２１９）、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの左であるか、右であるかを判断し（ステップＳ２２３）、そして、左にずれている場合、閾値を緩和するように再設定し（ステップＳ２２４）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0094】
一方、ステップＳ２２３において、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの左であるか右であるかを判断し（ステップＳ２２３）、そして、右にずれている場合、閾値を厳しくするように再設定し（ステップＳ２２５）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0095】
一方、ステップＳ２１８において、参照画像に対して光学画像が左にずれているか、右にずれているかを判断し（ステップＳ２１８）、そして、右にずれている場合、欠陥が凸欠陥か、凹欠陥かを判断する（ステップＳ２２６）。
【0096】
そして、ステップＳ２２６において、欠陥が凸欠陥であると判断されると、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの左であるか右であるかを判断する（ステップＳ２２７）。そして、左にずれている場合、閾値を緩和するように再設定し（ステップＳ２２８）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0097】
一方、ステップＳ２２７において、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの左であるか右であるかを判断し（ステップＳ２２７）、そして、右にずれている場合、閾値を厳しくするように再設定し（ステップＳ２２９）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0098】
一方、ステップＳ２２６において、欠陥が凹欠陥であると判断されると（ステップＳ２２６）、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの左であるか、右であるかを判断し（ステップＳ２３０）、そして、左にずれている場合、閾値を厳しくするように再設定し（ステップＳ２３１）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0099】
一方、ステップＳ２３０において、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの左であるか右であるかを判断し（ステップＳ２３０）、そして、右にずれている場合、閾値を緩和するように再設定し（ステップＳ２３２）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0100】
一方、位置ずれの方向が上下と判断された場合（ステップＳ２１７：上下）、閾値再設定回路１５ｂでは、参照画像に対して光学画像が上にずれているか、下にずれているかを判断する（ステップＳ２１８ａ）。そして、上にずれている場合、欠陥が凸欠陥か、凹欠陥かを判断する（ステップＳ２１９ａ）。
【0101】
そして、ステップＳ２１９ａにおいて、欠陥が凸欠陥であると判断されると、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの上であるか下であるかを判断する（ステップＳ２２０ａ）。上にずれている場合、閾値を厳しくするように再設定する（ステップＳ２２１ａ）。
【0102】
第２の比較回路１５ｃでは、この再設定された閾値を用いて欠陥箇所の光学画像と参照画像に対して第２の比較を行う（ステップＳ２３３）。そして、この第２の比較の結果は記憶装置２１などに登録される（ステップＳ２３４）。
【0103】
次に、第１の比較で検出された欠陥が残っていれば、ステップＳ２１７に進み（ステップＳ２３５：Ｙｅｓ）、また、欠陥が残っていなければマスク１に対する欠陥検査は終了し（ステップＳ２３５：Ｎｏ）、このとき、ステップＳ２１３で登録された第１の比較結果は抹消してもよい。
【0104】
一方、ステップＳ２２０ａにおいて、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの上であるか下であるかを判断し（ステップＳ２２０ａ）、そして、下にずれている場合、閾値を緩和するように再設定し（ステップＳ２２２ａ）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0105】
一方、ステップＳ２１９ａにおいて、欠陥が凹欠陥であると判断されると（ステップＳ２１９ａ）、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの上であるか、下であるかを判断し（ステップＳ２２３ａ）、そして、上にずれている場合、閾値を緩和するように再設定し（ステップＳ２２４ａ）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0106】
一方、ステップＳ２２３ａにおいて、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの上であるか下であるかを判断し（ステップＳ２２３ａ）、そして、下にずれている場合、閾値を厳しくするように再設定し（ステップＳ２２５ａ）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0107】
一方、ステップＳ２１８ａにおいて、参照画像に対して光学画像が上にずれているか、下にずれているかを判断し（ステップＳ２１８ａ）、そして、下にずれている場合、欠陥が凸欠陥か、凹欠陥かを判断する（ステップＳ２２６ａ）。
【0108】
そして、ステップＳ２２６ａにおいて、欠陥が凸欠陥であると判断されると、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの上であるか下であるかを判断する（ステップＳ２２７ａ）。そして、上にずれている場合、閾値を緩和するように再設定し（ステップＳ２２８ａ）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0109】
一方、ステップＳ２２７ａにおいて、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの上であるか下であるかを判断し（ステップＳ２２７ａ）、そして、下にずれている場合、閾値を厳しくするように再設定し（ステップＳ２２９ａ）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0110】
一方、ステップＳ２２６ａにおいて、欠陥が凹欠陥であると判断されると（ステップＳ２２６ａ）、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの上であるか、下であるかを判断し（ステップＳ２３０ａ）、そして、上にずれている場合、閾値を厳しくするように再設定し（ステップＳ２３１ａ）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0111】
一方、ステップＳ２３０ａにおいて、欠陥の位置が、この欠陥を有するパターンの上であるか下であるかを判断し（ステップＳ２３０ａ）、そして、下にずれている場合、閾値を緩和するように再設定し（ステップＳ２３２ａ）、次に、ステップＳ２３３からＳ２３５にすすむ。
【0112】
以上述べた実施形態のマスク検査装置及びマスク検査方法によれば、マスク１をデータベース比較方式で検査するマスク検査装置１００において、マスク面内を所定の格子密度（フレーム）で参照画像と光学画像を取得して、実パターンとの位置ずれ寸法を算出及び測定する位置ずれマップ機能を備えており、マスク１の検査の進行中に位置ずれマップも取得することができる。
【0113】
このように位置ずれマップを取得することで、パターンの形状欠陥などによる凸状の欠陥箇所と位置ずれマップの左側への位置ずれが合成されるパターンエッジの箇所では、通常より厳しい欠陥判定閾値を適用することにより高感度での欠陥検出が可能となり、真に欠陥として影響してしまう箇所のみを、合理的に指摘することができる。
【0114】
また、凸状の欠陥箇所と位置ずれマップの右側への位置ずれが合成されるパターンエッジの箇所では、通常より緩い欠陥判定閾値を適用することにより高感度での欠陥検出が可能となり、真に欠陥として影響してしまう箇所のみを、合理的に指摘することができる。
【0115】
また、パターンの形状欠陥などによる凸状の欠陥箇所と位置ずれマップの上側への位置ずれが合成されるパターンエッジの箇所では、通常より厳しい欠陥判定閾値を適用することにより高感度での欠陥検出が可能となり、真に欠陥として影響してしまう箇所のみを、合理的に指摘することができる。
【0116】
また、凸状の欠陥箇所と位置ずれマップの下側への位置ずれが合成されるパターンエッジの箇所では、通常より緩い欠陥判定閾値を適用することにより高感度での欠陥検出が可能となり、真に欠陥として影響してしまう箇所のみを、合理的に指摘することができる。
【0117】
実施形態においては、このように擬似欠陥の検出を抑制して、パターンの欠陥箇所を検出することができる。また、このようなパターンの欠陥箇所の検出は、形状欠陥のみならず局所的な線幅誤差においても適応可能であり、例えば、マスク１の面内におけるパターン線幅の寸法マップであるＣＤ（Critical Dimension）マップ機能と位置ずれマップ機能とを併用することも可能である。
【0118】
また、上記の実施形態では、参照回路１４で生成された参照画像と光学画像取得部１０１で取得された光学画像が、欠陥検出回路１５と位置ずれデータ処理回路１６に入力される。すなわち、一度のスキャンで取得された光学画像を用いて欠陥検出及び位置ずれマップの生成を行っている。
【0119】
しかし、一度目のスキャンによる第１の光学画像と参照画像を用いて位置ずれデータ及び位置ずれマップの生成を行い、そして、二度目のスキャンによる第２の光学画像と参照画像を用いて欠陥の検出を行ってもよい。このような構成にすることで、前もって位置ずれマップが生成されていることから欠陥検出を、より効率よく実施することができる。
【0120】
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【0121】
また、上記各実施の形態では、装置構成や制御手法など、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いてもよい。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての検査方法または検査装置は、本発明の範囲に包含される。以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
マスクに光を照射して前記マスクに形成されたパターンの欠陥を検査するマスク検査装置であって、
前記マスクに光を照射して光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記マスクの設計データから、参照画像を生成する参照画像生成部と、
前記光学画像と前記参照画像を比較し、前記欠陥を検出する欠陥検出部と、
前記光学画像と前記参照画像からパターンの位置ずれ寸法を求め、前記位置ずれ寸法と前記パターンの座標と共に位置ずれデータを生成する位置ずれデータ処理部と、
前記位置ずれデータに基づいた前記マスクの面内分布である位置ずれマップを生成し、前記位置ずれマップを、前記欠陥検出部に出力する位置ずれマップ処理部と、を備え、
前記欠陥検出部は、前記光学画像と前記参照画像を比較する第１の比較部と、前記第１の比較部で検出された欠陥の箇所と対応する前記位置ずれマップの箇所を特定し、前記特定された箇所の位置ずれ寸法と欠陥の誤差傾向に応じて閾値を再設定する閾値再設定部と、前記再設定された閾値を用いて前記特定された箇所の参照画像と光学画像を比較する第２の比較部を有することを特徴とするマスク検査装置。
［Ｃ２］
前記閾値の再設定では、
前記参照画像に対して前記光学画像が左にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が右にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を緩和し、
前記参照画像に対して前記光学画像が上にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が下にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を緩和することを特徴とする［Ｃ１］に記載のマスク検査装置。
［Ｃ３］
前記位置ずれデータと前記位置ずれマップは、第１の光学画像と前記参照画像を用いて生成され、
前記欠陥は、前記第１の光学画像の後に取得される第２の光学画像と前記参照画像を用いて比較し検出されることを特徴とする［Ｃ１］又は［Ｃ２］に記載のマスク検査装置。
［Ｃ４］
マスクに光を照射して前記マスクに形成されたパターンの欠陥を検査するマスク検査方法であって、
前記マスクに光を照射して光学画像を取得し、前記マスクの設計データから参照画像を生成するステップと、
前記光学画像と前記参照画像を比較し欠陥を検出するステップと、
前記光学画像と前記参照画像から前記パターンの位置ずれ寸法を求め、前記位置ずれ寸法と前記パターンの座標と共に位置ずれデータを生成するステップと、
前記位置ずれデータに基づいた前記マスクの面内分布である位置ずれマップを生成するステップと、を含み、 前記欠陥を検出するステップは、前記光学画像と前記参照画像を比較して検出された欠陥の箇所を特定し、前記特定された箇所の位置ずれ寸法と欠陥の誤差傾向に応じて閾値を再設定し、前記再設定された閾値を用いて前記特定された箇所の参照画像と光学画像を比較するステップを含むことを特徴とするマスク検査方法。
［Ｃ５］
前記再設定された閾値を用いて前記特定された箇所の参照画像と光学画像を比較するステップでは、
前記参照画像に対して前記光学画像が左にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が右にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の左に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の右に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の左に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の右に凹のとき前記閾値を緩和し、
前記参照画像に対して前記光学画像が上にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を厳しくし、
前記参照画像に対して前記光学画像が下にずれている場合、
前記欠陥が光学画像の上に凸のとき前記閾値を緩和し、前記欠陥が光学画像の下に凸のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の上に凹のとき前記閾値を厳しくし、前記欠陥が光学画像の下に凹のとき前記閾値を緩和するステップを含むことを特徴とする［Ｃ４］に記載のマスク検査方法。
［Ｃ６］
前記位置ずれデータを生成するステップと前記位置ずれマップを生成するステップでは、第１の光学画像と前記参照画像を用い、
前記欠陥を検出するステップでは、前記第１の光学画像の後に取得される第２の光学画像と前記参照画像を用いることを特徴とする［Ｃ４］又は［Ｃ５］に記載のマスク検査方法。
【符号の説明】
【0122】
１ マスク２ ステージ
３ オートローダ制御回路
３Ａ オートローダ
４ ステージ制御回路
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ モータ
５ レーザ測長装置
５Ａ 位置回路
６ 光源
７ ビームスプリッタ
８ 光学系
８ａ ミラー
８ｂ，８ｃ 対物レンズ
９ 光学系
９ａ ミラー
９ｂ ビームスプリッタ
９ｃ 対物レンズ
１１，１１Ａ ＴＤＩセンサ
１２ センサアンプ
１３ 展開回路
１４ 参照回路
１５ 欠陥検出回路
１５ａ 第１の比較回路
１５ｂ 閾値再設定回路
１５ｃ 第２の比較回路
１６ 位置ずれデータ処理回路
１７ 位置ずれマップ処理回路
２０ 制御計算機
２１ 記憶装置
２２ 表示装置
１００ マスク検査装置
１０１ 光学画像取得部
３０１ ＣＡＤデータ
３０２ 設計中間データ
３０３ フォーマットデータ
３１０ レビュー装置
３２０ 欠陥情報リスト
３３０ 修正装置
Ｆ１，Ｆ２ フレーム
Ｐ１，Ｐ２ パターン