パターン検査装置及びパターン検査方法
【目的】マスクに形成されたパターン自体の位置精度の均質性を検査可能な検査装置を提供する。
【構成】検査装置１００は、離散的な領域を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第１の位置ずれ量マップを作成するマップ作成回路１３１と、検査領域全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第２の位置ずれ量マップを作成するマップ作成回路１３２と、第２の位置ずれ量マップを、第１の位置ずれ量マップと第２の位置ずれ量マップとの第１の差分マップで補正した第３の位置ずれ量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する判定回路１５６と、を備えたことを特徴とする。
【構成】検査装置１００は、離散的な領域を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第１の位置ずれ量マップを作成するマップ作成回路１３１と、検査領域全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第２の位置ずれ量マップを作成するマップ作成回路１３２と、第２の位置ずれ量マップを、第１の位置ずれ量マップと第２の位置ずれ量マップとの第１の差分マップで補正した第３の位置ずれ量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する判定回路１５６と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、照明光を照射して得られたパターン像の光学画像を設定データ等から作成した参照画像と比較することでパターンを検査する検査装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（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線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパ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る。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができる電子ビームを用いたパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。或いは、電子ビーム以外にもレーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発が試みられている。
【０００３】
そして、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。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、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って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。
【０００４】
一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査するパターン検査装置の開発も急務となってきている。
【０００５】
検査手法としては、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計されたＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。
【０００６】
パターンの微細化が進む一方、パターン原版となるマスクを用いて、縮小投影露光装置でウェハにパターンを露光転写して回路形成するリソグラフィ技術が継続して使われている。そのため、ウェハの製造歩留まりを向上させるためにマスクのパターン欠陥や、露光転写時におけるプロセス諸条件の変動許容量（マージン）確保が厳しくなってきている。これまでは、主に形状欠陥の許容値を厳しくして、マスクパターンの寸法精度を高めることで、プロセス諸条件の変動マージンを吸収することが行われてきた。しかしながら、検査対象となるマスクの品質は、パターンを構成する個々の図形が設計寸法通りに形成されていることの他に、マスク全面でのパターンの位置精度や寸法誤差の均質性が求められるようになってきている。従来、マスクの面内均質性は、専用の測定器でマスクパターン内に適切な周期で配置してある十字マークの寸法位置を計測して、理想格子状であるべき各点座標の変動量を測定することで、伸縮誤差や平行ずれ、局所的な変動を把握して品質管理を行っていた。
【０００７】
通常のマスク欠陥検査は、パターンの形状欠陥を検出する用途で設計されており、マスクパターン微細化に応じて検出すべき欠陥寸法も微細になっている。そのため、高倍率な検出光学系で検出する必要があり、マスク欠陥検査によるマスク全面の検査所要時間は例えば、数時間に及ぶようになってきた。マスクの欠陥検査の所要時間は、例えば、数時間に及び、かかる所要時間の間、被検査マスクに照射される検査光によるエネルギー蓄積による被検査マスクの熱膨張、或いは検査装置内部の気流の変動若しくは装置内の各種熱源によるステージ位置測長システムの測定誤差等によって、測定された結果から得られるパターンの位置や寸法がマスク面内で変動してしまうといった問題があった。その結果、マスク全面のパターンの位置精度や寸法誤差の均質性が劣化し、かかる均質性の劣化がマスクの品質精度にとって無視できないものとなってきている。かかる均質性の検査は、検査装置および被検査マスクの信頼性を保障するための課題となっていた
【０００８】
パターンの寸法誤差については、例えば、測定された光学画像からパターンの両端のエッジ部分を認識して、ペアのエッジ間の距離を計算して線幅寸法を測定し、同様に、参照データの画像からパターンの両端のエッジ部分を認識して、ペアのエッジ間の距離を計算して線幅寸法を測定し、両者の差を演算することで寸法誤差を求めることができる（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ここで得られた寸法誤差は、上述した被検査マスクに照射される検査光によるエネルギー蓄積による被検査マスクの熱膨張、或いは検査装置内部の気流の変動若しくは装置内の各種熱源によるステージ位置測長システムの測定誤差等といった検査装置に起因した誤差が含まれている。そのため、マスクに形成されたパターンの寸法誤差なのか、検査装置に起因した寸法誤差なのかがわからないといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３８２４５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、検査対象となるマスクの品質は、パターンを構成する個々の図形が設計寸法通りに形成されていることの他に、マスク全面でのパターンの位置精度や寸法誤差の均質性が求められる。一方、被検査マスクに照射される検査光によるエネルギー蓄積による被検査マスクの熱膨張、或いは検査装置内部の気流の変動若しくは装置内の各種熱源によるステージ位置測長システムの測定誤差等によって、測定された結果から得られるパターンの位置や寸法がマスク面内で変動してしまうといった問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、マスクに形成されたパターン自体の位置精度と寸法誤差の少なくとも一方の均質性を検査可能な検査装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様のパターン検査装置は、
複数の図形パターンが形成された被検査試料を載置する、移動可能なステージと、
検査光を発生する光源と、
ステージと相対移動しながら、検査光を用いて被検査試料に形成された複数の図形パターンの光学画像を撮像するセンサと、
被検査試料の被検査領域全体を短冊状に仮想分割した複数の小領域のうち離散的な複数の小領域について、離散的な各小領域間に位置する領域については撮像せずにセンサとステージとを相対移動させながら、離散的な複数の小領域おける光学画像を順に取得するように制御する第１の画像取得制御部と、
センサとステージとを相対移動させながら、被検査試料の被検査領域全体について小領域毎に順に光学画像を取得するように制御する第２の画像取得制御部と、
離散的な複数の小領域を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の位置ずれ量を演算する第１の位置ずれ量演算部と、
離散的な複数の小領域における各第１の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第１の位置ずれ量マップを作成する第１の位置ずれ量マップ作成部と、
検査領域全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の位置ずれ量を演算する第２の位置ずれ量演算部と、
第２の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第２の位置ずれ量マップを作成する第２の位置ずれ量マップ作成部と、
第１の位置ずれ量マップと第２の位置ずれ量マップとの差分を演算して、第１の位置ずれ差分マップを作成する第１の位置ずれ差分マップ作成部と、
第２の位置ずれ量マップと第１の位置ずれ差分マップとの差分を演算して、第３の位置ずれ量マップを作成する第３の位置ずれ量マップ作成部と、
第３の位置ずれ量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する位置ずれ量判定部と、
位置ずれ量についての判定結果を出力する出力部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、離散的な複数の小領域を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の寸法誤差量を演算する第１の寸法誤差量演算部と、
離散的な複数の小領域における各第１の寸法誤差量を用いて、被検査領域全体における第１の寸法誤差量マップを作成する第１の寸法誤差量マップ作成部と、
検査領域全体を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の寸法誤差量を演算する第２の寸法誤差量演算部と、
第２の寸法誤差量を用いて、被検査領域全体における第２の寸法誤差量マップを作成する第２の寸法誤差量マップ作成部と、
第１の寸法誤差量マップと第２の寸法誤差量マップとの差分を演算して、第１の寸法誤差差分マップを作成する第１の寸法誤差差分マップ作成部と、
第２の寸法誤差量マップと第１の寸法誤差差分マップとの差分を演算して、第３の寸法誤差量マップを作成する第３の寸法誤差量マップ作成部と、
第３の寸法誤差量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する寸法誤差量判定部と、
をさらに備え、
出力部は、寸法誤差量についての判定結果を出力すると好適である。
【００１４】
また、被検査試料の被検査領域は所定の方向に短冊状に複数のストライプ領域に仮想分割され、
離散的な複数の小領域として、複数のストライプ領域のうち、それぞれ均等に離れたストライプ領域が用いられると好適である。
【００１５】
或いは、被検査試料の被検査領域は所定の方向に短冊状に複数のストライプ領域に仮想分割され、
複数のストライプ領域のうち、それぞれ所定の間隔で均等に離れた各ストライプ領域内にそれぞれ図形パターンが存在するかどうかを判定する判定部と、
判定されたすべてのストライプ領域に図形パターンが存在する場合には、判定されたすべてのストライプ領域を離散的な複数の小領域として設定し、判定された一部或いは全部のストライプ領域に図形パターンが存在しない場合には、図形パターンが存在するストライプ領域と、図形パターンが存在しないストライプ領域の代わりとなる当該図形パターンが存在しないストライプ領域に最も近い図形パターンが存在するストライプ領域とを離散的な複数の小領域として設定する設定部と、
をさらに備えても好適である。数回程度、代わりとなるストライプ領域を探索しても図形パターンの存在が確認できなかった場合には、当該離散的な領域の演算は行わないことにして、他のストライプ領域の判定に移ることは、有限の時間で全体処理を進めるためには好適である。
【００１６】
本発明の一態様のパターン検査方法は、
複数の図形パターンが形成された被検査試料を載置するステージと相対移動しながら、光源から発生する検査光を用いて被検査試料に形成された複数の図形パターンの光学画像を撮像するセンサを用いて、被検査試料の被検査領域全体を短冊状に仮想分割した複数の小領域のうち離散的な複数の小領域について、離散的な各小領域間に位置する領域については撮像せずにセンサとステージとを相対移動させながら、離散的な複数の小領域おける光学画像を順に取得する工程と、
センサとステージとを相対移動させながら、被被検査試料の検査領域全体について小領域毎に順に光学画像を取得する工程と、
離散的な複数の小領域を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の位置ずれ量を演算する工程と、
離散的な複数の小領域における各第１の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第１の位置ずれ量マップを作成する工程と、
被検査領域全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の位置ずれ量を演算する工程と、
第２の位置ずれ量を用いて、検査領域全体における第２の位置ずれ量マップを作成する工程と、
第１の位置ずれ量マップと第２の位置ずれ量マップとの差分を演算して、第１の位置ずれ差分マップを作成する工程と、
第２の位置ずれ量マップと第１の位置ずれ差分マップとの差分を演算して、第３の位置ずれ量マップを作成する工程と、
第３の位置ずれ量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する工程と、
位置ずれ量についての判定結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マスクに形成されたパターン自体の少なくとも位置精度の均質性を検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。
【図３】実施の形態１における検査方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。
【図４】実施の形態１におけるプリスキャン領域の一例を示す概念図である。
【図５】図５は、実施の形態１におけるメッシュ領域に分割された被検査領域を説明するための概念図である。
【図６】実施の形態１におけるパターン位置とパターン寸法との一例を示す図である。
【図７】実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。
【図８】実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。
【図９】実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。
【図１０】ダイ−ダイ検査を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。図１において、試料、例えばマスクの欠陥を検査する検査装置１００は、光学画像取得部１５０と制御系回路１６０を備えている。光学画像取得部１５０は、光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）、センサ回路１０６、ストライプパターンメモリ１２３、レーザ測長システム１２２、及びオートローダ１３０を備えている。制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２１を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、プリンタ１１９、エッジ判定回路１２０、位置ずれ演算回路１２５，１２６、寸法誤差量演算回路１２４，１２８、マップ作成回路１３１，１３２，１３４，１３６、プリスキャン領域判定回路１４０、設定回路１４２、プリスキャン制御回路１４４、フルスキャン制御回路１４６、差分マップ作成回路１５２，１５３，１５４，１５５、及び判定回路１５６，１５８に接続されている。また、センサ回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続され、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８、およびエッジ判定回路１２０に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。ＸＹθテーブル１０２は、ステージの一例となる。ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
【００２０】
検査装置１００では、光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。
【００２１】
複数の図形パターンが形成された被検査試料となるフォトマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上に載置される。そして、フォトマスク１０１に形成されたパターンには、適切な光源１０３によって紫外域以下の波長の光（検査光）が照明光学系１７０を介して照射される。フォトマスク１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、フォトダイオードアレイ１０５に光学像として結像し、入射する。フォトダイオードアレイ１０５として、例えば、ＴＤＩ（タイム・ディレイ・インテグレーション）センサ等を用いると好適である。
【００２２】
図２は、実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。被検査領域２２は、図２に示すように、例えばＹ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプ２０（小領域、およびストライプ領域の一例）に仮想的に分割される。そして、その分割された各検査ストライプ２０が連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御される。ＸＹθテーブル１０２の移動によってフォトダイオードアレイ１０５が相対的にＸ方向に連続移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図２に示されるようなスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。言い換えれば、センサの一例となるフォトダイオードアレイ１０５は、ＸＹθテーブル１０２（ステージ）と相対移動しながら、検査光を用いてフォトマスク１０１に形成された複数の図形パターンの光学画像を撮像する。実施の形態１では、１つの検査ストライプ２０における光学画像を撮像した後、スキャン幅ＷずつＹ方向にずれた位置で今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。
【００２３】
ここで、撮像の方向は、フォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の繰り返しに限るものではない。各検査ストライプ２０について一方の方向から撮像してもよい。例えば、ＦＷＤ−ＦＷＤの繰り返しでもよい。或いは、ＢＷＤ−ＢＷＤの繰り返しでもよい。図２の例では、例えば、ｘ方向をＦＷＤ方向、−ｘ方向をＢＷＤとして示している。
【００２４】
フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、検査ストライプ２０毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが格納される。その後、画素データは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８およびエッジ判定回路１２０に送られる。測定データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。
【００２５】
上述したように、マスクの欠陥検査の所要時間は、数時間、例えば２〜６時間に及び、かかる所要時間の間、被検査マスクとなるフォトマスク１０１に照射される検査光によるエネルギー蓄積によるフォトマスク１０１の熱膨張が起きてしまう。或いは／及び検査装置１００内部の気流の変動若しくは検査装置１００内の各種熱源によるステージ位置を測長するレーザ測長システム１２２の測定誤差等によって、測定された結果から得られるパターンの位置や寸法がマスク面内で変動してしまうといった問題があった。その結果、マスク全面のパターンの位置精度や寸法誤差の均質性が劣化し、かかる均質性の劣化がマスクの品質精度にとって無視できないものとなってきている。かかる問題に対して、マスクの欠陥検査にかかる動作を短時間にできれば、検査装置１００に起因した上述した変動を無視できる程度に小さくすることができる。言い換えれば、温度変化の影響を受けない状態で検査を行うことができる。一方、短時間でフォトマスク１０１の被検査領域２２全面の画像を取得することは困難である。そこで、実施の形態１では、フォトマスク１０１の被検査領域２２全面の画像を取得する場合よりも短時間で、フォトマスク１０１の被検査領域２２のうち、離散的な複数の領域についてだけ、まずは、画像を取得する。そして、得られた離散的な複数の領域での画像を使って、検査装置１００に起因した上述した変動分を補正する。
【００２６】
図３は、実施の形態１における検査方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。図３では、実施の形態１における検査方法の一連の工程のうち、プリスキャンによる位置ずれ量と寸法誤差とを測定する各工程について示している。図３において、実施の形態１におけるプリスキャンによる位置ずれ量と寸法誤差とを測定する方法は、プリスキャン領域判定工程（Ｓ１０２）と、プリスキャン領域設定工程（Ｓ１０４）と、離散的プリスキャン工程（Ｓ１０６）と、離散的参照画像作成工程（Ｓ１０８）と、パターンエッジ判定工程（Ｓ１１０）と、位置ずれ量演算工程（Ｓ１１２）と、位置ずれ量マップ作成工程（Ｓ１１４）と、寸法誤差量演算工程（Ｓ１１６）と、寸法誤差量マップ作成工程（Ｓ１１８）という一連の工程を実施する。
【００２７】
プリスキャン領域判定工程（Ｓ１０２）として、プリスキャン領域判定回路１４０は、被検査領域２２が仮想分割された複数の検査ストライプ２０のうち、それぞれ所定の間隔で均等に離れた各検査ストライプ２０内にそれぞれ図形パターンが存在するかどうかを判定する。プリスキャン領域判定回路１４０は、判定部の一例である。
【００２８】
図４は、実施の形態１におけるプリスキャン領域の一例を示す概念図である。図４において、フォトマスク１０１の被検査領域２２は、上述したように、複数の検査ストライプ２０に仮想分割される。そして、これらの複数の検査ストライプ２０の中からプリスキャンを行うプリスキャン領域３０を設定する。プリスキャン領域３０は、これら複数の検査ストライプ２０のうち、それぞれ均等に離れたいくつかの検査ストライプ２０が用いられることが望ましい。例えば、被検査領域２２をｙ方向にｎ等分（例えば、１０等分）して、ｙ方向に向かってｎ等分された各領域の最初の検査ストライプ２０が用いられると好適である。このような離散的な複数の検査ストライプ２０が用いられると好適である。特に、各プリスキャン領域３０が均等に離れるように設定するとなおよい。各プリスキャン領域３０が均等に離れることで、検査領域の偏りを抑制できる。その結果、より正確な後述するマップを得ることができる。但し、せっかく、プリスキャン領域３０となった検査ストライプ２０内に、図形パターンが形成されていない場合もあり得る。図形パターンが形成されていない場合、撮像してもパターン像が得られないので、この検査ストライプ２０をプリスキャン領域３０としても、必要な情報が得られない。そこで、まず、プリスキャン領域判定回路１４０は、被検査領域２２が仮想分割された複数の検査ストライプ２０のうち、それぞれ所定の間隔で均等に離れた各検査ストライプ２０内にそれぞれ図形パターンが存在するかどうかを判定する。図形パターンが存在するかどうかを確認する方法として、例えば、当該ストライプの各メッシュ領域で、後述するパターンエッジ判定工程（Ｓ１１０）におけるパターンエッジ対を判定（検出）する処理と同様の処理を行い、検出されるパターンエッジ対が所定の個数に達しない場合に図形パターンが存在しないと判断するように構成すると好適である。但し、これに限るものではない。
【００２９】
プリスキャン領域設定工程（Ｓ１０４）として、設定回路１４２は、判定されたすべての検査ストライプ２０に図形パターンが存在する場合には、判定されたすべての検査ストライプ２０を離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）として設定する。一方、判定された一部或いは全部の検査ストライプ２０に図形パターンが存在しない場合には、図形パターンが存在しない検査ストライプ２０の代わりに、当該図形パターンが存在しない検査ストライプ２０に最も近い図形パターンが存在する検査ストライプ２０を探索して設定する。言い換えれば、図形パターンが存在する検査ストライプ２０と、図形パターンが存在しない検査ストライプ２０の代わりとなる当該図形パターンが存在しない検査ストライプ２０に最も近い図形パターンが存在する検査ストライプ２０とを離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）として設定する。設定回路１４２は、設定部の一例である。図形パターンが存在する検査ストライプ２０を設定することでパターンの光学画像を得ることができる。
【００３０】
離散的プリスキャン工程（Ｓ１０６）として、プリスキャン制御回路１４４は、設定された離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）における光学画像（測定データ）を順に取得するように各機器を制御する。その際、設定された各プリスキャン領域３０の間に位置する検査ストライプ２０については撮像せずにフォトダイオード１０５とＸＹθテーブル１０２とを相対移動させる。複数のプリスキャン領域３０について、例えば、往路と復路で逆方向に向かうＦＷＤ−ＢＷＤの方向で撮像を繰り返す。フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが一時的に格納される。これにより、設定されたすべてのプリスキャン領域３０の撮像が終了するまでの時間を短縮化できる。よって、被検査領域２２全面について、各検査ストライプ２０を順に撮像する場合に比べて、大幅に撮像時間を短縮できる。その結果、フォトマスク１０１に照射される検査光によるエネルギーの蓄積量が低減し、フォトマスク１０１の熱膨張を抑制できる。また、検査装置１００内の各種熱源から放出される熱量を低減できる。よって、検査装置１００内部の気流の変動若しくは検査装置１００内の各種熱源から放出される熱に起因するステージ位置の測長誤差を抑制できる。言い換えれば、検査装置１００に起因する測定誤差を低減できる。プリスキャン制御回路１４４は、第１の画像取得制御部の一例である。その後、画素データは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共にエッジ判定回路１２０に送られる。測定データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。
【００３１】
離散的参照画像作成工程（Ｓ１０８）として、参照回路１１２は、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して、設定された離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）における設計データを読み出す。そして、読み出されたフォトマスク１０１の設計データを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、参照データ（参照画像）を作成する。参照データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。そして、参照データは、エッジ判定回路１２０に送られる。
【００３２】
図５は、実施の形態１におけるメッシュ領域に分割された被検査領域を説明するための概念図である。フォトマスク１０１の被検査領域２２は、所定の量子化寸法のグリッドによってメッシュ状の複数のメッシュ領域５０に仮想分割される。メッシュ領域５０のサイズは、検査ストライプ２０の幅よりも十分小さいことが望ましい。言い換えれば、各検査ストライプ２０は、それぞれ複数のメッシュ領域５０によって分割された状態になる。
【００３３】
パターンエッジ判定工程（Ｓ１１０）として、エッジ判定回路１２０は、メッシュ領域毎に、センサより得られた光学画像と参照画像のそれぞれの内部に配置されるパターン像から、Ｘ方向、Ｙ方向、及び斜め４５度（４５度、１３５度、２２５度、及び３１５度を含む）方向にパターン（図形）の端部を割り出す。そして、端部を構成するパターンエッジ（辺）と対になるパターンエッジ（辺）を判定する。このようにして、エッジ判定回路１２０は、パターンエッジ対を判定（検出）する。言い換えれば、各図形の寸法を決定する両端の辺を判定し、検出する。
【００３４】
位置ずれ量演算工程（Ｓ１１２）として、位置ずれ演算回路１２５は、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での位置ずれ量（第１の位置ずれ量）を演算する。位置ずれ演算回路１２５は、第１の位置ずれ量演算部の一例である。
【００３５】
図６は、実施の形態１におけるパターン位置とパターン寸法との一例を示す図である。図６（ａ）では、メッシュ領域内の一部の領域４０内に配置されるパターンの上面図が示されている。図６（ｂ）では、図６（ａ）のパターンに対応するドーズプロファイルの一例が示されている。具体的には、まず、位置ずれ演算回路１２５は、メッシュ領域毎に、光学画像と参照画像とで、それぞれ判定されたパターンエッジ対４２，４３（或いは、パターンエッジ対４４，４５）間の中心位置を算出する。かかるエッジ間の中心位置をパターンの位置とする。次に、光学画像から得られたパターンの位置と参照画像から得られた対応するパターンの位置との差分を演算する。その差が、位置ずれ量（第１の位置ずれ量）として演算される。通常、各メッシュ領域内には、複数のパターンが配置されるので、かかる位置ずれ量も複数のパターンの数に応じてそれぞれ算出される。そこで、実施の形態１では、各算出値を統計処理し、最頻値（モード値）をそのメッシュ領域５０を代表する位置ずれ量（第１の位置ずれ量）とすればよい。
【００３６】
位置ずれ量マップ作成工程（Ｓ１１４）として、マップ作成回路１３１は、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）における各位置ずれ量（第１の位置ずれ量）を用いて、被検査領域２２全体における位置ずれ量マップ（第１の位置ずれ量マップ）を作成する。マップ作成回路１３１は、第１の位置ずれ量マップ作成部の一例である。ここでは、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）の各メッシュ領域の値しかデータを持っていない。そこで、マップ作成回路１３１は、得られているメッシュ領域値を多項式で近似（フィッティング）して、データの無いその他のメッシュ領域の値も推定する。そして、データの有るメッシュ領域では、それぞれの対応するメッシュ領域値が入力される。一方、データの無いその他のメッシュ領域では、推定された値が入力される。このようにして、被検査領域２２全体における位置ずれ量マップ（第１の位置ずれ量マップ）が作成される。ここでは、多項式を使ったフィッティングを行っているがこれに限るものではなく、線形補間によってデータの無いその他のメッシュ領域の値を補間してもよい。作成された位置ずれ量マップ（第１の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＡ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００３７】
寸法誤差量演算工程（Ｓ１１６）として、寸法誤差量演算回路１２４は、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での寸法誤差量（第１の寸法誤差量）を演算する。寸法誤差量演算回路１２４は、第１の寸法誤差量演算部の一例である。具体的には、まず、寸法誤差量演算回路１２４は、メッシュ領域毎に、光学画像と参照画像とで、それぞれ判定されたパターンエッジ対４２，４３（或いは、パターンエッジ対４４，４５）間の距離を算出する。かかるエッジ間の距離をパターン寸法とする。次に、光学画像から得られたパターン寸法と参照画像から得られた対応するパターン寸法との差分を演算する。その差が、寸法誤差量（第１の寸法誤差量）として演算される。通常、各メッシュ領域内には、複数のパターンが配置されるので、かかる寸法誤差量も複数のパターンの数に応じてそれぞれ算出される。そこで、実施の形態１では、各算出値を統計処理し、最頻値（モード値）をそのメッシュ領域５０を代表する寸法誤差量（第１の寸法誤差量）とすればよい。
【００３８】
寸法誤差量マップ作成工程（Ｓ１１８）として、マップ作成回路１３２は、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）における各寸法誤差量（第１の寸法誤差量）を用いて、被検査領域２２全体における寸法誤差量マップ（第１の寸法誤差量マップ）を作成する。マップ作成回路１３２は、第１の寸法誤差量マップ作成部の一例である。ここでは、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）の各メッシュ領域の値しかデータを持っていない。そこで、マップ作成回路１３２は、得られているメッシュ領域値を多項式で近似（フィッティング）して、データの無いその他のメッシュ領域の値も推定する。そして、データの有るメッシュ領域では、それぞれの対応するメッシュ領域値が入力される。一方、データの無いその他のメッシュ領域では、推定された値が入力される。このようにして、被検査領域２２全体における寸法誤差量マップ（第１の寸法誤差量マップ）が作成される。ここでは、多項式を使ったフィッティングを行っているがこれに限るものではなく、線形補間によってデータの無いその他のメッシュ領域の値を補間してもよい。作成された寸法誤差量マップ（第１の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＡ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００３９】
図７は、実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。図７では、実施の形態１における検査方法の一連の工程のうち、フルスキャンによる位置ずれ量と寸法誤差とを測定する各工程およびパターン欠陥検査の工程とについて示している。図７において、実施の形態１におけるフルスキャンによる位置ずれ量と寸法誤差とを測定する方法は、フルスキャン工程（Ｓ２０６）と、参照画像作成工程（Ｓ２０８）と、パターンエッジ判定工程（Ｓ２１０）と、位置ずれ量演算工程（Ｓ２１２）と、位置ずれ量マップ作成工程（Ｓ２１４）と、寸法誤差量演算工程（Ｓ２１６）と、寸法誤差量マップ作成工程（Ｓ２１８）という一連の工程を実施する。また、パターン欠陥検査方法は、上述したフルスキャン工程（Ｓ２０６）及び参照画像作成工程（Ｓ２０８）と、画素比較工程（Ｓ２２０）という一連の工程を実施する。
【００４０】
フルスキャン工程（Ｓ２０６）として、フルスキャン制御回路１４６は、フォトダイオードアレイ１０５とＸＹθテーブル１０２とを相対移動させながら、フォトマスク１０１の被検査領域２２全体について検査ストライプ２０毎に順に光学画像を取得するように各機器を制御する。フルスキャン制御回路１４６は、第２の画像取得制御部の一例である。例えば、往路と復路で逆方向に向かうＦＷＤ−ＢＷＤの方向で撮像を繰り返す。フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、検査ストライプ２０毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが一時的に格納される。その後、画素データは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共にエッジ判定回路１２０および比較回路１０８に送られる。測定データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。かかるフルスキャンで得られた測定データは、検査装置１００内の温度上昇による位置ずれおよび寸法誤差を含んでいることになる。
【００４１】
参照画像作成工程（Ｓ２０８）として、参照回路１１２は、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して、被検査領域２２全体における各検査ストライプ２０について順に設計データを読み出す。そして、読み出されたフォトマスク１０１の設計データを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、参照データ（参照画像）を作成する。参照データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。そして、参照データは、エッジ判定回路１２０および比較回路１０８に送られる。
【００４２】
パターンエッジ判定工程（Ｓ２１０）として、エッジ判定回路１２０は、上述したメッシュ領域毎に、センサより得られた光学画像と参照画像のそれぞれの内部に配置されるパターン像から、Ｘ方向、Ｙ方向、及び斜め４５度（４５度、１３５度、２２５度、及び３１５度を含む）方向にパターン（図形）の端部を割り出す。そして、端部を構成するパターンエッジ（辺）と対になるパターンエッジ（辺）を判定する。このようにして、エッジ判定回路１２０は、パターンエッジ対を判定（検出）する。言い換えれば、各図形の寸法を決定する両端の辺を判定し、検出する。
【００４３】
位置ずれ量演算工程（Ｓ２１２）として、位置ずれ演算回路１２６は、被検査領域２２全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での位置ずれ量（第２の位置ずれ量）を演算する。位置ずれ演算回路１２６は、第２の位置ずれ量演算部の一例である。位置ずれ量の演算の仕方は、上述したプリスキャンの場合と同様である。
【００４４】
位置ずれ量マップ作成工程（Ｓ２１４）として、マップ作成回路１３４は、位置ずれ量（第２の位置ずれ量）を用いて、被検査領域２２全体における位置ずれ量マップ（第２の位置ずれ量マップ）を作成する。マップ作成回路１３４は、第２の位置ずれ量マップ作成部の一例である。ここでは、被検査領域２２全体における検査ストライプ２０の各メッシュ領域の値のデータを持っている。よって、演算された値をそのまま用いればよい。作成された位置ずれ量マップ（第２の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＢ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００４５】
寸法誤差量演算工程（Ｓ２１６）として、寸法誤差量演算回路１２８は、被検査領域２２全体を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での寸法誤差量（第２の寸法誤差量）を演算する。寸法誤差量演算回路１２８は、第２の寸法誤差量演算部の一例である。寸法誤差量の演算の仕方は、上述したプリスキャンの場合と同様である。
【００４６】
寸法誤差量マップ作成工程（Ｓ２１８）として、マップ作成回路１３６は、寸法誤差量（第２の寸法誤差量）を用いて、被検査領域２２全体における寸法誤差量マップ（第２の寸法誤差量マップ）を作成する。マップ作成回路１３６は、第２の寸法誤差量マップ作成部の一例である。ここでは、被検査領域２２全体における検査ストライプ２０の各メッシュ領域の値のデータを持っている。よって、演算された値をそのまま用いればよい。作成された寸法誤差量マップ（第２の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＢ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００４７】
また、画素比較工程（Ｓ２２０）として、比較回路１０８（検査部）は、検査ストライプ２０毎にストライプパターンメモリ１２３から測定データ（光学画像）を入力する。他方、参照回路１１２から参照データ（参照画像）を入力する。
【００４８】
そして、測定データと参照データとの位置合わせを行なう。そして、測定データの各画素データと参照データの参照画素データとを所定のアルゴリズムに従って画素毎に比較し、欠陥の有無を判定する。例えば、測定データと参照データとにおける画素値の差が閾値内かどうかで判定する。そして、比較された結果は出力される。比較された結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。
【００４９】
図８は、実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。図８では、実施の形態１における検査方法の一連の工程のうち、位置ずれ量取得後における位置ずれ量の検査方法の各工程について示している。図８において、位置ずれ量取得後における位置ずれ量の検査方法は、差分マップ作成工程（Ｓ３０２）と、差分マップ作成工程（Ｓ３０４）と、判定工程（Ｓ３０６）という一連の工程を実施する。
【００５０】
差分マップ作成工程（Ｓ３０２）として、差分マップ作成回路１５２は、プリスキャンで得られた位置ずれ量マップ（第１の位置ずれ量マップ）とフルスキャンで得られた位置ずれ量マップ（第２の位置ずれ量マップ）との差分を演算して、位置ずれ差分マップ（第１の位置ずれ差分マップ、位置ずれ差分マップＡ）を作成する。差分マップ作成回路１５２は、第１の位置ずれ差分マップ作成部の一例である。かかる位置ずれ差分マップ（第１の位置ずれ差分マップ、位置ずれ差分マップＡ）では、フォトマスク１０１に照射される検査光によるエネルギー蓄積によるフォトマスク１０１の熱膨張、或いは／及び検査装置１００内部の気流の変動若しくは検査装置１００内の各種熱源によるステージ位置を測長するレーザ測長システム１２２の測定誤差等、検査装置１００に起因した上述した変動分が表されている。言い換えれば、検査装置１００の温度変化の影響による変動分が表されている。作成された位置ずれ差分マップ（第１の位置ずれ差分マップ、位置ずれ差分マップＡ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００５１】
差分マップ作成工程（Ｓ３０４）として、差分マップ作成回路１５３は、フルスキャンで得られた位置ずれ量マップ（第２の位置ずれ量マップ）と位置ずれ差分マップ（第１の位置ずれ差分マップ、位置ずれ差分マップＡ）との差分を演算して、補正された位置ずれ量マップ（第３の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＣ）を作成する。差分マップ作成回路１５３は、第３の位置ずれ量マップ作成部の一例である。作成された補正済み位置ずれ量マップ（第３の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＣ）では、フルスキャンで得られた位置ずれ量マップから検査装置１００の温度変化等の装置内の環境変動の影響による変動分を除いた位置ずれ量が定義される。言い換えれば、フォトマスク１０１に形成されたパターン自体の位置ずれ量が示される。作成された位置ずれ量マップ（第３の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＣ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００５２】
判定工程（Ｓ３０６）として、判定回路１５６は、位置ずれ量マップ（第３の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＣ）に定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する。判定回路１５６は、位置ずれ量判定部の一例である。そして、位置ずれ量についての判定結果は出力される。判定結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。特に、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９では、判定結果を表示することによってユーザへ視覚的に出力する。は、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９は出力部の一例となる。位置ずれ量マップ（第３の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＣ）に定義される各マップ値が許容値内であれば、許容マスクと判定できる。他方、各マップ値のいずれかが許容値を超えていれば、ＮＧマスクと判定できる。言い換えれば、位置ずれ量について面内均一性が許容範囲外であると判定できる。かかるＮＧマスクは、たとえ画素比較でパターン欠陥が許容内であった場合でも、ＮＧマスクとして評価される。
【００５３】
図９は、実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。図９では、実施の形態１における検査方法の一連の工程のうち、寸法誤差量取得後における寸法誤差量の検査方法の各工程について示している。図９において、寸法誤差量取得後における寸法誤差量の検査方法は、差分マップ作成工程（Ｓ３１２）と、差分マップ作成工程（Ｓ３１４）と、判定工程（Ｓ３１６）という一連の工程を実施する。
【００５４】
差分マップ作成工程（Ｓ３１２）として、差分マップ作成回路１５４は、プリスキャンで得られた寸法誤差量マップ（第１の寸法誤差量マップ）とフルスキャンで得られた寸法誤差量マップ（第２の寸法誤差量マップ）との差分を演算して、寸法誤差差分マップ（第１の寸法誤差差分マップ、寸法誤差差分マップＡ）を作成する。差分マップ作成回路１５４は、第１の寸法誤差差分マップ作成部の一例である。かかる寸法誤差差分マップ（第１の寸法誤差差分マップ、寸法誤差差分マップＡ）では、フォトマスク１０１に照射される検査光によるエネルギー蓄積によるフォトマスク１０１の熱膨張、或いは／及び検査装置１００内部の気流の変動若しくは検査装置１００内の各種熱源によるステージ位置を測長するレーザ測長システム１２２の測定誤差等、検査装置１００に起因した上述した変動分が表されている。言い換えれば、検査装置１００の温度変化の影響による変動分が表されている。作成された寸法誤差差分マップ（第１の寸法誤差差分マップ、寸法誤差差分マップＡ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００５５】
差分マップ作成工程（Ｓ３１４）として、差分マップ作成回路１５５は、フルスキャンで得られた寸法誤差量マップ（第２の寸法誤差量マップ）と寸法誤差差分マップ（第１の寸法誤差差分マップ、寸法誤差差分マップＡ）との差分を演算して、補正された寸法誤差量マップ（第３の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＣ）を作成する。差分マップ作成回路１５５は、第３の寸法誤差量マップ作成部の一例である。作成された補正済み寸法誤差量マップ（第３の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＣ）では、フルスキャンで得られた寸法誤差量マップから検査装置１００の温度変化等の装置内の環境変動の影響による変動分を除いた寸法誤差量が定義される。言い換えれば、フォトマスク１０１に形成されたパターン自体の寸法誤差量が示される。作成された寸法誤差量マップ（第３の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＣ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００５６】
判定工程（Ｓ３１６）として、判定回路１５８は、寸法誤差量マップ（第３の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＣ）に定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する。判定回路１５６は、寸法誤差量判定部の一例である。そして、寸法誤差量についての判定結果は出力される。判定結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。特に、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９では、判定結果を表示することによってユーザへ視覚的に出力する。は、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９は出力部の一例となる。寸法誤差量マップ（第３の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＣ）に定義される各マップ値が許容値内であれば、許容マスクと判定できる。他方、各マップ値のいずれかが許容値を超えていれば、ＮＧマスクと判定できる。言い換えれば、寸法誤差量について面内均一性が許容範囲外であると判定できる。かかるＮＧマスクは、たとえ画素比較でパターン欠陥が許容内であった場合でも、ＮＧマスクとして評価される。
【００５７】
以上のように、短時間であれば、上述した変動は無視できるほどの変化であることに着目し、マスク全面検査に先立って、マスク全面を短時間で離散的にプリスキャンして、温度変化の影響を受けない状態のパターン位置・寸法誤差分布データを採取する。そして、追ってマスク全面検査およびマスク全面のパターン位置ずれ・寸法誤差分布状況を採取し、これらの誤差分布は、先に採取済みの温度変化の影響を受けない状態の誤差分布データで補正すればよい。
【００５８】
実施の形態１によれば、温度変化の影響を受けない状態の分布データでマスク全面検査に連動して採取するマスク全面のパターン位置ずれ・寸法誤差分布データを補正して、信頼性の高いマスクの面内誤差分布データを取得することができる。従来、別装置で計測する必要があったマスク面内均質性の測定が可能な検査装置および検査方法が提供される。
【００５９】
ここで、上述したメッシュ領域は、検査装置の比較判定処理の過程で取り扱う適当な寸法のフレーム領域とするのが適切で、メッシュ寸法の一例としては、１辺が約３０μｍから５０μｍ程度の矩形領域（正方形領域、或いは長方形領域）に設定すると好適である。１辺が２００ｎｍの正方形状のコンタクトホールパターンが５００ｎｍピッチで配置されていたとすると、３０μｍ角の矩形領域には（約５９個）２＝３４８１個存在することになる。一方、５０ｎｍの画素寸法でパターンを処理すると、２００ｎｍ角のコンタクトホールのＸ方向端部の辺とＹ方向端部の辺は、理論上はそれぞれ４画素分、実際には、それぞれ２画素または３画素にわたってパターンエッジ対を構成する。よって、２画素または３画素にわたってパターン寸法算出およびパターン位置算出が可能である。パターンエッジ対におけるエッジ間で対となる画素の位置を特定し、パターン寸法算出においては画素間の距離を、パターン位置算出においては画素間のちょうど真中となる中間位置を演算すればよい。このため、コンタクトホールパターン１個につきＸＹ各２点、計４点のパターンエッジ対計算が可能になる。よって、３０μｍ角の矩形領域（フレーム領域）では３４８１×４＝１３９２４個のパターン位置、および線幅測定値が得られる。このように求まった位置ずれ量データと線幅寸法誤差データはメッシュ領域内で統計処理され、最も頻度が高い値（モード値）をそのメッシュ領域を代表とする位置ずれ値と線幅誤差値とすればよい。被検査領域２２が例えば１００ｍｍ角だとして、（Ｘ，Ｙ）それぞれ２０×２０箇所〜１００×１００箇所程度の測定箇所があれば有意義なマップが作成できる。そのため、例えば、３０μｍ角のメッシュ領域を設定した場合には、例えば、１〜５ｍｍ程度の間隔でメッシュ領域内の計算を実行すれば十分である。
【００６０】
よって、フルスキャン時において、被検査領域２２全面について得られた画像のすべてのメッシュ領域におけるパターン位置ずれ量と寸法誤差量を求めてもよいが、ｘ方向およびｙ方向について、上述した、例えば、１〜５ｍｍ程度の間隔で離れたメッシュ領域内の計算を実行してもよい。被検査領域２２が例えば１００ｍｍ角だとして、被検査領域２２を２０〜１００等分した座標に位置するメッシュ領域を計算対象としてもよい。言い換えれば、フルスキャン時において、検査ストライプ２０の分割方向（ｙ方向）について、被検査領域２２を２０〜１００等分した座標に該当するか、該当しないを判別して、該当する検査ストライプ２０についてパターン位置ずれ量と寸法誤差量を求めてもよい。そして、得られた値をマップ化することにより、被検査マスクの位置ずれ量マップ、寸法誤差量マップが得られる。
【００６１】
また、フルスキャン時およびプリスキャン時の一方或いは両方において、撮像した検査ストライプ２０内のメッシュ領域の中にもパターンエッジが含まれていないメッシュ領域が存在する場合がある。ｘ方向およびｙ方向について、上述した、例えば、１〜５ｍｍ程度の間隔で離れたメッシュ領域内の計算を実行する際、かかるパターンエッジが含まれていないメッシュ領域が計算領域になる場合がある。その場合には、近傍に位置するパターンエッジが含まれているメッシュ領域を代わりに計算領域とすればよい。被検査領域２２が例えば１００ｍｍ角の場合、検査ストライプ２０の長手方向（ｘ方向）も１００ｍｍとなる。その場合、検査ストライプ２０の長手方向を２０〜１００等分した座標に位置するメッシュ領域を計算対象とすればよい。そして、かかるピッチで計算するメッシュ領域のうち、パターンエッジが含まれていないメッシュ領域は、近傍に位置するパターンエッジが含まれているメッシュ領域を代わりとすればよい。
【００６２】
また、撮像された検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）内の各メッシュ領域を計算する所要時間は、センサで撮像しながらステージ走行する所要時間に対してきわめて短時間である。そのため、プリスキャンにおいて、撮像する検査ストライプ２０を間引いて走行しても、メッシュ領域内の計算時間によって律束しない。よって、プリスキャンにかかる時間は、フルスキャンに比べて短時間で済ますことができ、温度上昇等の装置内の環境変動の影響を受ける前にスキャンを終了できる。
【００６３】
実施の形態１で得られた位置ずれ量マップ、寸法誤差量マップは，従来のマスクパターンの局所的な形状欠陥とは違ったマスク評価を判断する尺度になる。たとえ、従来のマスク形状検査で無欠陥と判断しても、本マップでマスク全面の均質性が悪いと判断した場合には、その被検査マスクは不良品と判断される。均質性が悪いと判断する目安は、マスク全面のパターンの位置ずれがピーク・トゥ・ピーク値で、例えば、２０ｎｍほどの誤差を生じている場合、あるいは、マスク全面の線幅誤差量が最大２０ｎｍを越える箇所がある場合に不良と判断する。
【００６４】
また、判断の基準は上述した例ではナノメータ［ｎｍ］単位の数値で示したが、被検査マスクが用いられるデバイス・テクノロジーノードで決まる典型的な線幅寸法に対する比率（パーセント値指定）で許容面内均一性の基準を決める方法もある。例えば線幅許容値を線幅の１０％とする方式である。デバイス・テクノロジーノードがハーフピッチ（ｈｐ）２８ｎｍとすると、４倍体マスク上の典型的な線幅：１１２ｎｍの箇所の位置ずれ、線幅許容値は線幅の１０％として、１１．２ｎｍで判定する。マスク上には様々な寸法のパターンがあるが、どのパターンにも１０％を適用する。パターン寸法が大きい箇所では許容誤差寸法が大きく、細いパターンには、許容値も小さな値となる。
【００６５】
このようにパターンの形状欠陥が無くても、マスク面内のパターン位置ずれ、線幅誤差が許容値を超えた場合には、そのマスクは不合格とすることで、従来に比べて一層高精度なマスク検査を実施できる。
【００６６】
そして、実施の形態１において、パターンの形状欠陥が無く、かつ、パターン位置ずれ、及び線幅誤差の評価においても合格だったマスクは次の工程のウェハ露光に供される。ウェハ露光装置は原版マスクを例えば４分の１に縮小投影してウェハ焼付けを行う。最近のウェハ露光装置には光源形状が単一の点光源ではなく、輪帯や異方形状の光源を形成できるものが存在する。このような、光源形状を制御可能な露光装置に、実施の形態１で得られるマスク面内分布を測定した情報を入力すると、マスク面内の位置ずれ・線幅分布情報を相殺する光源の光量分布補正を掛けることができ、一層正確なウェハ露光像を得ることが可能になる。すなわち、マスク上のパターン線幅が細めに形成された領域に対応する露光光源光量を強めに、マスク上のパターン線幅が太めに形成された領域に対応する光源光量を弱めに制御することによって、ウェハ面に形成されるパターン線幅は、全面で一層均質な一定幅にすることができる。マスク上のパターン位置ずれに対しても、光源形状を制御可能な露光装置にて点光源の輝点位置を、パターンずれを相殺するよう偏心させるよう制御すれば、ウェハ面に形成されるパターン位置を設計どおりの理想位置・線幅となるように形成することができるようになる。
【００６７】
このように、マスク検査が合格だったマスクであっても、許容範囲内のパターン位置ずれ、線幅誤差位置ずれ・線幅分布の情報を添えてウェハ転写工程で適切な補正を施すことができ、一層高精度なウェハパターンを形成できるようになる。
【００６８】
さらに、マスク検査においてパターン位置ずれ、線幅誤差の判定がわずかに許容値オーバーで不合格になったマスクでも、パターン位置ずれ、線幅誤差位置ずれ・線幅分布の情報を添えてウェハ転写工程で適切な補正を施せば、設計どおりの理想位置・線幅となるように形成することができるようになり、不合格となるマスクを減らして、製造歩留まりを向上させることができるようになる。
【００６９】
また、製造されたマスクのパターン位置ずれ、線幅誤差を生じる原因はマスク描画装置でパターンを描画する際のマスク描画装置の安定性やマスク製造プロセスの変動が考えられる。実施の形態１で得られたマスク面内分布マップが、複数のマスクで共通で再現性がある分布傾向がある場合には、描画装置でその傾向を相殺するよう補正を掛けることが考えられる。例えば、線幅が細めに形成されている領域には、描画のパターン線幅を予め太めに補正しておいたり、パターン位置ずれを生じる領域では、予め逆方向にパターンをシフトしておいたりする方法である。
【００７０】
また、以上説明している本技術は、採取するマスクパターン像は、透過光により得られる像のほか、反射像でも演算可能であり、光リソグラフィ用のマスクのほか、ＥＵＶ露光用の反射マスクの検査にも有効である。
【００７１】
以上の説明において、「〜部」、或いは「〜回路」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。或いは、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により実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、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１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、エッジ判定回路１２０、位置ずれ演算回路１２５，１２６、寸法誤差量演算回路１２４，１２８、マップ作成回路１３１，１３２，１３４，１３６、プリスキャン領域判定回路１４０、設定回路１４２、プリスキャン制御回路１４４、フルスキャン制御回路１４６、差分マップ作成回路１５２，１５３，１５４，１５５、及び判定回路１５６，１５８内の各回路等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。
【００７２】
また、上述した例では、ダイ−データベース検査を基にして、参照画像を設計データから作成した場合について説明したが、これに限るものではない。
【００７３】
図１０は、ダイ−ダイ検査を説明するための概念図である。図１０において、フォトマスク１０１上には、同一の設計パターンで描画された複数のパターン領域１０，１２（被検査領域）が形成されている。そして、この２つのパターン領域１０，１２を合わせた全体が図２で示した複数の検査ストライプに仮想分割される。そして、光学画像取得部１５０によって、検査ストライプ毎に光学画像データ（測定データ）が取得される。そのため、１つの検査ストライプの測定データには、パターン領域１０，１２の両方の画像が含まれている。そして、測定されたパターン領域１０，１２の一方の画像を上述した光学画像とし、他方の画像を参照画像として、同様に、位置ずれ量、寸法誤差量を求めれば、ダイ−ダイ検査を基にして、実施の形態１を適用することができる。
【００７４】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、以上の説明では、透過光学系とフォトマスク１０１の透過光を使った検査装置について説明したが、反射光学系とフォトマスク１０１の反射光を使った検査装置であっても本発明は有効である。
【００７５】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、検査装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【００７６】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのパターン検査装置及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７７】
１０，１２ パターン領域
２０ 検査ストライプ
２２ 被検査領域
３０ プリスキャン領域
５０ メッシュ領域
１００ 検査装置
１０１ フォトマスク
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 拡大光学系
１０５ フォトダイオードアレイ
１０６ センサ回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１２ 参照回路
１１３ オートローダ制御回路
１１４ テーブル制御回路
１１５ 磁気テープ装置
１１６ ＦＤ
１１７ ＣＲＴ
１１８ パターンモニタ
１１９ プリンタ
１２０ エッジ判定回路
１２１ バス
１２２ レーザ測長システム
１２３ ストライプパターンメモリ
１２４，１２８ 寸法誤差量演算回路
１２５，１２６ 位置ずれ演算回路
１３０ オートローダ
１３１，１３２，１３４，１３６ マップ作成回路
１４０ プリスキャン領域判定回路
１４２ 設定回路
１４４ プリスキャン制御回路
１４６ フルスキャン制御回路
１５０ 光学画像取得部
１５２，１５３，１５４，１５５ 差分マップ作成回路
１５６，１５８ 判定回路
１６０ 制御系回路
１７０ 照明光学系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、照明光を照射して得られたパターン像の光学画像を設定データ等から作成した参照画像と比較することでパターンを検査する検査装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（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線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパ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る。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができる電子ビームを用いたパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。或いは、電子ビーム以外にもレーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発が試みられている。
【０００３】
そして、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。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、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って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。
【０００４】
一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査するパターン検査装置の開発も急務となってきている。
【０００５】
検査手法としては、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計されたＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。
【０００６】
パターンの微細化が進む一方、パターン原版となるマスクを用いて、縮小投影露光装置でウェハにパターンを露光転写して回路形成するリソグラフィ技術が継続して使われている。そのため、ウェハの製造歩留まりを向上させるためにマスクのパターン欠陥や、露光転写時におけるプロセス諸条件の変動許容量（マージン）確保が厳しくなってきている。これまでは、主に形状欠陥の許容値を厳しくして、マスクパターンの寸法精度を高めることで、プロセス諸条件の変動マージンを吸収することが行われてきた。しかしながら、検査対象となるマスクの品質は、パターンを構成する個々の図形が設計寸法通りに形成されていることの他に、マスク全面でのパターンの位置精度や寸法誤差の均質性が求められるようになってきている。従来、マスクの面内均質性は、専用の測定器でマスクパターン内に適切な周期で配置してある十字マークの寸法位置を計測して、理想格子状であるべき各点座標の変動量を測定することで、伸縮誤差や平行ずれ、局所的な変動を把握して品質管理を行っていた。
【０００７】
通常のマスク欠陥検査は、パターンの形状欠陥を検出する用途で設計されており、マスクパターン微細化に応じて検出すべき欠陥寸法も微細になっている。そのため、高倍率な検出光学系で検出する必要があり、マスク欠陥検査によるマスク全面の検査所要時間は例えば、数時間に及ぶようになってきた。マスクの欠陥検査の所要時間は、例えば、数時間に及び、かかる所要時間の間、被検査マスクに照射される検査光によるエネルギー蓄積による被検査マスクの熱膨張、或いは検査装置内部の気流の変動若しくは装置内の各種熱源によるステージ位置測長システムの測定誤差等によって、測定された結果から得られるパターンの位置や寸法がマスク面内で変動してしまうといった問題があった。その結果、マスク全面のパターンの位置精度や寸法誤差の均質性が劣化し、かかる均質性の劣化がマスクの品質精度にとって無視できないものとなってきている。かかる均質性の検査は、検査装置および被検査マスクの信頼性を保障するための課題となっていた
【０００８】
パターンの寸法誤差については、例えば、測定された光学画像からパターンの両端のエッジ部分を認識して、ペアのエッジ間の距離を計算して線幅寸法を測定し、同様に、参照データの画像からパターンの両端のエッジ部分を認識して、ペアのエッジ間の距離を計算して線幅寸法を測定し、両者の差を演算することで寸法誤差を求めることができる（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ここで得られた寸法誤差は、上述した被検査マスクに照射される検査光によるエネルギー蓄積による被検査マスクの熱膨張、或いは検査装置内部の気流の変動若しくは装置内の各種熱源によるステージ位置測長システムの測定誤差等といった検査装置に起因した誤差が含まれている。そのため、マスクに形成されたパターンの寸法誤差なのか、検査装置に起因した寸法誤差なのかがわからないといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３８２４５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、検査対象となるマスクの品質は、パターンを構成する個々の図形が設計寸法通りに形成されていることの他に、マスク全面でのパターンの位置精度や寸法誤差の均質性が求められる。一方、被検査マスクに照射される検査光によるエネルギー蓄積による被検査マスクの熱膨張、或いは検査装置内部の気流の変動若しくは装置内の各種熱源によるステージ位置測長システムの測定誤差等によって、測定された結果から得られるパターンの位置や寸法がマスク面内で変動してしまうといった問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、マスクに形成されたパターン自体の位置精度と寸法誤差の少なくとも一方の均質性を検査可能な検査装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様のパターン検査装置は、
複数の図形パターンが形成された被検査試料を載置する、移動可能なステージと、
検査光を発生する光源と、
ステージと相対移動しながら、検査光を用いて被検査試料に形成された複数の図形パターンの光学画像を撮像するセンサと、
被検査試料の被検査領域全体を短冊状に仮想分割した複数の小領域のうち離散的な複数の小領域について、離散的な各小領域間に位置する領域については撮像せずにセンサとステージとを相対移動させながら、離散的な複数の小領域おける光学画像を順に取得するように制御する第１の画像取得制御部と、
センサとステージとを相対移動させながら、被検査試料の被検査領域全体について小領域毎に順に光学画像を取得するように制御する第２の画像取得制御部と、
離散的な複数の小領域を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の位置ずれ量を演算する第１の位置ずれ量演算部と、
離散的な複数の小領域における各第１の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第１の位置ずれ量マップを作成する第１の位置ずれ量マップ作成部と、
検査領域全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の位置ずれ量を演算する第２の位置ずれ量演算部と、
第２の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第２の位置ずれ量マップを作成する第２の位置ずれ量マップ作成部と、
第１の位置ずれ量マップと第２の位置ずれ量マップとの差分を演算して、第１の位置ずれ差分マップを作成する第１の位置ずれ差分マップ作成部と、
第２の位置ずれ量マップと第１の位置ずれ差分マップとの差分を演算して、第３の位置ずれ量マップを作成する第３の位置ずれ量マップ作成部と、
第３の位置ずれ量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する位置ずれ量判定部と、
位置ずれ量についての判定結果を出力する出力部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、離散的な複数の小領域を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の寸法誤差量を演算する第１の寸法誤差量演算部と、
離散的な複数の小領域における各第１の寸法誤差量を用いて、被検査領域全体における第１の寸法誤差量マップを作成する第１の寸法誤差量マップ作成部と、
検査領域全体を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の寸法誤差量を演算する第２の寸法誤差量演算部と、
第２の寸法誤差量を用いて、被検査領域全体における第２の寸法誤差量マップを作成する第２の寸法誤差量マップ作成部と、
第１の寸法誤差量マップと第２の寸法誤差量マップとの差分を演算して、第１の寸法誤差差分マップを作成する第１の寸法誤差差分マップ作成部と、
第２の寸法誤差量マップと第１の寸法誤差差分マップとの差分を演算して、第３の寸法誤差量マップを作成する第３の寸法誤差量マップ作成部と、
第３の寸法誤差量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する寸法誤差量判定部と、
をさらに備え、
出力部は、寸法誤差量についての判定結果を出力すると好適である。
【００１４】
また、被検査試料の被検査領域は所定の方向に短冊状に複数のストライプ領域に仮想分割され、
離散的な複数の小領域として、複数のストライプ領域のうち、それぞれ均等に離れたストライプ領域が用いられると好適である。
【００１５】
或いは、被検査試料の被検査領域は所定の方向に短冊状に複数のストライプ領域に仮想分割され、
複数のストライプ領域のうち、それぞれ所定の間隔で均等に離れた各ストライプ領域内にそれぞれ図形パターンが存在するかどうかを判定する判定部と、
判定されたすべてのストライプ領域に図形パターンが存在する場合には、判定されたすべてのストライプ領域を離散的な複数の小領域として設定し、判定された一部或いは全部のストライプ領域に図形パターンが存在しない場合には、図形パターンが存在するストライプ領域と、図形パターンが存在しないストライプ領域の代わりとなる当該図形パターンが存在しないストライプ領域に最も近い図形パターンが存在するストライプ領域とを離散的な複数の小領域として設定する設定部と、
をさらに備えても好適である。数回程度、代わりとなるストライプ領域を探索しても図形パターンの存在が確認できなかった場合には、当該離散的な領域の演算は行わないことにして、他のストライプ領域の判定に移ることは、有限の時間で全体処理を進めるためには好適である。
【００１６】
本発明の一態様のパターン検査方法は、
複数の図形パターンが形成された被検査試料を載置するステージと相対移動しながら、光源から発生する検査光を用いて被検査試料に形成された複数の図形パターンの光学画像を撮像するセンサを用いて、被検査試料の被検査領域全体を短冊状に仮想分割した複数の小領域のうち離散的な複数の小領域について、離散的な各小領域間に位置する領域については撮像せずにセンサとステージとを相対移動させながら、離散的な複数の小領域おける光学画像を順に取得する工程と、
センサとステージとを相対移動させながら、被被検査試料の検査領域全体について小領域毎に順に光学画像を取得する工程と、
離散的な複数の小領域を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の位置ずれ量を演算する工程と、
離散的な複数の小領域における各第１の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第１の位置ずれ量マップを作成する工程と、
被検査領域全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の位置ずれ量を演算する工程と、
第２の位置ずれ量を用いて、検査領域全体における第２の位置ずれ量マップを作成する工程と、
第１の位置ずれ量マップと第２の位置ずれ量マップとの差分を演算して、第１の位置ずれ差分マップを作成する工程と、
第２の位置ずれ量マップと第１の位置ずれ差分マップとの差分を演算して、第３の位置ずれ量マップを作成する工程と、
第３の位置ずれ量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する工程と、
位置ずれ量についての判定結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マスクに形成されたパターン自体の少なくとも位置精度の均質性を検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。
【図３】実施の形態１における検査方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。
【図４】実施の形態１におけるプリスキャン領域の一例を示す概念図である。
【図５】図５は、実施の形態１におけるメッシュ領域に分割された被検査領域を説明するための概念図である。
【図６】実施の形態１におけるパターン位置とパターン寸法との一例を示す図である。
【図７】実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。
【図８】実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。
【図９】実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。
【図１０】ダイ−ダイ検査を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。図１において、試料、例えばマスクの欠陥を検査する検査装置１００は、光学画像取得部１５０と制御系回路１６０を備えている。光学画像取得部１５０は、光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）、センサ回路１０６、ストライプパターンメモリ１２３、レーザ測長システム１２２、及びオートローダ１３０を備えている。制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２１を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、プリンタ１１９、エッジ判定回路１２０、位置ずれ演算回路１２５，１２６、寸法誤差量演算回路１２４，１２８、マップ作成回路１３１，１３２，１３４，１３６、プリスキャン領域判定回路１４０、設定回路１４２、プリスキャン制御回路１４４、フルスキャン制御回路１４６、差分マップ作成回路１５２，１５３，１５４，１５５、及び判定回路１５６，１５８に接続されている。また、センサ回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続され、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８、およびエッジ判定回路１２０に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。ＸＹθテーブル１０２は、ステージの一例となる。ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
【００２０】
検査装置１００では、光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。
【００２１】
複数の図形パターンが形成された被検査試料となるフォトマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上に載置される。そして、フォトマスク１０１に形成されたパターンには、適切な光源１０３によって紫外域以下の波長の光（検査光）が照明光学系１７０を介して照射される。フォトマスク１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、フォトダイオードアレイ１０５に光学像として結像し、入射する。フォトダイオードアレイ１０５として、例えば、ＴＤＩ（タイム・ディレイ・インテグレーション）センサ等を用いると好適である。
【００２２】
図２は、実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。被検査領域２２は、図２に示すように、例えばＹ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプ２０（小領域、およびストライプ領域の一例）に仮想的に分割される。そして、その分割された各検査ストライプ２０が連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御される。ＸＹθテーブル１０２の移動によってフォトダイオードアレイ１０５が相対的にＸ方向に連続移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図２に示されるようなスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。言い換えれば、センサの一例となるフォトダイオードアレイ１０５は、ＸＹθテーブル１０２（ステージ）と相対移動しながら、検査光を用いてフォトマスク１０１に形成された複数の図形パターンの光学画像を撮像する。実施の形態１では、１つの検査ストライプ２０における光学画像を撮像した後、スキャン幅ＷずつＹ方向にずれた位置で今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。
【００２３】
ここで、撮像の方向は、フォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の繰り返しに限るものではない。各検査ストライプ２０について一方の方向から撮像してもよい。例えば、ＦＷＤ−ＦＷＤの繰り返しでもよい。或いは、ＢＷＤ−ＢＷＤの繰り返しでもよい。図２の例では、例えば、ｘ方向をＦＷＤ方向、−ｘ方向をＢＷＤとして示している。
【００２４】
フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、検査ストライプ２０毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが格納される。その後、画素データは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８およびエッジ判定回路１２０に送られる。測定データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。
【００２５】
上述したように、マスクの欠陥検査の所要時間は、数時間、例えば２〜６時間に及び、かかる所要時間の間、被検査マスクとなるフォトマスク１０１に照射される検査光によるエネルギー蓄積によるフォトマスク１０１の熱膨張が起きてしまう。或いは／及び検査装置１００内部の気流の変動若しくは検査装置１００内の各種熱源によるステージ位置を測長するレーザ測長システム１２２の測定誤差等によって、測定された結果から得られるパターンの位置や寸法がマスク面内で変動してしまうといった問題があった。その結果、マスク全面のパターンの位置精度や寸法誤差の均質性が劣化し、かかる均質性の劣化がマスクの品質精度にとって無視できないものとなってきている。かかる問題に対して、マスクの欠陥検査にかかる動作を短時間にできれば、検査装置１００に起因した上述した変動を無視できる程度に小さくすることができる。言い換えれば、温度変化の影響を受けない状態で検査を行うことができる。一方、短時間でフォトマスク１０１の被検査領域２２全面の画像を取得することは困難である。そこで、実施の形態１では、フォトマスク１０１の被検査領域２２全面の画像を取得する場合よりも短時間で、フォトマスク１０１の被検査領域２２のうち、離散的な複数の領域についてだけ、まずは、画像を取得する。そして、得られた離散的な複数の領域での画像を使って、検査装置１００に起因した上述した変動分を補正する。
【００２６】
図３は、実施の形態１における検査方法の要部工程の一部を示すフローチャート図である。図３では、実施の形態１における検査方法の一連の工程のうち、プリスキャンによる位置ずれ量と寸法誤差とを測定する各工程について示している。図３において、実施の形態１におけるプリスキャンによる位置ずれ量と寸法誤差とを測定する方法は、プリスキャン領域判定工程（Ｓ１０２）と、プリスキャン領域設定工程（Ｓ１０４）と、離散的プリスキャン工程（Ｓ１０６）と、離散的参照画像作成工程（Ｓ１０８）と、パターンエッジ判定工程（Ｓ１１０）と、位置ずれ量演算工程（Ｓ１１２）と、位置ずれ量マップ作成工程（Ｓ１１４）と、寸法誤差量演算工程（Ｓ１１６）と、寸法誤差量マップ作成工程（Ｓ１１８）という一連の工程を実施する。
【００２７】
プリスキャン領域判定工程（Ｓ１０２）として、プリスキャン領域判定回路１４０は、被検査領域２２が仮想分割された複数の検査ストライプ２０のうち、それぞれ所定の間隔で均等に離れた各検査ストライプ２０内にそれぞれ図形パターンが存在するかどうかを判定する。プリスキャン領域判定回路１４０は、判定部の一例である。
【００２８】
図４は、実施の形態１におけるプリスキャン領域の一例を示す概念図である。図４において、フォトマスク１０１の被検査領域２２は、上述したように、複数の検査ストライプ２０に仮想分割される。そして、これらの複数の検査ストライプ２０の中からプリスキャンを行うプリスキャン領域３０を設定する。プリスキャン領域３０は、これら複数の検査ストライプ２０のうち、それぞれ均等に離れたいくつかの検査ストライプ２０が用いられることが望ましい。例えば、被検査領域２２をｙ方向にｎ等分（例えば、１０等分）して、ｙ方向に向かってｎ等分された各領域の最初の検査ストライプ２０が用いられると好適である。このような離散的な複数の検査ストライプ２０が用いられると好適である。特に、各プリスキャン領域３０が均等に離れるように設定するとなおよい。各プリスキャン領域３０が均等に離れることで、検査領域の偏りを抑制できる。その結果、より正確な後述するマップを得ることができる。但し、せっかく、プリスキャン領域３０となった検査ストライプ２０内に、図形パターンが形成されていない場合もあり得る。図形パターンが形成されていない場合、撮像してもパターン像が得られないので、この検査ストライプ２０をプリスキャン領域３０としても、必要な情報が得られない。そこで、まず、プリスキャン領域判定回路１４０は、被検査領域２２が仮想分割された複数の検査ストライプ２０のうち、それぞれ所定の間隔で均等に離れた各検査ストライプ２０内にそれぞれ図形パターンが存在するかどうかを判定する。図形パターンが存在するかどうかを確認する方法として、例えば、当該ストライプの各メッシュ領域で、後述するパターンエッジ判定工程（Ｓ１１０）におけるパターンエッジ対を判定（検出）する処理と同様の処理を行い、検出されるパターンエッジ対が所定の個数に達しない場合に図形パターンが存在しないと判断するように構成すると好適である。但し、これに限るものではない。
【００２９】
プリスキャン領域設定工程（Ｓ１０４）として、設定回路１４２は、判定されたすべての検査ストライプ２０に図形パターンが存在する場合には、判定されたすべての検査ストライプ２０を離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）として設定する。一方、判定された一部或いは全部の検査ストライプ２０に図形パターンが存在しない場合には、図形パターンが存在しない検査ストライプ２０の代わりに、当該図形パターンが存在しない検査ストライプ２０に最も近い図形パターンが存在する検査ストライプ２０を探索して設定する。言い換えれば、図形パターンが存在する検査ストライプ２０と、図形パターンが存在しない検査ストライプ２０の代わりとなる当該図形パターンが存在しない検査ストライプ２０に最も近い図形パターンが存在する検査ストライプ２０とを離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）として設定する。設定回路１４２は、設定部の一例である。図形パターンが存在する検査ストライプ２０を設定することでパターンの光学画像を得ることができる。
【００３０】
離散的プリスキャン工程（Ｓ１０６）として、プリスキャン制御回路１４４は、設定された離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）における光学画像（測定データ）を順に取得するように各機器を制御する。その際、設定された各プリスキャン領域３０の間に位置する検査ストライプ２０については撮像せずにフォトダイオード１０５とＸＹθテーブル１０２とを相対移動させる。複数のプリスキャン領域３０について、例えば、往路と復路で逆方向に向かうＦＷＤ−ＢＷＤの方向で撮像を繰り返す。フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが一時的に格納される。これにより、設定されたすべてのプリスキャン領域３０の撮像が終了するまでの時間を短縮化できる。よって、被検査領域２２全面について、各検査ストライプ２０を順に撮像する場合に比べて、大幅に撮像時間を短縮できる。その結果、フォトマスク１０１に照射される検査光によるエネルギーの蓄積量が低減し、フォトマスク１０１の熱膨張を抑制できる。また、検査装置１００内の各種熱源から放出される熱量を低減できる。よって、検査装置１００内部の気流の変動若しくは検査装置１００内の各種熱源から放出される熱に起因するステージ位置の測長誤差を抑制できる。言い換えれば、検査装置１００に起因する測定誤差を低減できる。プリスキャン制御回路１４４は、第１の画像取得制御部の一例である。その後、画素データは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共にエッジ判定回路１２０に送られる。測定データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。
【００３１】
離散的参照画像作成工程（Ｓ１０８）として、参照回路１１２は、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して、設定された離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）における設計データを読み出す。そして、読み出されたフォトマスク１０１の設計データを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、参照データ（参照画像）を作成する。参照データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。そして、参照データは、エッジ判定回路１２０に送られる。
【００３２】
図５は、実施の形態１におけるメッシュ領域に分割された被検査領域を説明するための概念図である。フォトマスク１０１の被検査領域２２は、所定の量子化寸法のグリッドによってメッシュ状の複数のメッシュ領域５０に仮想分割される。メッシュ領域５０のサイズは、検査ストライプ２０の幅よりも十分小さいことが望ましい。言い換えれば、各検査ストライプ２０は、それぞれ複数のメッシュ領域５０によって分割された状態になる。
【００３３】
パターンエッジ判定工程（Ｓ１１０）として、エッジ判定回路１２０は、メッシュ領域毎に、センサより得られた光学画像と参照画像のそれぞれの内部に配置されるパターン像から、Ｘ方向、Ｙ方向、及び斜め４５度（４５度、１３５度、２２５度、及び３１５度を含む）方向にパターン（図形）の端部を割り出す。そして、端部を構成するパターンエッジ（辺）と対になるパターンエッジ（辺）を判定する。このようにして、エッジ判定回路１２０は、パターンエッジ対を判定（検出）する。言い換えれば、各図形の寸法を決定する両端の辺を判定し、検出する。
【００３４】
位置ずれ量演算工程（Ｓ１１２）として、位置ずれ演算回路１２５は、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での位置ずれ量（第１の位置ずれ量）を演算する。位置ずれ演算回路１２５は、第１の位置ずれ量演算部の一例である。
【００３５】
図６は、実施の形態１におけるパターン位置とパターン寸法との一例を示す図である。図６（ａ）では、メッシュ領域内の一部の領域４０内に配置されるパターンの上面図が示されている。図６（ｂ）では、図６（ａ）のパターンに対応するドーズプロファイルの一例が示されている。具体的には、まず、位置ずれ演算回路１２５は、メッシュ領域毎に、光学画像と参照画像とで、それぞれ判定されたパターンエッジ対４２，４３（或いは、パターンエッジ対４４，４５）間の中心位置を算出する。かかるエッジ間の中心位置をパターンの位置とする。次に、光学画像から得られたパターンの位置と参照画像から得られた対応するパターンの位置との差分を演算する。その差が、位置ずれ量（第１の位置ずれ量）として演算される。通常、各メッシュ領域内には、複数のパターンが配置されるので、かかる位置ずれ量も複数のパターンの数に応じてそれぞれ算出される。そこで、実施の形態１では、各算出値を統計処理し、最頻値（モード値）をそのメッシュ領域５０を代表する位置ずれ量（第１の位置ずれ量）とすればよい。
【００３６】
位置ずれ量マップ作成工程（Ｓ１１４）として、マップ作成回路１３１は、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）における各位置ずれ量（第１の位置ずれ量）を用いて、被検査領域２２全体における位置ずれ量マップ（第１の位置ずれ量マップ）を作成する。マップ作成回路１３１は、第１の位置ずれ量マップ作成部の一例である。ここでは、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）の各メッシュ領域の値しかデータを持っていない。そこで、マップ作成回路１３１は、得られているメッシュ領域値を多項式で近似（フィッティング）して、データの無いその他のメッシュ領域の値も推定する。そして、データの有るメッシュ領域では、それぞれの対応するメッシュ領域値が入力される。一方、データの無いその他のメッシュ領域では、推定された値が入力される。このようにして、被検査領域２２全体における位置ずれ量マップ（第１の位置ずれ量マップ）が作成される。ここでは、多項式を使ったフィッティングを行っているがこれに限るものではなく、線形補間によってデータの無いその他のメッシュ領域の値を補間してもよい。作成された位置ずれ量マップ（第１の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＡ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００３７】
寸法誤差量演算工程（Ｓ１１６）として、寸法誤差量演算回路１２４は、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での寸法誤差量（第１の寸法誤差量）を演算する。寸法誤差量演算回路１２４は、第１の寸法誤差量演算部の一例である。具体的には、まず、寸法誤差量演算回路１２４は、メッシュ領域毎に、光学画像と参照画像とで、それぞれ判定されたパターンエッジ対４２，４３（或いは、パターンエッジ対４４，４５）間の距離を算出する。かかるエッジ間の距離をパターン寸法とする。次に、光学画像から得られたパターン寸法と参照画像から得られた対応するパターン寸法との差分を演算する。その差が、寸法誤差量（第１の寸法誤差量）として演算される。通常、各メッシュ領域内には、複数のパターンが配置されるので、かかる寸法誤差量も複数のパターンの数に応じてそれぞれ算出される。そこで、実施の形態１では、各算出値を統計処理し、最頻値（モード値）をそのメッシュ領域５０を代表する寸法誤差量（第１の寸法誤差量）とすればよい。
【００３８】
寸法誤差量マップ作成工程（Ｓ１１８）として、マップ作成回路１３２は、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）における各寸法誤差量（第１の寸法誤差量）を用いて、被検査領域２２全体における寸法誤差量マップ（第１の寸法誤差量マップ）を作成する。マップ作成回路１３２は、第１の寸法誤差量マップ作成部の一例である。ここでは、離散的な複数の検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）の各メッシュ領域の値しかデータを持っていない。そこで、マップ作成回路１３２は、得られているメッシュ領域値を多項式で近似（フィッティング）して、データの無いその他のメッシュ領域の値も推定する。そして、データの有るメッシュ領域では、それぞれの対応するメッシュ領域値が入力される。一方、データの無いその他のメッシュ領域では、推定された値が入力される。このようにして、被検査領域２２全体における寸法誤差量マップ（第１の寸法誤差量マップ）が作成される。ここでは、多項式を使ったフィッティングを行っているがこれに限るものではなく、線形補間によってデータの無いその他のメッシュ領域の値を補間してもよい。作成された寸法誤差量マップ（第１の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＡ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００３９】
図７は、実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。図７では、実施の形態１における検査方法の一連の工程のうち、フルスキャンによる位置ずれ量と寸法誤差とを測定する各工程およびパターン欠陥検査の工程とについて示している。図７において、実施の形態１におけるフルスキャンによる位置ずれ量と寸法誤差とを測定する方法は、フルスキャン工程（Ｓ２０６）と、参照画像作成工程（Ｓ２０８）と、パターンエッジ判定工程（Ｓ２１０）と、位置ずれ量演算工程（Ｓ２１２）と、位置ずれ量マップ作成工程（Ｓ２１４）と、寸法誤差量演算工程（Ｓ２１６）と、寸法誤差量マップ作成工程（Ｓ２１８）という一連の工程を実施する。また、パターン欠陥検査方法は、上述したフルスキャン工程（Ｓ２０６）及び参照画像作成工程（Ｓ２０８）と、画素比較工程（Ｓ２２０）という一連の工程を実施する。
【００４０】
フルスキャン工程（Ｓ２０６）として、フルスキャン制御回路１４６は、フォトダイオードアレイ１０５とＸＹθテーブル１０２とを相対移動させながら、フォトマスク１０１の被検査領域２２全体について検査ストライプ２０毎に順に光学画像を取得するように各機器を制御する。フルスキャン制御回路１４６は、第２の画像取得制御部の一例である。例えば、往路と復路で逆方向に向かうＦＷＤ−ＢＷＤの方向で撮像を繰り返す。フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、検査ストライプ２０毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが一時的に格納される。その後、画素データは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共にエッジ判定回路１２０および比較回路１０８に送られる。測定データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。かかるフルスキャンで得られた測定データは、検査装置１００内の温度上昇による位置ずれおよび寸法誤差を含んでいることになる。
【００４１】
参照画像作成工程（Ｓ２０８）として、参照回路１１２は、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して、被検査領域２２全体における各検査ストライプ２０について順に設計データを読み出す。そして、読み出されたフォトマスク１０１の設計データを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、参照データ（参照画像）を作成する。参照データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。そして、参照データは、エッジ判定回路１２０および比較回路１０８に送られる。
【００４２】
パターンエッジ判定工程（Ｓ２１０）として、エッジ判定回路１２０は、上述したメッシュ領域毎に、センサより得られた光学画像と参照画像のそれぞれの内部に配置されるパターン像から、Ｘ方向、Ｙ方向、及び斜め４５度（４５度、１３５度、２２５度、及び３１５度を含む）方向にパターン（図形）の端部を割り出す。そして、端部を構成するパターンエッジ（辺）と対になるパターンエッジ（辺）を判定する。このようにして、エッジ判定回路１２０は、パターンエッジ対を判定（検出）する。言い換えれば、各図形の寸法を決定する両端の辺を判定し、検出する。
【００４３】
位置ずれ量演算工程（Ｓ２１２）として、位置ずれ演算回路１２６は、被検査領域２２全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での位置ずれ量（第２の位置ずれ量）を演算する。位置ずれ演算回路１２６は、第２の位置ずれ量演算部の一例である。位置ずれ量の演算の仕方は、上述したプリスキャンの場合と同様である。
【００４４】
位置ずれ量マップ作成工程（Ｓ２１４）として、マップ作成回路１３４は、位置ずれ量（第２の位置ずれ量）を用いて、被検査領域２２全体における位置ずれ量マップ（第２の位置ずれ量マップ）を作成する。マップ作成回路１３４は、第２の位置ずれ量マップ作成部の一例である。ここでは、被検査領域２２全体における検査ストライプ２０の各メッシュ領域の値のデータを持っている。よって、演算された値をそのまま用いればよい。作成された位置ずれ量マップ（第２の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＢ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００４５】
寸法誤差量演算工程（Ｓ２１６）として、寸法誤差量演算回路１２８は、被検査領域２２全体を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での寸法誤差量（第２の寸法誤差量）を演算する。寸法誤差量演算回路１２８は、第２の寸法誤差量演算部の一例である。寸法誤差量の演算の仕方は、上述したプリスキャンの場合と同様である。
【００４６】
寸法誤差量マップ作成工程（Ｓ２１８）として、マップ作成回路１３６は、寸法誤差量（第２の寸法誤差量）を用いて、被検査領域２２全体における寸法誤差量マップ（第２の寸法誤差量マップ）を作成する。マップ作成回路１３６は、第２の寸法誤差量マップ作成部の一例である。ここでは、被検査領域２２全体における検査ストライプ２０の各メッシュ領域の値のデータを持っている。よって、演算された値をそのまま用いればよい。作成された寸法誤差量マップ（第２の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＢ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００４７】
また、画素比較工程（Ｓ２２０）として、比較回路１０８（検査部）は、検査ストライプ２０毎にストライプパターンメモリ１２３から測定データ（光学画像）を入力する。他方、参照回路１１２から参照データ（参照画像）を入力する。
【００４８】
そして、測定データと参照データとの位置合わせを行なう。そして、測定データの各画素データと参照データの参照画素データとを所定のアルゴリズムに従って画素毎に比較し、欠陥の有無を判定する。例えば、測定データと参照データとにおける画素値の差が閾値内かどうかで判定する。そして、比較された結果は出力される。比較された結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。
【００４９】
図８は、実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。図８では、実施の形態１における検査方法の一連の工程のうち、位置ずれ量取得後における位置ずれ量の検査方法の各工程について示している。図８において、位置ずれ量取得後における位置ずれ量の検査方法は、差分マップ作成工程（Ｓ３０２）と、差分マップ作成工程（Ｓ３０４）と、判定工程（Ｓ３０６）という一連の工程を実施する。
【００５０】
差分マップ作成工程（Ｓ３０２）として、差分マップ作成回路１５２は、プリスキャンで得られた位置ずれ量マップ（第１の位置ずれ量マップ）とフルスキャンで得られた位置ずれ量マップ（第２の位置ずれ量マップ）との差分を演算して、位置ずれ差分マップ（第１の位置ずれ差分マップ、位置ずれ差分マップＡ）を作成する。差分マップ作成回路１５２は、第１の位置ずれ差分マップ作成部の一例である。かかる位置ずれ差分マップ（第１の位置ずれ差分マップ、位置ずれ差分マップＡ）では、フォトマスク１０１に照射される検査光によるエネルギー蓄積によるフォトマスク１０１の熱膨張、或いは／及び検査装置１００内部の気流の変動若しくは検査装置１００内の各種熱源によるステージ位置を測長するレーザ測長システム１２２の測定誤差等、検査装置１００に起因した上述した変動分が表されている。言い換えれば、検査装置１００の温度変化の影響による変動分が表されている。作成された位置ずれ差分マップ（第１の位置ずれ差分マップ、位置ずれ差分マップＡ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００５１】
差分マップ作成工程（Ｓ３０４）として、差分マップ作成回路１５３は、フルスキャンで得られた位置ずれ量マップ（第２の位置ずれ量マップ）と位置ずれ差分マップ（第１の位置ずれ差分マップ、位置ずれ差分マップＡ）との差分を演算して、補正された位置ずれ量マップ（第３の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＣ）を作成する。差分マップ作成回路１５３は、第３の位置ずれ量マップ作成部の一例である。作成された補正済み位置ずれ量マップ（第３の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＣ）では、フルスキャンで得られた位置ずれ量マップから検査装置１００の温度変化等の装置内の環境変動の影響による変動分を除いた位置ずれ量が定義される。言い換えれば、フォトマスク１０１に形成されたパターン自体の位置ずれ量が示される。作成された位置ずれ量マップ（第３の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＣ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００５２】
判定工程（Ｓ３０６）として、判定回路１５６は、位置ずれ量マップ（第３の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＣ）に定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する。判定回路１５６は、位置ずれ量判定部の一例である。そして、位置ずれ量についての判定結果は出力される。判定結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。特に、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９では、判定結果を表示することによってユーザへ視覚的に出力する。は、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９は出力部の一例となる。位置ずれ量マップ（第３の位置ずれ量マップ、位置ずれ量マップＣ）に定義される各マップ値が許容値内であれば、許容マスクと判定できる。他方、各マップ値のいずれかが許容値を超えていれば、ＮＧマスクと判定できる。言い換えれば、位置ずれ量について面内均一性が許容範囲外であると判定できる。かかるＮＧマスクは、たとえ画素比較でパターン欠陥が許容内であった場合でも、ＮＧマスクとして評価される。
【００５３】
図９は、実施の形態１における検査方法の要部工程の他の一部を示すフローチャート図である。図９では、実施の形態１における検査方法の一連の工程のうち、寸法誤差量取得後における寸法誤差量の検査方法の各工程について示している。図９において、寸法誤差量取得後における寸法誤差量の検査方法は、差分マップ作成工程（Ｓ３１２）と、差分マップ作成工程（Ｓ３１４）と、判定工程（Ｓ３１６）という一連の工程を実施する。
【００５４】
差分マップ作成工程（Ｓ３１２）として、差分マップ作成回路１５４は、プリスキャンで得られた寸法誤差量マップ（第１の寸法誤差量マップ）とフルスキャンで得られた寸法誤差量マップ（第２の寸法誤差量マップ）との差分を演算して、寸法誤差差分マップ（第１の寸法誤差差分マップ、寸法誤差差分マップＡ）を作成する。差分マップ作成回路１５４は、第１の寸法誤差差分マップ作成部の一例である。かかる寸法誤差差分マップ（第１の寸法誤差差分マップ、寸法誤差差分マップＡ）では、フォトマスク１０１に照射される検査光によるエネルギー蓄積によるフォトマスク１０１の熱膨張、或いは／及び検査装置１００内部の気流の変動若しくは検査装置１００内の各種熱源によるステージ位置を測長するレーザ測長システム１２２の測定誤差等、検査装置１００に起因した上述した変動分が表されている。言い換えれば、検査装置１００の温度変化の影響による変動分が表されている。作成された寸法誤差差分マップ（第１の寸法誤差差分マップ、寸法誤差差分マップＡ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００５５】
差分マップ作成工程（Ｓ３１４）として、差分マップ作成回路１５５は、フルスキャンで得られた寸法誤差量マップ（第２の寸法誤差量マップ）と寸法誤差差分マップ（第１の寸法誤差差分マップ、寸法誤差差分マップＡ）との差分を演算して、補正された寸法誤差量マップ（第３の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＣ）を作成する。差分マップ作成回路１５５は、第３の寸法誤差量マップ作成部の一例である。作成された補正済み寸法誤差量マップ（第３の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＣ）では、フルスキャンで得られた寸法誤差量マップから検査装置１００の温度変化等の装置内の環境変動の影響による変動分を除いた寸法誤差量が定義される。言い換えれば、フォトマスク１０１に形成されたパターン自体の寸法誤差量が示される。作成された寸法誤差量マップ（第３の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＣ）は、例えば、磁気ディスク装置１０９に格納（記憶）される。
【００５６】
判定工程（Ｓ３１６）として、判定回路１５８は、寸法誤差量マップ（第３の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＣ）に定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する。判定回路１５６は、寸法誤差量判定部の一例である。そして、寸法誤差量についての判定結果は出力される。判定結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。特に、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９では、判定結果を表示することによってユーザへ視覚的に出力する。は、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９は出力部の一例となる。寸法誤差量マップ（第３の寸法誤差量マップ、寸法誤差量マップＣ）に定義される各マップ値が許容値内であれば、許容マスクと判定できる。他方、各マップ値のいずれかが許容値を超えていれば、ＮＧマスクと判定できる。言い換えれば、寸法誤差量について面内均一性が許容範囲外であると判定できる。かかるＮＧマスクは、たとえ画素比較でパターン欠陥が許容内であった場合でも、ＮＧマスクとして評価される。
【００５７】
以上のように、短時間であれば、上述した変動は無視できるほどの変化であることに着目し、マスク全面検査に先立って、マスク全面を短時間で離散的にプリスキャンして、温度変化の影響を受けない状態のパターン位置・寸法誤差分布データを採取する。そして、追ってマスク全面検査およびマスク全面のパターン位置ずれ・寸法誤差分布状況を採取し、これらの誤差分布は、先に採取済みの温度変化の影響を受けない状態の誤差分布データで補正すればよい。
【００５８】
実施の形態１によれば、温度変化の影響を受けない状態の分布データでマスク全面検査に連動して採取するマスク全面のパターン位置ずれ・寸法誤差分布データを補正して、信頼性の高いマスクの面内誤差分布データを取得することができる。従来、別装置で計測する必要があったマスク面内均質性の測定が可能な検査装置および検査方法が提供される。
【００５９】
ここで、上述したメッシュ領域は、検査装置の比較判定処理の過程で取り扱う適当な寸法のフレーム領域とするのが適切で、メッシュ寸法の一例としては、１辺が約３０μｍから５０μｍ程度の矩形領域（正方形領域、或いは長方形領域）に設定すると好適である。１辺が２００ｎｍの正方形状のコンタクトホールパターンが５００ｎｍピッチで配置されていたとすると、３０μｍ角の矩形領域には（約５９個）２＝３４８１個存在することになる。一方、５０ｎｍの画素寸法でパターンを処理すると、２００ｎｍ角のコンタクトホールのＸ方向端部の辺とＹ方向端部の辺は、理論上はそれぞれ４画素分、実際には、それぞれ２画素または３画素にわたってパターンエッジ対を構成する。よって、２画素または３画素にわたってパターン寸法算出およびパターン位置算出が可能である。パターンエッジ対におけるエッジ間で対となる画素の位置を特定し、パターン寸法算出においては画素間の距離を、パターン位置算出においては画素間のちょうど真中となる中間位置を演算すればよい。このため、コンタクトホールパターン１個につきＸＹ各２点、計４点のパターンエッジ対計算が可能になる。よって、３０μｍ角の矩形領域（フレーム領域）では３４８１×４＝１３９２４個のパターン位置、および線幅測定値が得られる。このように求まった位置ずれ量データと線幅寸法誤差データはメッシュ領域内で統計処理され、最も頻度が高い値（モード値）をそのメッシュ領域を代表とする位置ずれ値と線幅誤差値とすればよい。被検査領域２２が例えば１００ｍｍ角だとして、（Ｘ，Ｙ）それぞれ２０×２０箇所〜１００×１００箇所程度の測定箇所があれば有意義なマップが作成できる。そのため、例えば、３０μｍ角のメッシュ領域を設定した場合には、例えば、１〜５ｍｍ程度の間隔でメッシュ領域内の計算を実行すれば十分である。
【００６０】
よって、フルスキャン時において、被検査領域２２全面について得られた画像のすべてのメッシュ領域におけるパターン位置ずれ量と寸法誤差量を求めてもよいが、ｘ方向およびｙ方向について、上述した、例えば、１〜５ｍｍ程度の間隔で離れたメッシュ領域内の計算を実行してもよい。被検査領域２２が例えば１００ｍｍ角だとして、被検査領域２２を２０〜１００等分した座標に位置するメッシュ領域を計算対象としてもよい。言い換えれば、フルスキャン時において、検査ストライプ２０の分割方向（ｙ方向）について、被検査領域２２を２０〜１００等分した座標に該当するか、該当しないを判別して、該当する検査ストライプ２０についてパターン位置ずれ量と寸法誤差量を求めてもよい。そして、得られた値をマップ化することにより、被検査マスクの位置ずれ量マップ、寸法誤差量マップが得られる。
【００６１】
また、フルスキャン時およびプリスキャン時の一方或いは両方において、撮像した検査ストライプ２０内のメッシュ領域の中にもパターンエッジが含まれていないメッシュ領域が存在する場合がある。ｘ方向およびｙ方向について、上述した、例えば、１〜５ｍｍ程度の間隔で離れたメッシュ領域内の計算を実行する際、かかるパターンエッジが含まれていないメッシュ領域が計算領域になる場合がある。その場合には、近傍に位置するパターンエッジが含まれているメッシュ領域を代わりに計算領域とすればよい。被検査領域２２が例えば１００ｍｍ角の場合、検査ストライプ２０の長手方向（ｘ方向）も１００ｍｍとなる。その場合、検査ストライプ２０の長手方向を２０〜１００等分した座標に位置するメッシュ領域を計算対象とすればよい。そして、かかるピッチで計算するメッシュ領域のうち、パターンエッジが含まれていないメッシュ領域は、近傍に位置するパターンエッジが含まれているメッシュ領域を代わりとすればよい。
【００６２】
また、撮像された検査ストライプ２０（プリスキャン領域３０）内の各メッシュ領域を計算する所要時間は、センサで撮像しながらステージ走行する所要時間に対してきわめて短時間である。そのため、プリスキャンにおいて、撮像する検査ストライプ２０を間引いて走行しても、メッシュ領域内の計算時間によって律束しない。よって、プリスキャンにかかる時間は、フルスキャンに比べて短時間で済ますことができ、温度上昇等の装置内の環境変動の影響を受ける前にスキャンを終了できる。
【００６３】
実施の形態１で得られた位置ずれ量マップ、寸法誤差量マップは，従来のマスクパターンの局所的な形状欠陥とは違ったマスク評価を判断する尺度になる。たとえ、従来のマスク形状検査で無欠陥と判断しても、本マップでマスク全面の均質性が悪いと判断した場合には、その被検査マスクは不良品と判断される。均質性が悪いと判断する目安は、マスク全面のパターンの位置ずれがピーク・トゥ・ピーク値で、例えば、２０ｎｍほどの誤差を生じている場合、あるいは、マスク全面の線幅誤差量が最大２０ｎｍを越える箇所がある場合に不良と判断する。
【００６４】
また、判断の基準は上述した例ではナノメータ［ｎｍ］単位の数値で示したが、被検査マスクが用いられるデバイス・テクノロジーノードで決まる典型的な線幅寸法に対する比率（パーセント値指定）で許容面内均一性の基準を決める方法もある。例えば線幅許容値を線幅の１０％とする方式である。デバイス・テクノロジーノードがハーフピッチ（ｈｐ）２８ｎｍとすると、４倍体マスク上の典型的な線幅：１１２ｎｍの箇所の位置ずれ、線幅許容値は線幅の１０％として、１１．２ｎｍで判定する。マスク上には様々な寸法のパターンがあるが、どのパターンにも１０％を適用する。パターン寸法が大きい箇所では許容誤差寸法が大きく、細いパターンには、許容値も小さな値となる。
【００６５】
このようにパターンの形状欠陥が無くても、マスク面内のパターン位置ずれ、線幅誤差が許容値を超えた場合には、そのマスクは不合格とすることで、従来に比べて一層高精度なマスク検査を実施できる。
【００６６】
そして、実施の形態１において、パターンの形状欠陥が無く、かつ、パターン位置ずれ、及び線幅誤差の評価においても合格だったマスクは次の工程のウェハ露光に供される。ウェハ露光装置は原版マスクを例えば４分の１に縮小投影してウェハ焼付けを行う。最近のウェハ露光装置には光源形状が単一の点光源ではなく、輪帯や異方形状の光源を形成できるものが存在する。このような、光源形状を制御可能な露光装置に、実施の形態１で得られるマスク面内分布を測定した情報を入力すると、マスク面内の位置ずれ・線幅分布情報を相殺する光源の光量分布補正を掛けることができ、一層正確なウェハ露光像を得ることが可能になる。すなわち、マスク上のパターン線幅が細めに形成された領域に対応する露光光源光量を強めに、マスク上のパターン線幅が太めに形成された領域に対応する光源光量を弱めに制御することによって、ウェハ面に形成されるパターン線幅は、全面で一層均質な一定幅にすることができる。マスク上のパターン位置ずれに対しても、光源形状を制御可能な露光装置にて点光源の輝点位置を、パターンずれを相殺するよう偏心させるよう制御すれば、ウェハ面に形成されるパターン位置を設計どおりの理想位置・線幅となるように形成することができるようになる。
【００６７】
このように、マスク検査が合格だったマスクであっても、許容範囲内のパターン位置ずれ、線幅誤差位置ずれ・線幅分布の情報を添えてウェハ転写工程で適切な補正を施すことができ、一層高精度なウェハパターンを形成できるようになる。
【００６８】
さらに、マスク検査においてパターン位置ずれ、線幅誤差の判定がわずかに許容値オーバーで不合格になったマスクでも、パターン位置ずれ、線幅誤差位置ずれ・線幅分布の情報を添えてウェハ転写工程で適切な補正を施せば、設計どおりの理想位置・線幅となるように形成することができるようになり、不合格となるマスクを減らして、製造歩留まりを向上させることができるようになる。
【００６９】
また、製造されたマスクのパターン位置ずれ、線幅誤差を生じる原因はマスク描画装置でパターンを描画する際のマスク描画装置の安定性やマスク製造プロセスの変動が考えられる。実施の形態１で得られたマスク面内分布マップが、複数のマスクで共通で再現性がある分布傾向がある場合には、描画装置でその傾向を相殺するよう補正を掛けることが考えられる。例えば、線幅が細めに形成されている領域には、描画のパターン線幅を予め太めに補正しておいたり、パターン位置ずれを生じる領域では、予め逆方向にパターンをシフトしておいたりする方法である。
【００７０】
また、以上説明している本技術は、採取するマスクパターン像は、透過光により得られる像のほか、反射像でも演算可能であり、光リソグラフィ用のマスクのほか、ＥＵＶ露光用の反射マスクの検査にも有効である。
【００７１】
以上の説明において、「〜部」、或いは「〜回路」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。或いは、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により実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、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１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、エッジ判定回路１２０、位置ずれ演算回路１２５，１２６、寸法誤差量演算回路１２４，１２８、マップ作成回路１３１，１３２，１３４，１３６、プリスキャン領域判定回路１４０、設定回路１４２、プリスキャン制御回路１４４、フルスキャン制御回路１４６、差分マップ作成回路１５２，１５３，１５４，１５５、及び判定回路１５６，１５８内の各回路等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。
【００７２】
また、上述した例では、ダイ−データベース検査を基にして、参照画像を設計データから作成した場合について説明したが、これに限るものではない。
【００７３】
図１０は、ダイ−ダイ検査を説明するための概念図である。図１０において、フォトマスク１０１上には、同一の設計パターンで描画された複数のパターン領域１０，１２（被検査領域）が形成されている。そして、この２つのパターン領域１０，１２を合わせた全体が図２で示した複数の検査ストライプに仮想分割される。そして、光学画像取得部１５０によって、検査ストライプ毎に光学画像データ（測定データ）が取得される。そのため、１つの検査ストライプの測定データには、パターン領域１０，１２の両方の画像が含まれている。そして、測定されたパターン領域１０，１２の一方の画像を上述した光学画像とし、他方の画像を参照画像として、同様に、位置ずれ量、寸法誤差量を求めれば、ダイ−ダイ検査を基にして、実施の形態１を適用することができる。
【００７４】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、以上の説明では、透過光学系とフォトマスク１０１の透過光を使った検査装置について説明したが、反射光学系とフォトマスク１０１の反射光を使った検査装置であっても本発明は有効である。
【００７５】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、検査装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【００７６】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのパターン検査装置及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７７】
１０，１２ パターン領域
２０ 検査ストライプ
２２ 被検査領域
３０ プリスキャン領域
５０ メッシュ領域
１００ 検査装置
１０１ フォトマスク
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 拡大光学系
１０５ フォトダイオードアレイ
１０６ センサ回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１２ 参照回路
１１３ オートローダ制御回路
１１４ テーブル制御回路
１１５ 磁気テープ装置
１１６ ＦＤ
１１７ ＣＲＴ
１１８ パターンモニタ
１１９ プリンタ
１２０ エッジ判定回路
１２１ バス
１２２ レーザ測長システム
１２３ ストライプパターンメモリ
１２４，１２８ 寸法誤差量演算回路
１２５，１２６ 位置ずれ演算回路
１３０ オートローダ
１３１，１３２，１３４，１３６ マップ作成回路
１４０ プリスキャン領域判定回路
１４２ 設定回路
１４４ プリスキャン制御回路
１４６ フルスキャン制御回路
１５０ 光学画像取得部
１５２，１５３，１５４，１５５ 差分マップ作成回路
１５６，１５８ 判定回路
１６０ 制御系回路
１７０ 照明光学系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の図形パターンが形成された被検査試料を載置する、移動可能なステージと、
検査光を発生する光源と、
前記ステージと相対移動しながら、前記検査光を用いて前記被検査試料に形成された複数の図形パターンの光学画像を撮像するセンサと、
前記被検査試料の被検査領域全体を短冊状に仮想分割した複数の小領域のうち離散的な複数の小領域について、前記離散的な各小領域間に位置する領域については撮像せずに前記センサと前記ステージとを相対移動させながら、前記離散的な複数の小領域おける光学画像を順に取得するように制御する第１の画像取得制御部と、
前記センサと前記ステージとを相対移動させながら、前記被検査試料の被検査領域全体について小領域毎に順に光学画像を取得するように制御する第２の画像取得制御部と、
前記離散的な複数の小領域を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の位置ずれ量を演算する第１の位置ずれ量演算部と、
前記離散的な複数の小領域における各第１の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第１の位置ずれ量マップを作成する第１の位置ずれ量マップ作成部と、
前記検査領域全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の位置ずれ量を演算する第２の位置ずれ量演算部と、
前記第２の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第２の位置ずれ量マップを作成する第２の位置ずれ量マップ作成部と、
前記第１の位置ずれ量マップと前記第２の位置ずれ量マップとの差分を演算して、第１の位置ずれ差分マップを作成する第１の位置ずれ差分マップ作成部と、
前記第２の位置ずれ量マップと前記第１の位置ずれ差分マップとの差分を演算して、第３の位置ずれ量マップを作成する第３の位置ずれ量マップ作成部と、
前記第３の位置ずれ量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する位置ずれ量判定部と、
位置ずれ量についての判定結果を出力する出力部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記離散的な複数の小領域を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の寸法誤差量を演算する第１の寸法誤差量演算部と、
前記離散的な複数の小領域における各第１の寸法誤差量を用いて、被検査領域全体における第１の寸法誤差量マップを作成する第１の寸法誤差量マップ作成部と、
前記検査領域全体を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の寸法誤差量を演算する第２の寸法誤差量演算部と、
前記第２の寸法誤差量を用いて、被検査領域全体における第２の寸法誤差量マップを作成する第２の寸法誤差量マップ作成部と、
前記第１の寸法誤差量マップと前記第２の寸法誤差量マップとの差分を演算して、第１の寸法誤差差分マップを作成する第１の寸法誤差差分マップ作成部と、
前記第２の寸法誤差量マップと前記第１の寸法誤差差分マップとの差分を演算して、第３の寸法誤差量マップを作成する第３の寸法誤差量マップ作成部と、
前記第３の寸法誤差量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する寸法誤差量判定部と、
をさらに備え、
前記出力部は、寸法誤差量についての判定結果を出力することを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記被検査試料の被検査領域は所定の方向に短冊状に複数のストライプ領域に仮想分割され、
前記離散的な複数の小領域として、複数のストライプ領域のうち、それぞれ均等に離れたストライプ領域が用いられることを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記被検査試料の被検査領域は所定の方向に短冊状に複数のストライプ領域に仮想分割され、
前記複数のストライプ領域のうち、それぞれ所定の間隔で均等に離れた各ストライプ領域内にそれぞれ図形パターンが存在するかどうかを判定する判定部と、
判定されたすべてのストライプ領域に図形パターンが存在する場合には、判定されたすべてのストライプ領域を前記離散的な複数の小領域として設定し、判定された一部或いは全部のストライプ領域に図形パターンが存在しない場合には、図形パターンが存在するストライプ領域と、図形パターンが存在しないストライプ領域の代わりとなる当該図形パターンが存在しないストライプ領域に最も近い図形パターンが存在するストライプ領域とを前記離散的な複数の小領域として設定する設定部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項５】
複数の図形パターンが形成された被検査試料を載置するステージと相対移動しながら、光源から発生する検査光を用いて前記被検査試料に形成された複数の図形パターンの光学画像を撮像するセンサを用いて、前記被検査試料の検査領域全体を短冊状に仮想分割した複数の小領域のうち離散的な複数の小領域について、前記離散的な各小領域間に位置する領域については撮像せずに前記センサと前記ステージとを相対移動させながら、前記離散的な複数の小領域おける光学画像を順に取得する工程と、
前記センサと前記ステージとを相対移動させながら、前記被検査試料の検査領域全体について小領域毎に順に光学画像を取得する工程と、
前記離散的な複数の小領域を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の位置ずれ量を演算する工程と、
前記離散的な複数の小領域における各第１の位置ずれ量を用いて、検査領域全体における第１の位置ずれ量マップを作成する工程と、
前記検査領域全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の位置ずれ量を演算する工程と、
前記第２の位置ずれ量を用いて、検査領域全体における第２の位置ずれ量マップを作成する工程と、
前記第１の位置ずれ量マップと前記第２の位置ずれ量マップとの差分を演算して、第１の位置ずれ差分マップを作成する工程と、
前記第２の位置ずれ量マップと前記第１の位置ずれ差分マップとの差分を演算して、第３の位置ずれ量マップを作成する工程と、
前記第３の位置ずれ量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する工程と、
位置ずれ量についての判定結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１】
複数の図形パターンが形成された被検査試料を載置する、移動可能なステージと、
検査光を発生する光源と、
前記ステージと相対移動しながら、前記検査光を用いて前記被検査試料に形成された複数の図形パターンの光学画像を撮像するセンサと、
前記被検査試料の被検査領域全体を短冊状に仮想分割した複数の小領域のうち離散的な複数の小領域について、前記離散的な各小領域間に位置する領域については撮像せずに前記センサと前記ステージとを相対移動させながら、前記離散的な複数の小領域おける光学画像を順に取得するように制御する第１の画像取得制御部と、
前記センサと前記ステージとを相対移動させながら、前記被検査試料の被検査領域全体について小領域毎に順に光学画像を取得するように制御する第２の画像取得制御部と、
前記離散的な複数の小領域を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の位置ずれ量を演算する第１の位置ずれ量演算部と、
前記離散的な複数の小領域における各第１の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第１の位置ずれ量マップを作成する第１の位置ずれ量マップ作成部と、
前記検査領域全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の位置ずれ量を演算する第２の位置ずれ量演算部と、
前記第２の位置ずれ量を用いて、被検査領域全体における第２の位置ずれ量マップを作成する第２の位置ずれ量マップ作成部と、
前記第１の位置ずれ量マップと前記第２の位置ずれ量マップとの差分を演算して、第１の位置ずれ差分マップを作成する第１の位置ずれ差分マップ作成部と、
前記第２の位置ずれ量マップと前記第１の位置ずれ差分マップとの差分を演算して、第３の位置ずれ量マップを作成する第３の位置ずれ量マップ作成部と、
前記第３の位置ずれ量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する位置ずれ量判定部と、
位置ずれ量についての判定結果を出力する出力部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記離散的な複数の小領域を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の寸法誤差量を演算する第１の寸法誤差量演算部と、
前記離散的な複数の小領域における各第１の寸法誤差量を用いて、被検査領域全体における第１の寸法誤差量マップを作成する第１の寸法誤差量マップ作成部と、
前記検査領域全体を撮像した際における、それぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の寸法誤差量を演算する第２の寸法誤差量演算部と、
前記第２の寸法誤差量を用いて、被検査領域全体における第２の寸法誤差量マップを作成する第２の寸法誤差量マップ作成部と、
前記第１の寸法誤差量マップと前記第２の寸法誤差量マップとの差分を演算して、第１の寸法誤差差分マップを作成する第１の寸法誤差差分マップ作成部と、
前記第２の寸法誤差量マップと前記第１の寸法誤差差分マップとの差分を演算して、第３の寸法誤差量マップを作成する第３の寸法誤差量マップ作成部と、
前記第３の寸法誤差量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する寸法誤差量判定部と、
をさらに備え、
前記出力部は、寸法誤差量についての判定結果を出力することを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記被検査試料の被検査領域は所定の方向に短冊状に複数のストライプ領域に仮想分割され、
前記離散的な複数の小領域として、複数のストライプ領域のうち、それぞれ均等に離れたストライプ領域が用いられることを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記被検査試料の被検査領域は所定の方向に短冊状に複数のストライプ領域に仮想分割され、
前記複数のストライプ領域のうち、それぞれ所定の間隔で均等に離れた各ストライプ領域内にそれぞれ図形パターンが存在するかどうかを判定する判定部と、
判定されたすべてのストライプ領域に図形パターンが存在する場合には、判定されたすべてのストライプ領域を前記離散的な複数の小領域として設定し、判定された一部或いは全部のストライプ領域に図形パターンが存在しない場合には、図形パターンが存在するストライプ領域と、図形パターンが存在しないストライプ領域の代わりとなる当該図形パターンが存在しないストライプ領域に最も近い図形パターンが存在するストライプ領域とを前記離散的な複数の小領域として設定する設定部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項５】
複数の図形パターンが形成された被検査試料を載置するステージと相対移動しながら、光源から発生する検査光を用いて前記被検査試料に形成された複数の図形パターンの光学画像を撮像するセンサを用いて、前記被検査試料の検査領域全体を短冊状に仮想分割した複数の小領域のうち離散的な複数の小領域について、前記離散的な各小領域間に位置する領域については撮像せずに前記センサと前記ステージとを相対移動させながら、前記離散的な複数の小領域おける光学画像を順に取得する工程と、
前記センサと前記ステージとを相対移動させながら、前記被検査試料の検査領域全体について小領域毎に順に光学画像を取得する工程と、
前記離散的な複数の小領域を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第１の位置ずれ量を演算する工程と、
前記離散的な複数の小領域における各第１の位置ずれ量を用いて、検査領域全体における第１の位置ずれ量マップを作成する工程と、
前記検査領域全体を撮像した際に取得されたそれぞれの光学画像中の図形の寸法と、それぞれ対応する参照画像中の図形の寸法との間での第２の位置ずれ量を演算する工程と、
前記第２の位置ずれ量を用いて、検査領域全体における第２の位置ずれ量マップを作成する工程と、
前記第１の位置ずれ量マップと前記第２の位置ずれ量マップとの差分を演算して、第１の位置ずれ差分マップを作成する工程と、
前記第２の位置ずれ量マップと前記第１の位置ずれ差分マップとの差分を演算して、第３の位置ずれ量マップを作成する工程と、
前記第３の位置ずれ量マップに定義される各値のうち、許容値を超える値の有無を判定する工程と、
位置ずれ量についての判定結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４０８７３（Ｐ２０１３−４０８７３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８８７７（Ｐ２０１１−１７８８７７）
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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