レチクル欠陥検査装置およびレチクル欠陥検査方法
【課題】孤立パターンの位置ずれ欠陥を検出可能なレチクル欠陥検査装置及びレチクル欠陥検査方法を提供する。
【解決手段】検出部１３の位置合わせ手段１３ａにおいて、ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂにより取得された光学画像と、参照画像生成部１５により生成された参照画像との位置合わせが、レチクル２の短冊状ストライプを細分化したフレーム毎に行われる。許容範囲算出手段１３ｃにおいて、１ストライプ分の位置合わせ量を１次回帰することにより、１ストライプ分の基準位置合わせ量が算出される。位置ずれ欠陥検出手段１３ｄにおいて、位置合わせ量が基準位置合わせ量と所定値以上相違するフレームのパターンが位置ずれ欠陥として検出される。
【解決手段】検出部１３の位置合わせ手段１３ａにおいて、ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂにより取得された光学画像と、参照画像生成部１５により生成された参照画像との位置合わせが、レチクル２の短冊状ストライプを細分化したフレーム毎に行われる。許容範囲算出手段１３ｃにおいて、１ストライプ分の位置合わせ量を１次回帰することにより、１ストライプ分の基準位置合わせ量が算出される。位置ずれ欠陥検出手段１３ｄにおいて、位置合わせ量が基準位置合わせ量と所定値以上相違するフレームのパターンが位置ずれ欠陥として検出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レチクル欠陥検査装置およびレチクル欠陥検査方法に関し、特に、レチクルパターンの位置ずれ欠陥の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程において、基板上にパターンを形成するためにレチクルが用いられている。よって、欠陥を有するレチクルを用いると、基板上に欠陥が転写されてしまう。このため、レチクルの欠陥検査を行う必要がある。
【０００３】
レチクルの欠陥検査方法の１つとして、ダイ・トゥ・データベース（Die-to-Database）検査方法が知られている。ダイ・トゥ・データベース検査方法は、レチクル作成時に使用した描画データ（ＣＡＤデータ）から生成される参照画像と、実際のレチクル上のパターンの光学画像とを比較する方法である。
【０００４】
ところで、レチクルが載置されたステージの位置を検出するレーザ干渉計の誤差や、ステージの真直度の誤差等によって、光学画像と参照画像との間にパターンの位置ずれが生じることが知られている（例えば、特許文献１参照）。そこで、光学画像と参照画像のパターン比較に先立ち、光学画像のパターンと参照画像のパターンの位置合わせ（フレーム・アライメント）が行われている。
近年のパターンの微細化に伴い、上記パターンの位置合わせは、レチクルの短冊状ストライプを更に細分割したフレームのサブ画素単位で行われている。
【０００５】
しかしながら、ドットやホール等の孤立パターンのみがフレーム内に存在する場合には、孤立パターンの位置ずれ欠陥があっても、上記位置合わせが過度に行われることにより位置ずれ欠陥を検出することができない場合がある。
【特許文献１】特開平１１−１６００３９号公報
【特許文献２】特許第３９５８３２７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、孤立パターンの位置ずれ欠陥を検出可能なレチクル欠陥検査装置及びレチクル欠陥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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、レチクル欠陥検査装置であって、レチクルを保持し、検査時に、該レチクルの検査領域が分割された短冊状のストライプの長手方向に移動するステージと、前記レチクルに照明光を照射する照明光学系と、前記レチクルの透過光もしくは反射光から、前記ストライプを構成するフレーム毎に光学画像を取得する光学画像取得部と、前記光学画像に対する基準画像となる参照画像を生成する参照画像生成部と、前記参照画像と前記光学画像との位置合わせをフレーム毎に行う位置合わせ手段と、１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量に基づいて、１ストライプ分の位置合わせ量の許容範囲を算出する許容範囲算出手段と、位置合わせ量が前記許容範囲から外れたフレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出する位置ずれ欠陥検出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この第１の態様によれば、１ストライプ分の位置合わせ量の許容範囲が算出され、位置合わせ量が許容範囲外となるフレームのパターンが位置ずれ欠陥として検出される。ここで、本発明者の検討によれば、ステージ位置の検出誤差やステージガイドのゆがみ等に起因する位置ずれを補正するための位置合わせ量は、許容範囲内に収まると考えられる。よって、位置合わせ量が許容範囲外となったフレームは、位置合わせが過度に行われたと判断することができる。従って、この第１の態様によれば、孤立パターンの位置ずれ欠陥を検出することが可能である。
【０００９】
本発明の第１の態様において、前記許容範囲算出手段は、１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量を１次回帰することによって、１ストライプ分の基準位置合わせ量を算出し、前記位置ずれ欠陥検出手段は、位置合わせ量が前記基準位置合わせ量と所定値以上相違するフレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第１の態様においては、前記許容範囲算出手段は、前記基準位置合わせ量を算出する際に、パターンが存在しないベタ地のフレームと、Ｘ方向ラインパターンもしくはＹ方向ラインパターンもしくは斜め方向ラインパターンのみが存在するフレームとの位置合わせ量を除外することが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の態様は、レチクルの短冊状ストライプを構成するフレーム毎にレチクル透過光もしくは反射光から光学画像を取得し、該光学画像と参照画像との位置合わせをフレーム毎に行った後に、位置合わせ量に基づいてフレーム毎に位置合わせ欠陥を検出するレチクル欠陥検査方法であって、１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量を１次回帰することにより、１ストライプ分の基準位置合わせ量を算出するステップと、フレームの位置合わせ量が前記基準位置合わせ量と所定値以上相違する場合に、該フレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出するステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
この第２の態様によれば、１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量を１次回帰することにより１ストライプ分の基準位置合わせ量の許容範囲が算出され、フレームの位置合わせ量が基準位置合わせ量と所定値以上相違する場合に、該フレームのパターンが位置ずれ欠陥として検出される。ここで、本発明者の検討によれば、ステージ位置の検出誤差やステージガイドのゆがみ等に起因する位置ずれを補正するための位置合わせ量は、基準位置合わせ量から所定値以内に収まると考えられる。よって、位置合わせ量が基準位置合わせ量と所定値以上相違するフレームは、位置合わせが過度に行われたと判断することができる。従って、この第２の態様によれば、孤立パターンの位置ずれ欠陥を検出することが可能である。
【００１３】
また、本発明の第２の態様においては、前記基準位置合わせ量を算出する際に、パターンが存在しないベタ地のフレームと、Ｘ方向ラインパターンもしくはＹ方向ラインパターンもしくは斜め方向ラインパターンのみが存在するフレームとの位置合わせ量を除外することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態によるレチクル欠陥検査装置１の構成を示す概略図である。図１に示すレチクル欠陥検査装置１は、検査対象であるレチクル２を保持するステージ３を有している。ステージ３は、モータ４ａ，４ｂによりＸ方向およびＹ方向に駆動される。モータ４ａ，４ｂは、ステージ駆動回路５によって制御される。ステージ４のＸ方向及びＹ方向の位置は、例えば、レーザ干渉計により構成されるステージ位置検出部６によって検出される。
【００１５】
また、レチクル欠陥検査装置１は、レーザ光を発する光源７と、光源７から発せられたレーザ光をレチクル２に照射する透過照明光学系８及び反射照明光学系９を備えている。透過光学系８は、ビームスプリッタ８１、ミラー８２及び対物レンズ８３を有している。また、反射光学系９は、ビームスプリッタ８１、ミラー９１、ビームスプリッタ９２及び対物レンズ９３を有している。
【００１６】
また、レチクル欠陥検査装置１は、２つの結像レンズ１０ａ，１０ｂを有している。結像レンズ１０ａは、レチクル２を透過した透過光を集光してＴＤＩセンサ１１ａ上に結像させるものである。結像レンズ１０ｂは、レチクル２を反射した反射光を集光してＴＤＩセンサ１１ｂ上に結像させるものである。ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂは、例えば、１次元ＣＣＤセンサであり、その表面に結像された透過光もしくは反射光から光学画像を取得するものである。ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂは、光学画像入力部１２と接続されている。光学画像入力部１２は、ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂから入力された光学画像を検出部１３に出力するものである。
【００１７】
図２は、欠陥検査時のレチクル２の走査方向を示す図である。図２に示すように、レチクル２の検査領域Ｒｉは、Ｘ方向に向かって、複数の短冊状ストライプ２０に分割される。欠陥検査時には、各ストライプ２０が連続的に走査されるように、ステージ３の駆動が制御される。そうすると、ストライプ２０を更に細分化したフレーム２１毎に、光学画像が取得される。
なお、図２では隣接するフレーム２１が互いに接しているが、隣接するフレーム２１がＸ方向で互いに重なり合っていてもよい。
【００１８】
また、レチクル欠陥検査装置１は、光学画像に対する比較基準となる参照画像を生成するための記憶部１４及び参照画像生成部１５を備えている。記憶部１４は、レチクル描画時に用いられたＣＡＤデータ（作図データ）等を記憶するものであり、例えば、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤもしくは半導体メモリ等である。参照画像生成部１５は、ステージ位置検出部６により検出されたステージ位置を参照しながら、記憶部１４から読み出されたＣＡＤデータを変換し、上記フレーム２１に対応する参照画像を生成し、生成した参照画像を検出部１３に出力するものである。
【００１９】
光学画像及び参照画像が入力される検出部１３は、図１に示すように、位置合わせ手段１３ａ、位置合わせ量記憶手段１３ｂ、許容範囲算出手段１３ｃ、位置ずれ欠陥検出手段１３ｄおよび形状欠陥検出手段１３ｅを有している。
【００２０】
位置合わせ手段１３ａは、フレーム・アライメントを行うものである。つまり、この位置合わせ手段１３ａにおいて、図３及び図４に示すように、フレーム毎に、光学画像入力部１２から入力された光学画像Ｉｏのパターンと、参照画像生成部１５から入力された参照画像Ｉｒのパターンの位置合わせが行われる。より具体的には、光学画像Ｉｏもしくは参照画像Ｉｒの何れか一方をＸ方向とＹ方向に移動させることにより、１つのフレーム３１，４１を構成するサブ画素３２，４２の単位でパターンの位置合わせが行われる。
【００２１】
この位置合わせ手段１３ａは、参照画像とＴＤＩセンサ１１ａを用いてレチクル透過光から取得された光学画像との間でフレーム・アライメントを行うことができるが、参照画像とＴＤＩセンサ１１ｂを用いてレチクル反射光から取得された光学画像との間でフレーム・アライメントを行うこともできる。以下、「光学画像」というときは、何れのＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂで取得された光学画像であってもよい。
【００２２】
なお、本実施の形態では、例えば、１ストライプを３０００〜３５００個のフレームにより構成することができ、１フレームを５１２画素×５１２画素により構成することができ、１画素を７０ｎｍ×７０ｎｍのサイズで構成することができる。
【００２３】
上記位置合わせ手段１３ａによる位置合わせによって得られたＸ方向位置合わせ量ΔＸ及びＹ方向位置合わせ量ΔＹ（図３及び図４参照）は、フレーム毎に位置合わせ量記憶手段１３ｂに記憶される。位置合わせ量記憶手段１３ｂは、例えば、半導体メモリやハードディスク等により構成される。位置合わせ量記憶手段１３ｂは、例えば、１ストライプ分の位置合わせ量ΔＸ，ΔＹを記憶することができる。
【００２４】
なお、図５に示すように、１ストライプ２０が複数のサブストライプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄによって構成される場合には、位置合わせ量記憶手段１３ｂによって少なくとも１サブストライプ分の位置合わせ量ΔＸ，ΔＹを記憶できるようにすればよい。
【００２５】
許容範囲算出手段１３ｃは、位置合わせ量記憶手段１３ｂに記憶された１ストライプ分の位置合わせ量（ΔＸ，ΔＹ）に基づいて、許容範囲（Ｒｘ，Ｒｙ）を算出するものである。図６は、１ストライプ分のＸ方向位置合わせ量ΔＸから許容範囲Ｒｘを算出する方法を説明するための図である。図６に示すように、先ず、１ストライプ分のＸ方向位置合わせ量ΔＸを１次回帰することにより、１次回帰式からなる１ストライプ分の基準位置合わせ量ΔＸｓｔを算出する。次に、この基準位置合わせ量ΔＸｓｔに所定の閾値ΔＸｔｈを加算して上限位置合わせ量ΔＸｕを求め、基準位置合わせ量ΔＸｓｔから閾値ΔＸｔｈを減算して下限位置合わせ量ΔＸｌを求める。そして、求められた上限位置合わせ量ΔＸｕと下限位置合わせ量ΔＸｌとで挟まれた領域を、許容範囲Ｒｘとして算出する。
【００２６】
また、許容範囲算出手段１３ｃは、上記許容範囲Ｒｘと同様に、１ストライプ分のＹ方向位置合わせ量ΔＹを１次回帰することにより１次回帰式からなる基準位置合わせ量ΔＹｓｔを算出し、この基準位置合わせ量ΔＹｓｔに所定の閾値ΔＹｔｈを加算及び減算することで上限位置合わせ量ΔＹｕ及び下限位置合わせ量ΔＹｌを求め、許容範囲Ｒｙを算出する。
なお、許容範囲Ｒｘ，Ｒｙの算出に用いられる閾値ΔＸｔｈ，ΔＹｔｈは、例えば、２０ｎｍ，３０ｎｍ，４０ｎｍのうちから選択することができる。
【００２７】
位置ずれ欠陥検出手段１３ｄは、図６に示すように、フレームの位置合わせ量ΔＸ，ΔＹが許容範囲Ｒｘ,Ｒｙから逸脱した場合に、該フレームのパターンを位置ずれ欠陥（「ミスプレースメント欠陥」ともいう。）Ｄｍｐとして検出するものである。
【００２８】
上述したように、本実施の形態では、１次回帰式を用いて１ストライプ分の基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔを算出している。位置ずれ欠陥を精度良く検出するため、すなわち、孤立パターンの位置ずれ欠陥を精度良く検出するためには、基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔの算出精度を向上させる必要がある。
ところで、位置合わせを行う際に、フレーム内でパターンの位置を特定することができない場合がある。図７は、パターンの位置を特定することができないフレームの例を示す図である。パターンがないベタ地フレーム（図７（ａ））、Ｘ方向のラインパターンのみが存在するフレーム（図７（ｂ））、Ｙ方向のラインパターンのみが存在するフレーム（図７（ｃ））及び斜め方向のラインパターンのみが存在するフレーム（図７（ｄ））は、Ｘ方向とＹ方向の両方にパターンのエッジがないため、フレーム内でパターンの位置を特定することができない。そうすると、上記位置合わせ手段１３ａによりパターンの位置合わせを行うことができない。この場合、ノイズをパターンのエッジと認識してしまい、位置合わせ量ΔＸ，ΔＹが著しく大きな値となってしまう。その結果、基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔの算出精度が低下してしまう。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、許容範囲算出手段１３ｃにおいて基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔを算出する際に、図６において破線で囲んで示すように、図７に示したフレームの位置合わせ量ΔＸ，ΔＹは考慮しないようにする。これにより、基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔの算出精度を高めることができる。
さらに、図７に示したフレームの位置合わせ量ΔＸは、許容範囲Ｒｘを外れる可能性が非常に高いが、これは上述したようにパターン位置が特定できないことに起因するものであるため、位置ずれ欠陥Ｄｍｐの検出対象から除外する。
【００３０】
また、図１に示す形状欠陥検出手段１３ｅは、公知の手法によりパターン形状欠陥を検出するものである。より具体的には、形状欠陥検出手段１３ｅは、位置合わせ手段１３ａにより位置合わせされた光学画像と参照画像とを比較し、両者のパターン形状が相違する場合にパターン形状欠陥として検出するものである。
本発明の特徴は、この形状欠陥検出手段１３ｅによるパターン形状欠陥の検出にあるのではなく、これに付随して行われる位置ずれ欠陥検査を精度良く行う点にある。
【００３１】
また、図１に示すレチクル欠陥検査装置１は、当該レチクル欠陥検査装置１の動作全体を制御する制御部１６を備えている。制御部１６には、上述したステージ駆動回路５、ステージ位置検出部６、光源７、検出部１３、記憶装置１４及び参照画像生成部１５等が接続されている。
【００３２】
次に、上記レチクル欠陥検査装置１の動作について説明する。
光源７から発せられたレーザ光は、ビームスプリッタ８１によって透過照明光と反射照明光とに分離される。ビームスプリッタ８１により分離された透過照明光は、ミラー８２によって反射された後、対物レンズ８３によりレチクル２に照射される。レチクル２の透過領域（すなわち、酸化クロム膜の非形成領域）を透過した透過光は、ビームスプリッタ９２を透過した後、結像レンズ１０ａによりＴＤＩセンサ１１ａ上に結像される。その結果、ＴＤＩセンサ１１ａにおいて光学画像が取得される。ここで、図２に示すように、レチクル２をストライプ２０長手方向（Ｘ方向）に等ピッチで連続移動させることで、ストライプ２０のフレーム２１毎に光学画像が取得される。各フレーム２１の光学画像は、光学画像入力部１２に入力された後、検出部１３に入力される。
【００３３】
また、ビームスプリッタ８１により分離された反射照明光は、ミラー９１により反射された後、ビームスプリッタ９２により反射光と透過光とに分離される。ビームスプリッタ９２により分離された透過光は、結像レンズ１０ｂに入射するものの、ＴＤＩセンサ１１ｂ上には結像されない。一方、ビームスプリッタ９２により分離された反射光は、対物レンズ９３によりレチクル２に照射される。レチクル２の反射領域（すなわち、酸化クロム膜の形成領域）によりＴＤＩセンサ１１ｂの方向に反射した光は、ビームスプリッタ９２を透過した後、結像レンズ１０ｂによりＴＤＩセンサ１１ｂ上に結像される。その結果、上記ＴＤＩセンサ１１ａと同様に、ＴＤＩセンサ１１ｂにおいてフレーム２１毎に光学画像が取得される。この光学画像は、光学画像入力部１２に入力された後、検出部１３に入力される。
【００３４】
一方、参照画像生成部１５は、記憶装置１４に格納されたＣＡＤデータを展開し、ステージ位置を参照しつつ、上記光学画像に対応する参照画像を生成する。生成された参照画像は、検出部１３に入力される。
【００３５】
ところで、光学画像入力部１２から入力された光学画像と、参照画像生成部１５から入力された参照画像との間には、図３及び図４に示すようなパターンの位置ずれが生じることが知られている。Ｘ方向の位置ずれ要因としては、例えば、レーザ干渉計６の誤差（すなわち、ステージ位置の誤差）が考えられる。また、Ｙ方向の位置ずれ要因としては、例えば、ステージ３のガイドのゆがみが考えられる。そこで、光学画像と参照画像との間でパターンを比較する形状欠陥検査を行う前に、光学画像と参照画像との間でパターンの位置合わせ（フレーム・アライメント）を行う必要がある。本実施の形態１では、図３及び図４に示すように、１フレーム３１分の光学画像Ｉｏと、１フレーム４１分の参照画像Ｉｒとの間で、サブ画素３２，４２単位でパターンの位置合わせが行われる。
【００３６】
しかしながら、図４に示すような孤立パターンの場合には、過度にパターンの位置合わせが行われることで、位置ずれ欠陥を検出することができない可能性がある。
本発明者の検討の結果、上述したステージ位置の検出誤差やステージガイドのゆがみに起因するフレームの位置ずれ量及び位置合わせ量は、１ストライプ内で直線性（リニアリティ）があることが分かった。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、１ストライプ分の許容範囲を求め、この許容範囲を外れたものを位置ずれ欠陥として検出するようにした。具体的な処理を、図８を参照して説明する。図８は、本実施の形態の位置ずれ欠陥検出ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、形状欠陥検査に伴い起動されるものであり、制御部１６及び検出部１３によって実行されるものである。
【００３８】
図８に示すルーチンによれば、検出部１３に入力された光学画像もしくは参照画像につき、フレーム内でパターン位置が特定可能であるか否かを判断する（ステップ１００）。このステップ１００では、現在のフレーム内にＸ方向とＹ方向の両方にパターンエッジがあるか否かが判別される。上記ステップ１００でパターン位置がフレーム内で特定不可能であると判別された場合、すなわち、図７に示すフレームのように、Ｘ方向とＹ方向の両方にパターンエッジがない場合には、当該フレームのフラグがＯＮにセットされる（ステップ１０２）。このフラグは、後述するステップ１１０及び１１２において参照されるフラグである。つまり、許容範囲の算出する際に考慮されず、位置ずれ欠陥の検査対象から除外されるフレームを示すフラグである。ステップ１０２の処理の後、ステップ１０４に移行する。
【００３９】
一方、上記ステップ１００でパターン位置がフレーム内で特定可能であると判別された場合には、フラグをＯＮにセットすることなく、ステップ１０４に移行する。ステップ１０４では、現在のフレームの位置合わせ量ΔＸ，ΔＹを、位置合わせ量記憶手段１３ｂに保存する。このステップ１０４では、位置合わせ量ΔＸ，ΔＹがフラグの状態と関連付けて保存される。
【００４０】
その後、１ストライプ分の位置合わせ量が保存されたか否かを判別する（ステップ１０６）。このステップ１０６では、１ストライプ分のフレームの位置合わせが終了したか否かが判断される。このステップ１０６で１ストライプ分の位置合わせ量が未だ保存されていないと判別された場合には、次のフレームの処理に移り（ステップ１０８）、ステップ１００の処理に戻る。そうすると、次のフレームに対して、上記ステップ１００〜１０６の処理が再度実行される。
【００４１】
ステップ１０６で１ストライプ分の位置合わせ量が保存されたと判別された場合には、１ストライプ分の位置合わせ量に基づいて、１ストライプ分の許容範囲を算出する（ステップ１１０）。このステップ１１０では、図６に示すように、１ストライプ分の位置合わせ量ΔＸを１次回帰することにより基準位置合わせ量ΔＸｓｔが算出される。そして、この基準位置合わせ量ΔＸｓｔに所定の閾値ΔＸｔｈを加減算することで上限位置合わせ量ΔＸｕと下限位置合わせ量ΔＸｌが求められ、これらの上限及び下限位置合わせ量ΔＸｕ，ΔＸｌに挟まれた領域が許容範囲と算出される。
なお、このステップ１１０では、上記ステップ１０２でフラグがＯＮにセットされたフレームの位置合わせは考慮されない。
【００４２】
次に、位置ずれ欠陥の検出を行う（ステップ１１２）。このステップ１１２では、図６に示すように、位置合わせ量が許容範囲外であるフレームのパターンが位置ずれ欠陥Ｄｍｐとして検出される。なお、上記ステップ１０２でフラグがＯＮにセットされたフレームは、位置ずれ欠陥の検査対象から除外される。
その後、本ルーチンを終了する。その後、次のストライプについて、本ルーチンが再度起動される。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態では、１ストライプ分の位置合わせ量ΔＸ，ΔＹを１次回帰することにより、１ストライプ分の基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔを算出し、この基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔに閾値ΔＸｔｈ，ΔＹｔｈを加減算して許容範囲を算出した。そして、位置合わせ量が許容範囲外のフレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出した。
本実施の形態によれば、１ストライプ分の許容範囲に基づいて、位置ずれ欠陥であるか否かがフレーム毎に判定される。ここで、ステージ位置の検出誤差やステージガイドのゆがみに起因する位置合わせ量は、１ストライプ内で直線性を有しているため、許容範囲内となる。このため、位置合わせ量が許容範囲外となったフレームでは、過度に位置合わせが行われたと判断することができる。従って、本実施の形態によれば、孤立パターンの位置ずれ欠陥であっても検出することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔを算出する際に、図７に示すようなフレームの位置合わせ量が考慮されない。すなわち、パターン位置を特定できないフレームの位置合わせ量が考慮されない。これにより、基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔを精度良く求めることができる。
さらに、図７に示すようなフレームについては、パターン位置を特定できないことに起因して位置合わせ量が許容範囲外となる可能性が高いため、位置ずれ欠陥の検査対象から除外される。これにより、位置ずれ欠陥検査の精度を高めることができる。
【００４５】
尚、本発明は上記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。例えば、上記実施の形態ではレチクルのＸ方向が短冊状ストライプの長手方向となっているが、レチクルのＹ方向が短冊状ストライプの長手方向となっている場合にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態によるレチクル欠陥検査装置１の構成を示す概略図である。
【図２】欠陥検査時のレチクル２の走査方向を示す図である。
【図３】光学画像Ｉｏと参照画像Ｉｒとの間のパターンの位置ずれ及び位置合わせを説明するための図である（その１）。
【図４】光学画像Ｉｏと参照画像Ｉｒとの間のパターンの位置ずれ及び位置合わせを説明するための図である（その２）。
【図５】複数のサブストライプにより構成されたストライプを示す図である。
【図６】１ストライプ分のＸ方向位置合わせ量ΔＸから許容範囲Ｒｘを算出する方法を説明するための図である。
【図７】パターンの位置を特定することができないフレームの例を示す図である。
【図８】本実施の形態の位置ずれ欠陥検出ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１ レチクル欠陥検査装置
２ レチクル
３ ステージ
８ 透過照明光学系
９ 反射照明光学系
１３ 検出部
１３ａ 位置合わせ手段
１３ｂ 位置合わせ量記憶手段
１３ｃ 許容範囲算出手段
１３ｄ 位置ずれ欠陥検出手段
１３ｅ 形状欠陥検出手段
１５ 参照画像生成部
１６ 制御部
２０ ストライプ
２１ フレーム
３１，４１ フレーム
３２，４２ 画素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レチクル欠陥検査装置およびレチクル欠陥検査方法に関し、特に、レチクルパターンの位置ずれ欠陥の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程において、基板上にパターンを形成するためにレチクルが用いられている。よって、欠陥を有するレチクルを用いると、基板上に欠陥が転写されてしまう。このため、レチクルの欠陥検査を行う必要がある。
【０００３】
レチクルの欠陥検査方法の１つとして、ダイ・トゥ・データベース（Die-to-Database）検査方法が知られている。ダイ・トゥ・データベース検査方法は、レチクル作成時に使用した描画データ（ＣＡＤデータ）から生成される参照画像と、実際のレチクル上のパターンの光学画像とを比較する方法である。
【０００４】
ところで、レチクルが載置されたステージの位置を検出するレーザ干渉計の誤差や、ステージの真直度の誤差等によって、光学画像と参照画像との間にパターンの位置ずれが生じることが知られている（例えば、特許文献１参照）。そこで、光学画像と参照画像のパターン比較に先立ち、光学画像のパターンと参照画像のパターンの位置合わせ（フレーム・アライメント）が行われている。
近年のパターンの微細化に伴い、上記パターンの位置合わせは、レチクルの短冊状ストライプを更に細分割したフレームのサブ画素単位で行われている。
【０００５】
しかしながら、ドットやホール等の孤立パターンのみがフレーム内に存在する場合には、孤立パターンの位置ずれ欠陥があっても、上記位置合わせが過度に行われることにより位置ずれ欠陥を検出することができない場合がある。
【特許文献１】特開平１１−１６００３９号公報
【特許文献２】特許第３９５８３２７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、孤立パターンの位置ずれ欠陥を検出可能なレチクル欠陥検査装置及びレチクル欠陥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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、レチクル欠陥検査装置であって、レチクルを保持し、検査時に、該レチクルの検査領域が分割された短冊状のストライプの長手方向に移動するステージと、前記レチクルに照明光を照射する照明光学系と、前記レチクルの透過光もしくは反射光から、前記ストライプを構成するフレーム毎に光学画像を取得する光学画像取得部と、前記光学画像に対する基準画像となる参照画像を生成する参照画像生成部と、前記参照画像と前記光学画像との位置合わせをフレーム毎に行う位置合わせ手段と、１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量に基づいて、１ストライプ分の位置合わせ量の許容範囲を算出する許容範囲算出手段と、位置合わせ量が前記許容範囲から外れたフレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出する位置ずれ欠陥検出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この第１の態様によれば、１ストライプ分の位置合わせ量の許容範囲が算出され、位置合わせ量が許容範囲外となるフレームのパターンが位置ずれ欠陥として検出される。ここで、本発明者の検討によれば、ステージ位置の検出誤差やステージガイドのゆがみ等に起因する位置ずれを補正するための位置合わせ量は、許容範囲内に収まると考えられる。よって、位置合わせ量が許容範囲外となったフレームは、位置合わせが過度に行われたと判断することができる。従って、この第１の態様によれば、孤立パターンの位置ずれ欠陥を検出することが可能である。
【０００９】
本発明の第１の態様において、前記許容範囲算出手段は、１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量を１次回帰することによって、１ストライプ分の基準位置合わせ量を算出し、前記位置ずれ欠陥検出手段は、位置合わせ量が前記基準位置合わせ量と所定値以上相違するフレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第１の態様においては、前記許容範囲算出手段は、前記基準位置合わせ量を算出する際に、パターンが存在しないベタ地のフレームと、Ｘ方向ラインパターンもしくはＹ方向ラインパターンもしくは斜め方向ラインパターンのみが存在するフレームとの位置合わせ量を除外することが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の態様は、レチクルの短冊状ストライプを構成するフレーム毎にレチクル透過光もしくは反射光から光学画像を取得し、該光学画像と参照画像との位置合わせをフレーム毎に行った後に、位置合わせ量に基づいてフレーム毎に位置合わせ欠陥を検出するレチクル欠陥検査方法であって、１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量を１次回帰することにより、１ストライプ分の基準位置合わせ量を算出するステップと、フレームの位置合わせ量が前記基準位置合わせ量と所定値以上相違する場合に、該フレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出するステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
この第２の態様によれば、１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量を１次回帰することにより１ストライプ分の基準位置合わせ量の許容範囲が算出され、フレームの位置合わせ量が基準位置合わせ量と所定値以上相違する場合に、該フレームのパターンが位置ずれ欠陥として検出される。ここで、本発明者の検討によれば、ステージ位置の検出誤差やステージガイドのゆがみ等に起因する位置ずれを補正するための位置合わせ量は、基準位置合わせ量から所定値以内に収まると考えられる。よって、位置合わせ量が基準位置合わせ量と所定値以上相違するフレームは、位置合わせが過度に行われたと判断することができる。従って、この第２の態様によれば、孤立パターンの位置ずれ欠陥を検出することが可能である。
【００１３】
また、本発明の第２の態様においては、前記基準位置合わせ量を算出する際に、パターンが存在しないベタ地のフレームと、Ｘ方向ラインパターンもしくはＹ方向ラインパターンもしくは斜め方向ラインパターンのみが存在するフレームとの位置合わせ量を除外することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態によるレチクル欠陥検査装置１の構成を示す概略図である。図１に示すレチクル欠陥検査装置１は、検査対象であるレチクル２を保持するステージ３を有している。ステージ３は、モータ４ａ，４ｂによりＸ方向およびＹ方向に駆動される。モータ４ａ，４ｂは、ステージ駆動回路５によって制御される。ステージ４のＸ方向及びＹ方向の位置は、例えば、レーザ干渉計により構成されるステージ位置検出部６によって検出される。
【００１５】
また、レチクル欠陥検査装置１は、レーザ光を発する光源７と、光源７から発せられたレーザ光をレチクル２に照射する透過照明光学系８及び反射照明光学系９を備えている。透過光学系８は、ビームスプリッタ８１、ミラー８２及び対物レンズ８３を有している。また、反射光学系９は、ビームスプリッタ８１、ミラー９１、ビームスプリッタ９２及び対物レンズ９３を有している。
【００１６】
また、レチクル欠陥検査装置１は、２つの結像レンズ１０ａ，１０ｂを有している。結像レンズ１０ａは、レチクル２を透過した透過光を集光してＴＤＩセンサ１１ａ上に結像させるものである。結像レンズ１０ｂは、レチクル２を反射した反射光を集光してＴＤＩセンサ１１ｂ上に結像させるものである。ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂは、例えば、１次元ＣＣＤセンサであり、その表面に結像された透過光もしくは反射光から光学画像を取得するものである。ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂは、光学画像入力部１２と接続されている。光学画像入力部１２は、ＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂから入力された光学画像を検出部１３に出力するものである。
【００１７】
図２は、欠陥検査時のレチクル２の走査方向を示す図である。図２に示すように、レチクル２の検査領域Ｒｉは、Ｘ方向に向かって、複数の短冊状ストライプ２０に分割される。欠陥検査時には、各ストライプ２０が連続的に走査されるように、ステージ３の駆動が制御される。そうすると、ストライプ２０を更に細分化したフレーム２１毎に、光学画像が取得される。
なお、図２では隣接するフレーム２１が互いに接しているが、隣接するフレーム２１がＸ方向で互いに重なり合っていてもよい。
【００１８】
また、レチクル欠陥検査装置１は、光学画像に対する比較基準となる参照画像を生成するための記憶部１４及び参照画像生成部１５を備えている。記憶部１４は、レチクル描画時に用いられたＣＡＤデータ（作図データ）等を記憶するものであり、例えば、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤもしくは半導体メモリ等である。参照画像生成部１５は、ステージ位置検出部６により検出されたステージ位置を参照しながら、記憶部１４から読み出されたＣＡＤデータを変換し、上記フレーム２１に対応する参照画像を生成し、生成した参照画像を検出部１３に出力するものである。
【００１９】
光学画像及び参照画像が入力される検出部１３は、図１に示すように、位置合わせ手段１３ａ、位置合わせ量記憶手段１３ｂ、許容範囲算出手段１３ｃ、位置ずれ欠陥検出手段１３ｄおよび形状欠陥検出手段１３ｅを有している。
【００２０】
位置合わせ手段１３ａは、フレーム・アライメントを行うものである。つまり、この位置合わせ手段１３ａにおいて、図３及び図４に示すように、フレーム毎に、光学画像入力部１２から入力された光学画像Ｉｏのパターンと、参照画像生成部１５から入力された参照画像Ｉｒのパターンの位置合わせが行われる。より具体的には、光学画像Ｉｏもしくは参照画像Ｉｒの何れか一方をＸ方向とＹ方向に移動させることにより、１つのフレーム３１，４１を構成するサブ画素３２，４２の単位でパターンの位置合わせが行われる。
【００２１】
この位置合わせ手段１３ａは、参照画像とＴＤＩセンサ１１ａを用いてレチクル透過光から取得された光学画像との間でフレーム・アライメントを行うことができるが、参照画像とＴＤＩセンサ１１ｂを用いてレチクル反射光から取得された光学画像との間でフレーム・アライメントを行うこともできる。以下、「光学画像」というときは、何れのＴＤＩセンサ１１ａ，１１ｂで取得された光学画像であってもよい。
【００２２】
なお、本実施の形態では、例えば、１ストライプを３０００〜３５００個のフレームにより構成することができ、１フレームを５１２画素×５１２画素により構成することができ、１画素を７０ｎｍ×７０ｎｍのサイズで構成することができる。
【００２３】
上記位置合わせ手段１３ａによる位置合わせによって得られたＸ方向位置合わせ量ΔＸ及びＹ方向位置合わせ量ΔＹ（図３及び図４参照）は、フレーム毎に位置合わせ量記憶手段１３ｂに記憶される。位置合わせ量記憶手段１３ｂは、例えば、半導体メモリやハードディスク等により構成される。位置合わせ量記憶手段１３ｂは、例えば、１ストライプ分の位置合わせ量ΔＸ，ΔＹを記憶することができる。
【００２４】
なお、図５に示すように、１ストライプ２０が複数のサブストライプ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄによって構成される場合には、位置合わせ量記憶手段１３ｂによって少なくとも１サブストライプ分の位置合わせ量ΔＸ，ΔＹを記憶できるようにすればよい。
【００２５】
許容範囲算出手段１３ｃは、位置合わせ量記憶手段１３ｂに記憶された１ストライプ分の位置合わせ量（ΔＸ，ΔＹ）に基づいて、許容範囲（Ｒｘ，Ｒｙ）を算出するものである。図６は、１ストライプ分のＸ方向位置合わせ量ΔＸから許容範囲Ｒｘを算出する方法を説明するための図である。図６に示すように、先ず、１ストライプ分のＸ方向位置合わせ量ΔＸを１次回帰することにより、１次回帰式からなる１ストライプ分の基準位置合わせ量ΔＸｓｔを算出する。次に、この基準位置合わせ量ΔＸｓｔに所定の閾値ΔＸｔｈを加算して上限位置合わせ量ΔＸｕを求め、基準位置合わせ量ΔＸｓｔから閾値ΔＸｔｈを減算して下限位置合わせ量ΔＸｌを求める。そして、求められた上限位置合わせ量ΔＸｕと下限位置合わせ量ΔＸｌとで挟まれた領域を、許容範囲Ｒｘとして算出する。
【００２６】
また、許容範囲算出手段１３ｃは、上記許容範囲Ｒｘと同様に、１ストライプ分のＹ方向位置合わせ量ΔＹを１次回帰することにより１次回帰式からなる基準位置合わせ量ΔＹｓｔを算出し、この基準位置合わせ量ΔＹｓｔに所定の閾値ΔＹｔｈを加算及び減算することで上限位置合わせ量ΔＹｕ及び下限位置合わせ量ΔＹｌを求め、許容範囲Ｒｙを算出する。
なお、許容範囲Ｒｘ，Ｒｙの算出に用いられる閾値ΔＸｔｈ，ΔＹｔｈは、例えば、２０ｎｍ，３０ｎｍ，４０ｎｍのうちから選択することができる。
【００２７】
位置ずれ欠陥検出手段１３ｄは、図６に示すように、フレームの位置合わせ量ΔＸ，ΔＹが許容範囲Ｒｘ,Ｒｙから逸脱した場合に、該フレームのパターンを位置ずれ欠陥（「ミスプレースメント欠陥」ともいう。）Ｄｍｐとして検出するものである。
【００２８】
上述したように、本実施の形態では、１次回帰式を用いて１ストライプ分の基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔを算出している。位置ずれ欠陥を精度良く検出するため、すなわち、孤立パターンの位置ずれ欠陥を精度良く検出するためには、基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔの算出精度を向上させる必要がある。
ところで、位置合わせを行う際に、フレーム内でパターンの位置を特定することができない場合がある。図７は、パターンの位置を特定することができないフレームの例を示す図である。パターンがないベタ地フレーム（図７（ａ））、Ｘ方向のラインパターンのみが存在するフレーム（図７（ｂ））、Ｙ方向のラインパターンのみが存在するフレーム（図７（ｃ））及び斜め方向のラインパターンのみが存在するフレーム（図７（ｄ））は、Ｘ方向とＹ方向の両方にパターンのエッジがないため、フレーム内でパターンの位置を特定することができない。そうすると、上記位置合わせ手段１３ａによりパターンの位置合わせを行うことができない。この場合、ノイズをパターンのエッジと認識してしまい、位置合わせ量ΔＸ，ΔＹが著しく大きな値となってしまう。その結果、基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔの算出精度が低下してしまう。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、許容範囲算出手段１３ｃにおいて基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔを算出する際に、図６において破線で囲んで示すように、図７に示したフレームの位置合わせ量ΔＸ，ΔＹは考慮しないようにする。これにより、基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔの算出精度を高めることができる。
さらに、図７に示したフレームの位置合わせ量ΔＸは、許容範囲Ｒｘを外れる可能性が非常に高いが、これは上述したようにパターン位置が特定できないことに起因するものであるため、位置ずれ欠陥Ｄｍｐの検出対象から除外する。
【００３０】
また、図１に示す形状欠陥検出手段１３ｅは、公知の手法によりパターン形状欠陥を検出するものである。より具体的には、形状欠陥検出手段１３ｅは、位置合わせ手段１３ａにより位置合わせされた光学画像と参照画像とを比較し、両者のパターン形状が相違する場合にパターン形状欠陥として検出するものである。
本発明の特徴は、この形状欠陥検出手段１３ｅによるパターン形状欠陥の検出にあるのではなく、これに付随して行われる位置ずれ欠陥検査を精度良く行う点にある。
【００３１】
また、図１に示すレチクル欠陥検査装置１は、当該レチクル欠陥検査装置１の動作全体を制御する制御部１６を備えている。制御部１６には、上述したステージ駆動回路５、ステージ位置検出部６、光源７、検出部１３、記憶装置１４及び参照画像生成部１５等が接続されている。
【００３２】
次に、上記レチクル欠陥検査装置１の動作について説明する。
光源７から発せられたレーザ光は、ビームスプリッタ８１によって透過照明光と反射照明光とに分離される。ビームスプリッタ８１により分離された透過照明光は、ミラー８２によって反射された後、対物レンズ８３によりレチクル２に照射される。レチクル２の透過領域（すなわち、酸化クロム膜の非形成領域）を透過した透過光は、ビームスプリッタ９２を透過した後、結像レンズ１０ａによりＴＤＩセンサ１１ａ上に結像される。その結果、ＴＤＩセンサ１１ａにおいて光学画像が取得される。ここで、図２に示すように、レチクル２をストライプ２０長手方向（Ｘ方向）に等ピッチで連続移動させることで、ストライプ２０のフレーム２１毎に光学画像が取得される。各フレーム２１の光学画像は、光学画像入力部１２に入力された後、検出部１３に入力される。
【００３３】
また、ビームスプリッタ８１により分離された反射照明光は、ミラー９１により反射された後、ビームスプリッタ９２により反射光と透過光とに分離される。ビームスプリッタ９２により分離された透過光は、結像レンズ１０ｂに入射するものの、ＴＤＩセンサ１１ｂ上には結像されない。一方、ビームスプリッタ９２により分離された反射光は、対物レンズ９３によりレチクル２に照射される。レチクル２の反射領域（すなわち、酸化クロム膜の形成領域）によりＴＤＩセンサ１１ｂの方向に反射した光は、ビームスプリッタ９２を透過した後、結像レンズ１０ｂによりＴＤＩセンサ１１ｂ上に結像される。その結果、上記ＴＤＩセンサ１１ａと同様に、ＴＤＩセンサ１１ｂにおいてフレーム２１毎に光学画像が取得される。この光学画像は、光学画像入力部１２に入力された後、検出部１３に入力される。
【００３４】
一方、参照画像生成部１５は、記憶装置１４に格納されたＣＡＤデータを展開し、ステージ位置を参照しつつ、上記光学画像に対応する参照画像を生成する。生成された参照画像は、検出部１３に入力される。
【００３５】
ところで、光学画像入力部１２から入力された光学画像と、参照画像生成部１５から入力された参照画像との間には、図３及び図４に示すようなパターンの位置ずれが生じることが知られている。Ｘ方向の位置ずれ要因としては、例えば、レーザ干渉計６の誤差（すなわち、ステージ位置の誤差）が考えられる。また、Ｙ方向の位置ずれ要因としては、例えば、ステージ３のガイドのゆがみが考えられる。そこで、光学画像と参照画像との間でパターンを比較する形状欠陥検査を行う前に、光学画像と参照画像との間でパターンの位置合わせ（フレーム・アライメント）を行う必要がある。本実施の形態１では、図３及び図４に示すように、１フレーム３１分の光学画像Ｉｏと、１フレーム４１分の参照画像Ｉｒとの間で、サブ画素３２，４２単位でパターンの位置合わせが行われる。
【００３６】
しかしながら、図４に示すような孤立パターンの場合には、過度にパターンの位置合わせが行われることで、位置ずれ欠陥を検出することができない可能性がある。
本発明者の検討の結果、上述したステージ位置の検出誤差やステージガイドのゆがみに起因するフレームの位置ずれ量及び位置合わせ量は、１ストライプ内で直線性（リニアリティ）があることが分かった。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、１ストライプ分の許容範囲を求め、この許容範囲を外れたものを位置ずれ欠陥として検出するようにした。具体的な処理を、図８を参照して説明する。図８は、本実施の形態の位置ずれ欠陥検出ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、形状欠陥検査に伴い起動されるものであり、制御部１６及び検出部１３によって実行されるものである。
【００３８】
図８に示すルーチンによれば、検出部１３に入力された光学画像もしくは参照画像につき、フレーム内でパターン位置が特定可能であるか否かを判断する（ステップ１００）。このステップ１００では、現在のフレーム内にＸ方向とＹ方向の両方にパターンエッジがあるか否かが判別される。上記ステップ１００でパターン位置がフレーム内で特定不可能であると判別された場合、すなわち、図７に示すフレームのように、Ｘ方向とＹ方向の両方にパターンエッジがない場合には、当該フレームのフラグがＯＮにセットされる（ステップ１０２）。このフラグは、後述するステップ１１０及び１１２において参照されるフラグである。つまり、許容範囲の算出する際に考慮されず、位置ずれ欠陥の検査対象から除外されるフレームを示すフラグである。ステップ１０２の処理の後、ステップ１０４に移行する。
【００３９】
一方、上記ステップ１００でパターン位置がフレーム内で特定可能であると判別された場合には、フラグをＯＮにセットすることなく、ステップ１０４に移行する。ステップ１０４では、現在のフレームの位置合わせ量ΔＸ，ΔＹを、位置合わせ量記憶手段１３ｂに保存する。このステップ１０４では、位置合わせ量ΔＸ，ΔＹがフラグの状態と関連付けて保存される。
【００４０】
その後、１ストライプ分の位置合わせ量が保存されたか否かを判別する（ステップ１０６）。このステップ１０６では、１ストライプ分のフレームの位置合わせが終了したか否かが判断される。このステップ１０６で１ストライプ分の位置合わせ量が未だ保存されていないと判別された場合には、次のフレームの処理に移り（ステップ１０８）、ステップ１００の処理に戻る。そうすると、次のフレームに対して、上記ステップ１００〜１０６の処理が再度実行される。
【００４１】
ステップ１０６で１ストライプ分の位置合わせ量が保存されたと判別された場合には、１ストライプ分の位置合わせ量に基づいて、１ストライプ分の許容範囲を算出する（ステップ１１０）。このステップ１１０では、図６に示すように、１ストライプ分の位置合わせ量ΔＸを１次回帰することにより基準位置合わせ量ΔＸｓｔが算出される。そして、この基準位置合わせ量ΔＸｓｔに所定の閾値ΔＸｔｈを加減算することで上限位置合わせ量ΔＸｕと下限位置合わせ量ΔＸｌが求められ、これらの上限及び下限位置合わせ量ΔＸｕ，ΔＸｌに挟まれた領域が許容範囲と算出される。
なお、このステップ１１０では、上記ステップ１０２でフラグがＯＮにセットされたフレームの位置合わせは考慮されない。
【００４２】
次に、位置ずれ欠陥の検出を行う（ステップ１１２）。このステップ１１２では、図６に示すように、位置合わせ量が許容範囲外であるフレームのパターンが位置ずれ欠陥Ｄｍｐとして検出される。なお、上記ステップ１０２でフラグがＯＮにセットされたフレームは、位置ずれ欠陥の検査対象から除外される。
その後、本ルーチンを終了する。その後、次のストライプについて、本ルーチンが再度起動される。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態では、１ストライプ分の位置合わせ量ΔＸ，ΔＹを１次回帰することにより、１ストライプ分の基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔを算出し、この基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔに閾値ΔＸｔｈ，ΔＹｔｈを加減算して許容範囲を算出した。そして、位置合わせ量が許容範囲外のフレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出した。
本実施の形態によれば、１ストライプ分の許容範囲に基づいて、位置ずれ欠陥であるか否かがフレーム毎に判定される。ここで、ステージ位置の検出誤差やステージガイドのゆがみに起因する位置合わせ量は、１ストライプ内で直線性を有しているため、許容範囲内となる。このため、位置合わせ量が許容範囲外となったフレームでは、過度に位置合わせが行われたと判断することができる。従って、本実施の形態によれば、孤立パターンの位置ずれ欠陥であっても検出することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔを算出する際に、図７に示すようなフレームの位置合わせ量が考慮されない。すなわち、パターン位置を特定できないフレームの位置合わせ量が考慮されない。これにより、基準位置合わせ量ΔＸｓｔ，ΔＹｓｔを精度良く求めることができる。
さらに、図７に示すようなフレームについては、パターン位置を特定できないことに起因して位置合わせ量が許容範囲外となる可能性が高いため、位置ずれ欠陥の検査対象から除外される。これにより、位置ずれ欠陥検査の精度を高めることができる。
【００４５】
尚、本発明は上記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。例えば、上記実施の形態ではレチクルのＸ方向が短冊状ストライプの長手方向となっているが、レチクルのＹ方向が短冊状ストライプの長手方向となっている場合にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態によるレチクル欠陥検査装置１の構成を示す概略図である。
【図２】欠陥検査時のレチクル２の走査方向を示す図である。
【図３】光学画像Ｉｏと参照画像Ｉｒとの間のパターンの位置ずれ及び位置合わせを説明するための図である（その１）。
【図４】光学画像Ｉｏと参照画像Ｉｒとの間のパターンの位置ずれ及び位置合わせを説明するための図である（その２）。
【図５】複数のサブストライプにより構成されたストライプを示す図である。
【図６】１ストライプ分のＸ方向位置合わせ量ΔＸから許容範囲Ｒｘを算出する方法を説明するための図である。
【図７】パターンの位置を特定することができないフレームの例を示す図である。
【図８】本実施の形態の位置ずれ欠陥検出ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１ レチクル欠陥検査装置
２ レチクル
３ ステージ
８ 透過照明光学系
９ 反射照明光学系
１３ 検出部
１３ａ 位置合わせ手段
１３ｂ 位置合わせ量記憶手段
１３ｃ 許容範囲算出手段
１３ｄ 位置ずれ欠陥検出手段
１３ｅ 形状欠陥検出手段
１５ 参照画像生成部
１６ 制御部
２０ ストライプ
２１ フレーム
３１，４１ フレーム
３２，４２ 画素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルを保持し、検査時に、該レチクルの検査領域が分割された短冊状のストライプの長手方向に移動するステージと、
前記レチクルに照明光を照射する照明光学系と、
前記レチクルの透過光もしくは反射光から、前記ストライプを構成するフレーム毎に光学画像を取得する光学画像入力部と、
前記光学画像に対する基準画像となる参照画像を生成する参照画像生成部と、
前記参照画像と前記光学画像との位置合わせをフレーム毎に行う位置合わせ手段と、
１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量に基づいて、１ストライプ分の位置合わせ量の許容範囲を算出する許容範囲算出手段と、
位置合わせ量が前記許容範囲から外れたフレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出する位置ずれ欠陥検出手段とを備えたことを特徴とするレチクル欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレチクル欠陥検査装置において、
前記許容範囲算出手段は、１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量を１次回帰することによって、１ストライプ分の基準位置合わせ量を算出し、
前記位置ずれ欠陥検出手段は、位置合わせ量が前記基準位置合わせ量と所定値以上相違するフレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出することを特徴とするレチクル欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレチクル欠陥検査装置において、
前記許容範囲算出手段は、前記基準位置合わせ量を算出する際に、パターンが存在しないベタ地のフレームと、Ｘ方向ラインパターンもしくはＹ方向ラインパターンもしくは斜め方向ラインパターンのみが存在するフレームとの位置合わせ量を除外することを特徴とするレチクル欠陥検査装置。
【請求項４】
レチクルの短冊状ストライプを構成するフレーム毎にレチクル透過光もしくは反射光から光学画像を取得し、該光学画像と参照画像との位置合わせをフレーム毎に行った後に、位置合わせ量に基づいてフレーム毎に位置合わせ欠陥を検出するレチクル欠陥検査方法であって、
１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量を１次回帰することにより、１ストライプ分の基準位置合わせ量を算出するステップと、
フレームの位置合わせ量が前記基準位置合わせ量と所定値以上相違する場合に、該フレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出するステップとを含むことを特徴とするレチクル欠陥検査方法。
【請求項５】
請求項４に記載のレチクル欠陥検査方法において、
前記基準位置合わせ量を算出する際に、パターンが存在しないベタ地のフレームと、Ｘ方向ラインパターンもしくはＹ方向ラインパターンもしくは斜め方向ラインパターンのみが存在するフレームとの位置合わせ量を除外することを特徴とするレチクル欠陥検査方法。
【請求項１】
レチクルを保持し、検査時に、該レチクルの検査領域が分割された短冊状のストライプの長手方向に移動するステージと、
前記レチクルに照明光を照射する照明光学系と、
前記レチクルの透過光もしくは反射光から、前記ストライプを構成するフレーム毎に光学画像を取得する光学画像入力部と、
前記光学画像に対する基準画像となる参照画像を生成する参照画像生成部と、
前記参照画像と前記光学画像との位置合わせをフレーム毎に行う位置合わせ手段と、
１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量に基づいて、１ストライプ分の位置合わせ量の許容範囲を算出する許容範囲算出手段と、
位置合わせ量が前記許容範囲から外れたフレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出する位置ずれ欠陥検出手段とを備えたことを特徴とするレチクル欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレチクル欠陥検査装置において、
前記許容範囲算出手段は、１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量を１次回帰することによって、１ストライプ分の基準位置合わせ量を算出し、
前記位置ずれ欠陥検出手段は、位置合わせ量が前記基準位置合わせ量と所定値以上相違するフレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出することを特徴とするレチクル欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレチクル欠陥検査装置において、
前記許容範囲算出手段は、前記基準位置合わせ量を算出する際に、パターンが存在しないベタ地のフレームと、Ｘ方向ラインパターンもしくはＹ方向ラインパターンもしくは斜め方向ラインパターンのみが存在するフレームとの位置合わせ量を除外することを特徴とするレチクル欠陥検査装置。
【請求項４】
レチクルの短冊状ストライプを構成するフレーム毎にレチクル透過光もしくは反射光から光学画像を取得し、該光学画像と参照画像との位置合わせをフレーム毎に行った後に、位置合わせ量に基づいてフレーム毎に位置合わせ欠陥を検出するレチクル欠陥検査方法であって、
１ストライプ分の各フレームの位置合わせ量を１次回帰することにより、１ストライプ分の基準位置合わせ量を算出するステップと、
フレームの位置合わせ量が前記基準位置合わせ量と所定値以上相違する場合に、該フレームのパターンを位置ずれ欠陥として検出するステップとを含むことを特徴とするレチクル欠陥検査方法。
【請求項５】
請求項４に記載のレチクル欠陥検査方法において、
前記基準位置合わせ量を算出する際に、パターンが存在しないベタ地のフレームと、Ｘ方向ラインパターンもしくはＹ方向ラインパターンもしくは斜め方向ラインパターンのみが存在するフレームとの位置合わせ量を除外することを特徴とするレチクル欠陥検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２２９１５９（Ｐ２００９−２２９１５９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７２８８４（Ｐ２００８−７２８８４）
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【出願人】（３０５００８９８３）アドバンスド・マスク・インスペクション・テクノロジー株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【出願人】（３０５００８９８３）アドバンスド・マスク・インスペクション・テクノロジー株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
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