位置ずれマップ作成装置、パターン検査システム、及び位置ずれマップ作成方法
【課題】被検査試料に形成されたパターンの位置ずれマップを高精度に作成する装置を提供する。
【解決手段】位置ずれマップ作成装置２００は、被検査試料から取得された光学画像と参照画像との間での位置ずれ量に基づいた位置ずれマップ（１）に対し、ワイドパスフィルタ処理をおこなって位置ずれマップＢを作成するＷＰフィルタ処理部５６と、ローパスフィルタ処理をおこなって位置ずれ量マップＣを作成するＬＰフィルタ処理部５８と、座標計測装置で計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置の位置ずれ量に基づく位置ずれマップ（２）に対し、ＬＰフィルタ処理をおこなって位置ずれマップＣを作成するＬＰフィルタ処理部６４と、位置ずれマップＡと位置ずれマップＢの差分に位置ずれマップＣを加算することによって合成して位置ずれマップＤを作成する合成部６６と、を備える。
【解決手段】位置ずれマップ作成装置２００は、被検査試料から取得された光学画像と参照画像との間での位置ずれ量に基づいた位置ずれマップ（１）に対し、ワイドパスフィルタ処理をおこなって位置ずれマップＢを作成するＷＰフィルタ処理部５６と、ローパスフィルタ処理をおこなって位置ずれ量マップＣを作成するＬＰフィルタ処理部５８と、座標計測装置で計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置の位置ずれ量に基づく位置ずれマップ（２）に対し、ＬＰフィルタ処理をおこなって位置ずれマップＣを作成するＬＰフィルタ処理部６４と、位置ずれマップＡと位置ずれマップＢの差分に位置ずれマップＣを加算することによって合成して位置ずれマップＤを作成する合成部６６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置ずれマップ作成装置、パターン検査システム、及び位置ずれマップ作成方法に関する。例えば、試料に形成されたパターンの位置の位置ずれ量を照明光を照射して得られた光学画像を用いて測定する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に対する許容量や、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）の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、マスクパターンの形状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の均質性やマスク全面でのパターンの線幅寸法精度の均質性が求められるようになってきている。従来、このうち、パターンの位置精度については、専用のパターン位置測定器でマスクパターン内或いはパターンの周囲に適切なピッチ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】
しかしながら、かかるパターン位置測定器で測定される測定箇所はその数が少ないため、マスク全面におけるパターン位置の位置ずれ分布を高精度に把握することは困難であった。そこで、パターン検査装置で検査に用いるために撮像された画像を利用して、パターン位置の位置ずれ分布を取得することが検討されている。しかしながら、温度や気圧等の外乱の変動によって、ステージ位置測長システムで測定される結果に測定誤差が生じてしまう。そのため、同じマスクのパターンの位置が測定される時期によって変動してしまい再現性がなく、パターン位置を高精度に測定することが困難であるといった問題があった。
【０００８】
ここで、パターンの線幅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手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【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、パターン位置測定器で測定される測定箇所はその数が少ないため、マスク全面におけるパターン位置の位置ずれ分布を高精度に把握することは困難であった。一方、パターン検査装置で撮像された画像からパターン位置の位置ずれ分布を取得する場合、温度や気圧等の外乱の変動によって、ステージ位置測長システムで測定される結果に測定誤差が生じてしまう。そのため、同じマスクのパターンの位置が測定される時期によって変動してしまい再現性がなく、パターン位置を高精度に測定することが困難であるといった問題があった。そのため、マスク全面における高精度なパターンの位置ずれマップを作成することが困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、被検査試料に形成されたパターンの位置ずれマップを高精度に作成可能な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】
本発明の一態様の位置ずれマップ作成装置は、
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置と、
各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する第１の位置ずれマップ作成部と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成するワイドパスフィルタ処理部と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する第１のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第４の位置ずれマップを作成する第２の位置ずれマップ作成部と、
第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する第２のローパスフィルタ処理部と、
第２の位置ずれマップと第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成する合成部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、各所定の関数として、それぞれ、Ｂ−スプライン関数を用いると好適である。
【００１４】
また、記憶装置は、さらに、複数の校正用パターンが形成された校正基板から取得された複数の光学画像と校正基板用の設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶し、
校正基板における各位置ずれ量に基づいて、第７の位置ずれマップを作成する第３の位置ずれマップ作成部と、
第７の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第８の位置ずれマップを作成する第２のワイドパスフィルタ処理部と、
第７の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第９の位置ずれ量マップを作成する第３のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された校正基板における複数の校正用パターンの各パターンの位置と校正基板の設計データにおける複数の校正用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第１０の位置ずれマップを作成する第４の位置ずれマップ作成部と、
第１０の位置ずれマップを入力し、第１０の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第１１の位置ずれマップを作成する第３のワイドパスフィルタ処理部と、
被検査試料における複数の位置計測用パターンの座標情報と、被検査試料における複数の位置計測用パターンの座標に対応する前記第１０の位置ずれマップの各値とを入力し、第１２の位置ずれマップを作成する第５の位置ずれマップ作成部と、
第１２の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第１３の位置ずれ量マップを作成する第４のローパスフィルタ処理部と、
をさらに備え、
合成部は、さらに、合成された第６の位置ずれマップのマップ値に第８と第１３の位置ずれマップのそれぞれ対応するマップ値を減算し、第９と第１１の位置ずれマップのそれぞれ対応するマップ値を加算すると好適である。
【００１５】
本発明の一態様のパターン検査システムは、
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料を用いて、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取得する光学画像取得部と、
被検査試料用の設計データを用いて、光学画像を分割した複数の分割画像に対応する複数の参照画像を作成する参照画像作成部と、
複数の分割画像と複数の参照画像との間でそれぞれ対応する両画像同士の位置合わせを行う位置合わせ部と、
位置合わせされた両画像同士を画素毎に比較する比較部と、
複数の分割画像と複数の参照画像との間でそれぞれ対応する両画像同士の位置合わせをおこなった際の両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置と、
各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する第１の位置ずれマップ作成部と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成するワイドパスフィルタ処理部と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する第１のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第４の位置ずれマップを作成する第２の位置ずれマップ作成部と、
第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する第２のローパスフィルタ処理部と、
第２の位置ずれマップと第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成する合成部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様の位置ずれマップ作成方法は、
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置から各位置ずれ量を読み出し、各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する工程と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成する工程と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する工程と、
座標計測装置で計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量が定義された第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する工程と、
第２の位置ずれマップと第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成し、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、被検査試料に形成されたパターンの位置ずれマップを高精度に作成できる。よって、被検査試料に形成されたパターンの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システムと位置計測装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１における位置ずれマップ作成装置の構成を示す概念図である。
【図３】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４】実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程と位置ずれマップ作成用の前処理工程の一部とを示すフローチャート図である。
【図５】実施の形態１における被検査試料の一例を示す概念図である。
【図６】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７】実施の形態１における位置計測装置で測定した測定結果から得られた位置ずれマップの一例を示す図である。
【図８】実施の形態１におけるパターン検査装置で使用した参照画像と光学画像間における位置ずれマップの一例を示す図である。
【図９】実施の形態１における参照画像と光学画像間における位置ずれ分布の一例を示す図である。
【図１０】実施の形態１におけるＢスプライン関数のグラフの一例を示す図である。
【図１１】実施の形態１におけるｘ位置、ｙ位置、及び位置ずれ量の関係をＢスプライン関数で表したグラフの一例を示す図である。
【図１２】実施の形態１における低周波成分を除去せずに単にＢスプライン関数でフィルタ処理した結果の一例を示す図である。
【図１３】実施の形態１における位置ずれマップ作成方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１４】実施の形態２における位置ずれマップ作成装置の構成を示す概念図である。
【図１５】実施の形態２における校正マスクの一例を示す図である。
【図１６】実施の形態２における位置ずれマップ作成方法の前処理工程の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１７】実施の形態２における位置ずれマップ作成方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１８】実施の形態２における検査装置のシステマチック誤差成分を示す位置ずれマップの一例を示す図である。
【図１９】実施の形態２における手法で作成した位置ずれマップと位置計測装置で計測された位置ずれマップとの一例を示す図である。
【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システムと位置計測装置の構成を示す概念図である。図１において、パターン検査システム５００は、パターン検査装置１００と位置ずれマップ作成装置２００とを備えている。位置ずれマップ作成装置２００は、パターン検査装置１００と外部の位置計測装置３００（座標計測装置）からの情報を用いて、試料のパターン形成領域全面における高精度な位置ずれマップを作成する。パターン検査装置１００は、試料、例えばマスクに形成されたパターンの形状欠陥を検査する。位置計測装置３００は、試料に形成された位置計測用パターンの位置を計測する。
【００２０】
図２は、実施の形態１における位置ずれマップ作成装置の構成を示す概念図である。位置ずれマップ作成装置２００は、制御計算機２１０、メモリ２１１、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２１２、モニタ２１４、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２，１４６，１４８を備えている。制御計算機２１０、メモリ２１１、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２１２、モニタ２１４、及び記憶装置１４０，１４２，１４６，１４８は、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００２１】
制御計算機２１０内には、位置ずれマップ作成部５０、ワイドパス（ＷＰ）用係数算出部５２、ローパス（ＬＰ）用係数算出部５４、ＷＰフィルタ処理部５６、ＬＰフィルタ処理部５８、位置ずれマップ作成部６０、ＬＰ用係数算出部６２、ＬＰフィルタ処理部６４、及び、合成部６６が配置されている。位置ずれマップ作成部５０、ＷＰ用係数算出部５２、ＬＰ用係数算出部５４、ＷＰフィルタ処理部５６、ＬＰフィルタ処理部５８、位置ずれマップ作成部６０、ＬＰ用係数算出部６２、ＬＰフィルタ処理部６４、及び、合成部６６といった各機能は、コンピュータで実行されるプログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ２１１に記憶される。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、メモリ２１１、或いは記憶装置１４０，１４２，１４６，１４８等の記録媒体に記録される。ここで、図２では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。位置ずれマップ作成装置２００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。例えば、プリンタ等を備えていても構わないことは言うまでもない。
【００２２】
図３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３において、パターン検査装置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、位置合わせ回路１２２、及び画像分割回路１２４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、画像分割回路１２４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３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。
【００２３】
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、位置合わせ回路１２２、画像分割回路１２４等、図３の構成において「〜回路」と記載したものは、電子回路等のハードウェアで構成することができる。或いは、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。
【００２４】
実施の形態１では、被検査試料について、パターン検査装置１００でパターンの形状欠陥検査を行う。さらに、位置計測装置３００で位置計測用パターンの位置を計測する。そして、位置ずれマップ作成装置２００で、パターン検査装置１００で用いた画像から得られる情報と位置計測装置３００で計測された位置データを使って、位置ずれマップを作成する。まずは、検査装置１００について説明する。
【００２５】
図４は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程と位置ずれマップ作成用の前処理工程の一部とを示すフローチャート図である。図４において、実施の形態１におけるパターン検査方法は、光学画像取得工程（Ｓ１０２）と、画像分割工程（Ｓ１０４）と、参照画像作成工程（Ｓ１０６）と、位置合わせ工程（Ｓ１０８）と、エッジ数判定工程１１０と、比較工程（Ｓ１１２）という一連の工程を実施する。このうち、比較工程（Ｓ１１２）を除く各工程は、位置ずれマップ作成用の前処理工程の一部にもなる。
【００２６】
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。
【００２７】
図５は、実施の形態１における被検査試料の一例を示す概念図である。被検査試料となるフォトマスク１０１のパターン形成領域１２には、半導体回路等になる複数の図形パターンが形成される。そして、パターン形成領域１２の周囲には、複数の位置計測用パターン１４が所定のピッチで形成される。位置計測用パターン１４は、例えば、十字型のパターンとして形成され、例えば、３０個程度が配置される。
【００２８】
光学画像取得工程（Ｓ１０２）として、光学画像取得部１５０は、複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成されたフォトマスク１０１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取得する。具体的な動作について以下に説明する。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。
【００２９】
図６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６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６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、フォトダイオードアレイ１０５は、ＸＹθテーブル１０２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。
【００３０】
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６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。
【００３１】
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（ストライプ光学画像）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画像分割回路１２４に送られる。測定データ（光学画像）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。
【００３２】
画像分割工程（Ｓ１０４）として、画像分割回路１２４は、ストライプ光学画像（光学画像の一例）を所定のブロック領域サイズで複数の分割画像（光学画像の他の一例）に分割する。ブロック領域のサイズ（分割サイズ）は、例えば、５１２画素×５１２画素、１０２４画素×１０２４画素、或いは、２０４８画素×２０４８画素等が好適である。かかるサイズは、フォトダイオードアレイ１０５（センサ）の受光素子数（撮像サイズ）や画像処理の演算処理速度等に応じて設定すればよい。
【００３３】
参照画像作成工程（Ｓ１０６）として、参照回路１１２は、フォトマスク１０１用の設計データを用いて、ストライプ光学画像を分割した複数の分割画像に対応する複数の参照画像を作成する。参照回路１１２は、参照画像作成部の一例である。具体的には、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、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、上述した分割画像と同じサイズの参照データ（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、位置合わせ回路１２２に送られる。
【００３４】
位置合わせ工程（Ｓ１０８）として、位置合わせ回路１２２は、入力された複数の分割画像（光学画像）と複数の参照画像との間でそれぞれ対応する両画像同士の位置合わせを行う。位置合わせ回路１２２は、位置合わせ部の一例である。位置合わせは、両画像内のパターン同士について、例えば、ｘ，ｙ方向、或いは回転方向のずれが最小になるように合わせると好適である。例えば、対応する光学画像或いは参照画像を、画素単位或いはサブ画素単位で移動させながら最小２乗法を用いて位置合わせ（アライメント）を行う。そして、位置合わせ回路１２２は、位置合わせする画像毎、言い換えれば、ブロック領域毎に、かかる位置合わせを行った結果、画像間に生じた位置ずれ量を磁気ディスク装置１０９等に記録する。以上のようにして、フォトマスク１０１全面から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量が磁気ディスク装置１０９に記録される。
【００３５】
エッジ数判定工程１１０として、エッジ数判定回路１２０は、位置合わせする画像毎、言い換えれば、ブロック領域毎に、ブロック領域内のパターンのエッジを検出して、ブロック領域内のパターンのエッジ数を算出（判定）する。パターンのエッジは、例えば、参照画像或いは光学画像の画素データから判定すればよい。パターン上、或いはパターンではない領域上では、画素データの諧調値は最小値或いは最大値に近い値を示すことになる。例えば、０〜２５５で諧調を示す場合、０或いは２５５の値を示すことになる。一方、パターンのエッジを含む画素では、含まれるパターンの領域割合に応じて変動する中間値になる。よって、中間値を示す画素データの画素は、エッジを含む画素と検出できる。誤差を考慮して、画素データが、例えば、２０〜２００の値を示す画素は、エッジを含む画素と検出できる。エッジ数判定回路１２０は、かかるエッジを含む画素を検出して、その数を演算する（判定する）。そして、エッジ数判定回路１２０は、得られたエッジ数データを、磁気ディスク装置１０９等に記録する。以上のようにして、フォトマスク１０１全面から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれのエッジ数が磁気ディスク装置１０９に記録される。
【００３６】
比較工程（Ｓ１１２）として、比較回路１０８は、位置合わせされた両画像同士（光学画像と参照画像同士）を入力し、画素毎に比較する。比較回路１０８は、比較部の一例である。比較回路１０８は、測定データ（光学画像）の各画素データと参照データ（参照画像）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。
【００３７】
以上のようにして、フォトマスク１０１に形成された図形パターンの形状欠陥が検査される。一方、位置計測装置３００では、フォトマスク１０１に形成された位置計測用パターンの位置が計測される。
【００３８】
図７は、実施の形態１における位置計測装置で測定した測定結果から得られた位置ずれマップの一例を示す図である。ここで、上述したように、位置計測装置３００で測定されるパターン数は例えば３０点と少ないため、フォトマスク１０１全面における位置ずれマップを作成したとしても、その精度は高くない。一方、パターンの形状欠陥検査に使用される光学画像の数は、位置計測用パターンの数に比べて非常に多い。例えば、５０万個にもなる。よって、かかる光学画像の位置ずれを測定すれば、位置ずれマップの精度を向上させることができる。そこで、実施の形態１では、かかる光学画像の位置ずれで補正可能かどうかを検証した。
【００３９】
ここでは、フォトマスク１０１は波長１９９ｎｍパルスレーザーにより照明され、ＸＹθテーブル１０２（ステージ）が連続的に移動する際にマスクの透過像または反射像をＴＤＩセンサ上に結像し、記録する。同時にステージの位置を測定しているレーザ測長システム１２２の値も記録した。ストライプ領域をステージを移動させながら連続的に画像を記録する。ステージスピードは約１０ｍｍ／ｓとする。ストライプ単位で記録された画像データはブロック（或いはフレーム）と呼ばれる区分ごとに分割され、記録された画像データと対応する設計データから生成された参照画像を比較し、パターンマッチングにより誤差が最小となる位置に平行移動させ欠陥の検出を行う。この際の平行移動量とそのブロックに記録されたレーザ測長システム１２２のデータとからパターンの位置を決定する。
【００４０】
まず、検査装置１００によって得られる位置情報の分析を行う。実験には２μｍ矩形パターンを８μｍピッチで２次元格子状に敷き詰めたテストマスクを使用する。このサンプルは位置測定装置３００により５ｍｍピッチで測定しておく。再現性を確認するために複数回測定する。
【００４１】
図８は、実施の形態１におけるパターン検査装置で使用した参照画像と光学画像間における位置ずれマップの一例を示す図である。ここでは、検査時期をずらして、２回、光学画像を撮像した。そして、参照画像と光学画像間の位置ずれ量をマップ化した。図８（ａ）は、２回のうちの一方における位置ずれマップを示す。図８（ｂ）は、２回のうちの他方における位置ずれマップを示す。かかる位置ずれマップは、レーザ測長システム１２２で測定した位置データが使用されている。図８（ｃ）は、図８（ａ）の位置ずれマップと図８（ｂ）の位置ずれマップの差分マップを示す。
【００４２】
図９は、実施の形態１における参照画像と光学画像間における位置ずれ分布の一例を示す図である。図９では、画像中の画素１列分を抜き出した結果が示されている。図９に示すように、速い変動を持っている成分がある。１ライン分を抜き出してみると隣接する測定値は高い相関を持っていて、数Ｈｚ程度の時定数を持つ揺らぎが存在することが分かる。この揺らぎはレーザ測長システム１２２におけるレーザ干渉計の光路における空気揺らぎが原因となっていると思われる。パターンマッチング自体の精度は隣接するブロックの差分を以って評価すると１ｎｍ（３σ）程度になっている。その他に、マスク支持による撓みに起因した歪みも誤差（位置ずれ）を生じさせる原因と思われる。
【００４３】
しかし、図８（ａ）の位置ずれマップと図８（ｂ）の位置ずれマップの差分を演算してみると、図８（ｃ）に示すように、横にスジが入ったような誤差が存在する。これは非常にゆっくりとした変動を示している。検査装置１００はステージを横方向に移動させながら連続的にデータを採取するためにゆっくりとした変動は水平なスジ状に現れるからである。非常にゆっくりとした変動を区分多項式などで取り去った残りは小さな値となる。温度変動と相関があり、温度変化によるシステムの変形が主原因と考えられる。このように、外乱要素である、気温や気圧等の変動によって、レーザ測長システム１２２の測定結果に測定誤差が生じてしまい、参照画像と光学画像間の位置ずれ量は変動してしまう。よって、得られた参照画像と光学画像間の位置ずれ量をそのまま使用しても図８（ｃ）に示すように再現性が得られない。上述した検証と分析により検査装置の誤差要因がわかったので、これらの誤差は適切な設計をすれば除去できる。しかし、レーザ測長システム１２２の設計変更を実施するためには手間と時間がかかる。そこで、実施の形態１では、かかる外乱要素による変動分を補正した位置ずれマップを作成する。
【００４４】
分析の結果、誤差は大きく分けて低周波成分と高周波数成分に分類できる。上述した気温や気圧等の変動によって生じるレーザ測長システム１２２の測定誤差はゆっくりと変動する成分（低周波成分）である。よって、これらを帯域の異なるフィルタにより分類して、低周波成分を除去し、除去された低周波成分の代わりに、位置計測装置３００によってチップ周辺の位置測定用パターンの測定により得られた分布に置き換えることで実用的な位置ずれマップを求めることができる。
【００４５】
かかる周波数成分を分離する方法として、実施の形態１では、２次元の区分多項式（ｓｐｌｉｎｅ）を採用する。そして、区分多項式の次数、区間数を調節することで除去する成分を変える。
【００４６】
図１０は、実施の形態１におけるＢスプライン関数のグラフの一例を示す図である。図１０において、縦軸が位置ずれ量、横軸が区間の番号（ブロック数）を示す。
図１１は、実施の形態１におけるｘ位置、ｙ位置、及び位置ずれ量の関係をＢスプライン関数で表したグラフの一例を示す図である。Ｂスプライン関数の区分多項式の次数、区間数を調節することで高精度に位置ずれ量を近似できる。
【００４７】
図１２は、実施の形態１における低周波成分を除去せずに単にＢスプライン関数でフィルタ処理した結果の一例を示す図である。ここでは、検査時期をずらして、２回、光学画像を撮像した。そして、参照画像と光学画像間の位置ずれ量をＢスプライン関数でフィルタ処理し、マップ化した。図１２（ａ）は、２回のうちの一方における位置ずれマップを示す。図１２（ｂ）は、２回のうちの他方における位置ずれマップを示す。かかる位置ずれマップは、レーザ測長システム１２２で測定した位置データが使用されている。図１２（ｃ）は、図１２（ａ）の位置ずれマップと図１２（ｂ）の位置ずれマップの差分マップを示す。低周波成分を除去しない場合、図１２（ｃ）に示すように、誤差が残ってしまう。かかる点からも画像から得られるマップの低周波成分を置き換える必要性がわかる。
【００４８】
まず、測定された参照画像と光学画像間における位置ずれマップから最小二乗法によりマップをもっとも良く近似する区分多項式を求める。
【００４９】
ｓｐｌｉｎｅ関数による最小２乗推定を行う。マップを表現するために、一次元のＢスプライン（Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ）関数の積で２次元の基底関数を生成する。２次元の基底関数は、以下の式（１）で定義できる。
【００５０】
【数１】
【００５１】
式（１）の基底関数の和で近似関数を次の式（２）のように表す。
【００５２】
【数２】
【００５３】
ただし、ｂｊ（ｘ，ｙ）＝ｂα，β（ｘ，ｙ）と定義する。そして、検査装置１００からは各ブロックの位置ずれ量ｍｉとそのブロックで検出されたパターンのエッジ数ｗｉが得られている。ｉは、ブロック番号を示す。上記の関数で各ブロック領域の位置で求められた位置ずれデータ量ｍｉをもっともよく近似するように以下の式（３）で定義される値Ｅが最小となる係数ｃｉを求める。
【００５４】
【数３】
【００５５】
ここで、２次元マップデータはそれぞれのピクセルの値を一列に並べることでベクトルとして扱うことができる。ｍ＝｛ｍｉ｝、ｃ＝｛ｃｉ｝、Ｂ＝｛ｂｊ（ｘｉ，ｙｉ）｝と定義し、ｗｉを対角成分とする対角行列をＷと定義すると、式（３）は、以下の式（４）で表現できる。
【００５６】
【数４】
【００５７】
そして、最小値は、以下の式（５）を解いて求めることができる。
【００５８】
【数５】
【００５９】
したがって最適な係数ｃは、以下の式（６）で定義できる。
【００６０】
【数６】
【００６１】
したがって、推定される位置ずれマップは、以下の式（７）で定義できる。
【００６２】
【数７】
【００６３】
また、Ｐ＝Ｂ（ＢＴＷＢ）−１ＢＴＷとすると、推定される位置ずれマップ＝Ｐｍと定義できる。ここで、検査装置１００から位置ずれマップを推定する場合に比べて、位置計測装置３００によるデータは、チップ周辺マーク（位置測定用パターン）から得られるデータに限られる。そのデータから位置ずれマップを推定する場合、サンプル点の個数、分布の偏りにより多項式を決定できない場合もあり得る。そこで、上述した式（３）の代わりに、以下の式（８）を用いると、さらに好適である。式（８）では、推定される関数の曲率を考慮したペナルティ関数を付加した最小２乗法を採用する。ｋ番目のサンプル点の測定値をｎｋとする。
【００６４】
【数８】
【００６５】
式（８）を簡略化して行列で表現すると、以下の式（９）で表現できる。
【００６６】
【数９】
【００６７】
式（９）において、ｎは少数のマークから得られる座標データ、Ｋは関数の係数から曲率を導出するマトリックスを示す。そして、第２項は推定関数が平面の場合に最小値０となる。従ってサンプル点が不足して関数が決まらない場合には、周囲の測定点からできるだけ平面に近いものを推定することができる。そして、式（９）を最小２乗法を用いて解くことで、最適な係数ｃは、以下の式（１０）で定義できる。
【００６８】
【数１０】
【００６９】
したがって、式（１０）で得られる係数ｃを用いて推定される位置ずれマップは、以下の式（１１）で定義できる。
【００７０】
【数１１】
【００７１】
以上、説明したＢスプライン関数を用いて、参照画像と光学画像間における位置ずれ分布のうち、低周波成分を除去し、除去された低周波成分の代わりに、位置計測装置３００によってチップ周辺の位置測定用パターンの測定により得られた分布に置き換えることで実用的な位置ずれマップを求める。
【００７２】
図１３は、実施の形態１における位置ずれマップ作成方法の要部工程を示すフローチャート図である。実施の形態１における位置ずれマップ作成方法は、位置ずれマップ作成工程（Ｓ２０２）と、ワイドパス（ＷＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ２０４）と、ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ２０６）と、ローパス（ＬＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ２１４）と、ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ２１６）と、位置ずれマップ作成工程（Ｓ２２２）と、ＬＰ用係数ｃ算出工程（Ｓ２２４）と、ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ２２６）と、合成工程（Ｓ２３０）といった一連の工程を実施する。
【００７３】
まず、記憶装置１４０は、検査装置１００から被検査試料となるフォトマスク１０１から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を入力し、記憶する。すべての画像同士の位置ずれ量を記憶することで、フォトマスク１０１全面についての位置ずれ量の情報が得られる。記憶装置１４０は、さらに、検査装置１００から被検査試料となるフォトマスク１０１の各画像から取得されたエッジ数データを入力し、記憶する。フォトマスク１０１全面についての各画像からのエッジ数の情報が記録される。また、記憶装置１４２は、位置計測装置３００で計測された被検査試料となるフォトマスク１０１の複数の位置計測用パターンの各パターンの位置情報を入力し、記憶する。また、記憶装置１４８は、被検査試料となるフォトマスク１０１に形成されたパターンの設計データを記憶する。ここでは、３つの記憶装置１４０，１４２，１４８に分けて記憶する例を示しているが、これに限るものではない。１つの記憶装置にまとめて記憶しても良い。或いは、いずれか２つの記憶装置にまとめて記憶しても良い。
【００７４】
位置ずれマップ作成工程（Ｓ２０２）として、位置ずれマップ作成部５０は、記憶装置１４０から検査装置１００の光学画像と参照画像の両画像データ同士の各位置ずれ量に基づいて、位置ずれマップ（１）（第１の位置ずれマップ）を作成する。位置ずれマップ作成部５０は、第１の位置ずれマップ作成部の一例である。ここでは、比較される光学画像と参照画像を作成したサイズ（例えば、２０４８画素×２０４８画素のサイズ）でフォトマスク１０１のパターン形成領域全面がメッシュ状に領域分割され、メッシュ（ブロック）毎にそれぞれの位置ずれ量が定義されればよい。作成された位置ずれマップ（１）は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【００７５】
ワイドパス（ＷＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ２０４）として、ＷＰ用係数算出部５２は、作成した位置ずれマップ（１）の各メッシュ値ｍｉとメッシュ（ブロック）毎のエッジ数ｗｉを用いて、まず、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）と比較的高速にランダムに変動する成分（高周波成分）の両方の成分を含む広い周波数成分における、上述した式（６）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＷＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘ，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を広い周波数成分に対応させるべくＬＰ用に比べて相対的に大きく設定すればよい。
【００７６】
ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ２０６）として、ＷＰフィルタ処理部５６は、位置ずれマップ（１）に対し、高周波成分と低周波成分の両方を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって位置ずれマップＡ（第２の位置ずれマップ）を作成する。具体的には、求めたＷＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（１）に対し、式（７）を演算することでワイドパスフィルタ処理をおこなう。ＷＰフィルタ処理部５６は、ワイドパスフィルタ処理部の一例である。作成された位置ずれマップＡは、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【００７７】
ローパス（ＬＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ２１４）として、ＬＰ用係数算出部５４は、作成した位置ずれマップ（１）の各メッシュ値ｍｉとメッシュ（ブロック）毎のエッジ数ｗｉを用いて、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）を残す周波数成分における、上述した式（６）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＬＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘの次数を１次，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を低周波数成分に対応させるべくＷＰ用に比べて相対的に小さく設定すればよい。
【００７８】
ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ２１６）として、ＬＰフィルタ処理部５８は、位置ずれマップ（１）に対し、低周波成分を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたローパスフィルタ処理をおこなって位置ずれ量マップＢ（第３の位置ずれ量マップ）を作成する。ＬＰフィルタ処理部５８は、第１のローパスフィルタ処理部の一例である。具体的には、求めたＬＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（１）に対し、式（７）を演算することでローパスフィルタ処理をおこなう。作成された位置ずれマップＢは、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【００７９】
位置ずれマップ作成工程（Ｓ２２２）として、位置ずれマップ作成部６０は、記憶装置１４２から位置測定装置３００（座標計測装置）で計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置を読み出す。また、位置ずれマップ作成部６０は、記憶装置１４８から設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置を読み出す。そして、位置ずれマップ作成部６０は、計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量を演算し、各位置ずれ量に基づいて、位置ずれマップ（２）（第４の位置ずれマップ）を作成する。位置ずれマップ作成部６０は、第２の位置ずれマップ作成部の一例である。作成された位置ずれマップ（２）は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【００８０】
ＬＰ用係数ｃ算出工程（Ｓ２２４）として、ＬＰ用係数算出部６２は、作成した位置ずれマップ（２）の位置測定用パターンの座標の位置ずれデータｎを用いて、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）を残す周波数成分における、上述した式（１０）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（位置計測用パターンのＬＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘの次数を１次，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を低周波数成分に対応させるべくＷＰ用に比べて相対的に小さく設定すればよい。ここで、位置計測装置３００で計測される位置計測用パターンの数は、例えば、３０点と検査装置１００で得られる情報（例えば５０万点）に比べて少ないため、高周波成分を演算するには情報が少ない。一方、ゆっくりと変動する低周波成分を近似する場合には十分に対応可能である。また、位置計測装置３００で計測される場合には、検査装置１００と異なり気温や気圧等の変動によって誤差が生じるレーザ測長システム１２２を用いていない。よって、これらの外乱要素に起因した誤差を排除できる。また、メッシュサイズは、例えば、位置ずれマップ（１）に合わせればよい。位置計測用パターンの数は、検査装置１００で得られる情報に比べて少ないため、測定した座標に対応するメッシュについて位置ずれ量を定義すればよい。
【００８１】
ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ２２６）として、ＬＰフィルタ処理部６４は、位置ずれマップ（２）を入力し、位置ずれマップ（２）に対し、低周波成分を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたローパスフィルタ処理をおこなって位置ずれマップＣ（第５の位置ずれマップ）を作成する。ＬＰフィルタ処理部６４は、第２のローパスフィルタ処理部の一例である。具体的には、求めた位置計測用パターンのＬＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（２）に対し、式（１１）を演算することでローパスフィルタ処理をおこなう。作成された位置ずれマップＣは、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【００８２】
合成工程（Ｓ２３０）として、合成部６６は、位置ずれマップＡと位置ずれマップＢとの対応する両マップ値の差分に位置ずれマップＣの対応するマップ値を加算することによって位置ずれマップＡと位置ずれマップＢと位置ずれマップＣを合成して位置ずれマップＤ（第６の位置ずれマップ）を作成する。すなわち、合成部６６は、Ａ−Ｂ＋Ｃを演算することで、検査装置１００の画像から得られた位置ずれマップから低周波成分を除去し、代わりに、位置測定装置３００から得られた低周波成分に置き換える。以上により、気温や気圧等の変動によって生じるレーザ測長システム１２２の測定誤差を排除した位置ずれマップを作成できる。よって、測定時期にかかわらず、再現性のある位置ずれ分布を取得できる。作成された位置ずれマップＤは、記憶装置１４６に格納される。そして、必要に応じて、モニタ２１４に表示される。或いは、外部Ｉ／Ｆ回路２１２を介して外部に出力される。かかる位置ずれマップＤを得ることで、マスク全面におけるパターン位置の位置ずれ分布を高精度に把握できる。よって、被検査試料に形成されたパターンの位置精度の均質性を検査できる。例えば、位置ずれマップＤのマップ値のいずれかが、閾値よりも大きい場合には、被検査試料のフォトマスク１０１は使用不可（ＮＧ）と判定されればよい。
【００８３】
実施の形態２．
実施の形態１では、気温や気圧等の変動によって生じるレーザ測長システム１２２の測定誤差を排除した位置ずれマップを作成したが、実施の形態２では、さらに精度を高めた位置ずれマップを作成する場合について説明する。以下、特に説明しない点は実施の形態１と同様である。
【００８４】
ここで、検査装置１００から得られる位置ずれ量には、上述したゆっくりと変動する低周波成分（ドリフト成分）と比較的高速にランダムに変動する高周波成分（ランダム成分）の他に、さらに、検査装置のシステマチック誤差成分（固定値）が含まれる。そこで、実施の形態２では、さらに、検査装置のシステマチック誤差成分（固定値）を補正した位置ずれマップを作成する。
【００８５】
図１４は、実施の形態２における位置ずれマップ作成装置の構成を示す概念図である。図１４において、制御計算機２１０内に、位置ずれマップ作成部７０、ＷＰ用係数算出部７２、ＬＰ用係数算出部７４、ＷＰフィルタ処理部７６、ＬＰフィルタ処理部７８、位置ずれマップ作成部８０，８１、ＷＰ用係数算出部８２、ＬＰ用係数算出部８３、ＷＰフィルタ処理部８４、及び、ＬＰフィルタ処理部８５が追加された点以外は、図２と同様である。位置ずれマップ作成部７０、ＷＰ用係数算出部７２、ＬＰ用係数算出部７４、ＷＰフィルタ処理部７６、ＬＰフィルタ処理部７８、位置ずれマップ作成部８０，８１、ＷＰ用係数算出部８２、ＬＰ用係数算出部８３、ＷＰフィルタ処理部８４、及び、ＬＰフィルタ処理部８５といった各機能についても、コンピュータで実行されるプログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ２１１に記憶される。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、メモリ２１１、或いは記憶装置１４０，１４２，１４６，１４８等の記録媒体に記録される。
【００８６】
検査装置１００の観測により得られたマップをベクトルとして表現し、いくつかの成分に分離して考察する。検査装置１００によって得られるマップが次のような成分から校正されていると仮定する。かかる仮定では、測定結果ｍ、真のマップｈ、検査装置のシステマチック誤差成分（固定値）ｓ、ゆっくりと変動する成分（ドリフト成分）ｄ、比較的高速にランダムに変動する成分（ランダム成分）ｒを用いて、ｍ＝ｈ＋ｓ＋ｄ＋ｒと定義する。
【００８７】
実施の形態２では、検査装置のシステマチック誤差成分（固定値）ｓを測定するために、校正マスクを使用する。校正マスクには人為的に全面に測定パターンが配置してあり、位置計測装置３００により真のマップを求めることができる。これをｈ０と表す。この校正マスクを検査装置１００で観測した結果を上記の式で表現すると、ｍ０＝ｈ０＋ｓ＋ｄ０＋ｒ０と定義できる。ここで、検査装置で観測した校正マスクのマップをｍ０とする。校正マスクにおけるゆっくりと変動する成分（ドリフト成分）ｄ０、校正マスクにおける比較的高速にランダムに変動する成分（ランダム成分）ｒ０とする。
【００８８】
同様に、未知のマスクの観測結果を表現すると、ｍ１＝ｈ１＋ｓ＋ｄ１＋ｒ１と定義できる。ただし、未知のマスクの測定結果をｍ１、未知のマスクの真のマップをｈ１、未知のマスクのゆっくりと変動する成分（ドリフト成分）をｄ１、未知のマスクの比較的高速にランダムに変動する成分（ランダム成分）をｒ１とする。
【００８９】
最小二乗法による区分多項式フィッティングはマップから区分多項式への正射影作用素となっている。そこで細かい成分まで表現できる多項式によるフィッティングでの射影作用素をＰＦ、緩やかな成分までしか表現できないものの射影作用素をＰＣで表現する。また、周辺の位置測定用のマークからマップを推定する変換をＰＣ’で表現する。ＰＦ（ｄ+ｒ）≒ｄ、ＰＣ（ｄ+ｒ）≒ｄとする。よって、ｍ０−ｈ０＝ｓ＋ｄ０＋ｒ０となり、ＰＦ（ｍ０−ｈ０）＝ＰＦ（ｓ＋ｄ０＋ｒ０）≒ＰＦ（ｓ）＋ｄ０、ＰＣ（ｍ０−ｈ０）＝ＰＣ（ｓ＋ｄ０＋ｒ０）≒ＰＣ（ｓ）＋ｄ０、（ＰＦ−ＰＣ）（ｍ０−ｈ０）＝（ＰＦ−ＰＣ）ｓとなる。
【００９０】
言い換えれば、高周波成分まで表現できる区分多項式への射影をＰＦ、低周波成分までしか表現できない区分多項式への射影をＰＣ、位置測定用パターン（周辺マーク）測定ポイントデータから高周波成分まで表現できる区分多項式への変換をＰＦ’、位置測定用パターン（周辺マーク）測定ポイントデータから低周波成分までしか表現できない区分多項式への変換をＰＣ’とする。また、位置測定用パターン（周辺マーク）測定データをｎ、低周波成分が除去されたシステマチック誤差成分をｓ’、未知のマスクの推定マップをｈ１’、とすると、真のマップｈ１の推定値（推定マップ）ｈ１’は、以下の式（１２）で定義できる。
【００９１】
【数１２】
【００９２】
そして、低周波成分が除去されたシステマチック誤差成分ｓ’は、以下の式（１３）、及び式（１４）で定義できる。
【００９３】
【数１３】
【００９４】
【数１４】
【００９５】
以上の結果を踏まえて、実施の形態２では、校正マスク（校正基板）を用いて、検査装置１００のシステマチック誤差成分（固定値）を補正した位置ずれマップを作成する。
【００９６】
図１５は、実施の形態２における校正マスクの一例を示す図である。校正マスク３０（校正基板）のパターン形成領域３２には、例えば、矩形状の校正用パターン３６が、ｘ，ｙ方向に所定のピッチで規則的に校正マスク全面に形成されている。かかる校正マスク３０を用いて、被検査試料となるフォトマスク１０１の検査を行う前に、予め、前処理工程を行う。
【００９７】
図１６は、実施の形態２における位置ずれマップ作成方法の前処理工程の要部工程を示すフローチャート図である。実施の形態２における位置ずれマップ作成方法の前処理工程は、校正マスク３０を用いて、位置ずれマップ作成工程（Ｓ３０２）と、ワイドパス（ＷＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ３０４）と、ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ３０６）と、ローパス（ＬＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ３１４）と、ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ３１６）と、位置ずれマップ作成工程（Ｓ３２２）と、ＷＰ用係数ｃ算出工程（Ｓ３２４）と、ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ３２６）といった一連の工程を実施する。
【００９８】
まず、検査装置１００にて、校正マスク３０の光学画像を取得し、それに対応する参照画像を作成する。そして、取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間の位置合わせを行って、その際の位置ずれ量を磁気ディスク装置１０９等に記憶しておく。また、各画像毎のエッジ数を磁気ディスク装置１０９等に記憶しておく。かかる検査装置１００での各工程の内容は、実施の形態１におけるフォトマスク１０１を校正マスク３０と読み替えた場合と同様でよい。同様に、位置計測装置３００にて、校正マスク３０に形成された校正用パターンの位置が計測される。ここでは、フォトマスク１０１の位置計測用パターンの数よりも十分に多い、校正マスク３０の校正用パターンの位置が計測される。
【００９９】
まず、記憶装置１４０は、検査装置１００から校正マスク３０から取得された複数の光学画像と校正マスク３０の設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を入力し、記憶する。すべての画像同士の位置ずれ量を記憶することで、校正マスク３０全面についての位置ずれ量の情報が得られる。記憶装置１４０は、さらに、検査装置１００から校正マスク３０の各画像から取得されたエッジ数データを入力し、記憶する。校正マスク３０全面についての各画像からのエッジ数の情報が記録される。また、記憶装置１４２は、位置計測装置３００で計測された校正マスク３０の複数の校正用パターンの各パターンの位置情報を入力し、記憶する。また、記憶装置１４８は、校正マスク３０に形成されたパターンの設計データを記憶する。ここでは、３つの記憶装置１４０，１４２，１４８に分けて記憶する例を示しているが、これに限るものではない。１つの記憶装置にまとめて記憶しても良い。或いは、いずれか２つの記憶装置にまとめて記憶しても良い。
【０１００】
位置ずれマップ作成工程（Ｓ３０２）として、位置ずれマップ作成部７０は、記憶装置１４０から、検査装置１００で取得された、校正マスク３０における光学画像と参照画像の両画像データ同士の各位置ずれ量に基づいて、校正マスク３０における位置ずれマップ（１’）（第７の位置ずれマップ）を作成する。位置ずれマップ作成部７０は、第３の位置ずれマップ作成部の一例である。ここでは、比較される光学画像と参照画像を作成したサイズ（例えば、２０４８画素×２０４８画素のサイズ）で校正マスク３０のパターン形成領域全面がメッシュ状に領域分割され、メッシュ（ブロック）毎にそれぞれの位置ずれ量が定義されればよい。作成された位置ずれマップ（１’）は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【０１０１】
ワイドパス（ＷＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ３０４）として、ＷＰ用係数算出部７２は、作成した校正マスク３０における位置ずれマップ（１’）の各メッシュ値ｍｉとメッシュ（ブロック）毎のエッジ数ｗｉを用いて、まず、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）と比較的高速にランダムに変動する成分（高周波成分）の両方の成分を含む広い周波数成分における、上述した式（６）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＷＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘ，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を広い周波数成分に対応させるべくＬＰ用に比べて相対的に大きく設定すればよい。
【０１０２】
ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ３０６）として、ＷＰフィルタ処理部７６は、位置ずれマップ（１’）に対し、高周波成分と低周波成分の両方を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって校正マスク３０における位置ずれマップＡ’（第８の位置ずれマップ）を作成する。具体的には、求めたＷＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（１’）に対し、式（７）を演算することでワイドパスフィルタ処理をおこなう。ＷＰフィルタ処理部７６は、第２のワイドパスフィルタ処理部の一例である。作成された位置ずれマップＡ’は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【０１０３】
ローパス（ＬＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ３１４）として、ＬＰ用係数算出部７４は、作成した校正マスク３０における位置ずれマップ（１’）の各メッシュ値ｍｉとメッシュ（ブロック）毎のエッジ数ｗｉを用いて、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）を残す周波数成分における、上述した式（６）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＬＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘの次数を１次，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を低周波数成分に対応させるべくＷＰ用に比べて相対的に小さく設定すればよい。
【０１０４】
ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ３１６）として、ＬＰフィルタ処理部７８は、位置ずれマップ（１’）に対し、低周波成分を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたローパスフィルタ処理をおこなって校正マスク３０における位置ずれ量マップＢ’（第９の位置ずれ量マップ）を作成する。ＬＰフィルタ処理部７８は、第３のローパスフィルタ処理部の一例である。具体的には、求めたＬＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（１’）に対し、式（７）を演算することでローパスフィルタ処理をおこなう。作成された位置ずれマップＢ’は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【０１０５】
位置ずれマップ作成工程（Ｓ３２２）として、位置ずれマップ作成部８０は、記憶装置１４２から位置測定装置３００（座標計測装置）で計測された複数の校正用パターンの各パターンの位置を読み出す。また、位置ずれマップ作成部８０は、記憶装置１４８から設計データにおける複数の校正用パターンの位置を読み出す。そして、位置ずれマップ作成部８０は、計測された複数の校正用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の校正用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量を演算し、各位置ずれ量に基づいて、位置ずれマップ（２’）（第１０の位置ずれマップ）を作成する。位置ずれマップ作成部８０は、第４の位置ずれマップ作成部の一例である。作成された位置ずれマップ（２’）は、記憶装置１４６に一時的に格納される。また、位置ずれマップ（２’）のメッシュサイズは、例えば、位置ずれマップ（１’）に合わせればよい。
【０１０６】
ＷＰ用係数ｃ算出工程（Ｓ３２４）として、ＷＰ用係数算出部８２は、作成した位置ずれマップ（２’）の位置測定用データの座標の位置ずれデータ（座標データ）ｎを用いて、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）と比較的高速にランダムに変動する成分（高周波成分）の両方の成分を含む広い周波数成分における、上述した式（１０）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＷＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘ，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を広い周波数成分に対応させるべくＬＰ用に比べて相対的に大きく設定すればよい。
【０１０７】
ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ３２６）として、ＷＰフィルタ処理部８４は、位置ずれマップ（２’）に対し、高周波成分と低周波成分の両方を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって校正マスク３０における位置ずれマップＣ’（第１１の位置ずれマップ）を作成する。具体的には、求めたＷＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（２’）に対し、式（１１）を演算することでワイドパスフィルタ処理をおこなう。ＷＰフィルタ処理部８４は、第３のワイドパスフィルタ処理部の一例である。作成された位置ずれマップＣ’は、記憶装置１４６に一時的に格納される。ここで、位置計測装置３００で計測される校正用パターンの数は、例えば、２００から４００点と被検査試料となるフォトマスク１０１の位置計測用パターンの数よりも多い。よって、低周波成分だけではなく高周波成分の演算も高精度にできる。また、位置計測装置３００で計測される場合には、検査装置１００と異なり気温や気圧等の変動によって誤差が生じるレーザ測長システム１２２を用いていない。よって、これらの外乱要素に起因した誤差を排除できる。
【０１０８】
以上のようにして、校正マスク３０を用いた前処理を行っておく。前処理で得られた情報を使って、その後に実施される被検査試料の検査を行う。校正マスク３０を用いた前処理は、使用する検査装置１００に対して、１回行っておけば、かかる検査装置１００で検査されるその後の被検査試料に対して使用可能である。
【０１０９】
図１７は、実施の形態２における位置ずれマップ作成方法の要部工程を示すフローチャート図である。実施の形態２における位置ずれマップ作成方法は、位置ずれマップ作成工程（Ｓ３３２）と、ローパス（ＬＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ３３４）と、ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ３３６）と、をさらに追加し、合成工程（Ｓ２３０）の代わりに合成工程（Ｓ３４０）と追加した点以外は、図１３と同様である。
【０１１０】
また、位置ずれマップ作成工程（Ｓ２０２）からＬＰフィルタ処理工程（Ｓ２２６）までの各工程の内容は実施の形態１と同様である。よって、実施の形態１と同様、フォトマスク１０１の位置ずれマップＡと位置ずれマップＢと位置ずれマップＣとが得られる。
【０１１１】
位置ずれマップ作成工程（Ｓ３３２）として、位置ずれマップ作成部８１は、被検査試料となるフォトマスク１０１における複数の位置計測用パターンの座標情報と、フォトマスク１０１における複数の位置計測用パターンの座標に対応する校正マスクの位置ずれマップ（２’）の各値とを入力し、位置ずれマップ（２”）（第１２の位置ずれマップ）を作成する。位置ずれマップ作成部８１は、第５の位置ずれマップ作成部の一例である。言い換えれば、フォトマスク１０１の位置計測装置３００から得られた位置ずれ量を校正マスク３０の対応する位置での位置ずれ量に置き換える。また、位置ずれマップ（２”）のメッシュサイズは、例えば、位置ずれマップ（１’）に合わせればよい。
【０１１２】
ＬＰ用係数ｃ算出工程（Ｓ３３４）として、ＬＰ用係数算出部８３は、作成した位置ずれマップ（２”）の座標データｎを用いて、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）を残す周波数成分における、上述した式（１０）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＬＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘの次数を１次，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を低周波数成分に対応させるべくＷＰ用に比べて相対的に小さく設定すればよい。
【０１１３】
ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ３３６）として、ＬＰフィルタ処理部８５は、位置ずれマップ（２”）に対し、低周波成分を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたローパスフィルタ処理をおこなって校正マスク３０における位置ずれ量マップＣ”（第１３の位置ずれ量マップ）を作成する。ＬＰフィルタ処理部８５は、第４のローパスフィルタ処理部の一例である。具体的には、求めたＬＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（２”）に対し、式（１１）を演算することでローパスフィルタ処理をおこなう。作成された位置ずれマップＣ”は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【０１１４】
そして、合成工程（Ｓ３４０）として、合成部６６は、位置ずれマップＡと位置ずれマップＢとの対応する両マップ値の差分に位置ずれマップＣの対応するマップ値を加算し、さらに、位置ずれマップＢ’と位置ずれマップＣ’のそれぞれ対応するマップ値を加算し、位置ずれマップＡ’と位置ずれマップＣ”のそれぞれ対応するマップ値を減算することによって位置ずれマップＡと位置ずれマップＢと位置ずれマップＣと位置ずれマップＡ’と位置ずれマップＢ’と位置ずれマップＣ’と位置ずれマップＣ”を合成して位置ずれマップＤ（第６の位置ずれマップ）を作成する。言い換えれば、実施の形態１で合成された位置ずれマップＤのマップ値に位置ずれマップＢ’Ｃ’のそれぞれ対応するマップ値を加算し、位置ずれマップＡ’Ｃ”のそれぞれ対応するマップ値を減算する。すなわち、合成部６６は、Ａ−Ｂ＋Ｃ−Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’−Ｃ”を演算することで、検査装置１００の画像から得られた位置ずれマップから低周波成分を除去し、代わりに、位置測定装置３００から得られた低周波成分に置き換え、さらに、検査装置１００固有のシステマチック誤差成分Ｓを補正する。すなわち、Ｓ＝Ａ’−Ｂ’−Ｃ’＋Ｃ”で定義できる。
【０１１５】
以上により、気温や気圧等の変動によって生じるレーザ測長システム１２２の測定誤差を排除した位置ずれマップを作成できる。よって、測定時期にかかわらず、再現性のある位置ずれ分布を取得できる。さらに、検査装置１００固有のシステマチック誤差成分Ｓを補正できる。作成された位置ずれマップＤは、記憶装置１４６に格納される。そして、必要に応じて、モニタ２１４に表示される。或いは、外部Ｉ／Ｆ回路２１２を介して外部に出力される。かかる位置ずれマップＤを得ることで、実施の形態１よりもさらに高精度なマスク全面におけるパターン位置の位置ずれ分布を把握できる。よって、被検査試料に形成されたパターンの位置精度の均質性を検査できる。例えば、位置ずれマップＤのマップ値のいずれかが、閾値よりも大きい場合には、被検査試料のフォトマスク１０１は使用不可（ＮＧ）と判定されればよい。
【０１１６】
図１８は、実施の形態２における検査装置のシステマチック誤差成分を示す位置ずれマップの一例を示す図である。かかる検査装置のシステマチック誤差成分は、実施の形態２によって、位置ずれマップから排除できる。
【０１１７】
図１９は、実施の形態２における手法で作成した位置ずれマップと位置計測装置で計測された位置ずれマップとの一例を示す図である。図１９（ａ）では、実施の形態２における手法で作成した位置ずれマップが示されている。フォトマスク１０１から取得される画像数（ブロック数）は、例えば、５０万個と非常に多い。図１９（ｂ）では、比較のため、校正マスクの校正用パターンの数を増やして、フォトマスク１０１から取得されるブロック数と同程度になるように作成したものを用いて測定した結果を示している。かかる結果からもわかるように、実施の形態２における手法で作成した位置ずれマップは高精度に作成されていることがわかる。上記のように限られたサンプル点からの最良推定マップと比較してｄｉｅ内の細かい分布が再現できている。従来の測定の結果との差は１．９ｎｍ（３σ）だった。また、位置計測装置３００で２００μｍ移動した場所で同様の分布を測定した場合の差は２．０４ｎｍ（３σ）だった。ただし、これは位置計測装置の本来の精度よりも悪い。異なる図形を測定した場合は図形の位置精度を含んでしまうからである。
【０１１８】
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（及び校正マスク３０）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（及び校正マスク３０）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。また、位置ずれマップ作成装置２００では、自身で設計データを記憶せずに、検査装置１００或いは位置計測装置３００の記憶装置に格納された設計データを参照するようにしてもよい。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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】
【０１２１】
１２，３２ パターン形成領域
１４ 位置計測用パターン
２０ 検査ストライプ
２２ 被検査領域
３０ 校正マスク
３６ 校正用パターン
５０，６０，７０，８０，８１ 位置ずれマップ作成部
５２，７２，８２ ＷＰ用係数算出部
５４，６２，７４，８３ ＬＰ用係数算出部
５６，７６，８４ ＷＰフィルタ処理部
５８，６４，７８，８５ ＬＰフィルタ処理部
６６ 合成部
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 エッジ数判定回路
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
１３０ オートローダ
１４０，１４２，１４６，１４８ 記憶装置
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御系回路
１７０ 照明光学系
２００ 位置ずれマップ作成装置
２１０ 制御計算機
２１１ メモリ
２１２ 外部Ｉ／Ｆ回路
２１４ モニタ
３００ 位置計測装置
５００ パターン検査装置システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置ずれマップ作成装置、パターン検査システム、及び位置ずれマップ作成方法に関する。例えば、試料に形成されたパターンの位置の位置ずれ量を照明光を照射して得られた光学画像を用いて測定する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に対する許容量や、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）の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、マスクパターンの形状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の均質性やマスク全面でのパターンの線幅寸法精度の均質性が求められるようになってきている。従来、このうち、パターンの位置精度については、専用のパターン位置測定器でマスクパターン内或いはパターンの周囲に適切なピッチ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】
しかしながら、かかるパターン位置測定器で測定される測定箇所はその数が少ないため、マスク全面におけるパターン位置の位置ずれ分布を高精度に把握することは困難であった。そこで、パターン検査装置で検査に用いるために撮像された画像を利用して、パターン位置の位置ずれ分布を取得することが検討されている。しかしながら、温度や気圧等の外乱の変動によって、ステージ位置測長システムで測定される結果に測定誤差が生じてしまう。そのため、同じマスクのパターンの位置が測定される時期によって変動してしまい再現性がなく、パターン位置を高精度に測定することが困難であるといった問題があった。
【０００８】
ここで、パターンの線幅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手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【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、パターン位置測定器で測定される測定箇所はその数が少ないため、マスク全面におけるパターン位置の位置ずれ分布を高精度に把握することは困難であった。一方、パターン検査装置で撮像された画像からパターン位置の位置ずれ分布を取得する場合、温度や気圧等の外乱の変動によって、ステージ位置測長システムで測定される結果に測定誤差が生じてしまう。そのため、同じマスクのパターンの位置が測定される時期によって変動してしまい再現性がなく、パターン位置を高精度に測定することが困難であるといった問題があった。そのため、マスク全面における高精度なパターンの位置ずれマップを作成することが困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、被検査試料に形成されたパターンの位置ずれマップを高精度に作成可能な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】
本発明の一態様の位置ずれマップ作成装置は、
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置と、
各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する第１の位置ずれマップ作成部と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成するワイドパスフィルタ処理部と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する第１のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第４の位置ずれマップを作成する第２の位置ずれマップ作成部と、
第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する第２のローパスフィルタ処理部と、
第２の位置ずれマップと第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成する合成部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、各所定の関数として、それぞれ、Ｂ−スプライン関数を用いると好適である。
【００１４】
また、記憶装置は、さらに、複数の校正用パターンが形成された校正基板から取得された複数の光学画像と校正基板用の設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶し、
校正基板における各位置ずれ量に基づいて、第７の位置ずれマップを作成する第３の位置ずれマップ作成部と、
第７の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第８の位置ずれマップを作成する第２のワイドパスフィルタ処理部と、
第７の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第９の位置ずれ量マップを作成する第３のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された校正基板における複数の校正用パターンの各パターンの位置と校正基板の設計データにおける複数の校正用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第１０の位置ずれマップを作成する第４の位置ずれマップ作成部と、
第１０の位置ずれマップを入力し、第１０の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第１１の位置ずれマップを作成する第３のワイドパスフィルタ処理部と、
被検査試料における複数の位置計測用パターンの座標情報と、被検査試料における複数の位置計測用パターンの座標に対応する前記第１０の位置ずれマップの各値とを入力し、第１２の位置ずれマップを作成する第５の位置ずれマップ作成部と、
第１２の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第１３の位置ずれ量マップを作成する第４のローパスフィルタ処理部と、
をさらに備え、
合成部は、さらに、合成された第６の位置ずれマップのマップ値に第８と第１３の位置ずれマップのそれぞれ対応するマップ値を減算し、第９と第１１の位置ずれマップのそれぞれ対応するマップ値を加算すると好適である。
【００１５】
本発明の一態様のパターン検査システムは、
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料を用いて、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取得する光学画像取得部と、
被検査試料用の設計データを用いて、光学画像を分割した複数の分割画像に対応する複数の参照画像を作成する参照画像作成部と、
複数の分割画像と複数の参照画像との間でそれぞれ対応する両画像同士の位置合わせを行う位置合わせ部と、
位置合わせされた両画像同士を画素毎に比較する比較部と、
複数の分割画像と複数の参照画像との間でそれぞれ対応する両画像同士の位置合わせをおこなった際の両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置と、
各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する第１の位置ずれマップ作成部と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成するワイドパスフィルタ処理部と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する第１のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第４の位置ずれマップを作成する第２の位置ずれマップ作成部と、
第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する第２のローパスフィルタ処理部と、
第２の位置ずれマップと第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成する合成部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様の位置ずれマップ作成方法は、
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置から各位置ずれ量を読み出し、各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する工程と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成する工程と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する工程と、
座標計測装置で計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量が定義された第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する工程と、
第２の位置ずれマップと第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成し、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、被検査試料に形成されたパターンの位置ずれマップを高精度に作成できる。よって、被検査試料に形成されたパターンの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システムと位置計測装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１における位置ずれマップ作成装置の構成を示す概念図である。
【図３】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４】実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程と位置ずれマップ作成用の前処理工程の一部とを示すフローチャート図である。
【図５】実施の形態１における被検査試料の一例を示す概念図である。
【図６】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７】実施の形態１における位置計測装置で測定した測定結果から得られた位置ずれマップの一例を示す図である。
【図８】実施の形態１におけるパターン検査装置で使用した参照画像と光学画像間における位置ずれマップの一例を示す図である。
【図９】実施の形態１における参照画像と光学画像間における位置ずれ分布の一例を示す図である。
【図１０】実施の形態１におけるＢスプライン関数のグラフの一例を示す図である。
【図１１】実施の形態１におけるｘ位置、ｙ位置、及び位置ずれ量の関係をＢスプライン関数で表したグラフの一例を示す図である。
【図１２】実施の形態１における低周波成分を除去せずに単にＢスプライン関数でフィルタ処理した結果の一例を示す図である。
【図１３】実施の形態１における位置ずれマップ作成方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１４】実施の形態２における位置ずれマップ作成装置の構成を示す概念図である。
【図１５】実施の形態２における校正マスクの一例を示す図である。
【図１６】実施の形態２における位置ずれマップ作成方法の前処理工程の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１７】実施の形態２における位置ずれマップ作成方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１８】実施の形態２における検査装置のシステマチック誤差成分を示す位置ずれマップの一例を示す図である。
【図１９】実施の形態２における手法で作成した位置ずれマップと位置計測装置で計測された位置ずれマップとの一例を示す図である。
【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システムと位置計測装置の構成を示す概念図である。図１において、パターン検査システム５００は、パターン検査装置１００と位置ずれマップ作成装置２００とを備えている。位置ずれマップ作成装置２００は、パターン検査装置１００と外部の位置計測装置３００（座標計測装置）からの情報を用いて、試料のパターン形成領域全面における高精度な位置ずれマップを作成する。パターン検査装置１００は、試料、例えばマスクに形成されたパターンの形状欠陥を検査する。位置計測装置３００は、試料に形成された位置計測用パターンの位置を計測する。
【００２０】
図２は、実施の形態１における位置ずれマップ作成装置の構成を示す概念図である。位置ずれマップ作成装置２００は、制御計算機２１０、メモリ２１１、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２１２、モニタ２１４、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２，１４６，１４８を備えている。制御計算機２１０、メモリ２１１、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２１２、モニタ２１４、及び記憶装置１４０，１４２，１４６，１４８は、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００２１】
制御計算機２１０内には、位置ずれマップ作成部５０、ワイドパス（ＷＰ）用係数算出部５２、ローパス（ＬＰ）用係数算出部５４、ＷＰフィルタ処理部５６、ＬＰフィルタ処理部５８、位置ずれマップ作成部６０、ＬＰ用係数算出部６２、ＬＰフィルタ処理部６４、及び、合成部６６が配置されている。位置ずれマップ作成部５０、ＷＰ用係数算出部５２、ＬＰ用係数算出部５４、ＷＰフィルタ処理部５６、ＬＰフィルタ処理部５８、位置ずれマップ作成部６０、ＬＰ用係数算出部６２、ＬＰフィルタ処理部６４、及び、合成部６６といった各機能は、コンピュータで実行されるプログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ２１１に記憶される。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、メモリ２１１、或いは記憶装置１４０，１４２，１４６，１４８等の記録媒体に記録される。ここで、図２では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。位置ずれマップ作成装置２００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。例えば、プリンタ等を備えていても構わないことは言うまでもない。
【００２２】
図３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３において、パターン検査装置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、位置合わせ回路１２２、及び画像分割回路１２４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、画像分割回路１２４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３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。
【００２３】
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、位置合わせ回路１２２、画像分割回路１２４等、図３の構成において「〜回路」と記載したものは、電子回路等のハードウェアで構成することができる。或いは、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。
【００２４】
実施の形態１では、被検査試料について、パターン検査装置１００でパターンの形状欠陥検査を行う。さらに、位置計測装置３００で位置計測用パターンの位置を計測する。そして、位置ずれマップ作成装置２００で、パターン検査装置１００で用いた画像から得られる情報と位置計測装置３００で計測された位置データを使って、位置ずれマップを作成する。まずは、検査装置１００について説明する。
【００２５】
図４は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程と位置ずれマップ作成用の前処理工程の一部とを示すフローチャート図である。図４において、実施の形態１におけるパターン検査方法は、光学画像取得工程（Ｓ１０２）と、画像分割工程（Ｓ１０４）と、参照画像作成工程（Ｓ１０６）と、位置合わせ工程（Ｓ１０８）と、エッジ数判定工程１１０と、比較工程（Ｓ１１２）という一連の工程を実施する。このうち、比較工程（Ｓ１１２）を除く各工程は、位置ずれマップ作成用の前処理工程の一部にもなる。
【００２６】
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。
【００２７】
図５は、実施の形態１における被検査試料の一例を示す概念図である。被検査試料となるフォトマスク１０１のパターン形成領域１２には、半導体回路等になる複数の図形パターンが形成される。そして、パターン形成領域１２の周囲には、複数の位置計測用パターン１４が所定のピッチで形成される。位置計測用パターン１４は、例えば、十字型のパターンとして形成され、例えば、３０個程度が配置される。
【００２８】
光学画像取得工程（Ｓ１０２）として、光学画像取得部１５０は、複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成されたフォトマスク１０１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取得する。具体的な動作について以下に説明する。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。
【００２９】
図６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６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６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、フォトダイオードアレイ１０５は、ＸＹθテーブル１０２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。
【００３０】
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６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。
【００３１】
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（ストライプ光学画像）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画像分割回路１２４に送られる。測定データ（光学画像）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。
【００３２】
画像分割工程（Ｓ１０４）として、画像分割回路１２４は、ストライプ光学画像（光学画像の一例）を所定のブロック領域サイズで複数の分割画像（光学画像の他の一例）に分割する。ブロック領域のサイズ（分割サイズ）は、例えば、５１２画素×５１２画素、１０２４画素×１０２４画素、或いは、２０４８画素×２０４８画素等が好適である。かかるサイズは、フォトダイオードアレイ１０５（センサ）の受光素子数（撮像サイズ）や画像処理の演算処理速度等に応じて設定すればよい。
【００３３】
参照画像作成工程（Ｓ１０６）として、参照回路１１２は、フォトマスク１０１用の設計データを用いて、ストライプ光学画像を分割した複数の分割画像に対応する複数の参照画像を作成する。参照回路１１２は、参照画像作成部の一例である。具体的には、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、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、上述した分割画像と同じサイズの参照データ（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、位置合わせ回路１２２に送られる。
【００３４】
位置合わせ工程（Ｓ１０８）として、位置合わせ回路１２２は、入力された複数の分割画像（光学画像）と複数の参照画像との間でそれぞれ対応する両画像同士の位置合わせを行う。位置合わせ回路１２２は、位置合わせ部の一例である。位置合わせは、両画像内のパターン同士について、例えば、ｘ，ｙ方向、或いは回転方向のずれが最小になるように合わせると好適である。例えば、対応する光学画像或いは参照画像を、画素単位或いはサブ画素単位で移動させながら最小２乗法を用いて位置合わせ（アライメント）を行う。そして、位置合わせ回路１２２は、位置合わせする画像毎、言い換えれば、ブロック領域毎に、かかる位置合わせを行った結果、画像間に生じた位置ずれ量を磁気ディスク装置１０９等に記録する。以上のようにして、フォトマスク１０１全面から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量が磁気ディスク装置１０９に記録される。
【００３５】
エッジ数判定工程１１０として、エッジ数判定回路１２０は、位置合わせする画像毎、言い換えれば、ブロック領域毎に、ブロック領域内のパターンのエッジを検出して、ブロック領域内のパターンのエッジ数を算出（判定）する。パターンのエッジは、例えば、参照画像或いは光学画像の画素データから判定すればよい。パターン上、或いはパターンではない領域上では、画素データの諧調値は最小値或いは最大値に近い値を示すことになる。例えば、０〜２５５で諧調を示す場合、０或いは２５５の値を示すことになる。一方、パターンのエッジを含む画素では、含まれるパターンの領域割合に応じて変動する中間値になる。よって、中間値を示す画素データの画素は、エッジを含む画素と検出できる。誤差を考慮して、画素データが、例えば、２０〜２００の値を示す画素は、エッジを含む画素と検出できる。エッジ数判定回路１２０は、かかるエッジを含む画素を検出して、その数を演算する（判定する）。そして、エッジ数判定回路１２０は、得られたエッジ数データを、磁気ディスク装置１０９等に記録する。以上のようにして、フォトマスク１０１全面から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれのエッジ数が磁気ディスク装置１０９に記録される。
【００３６】
比較工程（Ｓ１１２）として、比較回路１０８は、位置合わせされた両画像同士（光学画像と参照画像同士）を入力し、画素毎に比較する。比較回路１０８は、比較部の一例である。比較回路１０８は、測定データ（光学画像）の各画素データと参照データ（参照画像）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。
【００３７】
以上のようにして、フォトマスク１０１に形成された図形パターンの形状欠陥が検査される。一方、位置計測装置３００では、フォトマスク１０１に形成された位置計測用パターンの位置が計測される。
【００３８】
図７は、実施の形態１における位置計測装置で測定した測定結果から得られた位置ずれマップの一例を示す図である。ここで、上述したように、位置計測装置３００で測定されるパターン数は例えば３０点と少ないため、フォトマスク１０１全面における位置ずれマップを作成したとしても、その精度は高くない。一方、パターンの形状欠陥検査に使用される光学画像の数は、位置計測用パターンの数に比べて非常に多い。例えば、５０万個にもなる。よって、かかる光学画像の位置ずれを測定すれば、位置ずれマップの精度を向上させることができる。そこで、実施の形態１では、かかる光学画像の位置ずれで補正可能かどうかを検証した。
【００３９】
ここでは、フォトマスク１０１は波長１９９ｎｍパルスレーザーにより照明され、ＸＹθテーブル１０２（ステージ）が連続的に移動する際にマスクの透過像または反射像をＴＤＩセンサ上に結像し、記録する。同時にステージの位置を測定しているレーザ測長システム１２２の値も記録した。ストライプ領域をステージを移動させながら連続的に画像を記録する。ステージスピードは約１０ｍｍ／ｓとする。ストライプ単位で記録された画像データはブロック（或いはフレーム）と呼ばれる区分ごとに分割され、記録された画像データと対応する設計データから生成された参照画像を比較し、パターンマッチングにより誤差が最小となる位置に平行移動させ欠陥の検出を行う。この際の平行移動量とそのブロックに記録されたレーザ測長システム１２２のデータとからパターンの位置を決定する。
【００４０】
まず、検査装置１００によって得られる位置情報の分析を行う。実験には２μｍ矩形パターンを８μｍピッチで２次元格子状に敷き詰めたテストマスクを使用する。このサンプルは位置測定装置３００により５ｍｍピッチで測定しておく。再現性を確認するために複数回測定する。
【００４１】
図８は、実施の形態１におけるパターン検査装置で使用した参照画像と光学画像間における位置ずれマップの一例を示す図である。ここでは、検査時期をずらして、２回、光学画像を撮像した。そして、参照画像と光学画像間の位置ずれ量をマップ化した。図８（ａ）は、２回のうちの一方における位置ずれマップを示す。図８（ｂ）は、２回のうちの他方における位置ずれマップを示す。かかる位置ずれマップは、レーザ測長システム１２２で測定した位置データが使用されている。図８（ｃ）は、図８（ａ）の位置ずれマップと図８（ｂ）の位置ずれマップの差分マップを示す。
【００４２】
図９は、実施の形態１における参照画像と光学画像間における位置ずれ分布の一例を示す図である。図９では、画像中の画素１列分を抜き出した結果が示されている。図９に示すように、速い変動を持っている成分がある。１ライン分を抜き出してみると隣接する測定値は高い相関を持っていて、数Ｈｚ程度の時定数を持つ揺らぎが存在することが分かる。この揺らぎはレーザ測長システム１２２におけるレーザ干渉計の光路における空気揺らぎが原因となっていると思われる。パターンマッチング自体の精度は隣接するブロックの差分を以って評価すると１ｎｍ（３σ）程度になっている。その他に、マスク支持による撓みに起因した歪みも誤差（位置ずれ）を生じさせる原因と思われる。
【００４３】
しかし、図８（ａ）の位置ずれマップと図８（ｂ）の位置ずれマップの差分を演算してみると、図８（ｃ）に示すように、横にスジが入ったような誤差が存在する。これは非常にゆっくりとした変動を示している。検査装置１００はステージを横方向に移動させながら連続的にデータを採取するためにゆっくりとした変動は水平なスジ状に現れるからである。非常にゆっくりとした変動を区分多項式などで取り去った残りは小さな値となる。温度変動と相関があり、温度変化によるシステムの変形が主原因と考えられる。このように、外乱要素である、気温や気圧等の変動によって、レーザ測長システム１２２の測定結果に測定誤差が生じてしまい、参照画像と光学画像間の位置ずれ量は変動してしまう。よって、得られた参照画像と光学画像間の位置ずれ量をそのまま使用しても図８（ｃ）に示すように再現性が得られない。上述した検証と分析により検査装置の誤差要因がわかったので、これらの誤差は適切な設計をすれば除去できる。しかし、レーザ測長システム１２２の設計変更を実施するためには手間と時間がかかる。そこで、実施の形態１では、かかる外乱要素による変動分を補正した位置ずれマップを作成する。
【００４４】
分析の結果、誤差は大きく分けて低周波成分と高周波数成分に分類できる。上述した気温や気圧等の変動によって生じるレーザ測長システム１２２の測定誤差はゆっくりと変動する成分（低周波成分）である。よって、これらを帯域の異なるフィルタにより分類して、低周波成分を除去し、除去された低周波成分の代わりに、位置計測装置３００によってチップ周辺の位置測定用パターンの測定により得られた分布に置き換えることで実用的な位置ずれマップを求めることができる。
【００４５】
かかる周波数成分を分離する方法として、実施の形態１では、２次元の区分多項式（ｓｐｌｉｎｅ）を採用する。そして、区分多項式の次数、区間数を調節することで除去する成分を変える。
【００４６】
図１０は、実施の形態１におけるＢスプライン関数のグラフの一例を示す図である。図１０において、縦軸が位置ずれ量、横軸が区間の番号（ブロック数）を示す。
図１１は、実施の形態１におけるｘ位置、ｙ位置、及び位置ずれ量の関係をＢスプライン関数で表したグラフの一例を示す図である。Ｂスプライン関数の区分多項式の次数、区間数を調節することで高精度に位置ずれ量を近似できる。
【００４７】
図１２は、実施の形態１における低周波成分を除去せずに単にＢスプライン関数でフィルタ処理した結果の一例を示す図である。ここでは、検査時期をずらして、２回、光学画像を撮像した。そして、参照画像と光学画像間の位置ずれ量をＢスプライン関数でフィルタ処理し、マップ化した。図１２（ａ）は、２回のうちの一方における位置ずれマップを示す。図１２（ｂ）は、２回のうちの他方における位置ずれマップを示す。かかる位置ずれマップは、レーザ測長システム１２２で測定した位置データが使用されている。図１２（ｃ）は、図１２（ａ）の位置ずれマップと図１２（ｂ）の位置ずれマップの差分マップを示す。低周波成分を除去しない場合、図１２（ｃ）に示すように、誤差が残ってしまう。かかる点からも画像から得られるマップの低周波成分を置き換える必要性がわかる。
【００４８】
まず、測定された参照画像と光学画像間における位置ずれマップから最小二乗法によりマップをもっとも良く近似する区分多項式を求める。
【００４９】
ｓｐｌｉｎｅ関数による最小２乗推定を行う。マップを表現するために、一次元のＢスプライン（Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ）関数の積で２次元の基底関数を生成する。２次元の基底関数は、以下の式（１）で定義できる。
【００５０】
【数１】
【００５１】
式（１）の基底関数の和で近似関数を次の式（２）のように表す。
【００５２】
【数２】
【００５３】
ただし、ｂｊ（ｘ，ｙ）＝ｂα，β（ｘ，ｙ）と定義する。そして、検査装置１００からは各ブロックの位置ずれ量ｍｉとそのブロックで検出されたパターンのエッジ数ｗｉが得られている。ｉは、ブロック番号を示す。上記の関数で各ブロック領域の位置で求められた位置ずれデータ量ｍｉをもっともよく近似するように以下の式（３）で定義される値Ｅが最小となる係数ｃｉを求める。
【００５４】
【数３】
【００５５】
ここで、２次元マップデータはそれぞれのピクセルの値を一列に並べることでベクトルとして扱うことができる。ｍ＝｛ｍｉ｝、ｃ＝｛ｃｉ｝、Ｂ＝｛ｂｊ（ｘｉ，ｙｉ）｝と定義し、ｗｉを対角成分とする対角行列をＷと定義すると、式（３）は、以下の式（４）で表現できる。
【００５６】
【数４】
【００５７】
そして、最小値は、以下の式（５）を解いて求めることができる。
【００５８】
【数５】
【００５９】
したがって最適な係数ｃは、以下の式（６）で定義できる。
【００６０】
【数６】
【００６１】
したがって、推定される位置ずれマップは、以下の式（７）で定義できる。
【００６２】
【数７】
【００６３】
また、Ｐ＝Ｂ（ＢＴＷＢ）−１ＢＴＷとすると、推定される位置ずれマップ＝Ｐｍと定義できる。ここで、検査装置１００から位置ずれマップを推定する場合に比べて、位置計測装置３００によるデータは、チップ周辺マーク（位置測定用パターン）から得られるデータに限られる。そのデータから位置ずれマップを推定する場合、サンプル点の個数、分布の偏りにより多項式を決定できない場合もあり得る。そこで、上述した式（３）の代わりに、以下の式（８）を用いると、さらに好適である。式（８）では、推定される関数の曲率を考慮したペナルティ関数を付加した最小２乗法を採用する。ｋ番目のサンプル点の測定値をｎｋとする。
【００６４】
【数８】
【００６５】
式（８）を簡略化して行列で表現すると、以下の式（９）で表現できる。
【００６６】
【数９】
【００６７】
式（９）において、ｎは少数のマークから得られる座標データ、Ｋは関数の係数から曲率を導出するマトリックスを示す。そして、第２項は推定関数が平面の場合に最小値０となる。従ってサンプル点が不足して関数が決まらない場合には、周囲の測定点からできるだけ平面に近いものを推定することができる。そして、式（９）を最小２乗法を用いて解くことで、最適な係数ｃは、以下の式（１０）で定義できる。
【００６８】
【数１０】
【００６９】
したがって、式（１０）で得られる係数ｃを用いて推定される位置ずれマップは、以下の式（１１）で定義できる。
【００７０】
【数１１】
【００７１】
以上、説明したＢスプライン関数を用いて、参照画像と光学画像間における位置ずれ分布のうち、低周波成分を除去し、除去された低周波成分の代わりに、位置計測装置３００によってチップ周辺の位置測定用パターンの測定により得られた分布に置き換えることで実用的な位置ずれマップを求める。
【００７２】
図１３は、実施の形態１における位置ずれマップ作成方法の要部工程を示すフローチャート図である。実施の形態１における位置ずれマップ作成方法は、位置ずれマップ作成工程（Ｓ２０２）と、ワイドパス（ＷＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ２０４）と、ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ２０６）と、ローパス（ＬＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ２１４）と、ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ２１６）と、位置ずれマップ作成工程（Ｓ２２２）と、ＬＰ用係数ｃ算出工程（Ｓ２２４）と、ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ２２６）と、合成工程（Ｓ２３０）といった一連の工程を実施する。
【００７３】
まず、記憶装置１４０は、検査装置１００から被検査試料となるフォトマスク１０１から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を入力し、記憶する。すべての画像同士の位置ずれ量を記憶することで、フォトマスク１０１全面についての位置ずれ量の情報が得られる。記憶装置１４０は、さらに、検査装置１００から被検査試料となるフォトマスク１０１の各画像から取得されたエッジ数データを入力し、記憶する。フォトマスク１０１全面についての各画像からのエッジ数の情報が記録される。また、記憶装置１４２は、位置計測装置３００で計測された被検査試料となるフォトマスク１０１の複数の位置計測用パターンの各パターンの位置情報を入力し、記憶する。また、記憶装置１４８は、被検査試料となるフォトマスク１０１に形成されたパターンの設計データを記憶する。ここでは、３つの記憶装置１４０，１４２，１４８に分けて記憶する例を示しているが、これに限るものではない。１つの記憶装置にまとめて記憶しても良い。或いは、いずれか２つの記憶装置にまとめて記憶しても良い。
【００７４】
位置ずれマップ作成工程（Ｓ２０２）として、位置ずれマップ作成部５０は、記憶装置１４０から検査装置１００の光学画像と参照画像の両画像データ同士の各位置ずれ量に基づいて、位置ずれマップ（１）（第１の位置ずれマップ）を作成する。位置ずれマップ作成部５０は、第１の位置ずれマップ作成部の一例である。ここでは、比較される光学画像と参照画像を作成したサイズ（例えば、２０４８画素×２０４８画素のサイズ）でフォトマスク１０１のパターン形成領域全面がメッシュ状に領域分割され、メッシュ（ブロック）毎にそれぞれの位置ずれ量が定義されればよい。作成された位置ずれマップ（１）は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【００７５】
ワイドパス（ＷＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ２０４）として、ＷＰ用係数算出部５２は、作成した位置ずれマップ（１）の各メッシュ値ｍｉとメッシュ（ブロック）毎のエッジ数ｗｉを用いて、まず、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）と比較的高速にランダムに変動する成分（高周波成分）の両方の成分を含む広い周波数成分における、上述した式（６）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＷＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘ，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を広い周波数成分に対応させるべくＬＰ用に比べて相対的に大きく設定すればよい。
【００７６】
ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ２０６）として、ＷＰフィルタ処理部５６は、位置ずれマップ（１）に対し、高周波成分と低周波成分の両方を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって位置ずれマップＡ（第２の位置ずれマップ）を作成する。具体的には、求めたＷＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（１）に対し、式（７）を演算することでワイドパスフィルタ処理をおこなう。ＷＰフィルタ処理部５６は、ワイドパスフィルタ処理部の一例である。作成された位置ずれマップＡは、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【００７７】
ローパス（ＬＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ２１４）として、ＬＰ用係数算出部５４は、作成した位置ずれマップ（１）の各メッシュ値ｍｉとメッシュ（ブロック）毎のエッジ数ｗｉを用いて、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）を残す周波数成分における、上述した式（６）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＬＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘの次数を１次，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を低周波数成分に対応させるべくＷＰ用に比べて相対的に小さく設定すればよい。
【００７８】
ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ２１６）として、ＬＰフィルタ処理部５８は、位置ずれマップ（１）に対し、低周波成分を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたローパスフィルタ処理をおこなって位置ずれ量マップＢ（第３の位置ずれ量マップ）を作成する。ＬＰフィルタ処理部５８は、第１のローパスフィルタ処理部の一例である。具体的には、求めたＬＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（１）に対し、式（７）を演算することでローパスフィルタ処理をおこなう。作成された位置ずれマップＢは、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【００７９】
位置ずれマップ作成工程（Ｓ２２２）として、位置ずれマップ作成部６０は、記憶装置１４２から位置測定装置３００（座標計測装置）で計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置を読み出す。また、位置ずれマップ作成部６０は、記憶装置１４８から設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置を読み出す。そして、位置ずれマップ作成部６０は、計測された複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量を演算し、各位置ずれ量に基づいて、位置ずれマップ（２）（第４の位置ずれマップ）を作成する。位置ずれマップ作成部６０は、第２の位置ずれマップ作成部の一例である。作成された位置ずれマップ（２）は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【００８０】
ＬＰ用係数ｃ算出工程（Ｓ２２４）として、ＬＰ用係数算出部６２は、作成した位置ずれマップ（２）の位置測定用パターンの座標の位置ずれデータｎを用いて、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）を残す周波数成分における、上述した式（１０）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（位置計測用パターンのＬＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘの次数を１次，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を低周波数成分に対応させるべくＷＰ用に比べて相対的に小さく設定すればよい。ここで、位置計測装置３００で計測される位置計測用パターンの数は、例えば、３０点と検査装置１００で得られる情報（例えば５０万点）に比べて少ないため、高周波成分を演算するには情報が少ない。一方、ゆっくりと変動する低周波成分を近似する場合には十分に対応可能である。また、位置計測装置３００で計測される場合には、検査装置１００と異なり気温や気圧等の変動によって誤差が生じるレーザ測長システム１２２を用いていない。よって、これらの外乱要素に起因した誤差を排除できる。また、メッシュサイズは、例えば、位置ずれマップ（１）に合わせればよい。位置計測用パターンの数は、検査装置１００で得られる情報に比べて少ないため、測定した座標に対応するメッシュについて位置ずれ量を定義すればよい。
【００８１】
ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ２２６）として、ＬＰフィルタ処理部６４は、位置ずれマップ（２）を入力し、位置ずれマップ（２）に対し、低周波成分を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたローパスフィルタ処理をおこなって位置ずれマップＣ（第５の位置ずれマップ）を作成する。ＬＰフィルタ処理部６４は、第２のローパスフィルタ処理部の一例である。具体的には、求めた位置計測用パターンのＬＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（２）に対し、式（１１）を演算することでローパスフィルタ処理をおこなう。作成された位置ずれマップＣは、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【００８２】
合成工程（Ｓ２３０）として、合成部６６は、位置ずれマップＡと位置ずれマップＢとの対応する両マップ値の差分に位置ずれマップＣの対応するマップ値を加算することによって位置ずれマップＡと位置ずれマップＢと位置ずれマップＣを合成して位置ずれマップＤ（第６の位置ずれマップ）を作成する。すなわち、合成部６６は、Ａ−Ｂ＋Ｃを演算することで、検査装置１００の画像から得られた位置ずれマップから低周波成分を除去し、代わりに、位置測定装置３００から得られた低周波成分に置き換える。以上により、気温や気圧等の変動によって生じるレーザ測長システム１２２の測定誤差を排除した位置ずれマップを作成できる。よって、測定時期にかかわらず、再現性のある位置ずれ分布を取得できる。作成された位置ずれマップＤは、記憶装置１４６に格納される。そして、必要に応じて、モニタ２１４に表示される。或いは、外部Ｉ／Ｆ回路２１２を介して外部に出力される。かかる位置ずれマップＤを得ることで、マスク全面におけるパターン位置の位置ずれ分布を高精度に把握できる。よって、被検査試料に形成されたパターンの位置精度の均質性を検査できる。例えば、位置ずれマップＤのマップ値のいずれかが、閾値よりも大きい場合には、被検査試料のフォトマスク１０１は使用不可（ＮＧ）と判定されればよい。
【００８３】
実施の形態２．
実施の形態１では、気温や気圧等の変動によって生じるレーザ測長システム１２２の測定誤差を排除した位置ずれマップを作成したが、実施の形態２では、さらに精度を高めた位置ずれマップを作成する場合について説明する。以下、特に説明しない点は実施の形態１と同様である。
【００８４】
ここで、検査装置１００から得られる位置ずれ量には、上述したゆっくりと変動する低周波成分（ドリフト成分）と比較的高速にランダムに変動する高周波成分（ランダム成分）の他に、さらに、検査装置のシステマチック誤差成分（固定値）が含まれる。そこで、実施の形態２では、さらに、検査装置のシステマチック誤差成分（固定値）を補正した位置ずれマップを作成する。
【００８５】
図１４は、実施の形態２における位置ずれマップ作成装置の構成を示す概念図である。図１４において、制御計算機２１０内に、位置ずれマップ作成部７０、ＷＰ用係数算出部７２、ＬＰ用係数算出部７４、ＷＰフィルタ処理部７６、ＬＰフィルタ処理部７８、位置ずれマップ作成部８０，８１、ＷＰ用係数算出部８２、ＬＰ用係数算出部８３、ＷＰフィルタ処理部８４、及び、ＬＰフィルタ処理部８５が追加された点以外は、図２と同様である。位置ずれマップ作成部７０、ＷＰ用係数算出部７２、ＬＰ用係数算出部７４、ＷＰフィルタ処理部７６、ＬＰフィルタ処理部７８、位置ずれマップ作成部８０，８１、ＷＰ用係数算出部８２、ＬＰ用係数算出部８３、ＷＰフィルタ処理部８４、及び、ＬＰフィルタ処理部８５といった各機能についても、コンピュータで実行されるプログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ２１１に記憶される。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、メモリ２１１、或いは記憶装置１４０，１４２，１４６，１４８等の記録媒体に記録される。
【００８６】
検査装置１００の観測により得られたマップをベクトルとして表現し、いくつかの成分に分離して考察する。検査装置１００によって得られるマップが次のような成分から校正されていると仮定する。かかる仮定では、測定結果ｍ、真のマップｈ、検査装置のシステマチック誤差成分（固定値）ｓ、ゆっくりと変動する成分（ドリフト成分）ｄ、比較的高速にランダムに変動する成分（ランダム成分）ｒを用いて、ｍ＝ｈ＋ｓ＋ｄ＋ｒと定義する。
【００８７】
実施の形態２では、検査装置のシステマチック誤差成分（固定値）ｓを測定するために、校正マスクを使用する。校正マスクには人為的に全面に測定パターンが配置してあり、位置計測装置３００により真のマップを求めることができる。これをｈ０と表す。この校正マスクを検査装置１００で観測した結果を上記の式で表現すると、ｍ０＝ｈ０＋ｓ＋ｄ０＋ｒ０と定義できる。ここで、検査装置で観測した校正マスクのマップをｍ０とする。校正マスクにおけるゆっくりと変動する成分（ドリフト成分）ｄ０、校正マスクにおける比較的高速にランダムに変動する成分（ランダム成分）ｒ０とする。
【００８８】
同様に、未知のマスクの観測結果を表現すると、ｍ１＝ｈ１＋ｓ＋ｄ１＋ｒ１と定義できる。ただし、未知のマスクの測定結果をｍ１、未知のマスクの真のマップをｈ１、未知のマスクのゆっくりと変動する成分（ドリフト成分）をｄ１、未知のマスクの比較的高速にランダムに変動する成分（ランダム成分）をｒ１とする。
【００８９】
最小二乗法による区分多項式フィッティングはマップから区分多項式への正射影作用素となっている。そこで細かい成分まで表現できる多項式によるフィッティングでの射影作用素をＰＦ、緩やかな成分までしか表現できないものの射影作用素をＰＣで表現する。また、周辺の位置測定用のマークからマップを推定する変換をＰＣ’で表現する。ＰＦ（ｄ+ｒ）≒ｄ、ＰＣ（ｄ+ｒ）≒ｄとする。よって、ｍ０−ｈ０＝ｓ＋ｄ０＋ｒ０となり、ＰＦ（ｍ０−ｈ０）＝ＰＦ（ｓ＋ｄ０＋ｒ０）≒ＰＦ（ｓ）＋ｄ０、ＰＣ（ｍ０−ｈ０）＝ＰＣ（ｓ＋ｄ０＋ｒ０）≒ＰＣ（ｓ）＋ｄ０、（ＰＦ−ＰＣ）（ｍ０−ｈ０）＝（ＰＦ−ＰＣ）ｓとなる。
【００９０】
言い換えれば、高周波成分まで表現できる区分多項式への射影をＰＦ、低周波成分までしか表現できない区分多項式への射影をＰＣ、位置測定用パターン（周辺マーク）測定ポイントデータから高周波成分まで表現できる区分多項式への変換をＰＦ’、位置測定用パターン（周辺マーク）測定ポイントデータから低周波成分までしか表現できない区分多項式への変換をＰＣ’とする。また、位置測定用パターン（周辺マーク）測定データをｎ、低周波成分が除去されたシステマチック誤差成分をｓ’、未知のマスクの推定マップをｈ１’、とすると、真のマップｈ１の推定値（推定マップ）ｈ１’は、以下の式（１２）で定義できる。
【００９１】
【数１２】
【００９２】
そして、低周波成分が除去されたシステマチック誤差成分ｓ’は、以下の式（１３）、及び式（１４）で定義できる。
【００９３】
【数１３】
【００９４】
【数１４】
【００９５】
以上の結果を踏まえて、実施の形態２では、校正マスク（校正基板）を用いて、検査装置１００のシステマチック誤差成分（固定値）を補正した位置ずれマップを作成する。
【００９６】
図１５は、実施の形態２における校正マスクの一例を示す図である。校正マスク３０（校正基板）のパターン形成領域３２には、例えば、矩形状の校正用パターン３６が、ｘ，ｙ方向に所定のピッチで規則的に校正マスク全面に形成されている。かかる校正マスク３０を用いて、被検査試料となるフォトマスク１０１の検査を行う前に、予め、前処理工程を行う。
【００９７】
図１６は、実施の形態２における位置ずれマップ作成方法の前処理工程の要部工程を示すフローチャート図である。実施の形態２における位置ずれマップ作成方法の前処理工程は、校正マスク３０を用いて、位置ずれマップ作成工程（Ｓ３０２）と、ワイドパス（ＷＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ３０４）と、ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ３０６）と、ローパス（ＬＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ３１４）と、ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ３１６）と、位置ずれマップ作成工程（Ｓ３２２）と、ＷＰ用係数ｃ算出工程（Ｓ３２４）と、ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ３２６）といった一連の工程を実施する。
【００９８】
まず、検査装置１００にて、校正マスク３０の光学画像を取得し、それに対応する参照画像を作成する。そして、取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間の位置合わせを行って、その際の位置ずれ量を磁気ディスク装置１０９等に記憶しておく。また、各画像毎のエッジ数を磁気ディスク装置１０９等に記憶しておく。かかる検査装置１００での各工程の内容は、実施の形態１におけるフォトマスク１０１を校正マスク３０と読み替えた場合と同様でよい。同様に、位置計測装置３００にて、校正マスク３０に形成された校正用パターンの位置が計測される。ここでは、フォトマスク１０１の位置計測用パターンの数よりも十分に多い、校正マスク３０の校正用パターンの位置が計測される。
【００９９】
まず、記憶装置１４０は、検査装置１００から校正マスク３０から取得された複数の光学画像と校正マスク３０の設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を入力し、記憶する。すべての画像同士の位置ずれ量を記憶することで、校正マスク３０全面についての位置ずれ量の情報が得られる。記憶装置１４０は、さらに、検査装置１００から校正マスク３０の各画像から取得されたエッジ数データを入力し、記憶する。校正マスク３０全面についての各画像からのエッジ数の情報が記録される。また、記憶装置１４２は、位置計測装置３００で計測された校正マスク３０の複数の校正用パターンの各パターンの位置情報を入力し、記憶する。また、記憶装置１４８は、校正マスク３０に形成されたパターンの設計データを記憶する。ここでは、３つの記憶装置１４０，１４２，１４８に分けて記憶する例を示しているが、これに限るものではない。１つの記憶装置にまとめて記憶しても良い。或いは、いずれか２つの記憶装置にまとめて記憶しても良い。
【０１００】
位置ずれマップ作成工程（Ｓ３０２）として、位置ずれマップ作成部７０は、記憶装置１４０から、検査装置１００で取得された、校正マスク３０における光学画像と参照画像の両画像データ同士の各位置ずれ量に基づいて、校正マスク３０における位置ずれマップ（１’）（第７の位置ずれマップ）を作成する。位置ずれマップ作成部７０は、第３の位置ずれマップ作成部の一例である。ここでは、比較される光学画像と参照画像を作成したサイズ（例えば、２０４８画素×２０４８画素のサイズ）で校正マスク３０のパターン形成領域全面がメッシュ状に領域分割され、メッシュ（ブロック）毎にそれぞれの位置ずれ量が定義されればよい。作成された位置ずれマップ（１’）は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【０１０１】
ワイドパス（ＷＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ３０４）として、ＷＰ用係数算出部７２は、作成した校正マスク３０における位置ずれマップ（１’）の各メッシュ値ｍｉとメッシュ（ブロック）毎のエッジ数ｗｉを用いて、まず、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）と比較的高速にランダムに変動する成分（高周波成分）の両方の成分を含む広い周波数成分における、上述した式（６）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＷＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘ，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を広い周波数成分に対応させるべくＬＰ用に比べて相対的に大きく設定すればよい。
【０１０２】
ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ３０６）として、ＷＰフィルタ処理部７６は、位置ずれマップ（１’）に対し、高周波成分と低周波成分の両方を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって校正マスク３０における位置ずれマップＡ’（第８の位置ずれマップ）を作成する。具体的には、求めたＷＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（１’）に対し、式（７）を演算することでワイドパスフィルタ処理をおこなう。ＷＰフィルタ処理部７６は、第２のワイドパスフィルタ処理部の一例である。作成された位置ずれマップＡ’は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【０１０３】
ローパス（ＬＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ３１４）として、ＬＰ用係数算出部７４は、作成した校正マスク３０における位置ずれマップ（１’）の各メッシュ値ｍｉとメッシュ（ブロック）毎のエッジ数ｗｉを用いて、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）を残す周波数成分における、上述した式（６）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＬＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘの次数を１次，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を低周波数成分に対応させるべくＷＰ用に比べて相対的に小さく設定すればよい。
【０１０４】
ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ３１６）として、ＬＰフィルタ処理部７８は、位置ずれマップ（１’）に対し、低周波成分を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたローパスフィルタ処理をおこなって校正マスク３０における位置ずれ量マップＢ’（第９の位置ずれ量マップ）を作成する。ＬＰフィルタ処理部７８は、第３のローパスフィルタ処理部の一例である。具体的には、求めたＬＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（１’）に対し、式（７）を演算することでローパスフィルタ処理をおこなう。作成された位置ずれマップＢ’は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【０１０５】
位置ずれマップ作成工程（Ｓ３２２）として、位置ずれマップ作成部８０は、記憶装置１４２から位置測定装置３００（座標計測装置）で計測された複数の校正用パターンの各パターンの位置を読み出す。また、位置ずれマップ作成部８０は、記憶装置１４８から設計データにおける複数の校正用パターンの位置を読み出す。そして、位置ずれマップ作成部８０は、計測された複数の校正用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の校正用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量を演算し、各位置ずれ量に基づいて、位置ずれマップ（２’）（第１０の位置ずれマップ）を作成する。位置ずれマップ作成部８０は、第４の位置ずれマップ作成部の一例である。作成された位置ずれマップ（２’）は、記憶装置１４６に一時的に格納される。また、位置ずれマップ（２’）のメッシュサイズは、例えば、位置ずれマップ（１’）に合わせればよい。
【０１０６】
ＷＰ用係数ｃ算出工程（Ｓ３２４）として、ＷＰ用係数算出部８２は、作成した位置ずれマップ（２’）の位置測定用データの座標の位置ずれデータ（座標データ）ｎを用いて、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）と比較的高速にランダムに変動する成分（高周波成分）の両方の成分を含む広い周波数成分における、上述した式（１０）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＷＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘ，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を広い周波数成分に対応させるべくＬＰ用に比べて相対的に大きく設定すればよい。
【０１０７】
ＷＰフィルタ処理工程（Ｓ３２６）として、ＷＰフィルタ処理部８４は、位置ずれマップ（２’）に対し、高周波成分と低周波成分の両方を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって校正マスク３０における位置ずれマップＣ’（第１１の位置ずれマップ）を作成する。具体的には、求めたＷＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（２’）に対し、式（１１）を演算することでワイドパスフィルタ処理をおこなう。ＷＰフィルタ処理部８４は、第３のワイドパスフィルタ処理部の一例である。作成された位置ずれマップＣ’は、記憶装置１４６に一時的に格納される。ここで、位置計測装置３００で計測される校正用パターンの数は、例えば、２００から４００点と被検査試料となるフォトマスク１０１の位置計測用パターンの数よりも多い。よって、低周波成分だけではなく高周波成分の演算も高精度にできる。また、位置計測装置３００で計測される場合には、検査装置１００と異なり気温や気圧等の変動によって誤差が生じるレーザ測長システム１２２を用いていない。よって、これらの外乱要素に起因した誤差を排除できる。
【０１０８】
以上のようにして、校正マスク３０を用いた前処理を行っておく。前処理で得られた情報を使って、その後に実施される被検査試料の検査を行う。校正マスク３０を用いた前処理は、使用する検査装置１００に対して、１回行っておけば、かかる検査装置１００で検査されるその後の被検査試料に対して使用可能である。
【０１０９】
図１７は、実施の形態２における位置ずれマップ作成方法の要部工程を示すフローチャート図である。実施の形態２における位置ずれマップ作成方法は、位置ずれマップ作成工程（Ｓ３３２）と、ローパス（ＬＰ）用係数ｃ算出工程（Ｓ３３４）と、ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ３３６）と、をさらに追加し、合成工程（Ｓ２３０）の代わりに合成工程（Ｓ３４０）と追加した点以外は、図１３と同様である。
【０１１０】
また、位置ずれマップ作成工程（Ｓ２０２）からＬＰフィルタ処理工程（Ｓ２２６）までの各工程の内容は実施の形態１と同様である。よって、実施の形態１と同様、フォトマスク１０１の位置ずれマップＡと位置ずれマップＢと位置ずれマップＣとが得られる。
【０１１１】
位置ずれマップ作成工程（Ｓ３３２）として、位置ずれマップ作成部８１は、被検査試料となるフォトマスク１０１における複数の位置計測用パターンの座標情報と、フォトマスク１０１における複数の位置計測用パターンの座標に対応する校正マスクの位置ずれマップ（２’）の各値とを入力し、位置ずれマップ（２”）（第１２の位置ずれマップ）を作成する。位置ずれマップ作成部８１は、第５の位置ずれマップ作成部の一例である。言い換えれば、フォトマスク１０１の位置計測装置３００から得られた位置ずれ量を校正マスク３０の対応する位置での位置ずれ量に置き換える。また、位置ずれマップ（２”）のメッシュサイズは、例えば、位置ずれマップ（１’）に合わせればよい。
【０１１２】
ＬＰ用係数ｃ算出工程（Ｓ３３４）として、ＬＰ用係数算出部８３は、作成した位置ずれマップ（２”）の座標データｎを用いて、ゆっくりと変動する成分（低周波成分）を残す周波数成分における、上述した式（１０）で示したＢスプライン関数の係数ｃ（ＬＰ用の係数ｃ）を算出する。算出手法は、上述した一連の式に従って求めればよい。例えば、Ｂスプライン関数に用いる区間多項式のｘの次数を１次，ｙの次数を３次に設定し、ブロック番号ｉの区間数を低周波数成分に対応させるべくＷＰ用に比べて相対的に小さく設定すればよい。
【０１１３】
ＬＰフィルタ処理工程（Ｓ３３６）として、ＬＰフィルタ処理部８５は、位置ずれマップ（２”）に対し、低周波成分を残すＢスプライン関数（所定の関数）を用いたローパスフィルタ処理をおこなって校正マスク３０における位置ずれ量マップＣ”（第１３の位置ずれ量マップ）を作成する。ＬＰフィルタ処理部８５は、第４のローパスフィルタ処理部の一例である。具体的には、求めたＬＰ用の係数ｃを用いて、位置ずれマップ（２”）に対し、式（１１）を演算することでローパスフィルタ処理をおこなう。作成された位置ずれマップＣ”は、記憶装置１４６に一時的に格納される。
【０１１４】
そして、合成工程（Ｓ３４０）として、合成部６６は、位置ずれマップＡと位置ずれマップＢとの対応する両マップ値の差分に位置ずれマップＣの対応するマップ値を加算し、さらに、位置ずれマップＢ’と位置ずれマップＣ’のそれぞれ対応するマップ値を加算し、位置ずれマップＡ’と位置ずれマップＣ”のそれぞれ対応するマップ値を減算することによって位置ずれマップＡと位置ずれマップＢと位置ずれマップＣと位置ずれマップＡ’と位置ずれマップＢ’と位置ずれマップＣ’と位置ずれマップＣ”を合成して位置ずれマップＤ（第６の位置ずれマップ）を作成する。言い換えれば、実施の形態１で合成された位置ずれマップＤのマップ値に位置ずれマップＢ’Ｃ’のそれぞれ対応するマップ値を加算し、位置ずれマップＡ’Ｃ”のそれぞれ対応するマップ値を減算する。すなわち、合成部６６は、Ａ−Ｂ＋Ｃ−Ａ’＋Ｂ’＋Ｃ’−Ｃ”を演算することで、検査装置１００の画像から得られた位置ずれマップから低周波成分を除去し、代わりに、位置測定装置３００から得られた低周波成分に置き換え、さらに、検査装置１００固有のシステマチック誤差成分Ｓを補正する。すなわち、Ｓ＝Ａ’−Ｂ’−Ｃ’＋Ｃ”で定義できる。
【０１１５】
以上により、気温や気圧等の変動によって生じるレーザ測長システム１２２の測定誤差を排除した位置ずれマップを作成できる。よって、測定時期にかかわらず、再現性のある位置ずれ分布を取得できる。さらに、検査装置１００固有のシステマチック誤差成分Ｓを補正できる。作成された位置ずれマップＤは、記憶装置１４６に格納される。そして、必要に応じて、モニタ２１４に表示される。或いは、外部Ｉ／Ｆ回路２１２を介して外部に出力される。かかる位置ずれマップＤを得ることで、実施の形態１よりもさらに高精度なマスク全面におけるパターン位置の位置ずれ分布を把握できる。よって、被検査試料に形成されたパターンの位置精度の均質性を検査できる。例えば、位置ずれマップＤのマップ値のいずれかが、閾値よりも大きい場合には、被検査試料のフォトマスク１０１は使用不可（ＮＧ）と判定されればよい。
【０１１６】
図１８は、実施の形態２における検査装置のシステマチック誤差成分を示す位置ずれマップの一例を示す図である。かかる検査装置のシステマチック誤差成分は、実施の形態２によって、位置ずれマップから排除できる。
【０１１７】
図１９は、実施の形態２における手法で作成した位置ずれマップと位置計測装置で計測された位置ずれマップとの一例を示す図である。図１９（ａ）では、実施の形態２における手法で作成した位置ずれマップが示されている。フォトマスク１０１から取得される画像数（ブロック数）は、例えば、５０万個と非常に多い。図１９（ｂ）では、比較のため、校正マスクの校正用パターンの数を増やして、フォトマスク１０１から取得されるブロック数と同程度になるように作成したものを用いて測定した結果を示している。かかる結果からもわかるように、実施の形態２における手法で作成した位置ずれマップは高精度に作成されていることがわかる。上記のように限られたサンプル点からの最良推定マップと比較してｄｉｅ内の細かい分布が再現できている。従来の測定の結果との差は１．９ｎｍ（３σ）だった。また、位置計測装置３００で２００μｍ移動した場所で同様の分布を測定した場合の差は２．０４ｎｍ（３σ）だった。ただし、これは位置計測装置の本来の精度よりも悪い。異なる図形を測定した場合は図形の位置精度を含んでしまうからである。
【０１１８】
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（及び校正マスク３０）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（及び校正マスク３０）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。また、位置ずれマップ作成装置２００では、自身で設計データを記憶せずに、検査装置１００或いは位置計測装置３００の記憶装置に格納された設計データを参照するようにしてもよい。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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】
【０１２１】
１２，３２ パターン形成領域
１４ 位置計測用パターン
２０ 検査ストライプ
２２ 被検査領域
３０ 校正マスク
３６ 校正用パターン
５０，６０，７０，８０，８１ 位置ずれマップ作成部
５２，７２，８２ ＷＰ用係数算出部
５４，６２，７４，８３ ＬＰ用係数算出部
５６，７６，８４ ＷＰフィルタ処理部
５８，６４，７８，８５ ＬＰフィルタ処理部
６６ 合成部
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 エッジ数判定回路
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
１３０ オートローダ
１４０，１４２，１４６，１４８ 記憶装置
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御系回路
１７０ 照明光学系
２００ 位置ずれマップ作成装置
２１０ 制御計算機
２１１ メモリ
２１２ 外部Ｉ／Ｆ回路
２１４ モニタ
３００ 位置計測装置
５００ パターン検査装置システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置と、
各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する第１の位置ずれマップ作成部と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成するワイドパスフィルタ処理部と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する第１のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された前記複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第４の位置ずれマップを作成する第２の位置ずれマップ作成部と、
第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する第２のローパスフィルタ処理部と、
前記第２の位置ずれマップと前記第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に前記第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって前記第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成する合成部と、
を備えたことを特徴とする位置ずれマップ作成装置。
【請求項２】
前記各所定の関数として、それぞれ、Ｂ−スプライン関数を用いることを特徴とする請求項１記載の位置ずれマップ作成装置。
【請求項３】
前記記憶装置は、さらに、複数の校正用パターンが形成された校正基板から取得された複数の光学画像と校正基板用の設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶し、
校正基板における各位置ずれ量に基づいて、第７の位置ずれマップを作成する第３の位置ずれマップ作成部と、
第７の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第８の位置ずれマップを作成する第２のワイドパスフィルタ処理部と、
第７の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第９の位置ずれ量マップを作成する第３のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された前記複数の校正用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の校正用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第１０の位置ずれマップを作成する第４の位置ずれマップ作成部と、
第１０の位置ずれマップを入力し、第１０の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第１１の位置ずれマップを作成する第３のワイドパスフィルタ処理部と、
被検査試料における複数の位置計測用パターンの座標情報と、被検査試料における複数の位置計測用パターンの座標に対応する前記第１０の位置ずれマップの各値とを入力し、第１２の位置ずれマップを作成する第５の位置ずれマップ作成部と、
第１２の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第１３の位置ずれ量マップを作成する第４のローパスフィルタ処理部と、
をさらに備え、
前記合成部は、さらに、合成された第６の位置ずれマップのマップ値に第８と第１３の位置ずれマップのそれぞれ対応するマップ値を減算し、第９と第１１の位置ずれマップのそれぞれ対応するマップ値を加算することを特徴とする請求項１又は２記載の位置ずれマップ作成装置。
【請求項４】
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料を用いて、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取得する光学画像取得部と、
被検査試料用の設計データを用いて、前記光学画像を分割した複数の分割画像に対応する複数の参照画像を作成する参照画像作成部と、
前記複数の分割画像と前記複数の参照画像との間でそれぞれ対応する両画像同士の位置合わせを行う位置合わせ部と、
位置合わせされた両画像同士を画素毎に比較する比較部と、
前記複数の分割画像と前記複数の参照画像との間でそれぞれ対応する両画像同士の位置合わせをおこなった際の両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置と、
各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する第１の位置ずれマップ作成部と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成するワイドパスフィルタ処理部と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する第１のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された前記複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第４の位置ずれマップを作成する第２の位置ずれマップ作成部と、
第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する第２のローパスフィルタ処理部と、
前記第２の位置ずれマップと前記第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に前記第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって前記第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成する合成部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査システム。
【請求項５】
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置から各位置ずれ量を読み出し、各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する工程と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成する工程と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する工程と、
座標計測装置で計測された前記複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量が定義された第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する工程と、
前記第２の位置ずれマップと前記第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に前記第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって前記第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成し、出力する工程と、
を備えたことを特徴とする位置ずれマップ作成方法。
【請求項１】
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置と、
各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する第１の位置ずれマップ作成部と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成するワイドパスフィルタ処理部と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する第１のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された前記複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第４の位置ずれマップを作成する第２の位置ずれマップ作成部と、
第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する第２のローパスフィルタ処理部と、
前記第２の位置ずれマップと前記第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に前記第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって前記第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成する合成部と、
を備えたことを特徴とする位置ずれマップ作成装置。
【請求項２】
前記各所定の関数として、それぞれ、Ｂ−スプライン関数を用いることを特徴とする請求項１記載の位置ずれマップ作成装置。
【請求項３】
前記記憶装置は、さらに、複数の校正用パターンが形成された校正基板から取得された複数の光学画像と校正基板用の設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶し、
校正基板における各位置ずれ量に基づいて、第７の位置ずれマップを作成する第３の位置ずれマップ作成部と、
第７の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第８の位置ずれマップを作成する第２のワイドパスフィルタ処理部と、
第７の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第９の位置ずれ量マップを作成する第３のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された前記複数の校正用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の校正用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第１０の位置ずれマップを作成する第４の位置ずれマップ作成部と、
第１０の位置ずれマップを入力し、第１０の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第１１の位置ずれマップを作成する第３のワイドパスフィルタ処理部と、
被検査試料における複数の位置計測用パターンの座標情報と、被検査試料における複数の位置計測用パターンの座標に対応する前記第１０の位置ずれマップの各値とを入力し、第１２の位置ずれマップを作成する第５の位置ずれマップ作成部と、
第１２の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第１３の位置ずれ量マップを作成する第４のローパスフィルタ処理部と、
をさらに備え、
前記合成部は、さらに、合成された第６の位置ずれマップのマップ値に第８と第１３の位置ずれマップのそれぞれ対応するマップ値を減算し、第９と第１１の位置ずれマップのそれぞれ対応するマップ値を加算することを特徴とする請求項１又は２記載の位置ずれマップ作成装置。
【請求項４】
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料を用いて、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取得する光学画像取得部と、
被検査試料用の設計データを用いて、前記光学画像を分割した複数の分割画像に対応する複数の参照画像を作成する参照画像作成部と、
前記複数の分割画像と前記複数の参照画像との間でそれぞれ対応する両画像同士の位置合わせを行う位置合わせ部と、
位置合わせされた両画像同士を画素毎に比較する比較部と、
前記複数の分割画像と前記複数の参照画像との間でそれぞれ対応する両画像同士の位置合わせをおこなった際の両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置と、
各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する第１の位置ずれマップ作成部と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成するワイドパスフィルタ処理部と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する第１のローパスフィルタ処理部と、
座標計測装置で計測された前記複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量に基づいて、第４の位置ずれマップを作成する第２の位置ずれマップ作成部と、
第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する第２のローパスフィルタ処理部と、
前記第２の位置ずれマップと前記第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に前記第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって前記第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成する合成部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査システム。
【請求項５】
複数の図形パターンと複数の位置計測用パターンとが形成された被検査試料から取得された複数の光学画像と設計データから作成された複数の参照画像との間での対応する両画像間でのそれぞれの位置ずれ量を記憶する記憶装置から各位置ずれ量を読み出し、各位置ずれ量に基づいて、第１の位置ずれマップを作成する工程と、
第１の位置ずれマップに対し、高周波成分と低周波成分の両方を残す所定の関数を用いたワイドパスフィルタ処理をおこなって第２の位置ずれマップを作成する工程と、
第１の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第３の位置ずれ量マップを作成する工程と、
座標計測装置で計測された前記複数の位置計測用パターンの各パターンの位置と設計データにおける複数の位置計測用パターンの位置との間での対応する両位置間でのそれぞれの位置ずれ量が定義された第４の位置ずれマップを入力し、第４の位置ずれマップに対し、低周波成分を残す所定の関数を用いたローパスフィルタ処理をおこなって第５の位置ずれマップを作成する工程と、
前記第２の位置ずれマップと前記第３の位置ずれマップとの対応する両マップ値の差分に前記第５の位置ずれマップの対応するマップ値を加算することによって前記第２と第３と第５の位置ずれマップを合成して第６の位置ずれマップを作成し、出力する工程と、
を備えたことを特徴とする位置ずれマップ作成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−６４６３２（Ｐ２０１３−６４６３２Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３１４２（Ｐ２０１１−２０３１４２）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【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４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【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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