検査方法および検査装置
【課題】マスクの歪の影響によらずパターンの良否を正確に判定することのできる検査装置および検査方法を提供する。
【解決手段】マスク上の任意の少なくとも４点の座標を測定する（Ｓ１０１）。次いで、これらの少なくとも４点について、それぞれ対応する設計データの各座標との差を求め、最も差の大きい１点を選択する（Ｓ１０２）。次に、選択した１点と設計データの座標との差が予め設定した閾値を超えるか否かを判定する（Ｓ１０３）。閾値以下であれば、少なくとも４点全てを用いて、光学画像と参照画像との位置合わせを行う（Ｓ１０４）。一方、閾値を超える場合には、この点を除外し、残りの少なくとも３点を用いて位置合わせを行う（Ｓ１０５）。
【解決手段】マスク上の任意の少なくとも４点の座標を測定する（Ｓ１０１）。次いで、これらの少なくとも４点について、それぞれ対応する設計データの各座標との差を求め、最も差の大きい１点を選択する（Ｓ１０２）。次に、選択した１点と設計データの座標との差が予め設定した閾値を超えるか否かを判定する（Ｓ１０３）。閾値以下であれば、少なくとも４点全てを用いて、光学画像と参照画像との位置合わせを行う（Ｓ１０４）。一方、閾値を超える場合には、この点を除外し、残りの少なくとも３点を用いて位置合わせを行う（Ｓ１０５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査方法および検査装置に関し、より詳しくは、マスクなどの検査対象に形成されたパターンの欠陥検出に用いられる検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパ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。こうした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、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。また、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も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接回路パターンを描画する場合にも用いられる。
【０００３】
多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。一方、最近の代表的なロジックデバイスでは、数十ナノメートルの線幅のパターン形成が要求される状況になってきている。ここで、歩留まりを低下させる大きな要因としては、マスクのパターン欠陥や、露光転写時におけるプロセス諸条件の変動が挙げられる。これまでは、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴い、マスクの寸法精度を高めることで、プロセス諸条件の変動マージンを吸収することが行われてきた。このため、マスク検査においては、パターン欠陥として検出しなければならない寸法が微細化しており、極めて小さなパターンの位置誤差を検出することが必要になっている。こうしたことから、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検出する検査装置に対しては、高い検査精度が要求されている。
【０００４】
欠陥検出をする手法には、ダイ−トゥ−ダイ（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ）検査方式とダイ−トゥ−データベース（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ）検査方式がある。ダイ−トゥ−ダイ検査方式は、同一のマスク内であって、その一部分または全体に同一のパターン構成を有する複数のチップが配置されている場合に、マスクの異なるチップの同一パターン同士を比較する検査方法である。この方式によれば、マスクのパターンを直接比較するので比較的簡単な装置構成で精度の高い検査が行える。しかし、比較するパターンの両方に共通して存在する欠陥は検出することができない。一方、ダイ−トゥ−データベース検査方式は、マスク製造に使用された設計データから生成される参照データと、マスク上の実際のパターンとを比較する検査方法である。参照画像を生成するための機構が必要になるので装置が大掛かりになるが、設計データとの厳密な比較が行える。１つのマスクに１つのチップしかない場合にはこの方法しか採れない。
【０００５】
ダイ−トゥ−データベース検査では、光源から出射された光が光学系を介して検査対象であるマスクに照射される。マスクはテーブル上に載置されており、テーブルが移動することによって照射された光がマスク上を走査する。マスクを透過または反射した光はレンズを介して画像センサ上に結像し、画像センサで撮像された光学画像は測定データとして比較部へ送られる。比較部では、測定データと参照データとが適当なアルゴリズムにしたがって比較される。そして、これらのデータが一致しない場合には欠陥ありと判定される（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１２１７８号公報
【特許文献２】特開２００６−２６６８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載のマスク検査装置では、マスクを載置した状態でステージをＸ方向とＹ方向に移動しながら光学画像を取得し、参照画像と比較している。光学画像と参照画像を比較する際には、両画像の位置を合わせるアライメントが行われる。しかし、マスクの寸法は必ずしも設計寸法に一致しているわけではなく、各マスクには固有の歪が存在する。従来は、こうした歪に対し台形補正などの処理を行うことで対応してきた。
【０００８】
近年、パターンの微細化が進むにしたがい、マスクの端部に位置するアライメントマークと、マスクの中央部に位置するＬＳＩパターンとの歪の差が無視できないものとなっている。しかしながら、この差がどの程度であるかは、マスクを検査し終えた後でないと分からない。このため、例えば、アライメントマークのある箇所が他に比べて極端に歪んでいると、アライメントマークに台形補正処理が引きずられて、正常なＬＳＩパターンであるにもかかわらず不良パターンと判定されるという問題があった。また、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいると、本来は不良と判定されるべきＬＳＩパターンが良品とされてしまうという問題もあった。
【０００９】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、マスクの歪の影響によらずパターンの良否を正確に判定することのできる検査方法および検査装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、パターンが形成された試料に光を照明し、この試料の像を光学系を介して画像センサに結像して試料の光学画像を取得する工程と、
パターンの設計データから参照画像を作成する工程と、
試料上の少なくとも４点の座標を測定し、これらの点に対応する設計データの各座標との差を求めて最も差の大きい１点を選択する工程とを有し、
選択した１点と設計データの座標との差が閾値を超えるか否かを判定し、閾値以下であれば上記少なくとも４点を用いて光学画像と参照画像の位置合わせを行い、閾値を超える場合には、選択した１点を除く少なくとも３点で光学画像と参照画像の位置合わせを行うことを特徴とする検査方法に関する。
【００１２】
本発明の第１の態様は、上記少なくとも４点から選択した任意の少なくとも３点と、これら少なくとも３点から求めた理論座標とで少なくとも４種類の四角形以上の多角形を形成する工程と、
少なくとも４種類の四角形以上の多角形における各理論座標を、上記少なくとも４点のそれぞれに対応する設計データの各座標と比較して位置ずれ量を求める工程とを有し、
上記少なくとも４点の内で、位置ずれ量が最も大きい点に対応する点を最も差の大きい１点とすることが好ましい。
【００１３】
本発明の第１の態様は、上記少なくとも４点から選択した任意の少なくとも３点と、これら少なくとも３点から求めた理論座標とで少なくとも４種類の四角形以上の多角形を形成する工程と、
上記少なくとも４種類の、四角形以上の多角形の各面積を、上記少なくとも４点のそれぞれに対応する設計データの各座標から形成される四角形以上の多角形の面積と比較して、最も面積差の大きい四角形以上の多角形を特定する工程とを有し、
上記少なくとも４点の内で、特定された四角形以上の多角形の理論座標に対応する点を最も差の大きい１点とすることが好ましい。
【００１４】
本発明の第１の態様は、光学画像と参照画像の位置合わせを行った後、これらの画像を比較してパターンの欠陥を検出する工程と、
欠陥の数が所定値を超えている場合に、各欠陥について、Ｘ方向のずれ量、Ｙ方向のずれ量および設計データから求めた座標からの距離を求めて、試料全体のパターンのずれに一定の傾向が認められるか否かを判定する工程とを有し、
試料全体のパターンのずれに一定の傾向が認められると判定された場合には、このずれを補正した後に、光学画像と参照画像の位置合わせを行ってパターンの欠陥を検出する工程に戻ることが好ましい。
【００１５】
パターンが荷電粒子ビーム描画によって形成されたものである場合、光学画像と参照画像の位置合わせを行った後、描画の最初の段階と最後の段階の実パターンデータとそれに対応する設計データを比較し、これらの差が所定の閾値を超えるときはNGマスクと判断して、以降の工程を中止し、かかる差が所定の閾値以下であるときはパターン全体の欠陥を検出することが好ましい。描画の最初の段階と最後の段階の実パターンデータとそれに対応する設計データを比較する際は、最初の段階と最後の段階それぞれ数点ずつでも構わないし、ある一定間隔で全点比較を行っても構わない。
【００１６】
また、各欠陥について、Ｘ方向のずれ量、Ｙ方向のずれ量および設計データから求めた座標からの距離を求めて、これらの少なくとも１つ以上に一定のずれ傾向が認められる場合に欠陥は一定のずれ傾向を有すると判定する工程を有し、
一定のずれ傾向を有すると判定された欠陥の割合が所定の閾値を超えた場合に、試料全体のパターンのずれに一定の傾向が認められると判定することが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の態様は、パターンが形成された試料に光を照明し、この試料の像を光学系を介して画像センサに結像して試料の光学画像を取得する部分と、
パターンの設計データから参照画像を作成する部分と、
試料上の少なくとも４点の座標から、これらの点に対応する設計データの各座標との差を求めて最も差の大きい１点を選択し、この選択した１点と設計データの座標との差が閾値を超えるか否かを判定する部分とを有することを特徴とする検査装置に関する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、マスクの歪の影響によらずパターンの良否を正確に判定することのできる検査方法および検査装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１における光学画像の取得手順を説明する図である。
【図２】実施の形態１の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１の別の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１の他の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図５】図４の工程（Ｓ３０２）を説明する図である。
【図６】実施の形態１の検査装置のシステム構成図である。
【図７】図６の検査装置のデータの流れを示す概念図である。
【図８】実施の形態１のフィルタ処理を説明する図である。
【図９】実施の形態２の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図１０】図９の工程（Ｓ４０４）で多発した欠陥に特徴的な傾向が見られる否かの判断方法を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態２で理想格子点を示す模式図である。
【図１２】実施の形態２において、実際の欠陥座標と、設計データから求めた欠陥箇所の理論座標との関係を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
本実施の形態では、検査対象として、フォトリソグラフィで使用されるマスクを用いる。但し、これに限られるものではない。
【００２１】
マスクは、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向および回転方向に移動可能に設けられたＸＹθステージ上の所定位置に載置される。マスクに形成されたパターンに対し、ＸＹθテーブルの上方から光を照射すると、マスクを透過した光は、フォトダイオードアレイに光学像として結像された後、フォトダイオードアレイで光電変換され、さらにセンサ回路によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。
【００２２】
図１は、光学画像の取得手順を説明する図である。この図に示すように、マスク１０１上で検査領域は、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に仮想的に分割される。マスク１０１は、図示しないＸＹθテーブルの上に載置されており、ＸＹθテーブルの動作は、各検査ストライプ２０が連続的に走査されるように制御される。光学画像は、ＸＹθテーブルが移動し、スキャン幅Ｗの画像がフォトダイオードアレイに連続的に入力されることによって取得されていく。
【００２３】
例えば、ＸＹθテーブルがＸ方向に移動しながら、第１の検査ストライプ２０における画像がフォトダイオードアレイに入力される。次いで、ＸＹθテーブルが−Ｘ方向に移動しながら、第２の検査ストライプ２０について同様にスキャン幅Ｗの画像がフォトダイオードアレイに連続的に入力される。第３の検査ストライプ２０については、第２の検査ストライプ２０における画像を取得する方向（−Ｘ方向）とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプ２０における画像を取得した方向（Ｘ方向）にＸＹθテーブルが移動しながらフォトダイオードアレイに入力される。このように、連続的に画像が入力されることによって、効率的に光学画像が取得されていく。
【００２４】
センサ回路から出力された光学画像は、ＸＹθテーブル上でのマスク１０１の位置を示すデータとともに比較回路に送られる。比較回路では、光学画像と、手本となる参照画像との位置合わせが行われる。ここで、実際のマスクの寸法は、必ずしも設計寸法に一致しているわけではない。このため、マスクの歪を補正する処理が必要となるが、パターンの微細化により、マスクの端部に位置するアライメントマークと、マスクの中央部に位置するＬＳＩパターンとの歪の差が無視できないものとなっている。
【００２５】
例えば、アライメントマークのある箇所が他に比べて極端に歪んでいると、アライメントマークに補正処理が引きずられて、正常なＬＳＩパターンであるにもかかわらず不良パターンと判定されてしまうことがある。あるいは、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいると、本来は不良と判定されるべきＬＳＩパターンが良品とされてしまうこともある。
【００２６】
図２は、本実施の形態における位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【００２７】
まず、マスク上の任意の４点の座標を測定する（Ｓ１０１）。ここで、測定対象となる４点は、マスクの周辺部である検査領域外に位置することが好ましいが、ＬＳＩパターンが形成された検査領域内に位置していてもよい。
【００２８】
次いで、これらの４点について、それぞれ対応する設計データの各座標との差（位置ずれ量）を求め、最も差の大きい１点を選択する（Ｓ１０２）。次に、選択した１点と設計データの座標との差（位置ずれ量）が予め設定した閾値を超えるか否かを判定する（Ｓ１０３）。閾値以下であれば、４点全てを用いて、光学画像と参照画像との位置合わせを行う（Ｓ１０４）。一方、閾値を超える場合には、この点を除外し、残りの３点を用いて位置合わせを行う（Ｓ１０５）。
【００２９】
Ｓ１０２において、差（位置ずれ量）が最大となる１点を選択する方法としては、例えば下記のようなものが考えられる。
【００３０】
座標を測定した４点を、それぞれ点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄとする。そして、これらの内から任意の３点を選択して四角形を構成する。ここで、四角形の頂点となる４点目の座標は、測定した３点を用いて算出される理論座標である。尚、四角形は、正方形、長方形または平行四辺形などとすることができる。
【００３１】
例えば、点Ａ、点Ｂおよび点Ｃの３点を選択し、これらから４点目の座標Ｄ’を算出する。次に、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄを選択し、これらから４点目の理論座標Ａ’を算出する。同様にして、点Ｃ、点Ｄおよび点Ａを選択し、これらから４点目の理論座標Ｂ’を算出する。また、点Ｄ、点Ａおよび点Ｂを算出し、これらから４点目の理論座標Ｃ’を算出する。
【００３２】
以上のようにして求めた４つの理論座標Ａ’、Ｂ’、Ｃ’およびＤ’と、測定点Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのそれぞれに対応する設計データの各座標とを比較する。すなわち、点Ａの設計データの座標と理論座標Ａ’との位置ずれ量を求める。同様に、点Ｂの設計データの座標と理論座標Ｂ’、点Ｃの設計データの座標と理論座標Ｃ’、点Ｄの設計データの座標と理論座標Ｄ’との各位置ずれ量についても求める。例えば、得られた４つの位置ずれ量の中で、点Ａの設計データの座標と理論座標Ａ’との位置ずれ量が最も大きい場合には、Ｓ１０２で点Ａが選択される。
【００３３】
また、Ｓ１０２において、最も差の大きい１点を選択する方法として、下記のものも挙げられる。
【００３４】
上記と同様に、座標を測定した４点を、それぞれ点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄとする。そして、これらの内から３点を選択して四角形を構成する。４点目の座標は、３点を用いて算出される理論座標であるのも上記と同様である。四角形は、正方形、長方形または平行四辺形などとすることができる。
【００３５】
例えば、点Ａ、点Ｂおよび点Ｃと、これらから算出された４点目の理論座標Ｄ’とを用いて四角形１’を形成する。次に、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄと、これらから算出された４点目の理論座標Ａ’とを用いて四角形２’を形成する。同様にして、点Ｃ、点Ｄおよび点Ａと、これらから算出された４点目の理論座標Ｂ’とを用いて四角形３’を形成する。また、点Ｄ、点Ａおよび点Ｂと、これらから算出された４点目の理論座標Ｃ’とを用いて四角形４’を形成する。
【００３６】
以上のようにして求めた四角形１’、２’、３’および４’の各面積を、点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄのそれぞれに対応する設計データの各座標から形成される四角形の面積と比較する。そして、最も面積差の大きい四角形を特定する。この四角形の頂点の内の理論座標に対応する測定点がＳ１０２で選択される点である。例えば、四角形１’と、設計データから形成される四角形の面積との差が最大である場合には、Ｓ１０２で点Ｄが選択される。
【００３７】
図２に示す方法によれば、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて位置合わせを行うことができる。これにより、特定のアライメントマークの影響が補正処理に強く作用するのを回避することができる。すなわち、本来はマスクの歪を補正する処理であるにもかかわらず、特定のアライメントマークの影響が強く作用することにより、正常なＬＳＩパターンが不良パターンと判定されてしまう事態を低減することができる。また、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいる場合であっても、アライメントパターンの影響を受けずにＬＳＩパターンの良否を判定することができる。
【００３８】
尚、図２の例では、Ｓ１０１で４点の座標を測定したが、これに限られるものではなく、測定点は少なくとも４点あればよい。つまり、測定座標を５点以上とすることも可能である。５点以上の場合であっても、図２と同様にして位置合わせを行うことができる。
【００３９】
図３は、本実施の形態における別の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、マスク上の任意の４点の座標を測定する（Ｓ２０１）。ここで、測定対象となる４点は、マスクの周辺部である検査領域外に位置することが好ましいが、ＬＳＩパターンが形成された検査領域内に位置していてもよい。
【００４１】
次いで、これらの４点について、それぞれ対応する設計データの各座標との差（位置ずれ量）を求める（Ｓ２０２）。
【００４２】
次に、Ｓ２０２で求めた差（位置ずれ量）と、予め設定した閾値とを比較し、差が閾値以下であるものが何点あるかを求める。光学画像と参照画像との位置合わせを行うには、少なくとも２点の座標が必要であるので、４点の内で閾値以下であるものの数が２〜４個であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。
【００４３】
閾値以下である点の数が２〜４個であれば、Ｓ２０４に進んで位置合わせを行う。例えば、２点が閾値以下であれば、これらの２点を用いて、光学画像と参照画像との位置合わせを行う。また、３点が閾値以下であればこれらの３点を用いて位置合わせを行い、４点が閾値以下であれば、測定点の全てを用いて位置合わせを行う。
【００４４】
一方、Ｓ２０３で閾値以下であるものの数が２〜４個でない場合、すなわち、測定点の全てが閾値を越えるか、または、１点のみが閾値以下である場合には、位置合わせを行うことができない。この場合には、Ｓ２０５に進んで位置合わせを中止する。
【００４５】
図３に示す方法によっても、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて位置合わせを行うことができる。したがって、図２の例と同様に、特定のアライメントマークの影響が補正処理に強く作用するのを回避することができるので、正常なＬＳＩパターンが不良パターンと判定されてしまう事態を低減することができる。さらに、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいる場合であっても、アライメントパターンの影響を受けずにＬＳＩパターンの良否を判定することもできる。
【００４６】
一方、図２の例では、最も差の大きい１点（位置ずれ量が最大となる点）を選択し、この選択した１点と設計データとの差が予め設定した閾値を超えるか否かを判定する。閾値以下であれば、４点全てを用いて、光学画像と参照画像との位置合わせを行い、閾値を超える場合には、選択した１点を除外し、残りの３点を用いて位置合わせを行う。つまり、この方法では、少なくとも３点を用いて位置合わせを行うので、精度の良い位置合わせを行うことができる。これに対して、図３の例では、最も差の大きい１点（位置ずれ量が最大となる点）を選択する必要がないので、全体の工程を簡略化することができる。
【００４７】
尚、図３の例では、Ｓ２０１で４点の座標を測定したが、測定座標は少なくとも４点あればよいので、５点以上とすることも可能である。５点以上の場合であっても、図３と同様にして位置合わせを行うことができる。
【００４８】
図４は、本実施の形態における他の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【００４９】
この方法では、まず、マスク上の任意の４点、すなわち、点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄの各座標を測定する（Ｓ３０１）。これらの点は、マスクの周辺部である検査領域外に位置することが好ましいが、ＬＳＩパターンが形成された検査領域内に位置していてもよい。
【００５０】
次いで、上記の４点を頂点とする四角形Ｓ１を構成し、この四角形Ｓ１の四辺と、点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄのそれぞれに対応する設計データの各座標から形成される四角形Ｓ０の四辺とを比較する。そして、対応する辺同士が最も近い位置にある組を特定する。さらに、この組を構成する四角形Ｓ１の一辺を形成している上記４点の内の２点を特定する（Ｓ３０２）。
【００５１】
図５を用いてＳ３０２を説明する。実線で示される四角形Ｓ１の各頂点は、Ｓ３０１で測定した点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄである。また、点線で示される四角形Ｓ０は、点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄのそれぞれに対応する設計データの各座標から形成されたものである。四角形Ｓ１の四辺と、四角形Ｓ０の四辺とを比較すると、四角形Ｓ１の辺ＡＢが四角形Ｓ０の一辺と重なっていることが分かる。このことから、Ｓ３０２では、点Ａと点Ｂが特定される。
【００５２】
Ｓ３０２で特定された２点は、図４の例における基準点である。Ｓ３０３では、この基準点に対して、残りの２点の理想的な位置からのずれ量を求める。例えば、図５において、基準点となるのは点Ａと点Ｂである。そこで、点Ｃと点Ｄのそれぞれについて、四角形Ｓ０における対応する点からのずれ量を求める。このずれ量は、例えば、辺ＢＣと対応する四角形Ｓ０の辺とのなす角度θ１と、辺ＡＤと対応する四角形Ｓ０の辺とのなす角度θ２とでそれぞれ定義することができる。
【００５３】
次いで、Ｓ３０３で求めた２つのずれ量が閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ３０４）。ずれ量が２つとも閾値以下である場合には、Ｓ３０１で測定した４点全てを用いて位置合わせを行う（Ｓ３０５）。また、一方のみがずれ量を超えている場合にも、Ｓ３０２で特定された２点と、ずれ量が閾値以下である方の点とを用いて位置合わせを行う（Ｓ３０５）。一方、ずれ量が２つとも閾値を超えている場合には、Ｓ３０２で特定された２点のみを用いて位置合わせを行う（Ｓ３０６）。
【００５４】
例えば、図５において、角度θ１は閾値を超えているが、角度θ２は閾値以下であるとする。この場合は、点Ａ、点Ｂおよび点Ｄを用いて、光学画像と参照画像の位置合わせが行われる。
【００５５】
図４に示す方法によっても、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて位置合わせを行うことができる。これにより、特定のアライメントマークの影響が補正処理に強く作用するのを回避することができる。すなわち、本来はマスクの歪を補正する処理であるにもかかわらず、特定のアライメントマークの影響が強く作用して、正常なＬＳＩパターンが不良パターンと判定されてしまう事態を低減することができる。また、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいる場合であっても、アライメントパターンの影響を受けずにＬＳＩパターンの良否を判定することができる。
【００５６】
尚、図４の例では、Ｓ３０１で４点の座標を測定したが、測定座標は少なくとも４点あればよいので、測定座標を５点以上とすることも可能である。５点以上の場合であっても、図４と同様にして位置合わせを行うことができる。
【００５７】
次に、本実施の形態の検査装置と検査方法について説明する。
【００５８】
図６は、本実施の形態における検査装置のシステム構成図である。この図に示すように、検査装置１００は、光学画像取得部Ａと制御部Ｂを有する。
【００５９】
光学画像取得部Ａは、光源１０３と、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および回転方向（θ方向）に移動可能なＸＹθテーブル１０２と、透過照明系を構成する照明光学系１７０と、拡大光学系１０４と、フォトダイオードアレイ１０５と、センサ回路１０６と、レーザ測長システム１２２と、オートローダ１３０とを有する。
【００６０】
制御部Ｂでは、検査装置１００全体の制御を司る制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、第１の比較回路１０８、参照回路１１２、展開回路１１１、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置（記憶部）の一例となる磁気ディスク装置１０９ａと１０９ｂ、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８およびプリンタ１１９に接続されている。ＸＹθテーブル１０２は、テーブル制御回路１１４によって制御されたＸ軸モータ、Ｙ軸モータおよびθ軸モータによって駆動される。これらのモータには、例えば、ステップモータを用いることができる。
【００６１】
データベース方式の基準データとなる設計データは、磁気ディスク装置１０９ａに格納されており、検査の進行に合わせて読み出されて展開回路１１１に送られる。展開回路１１１では、設計データがイメージデータ（ビットパターンデータ）に変換される。その後、このイメージデータは、参照回路１１２に送られて参照データの生成に用いられる。
【００６２】
尚、図６では、本実施の形態で必要な構成成分を記載しているが、マスクを検査するのに必要な他の公知成分が含まれていてもよい。
【００６３】
図７は、本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。
【００６４】
図７に示すように、設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ２０１は、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データ２０２に変換される。設計中間データ２０２には、レイヤ（層）毎に作成されて各マスクに形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、検査装置は、ＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、検査装置の製造メーカー毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、ＯＡＳＩＳデータは、レイヤ毎に各検査装置に固有のフォーマットデータ２０３に変換された後に、例えば図６の検査装置１００に入力される。この場合、フォーマットデータ２０３は、検査装置１００に固有のデータとすることができるが、描画装置と互換性のあるデータとすることもできる。
【００６５】
フォーマットデータ２０３は、図６の磁気ディスク装置１０９ａに入力される。すなわち、マスク１０１のパターン形成時に用いた設計パターンデータは、磁気ディスク装置１０９ａに記憶される。
【００６６】
設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものである。磁気ディスク装置１０９ａには、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。
【００６７】
さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μｍであって、長さがマスクのＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域に配置される。
【００６８】
入力された設計データは、磁気ディスク装置１０９ａから制御計算機１１０を通して展開回路１１１によって読み出される。
【００６９】
展開回路１１１は、設計パターンを図形毎のデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計画像データを展開する。展開された設計画像データは、センサ画素に相当する領域（マス目）毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算する。そして、各画素内の図形占有率が画素値となる。
【００７０】
上記のようにして２値ないしは多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換された設計データは、次に参照回路１１２に送られる。参照回路１１２では、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに対して、適切なフィルタ処理が施される。
【００７１】
図８は、フィルタ処理を説明する図である。
【００７２】
後述する、センサ回路１０６から得られた光学画像は、拡大光学系１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果等によってぼやけを生じた状態、言い換えれば空間的なローパスフィルタが作用した状態にある。したがって、画像強度（濃淡値）がデジタル値となった、設計側のイメージデータである設計画像データにもフィルタ処理を施すことで、光学画像２０４に合わせることができる。このようにして光学画像２０４と比較する参照画像を作成する。
【００７３】
次に、図６および図１を用いて光学画像の取得方法を説明する。
【００７４】
図６において、光学画像取得部Ａによって、マスク１０１の光学画像２０４が取得される。ここで、光学画像２０４は、設計パターンに含まれる図形データに基づく図形が描画されたマスクの画像である。光学画像２０４の具体的な取得方法は、例えば、次に示す通りである。
【００７５】
検査対象となるマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向およ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、マスク１０１に形成されたパターンに対し、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置された光源１０３から光が照射される。より詳しくは、光源１０３から照射される光束が、照明光学系１７０を介してマスク１０１に照射される。マスク１０１の下方には、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６が配置されている。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する。
【００７６】
尚、拡大光学系１０４は、図示しない自動焦点機構によって自動的に焦点調整がなされるように構成されていてもよい。さらに、図示しないが、検査装置１００は、マスク１０１の下方から光を照射し、反射光を拡大光学系を介して第２のフォトダイオードアレイに導き、透過光と反射光を同時に採取するように構成されていてもよい。
【００７７】
検査領域は、図１に示すように、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に仮想的に分割され、さらに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、Ｘ方向に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には、図１に示されるようなスキャン幅Ｗの画像が連続的に入力される。第１の検査ストライプ２０における画像を取得すると、今度はＸＹθテーブル１０２が逆方向に移動しながら、第２の検査ストライプ２０について同様にスキャン幅Ｗの画像が連続的に入力される。第３の検査ストライプ２０については、第２の検査ストライプ２０における画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプ２０における画像を取得した方向に移動しながら取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。
【００７８】
図６のフォトダイオードアレイ１０５上に結像したパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、さらにセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。フォトダイオードアレイ１０５には、センサが配置されている。このセンサの例としては、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサが挙げられる。ＸＹθテーブル１０２がＸ軸方向に連続的に移動しながら、ＴＤＩセンサによってマスク１０１のパターンが撮像される。ここで、光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成される。
【００７９】
ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下、テーブル制御回路１１４によって駆動され、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軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータには、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により測定されて位置回路１０７に送られる。また、ＸＹθテーブル１０２上のマスク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、検査終了後には自動的に排出されるようになっている。
【００８０】
センサ回路１０６から出力された光学画像２０４は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上でのマスク１０１の位置を示すデータとともに、比較回路１０８に送られる。光学画像２０４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を表現している。また、上述した参照画像も比較回路１０８に送られる。
【００８１】
比較回路１０８は、ずれ量統計処理部１０８ａと欠陥検出部１０８ｂとを有する。
【００８２】
ずれ量統計処理部１０８ａでは、図２、図３および図４で説明した、本実施の形態の位置合わせ工程で求められるずれ量が算出されるとともに、このずれ量と閾値との比較が行われる。比較結果は、ずれ量レポートとして磁気ディスク装置１０９ｂに保存される。
【００８３】
例えば、図２の工程を用いて説明すると、ずれ量統計処理部１０８ａで行われる処理は次のようになる。すなわち、まず、マスク上の４点の座標の測定値がずれ量統計処理部１０８ａに送られる。また、ずれ量統計処理部１０８ａには、磁気ディスク装置１０９ａから読み出された設計データも送られる。そして、ずれ量統計処理部１０８ａにおいて、上記４点の測定値と、それぞれ対応する設計データの各座標との差（位置ずれ量）が算出される。次いで、この内で最も差の大きい１点と設計データの座標との差（位置ずれ量）が予め設定した閾値を超えるか否かが判定される。判定結果は、ずれ量レポートとして磁気ディスク装置１０９ｂに保存される。
【００８４】
上記では、本実施の形態の位置合わせ工程で求められるずれ量を算出する箇所をずれ量統計処理部１０８aとしているが、制御計算機１１０などその他の機構・ソフトで行っても構わないのは言うまでもない。
【００８５】
欠陥検出部１０８ｂでは、センサ回路１０６から送られた光学画像２０４と、参照回路１１２で生成した参照画像とが、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較される。比較の結果、両者の差異が所定の閾値を超えた場合にその箇所を欠陥と判断する。欠陥と判断されると、その座標と、欠陥判定の根拠となった光学画像２０４および参照画像とが、マスク検査結果２０５として磁気ディスク装置１０９ａに保存される。
【００８６】
マスク検査結果２０５は、図７に示すように、レビュー装置５００に送られることができる。レビューは、オペレータによって、検出された欠陥が問題となるものであるかどうかを判断する動作である。
【００８７】
レビュー工程では、マスク検査結果２０５を基に、オペレータが修正の要否を判断する。具体的には、オペレータは、欠陥判定の根拠となった参照画像と、欠陥が含まれる光学画像とを見比べてレビューする。
【００８８】
レビュー装置５００では、欠陥１つ１つの欠陥座標が観察できるように、マスクが載置されたテーブルを移動させながら、検査装置１００の観察光学系を使って、マスクの欠陥箇所の画像を表示する。また同時に欠陥判定の判断条件や、判定根拠になった光学画像と参照画像を確認できるよう、画面上にこれらを並べて表示する。画面としては、制御計算機１１０の画面または別途準備される計算機の画面が利用される。マスク上での欠陥を、レビュー工程で並べて表示することで、マスクパターンを修正すべきか否かを判断するのが容易になる。また、レビュー装置５００は、マスクが載置されたテーブルを移動させながら、検査装置１００の観察光学系を使って、マスクの欠陥箇所の画像を表示せずに、保存されている光学画像と参照画像のみを表示してレビューすることもできる。
【００８９】
以上の工程を経て、検査装置およびその後の目視レビューによって、欠陥か否かが判定される。そして、修正の必要性や修正の可否を判断して、修正すべき欠陥を弁別した後、修正に必要な情報（欠陥情報リスト２０７）とともに、このマスクを修正装置に送る。ここで、修正に必要な情報とは、例えば、マスク内の座標、欠陥が凸形か凹型の区別、すなわち遮光膜を削るのか補填するのかの区別、および、修正装置で修正すべき箇所のパターンを認識するための切り出したパターンデータである。パターンデータには、上述の光学画像を利用できる。
【００９０】
以上述べたように、本実施の形態によれば、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて位置合わせを行うので、特定のアライメントマークの影響が補正処理に強く作用するのを回避することができる。すなわち、本来はマスクの歪を補正する処理であるにもかかわらず、特定のアライメントマークの影響が強く作用することにより、正常なＬＳＩパターンが不良パターンと判定されてしまう事態を低減することができる。また、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいる場合であっても、アライメントパターンの影響を受けずにＬＳＩパターンの良否を判定することができる。したがって、本実施の形態によれば、マスクの歪の影響によらずパターンの良否を正確に判定することのできる検査装置および検査方法が提供される。
【００９１】
実施の形態２．
実施の形態１において、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて、光学画像と参照画像の位置合わせを行い、欠陥を検出する方法について述べた。本実施の形態では、アライメントマークのずれの傾向と、メインパターンのずれの傾向とが異なる場合にこれらを切り分けて検査精度を上げる方法について述べる。
【００９２】
本実施の形態の検査装置の構成は、実施の形態１で述べた図６と同様とすることができる。また、検査対象として、フォトリソグラフィで使用されるマスクを用いるが、これに限られるものではない。
【００９３】
図９は、本実施の形態による位置合わせ方法を示すフローチャートである。この図に示すように、まず、実施の形態１で述べた位置合わせ方法を実施する（Ｓ４０１）。例えば、図２、図３および図４で説明したいずれかの方法を実施することができる。
【００９４】
次に、検査対象となるＬＳＩパターンなどのメインパターンをプレスキャンし、パターンに歪などの不良があるか否かを判定する（Ｓ４０２）。Ｓ４０１で行う位置合わせは、通常、検査領域外に位置する測定点を用いて行うので、Ｓ４０２では、検査領域内の位置ずれを大まかに把握することを目的としている。このため、検査範囲全体をスキャンして光学画像を得るのではなく、例えば、図１で説明した短冊状のストライプ領域について、Ｙ方向の最初の数ストライプをスキャンして光学画像を取得し、続いて、Ｙ方向の最後の数ストライプをスキャンして光学画像を取得する。これにより、パターンが電子ビームなどの荷電粒子ビーム描画によって形成された場合、描画の最初の段階と最後の段階の光学画像が得られる。
【００９５】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。そして、これに対応して、電子ビーム描画装置における電子ビームのショットサイズや偏向器の偏向幅も小さくなる傾向にあるため、描画に要する時間は長くなっている。こうした長い描画時間の間には、描画条件の変動が起こり得る。
【００９６】
そこで、Ｓ４０２では、描画の最初の段階と最後の段階の光学画像を取得し、これらと各参照画像との比較からそれぞれの実パターンの位置ずれを検出して比較する。これらの実パターンの位置ずれの差が所定の閾値を超える場合には、補正により解消できないほどのパターンの歪があると判定してそれ以上のスキャンを行わずに検査を終了する。これにより、全体の検査時間を短縮することができる。
【００９７】
一方、Ｓ４０２において、描画の最初の段階の欠陥と、最後の段階の欠陥との差が所定の閾値以下である場合には、Ｓ４０３に進み、パターン全体をスキャンして光学画像を取得する。すなわち、通常の検査工程を実施する。
【００９８】
次いで、Ｓ４０４において検査結果を判定する。すなわち、実施の形態１の図７で説明したマスク検査結果２０５を参照し、欠陥が多発しているか否かを判定する。尚、ここで言う欠陥は、位置ずれ欠陥である。また、多発の程度は、例えば、欠陥数を所定の閾値と比較し、閾値を超えているか否かで判定することができる。
【００９９】
Ｓ４０４において、欠陥が多発していないと判定された場合には、検査工程を終了する。
【０１００】
一方、Ｓ４０４において、欠陥が多発していると判定された場合には、Ｓ４０１で取得したずれ量レポートを参照する（Ｓ４０５）。ずれ量レポートは、実施の形態１で説明した通りである。すなわち、光学画像と参照画像とのずれ量と閾値との比較結果であって、図６の磁気ディスク装置１０９ｂに保存されている。
【０１０１】
Ｓ４０５では、Ｓ４０１で取得したずれ量について詳細な検討が行われる。この検討は、図６のずれ量統計処理部１０８ａで行われ、図１０に示すように、各欠陥、検査ストライプ、マスクの順に特徴的なずれがあるか否かが検討される。
【０１０２】
図１０は、図９のＳ４０４で多発した欠陥に特徴的な傾向が見られる否かの判断方法を示すフローチャートである。この工程は、図９のＳ４０５で行われる。
【０１０３】
まず、Ｓ４０３で得られたマスク検査結果を参照して、検出された欠陥数を把握する（Ｓ５０１）。次いで、各欠陥について、実測座標と、設計データから求めた理想的な座標とを把握する（Ｓ５０２）。次に、各欠陥に特徴的な傾向が見られるか否かを判定する（Ｓ５０３）。
【０１０４】
例えば、Ｓ５０１とＳ５０２で把握したデータから、各欠陥について、（１）Ｘ方向のずれ量と、（２）Ｙ方向のずれ量と、（３）理想的な座標からの距離とを求める。
【０１０５】
Ｘ方向のずれ量は、「実測されたＸ座標」と「理想的なＸ座標」との差である。検出された欠陥の全てについて、一様なＸ方向のずれ量が認められた場合、Ｘ方向に特徴的なずれがあると判断できる。ここで、一様なずれ量については、例えば、予め定められた所定の範囲内に各欠陥のずれ量がある状態と定義することができる。すなわち、ＸminとＸmaxとを設定し、
の関係が成立するとき、一様なＸ方向のずれ量が認められると言える。ＸminとＸmaxは、それぞれ任意に設定可能である。
【０１０６】
Ｙ方向のずれ量は、「実測されたＹ座標」と「理想的なＹ座標」との差である。検出された欠陥の全てについて、一様なＹ方向のずれ量が認められた場合、Ｙ方向に特徴的なずれがあると判断できる。ここで、一様なずれ量については、上記と同様に、予め定められた所定の範囲内に各欠陥のずれ量がある状態と定義することができる。すなわち、ＹminとＹmaxとを設定し、
の関係が成立するとき、一様なＹ方向のずれ量が認められると言える。ＹminとＹmaxは、それぞれ任意に設定可能である。
【０１０７】
理想的な座標からの距離は、
で求められる。検出された欠陥の全てについて、得られた値に一様性が認められた場合、理想的な座標からの距離に特徴的なずれがあると判断できる。例えば、ＤminとＤmaxとを設定し、
の関係が成立するとき、理想的な座標からの距離に特徴的なずれがあると言える。ＤminとＤmaxは、それぞれ任意に設定可能である。
【０１０８】
各欠陥について、理想的な座標からの位置ずれに特徴的な傾向があるか否かの判断は、（１）Ｘ方向のずれ量、（２）Ｙ方向のずれ量、（３）理想的な座標からの距離の各結果を用いて行う。この場合、（１）〜（３）の３つの項目中で、１つでも特徴的なずれが見られれば、各欠陥について上記特徴的な傾向があると判断することができる。あるいは、２つ以上の項目に特徴的なずれが見られた場合に、各欠陥について上記特徴的な傾向があると判断することもできる。さらに、３つの項目の全てに特徴的なずれが見られた場合に限り、各欠陥について上記特徴的な傾向があると判断することもできる。いずれとするかは、場合に応じて適宜選択可能である。
【０１０９】
次に、各欠陥について行った上記判断を基に、各検査ストライプのパターンについて理想的な座標からの位置ずれに特徴的な傾向があるか否かを判定する（Ｓ５０４）。
【０１１０】
例えば、１つの検査ストライプにおいて、Ｓ５０３でずれに特徴的な傾向があると判定された欠陥の割合が所定値以上である場合に、この検査ストライプにおけるパターンは特徴的なずれ傾向を有すると判定することができる。一例として、所定値を７０％とし、検査ストライプ中に検出された欠陥の数が１０個であるとする。Ｓ５０３において、この欠陥の内の８個がずれに特徴的な傾向があると判定されたとする。この場合、この検査ストライプ中で、ずれに特徴的な傾向があると判定された欠陥の割合は８０％である。したがって、所定値である７０％を超えているので、この検査ストライプのパターンは特徴的なずれ傾向を有すると判定される。他の検査ストライプのパターンについても同様にして判定することができる。
【０１１１】
次に、各検査ストライプについて行った上記判断を基に、マスク全体のパターンについて理想的な座標からの位置ずれに特徴的な傾向があるか否かを判定する（Ｓ５０５）。
【０１１２】
例えば、マスク全体において、Ｓ５０４でずれに特徴的な傾向があると判定された検査ストライプの割合が所定値以上である場合に、このマスクは特徴的なずれ傾向を有すると判定することができる。すなわち、所定値を７０％としたとき、Ｓ５０４で特徴的なずれ傾向を有すると判定された検査ストライプのマスク全体に占める割合が８０％であるとする。この場合、このマスクのメインパターンは特徴的なずれ傾向を有すると判定される。
【０１１３】
尚、本実施の形態においては、各欠陥について行った上記判断を基にマスク全体に特徴的なずれ傾向があるか否かを判定してもよい。すなわち、検査ストライプ毎に特徴的なずれ傾向があるか否かを判定する工程を省略することも可能である。
【０１１４】
例えば、マスク全体で検出された欠陥の数が１０００個であるとする。Ｓ５０３において、この欠陥の内の８００個がずれに特徴的な傾向があると判定されたとする。この場合、マスク全体で、ずれに特徴的な傾向があると判定された欠陥の割合は８０％である。したがって、所定値である７０％を超えているので、このマスクのメインパターンは特徴的なずれ傾向を有すると判定される。
【０１１５】
マスクが特徴的なずれ傾向を示す例について、図１１と図１２を用いて説明する。
【０１１６】
図１１は、理想格子点を示す模式図である。また、図１２は、実際の欠陥座標と、設計データから求めた欠陥箇所の理論座標との関係を模式的に示す図である。この例では、実際の欠陥座標は、理想格子点、すなわち、設計データから求めた欠陥箇所の理論座標に対して全体的に矢印の方向にずれていることが分かる。この矢印の方向への全体的なずれが、このマスクに見られる特徴的なずれ傾向である。
【０１１７】
図１０に示すＳ５０１〜Ｓ５０５の工程によって、マスク全体のずれに特徴的な傾向が認められるか否かが判定される。この結果を基に、図９のＳ４０６において、検査工程を終了するか、あるいは、再び位置合わせを行って検査をするかの判定が行われる。
【０１１８】
Ｓ４０５における検討の結果、マスク全体のメインパターンのずれに特徴的な傾向が見られないとされた場合には、Ｓ４０６で検査終了との判定が下される。一方、マスク全体のずれに特徴的な傾向があるとされた場合には、このマスクのアライメントマークのずれ傾向と、メインパターンの面内分布とは一致していないと判断される。そして、Ｓ４０７に進んでメインパターンのずれに対する補正が行われた後、Ｓ４０１に戻って実施の形態１の位置合わせが再度行われる。図１２を例にとると、Ｓ４０７で図１２の矢印の方向へのずれが補正された後にＳ４０１に戻る。
【０１１９】
実施の形態１によれば、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて、光学画像と参照画像の位置合わせを行うので、特定のアライメントマークの影響が補正処理に強く作用するのを回避することができる。しかしながら、マスクのアライメントマークのずれ傾向と、マスクの面内分布、すなわち、メインパターンのずれ傾向とが一致していない場合、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除くだけではパターンの良否を正確に判定するのに十分でないことがある。
【０１２０】
本実施の形態によれば、マスクのアライメントマークのずれ傾向と、マスクの面内分布とが一致していないか否かを判定し、一致していない場合には、後者の補正を行った上で改めて極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて光学画像と参照画像の位置合わせを行う。これにより、パターンの良否をより正確に判定することのできる検査装置および検査方法が提供される。
【０１２１】
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【０１２２】
例えば、図９のＳ４０４で多発した欠陥に特徴的な傾向が見られるか否かの判断は、図１０で説明した方法だけでなく、下記のようにして行うこともできる。
【０１２３】
まず、図９のＳ４０３で得られたマスク検査結果を参照して、検出された欠陥数を把握する。
【０１２４】
次いで、各欠陥について、実測座標と、設計データから求めた理想的な座標とを把握する。ここで言う、理想的な座標とは、実測座標が本来存在すべき箇所（座標）を設計データから求めた座標であり、設計データからの座標の求め方は、段落番号００６３から段落番号００７０に記述した工程を経て求められる。そして、各欠陥の設計データから求めた理想的な座標からのずれ量を求める。
【０１２５】
次に、各欠陥の設計データから求めた理想的な座標からのずれ量をストライプ単位で近似曲線で結ぶ。ずれ量がこの近似曲線から所定の閾値を超える欠陥を除き、残りの欠陥の実測座標を２次元マップで表す。
【０１２６】
上記で得られた実測座標の２次元マップを、設計データから求めた理想的な座標について同様に表された２次元マップと重ね合わせる。そして、欠陥の実測座標（ｘ，ｙ）と設計データから求めた理想的な座標との差が、所定の閾値以上の確率で同一象限に存在し、且つ、所定の閾値を超える大きさである場合に、特徴的なずれ傾向があると判断することができる。
【０１２７】
また、上記各実施の形態では、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができることは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全てのパターン検査装置または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】
【０１２８】
２０ 検査ストライプ
１００ 検査装置
１０１ 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
１０８ａ ずれ量統計処理部
１０８ｂ 欠陥検出部
１０９ａ、１０９ｂ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１１ 展開回路
１１２ 参照回路
１１３ オートローダ制御回路
１１５ 磁気テープ装置
１１６ フレキシブルディスク装置
１１７ ＣＲＴ
１１８ パターンモニタ
１１９ プリンタ
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１３０ オートローダ
１７０ 照明光学系
２０１ ＣＡＤデータ
２０２ 設計中間データ
２０３ フォーマットデータ
２０４ 光学画像
２０５ マスク検査結果
５００ レビュー装置
６００ 修正装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査方法および検査装置に関し、より詳しくは、マスクなどの検査対象に形成されたパターンの欠陥検出に用いられる検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパ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。こうした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、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。また、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も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接回路パターンを描画する場合にも用いられる。
【０００３】
多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。一方、最近の代表的なロジックデバイスでは、数十ナノメートルの線幅のパターン形成が要求される状況になってきている。ここで、歩留まりを低下させる大きな要因としては、マスクのパターン欠陥や、露光転写時におけるプロセス諸条件の変動が挙げられる。これまでは、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴い、マスクの寸法精度を高めることで、プロセス諸条件の変動マージンを吸収することが行われてきた。このため、マスク検査においては、パターン欠陥として検出しなければならない寸法が微細化しており、極めて小さなパターンの位置誤差を検出することが必要になっている。こうしたことから、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検出する検査装置に対しては、高い検査精度が要求されている。
【０００４】
欠陥検出をする手法には、ダイ−トゥ−ダイ（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ）検査方式とダイ−トゥ−データベース（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ）検査方式がある。ダイ−トゥ−ダイ検査方式は、同一のマスク内であって、その一部分または全体に同一のパターン構成を有する複数のチップが配置されている場合に、マスクの異なるチップの同一パターン同士を比較する検査方法である。この方式によれば、マスクのパターンを直接比較するので比較的簡単な装置構成で精度の高い検査が行える。しかし、比較するパターンの両方に共通して存在する欠陥は検出することができない。一方、ダイ−トゥ−データベース検査方式は、マスク製造に使用された設計データから生成される参照データと、マスク上の実際のパターンとを比較する検査方法である。参照画像を生成するための機構が必要になるので装置が大掛かりになるが、設計データとの厳密な比較が行える。１つのマスクに１つのチップしかない場合にはこの方法しか採れない。
【０００５】
ダイ−トゥ−データベース検査では、光源から出射された光が光学系を介して検査対象であるマスクに照射される。マスクはテーブル上に載置されており、テーブルが移動することによって照射された光がマスク上を走査する。マスクを透過または反射した光はレンズを介して画像センサ上に結像し、画像センサで撮像された光学画像は測定データとして比較部へ送られる。比較部では、測定データと参照データとが適当なアルゴリズムにしたがって比較される。そして、これらのデータが一致しない場合には欠陥ありと判定される（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１２１７８号公報
【特許文献２】特開２００６−２６６８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載のマスク検査装置では、マスクを載置した状態でステージをＸ方向とＹ方向に移動しながら光学画像を取得し、参照画像と比較している。光学画像と参照画像を比較する際には、両画像の位置を合わせるアライメントが行われる。しかし、マスクの寸法は必ずしも設計寸法に一致しているわけではなく、各マスクには固有の歪が存在する。従来は、こうした歪に対し台形補正などの処理を行うことで対応してきた。
【０００８】
近年、パターンの微細化が進むにしたがい、マスクの端部に位置するアライメントマークと、マスクの中央部に位置するＬＳＩパターンとの歪の差が無視できないものとなっている。しかしながら、この差がどの程度であるかは、マスクを検査し終えた後でないと分からない。このため、例えば、アライメントマークのある箇所が他に比べて極端に歪んでいると、アライメントマークに台形補正処理が引きずられて、正常なＬＳＩパターンであるにもかかわらず不良パターンと判定されるという問題があった。また、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいると、本来は不良と判定されるべきＬＳＩパターンが良品とされてしまうという問題もあった。
【０００９】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、マスクの歪の影響によらずパターンの良否を正確に判定することのできる検査方法および検査装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、パターンが形成された試料に光を照明し、この試料の像を光学系を介して画像センサに結像して試料の光学画像を取得する工程と、
パターンの設計データから参照画像を作成する工程と、
試料上の少なくとも４点の座標を測定し、これらの点に対応する設計データの各座標との差を求めて最も差の大きい１点を選択する工程とを有し、
選択した１点と設計データの座標との差が閾値を超えるか否かを判定し、閾値以下であれば上記少なくとも４点を用いて光学画像と参照画像の位置合わせを行い、閾値を超える場合には、選択した１点を除く少なくとも３点で光学画像と参照画像の位置合わせを行うことを特徴とする検査方法に関する。
【００１２】
本発明の第１の態様は、上記少なくとも４点から選択した任意の少なくとも３点と、これら少なくとも３点から求めた理論座標とで少なくとも４種類の四角形以上の多角形を形成する工程と、
少なくとも４種類の四角形以上の多角形における各理論座標を、上記少なくとも４点のそれぞれに対応する設計データの各座標と比較して位置ずれ量を求める工程とを有し、
上記少なくとも４点の内で、位置ずれ量が最も大きい点に対応する点を最も差の大きい１点とすることが好ましい。
【００１３】
本発明の第１の態様は、上記少なくとも４点から選択した任意の少なくとも３点と、これら少なくとも３点から求めた理論座標とで少なくとも４種類の四角形以上の多角形を形成する工程と、
上記少なくとも４種類の、四角形以上の多角形の各面積を、上記少なくとも４点のそれぞれに対応する設計データの各座標から形成される四角形以上の多角形の面積と比較して、最も面積差の大きい四角形以上の多角形を特定する工程とを有し、
上記少なくとも４点の内で、特定された四角形以上の多角形の理論座標に対応する点を最も差の大きい１点とすることが好ましい。
【００１４】
本発明の第１の態様は、光学画像と参照画像の位置合わせを行った後、これらの画像を比較してパターンの欠陥を検出する工程と、
欠陥の数が所定値を超えている場合に、各欠陥について、Ｘ方向のずれ量、Ｙ方向のずれ量および設計データから求めた座標からの距離を求めて、試料全体のパターンのずれに一定の傾向が認められるか否かを判定する工程とを有し、
試料全体のパターンのずれに一定の傾向が認められると判定された場合には、このずれを補正した後に、光学画像と参照画像の位置合わせを行ってパターンの欠陥を検出する工程に戻ることが好ましい。
【００１５】
パターンが荷電粒子ビーム描画によって形成されたものである場合、光学画像と参照画像の位置合わせを行った後、描画の最初の段階と最後の段階の実パターンデータとそれに対応する設計データを比較し、これらの差が所定の閾値を超えるときはNGマスクと判断して、以降の工程を中止し、かかる差が所定の閾値以下であるときはパターン全体の欠陥を検出することが好ましい。描画の最初の段階と最後の段階の実パターンデータとそれに対応する設計データを比較する際は、最初の段階と最後の段階それぞれ数点ずつでも構わないし、ある一定間隔で全点比較を行っても構わない。
【００１６】
また、各欠陥について、Ｘ方向のずれ量、Ｙ方向のずれ量および設計データから求めた座標からの距離を求めて、これらの少なくとも１つ以上に一定のずれ傾向が認められる場合に欠陥は一定のずれ傾向を有すると判定する工程を有し、
一定のずれ傾向を有すると判定された欠陥の割合が所定の閾値を超えた場合に、試料全体のパターンのずれに一定の傾向が認められると判定することが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の態様は、パターンが形成された試料に光を照明し、この試料の像を光学系を介して画像センサに結像して試料の光学画像を取得する部分と、
パターンの設計データから参照画像を作成する部分と、
試料上の少なくとも４点の座標から、これらの点に対応する設計データの各座標との差を求めて最も差の大きい１点を選択し、この選択した１点と設計データの座標との差が閾値を超えるか否かを判定する部分とを有することを特徴とする検査装置に関する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、マスクの歪の影響によらずパターンの良否を正確に判定することのできる検査方法および検査装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１における光学画像の取得手順を説明する図である。
【図２】実施の形態１の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１の別の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１の他の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図５】図４の工程（Ｓ３０２）を説明する図である。
【図６】実施の形態１の検査装置のシステム構成図である。
【図７】図６の検査装置のデータの流れを示す概念図である。
【図８】実施の形態１のフィルタ処理を説明する図である。
【図９】実施の形態２の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【図１０】図９の工程（Ｓ４０４）で多発した欠陥に特徴的な傾向が見られる否かの判断方法を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態２で理想格子点を示す模式図である。
【図１２】実施の形態２において、実際の欠陥座標と、設計データから求めた欠陥箇所の理論座標との関係を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
本実施の形態では、検査対象として、フォトリソグラフィで使用されるマスクを用いる。但し、これに限られるものではない。
【００２１】
マスクは、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向および回転方向に移動可能に設けられたＸＹθステージ上の所定位置に載置される。マスクに形成されたパターンに対し、ＸＹθテーブルの上方から光を照射すると、マスクを透過した光は、フォトダイオードアレイに光学像として結像された後、フォトダイオードアレイで光電変換され、さらにセンサ回路によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。
【００２２】
図１は、光学画像の取得手順を説明する図である。この図に示すように、マスク１０１上で検査領域は、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に仮想的に分割される。マスク１０１は、図示しないＸＹθテーブルの上に載置されており、ＸＹθテーブルの動作は、各検査ストライプ２０が連続的に走査されるように制御される。光学画像は、ＸＹθテーブルが移動し、スキャン幅Ｗの画像がフォトダイオードアレイに連続的に入力されることによって取得されていく。
【００２３】
例えば、ＸＹθテーブルがＸ方向に移動しながら、第１の検査ストライプ２０における画像がフォトダイオードアレイに入力される。次いで、ＸＹθテーブルが−Ｘ方向に移動しながら、第２の検査ストライプ２０について同様にスキャン幅Ｗの画像がフォトダイオードアレイに連続的に入力される。第３の検査ストライプ２０については、第２の検査ストライプ２０における画像を取得する方向（−Ｘ方向）とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプ２０における画像を取得した方向（Ｘ方向）にＸＹθテーブルが移動しながらフォトダイオードアレイに入力される。このように、連続的に画像が入力されることによって、効率的に光学画像が取得されていく。
【００２４】
センサ回路から出力された光学画像は、ＸＹθテーブル上でのマスク１０１の位置を示すデータとともに比較回路に送られる。比較回路では、光学画像と、手本となる参照画像との位置合わせが行われる。ここで、実際のマスクの寸法は、必ずしも設計寸法に一致しているわけではない。このため、マスクの歪を補正する処理が必要となるが、パターンの微細化により、マスクの端部に位置するアライメントマークと、マスクの中央部に位置するＬＳＩパターンとの歪の差が無視できないものとなっている。
【００２５】
例えば、アライメントマークのある箇所が他に比べて極端に歪んでいると、アライメントマークに補正処理が引きずられて、正常なＬＳＩパターンであるにもかかわらず不良パターンと判定されてしまうことがある。あるいは、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいると、本来は不良と判定されるべきＬＳＩパターンが良品とされてしまうこともある。
【００２６】
図２は、本実施の形態における位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【００２７】
まず、マスク上の任意の４点の座標を測定する（Ｓ１０１）。ここで、測定対象となる４点は、マスクの周辺部である検査領域外に位置することが好ましいが、ＬＳＩパターンが形成された検査領域内に位置していてもよい。
【００２８】
次いで、これらの４点について、それぞれ対応する設計データの各座標との差（位置ずれ量）を求め、最も差の大きい１点を選択する（Ｓ１０２）。次に、選択した１点と設計データの座標との差（位置ずれ量）が予め設定した閾値を超えるか否かを判定する（Ｓ１０３）。閾値以下であれば、４点全てを用いて、光学画像と参照画像との位置合わせを行う（Ｓ１０４）。一方、閾値を超える場合には、この点を除外し、残りの３点を用いて位置合わせを行う（Ｓ１０５）。
【００２９】
Ｓ１０２において、差（位置ずれ量）が最大となる１点を選択する方法としては、例えば下記のようなものが考えられる。
【００３０】
座標を測定した４点を、それぞれ点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄとする。そして、これらの内から任意の３点を選択して四角形を構成する。ここで、四角形の頂点となる４点目の座標は、測定した３点を用いて算出される理論座標である。尚、四角形は、正方形、長方形または平行四辺形などとすることができる。
【００３１】
例えば、点Ａ、点Ｂおよび点Ｃの３点を選択し、これらから４点目の座標Ｄ’を算出する。次に、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄを選択し、これらから４点目の理論座標Ａ’を算出する。同様にして、点Ｃ、点Ｄおよび点Ａを選択し、これらから４点目の理論座標Ｂ’を算出する。また、点Ｄ、点Ａおよび点Ｂを算出し、これらから４点目の理論座標Ｃ’を算出する。
【００３２】
以上のようにして求めた４つの理論座標Ａ’、Ｂ’、Ｃ’およびＤ’と、測定点Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのそれぞれに対応する設計データの各座標とを比較する。すなわち、点Ａの設計データの座標と理論座標Ａ’との位置ずれ量を求める。同様に、点Ｂの設計データの座標と理論座標Ｂ’、点Ｃの設計データの座標と理論座標Ｃ’、点Ｄの設計データの座標と理論座標Ｄ’との各位置ずれ量についても求める。例えば、得られた４つの位置ずれ量の中で、点Ａの設計データの座標と理論座標Ａ’との位置ずれ量が最も大きい場合には、Ｓ１０２で点Ａが選択される。
【００３３】
また、Ｓ１０２において、最も差の大きい１点を選択する方法として、下記のものも挙げられる。
【００３４】
上記と同様に、座標を測定した４点を、それぞれ点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄとする。そして、これらの内から３点を選択して四角形を構成する。４点目の座標は、３点を用いて算出される理論座標であるのも上記と同様である。四角形は、正方形、長方形または平行四辺形などとすることができる。
【００３５】
例えば、点Ａ、点Ｂおよび点Ｃと、これらから算出された４点目の理論座標Ｄ’とを用いて四角形１’を形成する。次に、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄと、これらから算出された４点目の理論座標Ａ’とを用いて四角形２’を形成する。同様にして、点Ｃ、点Ｄおよび点Ａと、これらから算出された４点目の理論座標Ｂ’とを用いて四角形３’を形成する。また、点Ｄ、点Ａおよび点Ｂと、これらから算出された４点目の理論座標Ｃ’とを用いて四角形４’を形成する。
【００３６】
以上のようにして求めた四角形１’、２’、３’および４’の各面積を、点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄのそれぞれに対応する設計データの各座標から形成される四角形の面積と比較する。そして、最も面積差の大きい四角形を特定する。この四角形の頂点の内の理論座標に対応する測定点がＳ１０２で選択される点である。例えば、四角形１’と、設計データから形成される四角形の面積との差が最大である場合には、Ｓ１０２で点Ｄが選択される。
【００３７】
図２に示す方法によれば、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて位置合わせを行うことができる。これにより、特定のアライメントマークの影響が補正処理に強く作用するのを回避することができる。すなわち、本来はマスクの歪を補正する処理であるにもかかわらず、特定のアライメントマークの影響が強く作用することにより、正常なＬＳＩパターンが不良パターンと判定されてしまう事態を低減することができる。また、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいる場合であっても、アライメントパターンの影響を受けずにＬＳＩパターンの良否を判定することができる。
【００３８】
尚、図２の例では、Ｓ１０１で４点の座標を測定したが、これに限られるものではなく、測定点は少なくとも４点あればよい。つまり、測定座標を５点以上とすることも可能である。５点以上の場合であっても、図２と同様にして位置合わせを行うことができる。
【００３９】
図３は、本実施の形態における別の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、マスク上の任意の４点の座標を測定する（Ｓ２０１）。ここで、測定対象となる４点は、マスクの周辺部である検査領域外に位置することが好ましいが、ＬＳＩパターンが形成された検査領域内に位置していてもよい。
【００４１】
次いで、これらの４点について、それぞれ対応する設計データの各座標との差（位置ずれ量）を求める（Ｓ２０２）。
【００４２】
次に、Ｓ２０２で求めた差（位置ずれ量）と、予め設定した閾値とを比較し、差が閾値以下であるものが何点あるかを求める。光学画像と参照画像との位置合わせを行うには、少なくとも２点の座標が必要であるので、４点の内で閾値以下であるものの数が２〜４個であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。
【００４３】
閾値以下である点の数が２〜４個であれば、Ｓ２０４に進んで位置合わせを行う。例えば、２点が閾値以下であれば、これらの２点を用いて、光学画像と参照画像との位置合わせを行う。また、３点が閾値以下であればこれらの３点を用いて位置合わせを行い、４点が閾値以下であれば、測定点の全てを用いて位置合わせを行う。
【００４４】
一方、Ｓ２０３で閾値以下であるものの数が２〜４個でない場合、すなわち、測定点の全てが閾値を越えるか、または、１点のみが閾値以下である場合には、位置合わせを行うことができない。この場合には、Ｓ２０５に進んで位置合わせを中止する。
【００４５】
図３に示す方法によっても、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて位置合わせを行うことができる。したがって、図２の例と同様に、特定のアライメントマークの影響が補正処理に強く作用するのを回避することができるので、正常なＬＳＩパターンが不良パターンと判定されてしまう事態を低減することができる。さらに、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいる場合であっても、アライメントパターンの影響を受けずにＬＳＩパターンの良否を判定することもできる。
【００４６】
一方、図２の例では、最も差の大きい１点（位置ずれ量が最大となる点）を選択し、この選択した１点と設計データとの差が予め設定した閾値を超えるか否かを判定する。閾値以下であれば、４点全てを用いて、光学画像と参照画像との位置合わせを行い、閾値を超える場合には、選択した１点を除外し、残りの３点を用いて位置合わせを行う。つまり、この方法では、少なくとも３点を用いて位置合わせを行うので、精度の良い位置合わせを行うことができる。これに対して、図３の例では、最も差の大きい１点（位置ずれ量が最大となる点）を選択する必要がないので、全体の工程を簡略化することができる。
【００４７】
尚、図３の例では、Ｓ２０１で４点の座標を測定したが、測定座標は少なくとも４点あればよいので、５点以上とすることも可能である。５点以上の場合であっても、図３と同様にして位置合わせを行うことができる。
【００４８】
図４は、本実施の形態における他の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
【００４９】
この方法では、まず、マスク上の任意の４点、すなわち、点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄの各座標を測定する（Ｓ３０１）。これらの点は、マスクの周辺部である検査領域外に位置することが好ましいが、ＬＳＩパターンが形成された検査領域内に位置していてもよい。
【００５０】
次いで、上記の４点を頂点とする四角形Ｓ１を構成し、この四角形Ｓ１の四辺と、点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄのそれぞれに対応する設計データの各座標から形成される四角形Ｓ０の四辺とを比較する。そして、対応する辺同士が最も近い位置にある組を特定する。さらに、この組を構成する四角形Ｓ１の一辺を形成している上記４点の内の２点を特定する（Ｓ３０２）。
【００５１】
図５を用いてＳ３０２を説明する。実線で示される四角形Ｓ１の各頂点は、Ｓ３０１で測定した点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄである。また、点線で示される四角形Ｓ０は、点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄのそれぞれに対応する設計データの各座標から形成されたものである。四角形Ｓ１の四辺と、四角形Ｓ０の四辺とを比較すると、四角形Ｓ１の辺ＡＢが四角形Ｓ０の一辺と重なっていることが分かる。このことから、Ｓ３０２では、点Ａと点Ｂが特定される。
【００５２】
Ｓ３０２で特定された２点は、図４の例における基準点である。Ｓ３０３では、この基準点に対して、残りの２点の理想的な位置からのずれ量を求める。例えば、図５において、基準点となるのは点Ａと点Ｂである。そこで、点Ｃと点Ｄのそれぞれについて、四角形Ｓ０における対応する点からのずれ量を求める。このずれ量は、例えば、辺ＢＣと対応する四角形Ｓ０の辺とのなす角度θ１と、辺ＡＤと対応する四角形Ｓ０の辺とのなす角度θ２とでそれぞれ定義することができる。
【００５３】
次いで、Ｓ３０３で求めた２つのずれ量が閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ３０４）。ずれ量が２つとも閾値以下である場合には、Ｓ３０１で測定した４点全てを用いて位置合わせを行う（Ｓ３０５）。また、一方のみがずれ量を超えている場合にも、Ｓ３０２で特定された２点と、ずれ量が閾値以下である方の点とを用いて位置合わせを行う（Ｓ３０５）。一方、ずれ量が２つとも閾値を超えている場合には、Ｓ３０２で特定された２点のみを用いて位置合わせを行う（Ｓ３０６）。
【００５４】
例えば、図５において、角度θ１は閾値を超えているが、角度θ２は閾値以下であるとする。この場合は、点Ａ、点Ｂおよび点Ｄを用いて、光学画像と参照画像の位置合わせが行われる。
【００５５】
図４に示す方法によっても、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて位置合わせを行うことができる。これにより、特定のアライメントマークの影響が補正処理に強く作用するのを回避することができる。すなわち、本来はマスクの歪を補正する処理であるにもかかわらず、特定のアライメントマークの影響が強く作用して、正常なＬＳＩパターンが不良パターンと判定されてしまう事態を低減することができる。また、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいる場合であっても、アライメントパターンの影響を受けずにＬＳＩパターンの良否を判定することができる。
【００５６】
尚、図４の例では、Ｓ３０１で４点の座標を測定したが、測定座標は少なくとも４点あればよいので、測定座標を５点以上とすることも可能である。５点以上の場合であっても、図４と同様にして位置合わせを行うことができる。
【００５７】
次に、本実施の形態の検査装置と検査方法について説明する。
【００５８】
図６は、本実施の形態における検査装置のシステム構成図である。この図に示すように、検査装置１００は、光学画像取得部Ａと制御部Ｂを有する。
【００５９】
光学画像取得部Ａは、光源１０３と、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および回転方向（θ方向）に移動可能なＸＹθテーブル１０２と、透過照明系を構成する照明光学系１７０と、拡大光学系１０４と、フォトダイオードアレイ１０５と、センサ回路１０６と、レーザ測長システム１２２と、オートローダ１３０とを有する。
【００６０】
制御部Ｂでは、検査装置１００全体の制御を司る制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、第１の比較回路１０８、参照回路１１２、展開回路１１１、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置（記憶部）の一例となる磁気ディスク装置１０９ａと１０９ｂ、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８およびプリンタ１１９に接続されている。ＸＹθテーブル１０２は、テーブル制御回路１１４によって制御されたＸ軸モータ、Ｙ軸モータおよびθ軸モータによって駆動される。これらのモータには、例えば、ステップモータを用いることができる。
【００６１】
データベース方式の基準データとなる設計データは、磁気ディスク装置１０９ａに格納されており、検査の進行に合わせて読み出されて展開回路１１１に送られる。展開回路１１１では、設計データがイメージデータ（ビットパターンデータ）に変換される。その後、このイメージデータは、参照回路１１２に送られて参照データの生成に用いられる。
【００６２】
尚、図６では、本実施の形態で必要な構成成分を記載しているが、マスクを検査するのに必要な他の公知成分が含まれていてもよい。
【００６３】
図７は、本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。
【００６４】
図７に示すように、設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ２０１は、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データ２０２に変換される。設計中間データ２０２には、レイヤ（層）毎に作成されて各マスクに形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、検査装置は、ＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、検査装置の製造メーカー毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、ＯＡＳＩＳデータは、レイヤ毎に各検査装置に固有のフォーマットデータ２０３に変換された後に、例えば図６の検査装置１００に入力される。この場合、フォーマットデータ２０３は、検査装置１００に固有のデータとすることができるが、描画装置と互換性のあるデータとすることもできる。
【００６５】
フォーマットデータ２０３は、図６の磁気ディスク装置１０９ａに入力される。すなわち、マスク１０１のパターン形成時に用いた設計パターンデータは、磁気ディスク装置１０９ａに記憶される。
【００６６】
設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものである。磁気ディスク装置１０９ａには、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。
【００６７】
さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μｍであって、長さがマスクのＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域に配置される。
【００６８】
入力された設計データは、磁気ディスク装置１０９ａから制御計算機１１０を通して展開回路１１１によって読み出される。
【００６９】
展開回路１１１は、設計パターンを図形毎のデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計画像データを展開する。展開された設計画像データは、センサ画素に相当する領域（マス目）毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算する。そして、各画素内の図形占有率が画素値となる。
【００７０】
上記のようにして２値ないしは多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換された設計データは、次に参照回路１１２に送られる。参照回路１１２では、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに対して、適切なフィルタ処理が施される。
【００７１】
図８は、フィルタ処理を説明する図である。
【００７２】
後述する、センサ回路１０６から得られた光学画像は、拡大光学系１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果等によってぼやけを生じた状態、言い換えれば空間的なローパスフィルタが作用した状態にある。したがって、画像強度（濃淡値）がデジタル値となった、設計側のイメージデータである設計画像データにもフィルタ処理を施すことで、光学画像２０４に合わせることができる。このようにして光学画像２０４と比較する参照画像を作成する。
【００７３】
次に、図６および図１を用いて光学画像の取得方法を説明する。
【００７４】
図６において、光学画像取得部Ａによって、マスク１０１の光学画像２０４が取得される。ここで、光学画像２０４は、設計パターンに含まれる図形データに基づく図形が描画されたマスクの画像である。光学画像２０４の具体的な取得方法は、例えば、次に示す通りである。
【００７５】
検査対象となるマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向およ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、マスク１０１に形成されたパターンに対し、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置された光源１０３から光が照射される。より詳しくは、光源１０３から照射される光束が、照明光学系１７０を介してマスク１０１に照射される。マスク１０１の下方には、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６が配置されている。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する。
【００７６】
尚、拡大光学系１０４は、図示しない自動焦点機構によって自動的に焦点調整がなされるように構成されていてもよい。さらに、図示しないが、検査装置１００は、マスク１０１の下方から光を照射し、反射光を拡大光学系を介して第２のフォトダイオードアレイに導き、透過光と反射光を同時に採取するように構成されていてもよい。
【００７７】
検査領域は、図１に示すように、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に仮想的に分割され、さらに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、Ｘ方向に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には、図１に示されるようなスキャン幅Ｗの画像が連続的に入力される。第１の検査ストライプ２０における画像を取得すると、今度はＸＹθテーブル１０２が逆方向に移動しながら、第２の検査ストライプ２０について同様にスキャン幅Ｗの画像が連続的に入力される。第３の検査ストライプ２０については、第２の検査ストライプ２０における画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプ２０における画像を取得した方向に移動しながら取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。
【００７８】
図６のフォトダイオードアレイ１０５上に結像したパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、さらにセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。フォトダイオードアレイ１０５には、センサが配置されている。このセンサの例としては、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサが挙げられる。ＸＹθテーブル１０２がＸ軸方向に連続的に移動しながら、ＴＤＩセンサによってマスク１０１のパターンが撮像される。ここで、光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成される。
【００７９】
ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下、テーブル制御回路１１４によって駆動され、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軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータには、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により測定されて位置回路１０７に送られる。また、ＸＹθテーブル１０２上のマスク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、検査終了後には自動的に排出されるようになっている。
【００８０】
センサ回路１０６から出力された光学画像２０４は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上でのマスク１０１の位置を示すデータとともに、比較回路１０８に送られる。光学画像２０４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を表現している。また、上述した参照画像も比較回路１０８に送られる。
【００８１】
比較回路１０８は、ずれ量統計処理部１０８ａと欠陥検出部１０８ｂとを有する。
【００８２】
ずれ量統計処理部１０８ａでは、図２、図３および図４で説明した、本実施の形態の位置合わせ工程で求められるずれ量が算出されるとともに、このずれ量と閾値との比較が行われる。比較結果は、ずれ量レポートとして磁気ディスク装置１０９ｂに保存される。
【００８３】
例えば、図２の工程を用いて説明すると、ずれ量統計処理部１０８ａで行われる処理は次のようになる。すなわち、まず、マスク上の４点の座標の測定値がずれ量統計処理部１０８ａに送られる。また、ずれ量統計処理部１０８ａには、磁気ディスク装置１０９ａから読み出された設計データも送られる。そして、ずれ量統計処理部１０８ａにおいて、上記４点の測定値と、それぞれ対応する設計データの各座標との差（位置ずれ量）が算出される。次いで、この内で最も差の大きい１点と設計データの座標との差（位置ずれ量）が予め設定した閾値を超えるか否かが判定される。判定結果は、ずれ量レポートとして磁気ディスク装置１０９ｂに保存される。
【００８４】
上記では、本実施の形態の位置合わせ工程で求められるずれ量を算出する箇所をずれ量統計処理部１０８aとしているが、制御計算機１１０などその他の機構・ソフトで行っても構わないのは言うまでもない。
【００８５】
欠陥検出部１０８ｂでは、センサ回路１０６から送られた光学画像２０４と、参照回路１１２で生成した参照画像とが、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較される。比較の結果、両者の差異が所定の閾値を超えた場合にその箇所を欠陥と判断する。欠陥と判断されると、その座標と、欠陥判定の根拠となった光学画像２０４および参照画像とが、マスク検査結果２０５として磁気ディスク装置１０９ａに保存される。
【００８６】
マスク検査結果２０５は、図７に示すように、レビュー装置５００に送られることができる。レビューは、オペレータによって、検出された欠陥が問題となるものであるかどうかを判断する動作である。
【００８７】
レビュー工程では、マスク検査結果２０５を基に、オペレータが修正の要否を判断する。具体的には、オペレータは、欠陥判定の根拠となった参照画像と、欠陥が含まれる光学画像とを見比べてレビューする。
【００８８】
レビュー装置５００では、欠陥１つ１つの欠陥座標が観察できるように、マスクが載置されたテーブルを移動させながら、検査装置１００の観察光学系を使って、マスクの欠陥箇所の画像を表示する。また同時に欠陥判定の判断条件や、判定根拠になった光学画像と参照画像を確認できるよう、画面上にこれらを並べて表示する。画面としては、制御計算機１１０の画面または別途準備される計算機の画面が利用される。マスク上での欠陥を、レビュー工程で並べて表示することで、マスクパターンを修正すべきか否かを判断するのが容易になる。また、レビュー装置５００は、マスクが載置されたテーブルを移動させながら、検査装置１００の観察光学系を使って、マスクの欠陥箇所の画像を表示せずに、保存されている光学画像と参照画像のみを表示してレビューすることもできる。
【００８９】
以上の工程を経て、検査装置およびその後の目視レビューによって、欠陥か否かが判定される。そして、修正の必要性や修正の可否を判断して、修正すべき欠陥を弁別した後、修正に必要な情報（欠陥情報リスト２０７）とともに、このマスクを修正装置に送る。ここで、修正に必要な情報とは、例えば、マスク内の座標、欠陥が凸形か凹型の区別、すなわち遮光膜を削るのか補填するのかの区別、および、修正装置で修正すべき箇所のパターンを認識するための切り出したパターンデータである。パターンデータには、上述の光学画像を利用できる。
【００９０】
以上述べたように、本実施の形態によれば、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて位置合わせを行うので、特定のアライメントマークの影響が補正処理に強く作用するのを回避することができる。すなわち、本来はマスクの歪を補正する処理であるにもかかわらず、特定のアライメントマークの影響が強く作用することにより、正常なＬＳＩパターンが不良パターンと判定されてしまう事態を低減することができる。また、アライメントパターンとＬＳＩパターンが同じように歪んでいる場合であっても、アライメントパターンの影響を受けずにＬＳＩパターンの良否を判定することができる。したがって、本実施の形態によれば、マスクの歪の影響によらずパターンの良否を正確に判定することのできる検査装置および検査方法が提供される。
【００９１】
実施の形態２．
実施の形態１において、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて、光学画像と参照画像の位置合わせを行い、欠陥を検出する方法について述べた。本実施の形態では、アライメントマークのずれの傾向と、メインパターンのずれの傾向とが異なる場合にこれらを切り分けて検査精度を上げる方法について述べる。
【００９２】
本実施の形態の検査装置の構成は、実施の形態１で述べた図６と同様とすることができる。また、検査対象として、フォトリソグラフィで使用されるマスクを用いるが、これに限られるものではない。
【００９３】
図９は、本実施の形態による位置合わせ方法を示すフローチャートである。この図に示すように、まず、実施の形態１で述べた位置合わせ方法を実施する（Ｓ４０１）。例えば、図２、図３および図４で説明したいずれかの方法を実施することができる。
【００９４】
次に、検査対象となるＬＳＩパターンなどのメインパターンをプレスキャンし、パターンに歪などの不良があるか否かを判定する（Ｓ４０２）。Ｓ４０１で行う位置合わせは、通常、検査領域外に位置する測定点を用いて行うので、Ｓ４０２では、検査領域内の位置ずれを大まかに把握することを目的としている。このため、検査範囲全体をスキャンして光学画像を得るのではなく、例えば、図１で説明した短冊状のストライプ領域について、Ｙ方向の最初の数ストライプをスキャンして光学画像を取得し、続いて、Ｙ方向の最後の数ストライプをスキャンして光学画像を取得する。これにより、パターンが電子ビームなどの荷電粒子ビーム描画によって形成された場合、描画の最初の段階と最後の段階の光学画像が得られる。
【００９５】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。そして、これに対応して、電子ビーム描画装置における電子ビームのショットサイズや偏向器の偏向幅も小さくなる傾向にあるため、描画に要する時間は長くなっている。こうした長い描画時間の間には、描画条件の変動が起こり得る。
【００９６】
そこで、Ｓ４０２では、描画の最初の段階と最後の段階の光学画像を取得し、これらと各参照画像との比較からそれぞれの実パターンの位置ずれを検出して比較する。これらの実パターンの位置ずれの差が所定の閾値を超える場合には、補正により解消できないほどのパターンの歪があると判定してそれ以上のスキャンを行わずに検査を終了する。これにより、全体の検査時間を短縮することができる。
【００９７】
一方、Ｓ４０２において、描画の最初の段階の欠陥と、最後の段階の欠陥との差が所定の閾値以下である場合には、Ｓ４０３に進み、パターン全体をスキャンして光学画像を取得する。すなわち、通常の検査工程を実施する。
【００９８】
次いで、Ｓ４０４において検査結果を判定する。すなわち、実施の形態１の図７で説明したマスク検査結果２０５を参照し、欠陥が多発しているか否かを判定する。尚、ここで言う欠陥は、位置ずれ欠陥である。また、多発の程度は、例えば、欠陥数を所定の閾値と比較し、閾値を超えているか否かで判定することができる。
【００９９】
Ｓ４０４において、欠陥が多発していないと判定された場合には、検査工程を終了する。
【０１００】
一方、Ｓ４０４において、欠陥が多発していると判定された場合には、Ｓ４０１で取得したずれ量レポートを参照する（Ｓ４０５）。ずれ量レポートは、実施の形態１で説明した通りである。すなわち、光学画像と参照画像とのずれ量と閾値との比較結果であって、図６の磁気ディスク装置１０９ｂに保存されている。
【０１０１】
Ｓ４０５では、Ｓ４０１で取得したずれ量について詳細な検討が行われる。この検討は、図６のずれ量統計処理部１０８ａで行われ、図１０に示すように、各欠陥、検査ストライプ、マスクの順に特徴的なずれがあるか否かが検討される。
【０１０２】
図１０は、図９のＳ４０４で多発した欠陥に特徴的な傾向が見られる否かの判断方法を示すフローチャートである。この工程は、図９のＳ４０５で行われる。
【０１０３】
まず、Ｓ４０３で得られたマスク検査結果を参照して、検出された欠陥数を把握する（Ｓ５０１）。次いで、各欠陥について、実測座標と、設計データから求めた理想的な座標とを把握する（Ｓ５０２）。次に、各欠陥に特徴的な傾向が見られるか否かを判定する（Ｓ５０３）。
【０１０４】
例えば、Ｓ５０１とＳ５０２で把握したデータから、各欠陥について、（１）Ｘ方向のずれ量と、（２）Ｙ方向のずれ量と、（３）理想的な座標からの距離とを求める。
【０１０５】
Ｘ方向のずれ量は、「実測されたＸ座標」と「理想的なＸ座標」との差である。検出された欠陥の全てについて、一様なＸ方向のずれ量が認められた場合、Ｘ方向に特徴的なずれがあると判断できる。ここで、一様なずれ量については、例えば、予め定められた所定の範囲内に各欠陥のずれ量がある状態と定義することができる。すなわち、ＸminとＸmaxとを設定し、
の関係が成立するとき、一様なＸ方向のずれ量が認められると言える。ＸminとＸmaxは、それぞれ任意に設定可能である。
【０１０６】
Ｙ方向のずれ量は、「実測されたＹ座標」と「理想的なＹ座標」との差である。検出された欠陥の全てについて、一様なＹ方向のずれ量が認められた場合、Ｙ方向に特徴的なずれがあると判断できる。ここで、一様なずれ量については、上記と同様に、予め定められた所定の範囲内に各欠陥のずれ量がある状態と定義することができる。すなわち、ＹminとＹmaxとを設定し、
の関係が成立するとき、一様なＹ方向のずれ量が認められると言える。ＹminとＹmaxは、それぞれ任意に設定可能である。
【０１０７】
理想的な座標からの距離は、
で求められる。検出された欠陥の全てについて、得られた値に一様性が認められた場合、理想的な座標からの距離に特徴的なずれがあると判断できる。例えば、ＤminとＤmaxとを設定し、
の関係が成立するとき、理想的な座標からの距離に特徴的なずれがあると言える。ＤminとＤmaxは、それぞれ任意に設定可能である。
【０１０８】
各欠陥について、理想的な座標からの位置ずれに特徴的な傾向があるか否かの判断は、（１）Ｘ方向のずれ量、（２）Ｙ方向のずれ量、（３）理想的な座標からの距離の各結果を用いて行う。この場合、（１）〜（３）の３つの項目中で、１つでも特徴的なずれが見られれば、各欠陥について上記特徴的な傾向があると判断することができる。あるいは、２つ以上の項目に特徴的なずれが見られた場合に、各欠陥について上記特徴的な傾向があると判断することもできる。さらに、３つの項目の全てに特徴的なずれが見られた場合に限り、各欠陥について上記特徴的な傾向があると判断することもできる。いずれとするかは、場合に応じて適宜選択可能である。
【０１０９】
次に、各欠陥について行った上記判断を基に、各検査ストライプのパターンについて理想的な座標からの位置ずれに特徴的な傾向があるか否かを判定する（Ｓ５０４）。
【０１１０】
例えば、１つの検査ストライプにおいて、Ｓ５０３でずれに特徴的な傾向があると判定された欠陥の割合が所定値以上である場合に、この検査ストライプにおけるパターンは特徴的なずれ傾向を有すると判定することができる。一例として、所定値を７０％とし、検査ストライプ中に検出された欠陥の数が１０個であるとする。Ｓ５０３において、この欠陥の内の８個がずれに特徴的な傾向があると判定されたとする。この場合、この検査ストライプ中で、ずれに特徴的な傾向があると判定された欠陥の割合は８０％である。したがって、所定値である７０％を超えているので、この検査ストライプのパターンは特徴的なずれ傾向を有すると判定される。他の検査ストライプのパターンについても同様にして判定することができる。
【０１１１】
次に、各検査ストライプについて行った上記判断を基に、マスク全体のパターンについて理想的な座標からの位置ずれに特徴的な傾向があるか否かを判定する（Ｓ５０５）。
【０１１２】
例えば、マスク全体において、Ｓ５０４でずれに特徴的な傾向があると判定された検査ストライプの割合が所定値以上である場合に、このマスクは特徴的なずれ傾向を有すると判定することができる。すなわち、所定値を７０％としたとき、Ｓ５０４で特徴的なずれ傾向を有すると判定された検査ストライプのマスク全体に占める割合が８０％であるとする。この場合、このマスクのメインパターンは特徴的なずれ傾向を有すると判定される。
【０１１３】
尚、本実施の形態においては、各欠陥について行った上記判断を基にマスク全体に特徴的なずれ傾向があるか否かを判定してもよい。すなわち、検査ストライプ毎に特徴的なずれ傾向があるか否かを判定する工程を省略することも可能である。
【０１１４】
例えば、マスク全体で検出された欠陥の数が１０００個であるとする。Ｓ５０３において、この欠陥の内の８００個がずれに特徴的な傾向があると判定されたとする。この場合、マスク全体で、ずれに特徴的な傾向があると判定された欠陥の割合は８０％である。したがって、所定値である７０％を超えているので、このマスクのメインパターンは特徴的なずれ傾向を有すると判定される。
【０１１５】
マスクが特徴的なずれ傾向を示す例について、図１１と図１２を用いて説明する。
【０１１６】
図１１は、理想格子点を示す模式図である。また、図１２は、実際の欠陥座標と、設計データから求めた欠陥箇所の理論座標との関係を模式的に示す図である。この例では、実際の欠陥座標は、理想格子点、すなわち、設計データから求めた欠陥箇所の理論座標に対して全体的に矢印の方向にずれていることが分かる。この矢印の方向への全体的なずれが、このマスクに見られる特徴的なずれ傾向である。
【０１１７】
図１０に示すＳ５０１〜Ｓ５０５の工程によって、マスク全体のずれに特徴的な傾向が認められるか否かが判定される。この結果を基に、図９のＳ４０６において、検査工程を終了するか、あるいは、再び位置合わせを行って検査をするかの判定が行われる。
【０１１８】
Ｓ４０５における検討の結果、マスク全体のメインパターンのずれに特徴的な傾向が見られないとされた場合には、Ｓ４０６で検査終了との判定が下される。一方、マスク全体のずれに特徴的な傾向があるとされた場合には、このマスクのアライメントマークのずれ傾向と、メインパターンの面内分布とは一致していないと判断される。そして、Ｓ４０７に進んでメインパターンのずれに対する補正が行われた後、Ｓ４０１に戻って実施の形態１の位置合わせが再度行われる。図１２を例にとると、Ｓ４０７で図１２の矢印の方向へのずれが補正された後にＳ４０１に戻る。
【０１１９】
実施の形態１によれば、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて、光学画像と参照画像の位置合わせを行うので、特定のアライメントマークの影響が補正処理に強く作用するのを回避することができる。しかしながら、マスクのアライメントマークのずれ傾向と、マスクの面内分布、すなわち、メインパターンのずれ傾向とが一致していない場合、極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除くだけではパターンの良否を正確に判定するのに十分でないことがある。
【０１２０】
本実施の形態によれば、マスクのアライメントマークのずれ傾向と、マスクの面内分布とが一致していないか否かを判定し、一致していない場合には、後者の補正を行った上で改めて極端に歪んだ箇所にあるアライメントマークを除いて光学画像と参照画像の位置合わせを行う。これにより、パターンの良否をより正確に判定することのできる検査装置および検査方法が提供される。
【０１２１】
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【０１２２】
例えば、図９のＳ４０４で多発した欠陥に特徴的な傾向が見られるか否かの判断は、図１０で説明した方法だけでなく、下記のようにして行うこともできる。
【０１２３】
まず、図９のＳ４０３で得られたマスク検査結果を参照して、検出された欠陥数を把握する。
【０１２４】
次いで、各欠陥について、実測座標と、設計データから求めた理想的な座標とを把握する。ここで言う、理想的な座標とは、実測座標が本来存在すべき箇所（座標）を設計データから求めた座標であり、設計データからの座標の求め方は、段落番号００６３から段落番号００７０に記述した工程を経て求められる。そして、各欠陥の設計データから求めた理想的な座標からのずれ量を求める。
【０１２５】
次に、各欠陥の設計データから求めた理想的な座標からのずれ量をストライプ単位で近似曲線で結ぶ。ずれ量がこの近似曲線から所定の閾値を超える欠陥を除き、残りの欠陥の実測座標を２次元マップで表す。
【０１２６】
上記で得られた実測座標の２次元マップを、設計データから求めた理想的な座標について同様に表された２次元マップと重ね合わせる。そして、欠陥の実測座標（ｘ，ｙ）と設計データから求めた理想的な座標との差が、所定の閾値以上の確率で同一象限に存在し、且つ、所定の閾値を超える大きさである場合に、特徴的なずれ傾向があると判断することができる。
【０１２７】
また、上記各実施の形態では、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができることは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全てのパターン検査装置または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】
【０１２８】
２０ 検査ストライプ
１００ 検査装置
１０１ 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
１０８ａ ずれ量統計処理部
１０８ｂ 欠陥検出部
１０９ａ、１０９ｂ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１１ 展開回路
１１２ 参照回路
１１３ オートローダ制御回路
１１５ 磁気テープ装置
１１６ フレキシブルディスク装置
１１７ ＣＲＴ
１１８ パターンモニタ
１１９ プリンタ
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１３０ オートローダ
１７０ 照明光学系
２０１ ＣＡＤデータ
２０２ 設計中間データ
２０３ フォーマットデータ
２０４ 光学画像
２０５ マスク検査結果
５００ レビュー装置
６００ 修正装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成された試料に光を照明し、該試料の像を光学系を介して画像センサに結像して前記試料の光学画像を取得する工程と、
前記パターンの設計データから参照画像を作成する工程と、
前記試料上の少なくとも４点から、前記試料の位置合わせを行う工程と、
前記試料の位置合わせを行う工程は、前記試料上の少なくとも４点と、これらの点に対応する設計データとの差を求めて最も差の大きい１点を選択する工程と、
前記選択した１点と設計データの誤差量が閾値を超える場合には、前記選択した１点を除く少なくとも３点で前記光学画像と前記参照画像の位置合わせを行う工程とを含むことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
前記少なくとも４点から選択した任意の少なくとも３点と、これら少なくとも３点から求めた理論座標とで少なくとも４種類の四角形以上の多角形を形成する工程と、
前記少なくとも４種類の四角形以上の多角形における各理論座標を、前記少なくとも４点のそれぞれに対応する前記設計データの各座標と比較して位置ずれ量を求める工程とを有し、
前記少なくとも４点の内で、前記位置ずれ量が最も大きい点に対応する点を前記最も差の大きい１点とすることを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記少なくとも４点から選択した任意の少なくとも３点と、これら少なくとも３点から求めた理論座標とで少なくとも４種類の四角形以上の多角形を形成する工程と、
前記少なくとも４種類の、四角形以上の多角形の各面積を、前記少なくとも４点のそれぞれに対応する前記設計データの各座標から形成される四角形以上の多角形の面積と比較して、最も面積差の大きい四角形以上の多角形を特定する工程とを有し、
前記少なくとも４点の内で、前記特定された四角形以上の多角形の前記理論座標に対応する点を前記最も差の大きい１点とすることを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項４】
前記光学画像と前記参照画像の位置合わせを行った後、これらの画像を比較して前記パターンの欠陥を検出する工程と、
パターン検査前に事前に少なくともパターン数点検査を行う工程と、
前記欠陥の数が所定値を超えている場合に、各欠陥について、Ｘ方向のずれ量、Ｙ方向のずれ量および設計データから求めた座標からの距離を求めて、前記試料全体のパターンのずれに一定の傾向が認められるか否かを判定する工程とを有し、
前記試料全体のパターンのずれに一定の傾向が認められると判定された場合には、該ずれを補正した後に、前記光学画像と前記参照画像の位置合わせを行って前記パターンの欠陥を検出する工程に戻ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項５】
パターンが形成された試料に光を照明し、該試料の像を光学系を介して画像センサに結像して前記試料の光学画像を取得する部分と、
前記パターンの設計データから参照画像を作成する部分と、
前記試料上の少なくとも４点から、前記試料の位置合わせを行う部分と、
前記試料の位置合わせを行う部分は、前記試料上の少なくとも４点と、これらの点に対応する設計データとの差を求めて最も差の大きい１点を選択する部分と、前記選択した１点と設計データの誤差量が、閾値を超える場合には、前記選択した１点を除く少なくとも３点で前記光学画像と前記参照画像の位置合わせを行う部分とを含むことを特徴とする検査装置。
【請求項１】
パターンが形成された試料に光を照明し、該試料の像を光学系を介して画像センサに結像して前記試料の光学画像を取得する工程と、
前記パターンの設計データから参照画像を作成する工程と、
前記試料上の少なくとも４点から、前記試料の位置合わせを行う工程と、
前記試料の位置合わせを行う工程は、前記試料上の少なくとも４点と、これらの点に対応する設計データとの差を求めて最も差の大きい１点を選択する工程と、
前記選択した１点と設計データの誤差量が閾値を超える場合には、前記選択した１点を除く少なくとも３点で前記光学画像と前記参照画像の位置合わせを行う工程とを含むことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
前記少なくとも４点から選択した任意の少なくとも３点と、これら少なくとも３点から求めた理論座標とで少なくとも４種類の四角形以上の多角形を形成する工程と、
前記少なくとも４種類の四角形以上の多角形における各理論座標を、前記少なくとも４点のそれぞれに対応する前記設計データの各座標と比較して位置ずれ量を求める工程とを有し、
前記少なくとも４点の内で、前記位置ずれ量が最も大きい点に対応する点を前記最も差の大きい１点とすることを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記少なくとも４点から選択した任意の少なくとも３点と、これら少なくとも３点から求めた理論座標とで少なくとも４種類の四角形以上の多角形を形成する工程と、
前記少なくとも４種類の、四角形以上の多角形の各面積を、前記少なくとも４点のそれぞれに対応する前記設計データの各座標から形成される四角形以上の多角形の面積と比較して、最も面積差の大きい四角形以上の多角形を特定する工程とを有し、
前記少なくとも４点の内で、前記特定された四角形以上の多角形の前記理論座標に対応する点を前記最も差の大きい１点とすることを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項４】
前記光学画像と前記参照画像の位置合わせを行った後、これらの画像を比較して前記パターンの欠陥を検出する工程と、
パターン検査前に事前に少なくともパターン数点検査を行う工程と、
前記欠陥の数が所定値を超えている場合に、各欠陥について、Ｘ方向のずれ量、Ｙ方向のずれ量および設計データから求めた座標からの距離を求めて、前記試料全体のパターンのずれに一定の傾向が認められるか否かを判定する工程とを有し、
前記試料全体のパターンのずれに一定の傾向が認められると判定された場合には、該ずれを補正した後に、前記光学画像と前記参照画像の位置合わせを行って前記パターンの欠陥を検出する工程に戻ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項５】
パターンが形成された試料に光を照明し、該試料の像を光学系を介して画像センサに結像して前記試料の光学画像を取得する部分と、
前記パターンの設計データから参照画像を作成する部分と、
前記試料上の少なくとも４点から、前記試料の位置合わせを行う部分と、
前記試料の位置合わせを行う部分は、前記試料上の少なくとも４点と、これらの点に対応する設計データとの差を求めて最も差の大きい１点を選択する部分と、前記選択した１点と設計データの誤差量が、閾値を超える場合には、前記選択した１点を除く少なくとも３点で前記光学画像と前記参照画像の位置合わせを行う部分とを含むことを特徴とする検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２３３７３３（Ｐ２０１２−２３３７３３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００８７３（Ｐ２０１１−１００８７３）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【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２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【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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