(57)【要約】【課題】タブルパターニングに用いられるマスクの検査を精度良く行うことが可能なマスク検査装置及びマスク検査方法を提供する。【解決手段】２枚のマスクの光学画像を取得し（Ｓ１００）、取得した２枚のマスクの光学画像を合成する（Ｓ１０２）。合成された画像において１枚目のマスクのパターンと２枚目のパターンとの相対位置ずれ量を測定する（Ｓ１０４）。測定した相対位置ずれ量を基準値と比較し、２枚のマスクの良否を判定する（Ｓ１０６）。【選択図】図９
2010097168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクの光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記マスクの設計データから前記マスクの参照画像を生成する参照画像生成部と、
前記光学画像と前記参照画像との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定部と、
前記位置ずれ量をウェハ露光装置及び／又は描画装置に出力する位置ずれ量出力部とを備えたことを特徴とするマスク検査装置。
【請求項２】
前記位置ずれ量測定部は、前記位置ずれ量をマップ化することを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。
【請求項３】
前記光学画像におけるパターンと前記参照画像におけるパターンとの寸法誤差量を測定する寸法誤差量測定部と、
前記寸法誤差量を前記ウェハ露光装置及び／又は描画装置に出力する寸法誤差量出力部とを更に備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のマスク検査装置。
【請求項４】
マスクの光学画像と、該マスクの設計データから得られた参照画像との位置ずれ量を請求項１記載のマスク検査装置で取得し、取得した位置ずれ量を露光装置に入力し、入力した位置ずれ量に基づいて前記露光装置の光学系を制御してウェハに対する露光を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項５】
マスクの光学画像におけるパターンの寸法と、該マスクの設計データから得られた参照画像におけるパターンの寸法との差分を請求項１記載のマスク検査装置で更に取得し、前記取得した差分を前記露光装置に入力し、入力した差分に基づいて前記露光装置の露光量を制御して前記露光を行うことを特徴とする請求項４記載の露光方法。
【請求項６】
複数のマスクの光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記光学画像取得部により取得された複数のマスクの光学画像を合成する光学画像合成部と、
前記光学画像合成部により合成された画像における前記複数のマスクのパターンの相対的な位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定部と、
前記位置ずれ量測定部により測定された位置ずれ量を基準値と比較する比較部とを備えたことを特徴とするマスク検査装置。
【請求項７】
前記複数のマスクの設計データから前記複数のマスクの参照画像を生成する参照画像生成部と、
前記参照画像生成部により生成された前記複数のマスクの参照画像を合成する参照画像合成部とを更に備え、
前記比較部は、前記参照画像合成部により合成された画像における前記複数のマスクのパターンの相対的な位置ずれ量を前記基準値として算出することを特徴とする請求項６記載のマスク検査装置。
【請求項８】
タブルパターニング用の第１及び第２マスクを検査するマスク検査方法において、
前記第１及び第２マスクの光学画像をそれぞれ取得するステップと、
前記第１マスクの光学画像と前記第２マスクの光学画像とをアライメントしながら合成する光学画像合成ステップと、
前記光学画像合成ステップで合成された画像において、前記第１マスクのパターンと前記第２マスクのパターンとの相対的な位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定ステップと、
前記位置ずれ量測定ステップで測定された位置ずれ量を基準値と比較する比較ステップとを含むことを特徴とするマスク検査方法。
【請求項９】
前記第１及び第２マスクの設計データから前記第１及び第２マスクの参照画像をそれぞれ生成する参照画像生成ステップと、
前記第１マスクの参照画像と前記第２マスクの参照画像とを合成する参照画像合成ステップと、
前記参照画像合成ステップで合成された画像において、前記第１マスクのパターンと前記第２マスクのパターンとの相対的な位置ずれ量を前記基準値として算出する基準値算出ステップとを更に含むことを特徴とする請求項８記載のマスク検査方法。
【請求項１０】
前記光学画像合成ステップでは、前記第１マスクのラインパターンの光学画像と、前記第２マスクのラインパターンの光学画像とが合成され、
前記位置ずれ量測定ステップでは、前記第１マスクのラインパターンと、前記第２マスクのラインパターンの間のスペースの幅が測定され、
前記比較ステップでは、前記スペースの幅を前記基準値と比較することで、前記第１及び第２マスクの良否を判定することを特徴とする請求項８又は請求項９記載のマスク検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクの欠陥を検査するマスク検査装置、それを用いた露光方法及びマスク検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程において、基板上にパターンを形成するためにレチクルもしくはフォトマスク（以下「マスク」という）が用いられている。マスクが欠陥を有すると、パターンに欠陥が転写されるため、マスクの欠陥検査が行われている。
【０００３】
マスクの検査方法としては、ダイ・トゥ・ダイ（Die-to-Die）検査と、ダイ・トゥ・データベース（Die-to-Database）検査とが知られている。
【０００４】
ダイ・トゥ・ダイ検査では、１枚のマスクの異なる位置に描画された同一パターンの光学画像同士が比較される。これに対し、ダイ・トゥ・データベース検査では、マスク作成時に使用した設計データ（ＣＡＤデータ）から生成した参照画像と、マスクに描画されたパターンの光学画像とが比較される。
【０００５】
例えば、特許文献１記載のマスク検査装置では、１枚のマスクを保持した状態でステージをＸ方向及びＹ方向に移動させ、レーザ干渉計により測定されたステージの位置を用いながら光学画像を取得し、取得した光学画像と所定の参照画像とを比較している。これら光学画像と参照画像とを比較する際には、両画像の位置を合わせるアライメントが行われている。アライメントを行うために、両画像の位置ずれ量が求められる。尚、この求められた位置ずれ量は、従来、アライメント以外に利用されていない。
【０００６】
図１３は、従来のマスク関連の生産ラインの構成を示す図である。図１３に示すライン３０１は、描画装置（例えば、電子ビーム描画装置）３０２、位置測定装置３０３、マスク検査装置３０４、ウェハ露光装置（「スキャナ」ともいう。）３０５及び計測装置（「ウェハメトロロジー装置」ともいう。）３０６を備えている。
【０００７】
例えば、ガラス基板に遮光膜たるＣｒ膜が形成され、そのＣｒ膜上にレジストが塗布されたマスクブランクスは、描画装置３０２のステージ上に搬入される。描画装置３０２では、荷電粒子ビームの一例である電子ビームを用いて、マスクブランクスにパターンが描画される。レジストパターンが形成されたマスクは、位置測定装置３０３に搬入される。位置測定装置３０３では、マスク表面の所定位置に形成された所定のマーク（例えば、公知の十字マーク）の位置が測定される。測定されたマークの位置が基準位置よりも大幅にずれている場合には、そのマスクは不良品と判定される。
【０００８】
位置測定装置３０３で良品と判定されたマスクは、マスク検査装置３０４に搬入される。マスク検査装置３０４では、マスクの光学画像が取得され、取得された光学画像と基準画像たる参照画像とを比較することで、マスク上の欠陥が検出される。このマスク検査装置３０４では、光学画像と参照画像との間でパターン形状が一致するか否かが検査される。このため、マスク検査装置３０４による欠陥検査をパスしたマスクであっても、描画装置のパターン描画精度に起因するパターンの位置ずれを有している可能性がある。
【０００９】
尚、上記位置測定装置３０３では所定のマークの位置が測定されるだけであるので、このようなパターンの位置ずれを測定することができない。
【００１０】
ところで、近年の半導体デバイスの回路パターンの微細化及び高密度化に伴い、パターンの重ね合わせの精度に対する要求が厳しくなっている。パターンの重ね合わせ精度、すなわち、パターンの位置ずれ量が大きくなると、ウェハに形成される半導体デバイスの歩留まりの低下を招く。
【００１１】
そこで、図１３に示すように、欠陥検査をパスしたマスクをウェハ露光装置３０５にセットして、製品ウェハとは異なる測定用ウェハに対して仮の露光（以下「仮露光」という）を行い、この仮露光により形成されたレジストパターンの位置ずれ量を計測装置３０６により計測している。そして、計測装置３０６により計測された位置ずれ量をウェハ露光装置３０５の位置ずれ量入力部３０５ａに入力する。ウェハ露光装置３０５では、入力された位置ずれ量を除去するように、光学系制御部３０５ｂにより光学系が制御される。この光学系の制御により、ウェハ上のレジストパターンの位置ずれを低減できるため、半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００１２】
然し、上記ライン３０１で採用されている方法では、仮露光を行う必要があるため、マスク検査装置３０４の欠陥検査をパスしたマスクを用いて、ウェハ露光装置３０５により量産を開始するまでに時間が掛かるという問題があった。また、仮露光により形成されたレジストパターンの位置ずれ量を計測する際に、レジストパターンのラフネスや現像処理のプロセス誤差の影響を受けるため、位置ずれ量を精度良く検出することが難しい。
【００１３】
また、上述したように半導体デバイスの回路パターンの微細化及び高密度化が進んでおり、露光波長の短波長化による高解像度化が限界に近づいている。その対策として、ダブルパターニングやダブル露光技術が研究されている。
【００１４】
ダブルパターニングでは、図１４に示すように、パターンが２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂに分割され、これらのマスク１０１Ａ、１０１Ｂを用いて２回露光することで高密度のパターン（例えば、微細なピッチを有するライン・アンド・スペースパターン）が形成される。
【００１５】
ところで、２枚のマスクに描画されたラインパターンの双方が、描画装置（例えば、電子ビーム描画装置）のパターン描画精度に起因する位置ずれを起こすと、図１５に示すように、１枚目のマスクで転写されたラインパターンＬ１と２枚目のマスクで転写されたラインパターンＬ２とが二点鎖線で示す設計位置よりも近接する場合がある。この場合、これらのラインパターンＬ１、Ｌ２間のスペースの幅Ｗｓが、設計値に比べて狭くなるという不具合が生じる。
【００１６】
また、マスクの製造工程であるエッチング工程や現像工程では、プロセス誤差によりクロムパターンの線幅が設計値よりも太くなる場合がある。
【００１７】
一般には、マスク中央部に存するラインパターンの線幅が、マスク端部に存するラインパターンの線幅よりも太くなる傾向がある。このため、図１６（Ａ）に示すようにマスク中央部の線幅の太いパターンをダブルパターニングで転写した場合のスペース幅Ｗｓは、図１６（Ｂ）に示すようにマスク端部のパターンをダブルパターニングで転写した場合のスペース幅Ｗｓに比べて狭くなる。
【００１８】
然し、上記特許文献１記載のマスク検査方法では、１枚のマスクの光学画像と参照画像との間でパターン形状の比較を主に行っており、パターンの位置ずれや寸法エラーの検出はある程度許容されていた。ダブルパターニング用の２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂのパターンの重ね合わせは、２ｎｍ乃至３ｎｍ程度の高い精度で要求される。従って、従来の方法では、ダブルパターニングに用いられる２枚のマスクの検査を精度良く行うことが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００６−２６６８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の第１の課題は、マスク検査装置の欠陥検査をパスしたマスクを用いてウェハ露光装置により量産を開始するまでの時間を短縮することが可能なマスク検査装置及びそれを用いた露光方法を提供することにある。また、本発明の第２の課題は、タブルパターニングに用いられるマスクの検査を精度良く行うことが可能なマスク検査装置及びマスク検査方法を提供することにある。
【００２１】
本発明の他の課題および利点は、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】
【００２２】
上記第１の課題を解決するため、本発明の第１の態様のマスク検査装置は、マスクの光学画像を取得する光学画像取得部と、マスクの設計データから前記マスクの参照画像を生成する参照画像生成部と、光学画像と参照画像との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定部と、位置ずれ量をウェハ露光装置及び／又は描画装置に出力する位置ずれ量出力部とを備えたことを特徴とする。尚、本発明において、ウェハ露光装置とは、マスクを用いてウェハに露光する露光装置をいう。
【００２３】
本発明の第１の態様において、位置ずれ量測定部は、測定した位置ずれ量をマップ化することが好ましい。
【００２４】
本発明の第１の態様において、光学画像におけるパターンと参照画像におけるパターンとの寸法誤差量を測定する寸法誤差量測定部と、寸法誤差量をウェハ露光装置及び／又は描画装置に出力する寸法誤差量出力部とを更に備えることが好ましい。
【００２５】
また、上記第１の課題を解決するため、本発明の第２の態様の露光方法は、マスクの光学画像と、該マスクの設計データから得られた参照画像との位置ずれ量を上記マスク検査装置で取得し、取得した位置ずれ量を露光装置に入力し、入力した位置ずれ量に基づいて露光装置の光学系を制御してウェハに対する露光を行うことを特徴とする。
【００２６】
本発明の第２の態様において、マスクの光学画像におけるパターンの寸法と、該マスクの設計データから得られた参照画像におけるパターンの寸法との差分を上記マスク検査装置で更に取得し、取得した差分を露光装置に入力し、入力した差分に基づいて露光装置の露光量を制御して露光を行うことが好ましい。
【００２７】
また、上記第２の課題を解決するため、本発明の第３の態様のマスク検査装置は、複数のマスクの光学画像を取得する光学画像取得部と、光学画像取得部により取得された複数のマスクの光学画像を合成する光学画像合成部と、光学画像合成部により合成された画像における前記複数のマスクのパターンの相対的な位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定部と、位置ずれ量測定部により測定された位置ずれ量を基準値と比較する比較部とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
本発明の第３の態様において、複数のマスクの設計データから複数のマスクの参照画像を生成する参照画像生成部と、参照画像生成部により生成された複数のマスクの参照画像を合成する参照画像合成部とを更に備え、比較部は、参照画像合成部により合成された画像における複数のマスクのパターンの相対的な位置ずれ量を基準値として算出するように構成してもよい。
【００２９】
また、上記第２の課題を解決するため、本発明の第４の態様のマスク検査方法は、タブルパターニング用の第１及び第２マスクを検査するマスク検査方法において、第１及び第２マスクの光学画像をそれぞれ取得するステップと、第１マスクの光学画像と第２マスクの光学画像とをアライメントしながら合成する光学画像合成ステップと、光学画像合成ステップで合成された画像において、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとの相対的な位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定ステップと、位置ずれ量測定ステップで測定された位置ずれ量を基準値と比較する比較ステップとを含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明の第４の態様において、第１及び第２マスクの設計データから第１及び第２マスクの参照画像をそれぞれ生成する参照画像生成ステップと、第１マスクの参照画像と第２マスクの参照画像とを合成する参照画像合成ステップと、参照画像合成ステップで合成された画像において、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとの相対的な位置ずれ量を基準値として算出する基準値算出ステップとを更に含むように構成してもよい。
【００３１】
本発明の第４の態様において、光学画像合成ステップでは、第１マスクのラインパターンの光学画像と、第２マスクのラインパターンの光学画像とが合成され、位置ずれ量測定ステップでは、第１マスクのラインパターンと、第２マスクのラインパターンの間のスペースの幅が測定され、比較ステップでは、スペースの幅を基準値と比較することで、第１及び第２マスクの良否を判定するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の第１の態様によれば、光学画像と参照画像との位置ずれ量を位置ずれ量測定部により測定し、測定した位置ずれ量をウェハ露光装置に出力することで、従来位置ずれ量を求めるために行われていた仮露光が不要となる。従って、マスク検査装置の欠陥検査をパスしたマスクを用いてウェハ露光装置により量産を開始するまでの時間を短縮することができる。また、この第１の態様によれば、上記測定した位置ずれ量を描画装置に出力することで、描画後に位置ずれ量を求めるために行われていた位置測定が不要となるため、位置ずれ量に基づいて描画を行うまでの時間を短縮することができる。
【００３３】
本発明の第２の態様では、上記第１の態様のマスク検査装置を用いて測定された位置ずれ量をウェハ露光装置の位置ずれ量入力部に入力して、ウェハに対する露光を行うため、従来位置ずれ量を求めるために行われていた仮露光が不要となる。従って、マスク検査装置の欠陥検査をパスしたマスクを用いてウェハ露光装置により量産を開始するまでの時間を短縮することができる。
【００３４】
本発明の第３の態様では、光学画像合成部により複数のマスクの光学画像が合成され、その合成された画像における複数のマスクのパターンの相対的な位置ずれ量が位置ずれ量測定部により測定され、測定された位置ずれ量が基準値と比較される。従って、この第１の態様によれば、ダブルパターニングに用いられる２枚のマスクの検査を精度良く行うことができる。
【００３５】
本発明の第４の態様では、ダブルパターニング用の第１及び第２のマスクの光学画像がアライメントされながら合成され、合成された画像において第１マスクのパターンと第２パターンの相対的な位置ずれ量が測定され、測定された位置ずれ量が基準値と比較される。この第２の態様によれば、ダブルパターニングに用いられる２枚のマスクの検査を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１において、マスク関係の生産ラインの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１において、マスク検査装置１０の構成を示す概念図である。
【図３】マスク１０１の検査ストライプを示す概念図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、参照画像と光学画像との位置ずれ量の測定方法を説明する図である。
【図５】参照画像におけるパターンと、光学画像におけるパターンとの寸法誤差量の測定方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態２によるマスク検査装置１００の構成を示す概念図である。
【図７】アライメントに必要なパターンの位置ずれ量の測定を説明する概念図である。
【図８】合成画像における相対的な位置ずれ量の測定を説明する概念図である。
【図９】本発明の実施の形態２によるマスク検査方法を説明するフローチャートである。
【図１０】ダイ・トゥ・ダイ検査に対して本発明を適用した例を示す図である（その１）。
【図１１】ダイ・トゥ・ダイ検査に対して本発明を適用した例を示す図である（その２）。
【図１２】２台の検査装置を用いてマスク検査を行う例を説明する概念図である。
【図１３】従来のマスク関係の生産ラインの構成を示す図である。
【図１４】ダブルパターニングに用いられる２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂを示す概略図である。
【図１５】マスクパターンの位置ずれにより転写パターンのスペース幅が狭くなる場合を説明する概念図である。
【図１６】プロセス誤差により転写パターンのスペース幅が狭くなる場合を説明する概念図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３８】
図１は、本発明の実施の形態１において、マスク関連の生産ラインの構成を示す図である。図１に示すマスクライン１は、描画装置（例えば、電子ビーム描画装置のような荷電粒子ビーム描画装置）２、マスク検査装置１０及び縮小投影技術を用いたウェハ露光装置４を備えている。
【００３９】
マスク検査装置１０は、画像処理部３０を備えている。画像処理部３０は、位置ずれ量測定部３１、位置ずれ量出力部３２、寸法誤差量測定部３３、寸法誤差量出力部３４及び備えている。その他のマスク検査装置１０の詳細な構成については後述する。
【００４０】
位置ずれ量測定部３１は、検査対象であるマスクの光学画像と基準画像たる参照画像との位置ずれ量を測定するものである。位置ずれ量出力部３２は、測定された位置ずれ量を外部装置に出力するものである。外部装置は、例えば、描画装置２及びウェハ露光装置４のうちの少なくとも１つである。寸法誤差量測定部３３は、光学画像におけるパターンと、このパターンに対応する参照画像におけるパターンとの寸法誤差量を測定するものである。寸法誤差量出力部３４は、測定された寸法誤差量を外部装置である描画装置２及びウェハ露光装置４に出力するものである。
【００４１】
描画装置２たる電子ビーム描画装置は、電子ビームを偏向器により偏向させてマスクに照射することでマスクにパターンを描画するものである。描画装置２は、位置ずれ量入力部２１、偏向器制御部２２、寸法誤差量入力部２３及び照射量制御部２４を備えている。
【００４２】
位置ずれ量入力部２１は、マスク検査装置１０の位置ずれ量出力部３２から出力された位置ずれ量を入力するものである。偏向制御部２２は、公知の手法を用いて、位置ずれ量入力部２１に入力された位置ずれ量に基づいて、偏向器を制御するものである。
【００４３】
寸法誤差量入力部２３は、マスク検査装置１０の寸法誤差量出力部３４から出力された寸法誤差量を入力するものである。照射量制御部２４は、公知の手法を用いて、寸法誤差量入力部２３に入力された寸法誤差量に基づいて、電子ビームの照射量（照射時間）を制御するものである。
【００４４】
ウェハ露光装置４たるスキャナは、位置ずれ量入力部４１、光学系制御部４２、寸法誤差量入力部４３及び露光量制御部４４を備えている。
【００４５】
位置ずれ量入力部４１は、マスク検査装置１０の位置ずれ量出力部３２から出力された位置ずれ量を入力するものである。光学系制御部４２は、位置ずれ量入力部４１に入力された位置ずれ量を低減するように、公知の手法を用いて、光学系の制御（レーザ光の偏向制御やレンズ制御等）を行うものである。
【００４６】
寸法誤差量入力部４３は、マスク検査装置１０の寸法誤差量出力部３４から出力された寸法誤差量を入力するものである。露光量制御部４４は、公知の手法を用いて、寸法誤差量入力部４３に入力された寸法誤差量に基づいて、露光量を制御するものである。
【００４７】
尚、図１に示すライン１は、従来のライン３０１の位置測定装置３０３及び計測装置３０６が不要である点で、簡略な構成を有する。
【００４８】
図２は、本発明の実施の形態１において、マスク検査装置１０の構成を示す概念図である。マスク検査装置１０は、検査対象であるマスク１０１を保持するステージ１０２を備えている。
【００４９】
ステージ１０２は、図示省略するモータにより、Ｘ方向及びＹ方向に駆動可能である。ステージ１０２の駆動制御は、制御部１５０によって実行される。制御部１５０は、マスク検査に関する全体的な制御を実行するものである。
【００５０】
ステージ１０２のＹ方向及びＸ方向に平行な側面にはそれぞれミラー１１１、１１３が設けられている。これらミラー１１１、１１３に対向してＸ軸レーザ干渉計１１２及びＹ軸レーザ干渉計１１４が配置されている。
【００５１】
Ｘ軸及びＹ軸レーザ干渉計１１２、１１４は、ミラー１１１、１１３に向けてレーザ光を発し、ミラー１１１、１１３による反射光を受光することにより、ステージ１０２のＸ方向及びＹ方向の位置を測定するものである。
【００５２】
Ｘ軸及びＹ軸レーザ干渉計１１２、１１４の測定結果は、光学画像メモリ１１６に送信され、光学画像を格納する際に用いられる。
【００５３】
また、マスク検査装置１０は、レーザ光を発する光源１０４を備えている。光源１０４からのレーザ光は、透過照明光学系を構成するコレクタレンズ１０６を介して、マスク１０１に照射される。
【００５４】
マスク１０１を透過したレーザ光は、対物レンズ１０８を介して画像センサ１１０に結像される。画像センサ１１０は、例えば、２０４８画素×５１２画素の撮像領域を有するＴＤＩセンサである。尚、１画素のサイズは、マスク面換算で例えば７０ｎｍ×７０ｎｍである。
【００５５】
図示省略するが、画像センサ１１０は、ＴＤＩ方向（電荷蓄積方向）に並ぶ複数段（例えば、５１２段）のラインによって構成され、各ラインはＴＤＩ方向に垂直な方向に並ぶ複数の画素（例えば、２０４８画素）によって構成されている。尚、画像センサ１１０は、蓄積した電荷を双方向から出力可能に構成されている。
【００５６】
画像センサ１１０は、ＴＤＩ方向とステージ１０２のＸ方向が一致するように配置されている。従って、ステージ１０２をＸ方向に移動させると、画像センサ１１０がマスク１０１に対して相対的に移動するため、画像センサ１１０によりマスク１０１のパターンが撮像される（図３参照）。
【００５７】
画像センサ１１０の１ライン分の出力（光学画像）は、図示しないアンプにより増幅された後、光学画像メモリ１１６に格納される。このとき、上記Ｘ軸及びＹ軸レーザ干渉計１１２、１１４により測定されたＸ方向及びＹ方向の位置と関連づけて１ライン分の光学画像が格納される。
【００５８】
図３に示すように、マスク１０１の被検査領域Ｒは、Ｙ方向に沿って短冊状の複数の検査ストライプに仮想分割される。各検査ストライプの幅（スキャン幅）は、上記ＴＤＩセンサ１１０のライン長に応じて設定される。
【００５９】
マスク１０１を保持した状態でステージ１０２をＸ方向に連続移動させながら、上記仮想分割された１つの検査ストライプの光学画像を画像センサ１１０によって撮像する。その検査ストライプの終端に達すると、ステージ１０２をＹ方向に移動させる。その後、ステージ１０２を反対のＸ方向に連続移動させながら、次の検査ストライプの光学画像を画像センサ１１０によって撮像する。
【００６０】
このように撮像された光学画像を光学画像メモリ１１６に順次格納することで、マスク１０１の被検査領域Ｒ全体の光学画像が、光学画像取得部たる光学画像メモリ１１６に格納される。
【００６１】
また、マスク検査装置１０は、参照画像生成部１１８を備えている。参照画像生成部１１８は、記憶装置１５２に格納されたマスク１０１を生成したときの設計データ（ＣＡＤデータ）から参照画像をそれぞれ生成するものである。
【００６２】
参照画像生成部１１８により生成されたマスク１０１の参照画像は、それぞれ画像処理部３０に入力される。
【００６３】
画像処理部３０は、上記した位置ずれ量測定部３１、位置ずれ量出力部３２、寸法誤差量測定部３３、寸法誤差量出力部３４及び判定部３５を備えている。この判定部３５は、マスク１０１の光学画像と参照画像との位置ずれ量を所定値と比較して、マスク１０１に欠陥が存在するか否かを判定するものである。
【００６４】
位置ずれ量測定部３１は、判定部３５による判定に必要な光学画像と参照画像との間の位置ずれ量を測定するものである。具体的には、図４（ａ）において、基準画像たる参照画像のパターンＰｓの重心位置（図示せず）と、この参照画像のパターンに対応する光学画像のパターンＰｌの重心位置Ｇとの位置ずれ量（ベクトル量）が測定される。図４（ａ）に示す例では、参照画像及び光学画像の１２点（３点×４点）において、それぞれ位置ずれ量が測定されている。位置ずれ量測定部３１は、これら１２点の位置ずれ量を用いて、任意の座標での位置ずれ量を例えば３次多項式のような多項式でフィッテッィングし、その多項式のパラメータを求める。
【００６５】
尚、図示簡略化のため、位置ずれ量の測定点が１２点である場合について説明しているが、測定点数はこれに限られない。
【００６６】
また、位置ずれ量の測定方法は、上述した重心位置のずれ量を測定する方法に限られず、他の公知の方法を用いることができる。
【００６７】
位置ずれ量測定部３１は、図４（ｂ）に示すように、測定された位置ずれ量を記述したマップ（ＭＡＰ）を作成することが好ましい。上記多項式で精度良く記述することができない位置ずれ量であっても、マップを用いることで精度良く記述することができる。
【００６８】
位置ずれ量出力部３２は、位置ずれ量測定部３１により測定された位置ずれ量を、外部装置の一例であるウェハ露光装置４に出力するものである。つまり、マスク検査装置３は、位置ずれ量をウェハ露光装置４にフィードフォワードする。上記多項式により位置ずれ量がフィッティングされている場合、位置ずれ量出力部３２は、その多項式のパラメータをウェハ露光装置４に出力する。また、位置ずれ量がマップ化されている場合、位置ずれ量出力部３２は、位置ずれ量が記述されたマップをウェハ露光装置４に出力する。
【００６９】
位置ずれ量出力部３２から出力された位置ずれ量は、ウェハ露光装置４の位置ずれ量入力部４１に入力される（図１参照）。ウェハ露光装置４では、位置ずれ量が測定されたマスク１０１を用いてウェハに対する露光を行う際に、位置ずれ量入力部４１に入力された位置ずれ量を低減するように、光学系制御部４２により光学系の制御を行う。この光学系の制御は、公知の偏向制御やレンズ制御等であり、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
画像処理部３０の寸法誤差量測定部３３は、図５に示すように、参照画像におけるパターンＰｓと、このパターンＰｓに対応する光学画像におけるパターンＰｌとの寸法誤差量ΔＣＤを測定するものである。即ち、寸法誤差量測定部３３は、パターンＰｓの寸法と、パターンＰｌの寸法との寸法差ΔＣＤを測定するものである。これらのパターンＰｓ、Ｐｌは、互いの重心位置Ｇでアライメントされている。図示は省略するが、寸法誤差測定部３３は、上記位置ずれ量測定部３１により位置ずれ量の測定と同様に、参照画像及び光学画像の１２点（３点×４点）において、それぞれ寸法誤差量ΔＣＤを測定することができる。そして、それら１２点の寸法誤差量ΔＣＤを例えば３次多項式のような多項式でフィッティングし、その多項式のパラメータを求める。
【００７１】
また、寸法誤差量測定部３３は、測定された寸法誤差量ΔＣＤを記述したマップを作成することが好ましい。上記多項式で精度良く記述することができない寸法誤差量であっても、マップを用いることで精度良く記述することができる。
【００７２】
寸法誤差量出力部３４は、寸法誤差量測定部３３により測定された寸法誤差量ΔＣＤをウェハ露光装置４に出力するものである。つまり、マスク検査装置３は、寸法誤差量ΔＣＤをウェハ露光装置４にフィードフォワードする。上記多項式により寸法誤差量ΔＣＤがフィッティングされている場合、寸法誤差量出力部３４は、その多項式のパラメータをウェハ露光装置４に出力する。また、寸法誤差量がマップ化されている場合、寸法誤差量出力部３４は、寸法誤差量が記述されたマップをウェハ露光装置４に出力する。
【００７３】
寸法誤差量出力部３４から出力された寸法誤差量は、ウェハ露光装置４の寸法誤差量入力部４３に入力される（図１参照）。ウェハ露光装置４では、寸法誤差量ΔＣＤが測定されたマスク１０１を用いてウェハに対する露光を行う際に、寸法誤差量ΔＣＤを低減するように、露光量制御部４４により露光量の制御を行う。つまり、露光量（露光時間）を可変制御することで、ウェハに形成されるパターンの寸法を所望の寸法（参照画像におけるパターンＰｓの寸法）に制御する。この露光量の制御は公知であるため、詳細な説明を省略する。
【００７４】
上記位置ずれ量出力部３２は、外部装置の他の例である描画装置２にも位置ずれ量を出力する（図１参照）。つまり、マスク検査装置３は、位置ずれ量がフィッテッィングされた多項式のパラメータや、位置ずれ量が記述されたマップを、描画装置２にフィードバックする。これにより、従来のライン３０１の位置測定装置３０３が不要となり、ライン１の構成を簡略化することができる。
【００７５】
位置ずれ量出力部３２から出力された位置ずれ量は、描画装置２の位置ずれ量入力部２１に入力される（図１参照）。描画装置２では、位置ずれ量が測定されたマスクに対する描画後、別のマスクに対してパターンを描画する際、偏向器制御部２２によって、この位置ずれ量を用いて偏向器が制御される。これにより、描画装置２の描画位置精度を向上させることができる。
【００７６】
また、上記寸法誤差量出力部３４は、描画装置２の寸法誤差量入力部２３にも寸法誤差量を出力する（図１参照）。つまり、マスク検査装置３は、寸法誤差量がフィッティングされた多項式のパラメータや、寸法誤差量が記述されたマップを、描画装置２にフィードバックする。
【００７７】
寸法誤差量出力部３４から出力された寸法誤差量は、描画装置２の寸法誤差量入力部２３に入力される（図１参照）。描画装置２では、寸法誤差量が測定されたマスクに対する描画後、別のマスクに対してパターンを描画する際、照射量制御部２４によって、この寸法誤差量を用いて照射量（照射時間）が制御される。
【００７８】
判定部３５は、位置ずれ量測定部３１により測定されたマスク１０１の光学画像と参照画像との位置ずれ量が所定の基準値よりも大きい場合、もしくは、寸法誤差量測定部３３により測定された寸法誤差量ΔＣＤが所定の基準値よりも大きい場合には、マスク１０１に欠陥が存在するため不良品と判定する。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態１では、マスク検査装置１０の位置ずれ量測定部３１によりマスク１０１の参照画像と光学画像との位置ずれ量を測定し、測定した位置ずれ量を位置ずれ量出力部３２によりウェハ露光装置４に出力する。ウェハ露光装置４は、位置ずれ量を入力し、入力した位置ずれ量を低減するように光学系を制御して、ウェハに対する露光を行うことができる。従って、ウェハに形成されるパターンの位置ずれ量を低減することができるため、半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。更に、従来位置ずれ量を求めるために行われていた仮露光が不要となるため、工程数が減り、マスク検査装置１０の欠陥検査をパスしたマスクを用いてウェハ露光装置４により量産を開始するまでの時間を短縮することができる。また、従来の仮露光を行う場合には縮小投影された微細なパターンの寸法誤差量を測定する必要があったが、本実施の形態１によれば、マスクにおけるパターンの寸法誤差量を測定するため、寸法誤差量を精度良く求めることができる。
【００８０】
また、本実施の形態１では、上記測定した位置ずれ量を位置ずれ量出力部３２により描画装置２に出力する。描画装置２は、位置ずれ量を入力し、入力した位置ずれ量に基づいて偏向器制御部２２により偏向器を制御して、マスクに対してパターンを描画するため、描画位置精度を向上させることができる。さらに、描画装置２による描画後、マスク検査装置１０による欠陥検査前に従来行われていた位置測定（図１３に示す位置測定装置３０３による位置測定）が不要となるため、工程数が減り、ウェハ露光装置４により量産を開始するまでの時間を短縮することができる。また、位置測定装置３０３による測定点数よりもマスク検査装置１０による測定点数の方が遥かに多いため、詳細な位置ずれ量を描画装置２に入力することができ、描画位置精度が向上する。
【００８１】
次に、本発明をダブルパターニング用のマスクに適用した実施の形態２について説明する。
【００８２】
図６は、本発明の実施の形態２によるマスク検査装置１００の構成を示す概念図である。マスク検査装置１００は、画像処理部３０の代わりに画像処理部１２０を備える点において、図２に示すマスク検査装置１０と相違する。その他の構成は、マスク検査装置１０と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００８３】
ダブルパターニングで用いられる１枚目のマスク１０１Ａをステージ１０２上に載置し、このマスク１０１Ａの被検査領域Ｒ全体の光学画像を光学画像メモリ１１６に格納した後、マスク１０１Ａをダブルパターニングで用いられる２枚目のマスク１０１Ｂに載せ換え、同様の方法を用いて、このマスク１０１Ｂの被検査領域Ｒ全体の光学画像を光学画像メモリ１１６に格納する。
【００８４】
参照画像生成部１１８は、記憶装置１５２に格納されたマスク１０１Ａ、１０１Ｂを生成したときの設計データ（ＣＡＤデータ）から参照画像をそれぞれ生成するものである。
【００８５】
参照画像生成部１１８により生成された２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂの参照画像は、それぞれ画像処理部１２０に入力される。
【００８６】
画像処理部１２０は、光学画像合成手段１２２と、参照画像合成手段１２４と、判定手段１２６とを備えている。
【００８７】
光学画像合成手段１２２は、ダブルパターニング用の２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂの光学画像をそれぞれ光学画像メモリ１１６から読み出し、後述する方法によりアライメントしながら合成するものである。
【００８８】
参照画像合成手段１２４は、参照画像生成部１１８から入力された２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂの参照画像を合成するものである。
【００８９】
判定手段１２６は、光学画像合成手段１２２により合成された光学画像における複数のマスク１０１Ａ、１０１Ｂのパターンの相対的な位置ずれ量を測定するものである。例えば、図８に示すライン・アンド・スペースパターンの合成画像では、マスク１０１Ａのラインパターンとマスク１０１Ｂのラインパターンとの間のスペースの幅Ｒａｂが複数箇所で判定手段１２６により測定される。
【００９０】
また、判定手段１２６は、参照画像合成手段１２４により合成された参照画像においても同様に、複数のマスク１０１Ａ、１０１Ｂのパターンの相対的な位置ずれ量を基準値として測定するものである。
【００９１】
さらに、判定手段１２６は、合成された光学画像における複数箇所で測定した位置ずれ量Ｒａｂと、合成された参照画像における上記測定箇所に対応する箇所の基準値とを比較し、所定の判定ルールに従ってマスク１０１Ａ、１０２Ｂの良否を判定するものである。
【００９２】
次に、図９を参照して、本実施の形態２によるマスク検査方法を説明する。図９に示すルーチンは、制御部１５０により実行される。
【００９３】
図９に示すルーチンによれば、先ず、図１０に示すダブルパターニング用の２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂの光学画像を取得する（ステップＳ１００）。このステップＳ１００では、画像センサ１１０により撮像され光学画像メモリ１１６に格納された２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂの光学画像が、画像処理部１２０に読み込まれる。
【００９４】
次に、上記ステップＳ１００で取得したマスク１０１Ａ、１０１Ｂの光学画像を光学画像合成手段１２２によりアライメントを行いながら合成する（ステップＳ１０２）。
【００９５】
ここで、アライメントとは、取得した光学画像におけるパターンの位置ずれを平行移動及び回転させることで最小にすることをいう。
【００９６】
このステップＳ１０２では、先ず、アライメントに必要なパターンの位置ずれ量を光学画像から求める。図７に示すように、マスク１０１Ａの光学画像は、十字型の基準マークを含んでおり、この基準マークの中心を基準点Ｐｓｔとする。
【００９７】
そして、上記基準点Ｐｓｔからパターンエッジの複数の測定点Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐｉ、…までの距離Ｒａ１、Ｒａ２、…、Ｒｉ、…をそれぞれ測定する。
【００９８】
続いて、上記測定した距離Ｒａ１…と、それぞれの設計値ｒａ１…との差分ΔＲａ１…を下式（１）に従って求める。求められた差分ΔＲａ１…が、各測定点におけるパターンの位置ずれ量となる。
ΔＲａ＝Ｒａ−ｒａ  ・・・（１）
【００９９】
上記した各測定点での位置ずれ量ΔＲａの平均値を最小にするアライメント量（即ち、平行移動量及び回転量）を公知の方法で求める。
【０１００】
上記した方法と同様の方法により、もう１枚のマスク１０１Ｂの光学画像において、基準点から複数の測定点までの距離Ｒｂを測定し、測定した距離Ｒｂと設計値ｒｂとの差分ΔＲｂを位置ずれ量として求める。そして、各測定点での位置ずれ量ΔＲｂの平均値を最小とするアライメント量（平行移動量及び回転量）を求める。
【０１０１】
次いで、求めたアライメント量を用いて２つの光学画像をアライメントしながら合成する。合成された画像の例を、図８に示す。
【０１０２】
続いて、上記ステップＳ１０２で合成された光学画像において、マスク１０１Ａのパターンと、マスク１０１Ｂのパターンの相対的な位置ずれ量（以下「相対位置ずれ量」という）を測定する（ステップＳ１０４）。図８に示す例では、マスク１０１Ａのラインパターンと、マスク１０１Ｂのラインパターンとの間のスペースの間隔Ｒａｂ１、Ｒａｂ２、…が複数箇所で測定される。
【０１０３】
次に、上記ステップＳ１０４で測定された各相対位置ずれ量と比較される基準値を求める（ステップＳ１０６）。
【０１０４】
このステップＳ１０６では、先ず、参照画像生成部１１８から入力された２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂの参照画像を参照画像合成手段１２４により合成する。例えば、図８に示す光学画像の合成画像と対比される参照画像の合成画像が生成される。
【０１０５】
そして、合成された参照画像において、マスク１０１Ａのパターンと、マスク１０１Ｂのパターンの相対位置ずれ量を基準値として複数箇所で測定する。この基準値の測定箇所は、上記ステップＳ１０４での測定箇所に対応する。
【０１０６】
最後に、上記ステップＳ１０４で測定された各相対位置ずれ量と、上記ステップＳ１０６で測定された各基準値とを比較し、所定の判定ルールに従って２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂの良否を判定する（ステップＳ１０８）。このステップＳ１０８では、例えば、各相対位置ずれ量と各基準値との差が所定値以上である場合、２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂが不良と判定される。
【０１０７】
上記ステップＳ１０８の処理の後、本ルーチンを終了する。
【０１０８】
以上説明したように、本実施の形態２では、２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂの光学画像を合成し、その合成した画像におけるマスク１０１Ａ、１０１Ｂのパターンの相対的な位置ずれ量に基づいて、マスク１０１Ａ、１０１Ｂの良否が判定される。従って、ダブルパターニングに用いられる２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂの検査を精度良く行うことができる。
【０１０９】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【０１１０】
上記実施の形態１では、マスク検査装置１０で測定された位置ずれ量及び寸法誤差量を外部装置であるウェハ露光装置４及び描画装置２に出力しているが、これら位置ずれ量及び寸法誤差量を他の外部装置であるエッチング装置や成膜装置などに出力してもよい。
【０１１１】
例えば、上記実施の形態１及び２では、透過照明系を用いて光学画像を取得しているが、本発明はこれに限られるものではなく、反射照明系を用いて光学画像を取得する場合にも本発明を適用可能である。
【０１１２】
また、上記実施の形態２では、２枚のマスク１０１Ａ、１０１Ｂを検査する例について説明しているが、３枚以上のマスクを検査する場合にも本発明を適用可能である。
【０１１３】
また、上記実施の形態１及び２では、ダイ・トゥ・データベース検査の例について説明しているが、ダイ・トゥ・ダイ検査に対して本発明を適用可能である。
【０１１４】
ダブルパターニング用の２枚のマスク１０１ａ、１０１ｂには、例えば、図１０や図１１に示すように同一パターンが２箇所に描画されているものとする。これら２枚のマスク１０１ａ、１０１ｂの検査に本発明を適用すると、画像Ａ１と画像Ｂ１の合成画像Ａ１＋Ｂ１における相対位置ずれ量と、画像Ａ２と画像Ｂ２の合成画像Ａ２＋Ｂ２における上記相対位置ずれ量とが比較される。比較判定を行う際、いずれかの相対位置ずれ量が、基準値とされる。
【０１１５】
ここで、図１０に示すように、マスク１０１Ａの光学画像における画像Ａ１と画像Ａ２の位置関係と、マスク１０１Ｂの光学画像における画像Ｂ１と画像Ｂ２との位置関係とが同等である場合、合成画像Ａ１＋Ｂ１における相対位置ずれ量と、合成画像Ａ２＋Ｂ２における相対位置ずれ量との比較が可能である。
【０１１６】
つまり、画像Ａ１と画像Ｂ１を合成する際のアライメント量と、画像Ａ２と画像Ｂ２を合成する際のアライメント量とは共通であるため、アライメント後に相対位置ずれ量を比較することができる。
【０１１７】
これに対し、図１１に示すように、マスク１０１Ａの光学画像における画像Ａ１と画像Ａ２の位置関係と、マスク１０１Ｂの光学画像における画像Ｂ１と画像Ｂ２との位置関係とが相違する場合、上記したように光学画像を合成する際のアライメント量は共通であるため、アライメント後の合成画像Ａ１＋Ｂ１における相対位置ずれ量と、共通のアライメント後の合成画像Ａ２＋Ｂ２における相対位置ずれ量とが比較され、その結果不良と判定される。
【０１１８】
また、上記実施の形態２では、１台の検査装置を用いてマスク検査を行う例について説明しているが、２台以上の検査装置を用いてマスク検査を行う場合にも本発明を適用することができる。
【０１１９】
図１２は、２台の検査装置１００Ａ、１００Ｂを用いてマスク検査を行う例を示している。つまり、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）を介して２台の検査装置１００Ａ、１００Ｂに画像処理装置２００が接続されている。尚、通信Ｉ／Ｆとして、例えば、ＧｂｉｔＥｔｈｅｒやＩｎｆｉｎｉＢａｎｄなどを用いることができる。
【０１２０】
この画像処理装置２００は、上記画像処理部１２０と同じ機能を有しており、光学画像合成部２２２と、参照画像合成部２２４と、判定部２２６とを備えている。尚、画像処理装置２００は、検査装置１００Ａ、１００Ｂのうち何れかの画像処理部１２０を兼用するように構成してもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１  マスクライン
２  描画装置
４  ウェハ露光装置
１０  マスク検査装置
３０  画像処理部
３１  位置ずれ量測定部
３２  位置ずれ量出力部
３３  寸法誤差測定部
３４  寸法誤差出力部
４１  位置ずれ量入力部
４２  光学系制御部
４３  寸法誤差量入力部
４４  露光量制御部
１００  マスク検査装置
１０１  マスク
１１６  光学画像メモリ
１１８  参照画像生成部
１２０  画像処理部
１２２  光学画像合成手段
１２４  参照画像合成手段
１２６  判定手段
１５０  制御部
【図１】
2010097168.tif 000003
【図２】
2010097168.tif 000004
【図３】
2010097168.tif 000005
【図４】
2010097168.tif 000006
【図５】
2010097168.tif 000007
【図６】
2010097168.tif 000008
【図７】
2010097168.tif 000009
【図８】
2010097168.tif 000010
【図９】
2010097168.tif 000011
【図１０】
2010097168.tif 000012
【図１１】
2010097168.tif 000013
【図１２】
2010097168.tif 000014
【図１３】
2010097168.tif 000015
【図１４】
2010097168.tif 000016
【図１５】
2010097168.tif 000017
【図１６】
2010097168.tif 000018