(57)【要約】【課題】同パターンが繰り返し描かれた複数のチップパターン毎に付与される互いに異なるフレア補正図形の差を考慮し、ダイ−ダイ比較方式によりマスクパターン検査を行う。【解決手段】多層膜マスクにおいて最初の検査ストライプを指定した後、多層膜マスクを走査させて検査画像の取り込みを開始し、１つ目のチップの検査画像データを取り込み、フレアマップ格納部２６から対応するフレア補正量のデータを読み込む。次に、２つ目のチップの検査画像データの取り込み、フレアマップ格納部２６からフレア補正量データをパターン輪郭の辺のシフト量として取り込む。これらフレア補正量データは、補正データ生成回路２２がパターンの形状補正量に変換する。比較回路２３では、取り込んだ２つのチップのパターン形状を、補正データ生成回路２２が生成したパターンの形状補正量に基づいて補正し、２つのチップのパターンを画像比較して欠陥の有無を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶ用マスクに形成された複数のチップパターンにおけるパターン欠陥の有無を判定するマスクパターンの検査方法であって、
前記複数のチップパターンのうち、比較対象の基準となる基準チップパターンの任意の検査領域に、光または電子線を照射し、前記基準チップパターンの任意の領域からの反射光、２次電子、または反射電子を撮像手段により取り込んで基準測定パターンを取得するステップと、
前記複数のチップパターンのうち、前記基準チップパターン以外の比較用チップパターンの任意の検査領域に、光または電子線を照射し、前記比較用チップパターンの任意の検査領域からの反射光、２次電子、または反射電子を撮像手段により取り込んで比較用測定パターンを取得するステップと、
前記基準チップパターンから取得した基準測定パターン、および前記比較用チップパターンから取得した比較用測定パターンのパターン形状を補正する補正データを読み込み、前記補正データに基づいて、前記基準測定パターン、および前記比較用測定パターンのパターン形状をそれぞれ補正するステップと、
補正した前記基準測定パターンのパターン形状と補正した前記比較用測定パターンのパターン形状とを比較し、パターンの欠陥の有無を判定するステップとを有することを特徴とするマスクパターンの検査方法。
【請求項２】
請求項１記載のマスクパターンの検査方法において、
前記基準測定パターン、および前記比較用測定パターンのパターン形状をそれぞれ補正するステップは、
取得した前記基準測定パターンのパターン形状をパターンメモリに格納するステップと、
取得した前記比較用測定パターンのパターン形状をパターンメモリに格納するステップと、
前記パターンメモリに格納された前記基準測定パターンのパターン形状を前記補正データに基づいて補正するステップと、
前記パターンメモリに格納された前記比較用測定パターンのパターン形状を前記補正データに基づいて補正するステップとを有することを特徴とするマスクパターンの検査方法。
【請求項３】
請求項１記載のマスクパターンの検査方法において、
前記基準測定パターン、および前記比較用測定パターンのパターン形状をそれぞれ補正するステップは、
取得した前記基準測定パターンのパターン形状をパターンメモリに格納するステップと、
前記パターンメモリに格納された前記基準測定パターンのパターン形状を前記補正データに基づいて補正するステップと、
取得した前記比較用測定パターンのパターン形状を前記補正データに基づいて補正するステップとを有することを特徴とするマスクパターンの検査方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のマスクパターンの検査方法において、
前記補正データは、ＥＵＶリソグラフィで発生するフレアの影響を補正するデータであることを特徴とするマスクパターンの検査方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のマスクパターンの検査方法において、
前記ＥＵＶ用マスクは、多層膜マスクであることを特徴とするマスクパターンの検査方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のマスクパターンの検査方法において、
前記基準チップパターンは、
前記ＥＵＶ用マスクのコーナ部に最も近い位置に形成されているチップパターンであることを特徴とするマスクパターンの検査方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のマスクパターンの検査方法において、
前記ＥＵＶ用マスクに用いられる露光波長は、中心波長が１３．５ｎｍであることを特徴とするマスクパターンの検査方法。
【請求項８】
ＥＵＶ用マスクに形成された複数のチップパターンにおけるパターン欠陥の有無を判定するマスクパターン検査装置であって、
前記複数のチップパターンのうち、基準チップパターン、および前記基準チップパターン以外の比較用チップパターンの任意の検査領域からの反射光、２次電子、または反射電子を検出し、基準測定パターン、および比較用測定パターンをそれぞれ取得する検出部と、
検出した前記基準測定パターン、および前記比較用測定パターンの位置を検出する位置回路と、
検出した前記基準測定パターン、および前記比較用測定パターンを格納するパターンメモリと、
前記チップパターンの任意の領域毎にＥＵＶリソグラフィで発生するフレアの影響を補正するフレア補正データが格納されたフレアマップ格納部と、
前記位置回路が検出した位置に対応するフレア補正データを前記フレアマップ格納部から取得し、パターンの形状補正量に変換する補正データ生成部と、
前記パターンメモリに格納された基準測定パターン、および前記比較用測定パターンを前記補正データ生成部が生成した形状補正量に基づいてパターン補正し、補正した前記基準測定パターンと前記比較用測定パターンとを比較し、パターンの欠陥の有無を判定する比較部とを備えたことを特徴とするマスクパターン検査装置。
【請求項９】
ＥＵＶ用マスクに形成された複数のチップパターンにおけるパターン欠陥の有無を判定するマスクパターン検査装置であって、
前記複数のチップパターンのうち、基準チップパターン、および前記基準チップパターン以外の比較用チップパターンの任意の検査領域からの反射光、２次電子、または反射電子を検出し、基準測定パターン、および比較用測定パターンをそれぞれ取得する検出部と、
検出した前記基準測定パターン、および前記比較用測定パターンの位置を検出する位置回路と、
検出した前記基準測定パターンを格納するパターンメモリと、
前記チップパターンの任意の領域毎にＥＵＶリソグラフィで発生するフレアの影響を補正するフレア補正データが格納されたフレアマップ格納部と、
前記位置回路が検出した位置に対応するフレア補正データを前記フレアマップ格納部から取得し、パターンの形状補正量に変換する補正データ生成部と、
前記パターンメモリに格納された基準測定パターンを補正データ生成部が生成した形状補正量に基づいてパターン補正し、前記検出部が検出した前記比較用測定パターンを前記補正データ生成部が生成した形状補正量に基づいてパターン補正し、補正した前記基準測定パターンとパターン補正した前記比較用測定パターンとを比較し、パターンの欠陥の有無を判定する比較部とを備えたことを特徴とするマスクパターン検査装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載のマスクパターン検査装置において、
前記ＥＵＶ用マスクは、多層膜マスクであることを特徴とするマスクパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク上のパターン欠陥を検査する技術に関し、特に、ＥＵＶ（Extreme UltraViolet）光を反射する多層膜マスク基板上にＥＵＶ光を吸収する材料で形成された微細パターンを有するマスク上のパターン欠陥の検査に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス（半導体集積回路装置）は、回路パターンが描かれた原版であるマスクに露光光を照射し、前記回路パターンを、縮小光学系を介して半導体基板（以下、「ウエハ」と称する）上に転写する光リソグラフィ工程を繰り返し用いることによって、大量生産されている。
【０００３】
近年、半導体デバイスの微細化が進み、光リソグラフィの露光波長をより短くして解像度を上げる方法が検討されている。これまでは波長１９３ｎｍのフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ光を用いたＡｒＦリソグラフィが開発されてきたが、それよりもはるかに波長の短い波長１３．５ｎｍのＥＵＶＬ（Extreme UltraViolet Lithography）の開発が進んでいる。
【０００４】
この波長域では透過マスクが物質の光吸収の関係で使えないため、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）などの多層膜による反射（ブラッグ反射）を利用した多層膜反射基板がＥＵＶＬ用のマスクブランクスとして使用される。
【０００５】
多層膜反射は一種の干渉を利用した反射である。ＥＵＶＬ用のマスクは、石英ガラスや低熱膨張ガラス基板の上にＭｏとＳｉなどの多層膜が被着された多層膜ブランク上に吸収体パターンが形成されている。
【０００６】
図１２（ａ）は、現在開発が進められているＥＵＶＬ用のマスクＭ１をパターン面から見た一例であり、中央部には半導体集積回路装置のパターンを有するデバイスパターンエリアＭＤＥを有し、周辺部にはマスクの位置合せのためのマークやウェハアライメントマークなどを含むアライメントマークエリアＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ３，ＭＡ４が配置される。
【０００７】
図１２（ｂ）は、ＥＵＶＬ用のマスクＭ１のデバイスパターンエリアＭＤＥにおける断面の一例を示す図である。石英ガラスや低熱膨張材などの基板５１の上に前記の多層膜５２が被着され、その上にキャッピング層５３が被着されている。その上に、バッファ層５４を介して吸収体パターン５５が設けられている。一方、基板５１の裏面側には、マスクを静電チャックするためのメタル膜５６がコーティングされている。
【０００８】
図１３は、ＥＵＶ投影露光装置によりＥＵＶＬ用のマスクＭ１上のパターンを半導体ウエハ上に縮小転写する手段を示す図である。光源６１から発する中心波長１３.５ｎｍのＥＵＶ光は多層膜反射鏡からなる照明光学系６２を介してＥＵＶＬ用のマスクＭ１のパターン面を照明する。
【０００９】
パターン面からの反射光は多層膜反射鏡からなる縮小投影光学系６３を通過して半導体ウエハ６４上にパターンを転写する。半導体ウエハ６４はステージ６５に搭載されており、ステージ６５の移動とパターン転写の繰り返しにより半導体ウエハ６４の所望の領域にパターンを多数転写する。
【００１０】
このパターン転写において、吸収体パターン５５に欠陥が存在すると、半導体ウエハ上へのパターン転写の際に半導体集積回路装置の欠陥となるので、マスクの供給に先立って吸収体パターンの欠陥検査を行っておく必要がある。従来のマスク欠陥検査方法として、図１４に示すように、同じパターンが描かれた２つのチップ（チップＡ、Ａ’）７０，７１をそれぞれ複数の画素を有するセンサでスキャン観察し、その両者の違いを適当な欠陥検出アルゴリズムによって比較し検出する方法（ダイ−ダイ比較方式） がある（たとえば、特許文献１〜４ 参照）。
【００１１】
チップ画像を効率よく取り込むためには、短冊状の領域（ストライプ）７２の長手方向に連続して存在する複数のダイを一度に貫通して走査し画像取り込みするのがよい。このために、画像は連続で撮影して、撮影画像をメモリに取り込み、取り込みと同時進行、あるいは１ストライプ分を取り込み完了後に、メモリ上の画像同士を比較する方法を採る。
【００１２】
一方、吸収体パターンの形状を設計するときの設計データを読み込んで、適切なフィルタ処理を実施した後に、チップ画像と比較してその差を検出するダイ−データベース比較方式もある。
【００１３】
このフィルタは、マスクの製造過程や検査光学系の解像特性、センサの特性などによって、実際の検査画像が劣化する分を想定して、設計側のデータにも劣化処理を施して実際の検査画像にあわせるためのものである。
【００１４】
また、この種のマスクパターンの欠陥検査技術としては、描画用パターンデータを的確に補正してパターン検査用データとし、パターン欠陥検査装置により得られる画像データに対するパターン検査用データの相違が生じないようにし、これらパターン検査用データと画像データとの比較により精度よく欠陥を検出するものが知られている（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平１０−２８２００８号公報
【特許文献２】特開２００４−２１２２２１号公報
【特許文献３】特開２００４−６１２８９号公報
【特許文献４】特開２００４−７７３９０号公報
【特許文献５】特開２００７−１１１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところが、上記のようなＥＵＶ投影露光装置によりＥＵＶＬ用マスク上のパターン欠陥の検査技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
【００１７】
すなわち、ＥＵＶリソグラフィ装置では、投影光学系を構成するミラーの表面ラフネスに起因して散乱される迷光（フレア）が増大し、ＥＵＶＬ用のマスクＭ１上のパターンを半導体ウエハ上に縮小転写するときに、本来暗くなるはずのパターン部もこのフレアの影響を受ける。
【００１８】
その結果、パターンの周囲が明るい場合は、投影されるパターンの像の線幅が変化する。波長の２乗に反比例して全散乱光量が増えるので、従来の光リソグラフィと比べて１桁小さい波長の光を用いるＥＵＶＬでは、フレアの量は２桁以上増大する。
【００１９】
さらに、着目するパターンを中心にμｍあるいはｍｍのオーダーの距離の範囲内にどれだけ明るい部分が存在するかによって、パターンに与えるフレアの影響が異なる。
【００２０】
したがって、ＥＵＶＬ用マスク上では、設計上は同一形状のパターンであっても、そのパターンを含むチップ位置に応じて異なるフレア補正図形がパターンに付与される。従来光リソグラフィで駆使されてきた光学的近接効果補正（ＯＰＣ）は、隣接するパターンも含め同一パターン図形であれば同一の補正図形を付加すればよかった。
【００２１】
しかし、ＥＵＶＬでは、隣接するパターンを含めて同一パターン図形であっても、チップサイズレベルの範囲内でのパターン密度に応じてフレア補正を施す必要があり、この点が従来のＯＰＣとは異なる。
【００２２】
したがって、図１５に示すように、チップＡ内に存在する吸収体パターン７３とチップＡ’内に存在する吸収体パターン７４とは、設計上は同一形状のパターンであってもマスク上では異なる寸法を有する。そのため、従来のダイ−ダイ比較方式比較方式では、正確な検査ができないという問題がある。
【００２３】
一方、ダイ−データベース比較方式を採用すれば、前記のような異なる寸法に起因する検査精度の劣化を防止することができる。しかしながら、前述のフィルタ処理には膨大な演算量を必要とし、検査の精度確保と検査の高速性とを両立させることが困難である。
【００２４】
本発明の目的は、同じパターンが繰返し描かれた複数のチップパターンを有するマスクのパターン欠陥検査を行うにあたり、チップパターン毎に付与される互いに異なるフレア補正図形の差を考慮して、ダイ−ダイ比較方式と同等の方式によってパターン検査を行うことができる技術を提供することにある。
【００２５】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２７】
本発明は、ＥＵＶ用マスクに形成された複数のチップパターンにおけるパターン欠陥の有無を判定するパターン検査方法であって、複数のチップパターンのうち、比較対象の基準となる基準チップパターンの任意の検査領域に、光または電子線を照射し、該基準チップパターンの任意の領域からの反射光、２次電子、または反射電子を撮像手段により取り込んで基準測定パターンを取得するステップと、複数のチップパターンのうち、基準チップパターン以外の比較用チップパターンの任意の検査領域に、光または電子線を照射し、比較用チップパターンの任意の検査領域からの反射光、２次電子、または反射電子を撮像手段により取り込んで比較用測定パターンを取得するステップと、基準チップパターンから取得した基準測定パターン、および比較用チップパターンから取得した比較用測定パターンのパターン形状を補正する補正データを読み込み、該補正データに基づいて、基準測定パターン、および比較用測定パターンのパターン形状をそれぞれ補正するステップと、補正した基準測定パターンのパターン形状と補正した比較用測定パターンのパターン形状とを比較し、パターンの欠陥の有無を判定するステップとを有するものである。
【００２８】
また、本発明は、ＥＵＶ用マスクに形成された複数のチップパターンにおけるパターン欠陥の有無を判定するパターン検査装置であって、複数のチップパターンのうち、基準チップパターン、および基準チップパターン以外の比較用チップパターンの任意の検査領域からの反射光、２次電子、または反射電子を検出し、基準測定パターン、および比較用測定パターンをそれぞれ取得する検出部と、検出した基準測定パターン、および比較用測定パターンの位置を検出する位置回路と、検出した基準測定パターン、および比較用測定パターンを格納するパターンメモリと、チップパターンの任意の領域毎にＥＵＶリソグラフィで発生するフレアの影響を補正するフレア補正データが格納されたフレアマップ格納部と、位置回路が検出した位置に対応するフレア補正データをフレアマップ格納部から取得し、パターンの形状補正量に変換する補正データ生成部と、パターンメモリに格納された基準測定パターン、および比較用測定パターンを補正データ生成部が生成した形状補正量に基づいてパターン補正し、補正した基準測定パターンと比較用測定パターンとを比較し、パターンの欠陥の有無を判定する比較部とを備えたものである。
【００２９】
さらに、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。
【００３０】
本発明は、マスクパターンデータに付与するフレア補正図形情報をあらかじめ抽出し、この補正量をマスクパターンの領域ごとの固有情報として格納するフレアマップデータを作成した。まず、従来のダイ−ダイ比較と同様、第１チップの検査画像を取り込み、メモリに格納する。同時に、第１チップ領域に応じたフレア補正量を読み込む。次に、第２チップの検査画像を取り込み、第１チップの検査画像と比較処理を行う。このとき、同時に第２チップ領域に応じたフレア補正量も読み込み、フレア補正量の差を考慮した比較演算処理を行う。そして、比較の結果、差が認められたときに欠陥と認識するものである。
【００３１】
また、フレア補正量の差を考慮した比較演算では、第１チップの検査画像と第２チップの検査画像との差がフレア補正量の差と同等になるかを調べる方法や、各チップの検査画像からそれぞれ固有のフレア補正量を差し引く演算を行ってから、その補正された検査画像を比較する。
【００３２】
尚、マスク上に形成される半導体集積回路パターンのデータは通常、階層構造となっているが、フレア補正データは必ずしも階層構造である必要はなく、フラット展開構造でもよい。
【発明の効果】
【００３３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００３４】
（１）ＥＵＶ用マスクであっても、ダイ−ダイ比較方式と同等の方式でパターン検査を行うことができる。
【００３５】
（２）上記（１）により、ＥＵＶ用マスクにおけるパターンの欠陥検査を、高精度にかつ高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１によるマスクパターン欠陥検査装置の構成例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるマスクパターン欠陥検査装置の検査光学系のみが異なる場合の構成例を抽出して示した説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１による同一パターン図形に異なる補正データが付加されてサイズが異なった２つのマスクパターンの例を示す説明図である。
【図４】図１のマスクパターン欠陥検査装置に用いられる補正データをマスク上の領域に応じて付与する補正データマップの一例を示す説明図である。
【図５】多層膜マスク上の検査ストライプと検査用センサの画素を示す説明図である。
【図６】チップ領域中のパターンと画像取り込み時の画像画素との関係を示す説明図である。
【図７】１行分のセンサ画素列に取り込まれる検査画像の強度とセンサ面に結像する検査像光強度分布とを示す説明図である。
【図８】図１のマスクパターン欠陥検査装置における検査ストライプ１本分の検査画像の処理工程を示すタイムチャートである。
【図９】図１のマスクパターン欠陥検査装置におけるマスク欠陥検査の処理フローを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２による検査ストライプ１本分の検査画像の処理工程を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３によるマスクパターン欠陥検査装置の構成例を示す説明図である。
【図１２】本発明者が検討したＥＵＶＬ用マスクの構造例を示す説明図である。
【図１３】本発明者が検討したＥＵＶＬ用マスクパターンを半導体基板上に転写するＥＵＶ投影露光装置の概要を示す図である。
【図１４】本発明者が検討したマスクに描かれている複数のチップあるいはパターンの構成と検査ストライプとの関係を示す図である。
【図１５】本発明者が検討したパターン設計上は同一であるがマスク上の異なる位置に配置される為に異なるサイズを有する、互いに比較処理を行うパターンの例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるマスクパターン欠陥検査装置の構成例を示す説明図、図２は、マスクパターン欠陥検査装置の検査光学系のみが異なる場合の他の構成例を示した説明図、図３は、本発明の実施の形態１による同一パターン図形に異なる補正データが付加されてサイズが異なった２つのマスクパターンの例を示す説明図、図４は、図１のマスクパターン欠陥検査装置に用いられる補正データをマスク上の領域に応じて付与する補正データマップの一例を示す説明図、図５は、多層膜マスク上の検査ストライプと検査用センサの画素を示す説明図、図６は、チップ領域中のパターンと画像取り込み時の画像画素との関係を示す説明図、図７は、１行分のセンサ画素列に取り込まれる検査画像の強度とセンサ面に結像する検査像光強度分布とを示す説明図、図８は、図１のマスクパターン欠陥検査装置における検査ストライプ１本分の検査画像の処理工程を示すタイムチャート、図９は、図１のマスクパターン欠陥検査装置におけるマスク欠陥検査の処理フローを示すフローチャートである。
【００３９】
本実施の形態１において、マスクパターン欠陥検査装置１０は、図１に示すように、ＥＵＶ露光用のモリブデン（Ｍｏ）、およびシリコン（Ｓｉ）などからなる多層膜マスクＭがマスクステージ１１に固定されており、マスクステージ制御回路１２により、Ｘ，Ｙ，θ方向にそれぞれ移動される。
【００４０】
多層膜マスクＭの固定は、側面を支持する方法や裏面を静電チャックする方法がある。多層膜マスクＭの位置は、レーザ測長系１３によりマスクステージ１１の位置として後述する位置回路２５に送られる。
【００４１】
一方、光源１４から発する検査光は、照明光学系１５やビームスプリッタ１７を介して多層膜マスクＭ上のパターンを照明する。検査光としては、波長が１９０ｎｍ程度から２７０ｎｍ程度までのＤＵＶ（遠紫外）光を用いるのが一般的である。
【００４２】
多層膜マスクＭからの反射光は、ビームスプリッタ１７、レンズＰＬ１，ＰＬ２を含む拡大結像光学系ＰＬを介してパターンの拡大像を検出部を構成するセンサ１８の受光面上に形成する。このとき、従来と同様に、幅１５０μｍ〜２５０μｍ程度の細い短冊状の検査領域に分割し、この検査領域が連続的に走査されるようにマスクステージ１１を移動させ、検査が実行される。検査光の光量は光量モニタ１６により常時あるいは適宜計測される。
【００４３】
センサ１８の受光面上に形成されたパターンの拡大像は光電変換され、さらに検出部を構成するセンサ回路１９によりＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換され、測定されたパターン像データを生成する。
【００４４】
このデータは、位置回路２５から出力されたマスクステージ１１の位置情報とともに、パターンメモリ２０、または比較部となる比較回路２３に送られる。センサ回路１９からの像データの出力のタイミング制御は、タイミング制御回路２４から出力される走査制御信号によって行われる。パターンメモリ２０は、短冊状の検査領域全長にわたる像パターンデータを格納できる容量を備えている。
【００４５】
また、検査を実施して像パターンデータを格納している最中であっても、既に格納されたデータを読み出すことと、新たに格納する像データの書き込みとを同時に動作可能とするように構成されている。
【００４６】
マスクの領域ごとに異なる値を有するフレア補正データとなるフレア補正量は、マスク検査の実行に先立ってフレアマップ格納部２６に格納される。この補正量は、補正データ生成部である補正データ生成回路２２で後述するように、補正データとなるパターンの形状補正量に変換されて比較回路２３に送られる。
【００４７】
尚、図中、２１は検査装置全体を制御するシステム制御コンピュータ、２７は各種データや検査結果を格納する記録装置、２８はパターンモニタ、２９は画像出力部である。
【００４８】
図１では、多層膜マスクＭは、マスクステージ１１上の静電チャックに固定され、パターン面が下向きに構成された例を示したが、図２に示すように、多層膜マスクＭは、パターン面を上側に配置し、マスクステージ１１の上側に載置される構成としてもよい。
【００４９】
この場合、多層膜マスクＭは、マスクステージ１１上に固定されてもよいし、３点支持で置くだけでもよい。多層膜マスクＭを照明する検査光は、該多層膜マスクＭの上側から入射し、反射光は拡大結像光学系ＰＬを介してセンサ１８上に拡大像を形成する。以後、データの取り扱いや検査装置の構成は、図１に示す構成と同様である。
【００５０】
図３は、多層膜マスクＭ上の２チップから同一パターンデータで表現されるパターンを抽出して示した図である。たとえば、図３（ａ）は、マスク検査を開始して最初にパターンメモリ２０に格納されるデータであり、図３（ｂ）は、隣接するチップの同一形状パターンである。
【００５１】
図３（ａ）および、図３（ｂ）に示すように、同一マスク上に複数のチップが配置されると、チップ内の同一パターンであってもマスクの領域の差によって、異なるパターンバイアスが付加されている。
【００５２】
すなわち、図３（ａ）では、本来のパターン３０の形状に対してＣ１だけパターンの辺が外側に移動した図形３１（図６のハッチング部分）、図３（ｂ）では、パターン３０と同一形状であるべきパターン３２に対してＣ２だけパターンの辺が外側に移動した図形３３（図６のハッチング部分）となっている。
【００５３】
この、バイアス量Ｃ１やバイアス量Ｃ２はマスク上の領域によって異なるので、図４に示すように、多層膜マスクＭのパターン領域３４を複数の領域に分割し、それぞれの領域に対してバイアス量（Ａｍ，ｎ）を定義し、これをフレアマップとして検査装置の入力データとする。
【００５４】
このデータが、図１に示すフレアマップ格納部２６に格納されるデータである。図４に示す領域を分割する境界線３５は、マスクパターンの密度や形状、あるいは使用する露光装置によって異なる形状をとるのが一般的であり、また、バイアス量が一定の領域の面積は互いに異なる場合もある。
【００５５】
どのような場合であっても、対象とするパターン、あるいは連続するパターンの一部の座標とバイアス量とが対応できるようにフレアマップが構成されている。このデータは、半導体集積回路パターンのデータと比べると複雑ではないので、必ずしも階層構造である必要はなく、フラット構造でもよい。
【００５６】
次に、図５、図６、ならびに図７を用いて、マスクパターンの検査画像収集と比較の方法を説明する。
【００５７】
まず、図５に示すように、多層膜マスクＭ上のパターンを幅２００μｍ程度の細長い短冊状の検査領域となる検査ストライプ４２に分割し、検査ストライプ４２内のマスクパターン拡大検査像が複数の画素４１の強度としてセンサに連続的に取り込まれるように、マスクステージ１１を走査制御する。
【００５８】
センサとしては、画素方向が２０４８画素、積算方向の画素数が５１２段のＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサを用いる。このＴＤＩセンサは、マスクステージの走査と同期して矢印４０の示す方向に電荷を１段ずつ転送することで、電荷を蓄積段数分だけ蓄積して出力することができる。尚、ストライプの幅やセンサの画素数については上記の数値に限定されることはない。
【００５９】
図６は、図３に示した２個のパターン、すなわち異なるチップに含まれるが設計上は同一形状を有するパターンがセンサに取り込まれたときの画素との位置関係を示す図である。
【００６０】
この図６において、縦方向の点線４３はＴＤＩセンサの画素の電荷蓄積方向（すなわちパターンの走査方向）の境界線を、横方向の点線４４はＴＤＩセンサの画素方向の境界線を表している。
【００６１】
ここで、特定の画素列を抽出した例を示し、適切なアルゴリズムで検査画像を比較する比較回路２３で行われる画像比較の方法の例を説明する。
【００６２】
図７は、図６に示す検査画像からＢ−Ｂ’で示した１行分の画素列だけを抽出して、パターン付近の検査画像の光強度分布と画素強度を模式的に示した図である。図７（ａ）において、光強度分布を表す曲線４５はフレア補正量がＣ１（図６左側のハッチング部分）である吸収体パターン近傍の検査画像の光強度分布を表している。
【００６３】
この光強度分布は滑らかな曲線で表されるが、画素に取り込まれる検査像は１画素内の光強度を積分した値となるので、離散的な検出信号列となる。たとえば、画素４５−１と画素４５−５は吸収体パターンのない部分の検査像強度を、画素４５−３は吸収体からの検査像強度を、画素４５−２と画素４５−４は、両者の中間の値をとる。ただし、この取り込んだ検出信号（画素強度）から、曲線４５に相当するたとえばビットマップ展開データを生成して比較処理に備える。
【００６４】
一方、図７（ｂ）においも、曲線４６はフレア補正量がＣ２（図６右側のハッチング部分）である吸収体パターン近傍の検査画像の光強度分布を表している。ここでは、フレア補正量としてＣ２＞Ｃ１を仮定しているので、パターンエッジ部近傍で、曲線４６は曲線４５より小さい値になる。センサ画素に取り込まれる検査画像はこの差を反映した検出信号列となる。
【００６５】
従来のダイ−ダイ比較処理では差があると判定されてしまうが、本実施の形態では次の処理を行うことにより同一パターンと判定できる。すなわち、フレア補正量Ｃ１とＣ２は検出するパターンごとに予め読み込まれているので、たとえば、図７（ｂ）で得られる検査画像から吸収体パターンのエッジ位置を（Ｃ２−Ｃ１）だけ内側に移動させたときに得られる検査画像を計算すれば、図７（ａ）で得られる検査画像を再現することができる。
【００６６】
実際、吸収体パターン部と吸収体のない部分とにおける検査光の反射率が既知であれば、パターンエッジ部近傍に対応する画素４７−１，４７−２の検査信号強度を補正することが可能である。
【００６７】
また、別途投影像シミュレーションを行って、パターンエッジ位置が移動した場合の１画素に蓄積される光量の変化をテーブルとして作成しておき、適宜参照してもよい。さらに、パターンエッジ位置がセンサ画素の中央部に存在する場合は画素強度の変更は予測しやすいが、パターンエッジ位置が画素の境界付近にある場合は、隣接する複数の画素において、それぞれの画素において積算される検査像強度から吸収体の存在する部分と存在しない部分との比を予測し、エッジ位置の移動量（Ｃ２−Ｃ１）から、新たな画素強度を予測できる。
【００６８】
以上の処理により、図７（ｂ）で得られる検査画像の光強度分布を表す曲線４６から、新たな光強度分布を表す曲線４７をたとえばビットマップ展開データとして生成して、これを図７（ａ）に示す検査画像の光強度分布を表す曲線４５を示すビットマップ展開データと比較する。もし、パターン欠陥がなければ比較した光強度分布は精度よく一致する。
【００６９】
尚、上記のエッジ位置の移動量（Ｃ２−Ｃ１）は、検出すべき欠陥より小さいと思われるが、このエッジ位置の内側への移動の処理によって欠陥部が小さくなる場合もありうる。
【００７０】
その場合、たとえば前記の図７（ａ）で得られた検査画像から吸収体パターンのエッジ位置を（Ｃ２−Ｃ１）だけ外側に移動させて図７（ｂ）と比較すればよい。ただし、このエッジ位置の外側への移動によっても、検出すべき欠陥のサイズが小さくなるように処理される場合もあるので、（Ｃ２−Ｃ１）の量があるレベルを超える場合は、両方の演算処理を行うことが望ましい。
【００７１】
図８は、本実施の形態の検査装置において、検査ストライプ１本分の処理工程を説明するためのタイムチャートである。
【００７２】
ここで、例示する被検査マスクのチップ構成は、図１４に示すように、検査ストライプ長さ方向（Ｘ方向）に、基準チップパターンとなるチップＡ（図１４ではチップ７０）と比較用チップパターンとなるチップＡ’（図１４ではチップ７１）とが配置されているものとする。時刻ｔ１で多層膜マスクＭを走査開始するとともにセンサ１８をスタンバイ状態にする。
【００７３】
同時に、これから読み込むパターンデータのフレア補正量データを読み込む。フレア補正量データの読み込みは、以後適宜行われる。時刻ｔ２でセンサ１８の画素がチップＡに差し掛かると、ステージ位置とセンサ画像との位置関係を記憶すると同時にチップＡの検査画像データを取り込み、以後パターンメモリ２０にデータを取り込む。
【００７４】
時刻ｔ３でチップＡからの画像データ取り込みを終了する。センサ１８の画素がチップＡ’に差し掛かる時刻ｔ４で、ステージ位置とセンサ画像との位置関係を記憶すると同時にチップＡ’の検査画像データの取り込みを開始する。
【００７５】
時刻ｔ４とｔ５の間では、前述した画像処理を用いたダイ−ダイ比較処理が行われる。フレア補正量データは適宜読み込まれる。ダイ−ダイ比較を行う方法は、チップＡ’から取り込まれたパターンデータを比較回路２３に入力する。これと並行して、パターンメモリ２０から、先に記録してあるチップＡの区切りに相当するメモリ番地からパターンデータを順次読み出して、比較回路２３に入力する。
【００７６】
比較回路２３は、二つのデータを比較して、欠陥判定を行う。比較回路２３は適切なアルゴリズムに従って２つの測定パターンデータを比較し、一致しない場合は欠陥ありと判定する。
【００７７】
Ｘ方向のチップ構成数が３つ（チップＡ、チップＡ’、チップＡ”）の場合は、比較用チップパターンとなる３目のチップＡ”の測定パターンデータを取り込む際に、最初のチップＡの測定パターンデータを再度パターンメモリ２０から読み出すことと、チップＡ”の測定パターンデータを比較回路２３に並列に送り込んで、欠陥判定を行わせる。
【００７８】
Ｘ方向のチップ構成数が４つ以上の場合も同様である。１ストライプ分の複数チップの画像を取り込み終わった時点で、比較回路２３での比較判定処理の終了を待ち、次のストライプの検査画像取り込みに進み、マスク上の所定の全ストライプの処理が終了した段階でマスク検査を終了する。
【００７９】
検査ストライプの幅方向（Ｙ方向）に繰り返されているチップ同士を比較する際には、各チップの開始Ｙ座標に基づいて、検査ストライプ位置（Ｙ座標）を調整して、画像画素の差し掛かり具合を一致させる。
【００８０】
以上の検査画像取り込みと比較処理のフローをまとめて図９に示す。
【００８１】
すなわち、多層膜マスクＭ上の検査すべき領域において最初の検査ストライプを指定した後に、マスクステージ１１を連続移動させることにより、多層膜マスクＭを走査させて検査画像の取り込みを開始する（ステップＳ１０１）。チップＡの領域に入ったら、センサ１８により、チップＡの検査画像データを取り込み、同時にフレアマップ格納部２６から対応するフレア補正量のデータを適宜読み込む（ステップＳ１０２）。フレア補正量のデータはマスクの領域に応じて定義されており、必ずしもチップ内で一つの値とは限らない。
【００８２】
さらに、検査画像のパターンメモリ２０への取り込みを合わせて行う（ステップＳ１０３）。次に、マスクステージ１１の継続的な連続移動によりセンサ１８の画素がチップＡ’に差し掛かったら、チップＡ’の検査画像データの取り込みを行うとともに、フレアマップ格納部２６から適宜フレア補正量データをパターン輪郭の辺のシフト量として取り込む。
【００８３】
同時に、これらのデータと、パターンメモリ２０から読み出したチップＡのパターンデータとを比較回路２３に入力する（ステップＳ１０４）。比較回路２３では、前述したアルゴリズムにより２つのチップの画像比較を行い、欠陥の有無を判定する（ステップＳ１０５）。もし欠陥が見出された場合は、必要に応じて欠陥情報の表示や記録を行う。
【００８４】
１つのストライプ上に３つ以上のチップがあるかを判断し（ステップＳ１０６）、もし存在する場合は、同様に３つ目以降のチップについて同様な比較処理と欠陥の有無の判定を継続する（ステップＳ１０７）。
【００８５】
１つのストライプ上の処理がすべて終了したら、マスク上の所定領域の欠陥検査が終了したかを判定する（ステップＳ１０８）。未終了の場合は新たな検査ストライプを指定して（ステップＳ１０９）、マスクステージ１１の新たな位置決めにより、多層膜マスクＭを次のストライプのスタート位置に位置決めし、ステップＳ１０１の処理に戻って比較検査を繰り返す。マスク上の所定領域のすべてのストライプ上の処理が終了した時点で、欠陥検査を終了する。
【００８６】
なお、本実施の形態では、多層膜マスクＭを照明する検査光としてＤＵＶ光を用いる場合を示したが、該多層膜マスクＭに電子線を照明し、シンチレータと光電子増倍管などを組み合わせた電子検出器をセンサとして用いても、検査画像のダイ−ダイ比較処理は全く同様に行うことができる。
【００８７】
さらに、本実施の形態では反射型マスクの検査を対象として説明したが、検査像のパターンエッジ位置を移動させてからダイ−ダイ比較を行う方法は、透過型マスクにも適用できることは言うまでもない。
【００８８】
それにより、本実施の形態１によれば、同じパターンが繰り返し描かれた複数のチップを有するマスクのパターン欠陥検査を行うにあたり、チップあるいはチップ内の位置に応じて異なるフレア補正が施されていても、このフレア補正図形の差を考慮して、従来のダイ−ダイ比較方式と同等の方式でパターン検査を行うことができる。
【００８９】
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２による検査ストライプ１本分の検査画像の処理工程を示すタイムチャートである。
【００９０】
本実施の形態２では、フレア補正量を取り込んだ画像比較の判断処理が検査画像取り込み速度より遅い場合の検査方法を説明する。前記実施の形態１によれば、比較処理が間に合わない場合であり、タイミングエラーを起こすことになる。
【００９１】
しかし、本実施の形態２においては、パターンメモリ２０（図１）は、ストライプ全長にわたるすべてのチップの測定画像データを格納可能な容量を備えている。また、ストライプのなかの画像比較処理による検査中であってパターン格納途上であっても、新たに取り込み中の検査画像データの書き込みと、既に格納済みの当該測定パターンデータの読み出しを並行して行うことが可能な構成となっている。さらに、現在取り込み中のチップ以前の、その検査ストライプでの格納済みの測定パターンデータを読み出すことも可能とする。
【００９２】
この構成で、検査ストライプの先頭から第１のチップＡの測定パターンデータをパターンメモリ２０に格納する。次に第２のチップＡ’の画像の測定パターンデータをパターンメモリ２０に格納開始するのと同時に、パターンメモリ２０からチップＡの検査画像データとチップＡ’の測定画像データを並行して読み出して比較回路２３に並列に送り込み欠陥判定を行わせる。
【００９３】
パターンメモリ２０からの読み出しは、比較回路２３での比較判定処理の進行に応じて行われることになる。従って、比較回路２３での比較判定処理がチップの検査画像取り込み速度より遅い場合であっても、パターンメモリ２０への書き込みが先行するだけで、測定パターンデータの格納と比較処理は進められる。
【００９４】
比較回路２３でのチップＡとチップＡ’の画像の比較判定処理が、チップＡ’の画像の取り込みが終わった時点で完了していない場合であっても、マスクステージの走査は続き、引き続き第３以降のチップの画像取り込みを進める。
【００９５】
比較回路２３での比較判定処理は追って進行する。１ストライプ分の複数チップの画像を取り込み終わった時点で、比較回路２３での比較判定処理の終了を待ち、この処理が終了したら次のストライプの検査を進める。
【００９６】
また、図１０に示すように、まず、ひとつの検査ストライプ全長にわたるデータと適宜対応するフレア補正量データを取り込み、次に、パターンメモリ２０から測定データを読み出して、その後に検査画像の比較と欠陥の有無の判定を行うことも可能である。
【００９７】
それにより、本実施の形態２では、フレア補正量を取り込んだ画像比較の判断処理が検査画像取り込み速度より遅い場合であっても、タイミングエラーを起こすことなく、ダイ−ダイ比較方式によるパターン検査を行うことができる。
【００９８】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３によるマスクパターン欠陥検査装置の構成例を示す説明図である。
【００９９】
本実施の形態３では、第１のチップＡの検査画像をパターンメモリ２０に格納するに先立って、事前にフレア補正データＣ１の影響を差し引いて得られる検査画像予測値を演算し、これを格納する例を説明する。
【０１００】
これは、フレア補正データが無いときに得られる検査画像に相当し、もし、チップＡのパターンに対するフレア補正量がゼロであれば、補正データの影響を差し引く処理を省略することができる。
【０１０１】
図１１は、本実施の形態を実現する検査装置の構成を示した構成図である。
【０１０２】
前記実施の形態１で説明した検査装置（図１）との違いは、センサ回路１９で得られたチップの検査画像データを一旦補正データ生成回路２２に送り、上記の演算処理を施した後にパターンメモリ２０に格納するように構成としたことである。その他の構成は、図１１と図１とは同一である。
【０１０３】
検査ストライプ１本分の処理工程において、フレア補正量がゼロに相当するチップＡの検査画像データをパターンメモリ２０に格納した後、第２のチップＡ’の検査画像データの取り込みを行う。
【０１０４】
このデータは比較回路２３に入力される。これと並行して、パターンメモリ２０から、先にフレア補正量がゼロに相当する検査画像として記録してあるチップＡのパターンデータを順次読み出して、比較回路２３に入力する。
【０１０５】
比較回路２３は、二つのデータを比較して欠陥判定を行うが、チップＡ’の検査画像については、対応するフレア補正量Ｃ２を補正データ生成回路２２で読み出し、吸収体パターンのエッジ位置をＣ２だけシフトさせたときに得られる検査画像を計算し、これと第１のチップＡの補正された検査画像を比較する。
【０１０６】
したがって、実際に比較する検査画像データはいずれもフレア補正データを差し引いた設計パターンの検査画像を比較することに相当する。この比較処理と適切なアルゴリズムに従って２つの測定パターンデータを比較し、一致しない場合は欠陥ありと判定する。
【０１０７】
別な形態として、第１のチップＡのみでなく、第２のチップ以降についても、それぞれのパターンの検査画像を取り込んだ後、対応するフレア補正量のデータがゼロ以外の場合は、補正データ生成回路２２に送り、フレア補正量を表す補正データの影響を差し引く処理を行った後、順次パターンメモリ２０に格納し、ストライプ内の検査画像データ収集が終了した後に、適宜チップＡ，Ａ’の補正された検査画像を比較回路２３に読み出して比較処理を行うこともできる。
【０１０８】
それにより、本実施の形態３においては、領域ごとに異なるフレア補正量が付与されていても、ダイ−ダイ比較では、フレア補正量の影響を削除した検査画像同士を比較するので、安定した検査を実現することができる。
【０１０９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、多層膜マスクに形成されたパターンにおける欠陥検査技術に適している。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  マスクパターン欠陥検査装置
１１  マスクステージ
１２  マスクステージ制御回路
１３  レーザ測長系
１４  光源
１５  照明光学系
１６  光量モニタ
１７  ビームスプリッタ
１８  センサ
１９  センサ回路
２０  パターンメモリ
２２  補正データ生成回路
２３  比較回路
２４  タイミング制御回路
２５  位置回路
２６  フレアマップ格納部
３０  パターン
３２  パターン
３４  パターン領域
３５  境界線
４０  矢印
４１  画素
４２  検査ストライプ
４３  点線
４５  曲線
４６  曲線
４７  曲線
５１  基板
５２  多層膜
５３  キャッピング層
５４  バッファ層
５５  吸収体パターン
６１  光源
６２  照明光学系
６３  縮小投影光学系
６４  半導体ウエハ
６５  ステージ
６５  メタル膜
７０  チップ
７１  チップ
１５０  幅
２００  幅
Ｍ  多層膜マスク
ＰＬ１  レンズ
ＰＬ   拡大結像光学系
Ｍ１  マスク
【図１】
2010192634.tif 000003
【図２】
2010192634.tif 000004
【図３】
2010192634.tif 000005
【図４】
2010192634.tif 000006
【図５】
2010192634.tif 000007
【図６】
2010192634.tif 000008
【図７】
2010192634.tif 000009
【図８】
2010192634.tif 000010
【図９】
2010192634.tif 000011
【図１０】
2010192634.tif 000012
【図１１】
2010192634.tif 000013
【図１２】
2010192634.tif 000014
【図１３】
2010192634.tif 000015
【図１４】
2010192634.tif 000016
【図１５】
2010192634.tif 000017