(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンが形成された試料と検出器を相対的に移動しながら、試料上の回路パターンを光学的に検出して検出データを得る検出手段と、
前記回路パターンに相当する設計データを展開して展開データを得るデータ展開手段と、
前記データ展開手段で得られた展開データに対し、一次遅れ応答関数を含む非対称な係数を有する有限応答フィルターによりフィルター演算し、且つ前記試料の移動方向に応じてフィルター係数を切り替えることにより、前記センサデータとの一致度がより高い参照データを発生する参照データ発生手段と、
前記参照データ発生手段により得られた参照データと前記検出手段により得られたセンサデータとを比較する比較手段と、
を具備してなることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記非対称な係数を有する有限応答フィルターは、ほぼ対称な係数を有する第１の有限応答フィルターと一次遅れ関数を表わす第２の有限応答フィルターとを重ね合わせ積分する構成であることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記試料はＸ方向及びＹ方向に移動可能なＸＹステージ上に保持されており、前記一次遅れ関数が前記ＸＹステージの移動方向のいずれか一軸のみを変数とすることを特徴とする請求項２記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記回路パターンを検出するために時間遅延蓄積型センサを用いた場合に、前記ＸＹステージの走行方向に応じて、前記第２の有限応答フィルターのフィルター係数を切り替えることを特徴とする請求項２記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記回路パターンを検出するために時間遅延蓄積型センサを用いた場合に、該センサの蓄積段数に応じて、前記第２の有限応答フィルターのフィルター係数を切り替えることを特徴とする請求項２記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、欠陥検査装置に係わり、特に半導体製造用のフォトマスク，プリント基板，液晶基板などを検査するのに適した欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の半導体デバイスは、フォトマスクに形成されたマスクパターンを、光リソグラフィーを使ってウエハ上に縮小露光する工程を繰り返して製造される。ここで、マスクパターンにピンドット等の欠陥が存在すると、この欠陥は全てのウエハに転写され、デバイスの動作に影響を与えることになる。このため、上記の欠陥は予め検出しておき、確実に修復しておかなければならない。
【０００３】
フォトマスクに形成されたマスクパターンの欠陥を検出するには、マスクパターンを光学的に検出して得られるセンサデータと設計データから得られる参照データとを比較するダイツーデータベース方式と、隣り合ったパターン同士を比較するダイツーダイ方式がある。ダイツーダイ方式は、センサデータ同士を比較する簡便な方式であるが、比較するパターンに共通する欠陥を見逃すおそれがある。ダイツーデータベース方式は、センサデータを設計データと比較するため、確実な欠陥検査が可能であるが、センサデータと参照データを一致させることに難点があり、両者の不一致に起因する擬似欠陥を招くため高感度且つ高精度の検査が困難であった。
【０００４】
近年の回路パターンの微細化に伴い検出すべきマスクの欠陥は小さくなり、欠陥の検出感度を更に向上させることが要求されている。検出感度を高めるには、センサデータとより一致した参照データを生成する必要があった。特に、センサデータの特性として考慮すべきものとして、センサの像すそ引きやレンズの収差等による影響が考えられる。しかし、結像分解能を向上させるように紫外光又は深紫外光に対する収差の小さな対物レンズを設計，製作することや、感度を増強するために時間蓄積型センサを用いて高速な検査を行いながら、信号に対して雑音を低減した高い画像品質をえること、特にすそ引きといった非対称な信号の劣化をゼロにすることは極めて難しい。
【０００５】
また、参照データ側でもセンサデータとの一致度を高めるために、様々な工夫を行っている。例えば、フィルター係数等をセンサデータから推定することなどが考えられる。しかし、従来は収差やセンサの特性などいろいろな要因を含めた全体としての推定を行なっていたのみであったため、十分な効果が得られなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の欠陥検査装置においては、確実な検査を行うためにはダイツーデータベース方式が必須となるが、センサデータと参照データとの一致度を向上させることが難しく、これが検査感度や検査精度を低下させる要因となっていた。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、センサデータの特性を精密にモデル化して参照データを発生することにより、センサデータと参照データの一致度を高めることができ、擬似欠陥を防止して高感度で高精度の欠陥検査を行い得る欠陥検査装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【０００９】
即ち本発明は、フォトマスク等のパターン欠陥を検査するための欠陥検査装置において、回路パターンが形成された試料と検出器を相対的に移動しながら、該試料上の回路パターンを光学的に検出して検出データを得る検出手段と、前記回路パターンに相当する設計データを展開して展開データを得るデータ展開手段と、前記データ展開手段で得られた展開データに対し、一次遅れ応答関数を含む非対称な係数を有する有限応答フィルターによりフィルター演算し、且つ前記試料の移動方向に応じてフィルターの係数を切り替えることにより、前記センサデータとの一致度がより高い参照データを発生する参照データ発生手段と、前記参照データ発生手段により得られた参照データと前記検出手段により得られたセンサデータとを比較する比較手段と、を具備してなることを特徴とする。
【００１０】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものが挙げられる。
【００１１】
(1) 試料は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なＸＹステージ上に保持されていること。
【００１２】
(2) 検出器は、試料の光学像を検出するＣＣＤセンサであること。
【００１３】
(3) 非対称な係数を有する有限応答フィルターは、ほぼ対称な係数を有する第１の有限応答フィルターと一次遅れ関数を表わす第２の有限応答フィルターとを重ね合わせ積分する構成であること。
【００１４】
(4) 一次遅れ関数がＸＹステージの移動方向のいずれか一軸のみを変数とすること。
【００１５】
(5) 回路パターンを検出するために時間遅延蓄積型センサを用いた場合に、ＸＹステージの走行方向に応じて、第２の有限応答フィルターのフィルター係数を切り替えること。
【００１６】
(6) 回路パターンを検出するためのセンサの走査周期に応じて、第２の有限応答フィルターのフィルター係数を切り替えること。
【００１７】
(7) 回路パターンを検出するために時間遅延蓄積型センサを用いた場合に、該センサの蓄積段数に応じて、第２の有限応答フィルターのフィルター係数を切り替えること。
【００１８】
(8) 比較手段は、センサデータと参照データとの差が許容値以内であれば欠陥無しと判定し、許容値を超える場合は欠陥有りと判定するものであること。
【００１９】
（作用）
本発明によれば、非対称な係数を有する有限応答フィルターで構成された参照データ発生手段を用い、試料と検出器の相対移動方向に応じてフィルター係数を切り替えることにより、センサデータの特性を精密にモデル化してセンサデータとの一致度がより高い参照データを発生することができる。その結果、擬似欠陥の発生を防止し、高感度で高精度な欠陥検査が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００２１】
（実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係わる欠陥検査装置を示す概略構成図である。
【００２２】
フォトマスク等の試料１１はＸＹステージ１２上に載置されており、ＸＹステージ１２は計算機２０によりＸ方向及びＹ方向（水平方向）に駆動される。試料１１の光学像は対物レンズ１３でＣＣＤセンサ１４上に結像され、これによりセンサデータが得られる。より具体的には、ＸＹステージ１２を例えばＸ方向に移動しながらＣＣＤセンサ１４によりパターンを検出することにより、Ｘ方向に沿ったセンサデータが得られる。このセンサデータは、Ａ／Ｄ変換器１５によりデジタルデータに変換された後にセンサ入力部１６に一時記憶される。
【００２３】
一方、磁気ディスク２１に記憶された設計データから展開部２２により展開データが作成される。この展開データは、コーナー丸め・リサイズ処理部２３により処理された後、参照部（参照データ発生手段）２４に供給される。この参照部２４では、ＸＹステージ１２の位置座標を読み取り、描画データの対応する領域を展開した展開データから参照データが作成される。
【００２４】
センサ入力部１６に一時記憶されたセンサデータと、参照部２４で作成された参照データは、共に比較部２５に供給され、この比較部２５により比較される。比較回路２５では、センサデータと参照データを比較して、一致しない箇所を欠陥として検出している。即ち、これらのデータが一致している場合は欠陥無しと判定され、許容値以上ずれている場合は欠陥有りと判定される。
【００２５】
ここまでの基本構成は、従来装置と基本的に同様であるが、本実施形態ではこれに加えて、参照部２４により高精度なフィルター演算処理を行うようになっている。
【００２６】
即ち参照部２４は、例えば登録番号：特許１４５９３８７「パターン検査装置」に開示されているように、ステージの移動と直角にマスクパターンを走査して得られる信号をＡ／Ｄ変換してステージ及び測定位置を算出すると共に、設計値とパターン上の微小区域での感度特性の情報から規準情報を算出し、この基準情報と測定情報と比較してパターンの異常を判定するものである。つまり、ＸＹステージ１２の位置座標に基づく位置補正と展開部２２より供給される展開データに対して光学特性をシミュレートしたフィルター演算を行うことにより参照データを生成している。
【００２７】
ここで、フィルター演算として簡便のためガウシャンフィルターなどを用いると、対物レンズ１３の収差やＣＣＤセンサ１４の動特性による非対称な像すそ引きなどが生じ、センサデータと参照データの間に不一致が生じることが考えられる。このような不一致は擬似欠陥を招くおそれがあり、高感度の欠陥検査を実施するにはセンサデータに合わせてできるだけ正確な参照データを生成する必要がある。このために本実施形態では、次のようなフィルターを用いている。
【００２８】
図２は、本実施形態の特徴点である参照部２５の具体的構成を示すブロック図である。参照部２４は、展開データの位置を補正するための位置補正部３１と、展開データに対してフィルタ演算処理を施して参照データを得るためのフィルター演算部３２と、フィルター演算部３２における係数を選択するための係数選択部３３などから構成される。
【００２９】
展開データは、ステージ位置情報と共に位置補正部３１に入力される。位置補正部３１では、ステージ座標に対応する領域を展開した展開データが出力される。係数選択部３３では、ステージ１２の走行方向に応じて２つの係数１，２の何れかが選択され、選択された係数がフィルター演算部３２に与えられる。つまり、ステージ１２の移動方向に応じてフィルター演算部３２における係数が切り替えられるようになっている。フィルター演算部３２は、非対称な係数を有する有限応答フィルターであり、この演算部３２では、係数選択部３３で選択された係数に基づいてフィルター演算が行われる。
【００３０】
図３に、像すそ引きの現象をシミュレートした像断面図を示す。グラフで点線の参照データ（ｒｅｆ）は対称な像断面、実線のセンサデータ（ｓｅｎ）は非対称な像断面を表わしている。両者の差が無視できない場合には擬似欠陥を発生するおそれがあり、検出感度を落として検査せざるをえない状況となる。
【００３１】
図４に、フィルター演算部３２におけるフィルター作用を示す。簡単のため以下では一次元で説明する。参照データを生成するために、図４（ａ）に示す結像光学系の伝達関数Ｆ（ｘ）と、図４（ｂ）に示すセンサの像引き特性を表わす伝達関数Ｇ（ｘ）とを重ね込み積分して、図４（ｃ）に示すような総合光学特性Ｈ（ｘ）が得られている。結像光学系の伝達関数はレンズ収差等の影響で非対称である場合もあるが、比較すると対称な特性を有する。それに対し、センサの像引き特性は一次遅れ関数である。ここで対称とは、Ｆ（−ｘ）＝Ｆ（ｘ）がほぼ成り立つという意味である。それに対し非対称とはＧ（−ｘ）＝Ｇ（ｘ）が成り立たない意味である。
【００３２】
このように光学系の伝達関数とセンサの特性を分離してモデル化することにより、全体としての調整でなく、それぞれ独立に調整パラメータを決定することが可能である。それにより、調整作業が簡単になる効果が得られる。ここで、伝達関数は非対称な関数であれば効果が得られ、一次遅れ関数に限られるものではない。
【００３３】
但し、ここでは（式１）で示される一次遅れ関数Ｇ（ｘ）を用いて説明する。Ｔは弛緩時間であり、これが大きいほど大きな像引きとなる。この弛緩時間は実際のセンサの特性に合わせて設定される。センサの特性としては、（１）ステージ移動方向、（２）蓄積段数、（３）蓄積時間等が考えられる。（２）（３）はセンサとしてＴＤＩセンサ等の時間遅延蓄積型を用いた場合である。
【００３４】
【数１】
0003677254.tif 000002
【００３５】
時間蓄積遅延型センサは、紫外光又は深紫外光などＣＣＤセンサの感度が低い光源を用いた像に対してステージ移動と同期して電荷を垂直方向に転送して蓄積することにより、段数分だけの信号の増強を行うことができるセンサである。ステージの移動方向により垂直方向の転送方向が逆になる双方向タイプのものもある。最終的には蓄積された電荷が水平方向に読み出されていく。読み出しを高速化するために並列読み出しなどが可能なものもある。
【００３６】
図５に、本実施形態に用いた有限応答フィルターの例を示す。これは、入力データをＮライン分のラインバッファーで遅延させたのち、Ｎ×Ｎのカーネルサイズの二次元有限応答フィルター（ＦＩＲ）を通し、出力データを生成している。フィルター係数としては、総合光学特性Ｈ（ｘ）をデジタル化したもの用いている。
【００３７】
図６に、有限応答フィルターの他の例を示す。これは、前段のＮ×Ｎのカーネルサイズの有限応答フィルターの出力に、一次元有限応答フィルターをカスケード接続したものである。フィルター方向はライン方向と垂直方向である。前段のＦＩＲフィルターで伝達関数Ｆ（ｘ）、後段のＦＩＲフィルターで伝達関数Ｇ（ｘ）をデジタル化したものを設定する。
【００３８】
図７に、有限応答フィルターの更に他の例を示す。これは、前段のＮ×Ｎのカーネルサイズの有限応答フィルターの出力に、一次元有限応答フィルターをカスケード接続したものである。フィルター方向はライン方向である。同様に前段のＦＩＲフィルターで伝達関数Ｆ（ｘ）、後段のＦＩＲフィルターで伝達関数Ｇ（ｘ）をデジタル化したものを設定する。
【００３９】
図８に、ステージ１２の走行方向とセンサ１４（特にＴＤＩセンサ）の連続移動走査方向の関係を示す。試料１１を保持したステージ１２を図のように右方に走行させると、像はＴＤＩセンサ１４上を左方に移動する。ＴＤＩセンサ１４は、移動する像に追従するように電荷を転送していく。
【００４０】
図９に、時間遅延蓄積型センサを用いた場合の連続移動走査方向による像断面の比較を示す。計算機２０により連続移動走査方向に応じて、ＸＹステージ１２の走行方向、センサ１４の走行方向と同時にフィルタ係数の選択を行うことができる。つまり、連続移動走査方向に応じてフィルタ係数を可変とならしめることによりセンサ画像と参照画像との一致度を高める効果が得られる。
【００４１】
図１０に、ＴＤＩセンサの蓄積段数による連続移動走査での像断面の比較を示す。蓄積段数が多いほど像だれが顕著になることが考えられる。このような場合は、計算機２０から蓄積段数に応じてフィルター係数を可変とすることによりセンサ画像と参照画像との一致度を高める効果が得られる。
【００４２】
このように本実施形態によれば、図５〜図７に示すような非対称な係数を有する有限応答フィルターで参照部２４を構成し、設計データを展開して得られる展開データに対してフィルター演算を施すと共に、ステージ１２の移動方向に応じて有限応答フィルターの２つのフィルター係数を切り替えることにより、センサデータとの一致度がより高い参照データを発生させることができる。そして、この参照データを比較部２５にてセンサデータと比較することにより、擬似欠陥を防止して高感度で高精度の欠陥検査を行うことができる。
【００４３】
（変形例）
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態では、試料としてフォトマスクを用いたが、本発明はフォトマスクに限らずプリント基板や液晶基板などにも適用可能である。要は、基板上に光の透過率又は反射率が基板とは異なる各種パターンが形成されたものであれば適用可能である。また、試料の像を検出するための検出器は必ずしも時間遅延蓄積型に限るものではなく、通常のＣＣＤセンサを用いてもよい。さらに、ＣＣＤセンサに限るものではなく、試料上のパターン像を光学的に検出できるものであればよい。また、参照データ発生手段を構成する有限応答フィルターの構成は、図５〜７に何ら限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。
【００４４】
また、実施形態では、試料を載置したＸＹステージを移動させるようにしたが、この代わりにＣＣＤセンサ等の検出器及び検出光学系を移動させるようにしてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、試料と検出器の相対的移動方向に応じてフィルター係数を切り替えることが可能な有限応答フィルターを用い、センサデータの特性を精密にモデル化して参照データを発生することにより、センサデータと参照データの一致度を高める結果、擬似欠陥の発生を防止して、高感度で高精度の欠陥検査を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる欠陥検査装置を示す概略構成図。
【図２】図１の欠陥検査装置に用いた参照部の構成を示すブロック図。
【図３】像すそ引きの現象をシミュレートした結果を示す図。
【図４】本実施形態におけるフィルター演算部の作用を説明するための図。
【図５】本実施形態に用いた有限応答フィルターの例を示すブロック図。
【図６】本実施形態に用いた有限応答フィルターの別の例を示すブロック図。
【図７】本実施形態に用いた有限応答フィルターの更に別の例を示すブロック図。
【図８】ステージ走行方向とＣＣＤセンサの連続移動走査方向の関係を示す図。
【図９】ステージ走査方向の違いによる像断面の違いを比較を示す図。
【図１０】時間遅延蓄積型センサの蓄積段数による像断面の変化を示す図。
【符号の説明】
１１…試料
１２…ＸＹステージ
１３…対物レンズ
１４…ＣＣＤセンサ
１５…Ｄ／Ａ変換器
１６…センサ入力部
２０…計算機
２１…磁気ディスク
２２…データ展開部
２３…リサイズ・コーナ丸め処理部
２４…参照部
２５…比較部
３１…位置補正部
３２…フィルター演算部
３３…係数選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003677254.tif 000009
【図８】
0003677254.tif 000010
【図９】
0003677254.tif 000011
【図１０】
0003677254.tif 000012