(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定試料のパターンに対応した位置情報を含む測定データを生成する測定データ生成部と、
設計パターンに基づいて設計データを生成する設計データ生成部と、
前記測定データの位置情報と前記設計データの位置情報に基づき前記測定データ及び前記設計データを比較して欠陥の有無を判定する比較手段と、
前記比較手段により欠陥有りとの判定が出された場合、前記測定データと前記設計データの位置差を測定し、測定された位置差が設定された上限値及び下限値の範囲内の場合、前記測定パターンと前記設計パターンとの位置合わせの再実行が必要と判定する、位置合わせの再実行の必要性を判定する手段と、
前記位置合わせの再実行の必要性を判定する手段が位置合わせの再実行が必要と判定した場合、前記位置合わせを前記被測定試料に設けられた位置合わせ用のパターンを基準として行う位置合わせ手段と
を具備することを特徴とする試料検査装置。
【請求項２】
前記位置合わせの再実行の必要性を判定する手段の、設定された前記測定データ及び前記設計データの位置差の上限値が０．３画素であり、下限値が１．５画素であることを特徴とする請求項１記載の試料検査装置。
【請求項３】
位置合わせの再実行を行った後、位置合わせの再実行を必要と判定した被検査領域から検査を再開することを特徴とする請求項１又は２記載の試料検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の欠陥を検査する検査装置に関し、特に半導体素子や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製作するときに使用されるフォトマスク、ウエハ、あるいは液晶基板などの極めて小さなパターンの欠陥を検査する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１ギガビット級のＤＲＡＭに代表されるように、大規模集積回路（ＬＳＩ）を構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。このＬＳＩの製造における歩留まりの低下の大きな原因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるフォトマスクの欠陥があげられる。特に、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩのパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。このため、このような欠陥を検査する装置の開発が盛んに行われている。
【０００３】
一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤは、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査する試料検査装置の開発も急務となってきている。
【０００４】
図８に、従来のフォトマスクの欠陥検査装置の構成例を示し、要部構成とその動作を説明する。
【０００５】
この装置では、フォトマスク１に形成されたパターンの存在する被検査領域が、図２に示されるような幅Ｗの短冊状の細長い領域に仮想的に分割され、更にその分割された領域が連続的に走査されるようにＸＹθテーブル２の動作が制御されて検査が実行されることを前提としている。
【０００６】
フォトマスク１は、ＸＹθテーブル２上に載置され、フォトマスク１に形成されたパターンには適切な光源３によって光が照射される。フォトマスク１を透過した光は拡大光学系４を介して、フォトダイオードアレイ５に入射する。この時、拡大光学系４が制御され、フォトダイオードアレイ５上には、図２に示されるような仮想的に分割されたパターンの短冊状領域の一部が拡大された光学像として結像される。
【０００７】
フォトダイオードアレイ５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ５によって光電変換され、更にセンサ回路６によってＡ／Ｄ変換される。このセンサ回路６から出力された測定パターンデータは、位置回路７から出力されたＸＹθテーブル２上におけるフォトマスク１の位置を示すデータとともに比較回路８に送られる。
【０００８】
一方、フォトマスク１のパターン形成時に用いた設計パターンは、磁気ディスク９から制御計算機１０を通して展開回路１１に読み出される。展開回路１１では、読み出された設計パターンが２値ないしは多値のデータに変換され、このデータが比較回路８に送られる。
【０００９】
欠陥判定をする際には、当然、測定パターンと設計データによるパターンの基準位置に対する位置関係が解っていなければならないが、測定パターンの位置合わせを行うために、フォトマスク１には予め図３に示すような位置合わせ用のパターンが所定の位置に設けられている。
【００１０】
この位置合わせ用のパターンを基準としたフォトマスク１の位置合わせを行ってから、測定パターンの位置と設計パターンの位置がデータとして照合され検査は行われるが、この位置合わせ用のパターンを基準としたフォトマスク１の位置合わせは、欠陥検査開始時及び、一定の時間間隔毎に実施される。
【００１１】
そして、比較回路８は、測定パターンのデータと設計データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、欠陥有りと判定している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような欠陥検査装置にあっては、位置合わせ用のパターンを基準としたフォトマスク１の位置合わせが、任意のタイミングで実行できるよう構成されていないため、装置の誤動作、検査中の環境変化（気圧，温度，湿度等）、特定領域における大局的な位置ずれ、マスク表面の歪み等があると、その部分で本来欠陥と判定すべきでない箇所で欠陥判定が発生してしまう、いわゆる擬似欠陥を誘発することがあった。
【００１３】
このような擬似欠陥が多発したような場合には、もう一度試料全面にわたって検査し直すか、あるいはマスクを作り直さなければならず、検査効率を上げる障害となっていた。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、位置合わせを行う時間間隔を最適化することにより、装置の誤動作、検査中の環境変化、特定領域における大局的な位置ずれの存在、マスクの歪み等に起因する擬似欠陥の誘発を防止し、装置の総合的な使用効率をあげることができる試料検査装置を提供することを目的とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、被測定試料のパターンに対応した位置情報を含む測定データを生成する測定データ生成部と、設計パターンに基づいて設計データを生成する設計データ生成部と、前記測定データの位置情報と前記設計データの位置情報に基づき前記測定データ及び前記設計データを比較して欠陥の有無を判定する比較手段と、前記比較手段により欠陥有りとの判定が出された場合、前記測定データと前記設計データの位置差を測定し、測定された位置差が設定された上限値及び下限値の範囲内の場合、前記測定パターンと前記設計パターンとの位置合わせの再実行が必要と判定する、位置合わせの再実行の必要性を判定する手段と、前記位置合わせの再実行の必要性を判定する手段が位置合わせの再実行が必要と判定した場合、前記位置合わせを前記被測定試料に設けられた位置合わせ用のパターンを基準として行う位置合わせ手段とを具備することを特徴とする試料検査装置を提供する。
【００１６】
また、前記試料検査装置において、前記位置合わせの再実行の必要性を判定する手段の、設定された前記測定データ及び前記設計データの位置差の上限値が０．３画素であり、下限値が１．５画素であることを特徴とする試料検査装置を提供する。
【００１７】
また、前記試料検査装置において、位置合わせの再実行を行った後、位置合わせの再実行を必要と判定した被検査領域から検査を再開することを特徴とする試料検査装置を提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態について図１を用いて説明するが、本実施形態においても、被検査領域は、図２に示されるような幅Ｗの短冊状の検査ストライプに仮想的に分割され、更にその分割された検査ストライプが連続的に走査されるようにＸＹθテーブルの動作が制御されて検査が実行されることを前提としている。また、本実施形態においては、検出した欠陥を含む測定パターンのデータを保存する際は、１２８画素分あるいは２５６画素分の矩形の画像範囲をまとめて保存し、その画像範囲を欠陥群として取り扱う。更に、測定データの位置情報と設計パターン位置情報の位置の差をデータとして比較／測定する手段をもっている必要がある。
【００２１】
先ず、欠陥検査をスタートさせる前に、図３に示されるような十字形の位置合わせ用パターン２０を基準としてフォトマスク等の試料の位置合わせを行う。
【００２２】
位置合わせに用いるパターンは、その配置位置及び形状に種々の組み合わせが考えられるが、ＸＹ軸方向を合わせるという観点からは、図４（ａ）（ｂ）に示すような十字マークや鍵型マークを被検査領域近傍の四隅に設けて使用する。このような位置合わせ用のパターンを使う場合には、位置合わせに用いるパターンは、被検査領域外にも、被検査領域内の特定の場所にも設けることができるが、これら位置合わせに用いるパターンの欠陥は検査自体に支障をきたすため、欠陥ができにくいパターンで、しかもＸ方向Ｙ方向の位置を測定しやく、通常の欠陥に較べ充分な大きさを有するものが適当である。
【００２３】
また、被検査領域内の被検査パターンがＸＹエッジが認識できるようなパターンの場合は、そのようなパターンで位置合わせを行うことも可能である。
【００２４】
次に、検査ストライプを走査し、ストライプ検査１０１を開始する。そして、被検査領域の検査ストライプ中に存在する測定パターンから得られるデータと設計データとを比較し、データの相違の程度により欠陥判定手段１０２により欠陥か否かを判定する。
【００２５】
検査中のストライプに欠陥有りの判定結果が出された場合、測定パターンのデータと設計データとの位置差を位置差測定手段１０３により測定して、試料の位置合わせを再実行する必要性がある否か判定する。この位置差測定手段１０３はハードウェアで構成してもソフトウェアを制御計算機に組み込んでも構わない。
【００２６】
ここで測定パターンのデータと設計データの位置差が大きい場合は、大きな欠陥のために位置差が大きく検出されることもあるので、位置差には上限値を設定しておく。上限値を超える位置差がある場合には、その検査ストライプには欠陥があると判定させ、そのまま次のストライプの検査１０４に進ませる。また、極めて微小な欠陥の場合は、位置差としても検出されにくくなるため、下限値も設定する必要がある。
【００２７】
実際に上限値及び下限値を与える場合は、パターンの精細さにより左右されぬよう画素寸法を単位として与える。この場合、上限値は、１．５画素、下限値は、０．３画素が適当である。
【００２８】
もちろん欠陥の与える影響が甚大で、その欠陥のみで試料のパターン不良が決定されるような大きな欠陥があった場合や、極端な位置ずれが発生していると判定された場合には、位置合わせの再実行の必要性はないので、そのような場合には位置合わせの再実行を行わずに次の試料の検査に進む。
【００２９】
また、図５（ａ），（ｂ）に示すようなライン２０１及びスペース２０２のみのパターンのようにＸ軸方向ないしは、Ｙ軸方向のみの位置差しか測定できない場合には、測定可能な方向のみ測定を行う。
【００３０】
図６に示すように複数のパターンが存在し、設計パターン６０１と測定パターン６０２との位置ずれが容易に判断できる場合にはよいが、図７のように取り込んだパターンが少なく、欠陥なのか位置ずれなのか容易には判断できない場合や、大きな欠陥がある場合には、検査ストライプの他の部分のパターンと照合して位置合わせ再実行の必要性があるかどうか判断しなければならない。
【００３１】
上述のように、位置合わせが必要と判断した場合には、位置合わせを行った後、当該ストライプを再度検査して、位置ずれによるものなのか、本当の欠陥なのかを判断する機能が必要である。判断する一つの方法は、位置合わせを再実行した上で、該当検査ストライプを再検査することである。
【００３２】
しかしながら、図６のようなパターンの場合は、比較結果出力から、位置ずれ量は判っているので、再度当該ストライプの測定パターンを取得し直すことはせずに、画像データの処理のみで、このずれ量分を位置補正した上で、再度比較を行うことが可能である。
【００３３】
尚、図１の説明では、欠陥と判定したものについて、位置差を測定することを示したが、欠陥と判定するかどうかに関わらず、常に測定パターンと設計データの位置差を測定することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
装置の誤動作、検査中の環境変化、特定領域における大局的な位置ずれの存在、マスクの歪み等に起因する擬似欠陥の誘発を防止し、位置合わせを行う時間間隔を最適化することにより、装置の総合的な使用効率をあげることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態を示す概念図
【図２】  フォトマスクの検査ストライプの説明図
【図３】  フォトマスクの位置合わせパターン形成位置を示す図
【図４】  位置合わせパターンの形成例を示す図
【図５】  ライン＆スペースデータの説明図
【図６】  複数の設計パターンと測定パターンの位置ずれを説明する図
【図７】  単一の設計パターンと測定パターンの位置ずれを説明する図
【図８】  フォトマスク欠陥検査装置の概略構成図
【符号の説明】
１：フォトマスク
２０：位置合わせ用パターン
１０１：ストライプ検査
１０２：欠陥判定手段
１０３：位置差測定手段
１０４：次のストライプ検査
２０１：ラインパターン
２０２：スペースパターン
６０１：設計パターン
６０２：測定パターン
【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】
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【図８】
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