(57)【要約】【目的】  ２層データを用いて作成される多層マスクのダイツーデータベース比較検査に用いる、比較感度を緩くしなくても検査可能な参照画像を生成することを目的とする。【構成】  ガラス基板にハーフトーン膜のパターン層とＣｒ膜のパターン層を形成する第１と第２の多値画像を入力し、入力された第１と第２の多値画像を合成した場合に、各画素ごとに、各層が占める面積比を抽出するＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出工程（Ｓ１１６）と、面積比が抽出された前記各画素とそれぞれ点対称の位置にあたる２画素の前記面積比を用いて、前記各画素に対する相関計算を行なう相関計算工程（Ｓ１１８）と、前記各画素に対して行なわれた相関計算の結果にそれぞれ点応答関数を畳み込み積分することにより前記各画素の階調値を演算し、第１と第２の多値画像を合成した画像を生成するコンボリューション工程（Ｓ１２０）と、を備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
2006268341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体に第１と第２のパターン層を形成する第１と第２の多値画像を入力し、入力された第１と第２の多値画像を合成した場合に、各画素ごとに、前記基体の層と前記第１のパターン層と第２のパターン層とが占める面積比を抽出する抽出部と、
面積比が抽出された前記各画素とそれぞれ点対称の位置にあたる２画素の前記面積比を用いて、前記各画素に対する相関計算を行なう相関計算部と、
前記各画素に対して行なわれた相関計算の結果にそれぞれ点応答関数を畳み込み積分することにより前記各画素の階調値を演算し、第１と第２の多値画像を合成した画像を生成する畳み込み積分部と、
を備えたことを特徴とする画像生成装置。
【請求項２】
前記相関計算部は、前記各画素を中心とする所定の領域内に位置する、前記各画素とそれぞれ点対称の位置にあたる全ての２画素について、
前記基体の層が占める面積比同士の積値と、前記基体の層が占める面積比と前記第１のパターン層が占める面積比との積値の合計値と、前記第１のパターン層が占める面積比同士の積値とを計算する第１の計算部と、
計算された前記基体の層が占める面積比同士の積値と第１の重み係数との積値と、前記基体の層が占める面積比と前記第１のパターン層が占める面積比との積値の合計値と第２の重み係数との積値と、前記第１のパターン層が占める面積比同士の積値と第３の重み係数との積値とを計算する第２の計算部と、
計算された前記基体の層が占める面積比同士の積値と第１の重み係数との積値と、前記基体の層が占める面積比と前記第１のパターン層が占める面積比との積値の合計値と第２の重み係数との積値と、前記第１のパターン層が占める面積比同士の積値と第３の重み係数との積値との和を計算する第３の計算部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の画像生成装置。
【請求項３】
基体に第１と第２のパターン層を形成する第１と第２の多値画像を入力する入力工程と、
入力された第１と第２の多値画像を合成した場合に、各画素ごとに、前記基体の層と前記第１のパターン層と第２のパターン層とが占める面積比を抽出する抽出工程と、
面積比が抽出された前記各画素とそれぞれ点対称の位置にあたる２画素の前記面積比を用いて、前記各画素に対する相関計算を行なう相関計算工程と、
前記各画素に対して行なわれた相関計算の結果にそれぞれ点応答関数を畳み込み積分することにより前記各画素の階調値を演算し、第１と第２の多値画像を合成した画像を生成する畳み込み積分工程と、
を備えたことを特徴とする画像生成方法。
【請求項４】
基体に第１と第２のパターン層を形成する設計データとなる第１と第２の多値画像を入力し、入力された第１と第２の多値画像を合成した場合に、各画素ごとに、前記基体の層と前記第１のパターン層と第２のパターン層とが占める面積比を抽出する抽出部と、
面積比が抽出された前記各画素とそれぞれ点対称の位置にあたる２画素の前記面積比を用いて、前記各画素に対する相関計算を行なう相関計算部と、
前記各画素に対して行なわれた相関計算の結果にそれぞれ点応答関数を畳み込み積分することにより前記各画素の階調値を演算し、第１と第２の多値画像を合成した参照画像を生成する畳み込み積分部と、
前記設計データに基づいて製作された被検査試料の光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記被検査試料の光学画像と、前記参照画像との比較を行なう比較部と、
を備えたことを特徴とする試料検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像生成装置、画像生成方法、或いは試料検査装置に係り、例えば、半導体製造に用いる試料の検査装置及びその試料の検査装置に用いる参照画像の生成手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩの高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、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。よって、かかる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、微細な回路パターンを描画することができるパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。電子ビーム描画装置については、文献にも記載されている（例えば、特許文献１参照）。或いは、電子ビーム以外にも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が試みられており、文献に開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）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。よって、かかる欠陥を検査する装置の開発が行われている。
【０００４】
一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）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（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）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。
【０００５】
ここで、マスクの欠陥検査方法としては、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄｉｅ（ダイツーダイ）検査」や、マスクパターンを描画する時に使用したＣＡＤデータ（設計データ）と比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ（ダイツーデータベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、例えば、マスクの検査領域をＹ方向に重なり部分をもつストライプ状の複数の検査領域（検査ストライプ）に分割し、各検査領域ごとに順次検査を行い、最後に全ての検査領域の欠陥を統合してマスク全体の欠陥を検出する。
【０００６】
例えば、まず、マスクを搭載したＸＹステージを最初の検査ストライプの検査開始位置まで移動させる。そして、ＸＹステージをＸ方向に定速度で送りながら、レーザ干渉計で一定ピッチの移動を検出した毎にＹ方向にレーザスキャン光学装置でレーザビームを走査し、透過光を検出して所定の大きさのエリア毎に二次元画像を取得する。そして、そのエリアの光学画像は、参照画像と比較され、欠陥検出が行われる（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
ここで、ダイツーダイ比較が共通欠陥を見逃すおそれがあるのに対し、ダイツーデータベース比較は、確実な方法であるが、画像パターンに対応した参照画像データを設計データから生成する必要がある。そのためには、たとえば矩形や三角形など多角形で表現された設計データを画素単位に塗りつぶすことにより二値またはグレイレベル（多値）のラスター画像を生成して光学的な点応答関数をコンボリューション（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）することが広く行われている。さらに近似度を向上させるために、点応答関数を画像パターンから推定したりすることなど計算量が多い物理モデルを採用することも考えられる。また、リソグラフィーのシミュレーションでは一般的なモデルである、部分コヒーレント結像モデルを採用することも考えられる。つぎに検査速度の向上のための技術としては、ランレングス（ｒｕｎ−ｌｅｎｇｔｈ）符号化を用いた高速な画像処理アルゴリズムが知られている。ランレングス符号化は、同一ライン上の二値画像の白と黒の連続した数で画像を符号化するものである。この画像処理アルゴリズムとしては、二次元コンボリューション（例えば、非特許文献１参照）のほか、モフォロジー（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）のエロージョン（ｅｒｏｓｉｏｎ）やオープニング（ｏｐｅｎｉｎｇ）などが知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
非特許文献１に基づいて簡単に二次元コンボリューションのアルゴリズムを説明する。入力ｕ（ｔ）にｆ（ｔ）をコンボリューションして出力ｙ（ｔ）を求めるとする。これを周波数空間で表わすとＹ（ｓ）＝Ｆ（ｓ）・Ｕ（ｓ）となる。
ここで、Ｙ（ｓ），Ｆ（ｓ），Ｕ（ｓ）はそれぞれｙ（ｔ），  ｆ（ｔ），  ｕ（ｔ）のラプラス変換である。ところが、Ｙ（ｓ）＝（１／ｓ）（Ｆ（ｓ）  ・ｓＵ（ｓ））が成り立つので、この式からまず入力Ｕ（ｓ）を微分して、つぎにｆ（ｔ）とコンボリューションして、最後に積分しても同じ結果がえらえることがわかる。ランレングスで与えられる入力ｕ（ｔ）はステップ関数の和であるから、これを微分するとディラックのデルタ関数となり、デルタ関数と任意の関数ｇ（ｔ）のコンボリューションはｇ（ｔ）の単なる平行移動となるため、コンボリューションを省略することができる。これによって積和演算の手間を著しく減らすことができる。
【０００９】
また、非特許文献２に述べられているようにモフォロジーの技術を活用すれば、リサイズやコーナー丸め処理を実現することができる。ランレングス符号化自体は、非特許文献３に述べられているように、特にファクスなどの二値画像に広く用いられて、情報の欠落なく情報圧縮をはかることが可能な符号化のひとつである。さらに前述したとおり、処理アルゴリズムの効率化も可能である。
【００１０】
その他、参照画像を生成する手法が文献に開示されている（例えば、特許文献４，５参照）。
【００１１】
ここで、上述したいずれの従来技術を用いたとしても、例えば、トライトーンやレベンソンマスクのような２層データを用いて作成される多層マスクのダイツーデータベース比較検査のための参照画像を生成することができなかった。そのため、従来は、１層目と２層目の境界で擬似欠陥が発生してしまっていた。従来は、かかる問題を発生させないために、１層目と２層目の境界位置での比較感度を緩くして対応せざるを得なかった。
【特許文献１】特開２００２−２３７４４５号公報
【特許文献２】米国特許５３８６２２１号公報
【特許文献３】特開２０００−１４７７４９号公報
【特許文献４】特開２００２−１０７３０７号公報
【特許文献５】特開２００３−１０７６６９号公報
【非特許文献１】Ｐａｔｒｉｃｅ  Ｓｉｍａｒｄ，Ｌｅｏｎ  Ｂｏｔｔｏｕ，  Ｐａｔｒｉｃｋ  Ｈａｆｆｎｅｒ，ａｎｄ  Ｙａｎｎ  Ｌｅ・Ｃｕｎ，“Ｂｏｘｌｅｔｓ：  ａ  ｆａｓｔ  ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  ｎｅｕｒａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ａｎｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”，ｉｎ  Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｎｅｕｒａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，（Ｄｅｎｖｅｒ），１９９９．
【非特許文献２】Ｆ．Ｅｒｃａｌ，Ｆ．  Ｂｕｎｙａｋ，Ｆ．  Ｈａｏ，ａｎｄ  Ｌ．  Ｚｈｅｎｇ，“Ａ  Ｆａｓｔ  Ｍｏｄｕｌａｒ  ＲＬＥ−ｂａｓｅｄ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  ＰＣＢｓ”，Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ−Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ，Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ａｎｄ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，  Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ，Ｏｃｔ．１９９７，Ｖｏｌ．３２０３，ｐｐ．４９−５９．
【非特許文献３】越智宏、黒田英夫著「図解でわかる画像圧縮技術」、日本実業出版社（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上のように、従来の欠陥検査装置では、例えば、トライトーンやレベンソンマスクのような２層データを用いて作成される多層マスクのダイツーデータベース比較検査のための参照画像を生成することができなかった。そのため、従来は、１層目と２層目の境界で擬似欠陥が発生してしまっていた。従来は、かかる問題を発生させないために、１層目と２層目の境界位置での比較感度を緩くして対応せざるを得なかった。
【００１３】
本発明は、上述した問題点を克服し、２層データを用いて作成される多層マスクのダイツーデータベース比較検査に用いる、比較感度を緩くしなくても検査可能な参照画像を生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様の画像生成装置は、
基体に第１と第２のパターン層を形成する第１と第２の多値画像を入力し、入力された第１と第２の多値画像を合成した場合に、各画素ごとに、前記基体の層と前記第１のパターン層と第２のパターン層とが占める面積比を抽出する抽出部と、
面積比が抽出された前記各画素とそれぞれ点対称の位置にあたる２画素の前記面積比を用いて、前記各画素に対する相関計算を行なう相関計算部と、
前記各画素に対して行なわれた相関計算の結果にそれぞれ点応答関数を畳み込み積分することにより前記各画素の階調値を演算し、第１と第２の多値画像を合成した画像を生成する畳み込み積分部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明の一態様の画像生成方法は、
基体に第１と第２のパターン層を形成する第１と第２の多値画像を入力する入力工程と、
入力された第１と第２の多値画像を合成した場合に、各画素ごとに、前記基体の層と前記第１のパターン層と第２のパターン層とが占める面積比を抽出する抽出工程と、
面積比が抽出された前記各画素とそれぞれ点対称の位置にあたる２画素の前記面積比を用いて、前記各画素に対する相関計算を行なう相関計算工程と、
前記各画素に対して行なわれた相関計算の結果にそれぞれ点応答関数を畳み込み積分することにより前記各画素の階調値を演算し、第１と第２の多値画像を合成した画像を生成する畳み込み積分工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の一態様の試料検査装置は、
基体に第１と第２のパターン層を形成する設計データとなる第１と第２の多値画像を入力し、入力された第１と第２の多値画像を合成した場合に、各画素ごとに、前記基体の層と前記第１のパターン層と第２のパターン層とが占める面積比を抽出する抽出部と、
面積比が抽出された前記各画素とそれぞれ点対称の位置にあたる２画素の前記面積比を用いて、前記各画素に対する相関計算を行なう相関計算部と、
前記各画素に対して行なわれた相関計算の結果にそれぞれ点応答関数を畳み込み積分することにより前記各画素の階調値を演算し、第１と第２の多値画像を合成した参照画像を生成する畳み込み積分部と、
前記設計データに基づいて製作された被検査試料の光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記被検査試料の光学画像と、前記参照画像との比較を行なう比較部と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、各画素ごとに、前記基体の層と前記第１のパターン層と第２のパターン層とが占める面積比を抽出することにより、２層データを重ねた後の面積比を抽出することができる。そして、前記各画素とそれぞれ点対称の位置にあたる２画素の前記面積比を用いて、前記各画素に対する相関計算を行ない、点応答関数を畳み込み積分することにより、各画素の階調値を演算することができる。その結果、従来できなかった２層データを用いた高精度な参照画像を生成することができる。よって、１層目と２層目の境界位置での比較感度を緩めなくてもダイツーデータベース比較検査における擬似欠陥の発生を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態１．
実施の形態１では、多層マスクの一例として、透過層となるガラス基板面(Ｑｚ：クォーツ)に位相シフト層となるハーフトーン（ＨＴ）膜と遮光膜層となるクロム（Ｃｒ）膜を形成したトライトーンマスクのダイツーデータベース比較検査のための参照画像を生成する装置及びその方法のアルゴリズムについて説明する。
【００１９】
図１は、実施の形態１における参照画像生成方法の各工程の要部を示す図である。
図１において、実施の形態１における参照画像生成方法でのアルゴリズムは、３層の位相シフトマスクを形成するための、２層の描画データをそれぞれ多値画に展開する工程であるＱｚ／ＨＴ多値画展開工程（Ｓ１０２）、ＨＴ／Ｃｒ多値画展開工程（Ｓ１０４）と、リサイズ工程（Ｓ１０６）、リサイズ工程（Ｓ１０８）と、コーナー丸め工程（Ｓ１１０）、コーナー丸め工程（Ｓ１１２）と、シフト処理工程（Ｓ１１４）と、描画プロセスに基づいて３層の多値画領域を抽出するＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出工程（Ｓ１１６）と、注目点を中心として対称な位置にある画素同士で、予め定められた距離以下の２画素を選択して、該２画素がそれぞれ任意の二層により決まる像強度を、該２画素が該層に含まれる場合の面積により重みつき加算する相関計算工程（Ｓ１１８）と、コンボリューション積分するコンボリューション工程（Ｓ１２０）とを実施する。そして、かかる工程により参照画像データを生成して実画と比較する。
【００２０】
図２は、実施の形態１における試料検査装置の構成を示す概念図である。
図２において、マスクやウェハ等の基板を試料して、かかる試料の欠陥を検査する試料検査装置１００は、光学画像取得部と制御系回路を備えている。光学画像取得部は、ＸＹθテーブル１０２、光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、オートローダ１３０を備えている。制御系回路では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、プリンタ１１９に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。
【００２１】
被検査試料となるフォトマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及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、フォトマスク１０１に形成されたパターンには適切な光源１０３によって光が照射される。フォトマスク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し、入射する。
【００２２】
図３は、光学画像の取得手順を説明するための図である。
被検査領域は、図３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に仮想的に分割され、更にその分割された各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では、図３に示されるようなスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第１の検査ストライプにおける画像を取得した後、第２の検査ストライプにおける画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第３の検査ストライプにおける画像を取得する場合には、第２の検査ストライプにおける画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプにおける画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。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。
【００２３】
フォトダイオードアレイ１０５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１０５によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。これらの光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。
【００２４】
ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。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、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク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から搬送されるものとなっている。
【００２５】
センサ回路１０６から出力された測定パターンデータは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータとともに比較回路１０８に送られる。
【００２６】
一方、フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計データは、記憶装置の一例である磁気ディスク１０９から制御計算機１１０を通して展開回路１１１に読み出される。展開回路１１１により、読み出された被検査試料となるフォトマスク１０１の設計画像データが２値ないしは多値のイメージデータに変換（展開）され、このイメージデータが参照回路１１２に送られる。参照回路１１２は、送られてきた図形のイメージデータに適切なフィルタ処理を施し、参照画像を生成する。
【００２７】
そして、比較回路１０８において、実画像となる測定パターンデータと、参照画像とを所定の領域（エリア）の画像として切り出す。そして、測定パターンデータと参照画像との位置合わせ（エリアアライメント）を行い、エリアアライメントされた測定パターンデータと参照画像とを比較し、例えば、その差分が設定された閾値以上であれば欠陥として判定する。
【００２８】
図４は、参照回路の内部構成を示すブロック図である。
図４において、参照回路１１２は、リサイズ回路３１２、リサイズ回路３１４、コーナー丸め回路３２２、コーナー丸め回路３２４、シフト処理回路３３０、Ｑｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出回路３４０、相関計算回路３５０、コンボリューション回路３６０を備えている。そして、相関計算回路３５０は、面積比計算回路３５２、重み付け計算回路３５４、トータル和計算回路３５６を有している。
【００２９】
図５は、フルトライトーンマスクの工程断面図である。
フォトマスク１０１の一例であるフルトライトーンマスクの一般的な描画方法を以下に説明する。まず、図５（ａ）に示すように、マスクブランクスは、空気側からクロム層であるＣｒ膜２０６、ハーフトーン層であるハーフトーン膜２０４、クォーツ層となるガラス基板２０２の三層構造を成しているとする。
【００３０】
図５（ｂ）に示すように、第一層目の描画データＡを用いて描画することにより形成されたレジストパタンをマスキングとして、まずクロム層をエッチングし、次にハーフトーン層のエッチングを行う。
【００３１】
次に、図５（ｃ）に示すように、第二層目の描画データＢを用いて描画することにより形成されたレジストパタンをマスキングとしてクロム層のみのエッチングを行う。以上の工程により、クロム層、ハーフトーン層、クォーツ層の三層からなるフルトライトーンマスクを製造することができる。
【００３２】
このトライトーンマスクをデータベース比較検査するための工程を以下に示す。
Ｓ（ステップ）１０２において、Ｑｚ／ＨＴ多値画展開工程として、展開回路１１１は、磁気ディスク装置１０９から第一層目の描画データＡを入力し、描画データを画素ごとの多値画データに展開（レンダリング）する。
【００３３】
Ｓ（ステップ）１０４において、ＨＴ／Ｃｒ多値画展開工程として、展開回路１１１は、磁気ディスク装置１０９から第二層目の描画データＢを入力し、描画データを画素ごとの多値画データに展開（レンダリング）する。
【００３４】
Ｓ１０６において、リサイズ工程として、リサイズ回路３１２は、多値画データに展開された第一層目の描画データＡを入力し、第一層目の描画データＡに対して、マスク描画プロセス特性に合わせて、多値画のリサイズ処理を行なう。リサイズ処理を行なうことで、第一層目の描画データＡにより描画される実画に近づけることができる。
【００３５】
Ｓ１０８において、リサイズ工程として、リサイズ回路３１４は、多値画データに展開された第二層目の描画データＢを入力し、第二層目の描画データＢに対して、マスク描画プロセス特性に合わせて、多値画のリサイズ処理を行なう。リサイズ処理を行なうことで、第二層目の描画データＢにより描画される実画に近づけることができる。
【００３６】
Ｓ１１０において、コーナー丸め工程として、コーナー丸め回路３２２は、多値画データに展開された第一層目の描画データＡを入力し、第一層目の描画データＡに対して、マスク描画プロセス特性に合わせて、多値画のコーナー丸め処理を行なう。コーナー丸め処理を行なうことで、第一層目の描画データＡにより描画される実画に近づけることができる。
【００３７】
Ｓ１１２において、コーナー丸め工程として、コーナー丸め回路３２４は、多値画データに展開された第二層目の描画データＢを入力し、第二層目の描画データＢに対して、マスク描画プロセス特性に合わせて、多値画のコーナー丸め処理を行なう。コーナー丸め処理を行なうことで、第二層目の描画データＢにより描画される実画に近づけることができる。
【００３８】
Ｓ１１４において、シフト処理工程として、シフト処理回路３３０は、第一層目に対する二層目の重ね合わせ精度を考慮して、二層目を一層目に対して位置合わせする。シフト処理工程をリサイズ工程の前に実施すると、せっかくリサイズした領域が重なってしまう場合がある。そこで、シフト処理工程をリサイズ工程の後に実施することにより、リサイズ部分の重なりを防止することができる。さらに、シフト処理工程をコーナー丸め工程の前に実施すると、位置が変わるために本来必要なコーナー丸め量と値が変わってしまう。そこで、シフト処理工程をコーナー丸め工程の後に実施することにより、本来必要なコーナー丸め量にてコーナー丸め処理を行なうことができる。また、後述するＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出工程の前に行なうことにより、Ｑｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域の再抽出を防止することができる。そして、Ｑｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出工程後の計算の再計算を防止することができる。
【００３９】
Ｓ１１６において、Ｑｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出工程として、抽出部の一例であるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出回路３４０は、上記リサイズ処理およびコーナー丸め処理をされた二層の多値画から、クォーツ部、ハーフトーン部、クロム部の三層に分離した多値画を再生成する。言い換えれば、Ｑｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出回路３４０は、ガラス基板２０２にハーフトーン膜２０４のパターン層とＣｒ膜２０６のパターン層とを形成する多値画像の第一層目の描画データＡと第二層目の描画データＢとを入力し、入力された第一層目の描画データＡと第二層目の描画データＢとを合成した場合に、各画素ごとに、クォーツ部、ハーフトーン部、クロム部が占める面積比を抽出する。
【００４０】
Ｑｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出工程では、マスク描画プロセスを考慮して、二層の多値画の組み合わせと、実際の層が何に対応するかを予め定義しておく必要がある。ここでは、一例として、図５において説明したマスク描画プロセスにおけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出について説明する。図５（ｃ）に示す位置にあたる画素Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４を一例として説明する。
【００４１】
図６は、画素Ｘ１におけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
図６（ａ）の左図は、図５（ｃ）に示す画素Ｘ１の領域を切り取った断面図である。そして、図６（ａ）の右図は、画素Ｘ１の領域の上面図である。画素Ｘ１の領域は、クォーツ部、ハーフトーン部、クロム部の三層が混在した領域となる。
【００４２】
かかる領域において、クォーツ部が占める面積比は、第一層目の描画データＡのパターンでエッチングされる領域割合で示すことができる。図６（ｂ）では、Ａと示している。すなわち、第一層目の描画データＡのパターンでは、Ｃｒ膜２０６とハーフトーン膜２０４との両方をエッチングするので、エッチングされた領域は、必ずクォーツ部となる。
【００４３】
そして、ハーフトーン部が占める面積比は、第二層目の描画データＢのパターンでエッチングされる領域割合から第一層目の描画データＡのパターンでエッチングされる領域割合を引いた差分で示すことができる。ここでは、差分値が負になった場合には、面積比は割合値「０」となる。図６（ｂ）では、（Ｂ−Ａ，０）と示している。すなわち、第二層目の描画データＢのパターンでは、Ｃｒ膜２０６とハーフトーン膜２０４とのうち、Ｃｒ膜２０６のみをエッチングするので、Ｃｒ膜２０６とハーフトーン膜２０４とが残った領域では、エッチングされた領域は、必ずハーフトーン部となる。ここで、Ｃｒ膜２０６のエッチング残しを防止するためにも、第二層目の描画データＢのパターンでは、既にクォーツ部となった領域もそのパターンに含んでいる方が望ましい。よって、画素単位でみれば、第二層目の描画データＢのパターン領域割合から第一層目の描画データＡのパターン領域割合を引いた差分がハーフトーン部となる。
【００４４】
そして、クロム部が占める面積比は、クォーツ部が占める面積比とハーフトーン部が占める面積比の残りとなる。
【００４５】
ここで、図６（ｃ）に示すように、例えば、１画素を０から２５５の面積で分割した分解能で考えた場合に、画素Ｘ１が位置する領域に、Ｃｒ層形成パターンとなる第一層目の描画データＡのパターン領域割合が１００／２５５、ＨＴ層形成パターンとなる第二層目の描画データＢのパターン領域割合が２００／２５５であったとする。かかる場合、図６（ｄ）に示すように、画素Ｘ１におけるクォーツ部、ハーフトーン部、クロム部が占める面積比は、（１００／２５５，１００／２５５，５６／２５５）と抽出することができる。
【００４６】
図７は、画素Ｘ２におけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
図７（ａ）の左図は、図５（ｃ）に示す画素Ｘ２の領域を切り取った断面図である。そして、図７（ａ）の右図は、画素Ｘ２の領域の上面図である。画素Ｘ２の領域は、クォーツ部、ハーフトーン部、クロム部の三層のうち、クロム部が全面に占めた領域となる。
【００４７】
かかる領域において、クォーツ部が占める面積比は、図７（ｂ）にて「Ａ」と示す第一層目の描画データＡのパターン領域割合、ハーフトーン部が占める面積比は、図７（ｂ）にて「Ｂ−Ａ，０」と示す第二層目の描画データＢのパターン領域割合から第一層目の描画データＡのパターン領域割合を引いた差分、クロム部が占める面積比は、図７（ｂ）にて「残り」と示すクォーツ部が占める面積比とハーフトーン部が占める面積比の残りで示すことができる。
【００４８】
ここで、図７（ｃ）に示すように、例えば、１画素を０から２５５の面積で分割した分解能で考えた場合に、画素Ｘ２が位置する領域に、Ｃｒ層形成パターンとなる第一層目の描画データＡのパターン領域割合が０／２５５、ＨＴ層形成パターンとなる第二層目の描画データＢのパターン領域割合が０／２５５であったとする。かかる場合、図７（ｄ）に示すように、画素Ｘ２におけるクォーツ部、ハーフトーン部、クロム部が占める面積比は、（０／２５５，０／２５５，２５５／２５５）と抽出することができる。
【００４９】
図８は、画素Ｘ３におけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
図８（ａ）の左図は、図５（ｃ）に示す画素Ｘ３の領域を切り取った断面図である。そして、図８（ａ）の右図は、画素Ｘ３の領域の上面図である。画素Ｘ３の領域は、クォーツ部、ハーフトーン部、クロム部の三層のうち、ハーフトーン部が全面に占めた領域となる。
【００５０】
かかる領域において、クォーツ部が占める面積比は、図８（ｂ）にて「Ａ」と示す第一層目の描画データＡのパターン領域割合、ハーフトーン部が占める面積比は、図８（ｂ）にて「Ｂ−Ａ，０」と示す第二層目の描画データＢのパターン領域割合から第一層目の描画データＡのパターン領域割合を引いた差分、クロム部が占める面積比は、図８（ｂ）にて「残り」と示すクォーツ部が占める面積比とハーフトーン部が占める面積比の残りで示すことができる。
【００５１】
ここで、図８（ｃ）に示すように、例えば、１画素を０から２５５の面積で分割した分解能で考えた場合に、画素Ｘ３が位置する領域に、Ｃｒ層形成パターンとなる第一層目の描画データＡのパターン領域割合が０／２５５、ＨＴ層形成パターンとなる第二層目の描画データＢのパターン領域割合が２５５／２５５であったとする。かかる場合、図８（ｄ）に示すように、画素Ｘ３におけるクォーツ部、ハーフトーン部、クロム部が占める面積比は、（０／２５５，２５５／２５５，０／２５５）と抽出することができる。
【００５２】
図９は、画素Ｘ４におけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
図９（ａ）の左図は、図５（ｃ）に示す画素Ｘ４の領域を切り取った断面図である。そして、図９（ａ）の右図は、画素Ｘ４の領域の上面図である。画素Ｘ４の領域は、クォーツ部、ハーフトーン部、クロム部の三層のうち、クォーツ部が全面に占めた領域となる。
【００５３】
かかる領域において、クォーツ部が占める面積比は、図９（ｂ）にて「Ａ」と示す第一層目の描画データＡのパターン領域割合、ハーフトーン部が占める面積比は、図９（ｂ）にて「Ｂ−Ａ，０」と示す第二層目の描画データＢのパターン領域割合から第一層目の描画データＡのパターン領域割合を引いた差分、クロム部が占める面積比は、図９（ｂ）にて「残り」と示すクォーツ部が占める面積比とハーフトーン部が占める面積比の残りで示すことができる。
【００５４】
ここで、図９（ｃ）に示すように、例えば、１画素を０から２５５の面積で分割した分解能で考えた場合に、画素Ｘ４が位置する領域に、Ｃｒ層形成パターンとなる第一層目の描画データＡのパターン領域割合が２５５／２５５、ＨＴ層形成パターンとなる第二層目の描画データＢのパターン領域割合が０／２５５であったとする。かかる場合、図９（ｄ）に示すように、画素Ｘ４におけるクォーツ部、ハーフトーン部、クロム部が占める面積比は、（２５５／２５５，０／２５５，０／２５５）と抽出することができる。
【００５５】
以上のようなアルゴリズムにより、図５において説明したマスク描画プロセスにおけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域を抽出することができる。
【００５６】
Ｓ１１８において、相関計算工程として、相関計算部の一例となる相関計算回路３５０は、面積比が抽出された前記各画素とそれぞれ点対称の位置にあたる２画素の面積比を用いて、前記各画素に対する相関計算を行なう。言い換えれば、部分コヒーレント結像モデルに基づき、透過像または反射像に対応した像強度を空間フィルタ処理することにより計算する。ここでは、部分コヒーレント結像モデルとして、抽出された三層に対応した多値画から注目画素の近傍にある第一の画素と、前記注目画素に対して、前記第一の画素と対称な位置にある第二の画素に対して、三層のすべての組み合わせによる積和により値を求める工程と、相関係数と掛け算したものを足し合わせる工程を実施する。
【００５７】
図１０は、注目点と相関計算を行なう領域と点対称の位置にあたる２画素とを示す図である。
相関計算工程では、注目点を中心として対称な位置にある画素同士で、予め定められた距離以下の２画素を選択して、該２画素がそれぞれ任意の二層により決まる像強度を、該２画素が該層に含まれる場合の面積により重みつき加算する。図１０では、注目点の画素Ｘ１に対し、点対称の位置にあたる画素Ｐと画素Ｑとを示している。そして、画素Ｘ１に対して相関計算を行なう領域である近傍領域を示している。近傍領域は、検査波長λと照明レンズの開口数ＮＡと照明しぼりδと画素サイズＰＳ（ピクセルサイズ）に応じて変えることが望ましい。例えば、近傍領域として、注目点の画素を中心にして直径で５〜１０画素分の領域とする。かかる近傍領域に位置する全画素について注目点の画素Ｘ１への相関計算を行なうことで、注目点の画素Ｘ１の階調値を演算した際の精度を向上させることができる。
【００５８】
図１１は、画素Ｐと画素Ｑの面積比を示す図である。
図１１（ａ）では、抽出された画素Ｐにおけるクォーツ部、ハーフトーン部、クロム部が占める面積比は、（ａ１，ｂ１，ｃ１）で示されている。同様に、図１１（ｂ）では、抽出された画素Ｑにおけるクォーツ部、ハーフトーン部、クロム部が占める面積比は、（ａ２，ｂ２，ｃ２）で示されている。
【００５９】
まず、面積比計算工程として、計算部の一例である面積比計算回路３５２は、画素Ｐと画素Ｑについて、クォーツ部が占める面積比同士の積値と、前記クォーツ部が占める面積比とハーフトーン部が占める面積比との積値の合計値と、前記ハーフトーン部が占める面積比同士の積値とを計算する。
【００６０】
図１２は、画素Ｐと画素Ｑについての面積比計算を行なう式を示す図である。
図１２に示すように、クォーツ部が占める面積比同士の積値ＳＷ１は、ＳＷ１＝ａ１×ａ２で示すことができる。クォーツ部が占める面積比とハーフトーン部が占める面積比との積値の合計値ＳＷ２は、ＳＷ２＝ａ１×ｂ２＋ｂ１×ａ２で示すことができる。ハーフトーン部が占める面積比同士の積値ＳＷ３は、ＳＷ３＝ｂ１×ｂ２で示すことができる。ここで、クロム部が占める面積比同士の積値と、前記クォーツ部が占める面積比とクロム部が占める面積比との積値の合計値と、前記ハーフトーン部が占める面積比とクロム部が占める面積比との積値の合計値とを計算していないが、クロム部が占める領域は、遮光領域となるため、階調値が「０」となる。よって、クロム部が占める面積比との関係は、あえて計算する必要がないためである。
【００６１】
図１３は、画素Ｐと画素Ｑについての重み付けマトリクスを示す図である。
図１３（ａ）に示すように、画素Ｐと画素Ｑとにおける各領域同士の組合わせは、９通りとなる。そして、それぞれの組合わせに対する重み係数Ｗ１１〜Ｗ３３を定める。重み係数は、図１３（ａ）に示すように、Ｗ１１＝１．０，Ｗ１２＝Ｗ２１＝ｔ・ｃｏｓφ，Ｗ２２＝ｔ２，Ｗ１３＝Ｗ２３＝Ｗ３１＝Ｗ３２＝Ｗ３３＝０で定めることができる。ここで、ｔは、振幅透過率、φは、位相である。クロム部が占める領域は、遮光領域となるため、クロム部が占める面積比と関係する領域の重み係数は、すべて「０」とする。
【００６２】
次に、重み付け計算工程として、計算部の一例である重み付け計算回路３５４は、面積比計算されたクォーツ部が占める面積比同士の積値ＳＷ１と重み係数Ｗ１１との積値と、クォーツ部が占める面積比とハーフトーン部が占める面積比との積値の合計値ＳＷ２と重み係数Ｗ１２との積値と、ハーフトーン部が占める面積比同士の積値ＳＷ３と重み係数Ｗ２２との積値とを計算する。
【００６３】
図１４は、画素Ｐと画素Ｑについての重み付け計算とトータル和計算とを行なう式を示す図である。
図１４（ａ）に示すように、面積比計算されたクォーツ部が占める面積比同士の積値ＳＷ１と重み係数Ｗ１１との積値＝ＳＷ１，クォーツ部が占める面積比とハーフトーン部が占める面積比との積値の合計値ＳＷ２と重み係数Ｗ１２との積値＝ＳＷ２・ｔ・ｃｏｓφ，ハーフトーン部が占める面積比同士の積値ＳＷ３と重み係数Ｗ２２との積値＝ＳＷ３・ｔ２となる。
【００６４】
次に、トータル和計算工程として、計算部の一例であるトータル和計算回路３５６は、クォーツ部が占める面積比同士の積値ＳＷ１と重み係数Ｗ１１との積値と、前記クォーツ部が占める面積比とハーフトーン部が占める面積比との積値の合計値ＳＷ２と重み係数Ｗ１２との積値と、ハーフトーン部が占める面積比同士の積値ＳＷ３と重み係数Ｗ２２との積値との和を計算する。
図１４（ｂ）に示すように、トータル和＝ＳＷ１＋ＳＷ２・ｔ・ｃｏｓφ＋ＳＷ３・ｔ２となる。
【００６５】
そして、画素Ｘ１に対して、かかる面積比計算工程と重み付け計算工程とトータル和計算工程とを近傍領域に位置するすべての画素について行い、最後にトータル和計算回路３５６がその総和を計算する。ここで、近傍領域となる円内に位置する画素に対し、点対称に位置する２画素について１度に計算するため、近傍領域となる円内に位置する画素数の半分の計算回数で終了することができる。
【００６６】
Ｓ１２０において、コンボリューション工程として、コンボリューション回路３６０は、画素Ｘ１に対して行なわれた相関計算の結果に点応答関数ｈ（ｘ）を畳み込み積分（コンボリューション）することにより、第一層目の描画データＡと第二層目の描画データＢとの２層データを合成した場合の画素Ｘ１の階調値を演算する。
【００６７】
図１５は、コンボリューションを行なう式を示す図である。
図１５では、中心画素からΔ離れた点対称となる２画素の組合わせを近傍領域全体について計算する式を示している。Γ（ｘ）の変数ｘは検査波長λ、照明レンズの開口数ＮＡ、画素サイズＳＰとしてλ／（ＮＡ・ＳＰ）で正規化されている。Γ関数としては例えば一次ベッセル関数Ｊ１（ｘ）／ｘで表わされるものである。ｇ１は、クォーツ部が占める面積比に関する関数、ｇ２は、ハーフトーン部が占める面積比に関する関数、Ｅ１は、重み係数Ｗ１１、Ｅ２は、重み係数Ｗ１２、Ｅ３は、重み係数Ｗ２２を示している。そして、近傍領域全体について計算した合計値に点応答関数ｈ（ｘ）を畳み込み積分（コンボリューション）して画素Ｘ１の階調値Ｇを演算する。図１５では、近傍領域内の２画素すべてについて面積比計算工程をおこなった値をまず総和し、その後に重み付け計算工程を行なう式となっているが、上述した各２画素の面積比計算工程に重み付け計算をおこなった値を総和しても結果は同じなので、どちらでも構わない。
【００６８】
注目画素と点対称となる２画素を用いて計算を行なうことで、その中心位置となる注目画素の値の精度を向上させることができる。そして、注目画素に対し、影響を与える近傍領域内に位置する全画素について、同様に計算をすることにより、すべての画素の影響を考慮した高精度な値を得ることができる。
【００６９】
そして、第一層目の描画データＡと第二層目の描画データＢとを合成した場合のすべての画素について、各画素ごとに以上説明したＳ１１６からＳ１２０の各工程を行なうことで、第一層目の描画データＡと第二層目の描画データＢとの２層データを合成した参照画像を生成する。
【００７０】
図１６は、フルトライトーンマスクの別の工程断面図である。
フォトマスク１０１の一例であるフルトライトーンマスクの図５とは異なる別の描画方法を以下に説明する。まず、図１６（ａ）に示すように、マスクブランクスは、空気側からクロム層であるＣｒ膜２０６、ハーフトーン層であるハーフトーン膜２０４、クォーツ層となるガラス基板２０２の三層構造を成しているとする。
【００７１】
図１６（ｂ）に示すように、第一層目の描画データＡ’を用いて描画することにより形成されたレジストパタンをマスキングとして、クロム層をエッチングする。
【００７２】
次に、図１６（ｃ）に示すように、第二層目の描画データＢ’を用いて描画することにより形成されたレジストパタンをマスキングとしてハーフトーン層のみのエッチングを行う。以上の工程により、クロム層、ハーフトーン層、クォーツ層の三層からなるフルトライトーンマスクを製造することができる。
【００７３】
図１７は、画素Ｘ１’におけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
図１７（ａ）の左図は、図１７（ｃ）に示す画素Ｘ１’の領域を切り取った断面図である。そして、図１７（ａ）の右図は、画素Ｘ１’の領域の上面図である。画素Ｘ１’の領域は、クォーツ部、ハーフトーン部、クロム部の三層が混在した領域となる。
【００７４】
かかる領域において、クォーツ部が占める面積比は、第二層目の描画データＢ’のパターンでエッチングされる領域割合で示すことができる。図１７（ｂ）では、Ｂ’と示している。すなわち、第二層目の描画データＢ’のパターンでは、第一層目の描画データＡ’のパターンでＣｒ膜２０６エッチングされ、露出したハーフトーン膜２０４をエッチングするので、第二層目の描画データＢ’のパターンでエッチングされた領域は、必ずクォーツ部となる。
【００７５】
そして、ハーフトーン部が占める面積比は、第一層目の描画データＡ’のパターンでエッチングされる領域割合から第二層目の描画データＢ’のパターンでエッチングされる領域割合を引いた差分で示すことができる。図１７（ｂ）では、「Ａ’−Ｂ’」と示している。すなわち、第一層目の描画データＡ’のパターンでＣｒ膜２０６エッチングされ、露出したハーフトーン膜２０４のうち、第二層目の描画データＢ’のパターンでエッチングされずに残った領域がハーフトーン部となる。
【００７６】
そして、クロム部が占める面積比は、クォーツ部が占める面積比とハーフトーン部が占める面積比の残りとなる。
【００７７】
ここで、図１７（ｃ）に示すように、例えば、１画素を０から２５５の面積で分割した分解能で考えた場合に、画素Ｘ１’が位置する領域に、Ｃｒ層形成パターンとなる第一層目の描画データＡ’のパターン領域割合が２００／２５５、ＨＴ層形成パターンとなる第二層目の描画データＢ’のパターン領域割合が１００／２５５であったとする。かかる場合、図１７（ｄ）に示すように、画素Ｘ１’におけるクォーツ部、ハーフトーン部、クロム部が占める面積比は、（１００／２５５，１００／２５５，５６／２５５）と抽出することができる。
【００７８】
以上のように、同じフルトライトーンマスクであっても、多値画領域を抽出する方法を、位相シフトマスクの描画データとマスクプロセスに応じて変えることが望ましい。
【００７９】
以上のように、本実施の形態１によれば、各画素の階調値を演算することができる。その結果、従来できなかった２層データを用いた高精度な参照画像を生成することができる。よって、１層目と２層目の境界位置での比較感度を緩めなくてもダイツーデータベース比較検査における擬似欠陥の発生を減少させることができる。
【００８０】
実施の形態２．
実施の形態２では、多層マスクの一例として、透過層となるガラス基板面(Ｑｚ：クォーツ)に位相シフト層となる掘り込みシフターと遮光膜層となるクロム（Ｃｒ）膜を形成したレベンソンマスクのダイツーデータベース比較検査のための参照画像を生成する方法のアルゴリズムについて説明する。装置構成は、実施の形態１と同様で構わないため、説明を省略する。
【００８１】
図１８は、レベンソンマスクの工程断面図である。
フォトマスク１０１の一例であるレベンソンマスクの一般的な描画方法を以下に説明する。まず、図１８（ａ）に示すように、マスクブランクスは、空気側からクロム層であるＣｒ膜２０６、クォーツ層となるガラス基板２０２の二層構造を成しているとする。
図１８（ｂ）に示すように、まず、第一層目の描画データＡにより描画することにより形成されたレジストパタンを用いて、まずクロム層のエッチングを行う。次に、図１８（ｃ）に示すように、第二層目の描画データＢにより描画することにより形成されたレジストパタンを用いて掘り込み層のエッチングを行ないシフターを形成する。
【００８２】
ここで、レベンソンマスクでは、二層目のパタンエッジはクロム層の内部に掛かっているので、二層目の重ね合わせ誤差を考慮する必要がない。よって、Ｓ１１４におけるシフト処理工程は、通常、不要とすることができる。
【００８３】
図１９は、画素Ｙ１におけるＱｚ／シフター／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
図１９（ａ）の左図は、図１８（ｃ）に示す画素Ｙ１の領域を切り取った断面図である。そして、図１９（ａ）の右図は、画素Ｙ１の領域の上面図である。画素Ｙ１の領域は、クォーツ部、シフター部、クロム部の三層のうち、シフター部とクロム部が混在した領域となる。
【００８４】
かかる領域において、クォーツ部が占める面積比は、第一層目の描画データＡのパターンでエッチングされる領域割合から第二層目の描画データＢのパターンでエッチングされる領域割合を引いた差分で示すことができる。ここでは、差分値が負になった場合には、面積比は割合値「０」となる。図１９（ｂ）では、（Ａ−Ｂ，０）と示している。すなわち、第一層目の描画データＡのパターンでは、Ｃｒ膜２０６のみをエッチングする。そして、第二層目の描画データＢのパターンでは、露出したクォーツ部の一部に対して掘り込みシフターを形成する。よって、クォーツ部が占める面積比は第一層目の描画データＡのパターン領域割合から第二層目の描画データＢのパターン領域割合を引いた差分で示すことができる。ここで、掘り込み部分のエッチング残しを防止するためにも、第二層目の描画データＢのパターンでは、Ｃｒ膜２０６領域もそのパターンに含んでいる方が望ましい。よって、画素単位でみれば、Ａ−Ｂが負になることもあるので、その場合には、「０」となる。
【００８５】
そして、Ｃｒ部が占める面積比は、値「１」から第一層目の描画データＡのパターン領域割合を引いた差分で示すことができる。図１９（ｂ）では、「１−Ａ」と示している。すなわち、第一層目の描画データＡのパターンで、Ｃｒ膜２０６をエッチングし、シフター部は、露出したクォーツ部の一部で形成されるので、第一層目の描画データＡのパターンで、エッチングされなかった領域がＣｒ部となる。
【００８６】
そして、シフター部が占める面積比は、クォーツ部が占める面積比とＣｒ部が占める面積比の残りとなる。
【００８７】
ここで、図１９（ｃ）に示すように、例えば、１画素を０から２５５の面積で分割した分解能で考えた場合に、画素Ｙ１が位置する領域に、Ｃｒ層形成パターンとなる第一層目の描画データＡのパターン領域割合が１００／２５５、シフター層形成パターンとなる第二層目の描画データＢのパターン領域割合が２５５／２５５であったとする。かかる場合、図１９（ｄ）に示すように、画素Ｙ１におけるクォーツ部、シフター部、クロム部が占める面積比は、（０／２５５，１００／２５５，１５６／２５５）と抽出することができる。
【００８８】
図２０は、画素Ｙ２におけるＱｚ／シフター／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
図２０（ａ）の左図は、図１８（ｃ）に示す画素Ｙ２の領域を切り取った断面図である。そして、図２０（ａ）の右図は、画素Ｙ２の領域の上面図である。画素Ｙ２の領域は、クォーツ部、シフター部、クロム部の三層のうち、クロム部が全面に占めた領域となる。
【００８９】
かかる領域において、クォーツ部が占める面積比は、図２０（ｂ）にて「Ａ−Ｂ、０」と示す第一層目の描画データＡのパターン領域割合から第二層目の描画データＢのパターン領域割合を引いた差分、Ｃｒ部が占める面積比は、図２０（ｂ）にて「１−Ａ」と示す値「１」から第一層目の描画データＡのパターン領域割合を引いた差分、シフター部が占める面積比は、図２０（ｂ）にて「残り」と示すクォーツ部が占める面積比とＣｒ部が占める面積比の残りで示すことができる。
【００９０】
ここで、図２０（ｃ）に示すように、例えば、１画素を０から２５５の面積で分割した分解能で考えた場合に、画素Ｙ２が位置する領域に、Ｃｒ層形成パターンとなる第一層目の描画データＡのパターン領域割合が０／２５５、シフター層形成パターンとなる第二層目の描画データＢのパターン領域割合が１０／２５５であったとする。かかる場合、図２０（ｄ）に示すように、画素Ｙ２におけるクォーツ部、シフター部、クロム部が占める面積比は、（０／２５５，０／２５５，２５５／２５５）と抽出することができる。
【００９１】
図２１は、画素Ｙ３におけるＱｚ／シフター／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
図２１（ａ）の左図は、図１８（ｃ）に示す画素Ｙ３の領域を切り取った断面図である。そして、図２１（ａ）の右図は、画素Ｙ３の領域の上面図である。画素Ｙ３の領域は、クォーツ部、シフター部、クロム部の三層のうち、クォーツ部が全面に占めた領域となる。
【００９２】
かかる領域において、クォーツ部が占める面積比は、図２１（ｂ）にて「Ａ−Ｂ、０」と示す第一層目の描画データＡのパターン領域割合から第二層目の描画データＢのパターン領域割合を引いた差分、Ｃｒ部が占める面積比は、図２１（ｂ）にて「１−Ａ」と示す値「１」から第一層目の描画データＡのパターン領域割合を引いた差分、シフター部が占める面積比は、図２１（ｂ）にて「残り」と示すクォーツ部が占める面積比とＣｒ部が占める面積比の残りで示すことができる。
【００９３】
ここで、図２１（ｃ）に示すように、例えば、１画素を０から２５５の面積で分割した分解能で考えた場合に、画素Ｘ３が位置する領域に、Ｃｒ層形成パターンとなる第一層目の描画データＡのパターン領域割合が２５５／２５５、シフター層形成パターンとなる第二層目の描画データＢのパターン領域割合が０／２５５であったとする。かかる場合、図２１（ｄ）に示すように、画素Ｙ３におけるクォーツ部、シフター部、クロム部が占める面積比は、（２５５／２５５，０／２５５，０／２５５）と抽出することができる。
【００９４】
図２２は、画素Ｙ４におけるＱｚ／シフター／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
図２２（ａ）の左図は、図１８（ｃ）に示す画素Ｙ４の領域を切り取った断面図である。そして、図２２（ａ）の右図は、画素Ｙ４の領域の上面図である。画素Ｙ４の領域は、クォーツ部、シフター部、クロム部の三層のうち、シフター部が全面に占めた領域となる。
【００９５】
かかる領域において、クォーツ部が占める面積比は、図２２（ｂ）にて「Ａ−Ｂ、０」と示す第一層目の描画データＡのパターン領域割合から第二層目の描画データＢのパターン領域割合を引いた差分、Ｃｒ部が占める面積比は、図２２（ｂ）にて「１−Ａ」と示す値「１」から第一層目の描画データＡのパターン領域割合を引いた差分、シフター部が占める面積比は、図２２（ｂ）にて「残り」と示すクォーツ部が占める面積比とＣｒ部が占める面積比の残りで示すことができる。
【００９６】
ここで、図２２（ｃ）に示すように、例えば、１画素を０から２５５の面積で分割した分解能で考えた場合に、画素Ｘ４が位置する領域に、Ｃｒ層形成パターンとなる第一層目の描画データＡのパターン領域割合が２５５／２５５、シフター層形成パターンとなる第二層目の描画データＢのパターン領域割合が２２５／２５５であったとする。かかる場合、図９（ｄ）に示すように、画素Ｙ４におけるクォーツ部、シフター部、クロム部が占める面積比は、（０／２５５，２５５／２５５，０／２５５）と抽出することができる。
【００９７】
以上のようなアルゴリズムにより、図１８において説明したマスク描画プロセスにおけるＱｚ／シフター／Ｃｒ領域を抽出することができる。
【００９８】
そして、Ｓ１１８における相関計算工程として、相関計算部の一例となる相関計算回路３５０は、面積比が抽出された前記各画素とそれぞれ点対称の位置にあたる２画素の面積比を用いて、前記各画素に対する相関計算を行なう。ここでは、注目点の画素Ｙ１に対し、点対称の位置にあたる画素Ｐ’と画素Ｑ’の面積比を用いて相関計算を行なう。
【００９９】
以下、実施の形態１と異なる点は、重み係数が異なる。
図２３は、画素Ｐ’と画素Ｑ’についての重み付けマトリクスを示す図である。
図２３（ａ）に示すように、画素Ｐ’と画素Ｑ’とにおける各領域同士の組合わせは、９通りとなる。そして、それぞれの組合わせに対する重み係数Ｗ１１〜Ｗ３３を定める。重み係数は、図２３（ａ）に示すように、Ｗ１１＝１．０，Ｗ１２＝Ｗ２１＝ｔ・ｃｏｓφ，Ｗ２２＝ｔ２，Ｗ１３＝Ｗ２３＝Ｗ３１＝Ｗ３２＝Ｗ３３＝０で定めることができる。ここで、ｔは、振幅透過率、φは、位相である。クロム部が占める領域は、遮光領域となるため、クロム部が占める面積比と関係する領域の重み係数は、すべて「０」とする。また、ここでの振幅透過率ｔは、１より小さいながらもほぼ１に近い値で構わない。
【０１００】
その他、実施の形態１と同様の各工程を実施する。
【０１０１】
以上のように、本実施の形態２によれば、レベンソンマスクにおける各画素の階調値を演算することができる。その結果、従来できなかった２層データを用いた高精度な参照画像を生成することができる。よって、１層目と２層目の境界位置での比較感度を緩めなくてもダイツーデータベース比較検査における擬似欠陥の発生を減少させることができる。
【０１０２】
上述した本実施の形態によれは、トライトーン、クロムレスおよびレベンソンマスクなどの多層の位相シフトマスクの透過像または反射像と一致した参照画を簡便なモデルで生成することができる。描画プロセスに起因するリサイズ、コーナー丸め、重ね合わせの補正を描画データ毎におこなうことができる。
【０１０３】
以上の説明において、「〜回路」或いは「〜工程」と記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。
【０１０４】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【０１０５】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、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。
【０１０６】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての画像生成装置、画像生成方法、及び試料検査装置は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】実施の形態１における参照画像生成方法の各工程の要部を示す図である。
【図２】実施の形態１における試料検査装置の構成を示す概念図である。
【図３】光学画像の取得手順を説明するための図である。
【図４】参照回路の内部構成を示すブロック図である。
【図５】フルトライトーンマスクの工程断面図である。
【図６】画素Ｘ１におけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
【図７】画素Ｘ２におけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
【図８】画素Ｘ３におけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
【図９】画素Ｘ４におけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
【図１０】注目点と相関計算を行なう領域と点対称の位置にあたる２画素とを示す図である。
【図１１】画素Ｐと画素Ｑの面積比を示す図である。
【図１２】画素Ｐと画素Ｑについての面積比計算を行なう式を示す図である。
【図１３】画素Ｐと画素Ｑについての重み付けマトリクスを示す図である。
【図１４】画素Ｐと画素Ｑについての重み付け計算とトータル和計算とを行なう式を示す図である。
【図１５】コンボリューションを行なう式を示す図である。
【図１６】フルトライトーンマスクの別の工程断面図である。
【図１７】画素Ｘ１’におけるＱｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
【図１８】レベンソンマスクの工程断面図である。
【図１９】画素Ｙ１におけるＱｚ／シフター／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
【図２０】画素Ｙ２におけるＱｚ／シフター／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
【図２１】画素Ｙ３におけるＱｚ／シフター／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
【図２２】画素Ｙ４におけるＱｚ／シフター／Ｃｒ領域抽出について説明するための図である。
【図２３】画素Ｐ’と画素Ｑ’についての重み付けマトリクスを示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１００  試料検査装置
１０１  フォトマスク
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
１０９  磁気ディスク装置
１１０  制御計算機
１１２  参照回路
１１５  磁気テープ装置
２０２  ガラス基板
２０４  ハーフトーン膜
２０６  Ｃｒ膜
２０８  シフター
３１２，３１４  リサイズ回路
３２２，３２４  コーナー丸め回路
３３０  シフト処理回路
３４０  Ｑｚ／ＨＴ／Ｃｒ領域抽出回路
３５０  相関計算回路
３６０  コンボリューション回路
３５２  面積比計算回路
３５４  重み付け計算回路
３５６  トータル和計算回路
【図２】
2006268341.tif 000003
【図３】
2006268341.tif 000004
【図４】
2006268341.tif 000005
【図５】
2006268341.tif 000006
【図６】
2006268341.tif 000007
【図７】
2006268341.tif 000008
【図８】
2006268341.tif 000009
【図９】
2006268341.tif 000010
【図１０】
2006268341.tif 000011
【図１１】
2006268341.tif 000012
【図１２】
2006268341.tif 000013
【図１３】
2006268341.tif 000014
【図１４】
2006268341.tif 000015
【図１５】
2006268341.tif 000016
【図１６】
2006268341.tif 000017
【図１７】
2006268341.tif 000018
【図１８】
2006268341.tif 000019
【図１９】
2006268341.tif 000020
【図２０】
2006268341.tif 000021
【図２１】
2006268341.tif 000022
【図２２】
2006268341.tif 000023
【図２３】
2006268341.tif 000024
【図１】
2006268341.tif 000025