(57)【要約】【課題】マスク上に形成されたパターンと設計パターンとの線幅の差の分布、または、これらのパターンの位置ずれ量の分布を正確に求める。【解決手段】検査対象を撮像して光学画像を得る。また、パターンの設計データから参照画像を作成する。１つ以上のテンプレートと、検査に必要なパラメータセットとを備えた検査レシピを用意する。パターンとテンプレートを照合して、テンプレートに対応する参照画像を選択する。選択した参照画像について、任意の座標を基準としてパラメータセットにしたがい第１のエッジと第２のエッジを検出する。選択した参照画像に対応する光学画像について、第１のエッジに対応するエッジと、第２のエッジに対応するエッジとを検出する。光学画像と参照画像との差または光学画像で検出したエッジ間の線幅を測定することにより、光学画像と参照画像との線幅の差から検査値を求める。【選択図】図５
2011221264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる種類のパターンが設けられた検査対象について、前記パターンの線幅を検査する検査方法において、
前記検査対象を撮像して光学画像を得る工程と、
前記パターンの設計データから参照画像を作成する工程と、
１つ以上のテンプレートと、前記検査に必要なパラメータセットとを備えた検査レシピを用意する工程と、
前記パターンと前記テンプレートを照合して、前記テンプレートに対応する前記参照画像を選択する工程と、
前記選択した参照画像について、任意の座標を基準として前記パラメータセットにしたがい第１のエッジと第２のエッジを検出する工程と、
前記選択した参照画像に対応する前記光学画像について、前記第１のエッジに対応するエッジと、前記第２のエッジに対応するエッジとを検出する工程と、
前記光学画像と前記参照画像との差または前記光学画像で検出したエッジ間の線幅を測定することにより、前記光学画像と前記参照画像との線幅の差から検査値を求める工程とを有することを特徴とする検査方法。
【請求項２】
異なる種類のパターンが設けられた検査対象について、前記パターンの位置ずれを検査する検査方法において、
前記検査対象を撮像して光学画像を得る工程と、
前記パターンの設計データから参照画像を作成する工程と、
１つ以上のテンプレートと、前記検査に必要なパラメータセットとを備えた検査レシピを用意する工程と、
前記パターンと前記テンプレートを照合して、前記テンプレートに対応する前記参照画像を選択する工程と、
前記選択した参照画像について、任意の座標を基準として前記パラメータセットにしたがい第１のエッジと第２のエッジを検出する工程と、
前記選択した参照画像に対応する前記光学画像について、前記第１のエッジに対応するエッジと、前記第２のエッジに対応するエッジとを検出する工程と、
前記各エッジの位置から前記参照画像に対する前記光学画像の位置ずれ量を測定して検査値を求める工程とを有することを特徴とする検査方法。
【請求項３】
異なる種類のパターンが設けられた検査対象について、前記パターンの線幅を検査する検査方法において、
前記検査対象を撮像して光学画像を得る工程と、
１つ以上のテンプレートと、前記検査に必要なパラメータセットとを備えた検査レシピを用意する工程と、
前記パターンと前記テンプレートを照合して、前記テンプレートに対応する前記光学画像を選択する工程と、
前記選択した光学画像について、任意の座標を基準として前記パラメータセットにしたがい第１のエッジと第２のエッジを検出する工程と、
前記第１のエッジと前記第２のエッジ間の線幅を測定して検査値を求める工程とを有することを特徴とする検査方法。
【請求項４】
異なる種類のパターンが設けられた検査対象について、前記パターンの線幅を検査する検査方法において、
前記検査対象を撮像して光学画像を得る工程と、
前記パターンの設計データから参照画像を作成する工程と、
前記参照画像における前記パターンの線幅を測定して得られた測定値と該測定値を中心とする所定範囲の値とを登録する、または、指定した任意の値と該値を中心とする所定範囲の値とを登録する工程と、
前記光学画像において、前記登録した値に一致する線幅を有するパターンの有無を判定し、該パターンを有する場合には、該パターンの線幅を測定する工程とを有することを特徴とする検査方法。
【請求項５】
検査対象に光を照明し、前記検査対象の像を画像センサに結像して、前記検査対象に設けられたパターンの検査を行う検査装置において、
前記画像センサから前記検査対象の光学画像を取得する部分と、
前記パターンの設計データから参照画像を作成する部分と、
１つ以上のテンプレートと、前記検査に必要なパラメータセットとを備えた検査レシピを有しており、前記パターンと前記テンプレートを照合して、前記テンプレートに対応する前記参照画像を選択する部分と、
前記選択した参照画像について、任意の座標を基準として前記パラメータセットにしたがい第１のエッジと第２のエッジを検出する部分と、
前記選択した参照画像に対応する前記光学画像について、前記第１のエッジに対応するエッジと、前記第２のエッジに対応するエッジとを検出する部分と、
前記各エッジのいずれかを用いて前記光学画像と前記参照画像との線幅の差または位置ずれ量を測定して検査値を取得する部分とを有することを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査方法および検査装置に関し、より詳しくは、マスクなどの検査対象に形成されたパターンの線幅または位置ずれを検査する検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパまたはスキャナ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。こうした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、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。また、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も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接回路パターンを描画する場合にも用いられる。
【０００３】
多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。一方、最近の代表的なロジックデバイスでは、数十ｎｍの線幅のパターン形成が要求される状況となってきている。ここで、歩留まりを低下させる大きな要因としては、マスクのパターン欠陥や、露光転写時におけるプロセス諸条件の変動が挙げられる。これまでは、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴い、マスクの寸法精度を高めることで、プロセス諸条件の変動マージンを吸収することが行われてきた。このため、マスク検査においては、パターン欠陥として検出しなければならない寸法が微細化しており、極めて小さなパターンの位置誤差を検出することが必要になっている。こうしたことから、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの寸法を検査する検査装置に対しては、高い検査精度が要求されている。
【０００４】
パターン欠陥を検出する手法には、ダイ−トゥ−ダイ（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ）検査方式とダイ−トゥ−データベース（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄａｔａｂａｓｅ）検査方式がある。ダイ−トゥ−ダイ検査方式は、同一のマスク内であって、その一部分または全体に同一のパターン構成を有する複数のチップが配置されている場合に、マスクの異なるチップの同一パターン同士を比較する検査方法である。この方式によれば、マスクのパターンを直接比較するので比較的簡単な装置構成で精度の高い検査が行える。しかし、比較するパターンの両方に共通して存在する欠陥は検出することができない。一方、ダイ−トゥ−データベース検査方式は、マスク製造に使用された設計パターンデータから生成される参照データと、マスク上の実際のパターンとを比較する検査方法である。参照画像を生成するための機構が必要になるので装置が大掛かりになるが、設計パターンデータとの厳密な比較が行える。１つのマスクに１つのチップ転写領域しかない場合にはこの方法しか採れない。
【０００５】
ダイ−トゥ−データベース検査では、光源から出射された光が光学系を介して検査対象であるマスクに照射される。マスクはテーブル上に載置されており、テーブルが移動することによって照射された光がマスク上を走査する。マスクを透過または反射した光はレンズを介して画像センサ上に結像し、画像センサで撮像された光学画像は測定データとして比較部へ送られる。比較部では、測定データと参照データとが適当なアルゴリズムにしたがって比較される。そして、これらのデータが一致しない場合には欠陥ありと判定される（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１２１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の検査装置では、画像センサで光学画像を撮像したマスクパターン像の正否を判定している。しかし、この方法によりパターンの位置ずれ量や線幅の差を測定すると、パターンに依存して測定値が変動するという問題がある。このため、マスク全面における位置ずれ量や線幅の差の分布を正確に求めることができない。こうしたことは、多様なパターンを有するロジックマスクで顕著であり、パターン毎にこれらの分布を測定する手法の開発が必要とされている。
【０００８】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、マスク上に形成されたパターンと設計パターンとの線幅の差の分布、または、これらのパターンの位置ずれ量の分布を正確に求めることのできる検査方法および検査装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的および利点は、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】
【００１０】
本発明の第１の態様は、異なる種類のパターンが設けられた検査対象について、これらのパターンの線幅を検査する検査方法において、
検査対象を撮像して光学画像を得る工程と、
パターンの設計データから参照画像を作成する工程と、
１つ以上のテンプレートと、検査に必要なパラメータセットとを備えた検査レシピを用意する工程と、
パターンとテンプレートを照合して、テンプレートに対応する参照画像を選択する工程と、
選択した参照画像について、任意の座標を基準としてパラメータセットにしたがい第１のエッジと第２のエッジを検出する工程と、
選択した参照画像に対応する光学画像について、第１のエッジに対応するエッジと、第２のエッジに対応するエッジとを検出する工程と、
光学画像と参照画像との差または光学画像で検出したエッジ間の線幅を測定することにより、光学画像と参照画像との線幅の差から検査値を求める工程とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第２の態様は、異なる種類のパターンが設けられた検査対象について、これらのパターンの位置ずれを検査する検査方法において、
検査対象を撮像して光学画像を得る工程と、
パターンの設計データから参照画像を作成する工程と、
１つ以上のテンプレートと、検査に必要なパラメータセットとを備えた検査レシピを用意する工程と、
パターンとテンプレートを照合して、テンプレートに対応する参照画像を選択する工程と、
選択した参照画像について、任意の座標を基準としてパラメータセットにしたがい第１のエッジと第２のエッジを検出する工程と、
選択した参照画像に対応する光学画像について、第１のエッジに対応するエッジと、第２のエッジに対応するエッジとを検出する工程と、
各エッジの位置から参照画像に対する光学画像の位置ずれ量を測定して検査値を求める工程とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第３の態様は、異なる種類のパターンが設けられた検査対象について、これらのパターンの線幅を検査する検査方法において、
検査対象を撮像して光学画像を得る工程と、
１つ以上のテンプレートと、検査に必要なパラメータセットとを備えた検査レシピを用意する工程と、
パターンとテンプレートを照合して、テンプレートに対応する光学画像を選択する工程と、
選択した光学画像について、任意の座標を基準としてパラメータセットにしたがい第１のエッジと第２のエッジを検出する工程と、
第１のエッジと第２のエッジ間の線幅を測定して検査値を求める工程とを有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第４の態様は、異なる種類のパターンが設けられた検査対象について、これらのパターンの線幅を検査する検査方法において、
検査対象を撮像して光学画像を得る工程と、
パターンの設計データから参照画像を作成する工程と、
参照画像におけるパターンの線幅を測定して得られた測定値とこの測定値を中心とする所定範囲の値とを登録する、または、指定した任意の値とこの値を中心とする所定範囲の値とを登録する工程と、
光学画像において、登録した値に一致する線幅を有するパターンの有無を判定し、かかるパターンを有する場合には、そのパターンの線幅を測定する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第５の態様は、検査対象に光を照明し、検査対象の像を画像センサに結像して、検査対象に設けられたパターンの検査を行う検査装置において、
画像センサから検査対象の光学画像を取得する部分と、
パターンの設計データから参照画像を作成する部分と、
１つ以上のテンプレートと、検査に必要なパラメータセットとを備えた検査レシピを有しており、パターンとテンプレートを照合して、テンプレートに対応する参照画像を選択する部分と、
選択した参照画像について、任意の座標を基準としてパラメータセットにしたがい第１のエッジと第２のエッジを検出する部分と、
選択した参照画像に対応する光学画像について、第１のエッジに対応するエッジと、第２のエッジに対応するエッジとを検出する部分と、
各エッジのいずれかを用いて光学画像と参照画像との線幅の差または位置ずれ量を測定して検査値を取得する部分とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、検査対象に形成されたパターンと設計パターンとの線幅の差の分布、または、これらのパターンの位置ずれ量の分布を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態における検査装置の構成図である。
【図２】本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。
【図３】フィルタ処理を説明する図である。
【図４】マスク測定データの取得手順を説明する図である。
【図５】本実施の形態における測定レシピの例である。
【図６】本実施の形態のパラメータセットを示す表示画面の一例である。
【図７】本実施の形態において、危険度をマップ表示した一例である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、従来法による線幅測定の問題点を説明する図である。
【図９】（ａ）は第１のマスクの画像、（ｂ）は第２のマスクの画像、（ｃ）はウェハに転写されたパターンの画像である。
【図１０】線幅指定によるパターン抽出方法のフローチャートである。
【図１１】線幅指定によるパターン抽出方法によって線幅測定する一例である。
【図１２】線幅指定によるパターン抽出方法によって線幅測定する他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本実施の形態における検査装置の構成図である。本実施の形態においては、フォトリソグラフィ法などで使用されるマスクを検査対象としている。また、本実施の形態における検査方式はダイ−トゥ−データベース検査方式であり、基準画像は、マスク上に形成されるパターンの設計データから作成された参照画像である。
【００１８】
図１に示すように、検査装置１００は、光学画像取得部Ａと制御部Ｂを有する。
【００１９】
光学画像取得部Ａは、光源１０３と、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および回転方向（θ方向）に移動可能なＸＹθテーブル１０２と、透過照明系を構成する照明光学系１７０と、拡大光学系１０４と、フォトダイオードアレイ１０５と、センサ回路１０６と、測長システム１２２と、オートローダ１３０とを有する。
【００２０】
制御部Ｂでは、検査装置１００の全体の制御を司る制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、展開回路１１１、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８およびプリンタ１１９に接続されている。ＸＹθテーブル１０２は、テーブル制御回路１１４によって制御されたＸ軸モータ、Ｙ軸モータおよびθ軸モータによって駆動される。これらのモータには、例えば、ステップモータが用いられる。
【００２１】
データベース方式の基準データとなる設計パターンデータは、磁気ディスク装置１０９に格納されており、検査の進行に合わせて読み出されて展開回路１１１に送られる。展開回路１１１では、設計パターンデータがイメージデータ（ビットパターンデータ）に変換される。その後、このイメージデータは、参照回路１１２に送られて、基準画像となる参照画像の生成に用いられる。
【００２２】
尚、図１では、本実施の形態で必要な構成成分を記載しているが、マスクを検査するのに必要な他の公知成分が含まれていてもよい。
【００２３】
図２は、本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。
【００２４】
図２に示すように、設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ４０１は、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データ４０２に変換される。設計中間データ４０２には、レイヤ（層）毎に作成されて各マスクに形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、検査装置１００は、ＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、検査装置１００の製造メーカー毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、ＯＡＳＩＳデータは、レイヤ毎に各検査装置に固有のフォーマットデータ４０３に変換された後に検査装置１００に入力される。尚、フォーマットデータ４０３は、検査装置１００に固有のデータとすることができるが、描画装置と互換性のあるデータとしてもよい。
【００２５】
フォーマットデータ４０３は、図１の磁気ディスク装置１０９に入力される。すなわち、フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計パターンデータは、磁気ディスク装置１０９に記憶される。
【００２６】
設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものである。磁気ディスク装置１０９には、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ，ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。
【００２７】
さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μｍであって、長さがフォトマスクのＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域に配置される。
【００２８】
入力された設計パターンデータは、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して展開回路１１１によって読み出される。
【００２９】
展開回路１１１は、設計パターンを図形毎のデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計画像データを展開する。展開された設計画像データは、センサ画素に相当する領域（マス目）毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算する。そして、各画素内の図形占有率が画素値となる。
【００３０】
上記のようにして２値ないしは多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換された設計パターンデータは、次に参照回路１１２に送られる。参照回路１１２では、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに対して適切なフィルタ処理が施される。
【００３１】
図３は、フィルタ処理を説明する図である。
【００３２】
後述する、センサ回路１０６から得られた光学画像としてのマスク測定データ４０４は、光学系の解像特性やフォトダイオードアレイのアパーチャ効果等によってぼやけを生じた状態、言い換えれば空間的なローパスフィルタが作用した状態にある。したがって、画像強度（濃淡値）がデジタル値となった、設計側のイメージデータであるビットパターンデータにもフィルタ処理を施すことで、マスク測定データ４０４に合わせることができる。このようにしてマスク測定データ４０４と比較する参照画像を作成する。
【００３３】
次に、図１および図４を用いてマスク測定データ４０４の取得方法を説明する。
【００３４】
図１において、光学画像取得部Ａによって、フォトマスク１０１の光学画像、すなわち、マスク測定データ４０４が取得される。ここで、マスク測定データ４０４は、設計パターンに含まれる図形データに基づく図形が描画されたマスクの画像である。マスク測定データ４０４の具体的な取得方法は、例えば、次に示す通りである。
【００３５】
検査対象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および回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上に載置される。そして、フォトマスク１０１に形成されたパターンに対し、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置された光源１０３から光が照射される。より詳しくは、光源１０３から照射される光束が、照明光学系１７０を介してフォトマスク１０１に照射される。フォトマスク１０１の下方には、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６が配置されている。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する。ここで、拡大光学系１０４は、図示しない自動焦点機構によって自動的に焦点調整がなされるように構成されていてもよい。さらに、図示しないが、検査装置１００は、フォトマスク１０１の下方から光を照射し、反射光を拡大光学系を介して第２のフォトダイオードアレイに導き、透過光と反射光を同時に採取するように構成されていてもよい。
【００３６】
図４は、マスク測定データ４０４の取得手順を説明するための図である。
【００３７】
検査領域は、図４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２０に仮想的に分割され、さらにその分割された各検査ストライプ２０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には、図４に示されるようなスキャン幅Ｗの画像が連続的に入力される。第１の検査ストライプ２０における画像を取得すると、今度はＸＹθテーブル１０２が逆方向に移動しながら、第２の検査ストライプ２０について同様にスキャン幅Ｗの画像が連続的に入力される。第３の検査ストライプ２０については、第２の検査ストライプ２０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２０における画像を取得した方向に移動しながら取得する。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。
【００３８】
フォトダイオードアレイ１０５に結像したパターンの像は、光電変換された後、さらにセンサ回路１０６でＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。フォトダイオードアレイ１０５には、画像センサが設けられている。画像センサの例としては、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサが挙げられる。例えば、ＸＹθテーブル１０２がＸ軸方向に連続的に移動しながら、ＴＤＩセンサによってフォトマスク１０１のパターンが撮像される。
【００３９】
ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下、テーブル制御回路１１４によって駆動され、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータには、例えば、ステップモータが用いられる。ＸＹθテーブル１０２の移動位置は、測長システム１２２により測定されて位置回路１０７に送られる。測長システム１２２には、例えば、レーザを用いたレーザ測長システムを用いることができる。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から自動的に搬送され、検査終了後には自動的に排出されるようになっている。
【００４０】
センサ回路１０６から出力されたマスク測定データ４０４は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上でのフォトマスク１０１の位置を示すデータとともに、比較回路１０８に送られる。マスク測定データ４０４は、例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を表現している。また、上述した参照画像も比較回路１０８に送られる。
【００４１】
比較回路１０８では、センサ回路１０６から送られたマスク測定データ４０４と、参照回路１１２で生成した参照画像とが、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較される。比較は、透過画像のみ、反射画像のみ、または、透過と反射を組み合わせたアルゴリズムで行われる。また、欠陥の性状に応じて複数のアルゴリズムが選択される。各アルゴリズムには閾値がそれぞれ設定されており、その閾値を超える反応値を有するものが欠陥として検出される。この場合、まず、アルゴリズムに対して暫定的な閾値が設定され、この閾値に基づいて行った欠陥検査結果が、後述するレビュー工程でレビューされる。この処理を繰り返し、十分な欠陥検出感度が得られたと判定されると、上記暫定的な閾値がアルゴリズムの閾値として決定される。
【００４２】
比較の結果、マスク測定データ４０４と参照画像の差異が閾値を超えた場合に、その箇所を欠陥と判断する。欠陥と判断されると、その座標と、欠陥判定の根拠となったマスク測定データ４０４および参照画像とが、マスク検査結果４０５として磁気ディスク装置１０９に保存される。
【００４３】
マスク検査結果４０５は、検査装置１００の外部装置であるレビュー装置５００に送られる。レビューは、オペレータによって、検出された欠陥が問題となるものであるかどうかを判断する動作である。レビュー装置５００では、欠陥１つ１つの欠陥座標が観察できるように、マスクが載置されたテーブルを移動させながら、マスクの欠陥箇所の画像を表示する。また同時に欠陥判定の判断条件や、判定根拠になった光学画像と参照画像を確認できるよう、画面上にこれらを並べて表示する。マスク上での欠陥とウェハ転写像への波及状況とをレビュー工程で並べて表示することで、マスクパターンを修正すべきか否かを判断するのが容易になる。尚、一般に、マスクからウェハへは１／４程度の縮小投影が行われるので、並べて表示する際にはこの縮尺も考慮する。
【００４４】
検査装置１００が検出した全欠陥は、レビュー装置５００で判別される。判別された欠陥情報は、検査装置１００に戻されて磁気ディスク装置１０９に保存される。そして、レビュー装置５００で１つでも修正すべき欠陥が確認されると、マスクは、欠陥情報リスト４０６とともに、検査装置１００の外部装置である修正装置６００に送られる。パターン欠陥では、欠陥のタイプが凸系の欠陥か凹系の欠陥かによって修正方法が異なるので、欠陥情報リスト４０６には、凹凸の区別を含む欠陥の種別と欠陥の座標が添付される。例えば、遮光膜を削るのか補填するのかの区別、および、修正装置で修正すべき箇所のパターンを認識するために切り出したパターンデータが添付される。ここで、パターンデータには、上述のマスク測定データ４０４を利用できる。
【００４５】
尚、検査装置１００自身がレビュー機能を有していてもよい。この場合には、マスク検査結果４０５が、検査装置１００のＣＲＴ１１７、または、別途準備される計算機の画面上に、欠陥判定の付帯情報とともに画像表示される。
【００４６】
レビュー工程では、検査結果から作成されたデータを基にモニタに欠陥が表示され、オペレータは、これが本当に問題となる欠陥であるか否かを判定するとともに欠陥を分類する。具体的には、測定データである光学画像と参照画像から比較画像が生成され、比較画像に表示された欠陥がオペレータによってレビューされる。これらの画像における画素データは、画素毎の階調値で表現される。すなわち、各画素には、２５６段階の階調値を有するカラーパレットより０階調から２５５階調のいずれかの値が与えられ、これによって描画パターンや欠陥が表示される。
【００４７】
光学画像は、実際に描画されたパターンを撮像して得られた画像であり、通常、パターンエッジの断面は、描画データで規定されるような理想的な形状にはならない。例えば、描画データではパターンの断面形状が矩形であったとしても、実際のパターンではなだらかなテーパ形状をとることが多い。このため、階調値はパターンエッジ付近で徐々に変化する。したがって、欠陥判定処理に際しては、どこがパターンエッジであるかを規定することが必要になる。そこで、ラインパターンの場合には、階調値が大きく変動する箇所をパターンエッジとして、ラインの両端のパターンエッジ間の距離、すなわち、線幅を測定する。得られた光学画像の線幅を参照画像から得られる線幅と比較し、両者の差を線幅の差（ΔＣＤ）と定義する。また、パターンエッジの位置の違いについても光学画像と参照画像で比較し、これらの位置の差分を位置ずれ量と定義する。
【００４８】
ところで、上記のようにして、パターンの線幅や、パターン間の線幅の差や位置ずれ量を測定すると、パターンの形状や大きさに依存して測定値が変動するという問題が生じる。これは、参照画像の生成過程で生じる、参照画像と光学画像との本来的な誤差が、パターンによって異なることに起因すると推察される。すなわち、参照画像は、設計パターンデータに数学的処理を施して得られる光学画像に似せた画像であるが、生成される画像と実際の光学画像との間には本来的なずれがあり、このずれはパターンによって異なる。このため、光学画像と参照画像について、パターンの線幅や、パターン間の線幅の差、位置ずれ量をマスクの全面で一様に測定すると、パターン毎にある参照画像と光学画像との本来的なずれが測定値に反映されて、測定値がパターンに依存したものとなってしまう。それ故、マスク全面での正確な分布、すなわち、線幅や線幅の差の分布、あるいは、位置ずれ量の分布といったものが求められない。こうしたことは、多様なパターンを有するロジックマスクで顕著である。
【００４９】
そこで、本実施の形態では、特定のパターンのみを抽出し、光学画像と参照画像におけるパターンの線幅や、パターン間の線幅の差、位置ずれ量を測定する。このようにすることで、パターン依存性の異なる測定値が混ざり合うのを防いで、相対的な測定精度を保障することができる。特定のパターンを抽出する方法としては、１）画像のパターンマッチングによるものと、２）線幅指定によるものとがある。
【００５０】
まず、画像のパターンマッチングにより特定のパターンを抽出し、抽出されたパターン毎に光学画像と参照画像に関するパターンの線幅や、パターン間の線幅の差、位置ずれ量を測定する方法について述べる。
【００５１】
この方法では、複数の測定レシピが用意される。各測定レシピは、図５に示すように、１つ以上の登録テンプレートとパラメータセットとを有しており、例えば、図１の磁気ディスク装置１０９に格納される。また、パラメータセットは、第１のエッジ検索設定と、第２のエッジ検索設定と、その他の設定とを有する。ここで、第１のエッジと第２のエッジは、それぞれ、光学画像と参照画像におけるパターンの線幅やパターン間の線幅の差を測定する際の基準端となるパターンエッジである。
【００５２】
第１のエッジ検索設定と第２のエッジ検索設定には、マスクに関する情報を記したマスクＩＤ、テンプレートの指定、測定点となる座標のサーチ開始座標と終了座標、測定する幅、測定値に対する閾値設定、画面の白黒指定、終了座標の指定方法などが挙げられる。一方、その他の設定には、ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の管理値、位置誤差の管理値などが挙げられる。尚、管理値とは、設計値と実際のパターンにおける値との差である。図６は、パラメータセットを示す表示画面の一例である。
【００５３】
上記したその他の設定には、光学画像と参照画像の差を測定するか、あるいは、光学画像の寸法を測定するかといった測定対象の指定も含まれる。すなわち、登録テンプレートとパターンマッチングを行う対象は、参照画像および光学画像のいずれであってもよい。光学画像とマッチングを行う場合には、参照画像の生成を必要としないという利点がある。しかし、マッチングは画像の中心にパターンが位置するようにして行われるので、位置ずれを把握できないという点がある。したがって、光学画像とのマッチングは、線幅のみを測定する目的で指定される。
【００５４】
画像のパターンマッチングにより特定のパターンを抽出し、抽出されたパターン毎に、光学画像と参照画像におけるパターンの線幅や、パターン間の線幅の差、位置ずれ量を測定するという一連の工程は、図１の比較回路１０８で行われる。
【００５５】
図１でセンサ回路１０６から出力された光学画像は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上でのマスクの位置を示すデータとともに、比較回路１０８に送られる。また、参照回路１１２でフィルタ処理を施された設計パターンデータは、参照画像となって比較回路１０８に送られる。比較回路１０８では、センサ回路１０６から送られた光学画像と、参照回路１１２で生成された参照画像とが比較される。
【００５６】
本実施の形態では、比較回路１０８において、パターンとテンプレートを照合して、テンプレートに対応する参照画像が探し出される。次いで、探し出された参照画像における任意の座標（通常は中心座標）をマッチング基準座標として、パラメータセットに規定された設定にしたがい第１のエッジと第２のエッジが検索される。具体的には、エッジ方向が認識された設計パターンの幅方向の画素値のプロファイルに対し、所定の閾値を用いてサブ画素でエッジ点が検出される。例えば、参照画像において、画素値が「２００」と「０」とに変化するところがエッジ点とすると、このエッジ点は閾値を用いて検出される。このとき閾値には、特定の画素の明るさに一致する場合と、２つの画素の明るさの間にある場合とがある。
【００５７】
第１のエッジと第２のエッジが検索された後は、パラメータセットに規定された設定にしたがって、検出されたエッジ点から、設計パターンの幅方向の寸法測定、すなわち、線幅測定とエッジ位置の検出とが行われる。
【００５８】
また、比較回路１０８は、光学画像を読み取って、第１のエッジに対応するエッジと、第２のエッジに対応するエッジとを検出し、参照画像との線幅の差や位置ずれ量を求めて検査値とする。
【００５９】
具体的には、光学画像と参照画像との差を測定することで、パターン間の線幅の差や位置ずれ量を求める。すなわち、設計パターンで幅方向の寸法測定とエッジ位置検出の基準となった、第１のエッジおよび第２のエッジの位置と同一の位置から、光学画像で対応する各エッジまでの寸法を測定することにより、線幅の差と位置ずれ量を求める。
【００６０】
あるいは、光学画像において、第１のエッジに対応するエッジと、第２のエッジに対応するエッジとの間の寸法測定（線幅測定）を行い、得られた光学画像の幅方向の寸法と、先に求めた参照画像の幅方向の寸法との差から、パターン間における線幅の差を算出してもよい。同様に、光学画像において、第１のエッジに対応するエッジと、第２のエッジに対応するエッジとを検出し、参照画像のエッジ位置と光学画像のエッジ位置との差から、パターン間の位置ずれ量を算出してもよい。
【００６１】
比較回路１０８は、取得した検査値に基づいて、マスクに形成されたパターンの良否判定を行う。具体的には、検査値である、光学画像と参照画像におけるパターン間の線幅の差、または、位置ずれ量が、測定レシピにある閾値を超えた場合に許容範囲外と判定する。すなわち、プラス側の閾値よりも大きいとき、あるいは、マイナス側の閾値よりも小さいときに、このパターンを欠陥と判定する。
【００６２】
線幅に関する良否判定の一例を示す。尚、位置ずれについても同様にして行うことができる。
【００６３】
まず、マスク上で仮想的に設けられた検査ストライプを、一定の分割幅の単位で縦横に分割して、検査領域を形成する。これにより、各検査領域には、複数個のパターンが存在することになる。
【００６４】
次に、画像のパターンマッチングによって抽出された特定のパターンについて、Ｘ方向とＹ方向の線幅を測定する。例えば、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれについて画素毎に線幅を測定する。
【００６５】
次いで、画素毎に測定した線幅の測定結果を集計して線幅の差を求め、得られた値に基づいて線幅の差毎に度数を集計する。また、検査値として、度数の集計結果から度数の平均値を求める。線幅の差の度数分布をグラフにすると、線幅の正常部では、設計パターンデータの通り、線幅の差の度数分布が０ｎｍを中心に分布する。これに対して、線幅の異状部では、線幅の差の度数分布が０ｎｍからずれた値を中心に分布する。
【００６６】
その後、度数の平均値が、予め定められている閾値以内であるかを判定する。閾値以内であれば合格とし、閾値を超えた場合は不合格とする。
【００６７】
本実施の形態においては、複数の測定レシピを用意するとともに、測定レシピ毎に管理値を設定し、管理値に対する測定結果の割合を求めて危険度を算出し、測定レシピ毎に危険度をマップ表示することができる。あるいは、複数の測定レシピを重ね合わせて危険度をマップ表示してもよい。ここで、危険度は管理値からのずれを表す指標である。例えば、ＣＤ管理値が１５ｎｍで、ＣＤ測定値が５ｎｍである場合、危険度は下記式で表現される。
（５／１５）×１００＝３３（％）
【００６８】
尚、危険度の表示は任意に設定することができ、例えば、測定領域における平均的な危険度の領域が表示されるようにしてもよく、あるいは、最も危険度の高い領域が表示されるようにしてもよい。
【００６９】
図７は、危険度をマップ表示した一例である。この例では、危険度毎に領域を分けて表示しており、Ａ、Ｂ、Ｃの順で危険度が低くなる。
【００７０】
ところで、従来法においては、設計パターンの幅方向における両端の各エッジ部において、隣接する一対の画素（エッジペア）をサーチして、設計パターンのエッジ方向を認識していた。
【００７１】
具体的には、計測ウィンドウの中心画素である注目画素から、Ｘ方向、Ｙ方向およびＸＹ方向に対して±４５°方向の４方向（＋方向と−方向を考慮すると８方向）にそれぞれサーチを行い、その結果から一対の画素があるサーチ方向を検出し、このサーチ方向と直交する方向に設計パターンのエッジ方向があると認識していた。例えば、Ｘ方向のサーチにより、設計パターンの各両端でそれぞれエッジ点にあたる各画素を検出すると、これらの画素をエッジペアとし、サーチ方向であるＸ方向に直交する方向、すなわち、Ｙ方向をパターンのエッジ方向として認識する。そして、検出されたエッジペアの各画素値に基づいて、設計パターンの両端の各エッジ点をサブ画素で検出し、次いで、これらのエッジ点から設計パターンの幅方向の寸法を検出していた。また、エッジの位置ずれについては、パターン全体のずれを測定することにより求めていた。
【００７２】
このように、従来法では、エッジペアをサーチして幅方向の寸法を求めたり、パターン全体のずれからエッジ位置のずれを求めたりしており、各エッジの座標についてまでは求めていなかった。しかし、この方法では、エッジ間にあるパターンの形状によってエッジ位置が変化するという問題が生じる。例えば、図８（ａ）に示すパターン１について幅方向の寸法αを求めようとすると、従来法の場合、本来測定したい個所とは異なる個所を測定しまうおそれがある。
【００７３】
図８（ｂ）は、図８（ａ）のパターン１について、レーザ光の走査方向（Ｘ方向）に対する輝度変化を示したものである。この場合、本来測定したい寸法は符号αで示される長さであり、この寸法の両端部分がエッジとなるはずである。しかしながら、従来法によれば、符号βで示される範囲にエッジがあると判断してしまう結果、符号αで示される部分を測定できなくなるという問題が生じる。
【００７４】
これに対して、本実施の形態では、マッチング基準座標を求めて各エッジの座標を検索するので、エッジ間にあるパターンの形状に影響されずに測定することができる。すなわち、図８（ａ）において、マッチング基準座標２を定めて、パラメータセットに規定された設定にしたがい第１のエッジと第２のエッジが検索される。具体的には、図８（ｂ）に示す幅方向の画素値のプロファイルに対し、所定の閾値を用いてサブ画素でエッジ点が検出される。符号３は第１のエッジの検索範囲を示しており、符号４は第２のエッジの検索範囲を示している。検索の結果として得られた各エッジの座標を指定することで、エッジ間のパターンには関係なく、図８（ｂ）において符号αで示される部分を測定することが可能になる。尚、測定幅は任意に設定可能とすることができ、測定範囲内の平均値を測定値とすることができる。
【００７５】
上記した、画像のパターンマッチングにより特定のパターンを抽出し、抽出されたパターンについて、光学画像と参照画像におけるパターン間の線幅の差や位置ずれ量を測定する方法によれば、測定レシピを複数のマスク間で設定可能とすることにより、これら複数のマスクを重ね合わせることでウェハに形成されるパターン間の寸法測定ができるようになる。
【００７６】
図９（ａ）は、パターン５を有する第１のマスクの画像であり、図９（ｂ）は、パターン７を有する第２のマスクの画像である。第１のマスクを用いてパターン５をウェハに転写した後、第２のマスクを用いてパターン７を同じウェハに転写すると、図９（ｃ）に示すようなパターン５’とパターン７’が得られる。この場合、第１のエッジ検索設定で第１のマスクを指定し、第２のエッジ検索設定で第２のマスクを指定すれば、第１のエッジと第２のエッジ間の寸法は、パターン５’とパターン７’間の寸法に対応する。尚、図９（ａ）〜（ｃ）において、符号６、８、９はマッチング基準座標である。また、符号１０は、第１のエッジの検索範囲を示しており、符号１１は、第２のエッジの検索範囲を示している。さらに、符号１２は所望とする測定箇所を示しており、この箇所は、第１のマスクと第２のマスクを重ね合わせることによって得られるものである。
【００７７】
次に、線幅指定によって特定のパターンを抽出し、抽出されたパターンについて、光学画像と参照画像におけるパターンの線幅やパターン間の線幅の差を測定する方法について述べる。図１０は、この方法を示すフローチャートである。
【００７８】
図１０に示すように、参照画像における各パターンの線幅を測定し（Ｓ１０１）、得られた各測定値を中心とする所定範囲の値をそれぞれ登録する（Ｓ１０２）。尚、測定に代えて、任意の値を指定し、指定した値とこの値を中心とする所定範囲の値とをそれぞれ登録してもよい。また、参照画像に代えて光学画像で行ってもよい。
【００７９】
次に、光学画像を取得し（Ｓ１０３）、Ｓ１０２で登録した値に一致する線幅を有するパターンがあるか否かを判定する（Ｓ１０４）。
【００８０】
Ｓ１０４において、線幅は所定の許容値をもって規定される。
【００８１】
例えば、登録されたＸ方向とＹ方向の線幅がそれぞれ３００ｎｍ±１０ｎｍであるとする。この場合、図１１の光学画像で測定対象となるのは、符号１３で示す点線で囲まれたパターンであり、図１０でＳ１０５に進んで線幅測定と測定値の集計が行われる。
【００８２】
一方、符号１３で囲まれたパターン以外のパターンは、登録した線幅を有さないことから測定対象でないとして、ステージ移動を行う（Ｓ１０６）。
【００８３】
また、Ｓ１０５で測定を終えた場合にもＳ１０６に進んでステージ移動する。
【００８４】
そして、Ｓ１０７で、マスク上の全領域について所望とする箇所の測定を終えたか否かを判定する。測定を終えていなければ、Ｓ１０３に戻って同様の処理を繰り返す。
【００８５】
一方、測定を終えていれば、Ｓ１０８に進んで一連の工程を終了し、得られた測定結果を用いて線幅誤差のマップを作成する。
【００８６】
登録された線幅が、例えば、Ｘ方向について指定されず、Ｙ方向について１００ｎｍ±６ｎｍと指定されている場合、図１２に示すように、Ｘ軸方向に長いラインパターンが該当する。この場合、符号１４で示す点線で囲まれたパターンについて、Ｘ軸方向の線幅は測定せず、Ｙ方向の線幅のみを測定する。
【００８７】
以上述べたように、本実施の形態では、画像のパターンマッチングによる方法、あるいは、線幅指定による方法によって、多様なパターンを有するマスクから特定のパターンのみを抽出し、光学画像と参照画像におけるパターンの線幅や、パターン間の線幅の差、位置ずれ量を測定する。これにより、パターン依存性の異なる測定値が混ざり合うのを防ぐことができるので、マスク全面での正確な誤差分布を求めることが可能となる。また、抽出したパターン毎に、線幅の差の分布を表すマップや、位置ずれ量の分布を表すマップを作成することができるので、これを用いてパターン毎に線幅や位置ずれを管理することが可能になる。
【００８８】
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。
【００８９】
また、上記実施の形態では、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、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ことは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての検査方法または検査装置は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００９０】
２０  検査ストライプ
１００  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
１１１  展開回路
１１２  参照回路
１１３  オートローダ制御回路
１１４  テーブル制御回路
１１５  磁気テープ装置
１１６  フレキシブルディスク装置
１１７  ＣＲＴ
１１８  パターンモニタ
１１９  プリンタ
１２０  バス
１２２  測長システム
１３０  オートローダ
１７０  照明光学系
４０１  ＣＡＤデータ
４０２  設計中間データ
４０３  フォーマットデータ
４０４  マスク測定データ
４０５  マスク検査結果
４０６  欠陥情報リスト
５００  レビュー装置
６００  修正装置
【図１】
2011221264.tif 000003
【図２】
2011221264.tif 000004
【図３】
2011221264.tif 000005
【図４】
2011221264.tif 000006
【図５】
2011221264.tif 000007
【図６】
2011221264.tif 000008
【図７】
2011221264.tif 000009
【図８】
2011221264.tif 000010
【図９】
2011221264.tif 000011
【図１０】
2011221264.tif 000012
【図１１】
2011221264.tif 000013
【図１２】
2011221264.tif 000014