(57)【要約】【目的】コヒーレントなＥＵＶ光から得られる像を用いてパターン検査を行う場合に高精度に位置合わせが可能な装置を提供する。【構成】本発明の一態様の検査装置１００は、ＥＵＶマスク基板のペリクルにより覆われていないペリクルの外側の領域に、電子ビームを照射して、電子ビームの照射に起因してＥＵＶマスク基板から出力された荷電粒子ビームを照射して、前記荷電粒子ビームの照射に起因して前記ＥＵＶマスク基板から出力された反射電子または２次電子の信号を取得する荷電粒子検出機構２２０と、取得された前記反射電子または２次電子の信号を用いて、前記ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算するアライメント制御回路１２６と、ＥＵＶ光の照射に起因してＥＵＶマスク基板から反射された反射ＥＵＶ光を検出する検出器２０６と、演算された領域位置における検出された反射ＥＵＶ光によるパターン像と、対応する参照画像とを比較する比較回路１０８と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成され、前記パターンの形成領域がペリクルにより覆われたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板を着脱自在に支持する、移動可能なステージと、
前記ステージの移動を制御するステージ制御部と、
前記ＥＵＶマスク基板の前記ペリクルにより覆われていない前記ペリクルの外側の領域に、荷電粒子ビームを照射して、前記荷電粒子ビームの照射に起因して前記ＥＵＶマスク基板から出力された反射電子または２次電子による反射信号を検出する信号検出機構と、
前記反射信号を得るために前記荷電粒子ビームの前記ＥＵＶマスク基板への照射を制御するビーム制御回路と、
前記信号検出機構で検出された信号を用いて、前記ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算する位置演算部と、
ＥＵＶ光源から発生されたコヒーレントなＥＵＶ光を前記ＥＵＶマスク基板の前記ペリクルにより覆われた前記パターンの形成領域に導いて、ＥＵＶ露光機と同じ角度で前記ＥＵＶ光を前記ＥＵＶマスクに照射して、かつ前記ＥＵＶ光を前記パターンの形成領域に集光するための、少なくとも２枚の多層膜ミラーで構成された反射光学系と、
予め決められた入射角度で前記ＥＵＶマスク表面を照明することによって前記ＥＵＶマスク表面から反射したＥＵＶ光を検出するＥＵＶ検出器と、
を備え、
前記位置演算部は、前記ＥＵＶマスク基板のパターン形成領域を保護するために設けられた前記ペリクル、前記ペリクルを支持するペリクルフレーム、及び前記ペリクルを固定するために前記ＥＵＶマスク基板に設けられた固定具からなるペリクル領域を計算し、
前記ビーム制御回路は、前記ペリクル領域では前記荷電粒子ビームを照射しないように荷電粒子ビームの照射を制御し、
前記ステージ制御部は、前記ペリクル領域の外側に配置された、パターン位置を認識するためのマークを検出する場合に、必要な前記マークの位置を検出するように前記ステージを移動させ、前記ＥＵＶ光検出器にて前記反射したＥＵＶ光の信号を得る場合に、前記ペリクルを通して前記ＥＵＶマスク基板に前記ＥＵＶ光が照射されるように前記ステージを移動させることを特徴とするＥＵＶマスク検査装置。
【請求項２】
前記ＥＵＶマスク基板の前記ペリクルにより覆われていない前記ペリクルの外側の領域には、少なくとも３つ以上の複数のアライメントマークが形成され、
前記反射信号を検出する前記信号検出機構は、前記複数のアライメントマークのうち少なくとも３つ以上のアライメントマークの各反射信号を検出し、
前記位置演算部は、前記３つ以上のアライメントマークの各反射信号の強度分布から得られる各マークプロファイルの情報を用いて各マークの位置座標を計算し、さらに、前記ペリクルに保護されたパターンの中心座標を演算して、前記ペリクルに保護された前記パターン像の領域位置を演算することを特徴とする請求項１記載のＥＵＶマスク検査装置。
【請求項３】
前記ＥＵＶ光検出器は、前記ペリクルで保護されたパターンの形成領域で反射するＥＵＶ光を検出し、
前記位置演算部で計算されたパターンの中心座標と、前記ステージ制御部による制御により移動させられた前記ステージのステージ位置情報から、前記ＥＵＶ光が照射されている場所を特定する位置特定部と、
検出された前記ＥＵＶ光による回折像の前記パターン像と、比較検査に使用されるパターンデータから演算される前記ＥＵＶ光が照射された場所におけるパターンの回折像による参照画像を比較する比較部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のＥＵＶマスク検査装置。
【請求項４】
前記信号検出機構は、検出されたアライメントマークの反射信号の強度分布からマークの位置座標を高精度で得るために、前記ＥＵＶ光の波長の１／１０以下の分解能を有する荷電粒子ビームを用いて検出信号を得ることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のＥＵＶマスク検査装置。
【請求項５】
パターンが形成され、前記パターンの形成領域がペリクルにより覆われたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板の前記ペリクルにより覆われていない前記ペリクルの外側の領域に、荷電粒子ビームを照射して、前記荷電粒子ビームの照射に起因して前記ＥＵＶマスク基板から出力された反射電子または２次電子の信号を取得する工程と、
取得された前記反射電子または２次電子の信号を用いて、前記ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算する工程と、
ＥＵＶ光源から発生されたコヒーレントなＥＵＶ光を、少なくとも２枚の多層膜ミラーで構成される反射光学系を用いて前記ＥＵＶマスク基板の前記ペリクルにより覆われた前記パターンの形成領域に前記ＥＵＶ光を選択的に照射する工程と、
前記ＥＵＶ光の照射に起因して前記ＥＵＶマスク基板から反射された反射ＥＵＶ光を検出する工程と、
演算された領域位置における検出された前記反射ＥＵＶ光によるパターン像と、対応する参照画像とを比較し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とするＥＵＶマスク検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク検査装置及びＥＵＶマスク検査方法に関する。例えば、ＥＵＶマスク基板に形成されたマスクパターンが設計通りに出来ているか否かを検査する検査装置に関する。
【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細くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスク基板と総称する）を用いて、露光装置で半導体基板（ウェハ）上に回路パターンの露光転写を繰り返すことで回路形成することにより製造される。
【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。よって、マスク基板に形成されたマスクパターンの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。
【０００４】
検査手法としては、拡大光学系を用いてマスク基板上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、かかる光学画像の元になる設計データから得られる設計画像にパターン形成時のプロセスの影響や光で投影した時の輪郭のぼけを加味して形成された参照画像と比較することにより検査を行う方法が知られている（ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査）。かかる検査装置における検査方法では、画像同士の位置合わせの後、画像同士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、パターン欠陥有りと判定する。上述したパターン検査装置では、深紫外（ＤＵＶ）光を基板に照射して、その透過像或いは反射像を撮像することにより、光学画像を取得する。
【０００５】
ここで、半導体デバイスの微細化に伴い、露光波長そのものを従来よりもさらに短波長化することが検討されている。１５７ｎｍの光は、縮小転写するためのレンズ材料の制限から断念されている。そのため、現時点で最も可能性があると考えられているのは、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ光である。ＥＵＶ光は、軟Ｘ線領域に区分される光で多くの物体に対して透過吸収されるために、もはや投影光学系を形成することが出来ない。そのため、ＥＵＶ光を用いた露光手法については反射光学系が提案されている。このように、ＥＵＶリソグラフィにおいては、ＥＵＶ光を反射する多層膜ミラーから構成される反射光学系が使用される。
【０００６】
ＥＵＶリソグラフィを半導体デバイス量産に適用するには、高い生産性が重要であり、その実現にはＥＵＶマスクの信頼性向上が鍵となる。これまで、マスクの信頼性を担保するために、露光する光と同じ波長を有する光を光源とするパターン検査装置を使って、マスクに欠陥が無いことを確認してきた。しかし、ＥＵＶリソグラフィと同じ１３．５ｎｍの波長の光を使ったＥＵＶマスク検査装置は市場に存在しない。
【０００７】
量産適用が進められているＥＵＶ露光機では、非干渉性のＥＵＶ光をプラズマ光源から得ている。このＥＵＶ光を上述したように複数のミラーで構成される反射光学系を介してＥＵＶマスク上のパターンを照明し、さらに複数のミラーで構成される反射光学系でウェハ上に導いて、１／４に縮小転写している。プラズマ光源は、液体金属にレーザーパルスを照射して得られる光を集光することで得られるパルス光源で、金属種に応じて波長スペクトルが決まっており、現在液体のSnが使用されている。また光源出力としては、中間集光点で２００Ｗ以上の出力が得られている。しかし、液体金属のデブリが集光ミラーに付着するために反射率が低下し、生産性が劣化することが知られている。そのため、反射率がある閾値以下に下がった時に、集光ミラーを交換する必要がある。
【０００８】
一方、シンクロトロンから得られる可干渉性のＥＵＶ光を、周期性のあるパターンで回折・干渉させることにより、１／２の縮小転写が可能なＥＵＶ干渉リソグラフィ（ＥＵＶ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が提案されている。シンクロトロン光源を有するＥＵＶ光源は、電子の軌道が曲がるときに軌道の接戦方向に発生するＸ線を直接利用するため、プラズマ光を生成させる必要がなく、デブリの無いクリーンな光を得ることが出来る。また、長期的な運用を通して成熟している技術であり、生産性の面や稼働率の点で非常に有利であることが期待されている。シンクロトロンは、電子の軌道を曲げるための磁石と、電子を閉じ込めておくための大型の設備（直径数十〜数百メートル程度）、さらには電子を入力する大型の加速器が必要となる。１９７０年代から使用されてきている技術であり、これまでは主に実験目的で大きな研究機関などが国家プロジェクトの一環として保有されてきた。１９９０年後半に商用目的で従来に比較して小型（直径５〜２０メートル程度）のシンクロトロンが提案されたが、その時の半導体量産技術としてはＤＵＶ露光が主流になりつつあって、軟Ｘ線やＥＵＶがこれまで半導体の生産技術に利用されることは無かった。
【０００９】
ここで、シンクロトロンから放射される光は干渉性があり、この可干渉性（コヒーレントな）のＥＵＶ光をＥＵＶマスクに照射すると、結像面ではパターンに依存した回折像が得られる。周期性のあるパターンであれば、パターンの大きさや周期性に応じた集光パターン（スポット）を得ることが出来る。しかし、周期性の無いパターンや不規則な位置に存在する欠陥は、ＥＵＶ光が回折・散乱して強度の弱いスポットや広がった光を生じる。この強度が弱いスポットや広がった光は、検出器に十分な感度幅があれば、パターンや欠陥に依存した信号として検出することができる。しかし、結像面で得られる像は回折像であるため、マスク上に設けられた複数の図形から構成される２次元のパターン像と比較するためには回折像を２次元パターン像に変換する必要がある。
【００１０】
しかしながら、シンクロトロンから放射される干渉性のあるＥＵＶ光は、ＥＵＶマスク上のパターンで回折・干渉するため、得られた回折像から直接パターンのエッジの位置を正確に知ることは非常に困難となる。一方、ＥＵＶマスクを検査する時に、マスクパターンの位置と検査装置の座標系とを高精度で一致させないと、意図した検査領域と実際のパターンの欠陥検査領域がずれて、検査結果が左右される。従来の紫外光を用いた光検査装置では、意図した領域にあるパターン像と実際に得られたパターン像とがずれていても、実際に得られたパターン像自体を使って検査領域との差分が最小になるようにアライメントすることでずれを補正することが可能である。しかし、パターンに依存した回折像では、アライメントにより直接ずれを高精度に補正することは困難である。
【００１１】
回折像を使ったパターンの検査にＸ線タイコグラフィ技術を利用することが検討されている。Ｘ線タイコグラフィ技術では、検査対象物にコヒーレントＸ線を照射して得られる各位置の回折Ｘ線の強度データを用いて反復位相回復計算を行うことにより検査対象物の空間画像を生成する（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、パターンの空間画像を生成するための反復位相回復計算処理に時間が長くかかってしまうといった問題があった。そのため、検査時間が大幅に長くなってしまうため、実用化につながらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１６−１３８７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したように、コヒーレントなＥＵＶ光から得られる回折像を用いて、ますます高集積化が進んだＥＵＶマスクのパターン検査を行うためには、高精度な位置合わせが必要となる。
【００１４】
そこで、本発明の一態様は、コヒーレントなＥＵＶ光から得られる像を用いてパターン検査を行う場合に高精度に位置合わせが可能な装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様のＥＵＶマスク検査装置は、
パターンが形成され、前記パターンの形成領域がペリクルにより覆われたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板を着脱自在に支持する、移動可能なステージと、
ステージの移動を制御するステージ制御部と、
ＥＵＶマスク基板のペリクルにより覆われていないペリクルの外側の領域に、荷電粒子ビームを照射して、荷電粒子ビームの照射に起因してＥＵＶマスク基板から出力された反射電子または２次電子による反射信号を検出する信号検出機構と、
反射信号を得るために荷電粒子ビームのＥＵＶマスク基板への照射を制御するビーム制御回路と、
信号検出機構で検出された信号を用いて、ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算する位置演算部と、
ＥＵＶ光源から発生されたコヒーレントなＥＵＶ光をＥＵＶマスク基板のペリクルにより覆われたパターンの形成領域に導いて、ＥＵＶ露光機と同じ角度で前記ＥＵＶ光をＥＵＶマスクに照射して、かつＥＵＶ光を前記パターンの形成領域に集光するための、少なくとも２枚の多層膜ミラーで構成された反射光学系と、
予め決められた入射角度でＥＵＶマスク表面を照明することによってＥＵＶマスク表面から反射したＥＵＶ光を検出するＥＵＶ検出器と、
を備え、
位置演算部は、ＥＵＶマスク基板のパターン形成領域を保護するために設けられたペリクル、ペリクルを支持するペリクルフレーム、及びペリクルを固定するためにＥＵＶマスク基板に設けられた固定具からなるペリクル領域を計算し、
ビーム制御回路は、ペリクル領域では荷電粒子ビームを照射しないように荷電粒子ビームの照射を制御し、
ステージ制御部は、ペリクル領域の外側に配置された、パターン位置を認識するためのマークを検出する場合に、必要なマークの位置を検出するようにステージを移動させ、ＥＵＶ光検出器にて反射したＥＵＶ光の信号を得る場合に、ペリクルを通してＥＵＶマスク基板に前記ＥＵＶ光が照射されるように前記ステージを移動させることを特徴とする。
【００１６】
また、ＥＵＶマスク基板のペリクルにより覆われていないペリクルの外側の領域には、少なくとも３つ以上の複数のアライメントマークが形成され、
反射信号を検出する信号検出機構は、複数のアライメントマークのうち少なくとも３つ以上のアライメントマークの各反射信号を検出し、
位置演算部は、３つ以上のアライメントマークの各反射信号の強度分布から得られる各マークプロファイルの情報を用いて各マークの位置座標を計算し、さらにペリクルに保護されたパターンの中心座標を演算して、ペリクルに保護された前記パターン像の領域位置を演算すると好適である。
【００１７】
また、ＥＵＶ光検出器は、ペリクルで保護されたパターンの形成領域で反射するＥＵＶ光を検出し、
位置演算部で計算されたパターンの中心座標と、ステージ制御部による制御により移動させられたステージのステージ位置情報から、ＥＵＶ光が照射されている場所を特定する位置特定部と、
検出されたＥＵＶ光による回折像の前記パターン像と、比較検査に使用されるパターンデータから演算される前記ＥＵＶ光が照射された場所におけるパターンの回折像による参照画像を比較する比較部と、
をさらに備えると好適である。
【００１８】
また、信号検出機構は、検出されたアライメントマークの反射信号の強度分布からマークの位置座標を高精度で得るために、前記ＥＵＶ光の波長の１／１０以下の分解能を有する荷電粒子ビームを用いて検出信号を得ると好適である。
【００１９】
本発明の一態様のＥＵＶマスク検査方法は、
パターンが形成され、パターンの形成領域がペリクルにより覆われたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク基板のペリクルにより覆われていないペリクルの外側の領域に、荷電粒子ビームを照射して、荷電粒子ビームの照射に起因してＥＵＶマスク基板から出力された反射電子または２次電子の信号を取得する工程と、
取得された反射電子または２次電子の信号を用いて、ペリクルに覆われたパターン像の領域位置を演算する工程と、
ＥＵＶ光源から発生されたコヒーレントなＥＵＶ光を、少なくとも２枚の多層膜ミラーで構成される反射光学系を用いてＥＵＶマスク基板のペリクルにより覆われたパターンの形成領域にＥＵＶ光を選択的に照射する工程と、
ＥＵＶ光の照射に起因してＥＵＶマスク基板から反射された反射ＥＵＶ光を検出する工程と、
演算された領域位置における検出された反射ＥＵＶ光によるパターン像と、対応する参照画像とを比較し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、コヒーレントなＥＵＶ光から得られる回折像を用いてパターン検査を行う場合に高精度に位置合わせができる。よって、設計パターンを元に回折像となる参照画像を予め用意しておくことで、検査画像として実際に取得した回折像を元に実空間像を作成せずとも高精度に欠陥位置を特定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図３】実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板の上面図である。
【図４】実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板の断面図である。
【図５】実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板にＥＵＶ光と電子ビームとを照射した場合の状態を説明するための図である。
【図６】実施の形態１におけるアライメント制御回路の内部構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１における各領域中心とパターン座標との関係を説明するための図である。
【図８】実施の形態１における比較回路の内部構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態１における検出回折画像と参照回折画像との一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図１において、基板１０１（検査対象基板の一例）に形成されたパターンの欠陥を検査する検査装置１００は、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスク検査装置の一例である。また、検査装置１００は、画像取得装置の一例である。検査装置１００は、検査画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。
【００２３】
検査画像取得機構１５０は、検査チャンバ１０２、荷電粒子検出機構２２０、検査室１０３、検出回路１０６、パターンメモリ１２３、検出回路３０６、マークパターンメモリ３２３、ステージ駆動機構１４２、及びレーザ測長システム１２２を備えている。検査チャンバ１０２内には、ミラー２０２，２０４、及び検出器２０６が配置される。荷電粒子検出機構２２０では、電子ビームカラム内に、電子銃２２２（荷電粒子光源）、電子光学系２２４、及び検出器２３０が配置される。電子光学系２２４（荷電粒子光学系）は、電子銃２２２から放射された電子ビームを、基板１０１（ＥＵＶマスク基板）に照射する。検出器２３０（信号検出機構）は、基板１０１（ＥＵＶマスク基板）で反射した反射電子または２次電子による反射信号を検出する。また、検査チャンバ１０２には、検査光となるＥＵＶ光の入射口１０４が形成される。また、複数のミラー２０２，２０４によって反射光学系が構成される。検査チャンバ１０２、荷電粒子検出機構２２０の電子ビームカラム、及び検査室１０３内は、それぞれ、或いは共通の図示しない真空ポンプによって真空引きされ、所定の圧力の真空環境に制御される。
【００２４】
検査室１０３内には、少なくともＸＹ平面上を移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、検査対象となる基板１０１が着脱自在に配置される。基板１０１には、ＥＵＶ光を用いてマスクパターンを半導体基板等に露光転写するＥＵＶ露光用のＥＵＶマスク基板が含まれる。基板１０１は、例えば低熱膨張ガラス基板上に多層膜が形成されることによって構成され、反射型のマスクを構成する。多層膜は、例えばモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の層が交互に積層されたものが使用される。多層膜上の全面にルテニウム（Ｒｕ）等のキャップ膜が形成される。基板１０１の多層膜上には、ＥＵＶ項を吸収する吸収体膜が形成されており、この吸収体膜を複数の図形パターンによって構成されたチップパターンに相当する部分を、エッチング等で取り除くことで、パターンが形成されている。このパターンが形成された領域は、例えば、かかるキャップ膜が露出しているので、ＥＵＶ光を反射する。一方、パターンが形成されていない領域は、キャップ膜上にＥＵＶ光を吸収する吸収体膜が残っており、ＥＵＶ光を反射しない。さらに、このように基板１０１は、パターンが形成され、基板１０１上のパターンの形成領域は、ペリクル枠によって囲まれ、上面がペリクル１２により覆われ、保護されている。基板１０１は、例えば、パターン形成面を上側に向けてかつ着脱自在にＸＹステージ１０５上に支持（載置）される。ＸＹステージ１０５は、パターン形成領域面と平行な面に自在に移動可能である。また、ＸＹステージ１０５上には、検査室１０３の外部に配置されたレーザ測長システム１２２から照射されるレーザ測長用のレーザ光を反射するミラー２１６が配置されている。
【００２５】
反射光学系は、少なくとも２枚の多層膜ミラーで構成される。図１の例では、複数のミラー２０２，２０４によって反射光学系が構成される。反射光学系は、シンクロトロン光源５００（ＥＵＶ光源）から発生されたコヒーレントなＥＵＶ光を、基板１０１（ＥＵＶマスク基板）のペリクルにより覆われたパターン形成領域に導いて、ＥＵＶ露光機と同じ角度で照射して、かつパターン形成領域で集光する。具体的に説明する。ミラー２０２（第１のミラー）は、ＥＵＶ光を反射する多層膜ミラーから構成され、駆動ベース２１２上に配置される。そして、ミラー２０２は、入射口１０４から入射されたＥＵＶ光を所定の方向に反射する。駆動ベース２１２は、ミラー２０２を駆動して、かかるミラー２０２による反射方向（角度）を可変に調整する。ミラー２０４（第２のミラー）は、ＥＵＶ光を反射する多層膜ミラーから構成され、駆動ベース２１４上に配置される。そして、ミラー２０４は、ミラー２０２から反射されたＥＵＶ光の向きを変えて、試料面に対して所定の方向に反射する。また、ミラー２０４は、ＥＵＶ露光機と同じ角度で照射すると共に、基板１０１のパターン形成領域内の所望の位置にＥＵＶ光を集光する。駆動ベース２１４は、ミラー２０４を駆動して、かかるミラー２０４による反射方向（角度）と焦点距離（フォーカス）を可変に調整する。検出器２０６（ＥＵＶ光検出器）は、入射光の角度によって反射角度が決められた基板１０１（ＥＵＶマスク表面）で反射したＥＵＶ光を検出する。検出器２０６は、例えば、ＥＵＶ光に感度があるＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等を用いて構成され、駆動ベース２１６上に配置される。検出器２０６の受光面が、検査チャンバ１０２内に配置されていれば、残りの部分は検査チャンバ１０２外に配置されていても構わない。検出器２０６は、基板１０１で反射したＥＵＶ光を受光し、基板１０１（ＥＵＶマスク基板）上で反射した回折ＥＵＶ光の強度分布を検出する。駆動ベース２１６は、検出器２０６を駆動して、基板１０１で反射したＥＵＶ光を予め設定されたＮＡで受光するための基板１０１と検出器２０６受光面との焦点距離を可変に調整する。検出器２０６は、検査チャンバ１０２の外部で検出回路１０６に接続される。検出回路１０６は、パターンメモリ１２３に接続される。
【００２６】
荷電粒子検出機構２２０の電子ビームカラム内の電子光学系２２４は、複数の電磁レンズ、及び静電偏向器を有する。電子光学系２２４の構成は、これに限るものではない。電子光学系２２４その他の光学素子等が配置されても構わない。
【００２７】
制御系回路１６０では、検査装置１００全体を制御する制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、ステージ制御回路１１４、ミラー制御回路１２４、アライメント制御回路１２６、ビーム制御回路１２７、検出器駆動制御回路１２８、磁気ディスク装置１０９、モニタ１１７、及びメモリ１１８に接続されている。
【００２８】
また、パターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。マークパターンメモリ３２３は、アライメント制御回路１２６に接続されている。また、ＸＹステージ１０５は、ステージ制御回路１１４の制御の下に駆動機構１４２により駆動される。そして、ステージ制御回路１１４（ステージ制御部）は、ＸＹステージ１０５の位置を高精度に制御する。駆動機構１４２では、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向に駆動する２軸（Ｘ−Ｙ）の駆動系が構成され、ＸＹステージ１０５が移動可能となっている。そして、ＸＹステージ１０５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。レーザ測長システム１２２は、ミラー２１６からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でＸＹステージ１０５の位置を測長する。ミラー２０２は、ミラー制御回路１２４の制御の下に駆動ベース２１２により駆動される。ミラー２０４は、ミラー制御回路１２４の制御の下に駆動ベース２１４により駆動される。検出器２０６は、検出器駆動制御回路１２８の制御の下に駆動ベース２１６により駆動される。ビーム制御回路１２７（ビーム制御機構）は、荷電粒子検出機構２２０を制御して、反射信号を得るために電子ビームの基板１０１（ＥＵＶマスク基板）への照射を制御する。
【００２９】
基板１０１のパターン形成の基となる設計パターンデータ（描画データ）が検査装置１００の外部から入力され、磁気ディスク装置１０９に格納される。
【００３０】
検査装置１００の外部に配置されるシンクロトロン光源５００から放出されたコヒーレントなＥＵＶ光１４は、伝播路５０２内の光学系５１０を介して、検査チャンバ１０２の入射口１０４から検査チャンバ１０２内に入射する。例えば、基板１０１面と平行に入射される。シンクロトロン光源５００には、電子の軌道を曲げるための磁石と、電子を閉じ込めておくための検査装置１００に比べて大型の設備（直径５〜２０メートル程度）、さらには電子を入力する加速器（長さ数メートル程度）が配置される。露光装置などで使用されるＥＵＶ光は、高温・高密度なプラズマ光から得ており、例えば、強力なレーザ光を特定の物質（例えば、Ｓｎ）に照射して、発光するプラズマ光から取り出されている。レーザを使って特定の物質を励起させてプラズマ光を生成する場合、入力のレーザパワーに応じた出力のプラズマ光が得られる。高出力のレーザを照射させるための的になる特定の物質を、連続的にかつ一か所に集中して輝度の高いプラズマ光源を得るために、物質を液体に維持して大きさを制御してパルス状に打ち出している。レーザによって急速に励起された物質は、膨張・イオン化をしてプラズマを生成する。プラズマ発光した後の物質は、イオン化しているものは、強力な磁力や水素による還元雰囲気で除くことは可能だが、さらに中性化した物質はそのまま残留物（デブリ）として雰囲気中に堆積していく。生成されたプラズマ光は、１３．５ｎｍのＥＵＶ光を選択的に反射する多層膜ミラーで導いてＥＵＶ光の集光点（光源）を形成するが、このプラズマ光源に近いところに配置されている多層膜ミラーがデブリにより反射率が劣化するが知られている。一方、実施の形態１におけるシンクロトロン光源５００では、プラズマ光を生成させる必要がなく、電子の軌道が曲がるときに軌道の接戦方向に発生するＸ線を直接利用するため、クリーンな光を得ることができる。但し、シンクロトロン光源５００では、干渉性のある（コヒーレントな）ＥＵＶ光１４が出力される。ここでは、ＥＵＶ光源の一例として、シンクロトロン光源５００を用いているが、これに限るものではない。コヒーレントなＥＵＶ光１４が出力されるＥＵＶ光源であればよい。
【００３１】
基板１０１面と平行に入射された、シンクロトロン光源５００からのコヒーレントなＥＵＶ光１４は、ミラー２０２によって反射され、さらに、ミラー２０４によって反射されて、予め設定された角度（ＥＵＶ露光機でＥＵＶマスク基板にＥＵＶ光が入射される時の角度）で、ＸＹステージ１０５によって移動している基板１０１に入射させられる。ＥＵＶ光１４の照射に起因してマスク基板１０１から反射された反射ＥＵＶ光１６は、検出器２０６によって検出される。
【００３２】
ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
【００３３】
図２は、実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図２において、実施の形態１における検査方法は、アライメントマーク画像取得工程（Ｓ１０２）と、位置演算工程（Ｓ１０３）と、ステージ移動工程（Ｓ１１０）と、回折画像取得工程（Ｓ１１２）と、フレーム画像作成工程（Ｓ１１４）と、参照回折画像作成工程（Ｓ１２０）と、比較工程（１３０）と、欠陥位置演算工程（Ｓ１３４）と、判定工程（Ｓ１３６）と、いう一連の工程を実施する。また、位置演算工程（Ｓ１０３）は、内部工程として、アライメントマーク位置演算工程（Ｓ１０４）と、パターン座標中心演算工程（Ｓ１０６）と、フレーム中心座標演算工程（Ｓ１０８）と、いう一連の工程を実施する。
【００３４】
アライメントマーク画像取得工程（Ｓ１０２）として、荷電粒子検出機構２２０は、基板１０１（ＥＵＶマスク基板）のペリクル１２により覆われていないペリクル１２の外側の領域に、電子ビームを照射して、電子ビームの照射に起因して基板１０１を反射した反射電子及び２次電子による反射信号を検出する。言い換えれば、検出器２３０（信号検出機構）は、ＥＵＶマスク基板のペリクル１２により覆われていないペリクルの外側の領域に、電子ビーム１８を照射して、電子ビーム１８の照射に起因してＥＵＶマスク基板から出力された反射電子または２次電子による反射信号を検出する。このアライメントマーク画像取得工程（Ｓ１０２）を少なくとも３回、ペリクル１２の外側の領域に配置された異なるアライメントマークに対して行うことで、ＥＵＶマスク基板に設けられたパターンの位置を認識することが出来る。
【００３５】
上述したように、シンクロトロン光源５００で発生するＥＵＶ光１４には干渉性があるため、可干渉性（コヒーレントな）のＥＵＶ光１４をＥＵＶマスクに照射すると、結像面ではパターンに依存した回折スポットを生じる。周期性のあるパターンであれば、適切な条件下でマスクパターンの線幅やピッチに応じて、複数のスポットに集光される。しかし、周期性の無いパターンや欠陥の場合は、ランダムな固有の回折スポットを生じる。検出器２０６に十分な感度幅があれば、パターンや欠陥に依存した信号を検出することが可能である。しかし、結像面で得られる像は回折スポットであるため、通常比較検査で使用される設計パターンをベースにパターン形成時のプロセスの影響等を加味した生成した参照画像と比較するためには、取得した回折像を２次元パターン像に変換するか、仮想的に参照画像をコヒーレント光で照明して得られる回折パターンに変換する必要がある。
【００３６】
さらに、シンクロトロン光源５００から放射される干渉性のあるＥＵＶ光は、ＥＵＶマスク上のパターンで回折・干渉するため、取得された回折画像を使って直接パターンのエッジの位置を正確に知ることは非常に困難となる。また、ＥＵＶ基板がステージ上に載置されただけの場合、ＥＵＶ基板の搬送システムの誤差の範囲で位置がずれている恐れがある。このパターン像のずれ量が正確に判らないと、ペリクルに覆われている回折・干渉したＥＵＶ光１６によって取得する像を得る範囲を定義することが困難である。ＥＵＶマスクを検査する時に、マスクパターンの位置と検査装置１００の座標系とを高精度で一致させないと、意図した検査領域と実際の検査領域がずれてしまい、高精度な検査結果は得られない。ＥＵＶの波長は１３．５ｎｍであり、現在のＮＡ：０．３３のＥＵＶ露光装置を仮定し、リソグラフィのプロセス性能を意味するｋ１を０．３としたときに、想定される単一露光での解像度は半導体ウェハ上１２ｎｍ程度（マスク上４８ｎｍ程度）と考えられている。そのため、少なくともＥＵＶマスク上で数ｎｍ程度（解像度の１／１０以下）の精度を得るためには、１ｎｍ程度の再現性を持ったＥＵＶマスクのアライメント精度が必要になる。かかるアライメント精度を得るために、波長が十分短い電子ビームを用いて位置測定を行う。
【００３７】
図３は、実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板の上面図である。
図４は、実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板の断面図である。図４において、基板１０１に積層される多層膜等の図示は省略している。図３及び図４に示すように、パターン形成領域１０は、パターン保護のためペリクル１２によって覆われている。ペリクル１２は、ペリクルフレーム１１に貼られ（支持され）、ペリクルフレーム１１が４つの取り付け固定具１３（スタッド）によって基板１０１に取り付けられている。また、基板１０１のペリクル１２により覆われていないペリクル１２の外側の領域には、複数のアライメントマーク２１７が形成されている。かかる基板１０１のペリクル１２により覆われていないペリクル１２の外側の領域には、少なくとも３つ以上の複数のアライメントマークが形成される。図３の例では、基板１０１の例えば、４つの角に対応して、４つのアライメントマーク２１７が形成されている。ＥＵＶマスク基板１０１には、図示しない描画装置によってかかる複数のアライメントマーク２１７により位置決めされたチップパターンが形成されている。
【００３８】
図５は、実施の形態１におけるＥＵＶマスク基板にＥＵＶ光と電子ビームとを照射した場合の状態を説明するための図である。上述したように、基板１０１のパターン形成領域１０は、ペリクル１２によって覆われている。ペリクル１２は、例えば、数十ｎｍの膜厚のポリシリコンと数ｎｍの膜厚の窒化ケイ素の膜によって形成される。かかるペリクル１２にＥＵＶ光１４を照射すると、例えば、８０％以上の透過率で内部のパターン形成領域１０にＥＵＶ光１４が届き、反射ＥＵＶ光１６がペリクル１２を通過する。よって、基板１０１上に形成されたパターンの回折像を撮像できる。これに対して、ペリクル１２に例えば走査電子顕微鏡に使用されるような数ｋｅＶの電圧で加速される電子ビーム１８を照射すると、ペリクル膜を通過する際に多くのエネルギーが吸収され、ＥＵＶマスク表面で反射してくる２次電子を十分に得ることが出来ない。さらに、ペリクル膜に吸収された電子エネルギーは熱に変換されて、ペリクル膜が局所的に熱変形を起こし、ペリクル１２が破損してしまうことにつながる。そこで、実施の形態１では、電子ビームを使って、ペリクル１２の枠の外部に配置された複数のアライメントマーク２１７の位置を検出する。なお、アライメントマークは、例えば数μｍ幅で数百μｍのサイズの十字マークが使用される。この場合に、上述したように、１ｎｍ程度の再現性を持ったアライメント精度を得るため、荷電粒子検出機構２２０は、十分な分解能が得られる倍率（具体的には、撮像されたイメージ上で2nm以下の分解能が得られる倍率）でアライメントマーク２１７の位置を検出する。言い換えれば、荷電粒子検出機構２２０では、ＥＵＶ光の波長の１／１０以下のサイズを解像可能な分解能を有する電子ビームを用いる。よって、検出器２３０（信号検出機構）は、ＥＵＶ光の波長の１／１０以下のサイズを解像可能な分解能を有する電子ビームを用いて、反射信号を検出する。
【００３９】
図６は、実施の形態１におけるアライメント制御回路の内部構成を示すブロック図である。図６において、アライメント制御回路１２６内には、マーク位置演算部５０、ペリクル領域計算部５１、パターン中心座標演算部５２、及びフレーム座標中心演算部５４が配置される。マーク位置演算部５０、ペリクル領域計算部５１、パターン中心座標演算部５２、及びフレーム座標中心演算部５４といった各「〜部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。マーク位置演算部５０、ペリクル領域計算部５１、パターン中心座標演算部５２、及びフレーム座標中心演算部５４に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリ、或いはメモリ１１８にその都度格納される。
【００４０】
まず、アライメント制御回路１２６は、基板１０１（ＥＵＶマスク基板）のパターン形成領域を保護するために設けられたペリクル１２と、ペリクル１２を支持するペリクルフレーム１１、及びペリクル１２を固定するために基板１０１に設けられた固定具１３で占められるペリクル領域を計算する。具体的には、ペリクル領域計算部５１が、アライメントマークの設計データ及びレーザ測長システム１２２で測定されたステージ位置情報とに基づいてかかるペリクル領域を計算する。次に、ステージ制御回路１１４は、ペリクル領域の外側に配置された、パターン位置を認識するためのアライメントマーク２１７を検出する場合に、必要なアライメントマーク２１７の位置を検出するようにステージを移動させる。このとき、マーク位置とステージ位置の間には、ステージに基板を置くときに許される図示されていない基板のハンドリング装置と基板の公差による誤差（例えば、１００μｍ程度）が存在する。この誤差を考慮して、十分な大きさのアライメントマーク（例えば、５００μｍ以上）が複数配置されており、誤差を含んだ位置に置かれても電子ビーム１８でマークからの反射信号を得ることができる。これにより、ＸＹステージ１０５によって、アライメントマークの設計データ及びレーザ測長システム１２２で測定されたステージ位置情報に基づいて基板１０１上のアライメントマーク２１７に電子ビームが照射可能な位置に基板１０１を移動させる。ビーム制御回路１２７は、ペリクル領域では電子ビーム１８を照射しないように電子ビーム１８の照射を制御する。かかる状態で、アライメントマーク２１７を検出する。荷電粒子検出機構２２０の電子銃２２２（放出源）から放出された電子ビーム１８は、電子光学系２２４の一部である電磁レンズによって基板１０１面上に焦点が合わされ、所望の縮小率のビームとなって、基板１０１上のアライメントマーク２１７の形成領域に照射される。また、かかる場合に、電子光学系２２４の一部である偏向器によって、電子ビーム１８が偏向されることにより、アライメントマーク２１７上が走査（スキャン）される。基板１０１に電子ビーム１８が照射されたことに起因して基板１０１から反射電子或いは２次電子による２次電子ビーム１９（反射信号）（図１の点線）が放出される。
【００４１】
反射電子或いは２次電子ビーム１９（反射信号）は、検出器２３０に投影される。反射信号を検出する検出器２３０（信号検出機構）は、複数のアライメントマーク２１７のうち少なくとも３つ以上のアライメントマークの各信号を検出する。そのため、荷電粒子検出機構２２０は、かかるスキャン動作を、複数のアライメントマーク２１７のうち３つ以上のアライメントマークに対して行う。これにより、荷電粒子検出機構２２０は、複数のアライメントマーク２１７のうち３つ以上のアライメントマーク２１７の各反射信号を検出する。
【００４２】
検出器２３０によって検出された各アライメントマーク２１７からの反射信号の検出データは、測定順に検出回路３０６に出力される。検出回路３０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、マークパターンメモリ３２３に格納される。このようにして、荷電粒子検出機構２２０は、基板１０１上に形成された複数のアライメントマーク２１７の反射信号による画像を取得する。そして、各アライメントマーク画像のデータは、位置回路１０７からの各位置を示す情報と共に、アライメント制御回路１２６に転送される。
【００４３】
位置演算工程（Ｓ１０３）として、アライメント制御回路１２６（位置演算部）は、検出器２３０（信号検出機構）で得られた反射電子または２次電子による反射信号を用いて、基板１０１（ＥＵＶマスク基板）のペリクル１２に覆われたパターン座標を高精度に演算する。この時、ハンドリングの再現性に起因する基板の載置誤差と、基板サイズの公差の影響は排除される。具体的には、アライメント制御回路１２６は、検出された少なくとも３つ以上のアライメントマークの各信号を用いて、ペリクル１２に保護されたパターンの中心座標を演算して、ペリクル１２に保護されたパターン像の領域位置を演算する。具体的には、以下のように、各位置を演算する。
【００４４】
まず、アライメントマーク位置演算工程（Ｓ１０４）として、マーク位置演算部５０は、撮像された各アライメントマーク画像から各アライメントマーク２１７の位置を演算する。例えば、アライメントマーク２１７が十字型のマークであれば、ｘ方向の両エッジの位置を演算（測定）する。これにより、両エッジの中心を演算すれば、アライメントマーク２１７のｘ方向の中心位置（ｘ座標）が取得できる。同様に、ｙ方向の両エッジの位置を演算（測定）する。これにより、両エッジの中心を演算すれば、アライメントマーク２１７のｙ方向の中心位置（ｙ座標）が取得できる。
【００４５】
パターン中心座標演算工程（Ｓ１０６）として、パターン中心座標演算部５２は、３つ以上のアライメントマーク２１７の位置を使って、基板１０１に形成されたチップパターンの中心位置（中心座標）を演算する。
【００４６】
図７は、実施の形態１における各領域中心とパターン座標との関係を説明するための図である。基板１０１にチップパターンが描画装置により描画される場合と同様に本形態１のＥＵＶマスク検査装置においても、まず、各アライメントマーク２１７の位置を基準に、パターン中心座標Ｐ０を設定する。そして、チップパターン（マスクパターン）を構成する各図形パターンが含まれるストライプ先頭のフレーム領域３０の中心座標Ｐ１は、かかるパターン中心座標Ｐ０からのベクトル座標によって設定される。よって、実施の形態１では、３つ以上のアライメントマーク２１７の位置を使って、基板１０１に形成されたチップパターンの中心位置（中心座標Ｐ０）を演算する。３つ以上のアライメントマーク２１７の位置を使うことで、チップパターンの中心位置である１点を演算できる。チップパターンの中心位置（中心座標Ｐ０）を得ることで、マスクパターンを含むすべてのストライプ領域２０の位置及びストライプ領域２０に含まれるすべてのフレーム領域３０の位置とレーザ測長システム１２２で測定されたステージ位置を使った検査装置１００の座標系とを位置合わせできる。
【００４７】
フレーム中心座標演算工程（Ｓ１０８）として、フレーム座標中心演算部５４は、フレーム座標中心演算部５４は、３つ以上のアライメントマーク２１７の反射信号から得られたチップパターンの中心位置（中心座標Ｐ０）を使って、検査領域単位となる各フレーム領域の中心位置（中心座標）Ｐ１（パターン像の領域位置）を演算する。
【００４８】
ここで、基板１０１に形成されたチップパターンの画像を取得する場合に、基板１０１のパターン形成領域１０をＥＵＶ光１４で照射可能なサイズでｙ方向に短冊状に複数のストライプ領域２０に分割する。そして、ＸＹステージ１０５を移動させながら、ストライプ領域２０毎に、各ストライプの回折画像を取得していく。そして、かかるストライプの回折画像をｘ方向に例えばｙ方向と同サイズで複数のフレーム領域３０に分割し、フレーム領域３０単位で参照画像と比較する。そのため、画像比較の際のアライメントは、同じフレーム領域３０の画像同士で行うことになる。そのため、各フレーム領域の中心位置（座標中心）Ｐ１を演算しておく。
【００４９】
ステージ移動工程（Ｓ１１０）として、基板１０１上の最初のストライプ領域２０の撮像開始位置にＥＵＶ光１４が照射されるように、検査チャンバ１０２内にある多層膜ミラー２０２、２０４から構成される反射光学系に対して、ＸＹステージ１０５を移動させる。既に、各フレーム領域の中心位置（座標中心）Ｐ１がわかっており、マスクパターンの位置と検査装置１００の座標系とが位置合わせされているので、最初のフレーム領域の撮像開始位置にＥＵＶ光１４が照射されるように、ＸＹステージ１０５を移動させればよい。
【００５０】
回折画像取得工程（Ｓ１１２）として、検査画像取得機構１５０は、ＸＹステージ１０５を移動させながら、ストライプ領域２０毎に、各ストライプに含まれる回折画像を取得する。具体的には、以下のように動作する。まず、ステージ制御回路１１４は、検出器２０６（ＥＵＶ光検出器）にて反射したＥＵＶ光１６の信号を得る場合に、ペリクル１２を通してＥＵＶマスク基板のパターン形成領域にＥＵＶ光１４が照射されるようにＸＹステージ１０５を移動させる。そして、ＥＵＶ光源から発生されたコヒーレントなＥＵＶ光を、少なくとも２枚の多層膜ミラーで構成される反射光学系を用いてＥＵＶマスク基板のペリクル１２により覆われたパターンの形成領域１０にＥＵＶ光を選択的に照射する。具体的には、以下のように動作する。ミラー２０２，２０４といったＥＵＶ光の方向を調整可能な反射光学系は、ＥＵＶ光源から発生されたコヒーレントなＥＵＶ光１４を、ＥＵＶマスク基板のペリクル１２により覆われたパターンの形成領域１０に導いて、ＥＵＶ露光機と同じＥＵＶマスクに垂直な法線に対して５〜６度の角度のうち予め決められたれ角度で照射するために、２枚の多層膜ミラーで構成された反射光学系を通してＥＵＶ光１４を照射する。さらに具体的には、検査画像取得機構１５０は、基板１０１面と平行に入射された、シンクロトロン光源５００からのコヒーレントなＥＵＶ光１４を、ミラー２０２によって反射し、さらに、ミラー２０４によって反射して、予め設定された角度（ＥＵＶマスクに垂直な法線に対して５〜６度の角度のうち予め決められたれ角度）で、ＸＹステージ１０５によって移動している基板１０１に入射する。ＥＵＶ光１４の照射に起因してマスク基板１０１から（垂直な法線に対して５〜６度のうち入射光の角度と法線に対して対称な角度に）反射されたＥＵＶ光１６を、検出器２０６によって検出する。言い換えれば、検出器２０６（ＥＵＶ光検出器）は、予め決められた入射角度でＥＵＶマスク表面を照明することによってＥＵＶマスク表面から反射したＥＵＶ光を検出する。かかる場合に、検出器２０６は、パターン形成領域１０で反射するＥＵＶ光を検出する。検出器２０６によって検出されたＥＵＶ光１６の検出データ（測定画像）は、測定順に検出回路１０６に出力される。検出回路１０６内では、図示しないＡ／Ｄ変換器によって、アナログの検出データがデジタルデータに変換され、パターンメモリ１２３に格納される。このようにして、検査画像取得機構１５０は、基板１０１上に形成されたチップパターンの各ストライプの回折画像を順に取得する。なお、設計データ上、パターンが存在しないストライプ領域については、画像取得動作を省略して、次のストライプ領域に進めばよい。ここで、上述したように、コヒーレントなＥＵＶ光を検査光として使って撮像されたストライプの画像は、ＥＵＶマスク上のパターンで回折・干渉しているため、得られた回折画像から直接パターンのエッジの位置を正確に知ることは非常に困難となる。よって、検出器２０６は、パターン情報を含むＥＵＶ光１６として、回折光を検出する。そのため、検出される像は、図形パターンの形状を特定できる実空間像ではなく、回折像として得られる。そして、各ストライプ画像（ストライプ回折画像）のデータは、位置回路１０７からの各ストライプの位置を示す情報と共に、比較回路１０８に転送される。位置回路１０７（位置特定部）は、アライメント制御回路１２６（位置演算部）で計算されたパターンの中心座標Ｐ１と、レーザ測長システム１２２によって測定された、ステージ制御回路１１４（ステージ制御部）による制御により移動させられたＸＹステージ１０５のステージ位置情報とから、ＥＵＶ光が照射されている場所（位置）を特定する。かかる照射位置がＥＵＶ光の検出データの位置情報となる。図７に示すように、フレーム回折画像（検出回折画像）の中心座標Ｐ１はわかっているので、かかる中心座標Ｐ０からＥＵＶ光の照射位置への相対的なベクトル座標Ｐ１を演算すればよい。
【００５１】
図８は、実施の形態１における比較回路の内部構成を示すブロック図である。図８において、比較回路１０８内には、磁気ディスク等の記憶装置６０，６１，６２，６４、フレーム画像作成部６６、比較処理部６７、及び欠陥位置演算部６９が配置される。フレーム画像作成部６６、比較処理部６７、及び欠陥位置演算部６９といった各「〜部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。フレーム画像作成部６６、比較処理部６７、及び欠陥位置演算部６９に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリ、或いはメモリ１１８にその都度格納される。
【００５２】
比較回路１０８に入力されたストライプ回折画像データ（ストライプデータ）は、記憶装置６０に格納される。また、演算された各フレーム領域３０の中心座標データ（フレーム座標中心データ）は、記憶装置６１に格納される。比較回路１０８（比較部）は、検出されたＥＵＶ光による回折像のパターン像と、パターンの設計データから演算されるＥＵＶ光が照射された場所におけるパターンの回折像を参照画像として、比較する。
【００５３】
フレーム画像作成工程（Ｓ１１４）として、フレーム画像作成部６６は、記憶装置６０からストライプ回折画像データを読み出し、また、記憶装置６１から各フレーム領域３０の中心座標データを読み出し、各フレーム領域３０の中心座標Ｐ１に対応するフレーム領域毎のフレーム回折画像（検出回折画像）を作成する。既に、複数のアライメントマーク２１７の位置に基づいて、実際のマスク基板がアライメントされており、さらにそのアライメントマーク情報に基づいて、フレーム毎に検出回折画像が取得されている。従って、マスク基板上のフレーム領域３０に合わせて必要な検出データを読み出すことで、中心座標をＰ１とするフレーム領域３０のフレーム回折画像を取得することが可能となる。或いは、ストライプ幅とフレーム領域幅の例えば半分のピッチで、１つのフレームに含まれるパターンを４回重ねて画像を取得するようにして、比較するフレーム回折画像として作成しても良い。作成されたフレーム回折画像は、記憶装置６４に格納される。
【００５４】
参照回折画像作成工程（Ｓ１２０）として、参照画像作成回路１１２は、比較検査に使用される二次元図形で構成されるパターンデータから演算されるＥＵＶ光が照射された場所におけるパターンの回折像を参照画像として作成する。言い換えれば、参照画像作成回路１１２は、基板１０１にチップパターンを形成する基になった設計データに基づいて、フレーム領域３０毎に、参照回折画像を作成する。なお、検査回折画像が、ストライプ幅とフレーム領域幅の例えば半分のピッチで、１つのフレームに含まれるパターンを４回重ねて画像を取得されている場合には、撮像された位置に応じて、半分ピッチで分割されるようにフレーム領域３０毎に参照回折画像を作成しても良い。作成されたフレーム回折画像は、記憶装置６４に格納される。ここで、設計パターンデータに定義される図形は、例えば図形表現に使用される最小単位（アドレスユニットとも呼ばれる）で２値化されて表現された図形データが格納されている。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出された設計パターンデータに定義されたフレーム毎に２値化表現された図形パターンをフーリエ変換して、フレーム領域３０毎の回折像を作成する。作成された参照回折画像の画像データは比較回路１０８に出力される。比較回路１０８に入力された参照回折画像の画像データは、記憶装置６２に格納される。
【００５５】
比較工程（Ｓ１３０）として、比較処理部６７（比較部）は、検出器２０６で取得された回折画像と、設計データを元に参照画像作成回路１１２で作成された参照回折画像とを比較する。具体的には、比較処理部６７は、演算されたフレーム領域位置における検出されたＥＵＶ光１６によるフレーム回折画像（パターン像）と、対応する位置にある設計データを元に作成された参照回折画像（参照画像）とを比較する。既に、複数のアライメントマーク２１７の位置に基づいて取得されたフレーム回折画像と参照回折画像の中心座標Ｐ１同士を合わせれば、具体的な図形パターンのエッジ位置等が画像から取得できなくても、高精度に回折画像同士の位置合わせ（アライメント）ができる。
【００５６】
図９は、実施の形態１における検出回折画像と参照回折画像との一例を示す図である。図９において、あるフレーム領域３０中のパターンに欠陥が存在すると、検出されるフレーム回折画像（検出回折画像）では、かかる欠陥２５に相当する個所が、薄くぼやけた輝点として検出される。比較処理部６７は、所定の判定条件に従って所定のサンプリング間隔毎に両者を比較し、例えば欠陥の有無を判定する。判定条件としては、例えば、所定のアルゴリズムに従って所定のサンプリング間隔毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する。例えば、両強度値の差分が判定閾値より大きいかどうかを判定し、大きい個所があれば、欠陥があると判定する。
【００５７】
欠陥位置演算工程（Ｓ１３４）として、欠陥位置演算部６９は、欠陥有りと判定されたフレーム回折画像（検出回折画像）を特定する。図７に示すように、フレーム回折画像（検出回折画像）の中心座標Ｐ１はわかっているが、このフレーム回折画像は、フーリエ空間上で欠陥の有無を示すものであり、実空間でどこにどのような欠陥が形成されるかという情報とは直接結びつけるためには、さらなる演算が必要になる。具体的には、欠陥２５を含むフレーム回折画像及び必要に応じてその周辺の画像を用いて、逆フーリエ変換を行い、実空間像を回復する必要がある（タイコグラフィ技術）。そして、実空間像から欠陥３２を特定すればよい。
【００５８】
判定工程（Ｓ１３６）として、制御計算機１１０は、すべてのフレームについて検査が終了したかどうかを判定する。まだ、検査されていないフレーム領域３０が残っている場合には、比較工程（Ｓ１３０）に戻り、比較工程（Ｓ１３０）から欠陥位置演算工程（Ｓ１３４）までを繰り返す。ただし、最初の数ストライプの検査を行った段階で、欠陥数が例えば、１０００個以上あって、検査を最後まで行っても製品のＥＵＶマスクとして使えない場合がある。そのような時にユーザが検査工程を終了させると判断した場合に、ユーザの検査終了入力により、欠陥位置演算行程を途中で終了させても良い。
【００５９】
そして、比較結果及び欠陥位置が出力される。比較結果は、磁気ディスク装置１０９、モニタ１１７等に出力されればよい。
【００６０】
以上のように、実施の形態１によれば、コヒーレントなＥＵＶ光から得られる回折画像を用いてパターン検査を行う場合でも高精度に位置合わせができる。よって、設計パターンを元に回折像となる参照画像を予め用意しておくことで、検査画像として実際に取得した回折像を元に実パターンが認識できる全ての実空間像を作成せずとも欠陥の有無を高精度に特定できる。また、例えば、シンクロトロン光源５００等のプラズマ発光を必要としないＥＵＶ光源を用いることで、クリーンな光を得ることが出来る。
【００６１】
欠陥の有無が特定できれば、かかる欠陥を含むフレームについて、すでに取得済みの回折画像や改めて取得したＥＵＶ回折画像を元に、タイコグラフィ技術等を用いて、実パターンが認識可能な欠陥個所の実空間像を作成し、確認すればよい。実空間像を作成するには、得られた回折画像の位置情報が必要になる。さらに、回折画像には位相情報を含まないので、タイコグラフィ技術等により位相回復させるために、回折画像を取得した時にフレーム領域に対するスポット径の位置を用いる。さらには、少なくとも一つの領域を４回以上の頻度で回折像を取得する。具体的には、スポットサイズの半分のサイズのフレーム単位で回折画像を取得するように、ＥＵＶマスク基板を走査する。そして、得られた検出領域が重なり合うＥＵＶ回折像の強度データをモデル化された複素透過関数に当てはめ、フーリエ変換と逆フーリエ変換の反復位相回復計算を行うことで、パターンのエッジ位置等が認識可能な実空間像を作成すればよい。
【００６２】
以上の説明において、「〜回路」と記載したものは、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。また、プログラムを用いる場合、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。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、及びアライメント制御回路１２６等の各回路は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。
【００６３】
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。
【００６４】
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。例えば、検査装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【００６５】
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ＥＵＶマスク検査装置及びＥＵＶマスク検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６６】
１０  パターン形成領域
１２  ペリクル
１４  ＥＵＶ光
１６  反射ＥＵＶ光
１８  電子ビーム
１９  ２次電子ビーム
２０  ストライプ領域
２５  欠陥
３０  フレーム領域
３２  欠陥
５０  マーク位置演算部
５１  ペリクル領域演算部
５２  パターン中心座標演算部５４  フレーム座標中心演算部
６０，６１，６２，６４  記憶装置
６６  フレーム分割部
６７  比較処理部
６９  欠陥位置演算部
１００  検査装置
１０２  検査チャンバ
１０３  検査室
１０４  入射口
１０５  ＸＹステージ
１０６，３０６  検出回路
１１０  制御計算機
１０７  位置回路
１０８  比較回路
１０９  磁気ディスク装置
１１２  参照画像作成回路
１１４  ステージ制御回路
１１７  モニタ
１１８  メモリ
１２０  バス
１２２  レーザ測長システム
１２３  パターンメモリ
１２４  ミラー制御回路
１２６  アライメント制御回路
１２８  検出器駆動制御回路
１４２  ステージ駆動機構
１５０  検査画像取得機構
１６０  制御系回路
２０２，２０４  ミラー
２０６  検出器
２１２，２１４，２１６  駆動ベース
２１６  ミラー
２１７  アライメントマーク
２２０  ２次電子像撮像機構
２２２  電子銃
２２４  １次電子光学系
２２５  ２次電子光学系
２３０  検出器
３２３  マークパターンメモリ
５００  シンクロトロン光源
５０２  伝播路
５１０  光学系
【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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【図９】
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