(57)【要約】      （修正有）【課題】露光装置で転写される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像から標準装置となる外部の画像取得装置と同様の計測結果を得る。【解決手段】検査装置１００は、第１の光学画像の欠陥の有無を判定する比較処理部と、判定された欠陥個所について、露光転写の際に試料上に形成される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像となる第２の光学画像を取得する光学画像取得機構１５０と、露光転写模擬画像を取得する外部の画像取得装置により得られたデータを基に、第２の光学画像内のパターンの寸法を測定する測定閾値の補正閾値が定義された補正テーブルを記憶する記憶装置と、補正閾値を用いて第２の光学画像から測定された欠陥個所のパターンの測定パターン寸法と、第２の光学画像に対応する第２の参照画像から得られる欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法と、を用いて、寸法変化率を演算する寸法変化率演算部と、を備える。【選択図】図１
2019086481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成された露光用のマスク基板に照明光を照射して、前記マスク基板から得られる透過光若しくは反射光を用いて、前記パターンの第１の光学画像を取得する第１の光学画像取得機構と、
取得された前記第１の光学画像に対応する第１の参照画像と前記第１の光学画像とを比較することによって、前記第１の光学画像の欠陥の有無を判定する比較部と、
前記検査により欠陥と判定された欠陥個所について、前記パターンを試料に露光転写した際に前記試料上に形成される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像となる第２の光学画像を取得する第２の光学画像取得機構と、
前記転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像を取得する、前記第２の光学画像取得機構とは異なる外部の画像取得装置により得られたデータを基に、前記第２の光学画像内のパターンの寸法を測定する測定閾値が補正された補正閾値が定義された補正テーブルを記憶する記憶装置と、
前記補正テーブルに定義された前記補正閾値を用いて前記第２の光学画像から測定された前記欠陥個所のパターンの測定パターン寸法と、前記第２の光学画像に対応する第２の参照画像から得られる前記欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法と、を用いて、寸法変化率を演算する寸法変化率演算部と、
を備えたことを特徴するパターン検査装置。
【請求項２】
前記補正テーブルは、前記第２の光学画像取得機構を用いて基準となる基準マスク基板から得られた光学画像と、前記画像取得装置を用いて前記基準マスク基板から得られた光学画像とを用いて設定された前記補正閾値が定義されることを特徴する請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記基準マスク基板には、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズが異なる同種の複数のパターンからそれぞれ構成される複数種のパターン群が形成されることを特徴する請求項２記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記補正テーブルは、前記第２の光学画像取得機構を用いて前記基準マスク基板から得られた前記光学画像内のパターンの寸法変化率が、前記画像取得装置を用いて前記基準マスク基板から得られた前記光学画像内のパターンの寸法変化率に一致するように前記測定閾値が補正された前記補正閾値が定義されることを特徴する請求項２記載のパターン検査装置。
【請求項５】
パターン検査装置にてパターンが形成された露光用のマスク基板に照明光を照射して、前記マスク基板から得られる透過光若しくは反射光を用いて、前記パターンの第１の光学画像を取得する工程と、
前記パターン検査装置にて、取得された前記第１の光学画像に対応する第１の参照画像と前記第１の光学画像とを比較することによって、前記第１の光学画像の欠陥の有無を判定する工程と、
前記パターン検査装置にて、前記検査により欠陥と判定された欠陥個所について、前記パターンを試料に露光転写した際に前記試料上に形成される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像となる第２の光学画像を取得する工程と、
前記転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像を取得する、前記パターン検査装置とは異なる外部の画像取得装置により得られたデータを基に、前記第２の光学画像内のパターンの寸法を測定する測定閾値が補正された補正閾値が定義された補正テーブルを作成する工程と、
前記補正テーブルに定義された前記補正閾値を用いて前記第２の光学画像から測定された前記欠陥個所のパターンの測定パターン寸法と、前記第２の光学画像に対応する第２の参照画像から得られる前記欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法と、を用いて、寸法変化率を演算し、出力する工程と、
を備えたことを特徴するパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、半導体製造に用いる露光用マスク基板の露光イメージを取得する装置及び方法、並びにかかる露光用マスク基板のパターン欠陥を検査する装置及び方法に関する。
【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電子ビームを用いた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。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いる。
【０００３】
そして、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。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、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っている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、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パターン欠陥があげられる。近年、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。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスク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リソグラフィマスク等の試料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、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学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。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計されたＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−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、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照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、パターン欠陥有りと判定する。
【０００５】
製品サイクルが短い半導体製品において、製造所要時間を短縮することは重要な項目である。欠陥のあるマスクパターンをウェハに露光転写すると、そのウェハから作られた半導体装置は不良品になる。そのため、マスクのパターン欠陥検査を行うことは重要である。そして、欠陥検査で見つかった欠陥は欠陥修正装置で修正される。しかしながら、見つかった欠陥をすべて修正すると製造所要時間の増加になり、製品価値を下げることにつながる。ここで、検査装置の開発が進むのに伴い、検査装置では、非常に小さなずれが生じた場合でもパターン欠陥有りと判定する。しかし、実際の露光装置でマスクパターンをウェハ上に転写する際、ウェハ上で回路の断線或いは／及び短絡等がかかる欠陥によって生じないのであれば、集積回路としては使用可能である。よって、露光装置でウェハ上に露光される露光イメージを取得することが望まれる。しかしながら、露光装置ではマスクパターンを縮小してウェハに結像するのに対して、検査装置ではマスクパターンを拡大してセンサに結像する。よって、マスク基板に対して２次側の光学系の構成がそもそも異なっている。よって、いくら照明光の状態を露光装置に合わせても、そのままでは露光装置で転写される場合のパターン画像を検査装置で再現することは困難である。
【０００６】
そのため、検査装置でマスク検査を行っているユーザ側では、露光装置で露光転写される露光イメージとして、例えば、空間像なる像を生成して検査するカールツァイス社製の専用機（例えば、特許文献１参照）を標準装置として生産現場に投入して、露光イメージでの検査を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１３−５０４７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した空間像を用いた標準装置は計測に時間がかかる。そのため、マスク全面の空間像を作成するのではなく、検査装置によって欠陥と判定された個所について空間像を作成して、露光イメージ上での検査を行うことになる。しかしながら、上述したように、検査装置の開発が進むのに伴い、検査装置では、非常に小さなずれが生じてもパターン欠陥有りと判定するため、欠陥個所が多数発生する。これらについてすべて空間像を作成して、露光イメージ検査を行っていたのではマスク製造におけるスループットが非常に悪くなってしまう。そこで、検査装置においても、露光装置で転写される場合のパターン画像を再現し、検査装置において予め欠陥個所の数を少なく抑えることが求められている。そのため、検査装置では、通常のパターン欠陥検査の他に、かかる露光イメージを撮像可能なシステムの開発が進められている。
【０００９】
以上のようにして開発されてきた検査装置で再現した露光イメージを使ったパターン寸法等の検査を行うと、得られる検査結果が上述した標準装置での検査結果とずれが生じてしまう場合がある。これは、装置構成がそもそも異なるので、得られる結果も異なってしまうからである。しかし、いずれもナノメートルオーダーでのパターン寸法を評価しているので、どちらの結果が正しいのか判断することは困難である。このままでは、ユーザ側において、いずれか装置での結果が正しいのか迷いながら、検査対象マスク基板が半導体製造に使用できるものなのか否かを判断しなければならない。現在、空間像を使った露光イメージでの検査を標準としているので、検査装置にて、かかる標準装置での検査結果と同じ結果が得られるようになることが望ましい。
【００１０】
そこで、本発明の一態様は、露光装置で転写される場合の転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像から、例えば標準装置となる外部の画像取得装置と同様の計測結果を得ることが可能な検査装置およびその方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様のパターン検査装置は、
パターンが形成された露光用のマスク基板に照明光を照射して、マスク基板から得られる透過光若しくは反射光を用いて、パターンの第１の光学画像を取得する第１の光学画像取得機構と、
取得された第１の光学画像に対応する第１の参照画像と第１の光学画像とを比較することによって、第１の光学画像の欠陥の有無を判定する比較部と、
検査により欠陥と判定された欠陥個所について、パターンを試料に露光転写した際に試料上に形成される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像となる第２の光学画像を取得する第２の光学画像取得機構と、
転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像を取得する、第２の光学画像取得機構とは異なる外部の画像取得装置により得られたデータを基に、第２の光学画像内のパターンの寸法を測定する測定閾値が補正された補正閾値が定義された補正テーブルを記憶する記憶装置と、
補正テーブルに定義された補正閾値を用いて第２の光学画像から測定された欠陥個所のパターンの測定パターン寸法と、第２の光学画像に対応する第２の参照画像から得られる欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法と、を用いて、寸法変化率を演算する寸法変化率演算部と、
を備えたことを特徴する。
【００１２】
また、補正テーブルは、第２の光学画像取得機構を用いて基準となる基準マスク基板から得られた光学画像と、画像取得装置を用いて基準マスク基板から得られた光学画像とを用いて設定された補正閾値が定義されると好適である。
【００１３】
また、基準マスク基板には、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズが異なる同種の複数のパターンからそれぞれ構成される複数種のパターン群が形成されると好適である。
【００１４】
また、補正テーブルは、第２の光学画像取得機構を用いて基準マスク基板から得られた光学画像内のパターンの寸法変化率が、画像取得装置を用いて基準マスク基板から得られた光学画像内のパターンの寸法変化率に一致するように測定閾値が補正された補正閾値が定義されると好適である。
【００１５】
本発明の一態様のパターン検査方法は、
パターン検査装置にてパターンが形成された露光用のマスク基板に照明光を照射して、マスク基板から得られる透過光若しくは反射光を用いて、パターンの第１の光学画像を取得する工程と、
パターン検査装置にて、取得された第１の光学画像に対応する第１の参照画像と第１の光学画像とを比較することによって、第１の光学画像の欠陥の有無を判定する工程と、
パターン検査装置にて、検査により欠陥と判定された欠陥個所について、パターンを試料に露光転写した際に試料上に形成される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像となる第２の光学画像を取得する工程と、
転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像を取得する、パターン検査装置とは異なる外部の画像取得装置により得られたデータを基に、第２の光学画像内のパターンの寸法を測定する測定閾値が補正された補正閾値が定義された補正テーブルを作成する工程と、
補正テーブルに定義された補正閾値を用いて第２の光学画像から測定された欠陥個所のパターンの測定パターン寸法と、第２の光学画像に対応する第２の参照画像から得られる欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法と、を用いて、寸法変化率を演算し、出力する工程と、
を備えたことを特徴する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様によれば、露光装置で転写される場合の転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像から、例えば標準装置となる外部の画像取得装置と同様の計測結果を得ることができる。よって、検査装置において、欠陥判定された複数の個所の中から露光転写された場合に集積回路としては使用可能な個所を除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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における比較例となる露光装置の光学系の一部を示す概念図である。
【図３】実施の形態１における検査装置の光学系の一部を示す概念図である。
【図４】実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図５】実施の形態１における基準マスク基板に形成される評価パターンの一例を示す図である。
【図６】実施の形態１における評価パターンを構成するパターン種の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１における評価パターンを構成するパターン種の他の一例を示す図である。
【図８】実施の形態１における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの一例を示す図である。
【図９】実施の形態１における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。
【図１０】実施の形態１における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態１における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態１における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。
【図１３】実施の形態１における補正テーブル作成回路の内部構成を示す図である。
【図１４】実施の形態１における線幅寸法の測定手法を説明するための図である。
【図１５】実施の形態１における補正テーブルのフォーマットの一例を示す図である。
【図１６】実施の形態１における通常検査用光学系の構成の一例と露光イメージ検査用光学系の構成の一例とを示す図である。
【図１７】実施の形態１における検査領域を説明するための概念図である。
【図１８】実施の形態１における比較回路の内部構成の一例を示す図である。
【図１９】実施の形態１と比較例とのパターン検査の流れを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、マスク基板１０１に形成されたパターンの欠陥を検査する検査装置１００は、光学画像取得機構１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。
【００１９】
光学画像取得機構１５０は、光源１０３、透過検査照明光学系１７０（透過照明光学系）、反射検査照明光学系１７５（反射照明光学系）、移動可能に配置されたＸＹθテーブル１０２、絞り１７３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）、センサ回路１０６、ストライプパターンメモリ１２３、及びレーザ測長システム１２２を有している。ＸＹθテーブル１０２上には、基板１０１が載置される。基板１０１として、例えば、ウェハ等の半導体基板にパターンを転写する露光用のフォトマスク（露光用マスク基板）が含まれる。また、このフォトマスクには、検査対象となる複数の図形パターンによって構成されたパターンが形成されている。基板１０１は、例えば、パターン形成面を下側に向けてＸＹθテーブル１０２に配置される。
【００２０】
透過検査照明光学系１７０は、投影レンズ１８０、照明形状切替機構１８１、及び結像レンズ１８２を有している。また、透過検査照明光学系１７０は、その他のレンズ、ミラー、及び／又は光学素子を有していても構わない。反射検査照明光学系１７５は、光源１０３から透過検査照明光と分離された反射検査照明光を照明する少なくとも１つのレンズを有する。反射検査照明光学系１７５は、その他のレンズ、ミラー、及び／又は光学素子を有していても構わない。
【００２１】
拡大光学系１０４は、対物レンズ１７１、投影レンズ１７２、及び結像レンズ１７６を有している。対物レンズ１７１、投影レンズ１７２、及び結像レンズ１７６は、それぞれ少なくとも１つのレンズによって構成される。また、対物レンズ１７１と投影レンズ１７２の間、及び／又は投影レンズ１７２と結像レンズ１７６の間に、その他のレンズ、及び／又はミラーを有していても構わない。
【００２２】
フォトダイオードアレイ１０５として、例えば、ＴＤＩ（タイム・ディレイ・インテグレーション）センサ等を用いると好適である。フォトダイオードアレイ１０５（イメージセンサ）は、基板１０１が載置されたＸＹθテーブル１０２が移動している状態で、基板１０１に形成されたパターンの対応する光学画像を撮像する。
【００２３】
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、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、モード切替制御回路１４０、露光模擬参照画像作成回路１４２、補正テーブル作成回路１４４、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、及びプリンタ１１９に接続されている。また、センサ回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続され、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８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。
【００２４】
実施の形態１では、高倍率のパターン像を撮像して、かかるパターン像を検査する検査（通常検査モード（１））と露光イメージを取得して、かかる露光イメージを利用した検査（露光イメージ検査モード（２））と、を切り替え可能に構成される。通常検査モード（１）において、検査装置１００の光学画像取得機構１５０では、光源１０３、透過検査照明光学系１７０、反射検査照明光学系１７５、ＸＹθテーブル１０２、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６により高倍率の通常検査用光学系（検査用光学画像取得機構：第１の光学画像取得機構）が構成される。例えば、４００〜５００倍の倍率の検査光学系が構成されている。露光イメージ検査モード（２）において、検査装置１００の光学画像取得機構１５０では、光源１０３、透過検査照明光学系１７０、ＸＹθテーブル１０２、絞り１７３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６により露光イメージ検査用光学系（露光イメージ用光学画像取得機構：第２の光学画像取得機構）が構成される。通常検査用光学系と露光イメージ検査用光学系とは、大部分の光学機器を共通にして構成される。言い換えれば、構成の一部が同じ光学機器を流用して構成される。これにより、部品点数の増加を抑制できる。
【００２５】
また、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。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。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばリニアモータを用いることができる。ＸＹθテーブル１０２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である。そして、対物レンズ１７１の位置を固定して、制御計算機１１０の制御の下に図示しないオートフォーカス（ＡＦ）制御回路によりＸＹθテーブル１０２を動的に光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させることにより、対物レンズ１７１の焦点位置がマスク基板１０１のパターン形成面に調整される。かかる場合、ＸＹθテーブル１０２は、例えば、図示しないピエゾ素子によって光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させられることにより、焦点位置が調整される。或いは、対物レンズ１７１は、制御計算機１１０の制御の下に図示しないオートフォーカス（ＡＦ）制御回路により動的にマスク基板１０１のパターン形成面に焦点位置（光軸方向：Ｚ軸方向）が調整されるようにしても好適である。かかる場合、対物レンズ１７１は、例えば、図示しないピエゾ素子によって光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させられることにより、焦点位置が調整される。ＸＹθテーブル１０２上に配置されたマスク基板１０１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。位置回路１０７は、測定されるＸＹθテーブル１０２の位置から相対的に検査光の照射位置を演算する。
【００２６】
マスク基板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に格納されてもよい。
【００２７】
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。
【００２８】
図２は、実施の形態１における比較例となる露光装置の光学系の一部を示す概念図である。マスク基板３００に形成されたパターンを半導体基板に露光転写するステッパ等の露光装置の光学系の一部を示している。露光装置では、図示しない照明光がマスク基板３００に照明され、マスク基板３００からの透過光３０１は、対物レンズ３０２に入射され、対物レンズ３０２を通過した光３０５が半導体基板３０４（ウェハ：被露光基板）へ結像する。なお、図２では、１つの対物レンズ３０２（縮小光学系）を示しているが、複数のレンズによる組み合わせであっても構わないことは言うまでもない。ここで、現状の露光装置では、マスク基板３００に形成されたパターンを、例えば、１／４に縮小して半導体基板３０４に露光転写する。その際の露光装置の半導体基板３０４に対する開口数ＮＡｉ（イメージｉ側の開口数）は、例えば、ＮＡｉ＝１．４に設定される。言い換えれば、対物レンズ３０２を通過可能な対物レンズ３０２の開口数ＮＡｉ（イメージｉ側の開口数）は、例えば、ＮＡｉ＝１．４に設定される。露光装置では、マスク基板３００からの透過光像を１／４に縮小しているので、対物レンズ３０２のマスク基板３００に対する感度は１／４となる。言い換えれば、マスク基板３００から対物レンズ３０２へ透過光が入射する場合の入射可能な対物レンズ３０２の開口数ＮＡｏ（物体ｏ側の開口数）は、ＮＡｉの１／４となり、ＮＡｏ＝０．３５となる。よって、露光装置では、開口数ＮＡｏ＝０．３５の光束のマスク基板３００からの透過光像を非常に広い開口数ＮＡｉ＝１．４の光束の像として半導体基板３０４に露光転写していることになる。
【００２９】
図３は、実施の形態１における検査装置の光学系の一部を示す概念図である。ここでは、実施の形態１における検査装置での開口数と図２に示した露光装置での開口数とを比較する。実施の形態１における検査装置１００では、図３に示すように、図示しない照明光がマスク基板１０１に照明され、マスク基板１０１からの透過光１１は、対物レンズを含む拡大光学系１０４に入射され、拡大光学系１０４を通過した光１２がフォトダイオードアレイ１０５（イメージセンサ）へ結像する。その際、マスク基板１０１から拡大光学系１０４へ透過光１１が入射する場合の入射可能な対物レンズの開口数ＮＡｏ（物体ｏ側の開口数）は、例えばＮＡｏ＝０．９に設定する。検査装置１００では、マスク基板３００からの透過光像を検査で比較可能にするために２００〜５００倍に拡大しているので、拡大光学系１０４のマスク基板１０１に対する感度は２００〜５００となる。よって、拡大光学系１０４のフォトダイオードアレイ１０５に対する開口数ＮＡｉ（イメージｉ側の開口数）は、ＮＡｏの１／５００〜１／２００となり、例えば、開口数ＮＡｉ＝０．００４になる。
【００３０】
このように、ＮＡｏ＝０．３５となる露光装置の対物レンズ３０２が入手する光の情報量と例えばＮＡｏ＝０．９となる検査装置１００の対物レンズが入手する光の情報量とでは、そもそも異なっている。よって、半導体基板３０４上の像は、フォトダイオードアレイ１０５の受光面上の像とは、光束数自体が異なるため、同じ像を得ることは困難である。そこで、露光装置の対物レンズ３０２と等しくするため、絞り１７３で光束を絞ることで、検査装置１００の対物レンズのＮＡｏを例えばＮＡｏ＝０．３５に設定する。これにより、光束数を合わせることができる。なお、図３では、拡大光学系１０４しか記載していないが、拡大光学系１０４内には複数のレンズが配置されている。拡大光学系１０４内には、上述したように、少なくとも対物レンズ１７１と投影レンズ１７２と結像レンズ１７６とを有している。
【００３１】
よって、対物レンズ１７１は、マスク基板１０１が露光装置に配置された場合にマスク基板１０１からの透過光を入射して半導体基板３０４に結像する露光装置の対物レンズ３０２がマスク基板１０１からの透過光３０１を入射する場合と同様の開口数ＮＡｏ（ＮＡｏ＝０．３５）で、マスク基板１０１上に結像された照明光がマスク基板１０１を透過した透過光１１を入射する。なお、結像レンズ１７６は、拡大光学系１０４内を通過した光を、露光装置の対物レンズ３０２よりも十分小さい開口数ＮＡｉ（ＮＡｉ＝０．００１）で結像させることになるが、マスク基板１０１を透過し、フォトダイオードアレイ１０５まで届く光の情報量を露光装置に合わせることができる。
【００３２】
図４は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図４において、実施の形態１におけるパターン検査方法は、基準マスク計測工程（Ｓ９０）と、補正閾値探索工程（Ｓ９２）と、補正テーブル作成工程（Ｓ９４）と、モード選択工程（Ｓ１０２）と、しぼり解除工程（Ｓ１０４）と、検査用照明光学系配置工程（Ｓ１０６）と、スキャン工程（Ｓ１０８）と、参照画像作成工程（Ｓ１１０）と、フレーム分割工程（Ｓ１１２）と、比較工程（Ｓ１１４）と、絞り工程（Ｓ２０４）と、露光用照明光学系配置工程（Ｓ２０６）と、欠陥候補情報入力工程（Ｓ２０８）と、スキャン工程（Ｓ２１０）と、参照画像作成工程（Ｓ２１２）と、補正閾値算出工程（Ｓ２１４）と、ＣＤ測定工程（Ｓ２１６）と、ＣＤ測定工程（Ｓ２１８）と、寸法変化率演算工程（Ｓ２２０）と、判定工程（Ｓ２２２）と、の各工程を実施する。
【００３３】
ここで、検査装置１００で再現した露光イメージを使ったパターン寸法等の検査を行うと、得られる検査結果が外部の標準装置での検査結果とずれが生じてしまう場合がある。これは、装置構成がそもそも異なるので、得られる結果も異なってしまうからである。しかし、いずれもナノメートルオーダーでのパターン寸法を評価しているので、どちらの結果が正しいのか判断することは困難である。そこで、実施の形態１では、検査装置１００にて、かかる標準装置での検査結果と同じ結果が得られるように測定閾値を補正する。かかる補正された補正閾値を得るために、まずは、同じ基準マスク基板を検査装置１００と図示しない外部の標準装置とでそれぞれ測定して、検査装置１００での測定結果と図示しない外部の標準装置での測定結果とを比較する。
【００３４】
基準マスク計測工程（Ｓ９０）として、検査装置１００を用いて、基準となる基準マスク基板に形成された図形パターンを撮像し、かかる図形パターンの線幅寸法ＣＤを測定する。また、図示しない外部の標準装置（例えばカールツァイス社製の専用機）でも、別途、かかる基準マスク基板に形成された図形パターンの線幅寸法ＣＤを測定する。
【００３５】
ここでは、検査装置１００では、露光イメージとして、基準マスク基板の画像を撮像する。よって、光源１０３、透過検査照明光学系１７０、ＸＹθテーブル１０２、絞り１７３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６による検査光学系（露光イメージ用光学画像取得機構：第２の光学画像取得機構）にて撮像する。具体的には、後述するように、絞り１７３の開口部の直径をしぼり、対物レンズ１７１のＮＡｏを露光装置の対物レンズ３０２と等しくする。例えば、検査装置１００の対物レンズのＮＡｏを例えばＮＡｏ＝０．３５に設定する。さらに、照明形状切替機構１８１は、透過検査用の照明光（検査光）の形状が露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状になるようにレンズ、及びミラー等を含む光学素子を切り替える。
【００３６】
図５は、実施の形態１における基準マスク基板に形成される評価パターンの一例を示す図である。図５において基準マスク基板３００には、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズが異なる同種の複数のパターンからそれぞれ構成される複数種のパターン群が形成される。複数種のパターンとして、例えば、ホールパターン（Ａ）、ホールパターン（Ａ）と白黒反転させたピラーパターン（Ｂ）、ｘ方向に並ぶラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン（Ｃ）、及び／或いはｙ方向に並ぶラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン（Ｄ）が挙げられる。
【００３７】
図６は、実施の形態１における評価パターンを構成するパターン種の一例を示す図である。図６（ａ）では、ｘ方向幅サイズｄｘとｙ方向幅サイズｄｙの矩形パターンが、ｘ方向にピッチＰｘ、及びｙ方向にピッチＰｙで配置されるホールパターン（Ａ）の一例が示されている。図６（ｂ）では、ｘ方向幅サイズｄｘとｙ方向幅サイズｄｙの矩形スペースパターンが、ｘ方向にピッチＰｘ、及びｙ方向にピッチＰｙで配置されるピラーパターン（Ｂ）の一例が示されている。
【００３８】
図７は、実施の形態１における評価パターンを構成するパターン種の他の一例を示す図である。図７（ａ）では、ｘ方向幅サイズｄｘのラインパターンがｘ方向にピッチＰｘで配置されるｘ方向に並ぶラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン（Ｃ）の一例が示されている。図７（ｂ）では、ｙ方向幅サイズｄｙでラインパターンがｙ方向にピッチＰｙで配置されるｙ方向に並ぶラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン（Ｄ）の一例が示されている。
【００３９】
図８は、実施の形態１における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの一例を示す図である。図８（ａ）では、パターンの例えばｘ方向の両端部が共に欠陥サイズΔｘだけ小さくなる欠陥タイプ（１）を示している。図８（ｂ）では、パターンの例えばｘ方向の両端部のうち右側端部が欠陥サイズΔｘだけ小さくなる欠陥タイプ（２）を示している。図８（ｃ）では、パターンの例えばｘ方向の両端部のうち左側端部が欠陥サイズΔｘだけ小さくなる欠陥タイプ（３）を示している。なお、ここでは、ｘ方向端部について示しているが、ｙ方向端部についても同様の欠陥タイプがあり得る。
【００４０】
図９は、実施の形態１における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。図９（ａ）では、パターンの例えばｘ方向の両端部が共に欠陥サイズΔｘだけ大きくなる欠陥タイプ（４）を示している。図９（ｂ）では、パターンの例えばｘ方向の両端部のうち右側端部が欠陥サイズΔｘだけ大きくなる欠陥タイプ（５）を示している。図９（ｃ）では、パターンの例えばｘ方向の両端部のうち左側端部が欠陥サイズΔｘだけ大きくなる欠陥タイプ（６）を示している。なお、ここでは、ｘ方向端部について示しているが、ｙ方向端部についても同様の欠陥タイプがあり得る。
【００４１】
図１０は、実施の形態１における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。図１０（ａ）では、パターンの例えばｘ方向の両端部のうち左側端部の一部にｘ方向に欠陥サイズΔｘ及びｙ方向に欠陥サイズΔｙの凹部（切り欠き）が生じる欠陥タイプ（７）を示している。図１０（ｂ）では、パターンの例えばｘ方向の両端部のうち左側端部の一部にｘ方向に欠陥サイズΔｘ及びｙ方向に欠陥サイズΔｙの凸部（出っ張り）が生じる欠陥タイプ（８）を示している。なお、ここでは、ｘ方向端部について示しているが、ｙ方向端部についても同様の欠陥タイプがあり得る。また、両端部のうち一方の端部について示しているが、他方の端部についても同様の欠陥タイプがあり得る。
【００４２】
図１１は、実施の形態１における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。図１１（ａ）では、パターンの例えばｘ方向上部の角部にｘ方向に欠陥サイズΔｘ及びｙ方向に欠陥サイズΔｙの矩形パターンが接続する欠陥タイプ（９）を示している。図１１（ｂ）では、パターンの例えばｘ方向上部の角部にｘ方向に欠陥サイズΔｘ及びｙ方向に欠陥サイズΔｙの凹部（切り欠き）が生じる欠陥タイプ（１０）を示している。なお、ここでは、パターンの４隅のうち１つの角部について示しているが、残りの他の角部についても同様の欠陥タイプがあり得る。
【００４３】
図１２は、実施の形態１における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。図１２（ａ）では、パターンの例えば中央部にｘ方向に欠陥サイズΔｘ及びｙ方向に欠陥サイズΔｙの凹部（切り抜き）が生じる欠陥タイプ（１１）を示している。図１２（ｂ）では、パターンの周辺近傍にｘ方向に欠陥サイズΔｘ及びｙ方向に欠陥サイズΔｙの矩形パターンが隙間を開けて配置される欠陥タイプ（１２）を示している。
【００４４】
以上のようなパターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズを可変にした各パターン種のパターン群が基準マスク基板３００上に形成される。図５の例では、例えば、ホールパターン（Ａ）について、ｘ方向に向かって欠陥タイプを順に変化させ、ｙ方向に向かって欠陥サイズを順に大きくした複数のホールパターン群を、さらに、ｘ方向に向かって配置ピッチを順に大きくし、ｙ方向に向かってパターンサイズを順に大きくするように配置する。同様に、ピラーパターン（Ｂ）について、ｘ方向に向かって欠陥タイプを順に変化させ、ｙ方向に向かって欠陥サイズを順に大きくした複数のピラーパターン群を、さらに、ｘ方向に向かって配置ピッチを順に大きくし、ｙ方向に向かってパターンサイズを順に大きくするように配置する。同様に、ｘ方向に並ぶラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン（Ｃ）について、ｘ方向に向かって欠陥タイプを順に変化させ、ｙ方向に向かって欠陥サイズを順に大きくした複数のＬ／Ｓパターン群を、さらに、ｘ方向に向かって配置ピッチを順に大きくし、ｙ方向に向かってパターンサイズを順に大きくするように配置する。同様に、ｙ方向に並ぶＬ／Ｓパターン（Ｄ）について、ｘ方向に向かって欠陥タイプを順に変化させ、ｙ方向に向かって欠陥サイズを順に大きくした複数のＬ／Ｓパターン群を、さらに、ｘ方向に向かって配置ピッチを順に大きくし、ｙ方向に向かってパターンサイズを順に大きくするように配置する。
【００４５】
以上のような基準マスク基板３００上に形成された評価パターンについて、検査装置１００における露光イメージ検査モード（２）に設定された光学画像取得機構１５０によって、それぞれ光学画像を撮像する。また、かかる評価パターンを基準マスク基板３００に形成する基となる設計評価パターンのパターンデータを検査装置１００の外部から入力し、記憶装置１０９に格納しておく。そして、参照画像作成回路１１２によりかかる評価パターンの参照画像を作成する。
【００４６】
一方、検査装置１００の比較対象となる図示しない標準装置側では、評価パターンの各パターンについて、パターンの幅寸法ＣＤを測定し、評価パターンの各パターンについて、寸法変化率を演算する。寸法変化率は、例えば、測定された画像（空間画像）のＣＤ寸法から設計ＣＤ寸法を差し引いた差分を設計ＣＤ寸法で割った値（或いは、かかる値に１００を乗じた％値）で定義される。検査装置１００側で寸法変化率を演算する場合には、例えば、光学画像のＣＤ寸法から参照画像のＣＤ寸法を差し引いた差分を参照画像のＣＤ寸法で割った値（或いは、かかる値に１００を乗じた％値）で定義できる。
【００４７】
図１３は、実施の形態１における補正テーブル作成回路の内部構成を示す図である。図１３において、実施の形態１における補正テーブル作成回路１４４内には、磁気ディスク装置等の記憶装置４０，４２，４４、補正閾値探索部４６、及び補正テーブル作成部４８が配置される。補正閾値探索部４６、及び補正テーブル作成部４８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。補正閾値探索部４６、及び補正テーブル作成部４８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にその都度格納される。
【００４８】
図１４は、実施の形態１における線幅寸法の測定手法を説明するための図である。図１４において、得られた光学画像は画素毎の階調値（画素値：画像強度）として得られるので、図１４に示すように、縦軸に階調値（画素値：画像強度）、横軸に位置を示す階調プロファイルデータとして取得される。参照画像内のパターンの階調値プロファイルにおいて、図１４のＥＦ間寸法が所望する設計幅寸法になる測定閾値Ｔｈで、光学画像内のパターンの階調値プロファイルからＡＢ間寸法を測定することで、光学画像内のパターンの幅寸法ＣＤを得ることができる。
【００４９】
上述したように、標準装置と実施の形態１における検査装置１００とでは、同じパターンを測定したにも関わらず、得られる寸法変化率が一致しない場合がある。そこで、実施の形態１では、参照画像内のパターンの階調値プロファイルにおいて、図１４のＥＦ間寸法が所望する設計幅寸法になる予め設定された測定閾値Ｔｈではなく、評価パターンの各パターンについて、標準装置で得られた寸法変化率と一致する寸法変化率が得られる測定閾値Ｔｈ’を探索する。
【００５０】
そこで、まず、露光イメージ検査モード（２）に設定された光学画像取得機構１５０によって、それぞれ取得された評価パターンの各パターンの光学画像のデータは、補正テーブル作成回路１４４に出力され、位置回路１０７により演算された位置情報と共に、記憶装置４０に格納される。また、作成された評価パターンの各パターンの参照画像のデータは、補正テーブル作成回路１４４に出力され、設計データ上の位置情報と共に、記憶装置４２に格納される。また、標準装置で得られた評価パターンの各パターンの寸法変化率のデータは、検査装置１００の外部から入力され、記憶装置４４に格納される。
【００５１】
補正閾値探索工程（Ｓ９２）として、まず、補正閾値探索部４６は、評価パターンの各パターンについて、光学画像のデータと参照画像のデータと標準装置で得られた寸法変化率のデータとを、それぞれ対応する記憶装置から読み出し、標準装置で得られた寸法変化率と一致する寸法変化率が得られる光学画像のＣＤ寸法と参照画像のＣＤ寸法となる測定閾値Ｔｈ’を探索する。
【００５２】
補正テーブル作成工程（Ｓ９４）として、補正テーブル作成部４８は、パターンの寸法を測定する測定閾値Ｔｈが補正された補正閾値が定義された補正テーブル３２を作成する。
【００５３】
図１５は、実施の形態１における補正テーブルのフォーマットの一例を示す図である。かかる補正テーブル３２には、検査装置１００の露光イメージ検査用光学系（露光イメージ用光学画像取得機構：第２の光学画像取得機構）を用いて基準となる基準マスク基板３００から得られた光学画像と、外部の画像取得装置となる標準装置を用いて同じ基準マスク基板３００から得られた光学画像と、を用いて設定された補正閾値が定義される。具体的には、補正テーブル作成部４８は、図１５に示すように、パターン種、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、欠陥サイズ、標準装置で得られた寸法変化率、及び補正閾値が関連するように、補正テーブル３２を作成する。なお、補正閾値として、探索された測定閾値Ｔｈ’そのものであっても良いし、検査装置１００で予め設定されていた図１４のＥＦ間寸法が所望する設計幅寸法になる測定閾値Ｔｈから探索された測定閾値Ｔｈ’になるための変化量（例えば差分値若しくは加算値）、或いは変化率であっても良い。言い換えれば、補正テーブル３２は、検査装置１００の露光イメージ検査用光学系（露光イメージ用光学画像取得機構：第２の光学画像取得機構）を用いて基準マスク基板３００から得られた光学画像内のパターンの寸法変化率が、外部の画像取得装置となる標準装置を用いて同じ基準マスク基板３００から得られた光学画像内のパターンの寸法変化率に一致するように測定閾値Ｔｈが補正された補正閾値が定義される。さらに言い換えれば、補正テーブル３２は、検査装置１００の露光イメージ検査用光学系（露光イメージ用光学画像取得機構：第２の光学画像取得機構）とは異なる外部の画像取得装置である標準装置により得られたデータを基に、検査装置１００の露光イメージ検査用光学系で取得する、転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像（露光イメージ画像：第２の光学画像）内のパターンの寸法を測定する測定閾値Ｔｈが補正された補正閾値が定義される。作成された補正テーブル３２は比較回路１０８に出力される。
【００５４】
以上の検査前処理が完了した後、実際の検査対象となる基板１０１についての検査を行う。
【００５５】
モード選択工程（Ｓ１０２）にて、高倍率のパターン像を撮像して、かかるパターン像を検査する通常検査モード（１）を選択した場合、通常検査モード（１）では、図４の各工程のうち、しぼり解除工程（Ｓ１０４）と、検査用照明光学系配置工程（Ｓ１０６）と、スキャン工程（Ｓ１０８）と、参照画像作成工程（Ｓ１１０）と、フレーム分割工程（Ｓ１１２）と、比較工程（Ｓ１１４）と、の各工程を実施する。
【００５６】
モード選択工程（Ｓ１０２）にて、露光イメージ検査モード（２）を選択した場合、露光イメージ検査モード（２）では、図４の各工程のうち、絞り工程（Ｓ２０４）と、露光用照明光学系配置工程（Ｓ２０６）と、欠陥候補情報入力工程（Ｓ２０８）と、スキャン工程（Ｓ２１０）と、参照画像作成工程（Ｓ２１２）と、補正閾値算出工程（Ｓ２１４）と、ＣＤ測定工程（Ｓ２１６）と、ＣＤ測定工程（Ｓ２１８）と、寸法変化率演算工程（Ｓ２２０）と、判定工程（Ｓ２２２）と、の各工程を実施する。
【００５７】
よって、まず、モード選択工程（Ｓ１０２）において、通常検査モード（１）と露光イメージ検査モード（２）の一方を選択させる。例えば、図示しないキーボード、マウス、タッチパネル等から、かかる検査モード（１）（２）の一方を選択させればよい。そして、かかる選択された検査モードの情報は、制御計算機１１０の制御のもと、モード切替制御回路１４０に出力される。モード切替制御回路１４０は、入力された検査モードの情報に従って、検査光学系の配置等を切り替える。実施の形態１では、まずは、通常検査モード（１）を選択する。
【００５８】
しぼり解除工程（Ｓ１０４）として、モード切替制御回路１４０は、絞り１７３の開口部の直径を大きくし、通過可能な光束を増やすことで、対物レンズ１７１のＮＡｏを通常の高解像の検査時と等しくする。例えば、検査装置１００の対物レンズのＮＡｏを例えばＮＡｏ＝０．９に設定する。或いは、絞り１７３の開口部を完全開放してもよい。既に絞り１７３の開口部の直径が大きくなっている（或いは完全開放されている）状態であれば、特にかかる工程は省略さればよい。
【００５９】
検査用照明光学系配置工程（Ｓ１０６）として、モード切替制御回路１４０による制御のもと、照明形状切替機構１８１は、透過検査用の照明光（検査光）の形状が、通常の検査時に使用する照明形状になるように、露光装置の照明用の光学素子を光路上から光路外へと移動させる。或いは、通常検査用に、レンズ、及びミラー等を含む光学素子を切り替える。既に通常の検査時に使用する照明形状になっている状態であれば、特にかかる工程は省略さればよい。
【００６０】
図１６は、実施の形態１における通常検査用光学系の構成の一例と露光イメージ検査用光学系の構成の一例とを示す図である。図１６では、図１の構成の一部を示している。なお、図１と図１６の各構成の位置の縮尺等については一致させていない。図１６（ａ）では、通常検査用光学系の構成の一例が示されている。通常検査用光学系（検査用光学画像取得機構：第１の光学画像取得機構）では、透過検査照明光学系１７０の照明形状が通常の検査時に使用する照明形状に照明形状切替機構１８１により制御されている。そして、基板１０１から拡大光学系１０４へ透過光が入射する場合の入射可能な対物レンズ１７１の開口数ＮＡｏ（物体ｏ側の開口数）が例えばＮＡｏ＝０．９になるようにしぼりが解除されている。図１６（ｂ）に示す露光イメージ検査用光学系の構成の一例については後述する。
【００６１】
スキャン工程（Ｓ１０８）として、上述したしぼり解除と検査用照明光学系配置との各工程により通常検査用光学系（検査用光学画像取得機構：第１の光学画像取得機構）に構成された光学画像取得機構１５０は、パターンが形成された基板１０１（露光用マスク基板）に照明光を照射して、基板１０１から得られる透過光若しくは反射光を用いて、パターンの光学画像（第１の光学画像）を取得する。具体的には以下のように動作する。
【００６２】
図１及び図１６（ａ）において、光源１０３から検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光（例えば、ＤＵＶ光）が発生する。発生された光は、投影レンズ１８０によって照明形状切替機構１８１に照明され、照明形状切替機構１８１によって常の検査時に使用する照明形状となった照明光（第１の照明光）が、結像レンズ１８２によって、基板１０１のパターン形成面とは反対の裏面側から基板１０１のパターン形成面に結像される。基板１０１を透過した透過光（マスクパターン像）は、対物レンズ１７１に入射し、対物レンズ１７１によって投影レンズ１７２を介して結像レンズ１７６に進む。そして、結像レンズ１７６は、透過光（マスクパターン像）をフォトダイオードアレイ１０５の受光面に結像させる。そして、フォトダイオードアレイ１０５は、結像された像を撮像する。かかるスキャン動作の間、ＸＹθテーブル１０２は連続移動している。
【００６３】
なお、透過検査ではなく、反射検査であってもよい。そのためには、光源１０３から発生された光は、図示しないハーフミラーによって異なる軌道の２つの光線に分割され、一方の光線が反射検査照明光学系１７５（反射照明光学系）に入射される。他方の光線は、上述した透過検査照明光学系１７０（透過照明光学系）へと進めば良い。或いは遮断されてもよい。反射検査照明光学系１７５（反射照明光学系）は、図示しないビームスプリッタに光線を照明し、ビームスプリッタは、光線を反射して対物レンズ１７１に入射する。対物レンズ１７１は入射した光線を基板１０１のパターン形成面に結像する。そして、基板１０１から反射した反射光（マスクパターン像）は、対物レンズ１７１に入射し、対物レンズ１７１によって投影レンズ１７２を介して結像レンズ１７６に進む。そして、結像レンズ１７６は、透過光（マスクパターン像）をフォトダイオードアレイ１０５の受光面に結像させる。そして、フォトダイオードアレイ１０５は、結像された像を撮像する。或いは、透過及び反射の同時検査を行っても良い。かかる場合には、フォトダイオードアレイを２つ用意して、一方が基板１０１からの透過光を受光し、同時に他方が基板１０１からの反射光を受光するようにしてもよい。基板１０１への照射位置を透過検査光と反射検査光とで若干ずらすことで、透過光と反射光の軌道をずらせばよい。これによりパターンの透過像と反射像との両方の画像を同時に撮像できる。
【００６４】
図１７は、実施の形態１における検査領域を説明するための概念図である。基板１０１の検査領域１０（検査領域全体）は、図１７に示すように、例えば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る。そして、検査装置１００では、検査ストライプ２０毎に画像（ストライプ領域画像）を取得していく。検査ストライプ２０の各々に対して、レーザ光を用いて、当該ストライプ領域の長手方向（ｘ方向）に向かって当該ストライプ領域内に配置される図形パターンの画像を撮像する。ＸＹθテーブル１０２の移動によって、基板１０１がｘ方向に移動させられ、その結果、フォトダイオードアレイ１０５が相対的に−ｘ方向に連続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１７に示されるようなスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。言い換えれば、センサの一例となるフォトダイオードアレイ１０５は、ＸＹθテーブル１０２と相対移動しながら、検査光を用いて基板１０１に形成されたパターンの光学画像を撮像する。実施の形態１では、１つの検査ストライプ２０における光学画像を撮像した後、ｙ方向に次の検査ストライプ２０の位置まで移動して今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。
【００６５】
ここで、撮像の方向は、フォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の繰り返しに限るものではない。一方の方向から撮像してもよい。例えば、ＦＷＤ−ＦＷＤの繰り返しでもよい。或いは、ＢＷＤ−ＢＷＤの繰り返しでもよい。
【００６６】
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の各受光素子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。そして、ストライプパターンメモリ１２３に、測定対象の検査ストライプ２０の画素データが格納される。かかる画素データ（ストライプ領域画像）を撮像する際、フォトダイオードアレイ１０５のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が６０％入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いると好適である。
【００６７】
また、検査ストライプ２０の光学画像を取得する際、レーザ測長システム１２２は、ＸＹθテーブル１０２の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路１０７に出力される。位置回路１０７（演算部）は、測長された位置情報を用いて、基板１０１の照明光の照射位置を演算する。
【００６８】
その後、ストライプ領域画像は、位置回路１０７から出力された基板１０１上の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。測定データ（画素データ）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（光量）を表現している。比較回路１０８内に出力されたストライプ領域画像は、後述する記憶装置に格納される。
【００６９】
参照画像作成工程（Ｓ１１０）として、参照画像作成回路１１２は、基板１０１にパターンを形成する基になった設計データ（描画データ）に定義されたパターンデータに基づいて、検査ストライプ２０が、例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅で分割された複数のフレーム領域３０のフレーム領域３０毎に、参照画像を作成する。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を通して設計データ（描画データ）に定義された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各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。
【００７０】
ここで、設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、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ている。
【００７１】
かかる図形データとなる設計パターンデータが参照画像作成回路１１２に入力されると図形ごと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パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできた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し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとして参照回路１１２に出力する。かかるマス目（検査画素）は、測定データの画素に合わせればよい。
【００７２】
次に、参照画像作成回路１１２は、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。測定画像としての光学画像データは、光学系によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。作成された参照画像の画像データは、設計データ上の位置情報と共に、比較回路１０８に出力され、図示しないメモリに格納される。
【００７３】
図１８は、実施の形態１における比較回路の内部構成の一例を示す図である。図１８において、比較回路１０８内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５０，５２，５６，５７，６０，６１，６２，６８、フレーム分割部５４、位置合わせ部５８、比較処理部５９、欠陥情報解釈部６４、測定閾値演算部６６、ＣＤ測定部７０，７２、寸法変化率演算部７４、及び比較処理部７６が配置される。フレーム分割部５４、位置合わせ部５８、比較処理部５９、欠陥情報解釈部６４、測定閾値演算部６６、ＣＤ測定部７０，７２、寸法変化率演算部７４、及び比較処理部７６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。フレーム分割部５４、位置合わせ部５８、比較処理部５９、欠陥情報解釈部６４、測定閾値演算部６６、ＣＤ測定部７０，７２、寸法変化率演算部７４、及び比較処理部７６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にその都度格納される。
【００７４】
比較回路１０８に送られた参照画像のデータは、記憶装置５０に格納される。また、比較回路１０８に送られたストライプ領域画像のデータは、記憶装置５２に格納される。また、比較回路１０８に送られた補正テーブル３２は、記憶装置６８に格納される。
【００７５】
フレーム分割工程（Ｓ１１２）として、フレーム分割部５４は、ストライプ領域画像を読み出し、ストライプ領域画像をｘ方向に所定のサイズ（例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅）で分割する。例えば、５１２×５１２画素のフレーム画像に分割する。これにより、検査ストライプ２０が、例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅で分割された複数のフレーム領域３０について、各フレーム領域３０のフレーム画像を取得できる。フレーム画像は記憶装置５６に格納される。
【００７６】
比較工程（Ｓ１１４）として、まず、位置合わせ部５８は、比較対象となるフレーム画像（第１の光学画像）と、比較対象となる参照画像（第１の参照画像）とについて、所定のアルゴリズムで位置合わせを行う。例えば、最小２乗法を用いて位置合わせを行う。
【００７７】
比較処理部５９（比較部）は、取得されたフレーム画像（第１の光学画像）に対応する参照画像（第１の参照画像）と、かかるフレーム画像（第１の光学画像）とを比較することによって、フレーム画像（第１の光学画像）の欠陥の有無を判定する。具体的には、比較処理部５９は、位置合わせされたフレーム画像（第１の光学画像）と、比較対象となる参照画像（第１の参照画像）とを、画素毎に比較する。所定の判定閾値を用いて所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が予め設定された判定閾値よりも大きければ欠陥候補と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置５７、モニタ１１７、メモリ１１８に出力されればよい。或いはプリンタ１１９から出力されればよい。
【００７８】
上述した例では、基板１０１にパターンを形成する基になった設計データ（描画データ）から作成した参照画像と光学画像とを比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」について説明したが、これに限るものではない。同一基板１０１上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」を行ってもよい。
【００７９】
例えば、上述したストライプ領域画像には、同じパターンが形成された２つのダイの画像が含まれ得る。そこで、ダイ−ダイ検査の場合、ダイ（１）のフレーム領域３０のフレーム画像に対応する、ダイ（２）のフレーム領域３０のフレーム画像を同様に生成する。ここでは、例えば、ダイ（２）のフレーム領域３０のフレーム画像がダイ（１）のフレーム領域３０のフレーム画像に対応する参照画像（第１の参照画像）になる。そして、位置合わせ部５８は、ダイ（１）のフレーム画像とダイ（２）のフレーム画像との間で位置合わせを行う。そして、比較処理部５９は、ダイ（１）のフレーム画像とダイ（２）のフレーム画像とを、画素毎に比較する。比較結果は、記憶装置５７、モニタ１１７、メモリ１１８に出力されればよい。或いはプリンタ１１９から出力されればよい。
【００８０】
以上のようにして、検査装置１００によって、基板１０１に形成されたパターンの欠陥有無が検査され、欠陥個所が取得される。但し、上述したように、実際の露光装置でマスクパターンをウェハ上に転写した際に、ウェハ上で回路の断線或いは／及び短絡等がかかる欠陥によって生じないのであれば、集積回路としては使用可能である。但し、マスク基板の段階での断線或いは／及び短絡が生じていない場合でも、半導体装置として使用することによって、断線或いは／及び短絡が生じる可能性が高い状態のものも排除する必要がある。そのため、かかる判断に上述した寸法変化率をパラメータとして用いる。そこで、実施の形態１の検査装置１００では、通常検査モード（１）による通常検査に引き続き、欠陥個所について露光イメージ検査モード（２）による露光イメージ検査を行う。
【００８１】
よって、モード選択工程（Ｓ１０２）に戻り、今度は、露光イメージ検査モード（２）を選択する。かかる選択された検査モードの情報は、制御計算機１１０の制御のもと、モード切替制御回路１４０に出力される。モード切替制御回路１４０は、入力された検査モードの情報に従って、検査光学系の配置等を切り替える。
【００８２】
絞り工程（Ｓ２０４）として、モード切替制御回路１４０は、絞り１７３の開口部の直径をしぼり、通過可能な光束を絞ることで、対物レンズ１７１のＮＡｏを露光装置の対物レンズ３０２と等しくする。例えば、検査装置１００の対物レンズのＮＡｏを例えばＮＡｏ＝０．３５に設定する。
【００８３】
露光用照明光学系配置工程（Ｓ２０６）として、モード切替制御回路１４０による制御のもと、照明形状切替機構１８１は、透過検査用の照明光（検査光）の形状が露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状になるようにレンズ、及びミラー等を含む光学素子を切り替える。かかる光学素子は、露光装置の照明条件に合わせて予め切り換え可能に配置しておけばよい。
【００８４】
上述した図１６（ｂ）では露光イメージ検査用光学系の構成の一例が示されている。図１６（ｂ）に示すように、露光イメージ検査用光学系（露光イメージ用光学画像取得機構：第２の光学画像取得機構）では、透過検査照明光学系１７０の照明形状が露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状になるように光学素子が照明形状切替機構１８１により制御されている。そして、基板１０１から拡大光学系１０４へ透過光が入射する場合の入射可能な対物レンズ１７１の開口数ＮＡｏ（物体ｏ側の開口数）が例えばＮＡｏ＝０．３５になるように光束がしぼられている。
【００８５】
欠陥候補情報入力工程（Ｓ２０８）として、制御計算機１１０は、記憶装置５７から通常の欠陥検査の検査結果のデータを読み出し、欠陥と判定された欠陥（現時点では欠陥候補）個所の情報を入力する。かかる欠陥個所の情報には、欠陥個所の位置（座標）、欠陥個所のパターンの設計データ、及び欠陥個所を含むフレーム画像のデータが含まれる。かかる欠陥個所の情報は、比較回路１０８、露光模擬参照画像作成回路１４２、及びテーブル制御回路１１４に出力される。例えば、比較回路１０８に出力された欠陥個所の情報は、記憶装置６１に格納される。
【００８６】
そして、テーブル制御回路１１４は、検査光の照明位置が欠陥個所を含む領域（例えばフレーム領域３０）の撮像開始位置になるように、或いは撮像方向に対してかかる欠陥個所の手前近傍になるようにＸＹθテーブル１０２を移動させる。或いは、テーブル制御回路１１４は、欠陥個所を含む検査ストライプ２０の撮像開始位置にＸＹθテーブル１０２を移動させる。ここでは、一例として、検査光の照明位置が欠陥個所を含むフレーム領域３０の撮像開始位置になるようにＸＹθテーブル１０２を移動させる。
【００８７】
スキャン工程（Ｓ２１０）として、上述したしぼりと露光用照明光学系配置との各工程により露光イメージ検査用光学系（露光イメージ用光学画像取得機構：第２の光学画像取得機構）に構成された光学画像取得機構１５０は、検査により欠陥と判定された欠陥個所について、パターンを試料（例えば、半導体ウェハ）に露光転写した際に試料上に形成される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像となる光学画像（第２の光学画像）を取得する。具体的には、以下のように撮像する。
【００８８】
図１及び図１６（ｂ）において、光源１０３から発生された検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光（例えば、ＤＵＶ光）は、投影レンズ１８０によって照明形状切替機構１８１に照明され、照明形状切替機構１８１によって露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状となった照明光（第２の照明光）が、結像レンズ１８２によって、基板１０１のパターン形成面とは反対の裏面側から基板１０１のパターン形成面に結像される。基板１０１を透過した透過光（マスクパターン像）は、しぼり１７３によって光束が絞られた後、対物レンズ１７１に入射し、対物レンズ１７１によって投影レンズ１７２を介して結像レンズ１７６に進む。そして、結像レンズ１７６は、透過光（露光イメージ像）をフォトダイオードアレイ１０５の受光面に結像させる。そして、フォトダイオードアレイ１０５は、結像された像を撮像する。かかるスキャン動作の間、ＸＹθテーブル１０２は連続移動している。
【００８９】
また、欠陥個所を含む欠陥領域（例えばフレーム領域３０、或いは検査ストライプ２０）の露光転写模擬画像となる光学画像（露光イメージ画像：第２の光学画像）を取得する際、レーザ測長システム１２２は、ＸＹθテーブル１０２の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路１０７に出力される。位置回路１０７は、測長された位置情報を用いて、基板１０１の照明光の照射位置を演算する。
【００９０】
その後、欠陥個所を含む欠陥領域の露光イメージ画像（露光転写模擬画像：第２の光学画像）は、位置回路１０７から出力された基板１０１上の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。測定データ（画素データ）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（光量）を表現している。比較回路１０８内に出力された露光イメージ画像は、記憶装置６２に格納される。
【００９１】
参照画像作成工程（Ｓ２１２）として、露光模擬参照画像作成回路１４２は、設計データ（描画データ）に定義されたパターンデータに基づいて、欠陥個所のパターンを露光装置で露光転写した場合に得られると想定される露光模擬参照画像（第２の参照画像）を作成する。露光模擬参照画像は、露光イメージ画像と同じサイズ、例えば、フレーム領域３０に合わせたサイズで作成される。まず、記憶装置１０９から制御計算機１１０を通して設計データ（描画データ）に定義された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各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。かかる場合に、露光転写した場合に得られる形状になるように画像を生成するための変換関数を予めシミュレーション等により設定しておくと好適である。作成された露光模擬参照画像の画像データは、設計データ上の位置情報と共に、比較回路１０８に出力され、メモリ６０に格納される。
【００９２】
補正閾値算出工程（Ｓ２１４）として、まず、欠陥情報解釈部６４は、記憶装置６１から欠陥個所の情報（欠陥情報）を読み出し、欠陥情報を解釈する。ここでは、欠陥とされたパターンのパターン種、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズを解釈する。例えば、欠陥個所のパターンの設計データからパターンのパターン種、パターンサイズ、及び配置ピッチを解釈する。そして、欠陥個所を含むフレーム画像のデータからパターンに生じた欠陥の欠陥タイプ、及び欠陥サイズを解釈する。
【００９３】
測定閾値演算部６６は、記憶装置６８から補正テーブル３２を読み出し、欠陥個所の情報から解釈されたパターン種、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズに対応する（或いは最も近い）補正閾値を演算する（或いは検索する）。２つの補正閾値の間に相当する場合には、線形補間した補正閾値を演算により求めても好適である。得られた補正閾値は、ＣＤ測定部７０，７２に出力される。
【００９４】
ＣＤ測定工程（Ｓ２１６）として、ＣＤ測定部７０は、演算された補正閾値を用いて露光転写模擬画像となる光学画像（露光イメージ画像：第２の光学画像）から欠陥個所のパターンの測定パターン寸法（光学画像のＣＤ寸法）を測定する。補正閾値が測定閾値Ｔｈ’そのものとして定義されていた場合、ＣＤ測定部７０は、図１４に示す露光転写模擬画像となる光学画像の階調プロファイルにおいて測定閾値Ｔｈ’で切り取られるＡ’Ｂ’間寸法を測定する。補正閾値が、検査装置１００に予め設定された測定閾値Ｔｈからの変化量（例えば差分値若しくは加算値）として定義されていた場合、ＣＤ測定部７０は、検査装置１００に予め設定された測定閾値Ｔｈに補正閾値を加算或いは測定閾値Ｔｈから差し引いた測定閾値Ｔｈ’で、図１４に示す露光転写模擬画像となる光学画像の階調プロファイルにおいて切り取られるＡ’Ｂ’間寸法を測定する。補正閾値が、検査装置１００に予め設定された測定閾値Ｔｈからの変化率として定義されていた場合、ＣＤ測定部７０は、検査装置１００に予め設定された測定閾値Ｔｈに補正閾値を乗じて得られる測定閾値Ｔｈ’で、図１４に示す露光転写模擬画像となる光学画像の階調プロファイルにおいて切り取られるＡ’Ｂ’間寸法を測定する。
【００９５】
ＣＤ測定工程（Ｓ２１８）として、ＣＤ測定部７２は、演算された補正閾値を用いて露光模擬参照画像（第２の参照画像）から欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法（参照画像のＣＤ寸法）を測定する。補正閾値が測定閾値Ｔｈ’そのものとして定義されていた場合、ＣＤ測定部７２は、図１４に示す露光模擬参照画像の階調プロファイルにおいて測定閾値Ｔｈ’で切り取られるＥ’Ｆ’間寸法を測定する。補正閾値が、検査装置１００に予め設定された測定閾値Ｔｈからの変化量（例えば差分値若しくは加算値）として定義されていた場合、ＣＤ測定部７２は、検査装置１００に予め設定された測定閾値Ｔｈに補正閾値を加算或いは測定閾値Ｔｈから差し引いた測定閾値Ｔｈ’で、図１４に示す露光模擬参照画像の階調プロファイルにおいて切り取られるＥ’Ｆ’間寸法を測定する。補正閾値が、検査装置１００に予め設定された測定閾値Ｔｈからの変化率として定義されていた場合、ＣＤ測定部７０は、検査装置１００に予め設定された測定閾値Ｔｈに補正閾値を乗じて得られる測定閾値Ｔｈ’で、図１４に示す露光模擬参照画像の階調プロファイルにおいて切り取られるＥ’Ｆ’間寸法を測定する。
【００９６】
寸法変化率演算工程（Ｓ２２０）として、寸法変化率演算部７４は、補正テーブル３２に定義された補正閾値を用いて露光転写模擬画像となる光学画像（露光イメージ画像：第２の光学画像）から測定された欠陥個所のパターンの測定パターン寸法と、かかる露光転写模擬画像に対応する露光模擬参照画像（第２の参照画像）から得られる欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法と、を用いて、寸法変化率を演算する。寸法変化率は、露光転写模擬画像の測定パターン寸法（ＣＤ寸法）から露光模擬参照画像の参照パターン寸法（ＣＤ寸法）を差し引いた差分を露光模擬参照画像の参照パターン寸法（ＣＤ寸法）で割った値（或いは、かかる値に１００を乗じた％値）で定義できる。演算された寸法変化率は、比較処理部７６に出力される。或いは、さらに、記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８に出力されてもよい。或いはプリンタ１１９から出力されてもよい。
【００９７】
判定工程（Ｓ２２２）として、比較処理部７６は、欠陥個所毎に、演算された寸法変化率が予め設定された判定閾値よりも大きいかどうかを比較判定する。そして、演算された寸法変化率が予め設定された判定閾値よりも大きい場合には、かかる欠陥個所は、本当の欠陥個所として記憶装置１０９、モニタ１１７、メモリ１１８に出力される。或いはプリンタ１１９から出力されてもよい。演算された寸法変化率が予め設定された判定閾値よりも大きくない場合には、疑似欠陥として、欠陥として判定された欠陥グループから除外される。
【００９８】
図１９は、実施の形態１と比較例とのパターン検査の流れを説明するための図である。図１９（ａ）では、比較例として、露光イメージ検査を行わずに欠陥検査を行う検査装置を用いた場合の検査の流れを示す。図１９（ｂ）では、実施の形態１の検査装置１００により露光イメージ検査を行う場合の検査の流れを示す。図１９（ａ）において、露光マスク等の基板１０１は、従来の検査装置で欠陥検査が行われる。検査装置では、非常に小さなずれが生じてもパターン欠陥有りと判定するため、欠陥個所が多数発生する。かかる多数のマスクパターンの欠陥個所の情報は、空間像を用いて露光イメージを検査する外部の標準装置４００に出力される。そして、これら多数のマスクパターンの欠陥個所について、それぞれ寸法変化率を演算する。その結果、全個所ＯＫとなれば、露光装置５００にてウェハ等の試料にマスクパターンが露光転写されることになる。逆に、ＮＧとなる個所が１か所でもあれば、マスクの修理或いは廃棄が行われることになる。空間像を用いた標準装置は計測に時間がかかる。そのため、多数のマスクパターンの欠陥個所についてすべて空間像を作成して、露光イメージ検査を行っていたのではマスク製造におけるスループットが非常に悪くなってしまう。
【００９９】
これに対して、図１９（ｂ）に示すように、実施の形態１では、検査装置１００においても、通常の欠陥検査において欠陥と判定されたマスクパターンの欠陥個所について、露光装置５００で転写される場合のパターン画像を再現し、それぞれ寸法変化率を演算する。その結果、検査装置１００において予め欠陥個所の数を少なく抑えることができる。さらに、実施の形態１では、寸法変化率を演算する場合の寸法測定に用いる測定閾値を外部の標準装置４００で測定した場合の寸法変化率に合うように補正している。そのため、外部の標準装置４００と同様の判定条件で、外部の標準装置４００に出力される欠陥個所の数を少なく抑えることができる。よって、標準装置４００での欠陥確認作業にかかる時間を大幅に縮小することができ、マスク製造におけるスループットを向上させることができる。或いは、標準装置４００での欠陥確認作業を省略しても構わない。それにより、さらにスループットを向上させることができる。
【０１００】
以上のように、実施の形態１によれば、露光装置５００で転写される場合の転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像から、例えば標準装置４００となる外部の画像取得装置と同様の計測結果を得ることができる。よって、検査装置１００において、欠陥判定された複数の個所の中から露光転写された場合に集積回路としては使用可能な個所を除くことができる。
【０１０１】
以上の説明において、各「〜回路」は、処理回路を有し、その処理回路として、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、半導体装置等を用いることができる。また、各「〜回路」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、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ればよい。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、参照画像作成回路１１２、モード切替制御回路１４０、露光模擬参照画像作成回路１４２、および補正テーブル作成回路１４４等は、上述した少なくとも１つの回路で構成されてもよい。
【０１０２】
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。例えば、寸法変化率を得るためのパターン寸法として、矩形等のパターン部分の寸法の他、複数の矩形等のパターン部分間のスペース寸法についても測定されると好適である。その結果、パターン間距離の寸法変化率を得ることができるので、短絡等の故障予備群を検査によって取得することができる。
【０１０３】
また、露光イメージ画像を撮像する場合に、基板１０１の透過光を複数の偏光波に分離して、偏向波毎に撮像した後に、所定のモデル関数により重み付けをしながら合成してもよい。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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偏光イメージ取得装置、パターン検査装置、及び偏光イメージ取得方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１０６】
１０  検査領域
１１  透過光
１２  光
２０  検査ストライプ
３０  フレーム領域
３２  補正テーブル
４０，４２，４４  記憶装置
４６  補正閾値探索部
４８  補正テーブル作成部
５０，５２，５６，５７，６０，６１，６２，６８  記憶装置
５４  フレーム分割部
５８  位置合わせ部
５９  比較処理部
６４  欠陥情報解釈部
６６  測定閾値演算部
７０，７２  ＣＤ測定部
７４  寸法変化率演算部
７６  比較処理部
１００  検査装置
１０１  基板
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  参照画像作成回路
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  ＦＤ
１１７  ＣＲＴ
１１８  パターンモニタ
１１９  プリンタ
１２０  バス
１２２  レーザ測長システム
１２３  ストライプパターンメモリ
１４０  モード切替制御回路
１４２  露光模擬参照画像作成回路
１４４  補正テーブル作成回路
１５０  光学画像取得機構
１６０  制御系回路
１７０  透過検査照明光学系
１７１  対物レンズ
１７２  投影レンズ
１７３  絞り
１７５  反射検査照明光学系
１７６  結像レンズ
１８０  投影レンズ
１８１  照明形状切替機構
１８２  結像レンズ
３００  マスク基板
３０１  透過光
３０２  対物レンズ
３０４  半導体基板
３０５  光
４００  標準装置
５００  露光装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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