(57)【要約】【課題】被検査マスクとは異なるマスクを用いてキャリブレーションを行う場合において、センサ画像の階調値の変化を抑制することができるマスク検査装置及びマスク検査方法を提供する。【解決手段】ゲイン再設定回路１６は、保存されているキャリブレーション用マスク１ｂを用いた照射光量センサ３０の正規化されたゲインと、被検査マスク１ａの欠陥検査をするときの照射光量センサ３０で検知されたゲインとの差異に基づいて、センサアンプ１５に設定されているゲインを再設定させる。光源６の光量の変化に応じてセンサアンプ１５のゲインが再設定されることで、被検査マスク１ａに対する欠陥検査のときの擬似欠陥誘発が軽減される。【選択図】図１
2015145922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成された被検査マスク又は前記被検査マスクとは異なるキャリブレーション用マスクを保持するステージを駆動する駆動手段と、
前記被検査マスク又は前記キャリブレーション用マスクに光を照射する光照射手段と、
前記被検査マスク又は前記キャリブレーション用マスクの透過光又は反射光の光量信号を複数の画素で検出する画像センサと、
前記画像センサの各画素の出力を画素毎に増幅し、光学画像を生成すると共に、画素毎に信号振幅のゲイン及びオフセットを設定し正規化するセンサアンプであって、前記被検査マスクのパターンの欠陥検査をする前の第１の設定時に、前記キャリブレーション用マスクを用いて前記ゲイン及びオフセットを設定し、前記第１の設定時の後で前記欠陥検査をするときの第２の設定時に、前記第１の設定時に設定された前記ゲイン及びオフセットに基づいて、前記被検査マスクに対する前記ゲイン及びオフセットを設定するセンサアンプと、
前記第１の設定時の装置状態と、前記第２の設定時の装置状態との差異に応じて、前記第２の設定時に、前記センサアンプに設定されたゲインを、再設定させるゲイン再設定手段と、
前記光学画像に対する基準画像となる参照画像を生成する参照画像生成手段と、
前記光学画像と前記参照画像とを比較することにより、前記被検査マスクのパターンの欠陥を検査する比較手段とを
備えたことを特徴とするマスク検査装置
【請求項２】
前記装置状態の差異は、前記光照射手段の光源からの光量の差異であり、
前記ゲイン再設定手段は、前記第１の設定時の前記光照射手段に設けられた光量補正センサの正規化されたゲインと、前記第２の設定時の前記光量補正センサで検知されたゲインとの差異に応じて、前記第２の設定時に、前記センサアンプに設定されたゲインを、再設定させることを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。
【請求項３】
前記被検査マスク又は前記キャリブレーション用マスクは、ペリクル付きマスクであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のマスク検査装置。
【請求項４】
前記画像センサは、ＴＤＩセンサであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のマスク検査装置。
【請求項５】
光源の光を、対物レンズを介して被検査マスクに照明し、前記被検査マスクで反射した光又は前記被検査マスクを透過した光を、前記対物レンズを介して画像センサに結像し、前記画像センサを被検査マスクに対して相対的に移動させ、前記画像センサの各画素の出力を画素毎に、信号振幅のゲイン及びオフセットを設定し正規化するセンサアンプにより増幅して得られる光学画像と、前記光学画像に対する基準画像となる参照画像とを比較することで前記被検査マスクに形成されたパターンの欠陥検査を行うマスク検査方法であって、
前記被検査マスクのパターンの欠陥検査をする前の第１の設定時において、
前記被検査マスクとは異なるキャリブレーション用マスクを用いて前記ゲイン及びオフセットを設定して保存するステップと、
装置状態を正規化して保存するステップと、
を含み、
前記第１の設定時の後で前記欠陥検査をするときの第２の設定時において、
前記第１の設定時に保存された前記ゲイン及びオフセットを、前記センサアンプに設定するステップと、
前記第１の設定時に保存された装置状態と、前記第２の設定時の装置状態との差異に応じて、前記センサアンプに設定されているゲインを再設定するステップと
を含むことを特徴とするマスク検査方法。
【請求項６】
前記装置状態の差異は、前記光源の光を検知する光量補正センサにおいて前記検知されたゲインの差異であり、
前記第１の設定時に、前記光量補正センサのゲインを正規化して保存するステップと、
前記第１の設定時に保存された前記光量補正センサの正規化されたゲインと、前記第２の設定時に、前記光量補正センサが検知したゲインとの差異に応じて、前記センサアンプに設定されているゲインを再設定するステップと
を含むことを特徴とする請求項１記載のマスク検査方法。
【請求項７】
前記被検査マスク又は前記キャリブレーション用マスクは、ペリクル付きマスクであることを特徴とする請求項５又は請求項６記載のマスク検査方法。
【請求項８】
前記画像センサは、ＴＤＩセンサであることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載のマスク検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク検査装置及びマスク検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（Large Scale Integration; 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寸法は微細化の一途を辿っている。
【０００３】
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ている。
【０００４】
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、最先端のデバイスでは、十数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、マスクパターンの欠陥が挙げられる。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、マスクパターンの欠陥も微細化している。
【０００５】
また、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を吸収しようとしてきたこともあり、マスク検査においては、極めて小さなパターンの欠陥を検出することが必要になっている。こうしたことから、マスクのパターンを検査する検査装置に対して高い検査精度が要求されている。
【０００６】
マスク検査装置では、光源から出射された光が光学系を介してマスクに照射される。マスクはステージ上に載置されており、ステージ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。マスクを透過あるいは反射した光は、レンズを介してセンサに結像する。そして、センサで撮像された光学画像を基に、マスクの欠陥検査が行われる。
【０００７】
マスク検査装置におけるマスク検査方法としては、ダイ・トゥ・ダイ（Die-to-Die）検査方法と、ダイ・トゥ・データベース（Die-to-Database）検査方法とが知られている。ダイ・トゥ・ダイ検査方法は、異なる位置にある同一パターンの光学画像同士を比較する方法である。一方、ダイ・トゥ・データベース検査方法は、マスク作成時に使用した描画データ（ＣＡＤデータ）から生成される参照画像と、実際のマスクパターンの光学画像とを比較する方法である。
【０００８】
光学画像を生成するために、電荷蓄積型のＴＤＩ（Time Delay Integration）センサと、このＴＤＩセンサの出力を増幅するセンサアンプとが用いられている。透過光で検査する場合においては、例えば、ハーフトーン型位相シフトマスクは遮光膜とガラス基板のコントラストがある程度得られるため、クロムマスクと同様に検出光学系で受光したセンサ画像の光強度信号でマスクパターンを認識して欠陥判定を行う手法を採用している。
【０００９】
欠陥の形状によっては、マスク面の反射光を利用する方がコントラストを得やすい場合があり、異物検査機能などの用途で反射検査光学系を用いた検査方法もある。また、マスク厚のばらつきによる透過照明光の焦点ズレを容易に補正することにより、検出感度の高い欠陥検査を行うことが可能なマスク検査方法も開示されている（特許文献１参照）。
【００１０】
上記の参照画像と光学画像の比較において、キャリブレーション用パターンを用いて、センサアンプのオフセット及びゲインのキャリブレーションを行うことが知られている。このようなキャリブレーションにおいて、マスクに描かれるパターンの微細化が進みマスクのパターン自体に充分に広い面積の黒領域又は白領域が存在しない場合もあり、また、製品パターンが占める面積の拡大により、上記のキャリブレーション用パターンを被検査マスクに設けることが困難な場合もある。
【００１１】
被検査マスクにキャリブレーション用パターンを設けることが困難な場合においては、被検査マスクと同じ膜種で黒領域と白領域が形成されたオフセット及びゲインをキャリブレーションするキャリブレーション用マスク（以下、単にキャリブレーション用マスクという。）が用いられている。
【００１２】
上記のキャリブレーション用マスクを用いてキャリブレーションを行う場合には、このキャリブレーションを行った後に、被検査マスクに対してマスク欠陥検査を行うことになる。一方、被検査マスクにＴＤＩセンサ撮像面積に比して充分な広さの黒領域及び白領域が存在しなくても、被検査マスクを用いてセンサアンプのオフセットゲインの調整が可能なマスク検査方法も開示されている（特許文献２参照）。
【００１３】
しかし、例えば、ペリクル付のマスクの検査を行う場合の光量キャリブレーションは、ペリクル内に光量キャリブレーションに必要な領域が存在していないため、検査の対象となるマスクとは別のペリクル付のキャリブレーション用マスクを用いて光量キャリブレーションを行うことになる。
【００１４】
キャリブレーション用マスクを用いたキャリブレーションにおいては、例えば、光学系のフィルタ条件及びＴＤＩセンサへ設定するゲインとオフセット値をファイルへ保存し、保存したこのファイルを読み込むことで光学系のフィルタ条件及びＴＤＩセンサへのゲインとオフセット値を設定している。
【００１５】
上記のキャリブレーション用マスクを用いたキャリブレーションにおいては、実際の検査時に光源光量などの装置状態が変化することで適正なキャリブレーション動作にならず、疑似欠陥誘発の原因となることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００８−２４９９２１号公報
【特許文献２】特開２００９−３００４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記のキャリブレーション用マスクを用いて検査を行うマスク検査装置及びマスク検査方法においては、光量キャリブレーション及びファイル読み込み光量キャリブレーション実施時に光量変動の補正を行う光量補正センサの正規化を実施している。すなわち、光量とＴＤＩセンサ出力の関係を一定にしてゲインを確定することも合わせて実施しており、光量キャリブレーションを実施するたびに、光量補正センサの正規化を実施している。
【００１８】
このようなキャリブレーションにおいては、キャリブレーション用マスクを用いて光量キャリブレーションを実施したときの光量と、被検査マスクに対する検査時における光量が異なっている場合に、ＴＤＩセンサ画像の階調値が規定値と異なることになり疑似欠陥発生の要因となっている。
【００１９】
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、キャリブレーション用マスクを用いて光量キャリブレーションを実施したときの光量と、被検査マスクに対する検査時における光量が異なっている場合において、センサ画像の階調値が規定値と異なることを抑制することができるマスク検査装置及びマスク検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の態様は、パターンが形成された被検査マスク又は前記被検査マスクとは異なるキャリブレーション用マスクを保持するステージを駆動する駆動手段と、前記被検査マスク又は前記キャリブレーション用マスクに光を照射する光照射手段と、前記被検査マスク又は前記キャリブレーション用マスクの透過光又は反射光の光量信号を複数の画素で検出する画像センサと、前記画像センサの各画素の出力を画素毎に増幅し、光学画像を生成すると共に、画素毎に信号振幅のゲイン及びオフセットを設定し正規化するセンサアンプであって、前記被検査マスクのパターンの欠陥検査をする前の第１の設定時に、前記キャリブレーション用マスクを用いて前記ゲイン及びオフセットを設定し、前記第１の設定時の後で前記欠陥検査をするときの第２の設定時に、前記第１の設定時に設定された前記ゲイン及びオフセットに基づいて、前記被検査マスクに対する前記ゲイン及びオフセットを設定するセンサアンプと、前記第１の設定時の装置状態と、前記第２の設定時の装置状態との差異に応じて、前記第２の設定時に、前記センサアンプに設定されたゲインを、再設定させるゲイン再設定手段と、前記光学画像に対する基準画像となる参照画像を生成する参照画像生成手段と、前記光学画像と前記参照画像とを比較することにより、前記被検査マスクのパターンの欠陥を検査する比較手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第１の態様において、前記装置状態の差異は、前記光照射手段の光源からの光量の差異であり、前記ゲイン再設定手段は、前記第１の設定時の前記光照射手段に設けられた光量補正センサの正規化されたゲインと、前記第２の設定時の前記光量補正センサで検知されたゲインとの差異に応じて、前記第２の設定時に、前記センサアンプに設定されたゲインを、再設定させることが好ましい。
【００２２】
本発明の第１の態様において、前記被検査マスク又は前記キャリブレーション用マスクは、ペリクル付きマスクであることが好ましい。
【００２３】
本発明の第１の態様において、前記画像センサは、ＴＤＩセンサであることが好ましい。
【００２４】
本発明の第２の態様は、光源の光を、対物レンズを介して被検査マスクに照明し、前記被検査マスクで反射した光又は前記被検査マスクを透過した光を、前記対物レンズを介して画像センサに結像し、前記画像センサを被検査マスクに対して相対的に移動させ、前記画像センサの各画素の出力を画素毎に、信号振幅のゲイン及びオフセットを設定し正規化するセンサアンプにより増幅して得られる光学画像と、前記光学画像に対する基準画像となる参照画像とを比較することで前記被検査マスクに形成されたパターンの欠陥検査を行うマスク検査方法であって、前記被検査マスクのパターンの欠陥検査をする前の第１の設定時において、前記被検査マスクとは異なるキャリブレーション用マスクを用いて前記ゲイン及びオフセットを設定して保存するステップと、装置状態を正規化して保存するステップと、を含み、前記第１の設定時の後で前記欠陥検査をするときの第２の設定時において、前記第１の設定時に保存された前記ゲイン及びオフセットを、前記センサアンプに設定するステップと、前記第１の設定時に保存された装置状態と、前記第２の設定時の装置状態との差異に応じて、前記センサアンプに設定されているゲインを再設定するステップとを含むことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第２の態様において、前記装置状態の差異は、前記光源の光を検知する光量補正センサにおいて前記検知されたゲインの差異であり、前記第１の設定時に、前記光量補正センサのゲインを正規化して保存するステップと、前記第１の設定時に保存された前記光量補正センサの正規化されたゲインと、前記第２の設定時に、前記光量補正センサが検知したゲインとの差異に応じて、前記センサアンプに設定されているゲインを再設定するステップであることが好ましい。
【００２６】
本発明の第２の態様において、前記被検査マスク又は前記キャリブレーション用マスクは、ペリクル付きマスクであることが好ましい。
【００２７】
本発明の第２の態様において、前記画像センサは、ＴＤＩセンサであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のマスク検査装置及びマスク検査方法によれば、キャリブレーション用マスクを用いて光量キャリブレーションを実施したときの光量と、被検査マスクに対する検査時における光量が異なっている場合においても、センサ画像の階調値が規定値と異なることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態の検査装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施形態のＴＤＩセンサ及びセンサアンプの構成を示す概略図である。
【図３】実施形態の光量キャリブレーションを示すフローチャートである。
【図４】通常の光量キャリブレーションを示すフローチャートである。
【図５】実施形態の光量キャリブレーションの評価結果を示す表である。
【図６】マスクに形成されたパターンの光学画像の取得手順を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明のマスク検査装置の一例としてのマスク検査装置１００の構成を示す概略図である。
【００３１】
図１に示すマスク検査装置１００では、本実施の形態で必要な構成部を記載しているが、検査に必要な他の公知の構成部が含まれていてもよい。また、本明細書において、「〜手段」及び「〜回路」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が、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やファームウェアとの組合せによって実施されるものであってもよい。プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置などの記録装置に記録される。
【００３２】
図１に示すマスク検査装置１００は、検査対象である被検査マスク１ａまたは被検査マスク１ａとは別に用意されているキャリブレーションのためのキャリブレーション用マスク１ｂ（以下、区別する必要がない場合、マスク１という。）を保持するステージ２を有している。マスク１は、オートローダ３からステージ２上に搬送される。オートローダ３は、オートローダ制御回路１３により制御される。
【００３３】
ステージ２は、駆動手段の一例として、Ｘ方向モータ４Ａと、Ｙ方向モータ４Ｂと、θ方向（水平回転方向）モータ４Ｃとによって、Ｘ方向、Ｙ方向及びθ方向に駆動される。これらのモータ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの駆動制御は、ステージ制御回路１４によって実行される。
【００３４】
ステージ２のＸ方向及びＹ方向の位置は、例えば、レーザ干渉計等のレーザ測長手段５と、このレーザ測長手段５に接続された位置回路１２とによって検出される。被検査マスクは、例えば、Ｘ方向に一定速度で連続移動しながらセンサの撮像が行われ、終端（ストライプエンド）でＹ方向に移動した後、Ｘ方向に逆向きに一定速度で連続移動しながらセンサの撮像を行うといったことを、繰り返して被検査マスクの検査領域全面を撮像する。
【００３５】
また、マスク検査装置１００は、光照射手段の一例として、レーザ光を発する光源６、この光源６から発せられたレーザ光を、ビームスプリッタ８１を介してマスク１に照射し、透過させる透過照明光学系７を備え、光源６から発せられたレーザ光を、ビームスプリッタ８１を介してマスク１に照射し、反射させる反射光学系８を備えている。
【００３６】
透過照明光学系７は、ミラー７１、対物レンズ７２、透過光をＴＤＩセンサ１１に結像させる対物レンズ１０、ビームスプリッタ８１とミラー７１との間に設けられた照射光量センサ３０を有し、反射光学系８は、ミラー８２、ビームスプリッタ８３、反射光をＴＤＩセンサ１１Ａに結像させる対物レンズ１０Ａ、ビームスプリッタ８１とミラー８２との間に設けられ照射光量センサ３０Ａを有している。なお、後述するセンサアンプ１５のオフセット及びゲインの正規化は、ＴＤＩセンサ１１とは独立して、ＴＤＩセンサ１１Ａを用いて行ってもよい。以下、透過照明光学系７と反射光学系８を区別する必要がない場合は、透過照明光学系７の構成を用いて説明する。
【００３７】
画像センサの一例としてのＴＤＩセンサ１１は、図２に示すように、２次元のＣＣＤセンサであり、例えば、２０４８画素×５１２画素（１画素が７０ｎｍ×７０ｎｍの場合、１４４μｍ×３６μｍ）の撮像領域を有する。すなわち、ＴＤＩセンサ１１は、ＴＤＩ方向に複数段（例えば、５１２段）のラインＬ１，Ｌ２，…，Ｌ５１２によって構成され、各ラインＬは複数の画素（例えば、２０４８画素）によって構成されている。
【００３８】
上記の構成において、ＴＤＩセンサ１１のＴＤＩ方向（５１２段方向）とステージ２のＸ方向が一致するように設置し、ステージ２が移動することによりＴＤＩセンサ１１がマスク１に対して相対的に移動することで、ＴＤＩセンサ１１によりマスク１のパターンが撮像される。図２中の右方向にＴＤＩセンサ１１が相対移動するとき、図２中の左方向（ＦＷＤ）がＴＤＩセンサ１１の電荷蓄積方向（ＴＤＩ方向）となる。この場合、１段目のラインＬ１からＦＷＤ方向のラインＬ２，Ｌ３，…に電荷を順次転送しながら蓄積し、最終段のラインＬ５１２から１ライン分（２０４８画素分）の画像信号が出力される。
【００３９】
また、ステージ２の移動方向を反転させると、つまり、図２中の左方向にＴＤＩセンサ１１が相対移動し、すると、ＴＤＩセンサ１１の電荷蓄積方向が図２中の右方向（ＢＷＤ）に切り換えられる。ＴＤＩセンサ１１は、その電荷蓄積方向の両端に出力されるように構成され、出力部１１０を有している。すなわち、ＴＤＩセンサ１１は、双方向から電荷を読み出し可能となっている。
【００４０】
ＴＤＩセンサ１１は、センサアンプ１５と接続されている。センサアンプ１５は、ＴＤＩセンサ１１から入力された各画素の光量信号を正規化（ノーマライズ）し、比較回路１９に出力する。なお、本実施形態で使用されるマスク検査装置では、画像センサとしてＴＤＩセンサ１１を用いているが、ＴＤＩセンサ１１に代えてラインセンサやエリアセンサのような他の画像センサを用いてもよい。
【００４１】
センサアンプ１５は、例えば、図２に示すように、各画素の信号を固定倍率で増幅するアナログアンプ１５１と、レジスタ１５３に記憶されたオフセット及びゲインで各画素の信号を増幅するデジタルアンプ１５２とを備えている。後述するキャリブレーション動作により，センサアンプ１５から出力される各画素の白黒振幅と黒のオフセットレベルが均質になるよう，各画素のアンプゲインとオフセットが調整される。センサアンプ１５から出力されたデータは、位置回路１２から出力されたステージ２上でのマスク１の位置を示すデータとともに、比較回路１９に送られ、また、参照画像も比較回路１９に送られる。
【００４２】
センサアンプ１５は、ＴＤＩセンサ１１の各画素の出力を画素毎に増幅し、光学画像を生成すると共に、画素毎に信号振幅のゲイン及びオフセットを設定し正規化する。すなわち、センサアンプ１５は、被検査マスク１ａのパターンの欠陥検査をする前の第１の設定時において、キャリブレーション用マスクを用いてゲイン及びオフセットが設定され、ファイルとして保存される。
【００４３】
そして、第１の設定時の後の被検査マスク１ａの欠陥検査をするときの第２の設定時において、第１の設定時で設定され保存されているゲイン及びオフセットを用いて被検査マスク１ａに対するゲイン及びオフセットが設定される。なお、実施形態においては、後述のゲイン再設定回路１６を用いて、センサアンプ１５に設定されたゲインが再設定されるように構成されている。
【００４４】
ゲイン再設定手段の一例としてのゲイン再設定回路１６では、キャリブレーション用マスク１ｂを用いて光量キャリブレーションを実施したとき、第１の設定時の装置状態と、第２の設定時の装置状態との差異を、センサアンプ１５に出力する。なお、実施形態においては、光源６からの光量の差異は、装置状態の差異の一例であり、光量の差異は、透過照明光学系７に設けられた光量補正センサの一例である照射光量センサ３０が検知する。
【００４５】
すなわち、ゲイン再設定回路１６は、第１の設定時に保存されたキャリブレーション用マスク１ｂをロードした際に照射光量センサ３０により観測されたマスク照射光量と、第２の設定時に照射光量センサ３０で検知されたマスク照射光量との差異に応じて、第２の設定時に、センサアンプ１５に設定されているゲインを再設定させる。
【００４６】
ゲイン再設定回路１６は、キャリブレーション用マスク１ｂを用いたキャリブレーションにおいて、被検査マスク１ａに対する実際の検査時に、光源光量などの装置状態が変化することで適正な正規化動作とならずセンサ画像の階調値が、規定値と異なってしまうことを抑制するために設けられたものである。なお、ゲイン再設定回路１６の詳細については後述する。
【００４７】
また、マスク検査装置１００は、光学画像に対する比較基準となる参照画像を生成するための展開回路１７及び参照回路１８を備えている。
【００４８】
展開回路１７は、記憶装置２１に記憶されたＣＡＤデータ（作図データ）等を展開し、展開データを参照回路１８に出力する。
【００４９】
参照画像生成手段としての参照回路１８は、展開回路１７から入力される展開データにリサイズ処理、コーナー丸め処理及び点広がり分布関数（ＰＳＦ：Point Spread Functions）フィルタ処理を一括して施すことにより参照画像を生成し、参照画像を比較回路１９に出力するものである。記憶装置２１は、例えば、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤもしくは半導体メモリ等である。
【００５０】
比較手段としての比較回路１９は、センサアンプ１５から入力される光学画像と、参照回路１８から入力される参照画像とを比較し、両者のパターン形状が差異する場合にパターン形状欠陥として検出するものである。比較回路１９の検査結果は、記憶装置２１に格納される。その後、オペレータは、格納された検査結果を記憶装置２１から読み出してディスプレイ等の表示装置２２に表示させ確認する。
【００５１】
比較回路１９においては、透過と反射を組み合わせた比較判定アルゴリズムが用いられ、比較の結果、両者の差異が所定の閾値を超えた場合には、その箇所が欠陥と判定されるが、透過画像同士での比較、反射画像同士での比較であってもよい。
【００５２】
マスク検査装置１００は、通常のパターン欠陥検査のほか、センサアンプ１５のオフセット及びゲインの調整、ステージ２のアライメント等の全体的な制御を実行する制御計算機２０を備えている。この制御計算機２０には、上記の位置回路１２、オートローダ制御回路１３、ステージ制御回路１４、センサアンプ１５、ゲイン再設定回路１６、展開回路１７、参照回路１８、比較回路１９、記憶装置２１、表示装置２２などが接続されている。
【００５３】
上記のとおり、ＴＤＩセンサ１１の各画素の出力がセンサアンプ１５により画素毎に増幅されて光学画像が生成される。比較回路１９における欠陥検査を精度良く行うためには、光学画像を精度良く生成し、センサアンプ１５のダイナミックレンジを効率良く活用する必要がある。
【００５４】
次に、図３及び図４を用いてマスク検査装置１００で使用される実施形態の光量キャリブレーションについて説明する。図３は、実施形態の光量キャリブレーションを説明するフローチャートであり、図４は、通常の光量キャリブレーションを説明するフローチャートである。
【００５５】
また、図３（ａ）及び図４（ａ）は、被検査マスク１ａに対してパターンの欠陥検査をする前に、キャリブレーション用マスク１ｂを用いて光量キャリブレーションをする上記の第１の設定時におけるフローチャートである。図３（ｂ）及び図４（ｂ）は、第１の設定時の後で被検査マスク１ａの欠陥検査をするときに、第１の設定時に保存されたファイルを用いて光量キャリブレーションをする上記の第２の設定時におけるフローチャートである。
【００５６】
まず、図３（ａ）を用いて第１の設定時の光量キャリブレーションについて説明する。
【００５７】
マスク検査装置１００に、キャリブレーション用マスク１ｂが載置され、光量キャリブレーションが開始されると、透過及び反射の光量を基に光学条件が決定される（ステップＳ２１０）。光学条件は、例えば、ＴＤＩセンサ１１の出力が飽和しない光量、及び透過、反射の光量がそれぞれ均等となるようなフィルタ透過率が決定される。
【００５８】
その後、照射光量センサ３０に照射される光量を基に照射光量センサ３０の校正を行い、センサアンプ１５の各画素に共通のゲインを制御計算機２０に読み込ませる（ステップＳ２２０）。このときの照射光量センサによる校正は、例えば、光源６の光量とＴＤＩセンサ１１の出力の関係を一定にするためのゲインを確定するものである。
【００５９】
その後、センサアンプ１５の各画素の誤差補正前の画像の採取を行う（ステップＳ２３０）。すなわち、キャリブレーション用マスク１ｂに照射された透過光又は反射光により、各画素のばらつきが補正されない状態で、ＴＤＩセンサ１１の各画素で採取される。
【００６０】
その後、ＴＤＩセンサ１１での各画素の黒レベル，白黒振幅を均質にするためのゲイン及びオフセットが算出される（ステップＳ２４０）。すなわち、ステップＳ２３０において、ＴＤＩセンサ１１によって採取された各画素の画像信号がセンサアンプ１５に出力され、ゲイン及びオフセットが算出される。
【００６１】
その後、補正後の画像を採取し検証する（ステップＳ２５０）。すなわち、センサアンプ１５において、ステップＳ２４０で算出された各画素のゲイン及びオフセットに基づいて補正、つまり正規化されたデータを採取し検証する。
【００６２】
その後、光学条件、ゲイン及びオフセット、照射光量センサのゲインをファイルに保存する（ステップＳ２６０）。すなわち、ステップＳ２１０で決定された光学条件をファイルに保存し、ステップＳ２５０で正規化された各画素のゲイン及びオフセットをファイルに保存し、ステップＳ２２０で読み込まれた照射光量センサ３０のゲインをファイルに保存し、第１の設定時の光量キャリブレーションは終了する。なお、上記のファイルは、例えば、記憶装置２１に保存される。
【００６３】
次に、図３（ｂ）を用いて第２の設定時の光量キャリブレーションについて説明する。
【００６４】
マスク検査装置１００に、被検査マスク１ａが載置され、ファイル光量キャリブレーションが開始されると、指定ファイルが読み込まれる（ステップＳ３１０）。すなわち、第１の設定時におけるステップＳ２６０で保存されているセンサアンプ１５のゲイン及びオフセットがセンサアンプ１５に読み込まれる。
【００６５】
その後、光学条件が設定される（ステップＳ３２０）。すなわち、第１の設定時においてステップＳ２１０で決定されステップＳ２６０で保存されている光学条件、例えば、透過率が決定される。
【００６６】
その後、照射光量センサのゲインが設定される（ステップＳ３３０）。すなわち、第１の設定時において照射光量センサ３０により振幅最適と決定されたゲインと、第２の設定時における照射光量センサ３０で検知された被検査マスクの照射光量とが、ゲイン再設定回路１６に読み込まれる。
【００６７】
その後、センサアンプ１５のゲイン及びオフセットが設定される（ステップＳ３４０）。すなわち、ステップＳ３３０においてキャリブレーション用マスクで照射光量センサ３０が観測した第１の設定時のゲインと被検査マスクで観測された第２の設定時のゲインとの差異に基づいてセンサアンプ１５のゲインが再設定される。
【００６８】
このようなゲイン再設定回路１６の機能により、光源６の光量の変化に起因したＴＤＩセンサ１１の出力の変化に対応して、センサアンプ１５のゲインが再設定され、被検査マスク１ａに対する欠陥検査において、擬似欠陥誘発を軽減させることができる。
【００６９】
次に、図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて第１の設定時及び第２の設定時の光量キャリブレーションについて説明する。
【００７０】
図４（ａ）に示すように、ステップＳ２１０，Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ２５０は、図３（ａ）に示すステップと同様であり説明は省略する。ステップＳ２２０Ｒでは、照射光量センサの正規化を行い、図３（ａ）に示す照射光量センサのゲインの読み込みは行っていない。また、ステップＳ２６０Ｒにおいて、光学条件、ゲイン及びオフセットはファイルに保存されているが、照射光量センサのゲインは読み込まれていないため、ファイルに保存されていない。
【００７１】
図４（ｂ）に示すように、ステップＳ３１０，Ｓ３２０，Ｓ３４０は、図３（ｂ）に示すステップと同様であり説明は省略する。ステップＳ３３０Ｒでは、照射光量センサの正規化を行っているが、図３（ｂ）に示す照射光量センサのゲインの設定は行っていない。
【００７２】
図４に示す処理においては、図３に示す処理と異なり、第１の設定時に正規化された光量を、第２の設定時において、センサアンプ１５のゲインとして設定している。このような第２の設定時における設定では、例えば，第１の設定時が早朝であり、第２の設定時が夕刻の場合、光源６のパワーが変化し、光量の変化が起こり得る。そして、この変化に応じてＴＤＩセンサ１１の出力も変化する。このようにＴＤＩセンサ１１の出力が変化しているにもかかわらず、センサアンプ１５に設定されているゲインは、第１の設定時のものであり、実際のゲインとは異なっており、被検査マスク１ａの欠陥検査のときに擬似欠陥の発生が起こり得ることになる。
【００７３】
図５は、上記の実施形態の光量キャリブレーションと、通常の光量キャリブレーションの評価結果を示す表である。
【００７４】
図５に示すレーザ出力Ｐ１の評価結果は、レーザ出力Ｐ１時に通常の光量キャリブレーションを実施し、この光量キャリブレーションの結果をファイルに保存し画像を採取したものである。この評価結果は、透過の階調基準値２４０に対して階調値２４１．２であり、反射の階調基準値２００に対して階調値１９９．８である。この評価結果からレーザ出力に変化がない場合は、階調基準値に対して採取された階調値は略同一の値を示していることが分かる。
【００７５】
また、図５に示すレーザ出力Ｐ２及びレーザ出力Ｐ３の評価結果は、レーザ出力Ｐ１に対してレーザ出力Ｐ２が９８％の出力及びレーザ出力Ｐ３が９０％の出力に変化時に、ファイル読み込み光量キャリブレーションを実施し及び画像採取をしたものであり、実施形態の光量キャリブレーション（以下、改良後という。）と通常の光量キャリブレーション（以下、改良前という。）のそれぞれについて評価したものである。なお、レーザ出力Ｐ１の時が、上記の第１の設定時に対応し、レーザ出力Ｐ２及びレーザ出力Ｐ３の時が、上記の第２の設定時に対応している。
【００７６】
図５に示すレーザ出力Ｐ３の評価結果は、透過の階調基準値２４０に対して、改良前は階調値２１６．３であり、改良後は階調値２３５．４である。また、反射の階調基準値２００に対して、改良前は階調値１８０．８であり、改良後は階調値１９７．２である。
【００７７】
この評価結果から、レーザ出力Ｐ１からレーザ出力Ｐ３、すなわち、９０％のレーザ出力変化時に、改良前は、透過の階調基準値に対して、−２４（階調値）、及び反射の階調基準値に対して、−２０（階調値）という大きな階調値の変化が生じている。一方、９０％のレーザ出力変化時に、改良後は、透過の階調基準値に対して、−５（階調値）、及び反射の階調基準値に対して、−３（階調値）というように、階調値の変化が抑制されていることが分かる。
【００７８】
なお、図５に示すレーザ出力Ｐ２の評価については、改良前の評価は行われていないが、改良後の評価結果は、透過の階調基準値２４０に対して階調値２４０．４であり、反射の階調基準値２００に対して階調値１９９．１である。この評価結果から改良後においては、レーザ出力が、９８％の変化の場合でも、階調基準値に対して採取された階調値は略同一の値を示していることが分かる。
【００７９】
次に、マスク検査装置１００を用いて被検査マスク１ａを検査する方法について説明する。図６は、被検査マスク１ａに形成されたパターンの光学画像の取得手順を示す模式図である。
【００８０】
図６に示す被検査マスク１ａは、図１のステージ２の上に載置されているものとする。また、被検査マスク１ａ上の検査領域は、図６に示すように、短冊状の複数の検査領域、すなわち、ストライプ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・に仮想的に分割されている。各ストライプは、例えば、幅が数百μｍであって、長さが被検査マスク１ａのＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の領域とすることができる。
【００８１】
光学画像は、ストライプ毎に取得される。すなわち、図６で光学画像を取得する際には、各ストライプ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・が連続的に走査されるように、ステージ２の動作が制御される。具体的には、ステージ２が図６の−Ｘ方向に移動しながら、被検査マスク１ａの光学画像が取得される。そして、図１に示すＴＤＩセンサ１１に、図６に示されるような走査幅Ｗの画像が連続的に入力される。
【００８２】
すなわち、第１のストライプ２０１における画像を取得した後、第２のストライプ２０２における画像を取得する。この場合、ステージ２が−Ｙ方向にステップ移動した後、第１のストライプ２０１における画像の取得時の方向（−Ｘ方向）とは逆方向（Ｘ方向）に移動しながら光学画像を取得して、走査幅Ｗの画像がＴＤＩセンサ１１に連続的に入力される。
【００８３】
また、第３のストライプ２０３における画像を取得する場合には、ステージ２が−Ｙ方向にステップ移動した後、第２のストライプ２０２における画像を取得する方向（Ｘ方向）とは逆方向、すなわち、第１のストライプ２０１における画像を取得した方向（−Ｘ方向）にステージ２が移動する。なお、図６の矢印は、光学画像が取得される方向と順序を示しており、斜線部分は、光学画像の取得が済んだ領域を表している。
【００８４】
図１のＴＤＩセンサ１１上に結像したパターンの像は光電変換され、さらにセンサアンプ１５によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。その後、光学画像は、センサアンプ１５から図１に示す比較回路１９へ送られる。
【００８５】
Ａ／Ｄ変換されたセンサデータは、画素毎にオフセット及びゲイン調整可能なデジタルアンプ１５２に入力される。デジタルアンプ１５２の各画素用のゲインは、上記の説明のとおり光量キャリブレーションで決定される。
【００８６】
以下、参照画像生成について説明する。まず、ダイ・トゥ・データベース比較方式による検査の場合、欠陥判定の基準となるのは、設計パターンデータから生成する参照画像である。マスク検査装置１００では、被検査マスク１ａのパターン形成時に用いた設計パターンデータが記憶装置２１に記憶される。
【００８７】
次に、図１に示す展開回路１７は、記憶装置２１から制御計算機２０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出された被検査マスク１ａの設計パターンデータを２値ないしは多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換する。このイメージデータは参照回路１８に送られる。
【００８８】
次に、図１に示す参照回路１８によって、図形のイメージデータである設計パターンデータに適切なフィルタ処理が施される。その理由は、次の通りである。
【００８９】
被検査マスク１ａのパターンは、その製造工程でコーナーの丸まりや線幅の仕上がり寸法などが加減されており、設計パターンと厳密には一致しない。また、図１に示すセンサアンプ１５から得られた光学画像としてのマスク採取データは、光学系の解像特性やＴＤＩセンサ１１のアパーチャ効果などによってぼやけた状態、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。
【００９０】
そこで、検査に先だって検査対象となるマスクを観察し、その製造プロセスや検査装置の光学系による変化を模擬したフィルタ係数を学習して、設計パターンデータに２次元のデジタルフィルタをかける。このようにして、参照画像に対し光学画像に似せる処理を行う。
【００９１】
フィルタ係数の学習は、製造工程で決められた基準となるマスクのパターンを用いて行ってもよく、また、検査対象となるマスク（本実施の形態では被検査マスク１ａ）のパターンの一部を用いて行ってもよい。本実施形態においては、上記のとおりキャリブレーション用マスクを用いてフィルタ条件を決定し、被検査マスクに対してこの決定条件を設定している。
【００９２】
なお、フィルタ係数の学習に検査対象となるマスクを使用する場合、製造ロットのばらつきや、検査装置のコンディション変動といった影響を排除したフィルタ係数の学習ができるという利点がある。しかし、マスク面内で寸法変動があると、学習に用いた箇所に対しては最適なフィルタ係数になるが、他の領域に対しては必ずしも最適な係数とはならないため、疑似欠陥を生じる原因になり得る。そこで、面内での寸法変動の影響を受け難いマスクの中央付近で学習することが好ましい。あるいは、マスク面内の複数の箇所で学習を行い、得られた複数のフィルタ係数の平均値を用いてもよい。
【００９３】
次に、光学画像取得において取得されたマスク採取データは、センサアンプ１５から比較回路１９へ送られる。また、参照回路１８からは、参照データが比較回路１９へ送られる。比較回路１９では、マスク採取データと参照データとが、ダイ・トゥ・データベース方式によって比較される。
【００９４】
具体的には、撮像されたストライプデータが検査フレーム単位に切り出され、検査フレーム毎に、欠陥判定の基準となるデータと適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較される。そして、両者の差が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定される。欠陥に関する情報は、マスク検査結果として保存される。例えば、制御計算機２０によって、欠陥の座標、欠陥判定の根拠となった光学画像などが記憶装置２１に保存される。
【００９５】
例えば、被検査マスク１ａに格子状のチップパターンが形成されているとする。検査対象としてｎ番目のチップを考えると、ダイ・トゥ・データベース比較方式においては、ｎ番目のチップの光学画像におけるパターンと、ｎ番目のチップの参照画像におけるパターンとの差が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定される。
【００９６】
欠陥判定は、例えば、次の２種類の方法により行うことができる。１つは、参照画像における輪郭線の位置と、光学画像における輪郭線の位置との間に、所定の閾値寸法を超える差が認められる場合に欠陥と判定する方法である。他の１つは、参照画像におけるパターンの線幅と、光学画像におけるパターンの線幅との比率が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する方法である。この方法では、参照画像におけるパターン間の距離と、光学画像におけるパターン間の距離との比率を対象としてもよい。
【００９７】
次に、保存されたマスク検査結果は、レビュー装置に送られる。レビュー装置は、検査装置の構成要素の１つであってもよく、また、検査装置の外部装置であってもよい。レビューは、オペレータによって検出された欠陥が実用上問題となるものであるかどうかを判断する動作である。オペレータは、例えば、欠陥判定の根拠となった基準画像と、欠陥が含まれる光学画像とを見比べて修正の必要な欠陥であるか否かを判断する。
【００９８】
レビュー装置で判別された欠陥情報は、図１に示す記憶装置２１に保存される。レビュー装置で１つでも修正すべき欠陥が確認されると、被検査マスク１ａは、欠陥情報リストとともに、マスク検査装置１００の外部装置である修正装置に送られる。修正方法は、欠陥のタイプが凸系の欠陥か凹系の欠陥かによって異なるので、欠陥情報リストには、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。
【００９９】
以上述べた本実施形態のマスク検査装置及びマスク検査方法によれば、キャリブレーション用マスクを用いて光量キャリブレーションを実施したときの光量と、被検査マスクに対する検査時における光量が異なる場合に、ゲイン再設定回路１６を設けたことにより、照射光量センサ３０の正規化に応じたゲインを保存しておいて、被検査マスクに対する検査時に、このときの照射光量センサ３０のゲインと、上記の保存された照射光量センサ３０のゲインとの差異をパラメータとして、センサアンプ１５に加味することにより、センサアンプ１５に設定されているゲインを再設定させることができる。
【０１００】
このように光源６の光量の変化に応じてセンサアンプ１５のゲインが再設定されることで、ＴＤＩセンサ１１の画像の階調値が規定値と異なることを抑制させることができ、被検査マスク１ａに対する欠陥検査において擬似欠陥誘発を軽減させることができる。このような本実施形態の顕著な作用効果は、上記の評価結果からも実証されている。
【０１０１】
本発明は上記各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。
【０１０２】
また、上記各実施の形態では、装置構成や制御手法など、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】
【０１０３】
１００  マスク検査装置
１  マスク
１ａ  被検査マスク
１ｂ  キャリブレーション用マスク
２  ステージ
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ  モータ
１１，１１Ａ  ＴＤＩセンサ
１５  センサアンプ
１５１  アナログアンプ
１５２  デジタルアンプ
１５３  レジスタ
１６  ゲイン再設定回路
１７  展開回路
１８  参照回路
１９  比較回路
２０  制御計算機
２１  記憶装置
３０，３０Ａ  照射光量センサ
【図１】
2015145922.tif 000003
【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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