(57)【要約】【課題】Ｓ／Ｎ比が高いパターン検査装置及びパターン検査方法を提供する。【解決手段】マスク１０１のコンタクトパターン１０２を検査する際に、マスク１０１を撮像してセンサ画像を取得し、マスク１０１の設計データに基づいて参照画像を生成する。次に、センサ画像と参照画像との差画像を作成し、この差画像において、コンタクトパターン１０２の一部の領域に光量測定エリア１０４を設定し、各光量測定エリア１０４の明るさを評価する。光量測定エリア１０４に欠陥１０３が存在していれば、欠陥１０３が存在していない場合よりも、光量測定エリア１０４の明るさが低下する。これにより、欠陥１０３の有無を判定する。【選択図】図１
2008064553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体を撮像してセンサ画像を取得するセンサ部と、
前記センサ画像と参照画像との差画像を作成する参照画像生成部と、
前記差画像における前記被検査体の検査対象パターンに相当する領域の一部の領域の明るさに基づいて欠陥の有無を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記被検査体の設計データに基づいて前記参照画像を生成する参照画像生成部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記一部の領域は、前記差画像の１又は複数個の画素を含む領域であり、
前記判定部は、前記画素の輝度レベルの平均値に基づいて前記欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項１または２に記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記一部の領域は、前記差画像の複数個の画素を含む領域であり、
前記判定部は、前記複数の画素の輝度レベルに重みカーネルを適用して算出した評価値に基づいて、前記欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項１または２に記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記一部の領域は十字形の領域であり、
前記重みカーネルにおける前記十字形の交差部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みは、前記十字形の枝部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みよりも大きいことを特徴とする請求項４記載のパターン検査装置。
【請求項６】
前記一部の領域は矩形の領域であり、
前記重みカーネルにおける前記矩形の中央部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みは、前記矩形の周辺部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みよりも大きいことを特徴とする請求項４記載のパターン検査装置。
【請求項７】
前記参照画像又は前記センサ画像における複数の領域の明るさをそれぞれ測定することにより前記被検査体における前記検査対象パターンの位置を特定する位置特定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のパターン検査装置。
【請求項８】
被検査体を撮像してセンサ画像を取得する工程と、
前記センサ画像と参照画像との差画像を作成する工程と、
前記差画像における前記被検査体の検査対象パターンに相当する領域の一部の領域の明るさに基づいて欠陥の有無を判定する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項９】
前記参照画像は、前記被検査体の設計データに基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項８記載のパターン検査方法。
【請求項１０】
前記一部の領域は、前記差画像の１又は複数個の画素を含む領域であり、
前記判定する工程において、前記画素の輝度レベルの平均値に基づいて、前記欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項８または９に記載のパターン検査方法。
【請求項１１】
前記一部の領域は、前記差画像の複数個の画素を含む領域であり、
前記判定する工程において、前記複数の画素の輝度レベルに重みカーネルを適用して算出した評価値に基づいて、前記欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項８または９に記載のパターン検査方法。
【請求項１２】
前記一部の領域は十字形の領域であり、
前記重みカーネルにおける前記十字形の交差部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みを、前記十字形の枝部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みよりも大きくすることを特徴とする請求項１１記載のパターン検査方法。
【請求項１３】
前記一部の領域は矩形の領域であり、
前記重みカーネルにおける前記矩形の中央部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みを、前記矩形の周辺部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みよりも大きくすることを特徴とする請求項１１記載のパターン検査方法。
【請求項１４】
前記参照画像又は前記センサ画像における複数の領域の明るさをそれぞれ測定することにより前記被検査体における前記検査対象パターンの位置を特定する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１８〜１３のいずれか１つに記載のパターン検査方法。
【請求項１５】
前記被検査体は、半導体装置を製造するためのマスクであり、
前記検査対象パターンは、前記半導体装置にコンタクトホールを形成するためのコンタクトパターンであり、
前記一部の領域は、前記コンタクトパターンのエッジ部であり、
前記判定する工程において、前記コンタクトパターンのエッジ部のうち少なくとも１つのエッジ部に欠陥があると判断された場合には、前記コンタクトパターンに欠陥があると判定することを特徴とする請求項８〜１４のいずれか１つに記載のパターン検査方法。
【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し、特に、被検査体の検査対象パターンを撮像して得られたセンサ画像と設計データに基づいて生成した参照画像とを比較することにより欠陥の有無を判定するパターン検査装置及びパターン検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体装置の製造に際してはフォトリソグラフィが多用されており、これらのフォトリソグラフィにおいては、半導体基板上に回路パターンを転写するためのマスクが使用されている。このようなマスクには、例えば、ガラス基板上に所定のパターンに加工された遮光膜が成膜されたものが使用される。そして、このようなマスクが設計どおりに作製されているか否かを検査する方法として、マスクを画像センサによって撮像して得られた光学画像（以下、「センサ画像」という）を、マスクの設計データに基づいて作成した擬似的な光学画像（以下、「参照画像」という）と比較して、欠陥の有無を検査する方法がある。
【０００３】
しかし、近年、半導体装置の微細化に伴いマスクも微細化し、そのサイズが検査に用いるレーザ光の波長より小さくなっているため、欠陥の検出が困難になってきている。特に、半導体装置のコンタクトホールを形成するためにマスクに形成された矩形の開口パターン（以下、「コンタクトパターン」という）は、フォトマスクに形成されたパターンのなかでも最も微細なパターンの一種であり、欠陥の検出が特に困難である。
【０００４】
そこで、センサ画像と参照画像との間で、コンタクトパターンを通過する光の総量を比較することにより、コンタクトパターンに欠陥が存在するか否かを検査する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この方法は、光源として連続光源を使用するためＳ／Ｎ比（Signal per Noise比：信号対雑音比）が低く、欠陥の検出感度が不十分である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６２７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、Ｓ／Ｎ比が高いパターン検査装置及びパターン検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、被検査体を撮像してセンサ画像を取得するセンサ部と、前記センサ画像と参照画像との差画像を作成する参照画像生成部と、前記差画像における前記被検査体の検査対象パターンに相当する領域の一部の領域の明るさに基づいて欠陥の有無を判定する判定部と、を備えたことを特徴とするパターン検査装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の一態様によれば、被検査体を撮像してセンサ画像を取得する工程と、前記センサ画像と参照画像との差画像を作成する工程と、前記差画像における前記被検査体の検査対象パターンに相当する領域の一部の領域の明るさに基づいて欠陥の有無を判定する工程と、を備えたことを特徴とするパターン検査方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、Ｓ／Ｎ比が高いパターン検査装置及びパターン検査方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。  
図１（ａ）は、本実施形態に係るパターン検査方法を例示する図であり、（ｂ）は、比較例に係るパターン検査方法を例示する図である。  
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態及び比較例においては、被検査体には半導体装置を製造するためのマスク１０１を例示し、検査対象パターンには、半導体装置にコンタクトホールを形成するためのコンタクトパターン１０２を例示する。コンタクトパターン１０２は正方形の開口部である。マスク１０１には、複数個のコンタクトパターン１０２が形成されている。そして、あるコンタクトパターン１０２のエッジ部には、遮光性の欠陥１０３が存在しているものとする。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、本実施形態においては、コンタクトパターン１０２を検査する際に、コンタクトパターン１０２の一部の領域に光量測定エリア１０４を設定し、この光量測定エリア１０４ごとに光量の測定を行う。具体的には、マスク１０１を撮像してセンサ画像を取得し、このセンサ画像と参照画像との差画像を作成し、この差画像において、各光量測定エリア１０４の明るさを評価する。このとき、光量測定エリア１０４に欠陥１０３が存在していれば、欠陥１０３が存在していない場合よりも、光量測定エリア１０４の明るさが低下する。なお、参照画像とは、良品のマスク１０１の画像であり、例えば、マスク１０１の設計データに基づいて生成された画像である。
【００１２】
光量測定エリア１０４は、必要に応じて各コンタクトパターン１０２における複数の位置に設定する。例えば、コンタクトパターン１０２の４ヶ所のエッジ部、４ヶ所の角部、中央部のうちの一部又は全部について、それぞれ光量測定エリア１０４を設定する。そして、各光量測定エリア１０４の評価結果に基づいて、コンタクトパターン１０２における欠陥１０３の有無を判定する。例えば、あるコンタクトパターン１０２における１ヶ所以上の光量測定エリア１０４において欠陥の存在が認められた場合には、このコンタクトパターン１０２には欠陥１０３が存在していると判定する。
【００１３】
これに対して、図１（ｂ）に示すように、比較例においては、一度にコンタクトパターン１０２の全領域について、明るさを評価する。すなわち、１つのコンタクトパターン１０２全体を内包するように、光量測定エリア１０５を設定する。そして、この光量測定エリア１０５の明るさに基づいて、欠陥１０３の有無を判定する。
【００１４】
本実施形態は、比較例と比べて、評価の対象とする光量測定エリアをコンタクトパターン１０２の一部の領域に局所的に設けているため、出力信号のＳ／Ｎ比が高い。このため、微小な欠陥１０３を精度よく検出することができる。また、センサ画像と参照画像との差画像を作成し、この差画像について明るさの評価を行っているため、センサ画像及び参照画像についてそれぞれ評価を行った後、評価結果を比較する方法と比べて、評価の回数を減らすことができ、検査の効率化を図ることができる。
【００１５】
なお、本実施形態においては、光量測定エリア１０４を差画像の複数の画素を含むように設定し、光量測定エリア１０４に含まれる複数の画素の輝度レベルに重みカーネルを適用して評価値を算出し、この評価値に基づいて、欠陥の有無を判定してもよい。これにより、光量測定エリア１０４の明るさに及ぼす欠陥１０３の影響を強調することができ、よりＳ／Ｎ比が高い検査が可能となる。
【００１６】
また、本実施形態においては、参照画像又はセンサ画像における複数の領域の明るさをそれぞれ測定することにより、マスク１０１におけるコンタクトパターン１０２の位置を特定してもよい。これにより、光量測定エリア１０４の位置を自動的に且つ精度よく設定することができる。
【００１７】
次に、本実施形態を具現化するための具体例について説明する。本具体例に係るパターン検査装置は、例えば、半導体装置製造用のフォトマスクの検査装置であり、特に、コンタクトパターンを検査するマスク検査装置である。
【００１８】
図２は、本具体例に係るマスク検査装置を例示するブロック図であり、  
図３は、本具体例に係るマスク検査方法を例示するフローチャート図であり、  
図４（ａ）は、本具体例に係るマスク検査装置の検査対象パターンであるコンタクトパターンを例示する図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すコンタクトパターンの設計データが表すパターンを例示する図であり、（ｃ）は、（ａ）に示すコンタクトパターンを撮像して得られたセンサ画像を例示する図であり、（ｄ）は、（ｂ）に示す設計データから作成された参照画像を例示する図であり、（ｅ）は、（ｃ）に示すセンサ画像と（ｄ）に示す参照画像との差画像を例示する図である。
【００１９】
図５（ａ）はコンタクトパターンの位置決めを行うための位置特定用テンプレートを例示する図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す位置特定用テンプレートを図４（ｂ）に示す参照画像にマッチングさせた場合を例示する図である。  
図６（ａ）は、光量測定エリアを規定する測定用テンプレートを示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す測定用テンプレートを図４（ｅ）に示す差画像にマッチングさせた場合を例示する図であり、（ｃ）は、重みカーネルを例示する図である。  
なお、図４（ａ）乃至（ｅ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）においては、画像の各画素の輝度レベルをモノクロのグラデーションで示しており、明るい画素ほど白く表示し、暗い画素ほど黒く表示している。
【００２０】
図２に示すように、本具体例に係るマスク検査装置１は、半導体装置製造用のフォトマスク１１（以下、単に「マスク」という）を被検査体とする。マスク１１には、検査対象パターンとして、半導体装置にコンタクトを形成するためのコンタクトパターンが多数形成されており、マスク検査装置１は、このコンタクトパターンにおける欠陥の有無を検査する。
【００２１】
図４（ａ）に示すように、マスク１１には、コンタクトパターン２２として正方形の開口部が形成されている。なお、本具体例においては、例えば、光を透過させるべき開口部（コンタクトパターン２２）の内部に、光を透過させない欠陥２３が発生しているものとする。
【００２２】
一方、マスク１１の設計データが、データベース１２（図２参照）に記憶されているものとする。この設計データにおけるコンタクトパターン２２に相当する部分は、図４（ｂ）に示すように、欠陥の無いコンタクトパターン２２ａを表している。
【００２３】
図２に示すように、マスク検査装置１においては、センサ部２、参照画像生成部３、差画像作成部４、位置特定部５及び判定部６が設けられている。  
センサ部２は、被検査体であるマスク１１を撮像してセンサ画像を取得する装置である。例えば、センサ部２には、移動テーブル（図示せず）、深紫外レーザ光源（図示せず）、光学系（図示せず）及びＴＤＩ（Time Delay and Integration）センサ（図示せず）が設けられている。センサ部２は、移動テーブル上に載置されたマスク１１に深紫外レーザ光を照射し、その透過光を光学系を介してＴＤＩセンサ上に結像させつつ、移動テーブルがマスク１１をＴＤＩセンサに対して相対的に移動させることにより、マスク１１の全領域を走査してセンサ画像を取得する。なお、ＴＤＩセンサとは、１次元的に配列されたＣＣＤ（Charge-Coupled Device：電荷結合素子）の列が被検査体の移動方向に数十列配列されたセンサである。ＴＤＩセンサにおいては、各列の素子の電荷データを被検査体の移動に同期させて次に列に転送するため、移動方向に関してデータの積分値を得ることができ、高い解像度と低いＳ／Ｎ比とを両立させることができる。
【００２４】
参照画像生成部３は、外部のデータベース１２に記憶されたマスク１１の設計データに基づいて、参照画像を生成する回路である。  
差画像作成部４は、センサ部２からセンサ画像が入力され、参照画像生成部３から参照画像が入力され、センサ画像と参照画像との差画像を作成する回路である。
【００２５】
位置特定部５は、参照画像生成部３から参照画像が入力され、この参照画像における複数の領域の明るさをそれぞれ測定することにより、マスク１１におけるコンタクトパターン２２の位置を特定する回路である。例えば、位置特定部５においては、図５（ａ）に示すような位置特定用テンプレート２４が記憶されている。位置特定用テンプレート２４においては、１ヶ所の十字形の開口部２４ａと、開口部２４ａの周囲に正方形の環状に配置された複数ヶ所、例えば、１６ヶ所の開口部２４ｂとが設けられている。開口部２４ａと開口部２４ｂとの位置関係は、位置特定用テンプレート２４を参照画像に重ね、開口部２４ａをコンタクトパターンの中央部に位置させたときに、開口部２４ｂがコンタクトパターンの周辺領域に位置するような関係である。開口部２４ａは、参照画像における十字形に配列された５個の画素に相当し、各開口部２４ｂは、参照画像における１個の画素に相当する。
【００２６】
判定部６は、差画像作成部４から差画像が入力され、位置特定部５からコンタクトパターンの位置を示す情報が入力され、差画像におけるコンタクトパターンに相当する領域のうち、一部の領域の明るさを測定し、この測定結果に基づいて欠陥の有無を判定する回路である。例えば、判定部６には、その明るさを測定する領域（光量測定エリア）を規定する測定用テンプレート２５（図６（ａ）参照）及びこの光量測定エリアの測定値に適用する重みカーネル２６（図６（ｃ）参照）が記憶されている。
【００２７】
図６（ａ）に示すように、測定用テンプレート２５においては、この測定用テンプレート２５を差画像等に重ねたときに、コンタクトパターン２２（図４（ａ）参照）の各エッジ部と整合する位置に、合計４つの光量測定エリア２５ａが設けられている。各光量測定エリア２５ａは、差画像における十字形に配列された５個の画素に相当する十字形状の開口部である。
【００２８】
また、図６（ｂ）に示すように、重みカーネル２６は、十字形に配列された５個の画素に対応するカーネルであり、各画素に対する「重み」が設定されている。そして、各画素の輝度レベルに重みを乗じた値の合計量を、コンボレーションとして算出する。例えば、十字形に配列された５個の画素のうち、十字形の交差部分に位置する画素２６ａに対しては、重み「ｗ」が設定されており、十字形の枝部分に位置する画素２６ｂに対しては、重み「１」が設定されている。重みｗは、例えば１よりも大きな値であり、例えば、４、１６又は６４である。
【００２９】
次に、上述の如く構成された本具体例に係るパターン検査装置（マスク検査装置）の動作、すなわち、本具体例に係るパターン検査方法（マスク検査方法）について説明する。
先ず、図３のステップＳ１に示すように、センサ部２の移動ステージにマスク１１を固定し、深紫外レーザ光源が深紫外レーザ光をマスク１１に対して照射し、マスク１１を透過したレーザ光を、光学系を介してＴＤＩセンサ上に結像させる。この状態で、移動テーブルを駆動させることにより、マスク１１をセンサ部２に対して移動させて、マスク１１の全領域を走査する。これにより、マスク１１を撮像してセンサ画像を取得する。このとき、コンタクトパターン２２（図４（ａ）参照）のセンサ画像は、図４（ｃ）に示すようになる。センサ部２は、このセンサ画像を、差画像作成部４に対して出力する。
【００３０】
一方、ステップＳ２に示すように、参照画像生成部３がデータベース１２からマスク１１の設計データを読み出し、この設計データを加工することにより、図４（ｄ）に示すような参照画像を生成する。例えば、参照画像生成部３は、設計データが表す無欠陥マスクに対するセンサ部２による撮像動作をシミュレートすることにより、模擬的なセンサ画像を作成する。参照画像生成部３は、この参照画像を、差画像作成部４及び位置特定部５に対して出力する。
【００３１】
次に、ステップＳ３に示すように、差画像作成部４が、センサ画像と参照画像との差画像を作成する。この差画像は、例えば図４（ｅ）に示すような画像となり、コンタクトパターンの欠陥２３（図４（ａ）参照）に相当する部分がある程度強調されている。
【００３２】
次に、ステップＳ４に示すように、位置特定部５が、図４（ｄ）に示す参照画像に対して、図５（ａ）に示す位置特定用テンプレート２４を適用する。すなわち、図５（ｂ）に示すように、位置特定用テンプレート２４を参照画像に重ね、開口部２４ａが明るくなり、全ての開口部２４ｂが暗くなるような位置を探す。例えば、参照画像において、各画素の輝度を、黒が２０レベル、白が２２０レベルとなるように規格化したときに、開口部２４ａの輝度レベルが１００レベル以上となり、開口部２４ｂの輝度レベルが４０レベル以下となるような位置を探索する。これにより、開口部２４ａの位置をコンタクトパターンの中心に合わせることができ、コンタクトパターンの位置を特定することができる。
【００３３】
なお、本明細書において、画像における各画素の「輝度」とは、センサ部２の各センサ素子が受光した光量に比例する値であり、「輝度レベル」とは、「輝度」を規格化した値をいう。また、差画像における光量測定エリアの「明るさ」とは、センサ画像を取得したときにこの光量測定エリアが受光した光量を反映した量をいい、例えば、輝度、輝度レベル、輝度レベルの平均値、輝度レベルに重みカーネルを適用して算出した値（コンボレーション）等をいう。
【００３４】
次に、ステップＳ５に示すように、判定部６が、図４（ｅ）に示す差画像に対して、図６（ａ）に示す測定用テンプレート２５を適用する。すなわち、図６（ｂ）に示すように、判定部６は、ステップＳ４で差画像において特定されたコンタクトパターンの位置に、光量測定エリア２５ａが位置するように、テンプレート２５を差画像に重ねる。これにより、差画像を構成する画素のうち、１ヶ所の光量測定エリア２５ａに相当する画素の輝度レベルのみが抽出される。例えば、コンタクトパターンの１つのエッジ部に位置し、十字形に配列された５個の画素の輝度レベルのみが抽出される。
【００３５】
そして、図６（ｃ）に示すように、この開口部２５ａにより抽出された５個の画素の輝度レベルに対して、重みカーネル２６を適用してコンボレーションを算出する。すなわち、この十字形に配列された５個の画素のうち、十字形の交差部分に位置する画素２６ａの輝度レベルに重み「ｗ」を乗じ、十字形の枝部分に位置する画素２６ｂの輝度レベルに重み「１」乗じ、各画素の輝度レベルと重みとの積を合算することにより、コンボレーションを算出する。重みｗは、例えば１よりも大きな値とする。そして、このコンボレーションを評価値とし、この評価値が所定の基準値以上であれば、このエッジ部には欠陥が存在しないと判断し、評価値が基準値未満であれば、このエッジ部に欠陥が存在すると判断する。この判断を、このコンタクトパターンの４ヶ所のエッジ部についてそれぞれ実施する。なお、エッジ部の他に、コンタクトパターンの中心部及び４ヶ所の角部についても、上述の判断を行ってもよい。
【００３６】
次に、ステップＳ６に示すように、ステップＳ５において実施した各エッジ部における欠陥の有無の判断結果をＯＲ演算し、いずれか１ヶ所以上のエッジ部において欠陥が認められた場合には、このコンタクトパターンに欠陥が生じていると判定し、いずれのエッジ部においても欠陥が認められなかった場合には、このコンタクトパターンには欠陥が生じていないと判定する。なお、エッジ部の他に中心部及び角部についても判断した場合は、全ての部分において欠陥が認められなかった場合にのみ、このコンタクトホールには欠陥が生じていないと判定し、それ以外の場合には、欠陥が生じていると判定する。
【００３７】
次に、ステップＳ７に進み、マスク１１における全てのコンタクトパターンについて判定が終了したか否かを判断する。そして、未検査のコンタクトパターンが残っている場合には、ステップＳ４に戻り、未検査のコンタクトパターンから１つを選び、位置特定（ステップＳ４）、明るさの評価（ステップＳ５）及び判定（ステップＳ６）を行う。一方、全てのコンタクトパターンについての検査が終了した場合には、マスク１１の検査を終了する。
【００３８】
なお、同じ形状のマスクを複数枚検査する場合には、これらのマスクの設計データは共通であるため、１枚目のマスクを検査したときの参照画像を記憶しておけば、２枚目以降のマスクを検査する際には、参照画像を新たに生成する必要はない。すなわち、２枚目以降のマスク検査においては、図３のステップＳ２に示す工程を省略できる。
【００３９】
次に、本具体例の効果について説明する。  
本具体例においては、コンタクトパターン全体の光量を評価するのではなく、コンタクトパターンの一部の領域、例えば、１つのエッジ部のみの明るさを局所的に評価しているため、欠陥の有無を感度よく検出することができる。  
また、抽出した一部の領域の輝度レベルに対して、重みカーネルを適用することにより、差画像におけるこの領域の明るさと周囲の領域の明るさとの差を強調することができるため、欠陥の有無をより感度よく検出することができる。  
更に、参照画像に対して位置特定用テンプレートを適用することにより、マスクにおけるコンタクトパターンの位置を、正確に且つ効率よく特定することができる。これにより、検査の精度及び効率をより一層向上させることができる。  
このように、本具体例によれば、Ｓ／Ｎ比が高いマスク検査装置及びマスク検査方法を実現することができる。
【００４０】
なお、本具体例においては、開口部の内部に遮光性の欠陥が存在している例について説明したが、本具体例に係るマスク検査装置は、開口部の外側に存在している透光性の欠陥、例えば、マスク１１においてガラス基板上の遮光膜が欠損した欠陥についても検出可能である。
【００４１】
次に、本具体例の変形例について説明する。  
先ず、第１の変形例について説明する。  
図７は、本変形例における測定用テンプレートを例示する図である。  
図７に示すように、本変形例については、前述の具体例における測定用テンプレート２５（図６（ａ）参照）の替わりに、測定用テンプレート３５を使用する。測定用テンプレート３５においては、コンタクトパターンの各エッジ部に相当する４ヶ所の位置に、差画像の１個の画素に相当する光量測定エリア３５ａが設けられている。本変形例においては、光量測定エリア３５ａにより抽出される１個の画素の輝度レベルに基づいて、このエッジ部に欠陥が存在するか否かを判断する。
【００４２】
本変形例においては、１個の画素の輝度レベルに基づいて欠陥の有無を判断するため、重みカーネルを設ける必要がない。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の具体例と同様である。
【００４３】
次に、本具体例の第２の変形例について説明する。  
図８は、本変形例における測定用テンプレートを例示する図である。  
図８に示すように、本変形例については、前述の具体例における測定用テンプレート２５（図６（ａ）参照）の替わりに、測定用テンプレート４５を使用する。測定用テンプレート４５においては、コンタクトパターンの各エッジ部に相当する４ヶ所の位置に、矩形の光量測定エリア４５ａが設けられている。光量測定エリア４５ａは、差画像において３行３列に配列された９個の画素に相当する。なお、図８においては、図を見易くするために、光量測定エリア４５ａは１ヶ所のみ示している。
【００４４】
また、本変形例においては、光量測定エリア４５ａにより抽出される９個の画素の輝度レベルの平均値を評価値とし、この評価値に基づいて、このエッジ部に欠陥が存在するか否かを判断する。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の具体例と同様である。なお、光量測定エリア４５ａの大きさは、差画像の３行３列の画素に相当する大きさには限定されず、２行２列、２行３列、４行４列等、他の大きさであってもよい。
【００４５】
次に、本具体例の第３の変形例について説明する。  
本変形例においては、測定用テンプレートには図８に示す測定用テンプレート４５を使用し、この測定用テンプレート４５により抽出される９個の画素の輝度レベルに対して、重みカーネルを適用する。この重みカーネルにおいては、矩形の光量測定エリア４５ａの中央部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みが、前記矩形の周辺部分に位置する画素の輝度レベル乗じる重みよりも大きい。
【００４６】
例えば、本変形例においては、ガウス分布に沿った重みカーネルを適用する。すなわち、光量測定エリア４５ａの中心を原点としたときのある画素の中心の座標を（ｉ，ｊ）とし、光量測定エリア４５ａの中心からこの画素の中心までの距離をＤとし、輝度レベルの標準偏差をσとし、円周率をπとし、この画素の重みをＷ１（Ｄ）、Ｗ２（Ｄ）とするとき、下記数式１及び数式２を定義し、更に、パラメータＰを設定することにより、下記数式２を簡略化した下記数式３を定義する。
【００４７】
【数１】
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【００４８】
【数２】
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【００４９】
【数３】
2008064553.tif 000005
【００５０】
そして、上記数式３に沿って、各画素の重みを決定する。このとき、パラメータＰは、例えば、０、１、２、５又は１０とする。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の具体例と同様である。本変形例によっても、前述の具体例と同様な効果を得ることができる。
【００５１】
次に、本発明の比較例について説明する。  
図９は、本比較例における光量測定エリアを示す図である。  
図９に示すように、本比較例においては、センサ画像及び参照画像について、コンタクトパターン全体を含むような光量測定エリア６１を設定し、検査対象とするコンタクトパターンを通過した全光量を測定する。そして、この全光量を、センサ画像と参照画像とで比較して、欠陥の有無を判定する。しかしながら、この方法では、欠陥の有無を感度よく検出することができない。
【００５２】
以下、その理由について説明する。  
図１０は、横軸にコンタクトパターン内の位置をとり、縦軸に輝度をとって、センサ画像及び参照画像における輝度プロファイルを示すグラフ図であり、  
図１１は、横軸にコンタクトパターン内の位置をとり、縦軸に輝度差をとって、センサ画像及び参照画像における輝度差プロファイルを示すグラフ図である。  
なお、図１０及び図１１に示す「＋側ノイズ」とは、センサ画像の総光量が参照画像の総光量よりも大きいノイズを示し、「−側ノイズ」とは、センサ画像の総光量が参照画像の総光量よりも小さいノイズを示す。また、図１１の縦軸（輝度差）は、センサ画像の輝度、「＋側ノイズ」の値及び「−側ノイズ」の値から、参照画像の輝度を減じた値を示している。
【００５３】
図１０に示すように、測定結果の輝度プロファイルをとってみても、センサ画像と参照画像との差は明確には現れない。そこで、図１１に示すように、輝度差プロファイルをとってみると、センサ画像には、欠陥に相当する位置に、−側ピーク６２が観察される。「＋側ノイズ」及び「−側ノイズ」の大きさは５％程度であるが、ピーク６２の高さは約１５％である。
【００５４】
このため、前述の具体例で説明したように、測定された輝度レベルを、コンタクトパターンの一部の領域から局所的に抽出すれば、欠陥に起因するピーク６２をノイズから分離して検出することが可能である。従って、欠陥を検出することができる。  
これに対して、比較例で説明したように、コンタクトパターンを通過した光の総量を評価する方法では、欠陥に起因する輝度の変動がノイズに埋もれてしまい、欠陥を検出することは困難である。  
この結果、本発明の具体例によれば、比較例よりも感度よく欠陥を検出することができる。一例では、本発明の具体例によれば、比較例に対して、Ｓ／Ｎ比を１．８倍にすることができる。
【００５５】
以上、実施形態並びにその具体例及び変形例を参照して本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの例には限定されない。例えば、前述の具体例においては、透過光を用いてマスクを検査する例を示したが、反射光を用いることも可能である。また、前述の具体例においては、ＴＤＩセンサによって撮像を行う例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の一次元センサを用いてもよく、２次元センサを用いてもよい。更に、位置特定用テンプレート、測定用テンプレート及び重みカーネルの構成は、前述の具体例及び変形例には限定されず、検査対象とするパターンの種類、形状及び大きさ等に応じて、Ｓ／Ｎ比が可及的に高くなるような構成を適宜設定すればよい。
【００５６】
また、前述の具体例においては、参照画像に位置特定用テンプレートを適用してコンタクトパターンの位置を特定する例を示したが、位置特定用テンプレートはセンサ画像に対して適用してもよい。更に、本発明のマスク検査装置においては、位置特定部を設けずに、設計データのみに基づいてコンタクトパターンの位置を特定することも可能である。更にまた、前述の実施形態及び具体例においては、設計データに基づいて参照画像を生成する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、良品のマスクのセンサ画像を参照画像としてもよい。すなわち、本発明は、Ｄｉｅ−ｔｏ−Ｄａｔａｂａｓｅ方式のパターン検査装置だけでなく、Ｄｉｅ−ｔｏ−Ｄｉｅ方式及びＣｅｌｌ−ｔｏ−Ｃｅｌｌ方式のパターン検査装置にも適用可能である。
【００５７】
更にまた、前述の実施形態及び具体例においては、半導体装置製造用のマスクのコンタクトパターンを検査する例を示したが、検査対象物はこれに限定されず、例えば、マスクの他のパターンを検査してもよく、マスク以外の対象物を検査してもよい。更にまた、前述の実施形態、具体例及び各変形例並びにこれらを組み合わせた例に対して、当業者が適宜設計変更並びに構成要素の追加及び削除を行ったものも、本発明の要旨を含む限り、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係るパターン検査方法を例示する図であり、（ｂ）は、比較例に係るパターン検査方法を例示する図である。
【図２】本発明の具体例に係るマスク検査装置を例示するブロック図である。
【図３】本具体例に係るマスク検査方法を例示するフローチャート図である。
【図４】（ａ）は、本具体例に係るマスク検査装置の検査対象パターンであるコンタクトパターンを例示する図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すコンタクトパターンの設計データが表すパターンを例示する図であり、（ｃ）は、（ａ）に示すコンタクトパターンを撮像して得られたセンサ画像を例示する図であり、（ｄ）は、（ｂ）に示す設計データから作成された参照画像を例示する図であり、（ｅ）は、（ｃ）に示すセンサ画像と（ｄ）に示す参照画像との差画像を例示する図である。
【図５】（ａ）はコンタクトパターンの位置決めを行うための位置特定用テンプレートを例示する図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す位置特定用テンプレートを図４（ｂ）に示す参照画像にマッチングさせた場合を例示する図である。
【図６】（ａ）は、光量測定エリアを規定する測定用テンプレートを示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す測定用テンプレートを図４（ｅ）に示す差画像にマッチングさせた場合を例示する図であり、（ｃ）は、重みカーネルを例示する図である。
【図７】本具体例の第１の変形例における測定用テンプレートを例示する図である。
【図８】本具体例の第２の変形例における測定用テンプレートを例示する図である。
【図９】比較例における光量測定エリアを示す図である。
【図１０】横軸にコンタクトパターン内の位置をとり、縦軸に輝度をとって、センサ画像及び参照画像における輝度プロファイルを示すグラフ図である。
【図１１】横軸にコンタクトパターン内の位置をとり、縦軸に輝度差をとって、センサ画像及び参照画像における輝度差プロファイルを示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  マスク検査装置、２  センサ部、３  参照画像生成部、４  差画像作成部、５  位置特定部、６  判定部、１１  マスク、１２  データベース、２２、２２ａ  コンタクトパターン、２３  欠陥、２４  位置特定用テンプレート、２４ａ、２４ｂ  開口部、２５、３５、４５  測定用テンプレート、２５ａ、３５ａ、４５ａ、６１  光量測定エリア、２６  重みカーネル、２６ａ、２６ｂ  画素、６２  ピーク、１０１  マスク、１０２  コンタクトパターン、１０３  欠陥、１０４、１０５  光量測定エリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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４】
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【図５】
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【図６】
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