(57)【要約】      （修正有）【課題】レチクル上の欠陥を発見する装置及び方法を開示する。【解決手段】検査装置を使用してレチクルの関連強度画像を、少なくとも一対取得する２０２。強度画像は、レチクルに対する異なる焦点設定が画像のそれぞれに対して施され、画像の２つの焦点値の間に一定の焦点オフセットが生じるように取得される。こうした画像を分析し、レチクルの透過関数を求める２０４。この透過関数をリソグラフィシステムのモデルに入力し、レチクルパターンの空間像を生成する。生成した空間像は、フォトレジストモデルに入力し、レチクルを使用して基板に印刷される画像パターンに対応する「レジストモデル化画像」を作成できる。このレジストモデル化画像を基準画像と比較し、欠陥情報を入手する２０６。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィにおいて有意なレチクル欠陥を判断する方法であって、
レチクル欠陥を発見するためにレチクルを検査するステップと、
各レチクル欠陥の少なくとも２枚の画像から、実質的に一定の焦点オフセットを前記少なくとも２枚の画像の焦点設定間で維持して、レチクル欠陥毎にマスク透過関数を取得するステップと、
前記レチクルを使用してリソグラフィツールにより製造したウェーハの現像後フォトレジストにおいて欠陥の影響を受けるパターンを計算するために、各レチクル欠陥の前記取得済みマスク透過関数をシミュレーションソフトウェア及び／又はハードウェアに入力するステップと、
レチクル欠陥毎に計算された、前記欠陥の影響を受けるパターンに基づいて、リソグラフィにおいて有意な何らかのレチクル欠陥が存在するかを判断するステップと、を備える方法。
【請求項２】
前記実質的に一定の焦点オフセットは、前記少なくとも２枚の画像の前記焦点設定の間で、こうした少なくとも２枚の画像の取得中に維持される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記実質的に一定の焦点オフセットは、前記少なくとも２枚の画像の前記焦点設定の間で、前記２画像の平均焦点が変化する際に維持される請求項１記載の方法。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかに記載の方法であって、
欠陥毎に前記マスク透過関数を取得するステップは、
前記各欠陥領域の少なくとも２枚の試験画像を、前記試験画像が互いに一定の焦点オフセットを有するように取得するステップと、
前記各欠陥領域に対応する別のレチクル領域の少なくとも２枚の基準画像を、前記基準画像が互いに一定の焦点オフセットを有するように取得するステップ、あるいは前記レチクルを製造するのに用いたデータベースから、一定の焦点オフセットを有する少なくとも２枚の基準画像を計算するステップと、
２枚の差分画像を取得するために、実質的に同じ焦点位置で得られた試験及び基準画像の各組を減算するステップと、
加算画像を取得するために、前記２枚の差分画像を加算するステップと、
差分化画像を取得するために、前記２枚の差分画像を減算するステップと、
各欠陥の前記マスク透過関数の実数及び虚数成分を決定するために、前記結果的な加算画像及び差分化画像を分析するステップと
を備える方法。
【請求項５】
前記少なくとも２枚の試験画像は、一対の試験画像で構成され、前記少なくとも２枚の基準画像は、一対の基準画像で構成される請求項４記載の方法。
【請求項６】
各レチクル欠陥の前記少なくとも２枚の画像は、前記少なくとも２枚の画像間で前記一定の焦点オフセットが達成されるように位置決めされた、少なくとも２つの検出器又はセンサにより取得される請求項１ないし５の何れかに記載の方法。
【請求項７】
各レチクル欠陥の前記少なくとも２枚の画像は、同じ検出器の２種類の領域で連続して取得される請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記一定の焦点オフセットは、（ｉ）最適な焦点に対して＋Δとなる、前記各レチクル欠陥の第１の画像用の焦点設定と、（ｉｉ）前記最適な焦点に対して−Δとなる、前記同一の各レチクル欠陥の第２の画像用の焦点設定とにより達成され、前記最適な焦点は、０に等しい焦点設定を有する請求項１ないし７の何れかに記載の方法。
【請求項９】
前記一定の焦点オフセットは、（ｉ）最適な焦点に等しい、前記各レチクル欠陥の第１の画像用の焦点設定と、（ｉｉ）前記最適な焦点に対して２Δとなる、前記同一の各レチクル欠陥の第２の画像用の焦点設定とにより達成される請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記シミュレーションソフトウェア及び／又はハードウェアは、前記マスク透過関数に基づいて、特定のリソグラフィツールにより生成される空間像を計算するリソグラフィツールモデルを含むと共に、その後、前記空間像に基づいて、前記欠陥の影響を受けるパターンを計算するためのフォトレジストモデルを含む請求項１ないし９の何れかに記載の方法。
【請求項１１】
リソグラフィにおいて有意なレチクル欠陥は、前記計算されたウェーハのフォトレジスト層において、及び／又は、所定値を超えたデバイス密度を有する前記フォトレジスト層の領域内で、前記計算された欠陥によるパターンに基づいて印刷され得ると判断されたレチクル欠陥として定義される請求項１ないし１０の何れかに記載の方法。
【請求項１２】
リソグラフィにおいて有意なレチクル欠陥を判断する装置であって、
一つ以上のプロセッサと、
一つ以上のメモリと、を備え、
レチクル欠陥を発見するためにレチクルを検査するステップと、
各レチクル欠陥の少なくとも２枚の画像から、実質的に一定の焦点オフセットを前記少なくとも２枚の画像の焦点設定間で維持して、レチクル欠陥毎にマスク透過関数を取得するステップと、
前記レチクルを使用してリソグラフィツールにより製造したウェーハの現像後フォトレジストにおいて欠陥の影響を受けるパターンを計算するために、各レチクル欠陥の前記取得済みマスク透過関数をシミュレーションソフトウェア及び／又はハードウェアに入力するステップと、
レチクル欠陥毎に計算された、前記欠陥の影響を受けるパターンに基づいて、リソグラフィにおいて有意な何らかのレチクル欠陥が存在するかを判断するステップと、
を前記プロセッサ及びメモリの少なくとも一つを用いて実現する装置。
【請求項１３】
前記実質的に一定の焦点オフセットは、前記少なくとも２枚の画像の前記焦点設定の間で、こうした少なくとも２枚の画像の取得中に維持される請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記実質的に一定の焦点オフセットは、前記少なくとも２枚の画像の前記焦点設定の間で、前記２画像の平均焦点が変化する際に維持される請求項１２記載の装置。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４の何れかに記載の装置であって、
欠陥毎に前記マスク透過関数を取得するステップは、
前記各欠陥領域の少なくとも２枚の試験画像を、前記試験画像が互いに一定の焦点オフセットを有するように取得するステップと、
前記各欠陥領域に対応する別のレチクル領域の少なくとも２枚の基準画像を、前記基準画像が互いに一定の焦点オフセットを有するように取得するステップ、あるいは、前記レチクルを製造するのに用いたデータベースから、一定の焦点オフセットを有する少なくとも２枚の基準画像を計算するステップと、
２枚の差分画像を取得するために、実質的に同じ焦点位置で得られた試験及び基準画像の各組を減算するステップと、
加算画像を取得するために、前記２枚の差分画像を加算するステップと、
差分化画像を取得するために、前記２枚の差分画像を減算するステップと、
各欠陥の前記マスク透過関数の実数及び虚数成分を決定するために、前記結果的な加算画像及び差分化画像を分析するステップと
を備える装置。
【請求項１６】
前記少なくとも２枚の試験画像は、一対の試験画像で構成され、前記少なくとも２枚の基準画像は、一対の基準画像で構成される請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
各レチクル欠陥の前記少なくとも２枚の画像は、前記少なくとも２枚の画像間で前記一定の焦点オフセットが達成されるように位置決めされた、少なくとも２つの検出器又はセンサにより取得される請求項１２ないし１６の何れかに記載の装置。
【請求項１８】
各レチクル欠陥の前記少なくとも２枚の画像は、同じ検出器の２種類の領域で連続して取得される請求項１２ないし１６の何れかに記載の装置。
【請求項１９】
前記一定の焦点オフセットは、（ｉ）最適な焦点に対して＋ｚとなる、前記各レチクル欠陥の第１の画像用の焦点設定と、（ｉｉ）前記最適な焦点に対して−ｚとなる、前記同一の各レチクル欠陥の第２の画像用の焦点設定とにより達成され、前記最適な焦点は、０に等しい焦点設定を有する請求項１２ないし１８の何れかに記載の装置。
【請求項２０】
前記一定の焦点オフセットは、（ｉ）最適な焦点に等しい、前記各レチクル欠陥の第１の画像用の焦点設定と、（ｉｉ）前記最適な焦点に対して２Δとなる、前記同一の各レチクル欠陥の第２の画像用の焦点設定とにより達成される請求項１２ないし１８記載の装置。
【請求項２１】
前記シミュレーションソフトウェア及び／又はハードウェアは、前記マスク透過関数に基づいて、特定のリソグラフィツールにより生成される空間像を計算するリソグラフィツールモデルを含むと共に、その後、前記空間像に基づいて、前記欠陥の影響を受けるパターンを計算するためのフォトレジストモデルを含む請求項１２ないし２０の何れかに記載の装置。
【請求項２２】
リソグラフィにおいて有意なレチクル欠陥は、前記計算されたウェーハのフォトレジスト層において、及び／又は、所定値を超えたデバイス密度を有する前記フォトレジスト層の領域内で、前記計算された欠陥によるパターンに基づいて印刷され得ると判断されたレチクル欠陥として定義される請求項１２ないし２１の何れかに記載の装置。
【請求項２３】
欠陥画像に対してレチクル透過関数を生成する方法であって、
リソグラフィシステムを用いた基板へのレチクルパターンのリソグラフィ転写を達成するように構成されると共に、少なくとも一つの欠陥領域を含むレチクルを提供するステップと、
前記レチクルの前記欠陥領域に光を照射するステップと、
前記照射された欠陥領域レチクルの第１の透過強度画像を、第１の焦点設定で取り込むステップと、
前記照射された欠陥領域レチクルの第２の透過強度画像を、第２の焦点設定で取り込むステップであり、一定の焦点オフセットを前記第１及び第２の焦点設定間で維持するか、あるいは、前記取り込んだ第１及び第２の透過画像を調整することで、こうした一定の焦点オフセットがエミュレートされるステップと、
前記欠陥領域のレチクル透過関数を、前記関数の２次項が互いを相殺するように復元及び格納し、復元カーネルにより畳み込んだ前記マスクパターンにより特徴付けられる線形関数が残るようにするために、前記第１及び第２の透過強度画像を共に処理するステップと、を備える方法。
【請求項２４】
前記欠陥領域の前記レチクル透過関数は、以下の２つの式
【数１】
2008262148.tif 000018
により特徴付けられる請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明する本発明は、リソグラフィマスクを利用した半導体デバイスの製造に関する。特に、本発明は、リソグラフィマスク上の有意な欠陥の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
論理及び記憶デバイス等、半導体デバイスの製造には、通常、半導体デバイスの様々な特徴及び多数のレベルを形成する多数の半導体製造プロセスを用いて、半導体ウェーハ等の基板を処理することが含まれる。例えば、リソグラフィは、マスクから、半導体ウェーハ上に配置されたレジストへ、パターンを転写することを含む半導体製造プロセスである。他の半導体製造プロセスの例には、化学機械研磨、エッチング、堆積、及びイオン注入等がある。多数の半導体デバイスを、半導体ウェーハ上に配列して製造し、その後、個別の半導体デバイスへと分離し得る。
【０００３】
リソグラフィは、ウェーハ上で特徴部のパターン形成が行われるプロセスであるため、通常、集積回路の製造において最も重要なプロセスの一つとなる。リソグラフィによりレジストに印刷されたパターンは、その後、後続の処理ステップでパターンをウェーハ上の一つ以上の層に転写するために、マスキング層として利用される。したがって、リソグラフィ中にウェーハ上に形成されたパターンは、ウェーハ上に形成される集積回路の特徴部に直接影響する。そのため、リソグラフィ中にウェーハ上で生じた欠陥は、集積回路製造プロセスにとって特に問題となり得る。リソグラフィ中にパターン形成ウェーハ上で欠陥を発生させ得る多数の形態の一つには、マスク上に存在する欠陥のウェーハへの転写によるものがある。したがって、不要な粒子その他の物質といったマスク上の欠陥の検出及び修正は、マスク上の欠陥がリソグラフィ中にそのままウェーハへ転写されるのを防ぐため、相当に厳密に実行される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、集積回路の寸法が小さくなり、マスクからウェーハへ転写されるパターンの複雑性が増すにしたがって、マスクに形成された特徴部の欠陥または不完全さの影響は、更に重大となっている。特に、パターンがマスク上で正確に形成されていない場合、これによる相違は、パターンの寸法が小さくなり、パターンの複雑性が増加するにつれ、ウェーハ上で欠陥を発生させる度合いが高くなる。即ち、マスクパターンの不完全さは、ウェーハに印刷されるパターンに問題を引き起こす恐れがある。そのため、ウェーハで問題を引き起こすマスクのパターンあるいは設計における問題を検出可能な方法及びシステムのために、多大な労力が費やされてきた。とはいえ、実際には、マスクに形成されたパターンの（理想パターンと比較した）相違あるいは不完全さの全てが集積回路に悪影響を与える誤差をウェーハで発生させるわけではない。このため、欠陥の検出への対応は、比較的複雑且つ困難なものとなる。言い換えると、マスクに形成されたパターンにおける一部の誤差では、ウェーハに全く欠陥が生じない場合があり、あるいは、集積回路の性能特性を低下させない欠陥がウェーハに生じる場合がある。
【０００５】
そのため、パターン形成後のウェーハで問題又は変化を引き起こすマスク上の欠陥を検出するための改良された機構が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、リソグラフィにおいて有意なレチクル上の欠陥を発見する装置及び方法を提案する。一般には、検査装置を使用することにより、問題となるレチクルに関連する強度画像を、少なくとも一対取得される。強度画像は、レチクルに対する異なる焦点設定が画像のそれぞれに対して施され、画像の少なくとも２つの焦点値の間に一定の焦点オフセットが生じるように取得される。次に、こうした画像を分析し、レチクルの透過関数を求める。その後、この透過関数をリソグラフィシステム（例えば、ステッパ、スキャナ、又は他の関連フォトリソグラフィシステム）のモデルに入力し、レチクルパターンの空間像を生成する。生成した空間像は、フォトレジストモデルに入力し、レチクルを使用して基板に印刷される画像パターンに対応する「レジストモデル化画像」を作成できる。このレジストモデル化画像を基準画像と比較し、欠陥情報を入手できる。具体的には、リソグラフィツール及びフォトレジストモデルの導入により、この欠陥情報は、リソグラフィにおいて有意な欠陥に関連するものとなる。
【０００７】
特定の実施形態では、リソグラフィにおいて有意なレチクルの欠陥を判断する方法が開示される。レチクルを検査し、レチクルの欠陥を発見する。レチクル欠陥毎にマスク透過関数を取得する。各レチクル欠陥のマスク透過関数は、各レチクル欠陥の少なくとも２枚の画像から取得する。少なくとも２枚の画像の焦点設定間では、実質的に一定の焦点オフセットを維持した。レチクル欠陥毎に求めたマスク透過関数は、シミュレーションソフトウェア及び／又はハードウェアに入力し、レチクルを使用してリソグラフィツールにより製造したウェーハの現像後フォトレジストにおいて、欠陥の影響を受けるパターンを計算する。レチクル欠陥毎に計算された、欠陥の影響を受けるパターンに基づいて、リソグラフィにおいて有意な何らかのレチクル欠陥が存在するかを判断する。
【０００８】
特定の態様において、実質的に一定の焦点オフセットは、少なくとも２枚の画像の焦点設定の間で、こうした少なくとも２枚の画像の取得中に維持される。一部の態様において、これは、２画像間の平均焦点が変化する際に達成される。特定の実施例において、欠陥毎にマスク透過関数を取得するステップは、（ｉ）各欠陥領域の少なくとも２枚の試験画像を、前記試験画像が互いに一定の焦点オフセットを有するように取得するステップと、（ｉｉ）各欠陥領域に対応する別のレチクル領域の少なくとも２枚の基準画像を、前記基準画像が互いに一定の焦点オフセットを有するように取得するステップ、あるいは、レチクルを製造するのに用いたデータベースから、一定の焦点オフセットを有する少なくとも２枚の基準画像を計算するステップと、（ｉｉｉ）２枚の差分画像を取得するために、実質的に同じ焦点位置に対応する、試験及び基準画像の各対の差分を得るステップと、（ｉｖ）差分化画像を取得するために、上記２枚の差分画像を減算するステップと、（ｖ）加算画像を取得するために、上記２枚の差分画像を加算するステップと、（ｖｉ）各欠陥のマスク透過関数の実数及び虚数成分を決定するために、上記加算画像及び差分化画像を分析するステップとを含む。一態様において、少なくとも２枚の試験画像は、一対の試験画像で構成され、少なくとも２枚の基準画像は、一対の基準画像で構成される。
【０００９】
別の実施形態において、各レチクル欠陥の少なくとも２枚の画像は、少なくとも２枚の画像間で一定の焦点オフセットが達成されるように位置決めされた、少なくとも２つの検出器又はセンサにより取得される。更に別の実施形態において、各レチクル欠陥の少なくとも２枚の画像は、同じ検出器の２種類の領域で連続して取得される。別の実施例において、一定の焦点オフセットは、（ｉ）最適な焦点に対して＋Δとなる、各レチクル欠陥の第１の画像用の焦点設定と、（ｉｉ）最適な焦点に対して−Δとなる、同一の各レチクル欠陥の第２の画像用の焦点設定とにより達成され、最適な焦点は、０に等しい焦点設定を有する。別の実施例において、一定の焦点オフセットは、（ｉ）最適な焦点に等しい、各レチクル欠陥の第１の画像用の焦点設定と、（ｉｉ）最適な焦点に対して２Δとなる、同一の各レチクル欠陥の第２の画像用の焦点設定とにより達成される。
【００１０】
一実施形態において、シミュレーションソフトウェア及び／又はハードウェアは、マスク透過関数に基づいて、特定のリソグラフィツールにより生成される空間像を計算するリソグラフィツールモデルを含むと共に、その後、空間像に基づいて、欠陥の影響を受けるパターンを計算するためのフォトレジストモデルを含む。別の態様において、リソグラフィにおいて有意なレチクル欠陥は、計算されたウェーハのフォトレジスト層において、及び／又は、所定値を超えたデバイス密度を有するフォトレジスト層の領域内で、計算された欠陥によるパターンに基づいて印刷され得ると判断されたレチクル欠陥として定義される。
【００１１】
別の実施形態において、本発明は、リソグラフィにおいて有意なレチクル欠陥を判断する装置に関連する。装置は、一つ以上のプロセッサと一つ以上のメモリとを含み、少なくとも一つのプロセッサ及びメモリは、上記の手法の一つ以上を実行するのに適している。
【００１２】
別の実施形態では、リソグラフィシステムを用いた基板へのレチクルパターンのリソグラフィ転写を達成するように構成されると共に、少なくとも一つの欠陥領域を含むレチクルが提供される。レチクルの欠陥領域に光を照射する。照射された欠陥領域レチクルの第１の透過強度画像を、第１の焦点設定で取り込む。照射された欠陥領域レチクルの第２の透過強度画像を、第２の焦点設定で取り込む。一定の焦点オフセットを第１及び第２の焦点設定間で維持するか、あるいは、取り込んだ第１及び第２の透過画像を調整することで、こうした一定の焦点オフセットをエミュレートする。第１及び第２の透過強度画像を共に処理し、欠陥領域のレチクル透過関数を復元及び格納する。殆どの場合、復元カーネルにより畳み込んだ欠陥領域のレチクル透過関数の虚数部分は、次のように決定される。
【００１３】
【数１】
2008262148.tif 000003
【００１４】
【数２】
2008262148.tif 000004
【００１５】
欠陥透過関数は、比較的少ない固有ベクトルにより畳み込み可能である。逆畳み込み及び反復手法を使用することで、マスク透過関数は、リソグラフィシミュレータで使用する上で十分に良好な近似形として復元できる。
【００１６】
以下の本発明の明細書と本発明の原理の一例を示す添付図面とにおいて、本発明の上記その他の特徴及び利点を更に詳細に提示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。この実施形態の例を添付図面に示す。本発明について、特定の実施形態に関連して説明するが、本発明を一実施形態に限定するものではないことは理解されよう。逆に、添付特許請求の範囲により定める本発明の趣旨及び範囲に入り得る代替物、変形例、及び等価物を対象とするものである。以下の説明では、本発明を完全に理解するために、多数の具体的な詳細について述べる。本発明は、こうした具体的な詳細の一部又は全部が無くとも実現し得る。また、周知の処理工程については、本発明を不必要に曖昧にしないために詳細な説明を省略する。
【００１８】
［序論］
解像度の限界を押し上げるために、様々な高解像度化手法（ＲＥＴ）を使用して、先進的なフォトリソグラフィマスク又はレチクルが設計されている。光近接効果補正（ＯＰＣ）は、こうした手法の一つである。ＯＰＣは、レチクルパターンを様々な形で修正し、印刷パターンが当初所望されたパターンと十分に一致させるのに役立つ。こうしたレチクルパターンの修正は、主要パターン特徴部のサイズの誘乱と、パターン隅部へのセリフの追加と、サブ分解能アシストフィーチャ（ＳＲＡＦ）の追加とを含むことができる。こうしたパターンの誘乱には、ウェーハ上への印刷が見込まれるものはない。代わりに、こうしたレチクルの修正は、リソグラフィプロセス中に、他のパターン部分がウェーハにどのように印刷されるかに影響を与えることが期待される。こうしたＯＰＣフィーチャは印刷パターンの忠実度を維持するのに役立つが、別のケースと比較して、レチクルパターンを更に複雑にする。レチクルパターンの複雑性の増加と、全てのパターン要素で印刷パターンに対する直接的影響が見込まれるわけではないという事実とにより、意味のあるパターン欠陥についてレチクルを検査するタスクは、更に困難になる。
【００１９】
最初に、数種類のレチクルパターン検査手法を一般論として説明する。レチクル検査には、通常、光学又は電子ビーム顕微鏡の何れかを使用してマスクパターンの高解像度画像を取り込み、その後、こうした画像を基準画像と比較して欠陥を探すことが伴う。基準画像は、レチクル上の第２のパターンから取得した画像（ダイツーダイ）にするか、あるいは、設計データベースからレンダリングできる（ダイツーデータベース）。何れの場合にも、試験中の画像と基準画像との間の差分を欠陥として知らせる。こうした方法は、レチクルパターンの高解像度画像を比較することで欠陥を見つけることから、マスク面検査手法として特徴付けできる。こうした手法はマスクの欠陥を発見するのには効果的だが、多数の「擾乱」欠陥を検出しがちである。擾乱欠陥は、ウェーハでの印刷パターンの忠実度に殆ど又は全く影響しない、マスクパターン内の実際の欠陥である。マスク面では、こうした擾乱欠陥を、他の更に重大な欠陥から容易に区別できない場合がある。
【００２０】
欠陥の重要性の尺度の一つは、ＭＥＥＦ又はマスク誤差増大要素である。この要素は、マスク面での欠陥のサイズ及び配置を、後の印刷画像に対する影響の大きさに関連付ける。ＭＥＥＦが高い欠陥は、印刷パターンに対する影響が大きく、ＭＥＥＦが低い欠陥は、印刷パターンに対する影響が殆ど又は全く無い。パターンの高密度な細線部分にあるサイズの小さすぎる主要パターン特徴部は、ＭＥＥＦの高い欠陥の一例であり、小さなマスク面サイズは、印刷パターンの完全な破綻を引き起こす可能性がある。孤立した小さなピンホールは、ＭＥＥＦの低い欠陥の一例であり、欠陥自体は小さすぎるため印刷されず、最も近い主要パターン縁部から十分に離れているため、縁部がどのように印刷されるかにも影響を与えない。こうした例が示すように、欠陥のＭＥＥＦは、欠陥の種類と、欠陥が位置するパターンの状況との、幾分複雑な関数となる。ＭＥＥＦが分からなければ、マスク面検査手法では、通常、全てのマスク欠陥が重要であると想定される。同時に、こうしたマスクは非常に複雑であるため、欠陥が全く無い状態では作成できない。高ＭＥＥＦ領域において重要となり得る欠陥を発見するのに十分な感度で検査すれば、低ＭＥＥＦ領域では、同様のサイズだが重要ではない多数の欠陥が検出される恐れがある。こうした擾乱欠陥の処理により、時間とエネルギが無駄になる可能性がある。したがって、擾乱欠陥を選択的に排除しつつ、リソグラフィにおいて有意な欠陥を特定する、「ＭＥＥＦを認識した」方法を有することが有利である。
【００２１】
ＭＥＥＦの認識を試みたレチクル検査方法の一つには、ウェーハステッパを模倣した照射及び画像化条件を有する顕微鏡を使用して、マスクパターンを光学的に画像化することが含まれる。顕微鏡がステッパを模倣する程度までは、検査時の欠陥のＭＥＥＦが使用時と同様になるのは確かである。しかしながら、このアプローチには、その有効性を減じる多数の限界がある。限界の一つは、レチクルの「処理中」検査に対する、この方法の応用の限界である。一部のマスク製造手順に含まれる多数の処理ステップでは、初期の処理ステップでパターンが確立されるが、このステップでのマスクの光学特性は、ステッパで予想されるものではない。未完成のマスクは検査ツールにおいて完成したマスクと同様の反応を示さないため、ツールは、各欠陥のＭＥＥＦを正しく考慮できない。更に、このアプローチでは、検査顕微鏡を再構成可能となる柔軟性に限界がある。所定のステッパを正確に模倣するために、顕微鏡は、そのステッパの照射及び画像化条件と正確に一致させる必要がある。しかしながら、ステッパには多数のばらつきがあり、考え得る様々な構成をそれぞれが有している。したがって、必要なレベルの柔軟性及び精度を、検査プラットフォームの検査顕微鏡に組み込むのは困難となる。適切な模倣光学構造が無ければ、検査ツールは、様々なステッパ構成に対する各欠陥のＭＥＥＦを正しく考慮できない。このアプローチの有効性の別の限界は、ステッパのウェーハ面で発生する高ＮＡの影響を模倣する際の問題に関係する。公知のアプローチでは、一つ以上の画像センサを使用して、模倣したウェーハ面での画像を検知する。しかしながら、実用されるセンサは、ステッパの実際のウェーハ面で必要なものより何十倍も大きなピクセルサイズを有する。これに対応して、検査顕微鏡の倍率は、模倣する実際のステッパの倍率の数十倍にする必要がある。しかしながら、倍率の増加により、ＮＡの実質的な低下が生じる。ＮＡが大幅に低いと、ベクトル画像化の影響と、角度に依存するレジスト膜の影響とが、実際のウェーハ面で見られるものから大きく変化する。こうした相違は、ステッパ模倣の精度を限定し、同様に、検出された欠陥のＭＥＥＦの見極めが劣化する。更なる限界は、検査中に得られたレチクル画像の全般的な不適切性に関係する。こうした画像は、解像度、コントラスト、及び／又は信号対雑音比が不十分である場合があり、そのため、マスク上の欠陥の性質を適切に診断する上で不十分となり得る。
【００２２】
検査対象のレチクルの高解像度画像の処理にはハイブリッド手法も使用し得る。ステッパ及びレジストをシミュレートするリソグラフィ処理のソフトウェアシミュレーションに、画像からの推定マスクパターンを入力し、シミュレートされたウェーハ面画像を生成する。その後、シミュレートウェーハ面において、欠陥の検出を行う。こうしたハイブリッド手法の重大な欠点には、高解像度マスク画像からマスクパターンを復元する処理が関係する。マスクパターン（欠陥を含む）が公知である場合、検査システムの光学構造で見られるような、そのパターンの高解像度画像は、適切な部分コヒーレント結像モデルをパターンに適用することで決定できる。しかしながら、こうした画像化モデルの非線形的態様のため、検知画像から対応するパターンへ逆向きに動作させるのは困難である。加えて、マスク透過関数は、振幅及び位相、あるいは実数及び虚数部分を有しているが、強度画像では、こうした部分が複雑に入り混じっている。マスク透過関数の実数及び虚数部分を求めるためには、少なくとも２枚の画像を異なる条件で取得し、その後、分析を行う。
【００２３】
［有意なレチクル欠陥を発見する一般的アプローチ］
一般に、本発明の実施形態は、マスク情報を復元するために上記の様々な処理を使用することに関する多数のマスクパターン復元問題を回避する。一実施例では、検査装置を使用して、問題となるレチクルの関連強度画像を一対入手する。強度画像は、レチクルに対する異なる焦点設定が画像のそれぞれに施されるように取得される。即ち、画像の２つの焦点値の間には、一定の焦点オフセットが生じる。次に、こうした画像を分析し、レチクルの透過関数を求める。次に、この透過関数をリソグラフィシステム（例えば、ステッパ、スキャナ、又は他の関連フォトリソグラフィシステム）のモデルに入力し、レチクルパターンの空間像を生成する。生成した空間像は、フォトレジストモデルに入力し、レチクルを使用して基板に印刷されるべき画像パターンに対応する「レジストモデル化画像」を作成できる。このレジストモデル化画像を基準画像と比較し、欠陥情報を入手できる。具体的には、リソグラフィツール及びフォトレジストモデルの導入により、この欠陥情報は、リソグラフィにおいて有意な欠陥に関連するものとなる。
【００２４】
図１Ａは、レチクルＭからウェーハＷへマスクパターンを転写するのに使用可能な既存のリソグラフィパターン転写装置１００の簡易概略図である。代表的なツールには、スキャナとステッパとが含まれる。こうしたツールの代表例は、オランダ、ブリュッヘンのＡＳＭＬ製のＰＡＳ５５００である。他の同様の機械は、幾つかの例として、日本のニコン技術工房及びキャノン、カリフォルニア州サンノゼのＵｌｔｒａｔｅｃｈ等から入手できる。一般に、照射源１０４は、照射光学構造１０６を介して、マスク面１０２に位置するレチクルＭの選択部分に光ビームを送る。照射光学構造は、レチクル面１０２に開口数１０１を有する（本明細書においてマスク及びレチクルは交換可能に使用される）。照射ビームは、マスクＭの選択位置に送られ、パターン化された光学信号が形成され、光学信号は、縮小レンズを介して、ウェーハＷ（又は光画像化可能な材料（フォトレジスト等）で被覆された他の基板）へ送られ、パターンの転写が行われる。
【００２５】
対照的に、図１Ｂに示した検査装置１５０は、レチクル面１５２に高ＮＡ１５１を有する。図示した検査装置１５０は、検査を強化するために、６０ないし３５０倍を提供する顕微拡大光学構造１５３を含む。検査装置のレチクル面１５２のＮＡ１５１は、リソグラフィツールのレチクル面１０２のＮＡ１０１より大幅に大きい。例えば、検査装置のレチクル面１５２のＮＡ１５１は、リソグラフィツールのレチクル面１０２におけるＮＡ１０１の少なくとも１．５倍である。こうした光学系（１００、１５０）のそれぞれは、生成される画像において異なる光学効果を引き起こす。本明細書で開示する補正処理において、本発明の実施形態がもたらすのは、こうした異なる光学効果である。
【００２６】
本発明の実施形態は、図１Ｂの簡易概略図に記載したような標準的検査装置を利用できる。こうした実施形態では、レチクル面１５２のレチクルＭに送られ、これを通過する光ビームを生成するために、照射源１６０を使用して、照射光学構造１６１を通過する光を生成する。光源は、レーザ又はフィルタ付きランプにできるが、これらに限定されない。一例において、光源は１９３ｎｍレーザである。上記のように、検査装置１５０は、関連するリソグラフィツールのレチクル面ＮＡ（例えば、１０１）より高いＮＡをレチクル面１５１に備えて構成される。検査対象のレチクルＭは、レチクル面１５２に配置され、光源により露光される。マスクからのパターン化画像は、パターン化画像１５５を投射する顕微拡大光学系（１５３として概略的に示す）を介してセンサ１５４へ送られる。図示してはいないが、センサは、通常、マスクから反射されたパターン化画像を集光するように位置決めされる。
【００２７】
当業者は、多数の異なる種類の検出器を利用できる。適切な検出器は、ＣＣＤ（電荷結合素子）センサ、ＣＣＤアレイ、ＴＤＩ（時間遅延積分）センサ、ＴＤＩセンサアレイ、ＰＭＴ、及び当業者に公知の他の多数のセンサを含む。図示した実施形態において、検出器１５４は、ＴＤＩアレイである。センサ１５４により取り込まれた画像は、処理回路１７３で処理できる。処理回路は、検査装置の一部を形成してよく、あるいは、検査装置から離れて配置できる。一般に処理回路は、本明細書で開示する原理を可能にするのに適したコンピュータにおいて実現可能なマイクロプロセッサ及び関連するメモリを含む。適切な実施例の一つは、サンノゼのＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ製ＤＵＶ検査ツールのＴｅｒａＳｃａｎシリーズであるが、これに限定されない。本発明者は、他の多くの検査ツールにより本発明の処理実施形態を実現し得ると明確に考える。
【００２８】
［有意なレチクル欠陥を特定する手法］
本発明者は、レチクル上のリソグラフィにおいて有意な欠陥を特定するのに使用可能な幾つかの処理へと体系化される、多数な重要な関係を発見した。本発明の処理実施形態について、図２の簡略フロー図と併せて、以下に説明する。図示したように、動作２０２において、マスクを高解像度で検査し、欠陥を発見する。動作２０４において、発見した欠陥毎に透過関数（振幅及び位相）を求める。マスク透過関数は、動作２０６において、シミュレーションソフトウェア及び／又はハードウェアに入力し、現像後のフォトレジストで欠陥の影響を受けるパターンを欠陥毎に計算する。その後、動作２０８において、ウェーハ上で許容できない変化を引き起こす欠陥が存在するかを判断し得る。欠陥が許容できない変化を引き起こす場合は、動作２１０において、レチクルを必要に応じて補修する。そうでない場合、この動作は省略される。この手順２００は、レチクルの数、及びこうしたレチクルの検査中に発見された欠陥の数だけ繰り返してよい。
【００２９】
欠陥は、任意の適切な形で発見し得る。例えば、レチクルの第１の領域（例えば、第１のダイ）から得られた画像を、第１の領域と同一となるように設計された、レチクルの第２の領域（例えば、第２のダイ）から得られた画像と比較する。または、レチクルの第１の領域から得られた画像を、設計データベースから計算／レンダリングされた、レチクルの第２の領域の画像と比較する。何れの比較においても、試験画像を基準画像と比較することで、差分画像が得られる。差分画像が所定の閾値より大きい場合、試験画像（又は基準画像）が欠陥を含むと判断される。下記の実施形態では、２枚の試験画像を、２枚の基準画像と共に、焦点オフセットのある状態で取得し、同じ焦点の試験及び基準画像の各対を減算して、２枚の差分画像を取得する。欠陥は、更に、２枚の差分画像のそれぞれを閾値と比較することにより発見し得る。
【００３０】
欠陥の発見後（欠陥判断手法に関係なく）、マスク透過関数を欠陥毎に任意の適切な形で求められる。図３は、本発明の一実施形態による、欠陥のマスク透過関数を決定する図２の動作２０４を示すフローチャートである。最初に、動作３０２では、互いに一定の焦点オフセットを有するように、同じ欠陥領域の少なくとも２枚の試験画像を取得する。動作３０４において、基準マスク領域の少なくとも２枚の基準画像を、（検査（ダイツーダイ方式）又は計算（ダイツーデータベース方式）の何れかにより）互いに略同一の焦点オフセットを有するように取得する。動作３０６では、各基準画像を、略同一の焦点オフセットである対応試験画像から減算することで、少なくとも２枚の差分画像を取得する。動作３０８において、これら２枚の差分画像を加算して加算画像を取得すると共に、更に同じ２枚の差分画像を減算し、差分化画像を取得する。次に、動作３１０において、加算及び差分化画像を分析し、欠陥領域の実数及び虚数成分（又は透過関数）を決定する。
【００３１】
［システムの実施例］
試験及び基準画像は、一定の焦点オフセットが得られるように任意の適切な形で取得し得る。本発明の一実施形態は、マスクに対する２種類の焦点位置で２枚の画像を取得するために、２つの検出器（ＣＣＤ又はＴＤＩ［時間遅延積分］等の画像検出器）を使用してマスクを検査することである。２種類の検出器焦点位置は、マスク表面での合焦点と相対的な焦点位置±Δにしてよい。２枚の画像の加算画像は、その後、マスク上の別のダイからの加算画像（ダイツーダイ、Ｄ：Ｄ検査）、あるいは、マスクを記述するのに使用されたデータベースからの計算加算画像（ダイツーデータベース、Ｄ：ＤＢ検査）と比較し得る。この検査において欠陥が検出される。こうした欠陥の加算及び差分画像を分析し、欠陥の振幅コントラストの実数及び虚数部分を決定する。その後、この情報をリソグラフィシミュレーションに使用して、ウェーハ上の結果的なフォトレジストパターンにおいて、欠陥が許容できない変化を引き起こすかを判断する。
【００３２】
図４は、本発明の第１の実施例による、レチクル領域の２枚の画像を、一定の焦点オフセットでそれぞれ受領する２つの検出器を有する検査システム４００の模式図である。図示したように、検査システム４００は、ミラー４０１に反射される入射ビーム４０２を生成するように準備され、入射ビーム４０２は集光レンズを介してマスクＭの領域に焦点を合わせる。この入射ビーム４０２の一部は、マスクＭを通過して、透過ビーム４０４となる。透過ビーム４０４は、通常、光学素子４０６ａ及び４０６ｂにより増幅され、ビームスプリッタ４０８へ向けられる。光学素子４０６ａは、透過ビームの焦点合わせ、増幅、及び／又はスプリッタ４０８への方向付けのために、任意の数の光学レンズ及び光学部品を含んでよい。
【００３３】
スプリッタは、透過画像４０４ａの一部（例えば、５０％）を、光学素子４１２経由で第１の検出器４１６へ方向付け、透過画像４０４ａの別の部分（例えば、５０％）を、光学素子４１０経由で第２の検出器４１４へ方向付ける。光学素子４１０及び４１２は、一般に、それぞれの検出器に対して透過ビーム部分を方向付け、再び焦点を合わせるように構成される。
【００３４】
第１の検出器４１６は、第２の検出器に対して、２つの透過ビーム部分４０４ａ及び４０４ｂ間に焦点オフセットが生じるように位置決めされる。例えば、検出器４１６は、スプリッタ４０８からの距離が検出器４１４より大きくなるように位置決めしてよい。一実施例において、検出器４１４は、最適な焦点ｚ＝０に対して、ｚ＝−Δの位置に置かれ、検出器４１６は、最適な焦点ｚ＝０に対して、ｚ＝＋Δの位置に置かれる。
【００３５】
本発明の別の実施形態は、マスクオブジェクトの２つの隣接フィールドを照射し、一方のフィールドの焦点位置に、他方と相対的なオフセットを付け、単一の検出器で２つのフィールドを検出してマスクを検査することである。単一の検出器で２つのフィールドを連続して検出することにより、第１及び第２の焦点位置で同じフィールドを画像化する。図５は、本発明の第２の実施例による、レチクルの２つの異なるフィールドの２枚の画像を、一定の焦点オフセットで受領する単一の検出器を有する検査システム５００の模式図である。図示したように、検査システム５００は、マスクＭの２つの異なる領域へ向けられた２本の入射ビーム（ミラー５０１から反射するように図示）を生成する動作が可能である。当然ながら、システムは、マスクＭの３つ以上の異な領域に向けて３本以上の入射ビームを生成するように構成してもよい。
【００３６】
透過入射ビーム部分５０２ａは、マスクＭの第１の領域を通過し、透過入射ビーム部分５０４ａは、マスクＭの第２の領域を通過する。透過部分５０２ａは、更に、特定の厚さのガラス又はプリズムといった焦点オフセット光学素子５０８を通過するが、他方の透過部分は、こうした焦点オフセット素子５０８を通過しない。当然ながら、透過ビーム５０２ａ及び５０４ａは、両方とも任意の数及び種類の焦点オフセット素子を通過してよい。例示した焦点オフセット素子５０８は、例えば、中間フィールド面５０９と検出器５１８とにおいて、２つの透過部分５０２ａ及び５０４ａ間に焦点オフセットが生じるように選択された構造及びサイズを有する。多数のオフセット素子を利用する場合には、２本の透過ビーム５０２ａ及び５０４ａ間で一定の焦点オフセットが達成されるように、こうしたオフセット素子のサイズ及び構造を定める。透過部分５０２ａ及び５０４ａは、素子５１２及び５１６とアパーチャ５１４とを介して、検出器５１８の第１の領域５１８ａ及び第２の領域５１８ｂへそれぞれ送られる。
【００３７】
その後、第１の領域が第２の入射ビームにより照射されるように、入射ビームをマスクＭに対して移動させる。したがって、マスクＭの第１の領域は、照射を受けて、検出器の第１の領域において第１の焦点で画像化された後、更に照射を受けて、検出器の第２の領域において第２の焦点で画像化される。第１の検出器領域５１８ａ、その後、第２の検出器領域５１８ｂにおいて、同じ領域を連続して検出するために、検出器は、好ましくは、ＴＤＩ（時間遅延積分）検出器のタイプとする。
【００３８】
本発明で説明する実施形態の何れにおいても、２本の透過入射ビーム間の焦点オフセットは、任意の適切な値にできる。一実施例において、焦点オフセットは、第１の透過入射ビームにおいて、最適な焦点に対して−Δとなり、第２の透過入射ビームにおいて、最適な焦点に対して＋Δとなる。別の実施例では、一方の画像が合焦点で取得され、他方が２Δで取得される。Ｄ：Ｄ又はＤ：ＤＢ方式での通常の検査は、合焦点の画像で行われ、欠陥領域が決定される。欠陥領域では、合焦点の画像と焦点のずれた画像とを分析し、欠陥の振幅コントラストの実数及び虚数部分を決定する。
【００３９】
選択された焦点オフセットに関係なく、両画像をＤ：Ｄ及びＤ：ＤＢ方式で比較し、欠陥を発見する。欠陥を発見した後、両画像を分析し、欠陥の振幅コントラストの実数及び虚数部分を決定する。
【００４０】
［詳細な理論］
部分コヒーレント光学結像をコヒーレントシステムの和としてモデル化できることが知られている。特に、当業者に公知である、部分コヒーレント結像のためのホプキンスの式を使用して、ＴＣＣ（透過相互相関）行列を形成できる。この行列は、固有ベクトルへ分解できる。各固有ベクトルは、コヒーレントシステムのカーネルとして機能する。こうしたコヒーレントシステムのそれぞれによる強度への寄与の固有値加重和により、画像強度が出力される。こうした式は、この技術において周知であり、多数の文献において説明されている。一例は、出典を明記することでその開示内容全体を実質上本願明細書の一部として参照するＮｉｃｋ  Ｃｏｂｂによる１９９５年９月２１日の「ＳＶＤによるコヒーレントシステム分解の和（Sum of Coherent System Decomposition by SVD）」である。こうした式を使用することで、透過信号の強度を表現できる。マスクの透過光画像の強度は、次のように近似できる。
【００４１】
【数３】
2008262148.tif 000005
【００４２】
ここで、各符号の意味は次の通りである。
ＩT（ｘ，ｙ，ｚ）は、検査システムを使用したマスクの透過強度画像を表す。
ｚは、合焦点状態からの距離である（ｚ＝０が合焦点）。
ｃTは、マスクの背景トーンの複合透過振幅である。例えば、クオーツ及びクロムのバイナリマスクにおいて、ｃTは、クロムパターンの特性を表現できる。
ａTは、マスクの前景トーン（ｂT）と背景トーンとの間の差の複合透過振幅である。例えば、上記と同じマスクを使用した場合、ａT＝ｂT−ｃTは、クオーツとクロムとの間の差の光学特性を表現できる。ｃT及びａTは、当然ながら、表現する材料層の特性に応じて変化する。
更に、Ｐ（ｘ，ｙ）は、検査中のフォトマスクのマスクパターンを表す。
λi及びＥiは、それぞれ、検査ツールに関連する透過相互係数（ＴＣＣ）結像行列の関連要素の固有ベクトル及び固有値を示す。
【００４３】
更に、式中の符号（○の中に×）は、畳み込み演算を表す。
一次元の畳み込みは次のように定義する。
【００４４】
【数４】
2008262148.tif 000006
【００４５】
固有値は、∬‖Ｅi（ｘ，ｙ，ｚ）‖2ｄｘｄｙ＝１のように正規化される。固有値は、次の条件（Ａ）を満たす。
【００４６】
【数５】
2008262148.tif 000007
【００４７】
強度点広がり関数（ＰＳＦl）は、デルタ関数又は極めて小さな被写体に対する、この部分コヒーレント光学系の応答であり、次式のようになる。
【００４８】
【数６】
2008262148.tif 000008
【００４９】
固有値による方法の大きな利点は、妥当な精度のために必要な固有ベクトルが比較的少数となる点である。一般に検査用途では、固有ベクトル数は、３ないし１１個となる。
【００５０】
式（１）では、マスクが欠陥領域を有しないことを想定した。欠陥を含む領域がある場合には、式（１）を次のように修正する。
【００５１】
【数７】
2008262148.tif 000009
【００５２】
ここで、Ｄ（ｘ，ｙ）は、位置に応じて、背景又は前景トーンの何れかに対する欠陥領域の複合振幅コントラストとなる。我々の目的は、様々なｚ値での画像変化を分析することで、複合振幅コントラストＤ（ｘ，ｙ）を求めることにある。
【００５３】
検査波長及びリソグラフィ波長が同じであると仮定すると、この場合、ｃT及びａTは、リソグラフィマスク設計のため、実数関数となる。Ｐ（ｘ，ｙ）は、実数２値関数となる。焦点（ｚ＝０）では、Ｅi（ｘ，ｙ，０）も実数となる。
【００５４】
【数８】
2008262148.tif 000010
【００５５】
Ｗｉ（ｚ）は、Ｅi（ｘ，ｙ，ｚ）の（ｘ，ｙ）積算値である。起点を通過する鏡映面を有しない固有ベクトルのみが非ゼロのＷiを有し、他の全てはゼロに等しくなる。完全に透過する物体では強度を１に正規化できることに留意されたい。したがって、ＩT（ｘ，ｙ，ｚ）を、次式（Ｂ）により割ることで、こうした正規化が得られる。
【００５６】
【数９】
2008262148.tif 000011
【００５７】
上記式（３）の最初の３つの項は、単独で取り込んだ個別パターンの強度である。背景トーン‖ＣT‖2は、単に強度のオフセットである。第２の項のパターン依存強度は、正定値である。これにより、興味深い結果が得られる。背景トーンがクオーツの透過により定まる場合、ＣTは１に等しくなる。前景トーンは、埋め込み型位相シフト材料（ＥＰＳＭ）として定義される。一般的なリソグラフィ波長では、通常、約−０．２５の振幅を有する。したがって、ａTは、−１．２５となる。結果として、式（３）の第３の行の項は、結果的な強度に対してマイナスに寄与する。
【００５８】
リソグラフィシミュレーション用に得られるものは、複合欠陥関数Ｄ（ｘ，ｙ）＝ＤR（ｘ，ｙ）＋ｉＤI（ｘ，ｙ）であり、ここで下付文字Ｒ及びＩは、欠陥振幅関数の実数及び虚数部分を示す。等価表現であるＤ（ｘ，ｙ）＝ＭD（ｘ，ｙ）・ｅIΦD(x,y)において、ＭD及びΦDは、それぞれ、欠陥コントラストの大きさ及び位相となる。
【００５９】
焦点においてＥi（ｘ，ｙ，ｚ）及びＷi（ｚ）は実数となるため、Ｄ（ｘ，ｙ）の実数部のみが欠陥のないパターンと混合される。しかしながら、Ｄ（ｘ，ｙ）の虚数部は、２次項に存在する。
【００６０】
焦点（ｚ＝０）において、式（４）は、次のようになる。
【００６１】
【数１０】
2008262148.tif 000012
【００６２】
２組の欠陥の畳み込みが存在し、一方はＤ（ｘ，ｙ）の実数部、もう一方は虚数部であり、Ｄ（ｘ，ｙ）の実数部及び虚数部の間の比が一定（即ち、一定の欠陥位相）である場合には、一組に減じられることに留意されたい。
【００６３】
被写体に対する焦点がずれている場合、Ｅi（ｘ，ｙ，ｚ）は複雑になり、今度はＤ（ｘ，ｙ）の虚数部分がパターンに混合される。Ｅi（ｘ，ｙ，ｚ）の虚数部分は、以下の２つの条件のいずれかを満たす。
【００６４】
【数１１】
2008262148.tif 000013
【００６５】
加えて、λi及びＷiについて、以下の３つのいずれかの条件が得られる。
【００６６】
【数１２】
2008262148.tif 000014
【００６７】
式（２）を展開し、上記の条件を使用することで、ｚ＝０を中心にＩT（ｘ，ｙ，ｚ）の奇数及び偶数の対称項が生じることに留意されたい。
【００６８】
【数１３】
2008262148.tif 000015
【００６９】
上記式（４）において、焦点を介したｚ→−ｚ反転を受けて偶数となる項は、前にｉの付いていない全ての項であり、奇数のものはｉを有する。焦点において、全ての奇数項はゼロとなる。±Δに２枚の画像を有する場合、加算又は平均画像
［ＩT （ｘ，ｙ，Δ）＋ＩT （ｘ，ｙ，−Δ）］／２
は、偶数項のみを含み、差分画像
ＩT（ｘ，ｙ，Δ）−ＩT（ｘ，ｙ，−Δ）
は、奇数項のみを含む。
【００７０】
欠陥関数に関しては、重要な特殊ケースが２つほど存在する。一つは、欠陥位相が一定で、大きさが変化する場合であり、この場合は、欠陥関数の実数部と虚数部との間の比が一定であるため、一組の畳み込みのみを計算するだけでよい。別のケースは、純実数又は純虚数関数である欠陥関数を有する場合である。
【００７１】
次に、欠陥振幅関数の実数部及び虚数部を求める方法について説明する。差分画像は、式（４）において３つの項を有する（前にｉの付いた項）。最後の２項は、ＤI（ｘ，ｙ）において線形となる。したがって、光学系（λi、Ｅi、及びＷi）の特性は設計及び測定から公知となり、Ｐ（ｘ，ｙ）の畳み込みは加算画像又はデータベースから公知となるため、公知の関数により畳み込んだＤI（ｘ，ｙ）において線形項が得られる。しかしながら、欠陥振幅関数の実数部及び虚数部を混合する２次項が存在する。欠陥が定位相を有する場合、即ち、Φ（ｘ，ｙ）＝一定である場合、２次項はゼロになる。そうでない場合には、加算及び差分画像における実数及び虚数欠陥関数の反復において、２次項をゼロと仮定したＤI（ｘ，ｙ）の初期値を使用し、計算値と測定欠陥画像との間の差を最小化する。
【００７２】
焦点オフセットは、上記の系の何れかに焦点オフセットを設定することで取得してよい。通常、検査システムは、最適な焦点又は最適な焦点からのオフセット等、画像毎に選択された焦点設定を維持する機構を含む。上記の固有ベクトル及び固有値は、光学構造の焦点位置により変化する。焦点において、固有ベクトルは実数だが、焦点を外れると、固有ベクトルは複雑になり、焦点ずれ（ｚ）の量にほぼ直線的に比例する虚数部と、ｚの符号とを有する。加えて、固有値は、ｚに対するほぼ２次の依存性を有する。固有値の実数部は、ｚに対するほぼ２次の依存性を有する。したがって、２画像は、公知の焦点差（例えば、２Δ）で取り込まれる。２画像で入手可能な情報と、公知のΔとにより、マスク欠陥振幅透過関数の実数部及び虚数部をほぼ分離可能となる。
【００７３】
２枚の画像を有しており、一方が焦点の正側、他方が負側に存在する場合、２枚を組み合わせて加算画像及び差分画像とすることで、マスク透過関数の実数（加算）部と虚数（差分）部とが分離される。一部のシステムでは、この焦点状態でシステムを維持するのが困難となり得る。そのため、画像を補正又は調整する機構が提供される。一実施形態では、２画像間の平均焦点位置が最初に決定される。次に、２画像を相関させ、焦点又はｚ値＝±Δに対応する２枚の修正画像を取得する。その後、加算及び差分画像を本明細書の説明のように分析し、マスク欠陥振幅透過関数の実数及び虚数部分を求める。
【００７４】
マスク欠陥振幅透過関数Ｄ（ｘ，ｙ）は、復元した後（ステップ２０４）、マスクからパターンを印刷するのに使用する適切に調整されたリソグラフィシステムのモデルに入力できる（ステップ２０６）。リソグラフィシステム（例えば、ステッパ又はスキャナシステム）の画像化モデルは、式（１）に導入したものと同様である。
【００７５】
【数１４】
2008262148.tif 000016
【００７６】
ここで、各符号は次の通りである。
Ｐ（ｘ，ｙ）は、フォトマスク上のパターンを定義する。
ＩST（ｘ，ｙ）は、リソグラフィツールの光学パラメータ（例えば、ステッパシステムＳのパラメータ）を使用したマスクの透過強度画像を表す。
ｃsは、マスクの背景トーンの複合透過振幅であり、ａsは、マスクの前景トーン及び背景トーン間の差の複合透過振幅である。
Ｅsi、λsiは、それぞれ、リソグラフィツール（Ｓ）に関連する透過相互係数（ＴＣＣ）結像行列の関連要素の固有ベクトル及び固有値を示す。
【００７７】
フォトマスクのパターンＰ（ｘ，ｙ）は取得済みであり、マスク欠陥透過関数Ｄ（ｘ，ｙ）も取得している。式（５）で表わされたモデルは、このマスク欠陥透過関数に対応するように変換できる。変換したものは次のようになる。
【００７８】
【数１５】
2008262148.tif 000017
【００７９】
Ｄ（ｘ，ｙ）は、式（２）及び関連する説明段落に記載したマスク欠陥透過関数である。Ｆi（ｘ，ｙ）は、式（４）のステッパモデルにおけるパターン及び欠陥の処理を可能にする、修正された一組のコヒーレントな基盤を定める。
【００８０】
ステッパに対するＴＣＣ行列は、多数の項を含む場合がある。しかしながら、エネルギの大部分は最初の数項により表現されるため、これらの項（例えば、最初の１０個程度の項）を使用することで、正確な推定を得ることができる。したがって、必要に応じて、計算負荷を大幅に低減する切り捨てモデルを利用できる。何れの場合も、所望の精度水準を達成するのに必要となる数の連続した項を利用することで、検査者は、望まれるあらゆる高さの精度を得ることができる。数６の修正ステッパモデルによりマスク欠陥透過関数を処理することで、ステッパの作用の非常に優れたモデル化を提供する空間像が得られる。以前に述べたように、このソフトウェアモデルは、あらゆるステッパのあらゆる構造に容易に対応可能であり、ウェーハ面にて生じる高ＮＡの影響を問題なくモデル化する。
【００８１】
次に、ウェーハ（又は他の画像化する基板）で使用されるフォトレジストの作用をモデル化するフォトレジストモデルを用いて空間像を処理し、基板表面で形成される際のパターンを取得する（ステップ２０６）。これを基準と比較し、リソグラフィにおいて有意な欠陥の存在を判断できる（ステップ２０８）。こうしたリソグラフィにおいて有意な欠陥は、印刷パターンに殆ど又は全く影響しない「擾乱欠陥」から区別されるものである。
【００８２】
このように、本開示の目的では、リソグラフィにおいて有意な欠陥は、最終印刷パターンにおいてリソグラフィ的に意味を有する欠陥である。即ち、一部の欠陥（「擾乱欠陥」）は、マスクに存在しても、フォトレジスト層に転写される印刷パターンには有意な影響を与えない。有意なレチクル欠陥は、計算されたウェーハのフォトレジスト層において、及び／又は、所定値を超えたデバイス密度を有するフォトレジスト層の領域内で、印刷され得ると判断された欠陥として定義される。例としては、非常に小さいため（あるいはリソグラフィにおいて感知されないパターン部分上にあるため）大部分が無意味となる欠陥が含まれる。更に、欠陥は、比較的欠陥が感知されない基板部分に形成される可能性がある。場合によっては、欠陥は、アシストフィーチャ又はＯＰＣフィーチャ（あるいは他の高解像度化用の特徴部）上に形成され得るが、最終的な印刷パターンに影響しないような性質となる可能性がある。したがって、リソグラフィにおいて有意な欠陥は、マスク上に存在し、リソグラフィ転写パターンに有意な影響を発生させる可能性のある欠陥である。こうしたリソグラフィにおいて有意な欠陥は、回路の障害、最適状態に達しない性能等に関連する問題を引き起こす可能性がある。
【００８３】
一実施形態では、リソグラフィにおいて有意な欠陥の検出は、ダイツーデータベース方式で実行される。この方式において、上記処理中に得られたレジスト画像は、そのレジスト画像から予想されるものをデータベースからレンダリングした画像と比較される。こうしたデータベースレンダリング画像は、基準マスクパターンを得るために、マスク記述及びエッチングモデルによりデータベースパターンを処理することで生成される。次に、基準マスクパターンをステッパ（又はスキャナ）モデルに伝搬させ、基準空間像を生成する。その後、レジストモデルにより基準空間像を更に処理し、基準レジスト画像を形成する。この基準画像を、試験中のレジスト画像と整合させ、２画像を比較する。この比較は、異なるリソグラフィモデリングパラメータを使用して繰り返し、対象となるプロセスウィンドウの両極端に渡る様々な焦点及び露光条件をシミュレートできる。試験及び基準レジスト画像が何れかの比較で大きく異なる場合、欠陥を通知する。したがって、本実施形態は、プロセスウィンドウにおいて期待される性能と相対的に、実際のマスクがどのように機能するかを判断するための方法を開示する。
【００８４】
別の実施形態において、リソグラフィにおいて有意な欠陥の検出は、ダイツーダイ方式で実行される。この方式において、試験対象のレジスト画像は、同一のパターンを含むものとされるフォトマスク上の第２の部位から取得された第２の同様の画像と比較される。こうした検査は、例えば、フォトマスクが２つ（以上）のダイを有するレチクルであるときに使用できる。ダイツーデータベースの比較と同様に、この比較は、異なるリソグラフィモデリングパラメータを使用して繰り返し、対象となるプロセスウィンドウの両極端に渡る様々な焦点及び露光条件をシミュレートできる。
【００８５】
本発明の手法は、ソフトウェア及び／又はハードウェアシステムの任意の適切な組み合わせにおいて実施し得る。システム構成に関係なく、システムの様々な構成要素を制御し、こうしたシステムにより検出した出力画像及び信号を分析するために一つ以上のプロセッサを利用してよい。システムは、更に、多目的検査動作及び／又は本明細書で説明した発明手法のためのデータ、プログラム命令を格納するように構成された、一つ以上のメモリ又はメモリモジュールを含む。プログラム命令は、例えば、オペレーティングシステム及び／又は一つ以上のアプリケーションの動作を制御し得る。メモリ又はメモリ（群）は、更に、レイアウトパターン、レイアウト限定規則、及びターゲット規則を格納するように構成し得る。
【００８６】
こうした情報及びプログラム命令は本明細書で説明したシステム／方法を実現するために利用し得ることから、本発明は、本明細書で説明した様々な動作を実行するためのプログラム命令、状態情報等を含む機械読み取り可能な媒体に関する。機械読み取り可能な媒体の例には、一部として、ハードディスク、フレキシブルディスク、及び磁気テープ等の磁気媒体と、ＣＤ−ＲＯＭディスク等の光学媒体と、フロプティカルディスク等の光磁気媒体と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等、プログラム命令を格納及び実行するために特別に構成されたハードウェアデバイスとが含まれる。本発明は、更に、空気、光回線、電気回線等の適切な媒体を介して移動する搬送波において実現し得る。プログラム命令の例には、コンパイラによって生成されるようなマシンコードと、インタプリタを使用してコンピュータで実行し得る高レベルコードを含むファイルとの両方が含まれる。
【００８７】
以上、本発明につき理解を明確にする目的からある程度詳細に説明してきたが、添付特許請求の範囲内で特定の変更及び変形を成し得ることは明らかであろう。例えば、上記手法はレチクル検査中に発見された各欠陥に適用されるが、当然のことながら、本発明の手法は、発見されたレチクル欠陥の任意の試料に適用してよい。したがって、説明した実施形態は、例示的であり、限定的ではないと解釈するべきであり、本発明は、記載の詳細に限定されるべきではなく、添付特許請求の範囲及びその等価物の全範囲により定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１Ａ】基板又はウェーハのパターン形成に使用される、ステッパ又はスキャナ等のリソグラフィ装置の概略図である。
【図１Ｂ】本発明の原理によるマスク検査を実行するために使用される従来技術の検査装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態によるレチクル欠陥検出の手順を例示するフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による、欠陥に対するマスク透過関数を決定する図２の動作を例示するフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施例による、レチクル領域の２枚の画像を、一定の焦点オフセットでそれぞれ受領する２つの検出器を有する検査システムの模式図である。
【図５】本発明の第２の実施例による、レチクルの２つの異なるフィールドの２枚の画像を、一定の焦点オフセットで受領する単一の検出器を有する検査システムの模式図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【外国語明細書】
1. TITLE OF THE INVENTION
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2. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
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3. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
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1. ABSTRACT
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2. REPRESENTATIVE DRAWING
Fig.1A
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