(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過する透過パターンと光を反射する遮光パターンとが設けられている試料の欠陥を検出して検査を行う検査装置であって、
透過照明光源からの光を集光して前記試料に照射する透過照明光学系と、
落射照明光源からの光を集光して前記試料に照射する落射照明光学系と、
前記透過照明光学系から試料に入射して、前記試料を透過した透過光と、前記落射照明光学系から前記試料に入射して、前記試料で反射した反射光とを合成して検出する検出器と、
前記遮光パターンで反射され前記検出器によって検出された前記反射光の光量が、前記透過パターンを透過して前記検出器によって検出された前記透過光の光量の１．５倍以上となるよう、前記透過照明光源及び前記落射照明光源の少なくとも一方の光量を調整する光量調整手段とを備え、
前記検出器から検出光量に応じて出力される検出信号を、第１のスレッショルドレベル及び第２のスレッショルドレベルと比較し、
前記検出信号が、前記第１のスレッショルドレベル及び前記第２のスレッショルドレベルを越えている場合に、前記透過パターン上の欠陥と判定し、
前記検出信号が、前記第１のスレッショルドレベルと前記第２のスレッショルドレベルとの間の場合に、前記遮光パターン上の欠陥と判定する検査装置。
【請求項２】
光を透過する透過パターンと光を反射する遮光パターンとが設けられている試料の欠陥を検出して検査を行う検査装置であって、
透過照明光源からの光を集光して前記試料に照射する透過照明光学系と、
落射照明光源からの光を集光して前記試料に照射する落射照明光学系と、
前記透過照明光学系から試料に入射して、前記試料を透過した透過光と、前記落射照明光学系から前記試料に入射して、前記試料で反射した反射光とを合成して検出する検出器と、
前記遮光パターンで反射され前記検出器によって検出された前記反射光の光量が、前記透過パターンを透過して前記検出器によって検出された前記透過光の光量の１．５倍以上となるよう、前記透過照明光源及び前記落射照明光源の少なくとも一方の光量を調整する光量調整手段と、
前記検出器の検出結果に応じた検出信号を微分して微分信号を生成する微分回路と、
前記微分信号に基づいて前記検出信号のうち正の傾きを持つ部分と負の傾きを持つ部分とからなるエッジペアを求め、前記エッジペアに対応する部分における前記微分信号の符号付面積に基づく積分信号を出力するエッジペア積分器と、
前記エッジペア積分器からの積分信号と、正及び負のエッジ検出用スレッショルドレベルとに基づいて、前記試料を少なくとも、透過パターンに対応する透過域と、遮光パターンに対応する反射域とに区分する領域区分部と、を備え、
前記透過域では、前記検出信号と第１のスレッショルドレベルとの比較結果によって前記透過パターン上の欠陥が検出され、前記反射域では、前記検出信号と第２のスレッショルドレベルとの比較結果に基づいて前記遮光パターン上の欠陥が検出される検査装置。
【請求項３】
前記領域区分部が、前記積分信号に基づいて、前記試料の前記透過パターンと前記遮光パターンとの間のパターンエッジに対応する領域をエッジ域と判定し、
前記エッジ域では、前記第１のスレッショルドレベル及び前記第２のスレッショルドレベルと異なる第３のスレッショルドレベルと前記検出信号との比較結果によって前記パターンエッジ近傍での欠陥が検出される請求項２記載の検査装置。
【請求項４】
前記積分信号と前記正のエッジ検出用スレッショルドレベル及び負のエッジ検出用スレッショルドレベルとをそれぞれ比較する比較回路をさらに備え、
前記積分信号が、前記正のエッジ検出用スレッショルドレベルと前記負のエッジ検出用スレッショルドレベルとを越える順番に基づいて前記領域区分部が領域を区分する請求項２又は３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記積分信号を設定された時間幅内で符号付積分して、前記設定された時間幅内の符号付面積に基づく時間幅積分信号を出力する時間幅積分器をさらに備え、
前記時間幅積分信号が、前記正のエッジ検出用スレッショルドレベルと前記負のエッジ検出用スレッショルドレベルとを越える順番に基づいて前記領域区分部が領域を区分する請求項２又は３に記載の検査装置。
【請求項６】
前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、
連続して２以上のエッジペアが出現した場合に、前記２以上のエッジペアに対応する部分の符号付面積を加算して、前記時間幅積分信号を出力する請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、
前記設定された時間内に出現する２つのエッジペアの符号付面積が、同符号である場合に、前記２つのエッジペアに対応する位置が、パターンエッジであり、かつ欠陥が存在すると判定する請求項５又は６に記載の検査装置。
【請求項８】
前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、
前記設定された時間内に出現する２つのエッジペアの符号付面積が、異符号である場合に、前記２つのエッジペアに対応する位置がパターンエッジであると判定する請求項５、
６又は７に記載の検査装置。
【請求項９】
スレッショルドレベルを３以上設定するスレッショルドレベル設定部と、
前記スレッショルドレベル設定部によって設定された３以上のスレッショルドレベルのそれぞれと、前記検出信号とを並行して比較する比較部とをさらに備え、
前記比較部によって比較された比較結果に基づいて、前記３以上のスレッショルドレベルから前記第１のスレッショルドレベルと前記第２のスレッショルドレベルとを選択して、前記透過パターン上に存在する欠陥か、前記遮光パターン上に存在する欠陥かを判別する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の検査装置
【請求項１０】
前記試料の領域に応じて、前記選択されるスレッショルドレベルを切換えることを特徴とする請求項９に記載の検査装置。
【請求項１１】
光を透過する透過パターンと光を反射する遮光パターンとが設けられている試料の欠陥を検出して検査を行う欠陥検査方法であって、
前記試料に落射照明光を照射し、
前記試料に透過照明光を照射し、
前記試料に照射された落射照明光のうち、前記試料の遮光パターンで反射された反射光が、前記試料に照射された透過照明光のうち、前記試料の透過パターンを透過した透過光の１．５倍以上となって検出器で検出されるよう、落射照明光及び前記透過照明光のうちの少なくとも一方の光量を調整し、
前記調整を行なった状態で、前記試料に照射された落射照明光のうち、前記試料で反射された反射光と、前記試料に照射された透過照明光のうち、前記試料を透過した透過光とを重ね合わせて、前記検出器で検出し、
前記検出器から検出光量に応じて出力される検出信号を第１のスレッショルドレベル及び第２のスレッショルドレベルと比較し、
前記検出信号が、前記第１のスレッショルドレベル及び前記第２のスレッショルドレベルを越えている場合に、前記透過パターン上の欠陥と判定し、
前記検出信号が、前記第１のスレッショルドレベルと前記第２のスレッショルドレベルとの間の場合に、前記遮光パターン上の欠陥と判定する検査方法。
【請求項１２】
光を透過する透過パターンと光を反射する遮光パターンとが設けられている試料の欠陥を検出して検査を行う欠陥検査方法であって、
前記試料に落射照明光を照射し、
前記試料に透過照明光を照射し、
前記試料に照射された落射照明光のうち、前記試料の遮光パターンで反射された反射光が、前記試料に照射された透過照明光のうち、前記試料の透過パターンを透過した透過光の１．５倍以上となって検出器で検出されるよう、落射照明光及び前記透過照明光のうちの少なくとも一方の光量を調整し、
前記調整を行なった状態で、前記試料に照射された落射照明光のうち、前記試料で反射された反射光と、前記試料に照射された透過照明光のうち、前記試料を透過した透過光とを重ね合わせて、前記検出器で検出し、
前記検出器の検出結果に応じた検出信号を微分して微分信号を生成し、
前記微分信号に基づいて前記検出信号のうち正の傾きを持つ部分と負の傾きを持つ部分とからなるエッジペアを求め、
前記エッジペアに対応する部分における前記微分信号の符号付面積に基づく積分信号を出力し、
前記積分信号と、正及び負のエッジ検出用スレッショルドレベルとに基づいて、前記試料を少なくとも、透過パターンに対応する透過域と、遮光パターンに対応する反射域とに区分し、
前記透過域では、前記検出信号と第１のスレッショルドレベルとの比較結果によって前記透過パターン上の欠陥を検出し、
前記反射域では、前記検出信号と第２のスレッショルドレベルとの比較結果に基づいて前記遮光パターン上の欠陥を検出する検査方法。
【請求項１３】
前記試料の前記透過パターンと前記遮光パターンとの間のパターンエッジに対応する領域をエッジ域と判定し、
前記エッジ域では、前記第１のスレッショルドレベル及び前記第２のスレッショルドレベルと異なる第３のスレッショルドレベルと前記検出信号との比較結果によって前記パターンエッジ近傍での欠陥を検出する請求項１２記載の検査方法。
【請求項１４】
前記積分信号と前記正のエッジ検出用スレッショルドレベル及び負のエッジ検出用スレッショルドレベルとをそれぞれ比較し、
前記積分信号が、前記正のエッジ検出用スレッショルドレベルと前記負のエッジ検出用スレッショルドレベルとを越える順番に基づいて、前記透過域及び前記反射域を区分する請求項１２又は１３に記載の検査方法。
【請求項１５】
前記積分信号を設定された時間幅内で符号付積分して、
前記設定された時間幅内の符号付面積に基づく時間幅積分信号を出力し、
前記時間幅積分信号が、前記正のエッジ検出用スレッショルドレベルと前記負のエッジ検出用スレッショルドレベルとを越える順番に基づいて、前記試料の領域を区分する請求項１２又は１３に記載の検査方法。
【請求項１６】
前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、
連続して２以上のエッジペアが出現した場合に、前記２以上のエッジペアに対応する部分の符号付面積を加算して、前記時間幅積分信号を出力する請求項１５に記載の検査方法。
【請求項１７】
前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、
前記設定された時間内に出現する２つのエッジペアの符号付面積が、同符号である場合に、前記２つのエッジペアに対応する位置がパターンエッジであり、かつ欠陥が存在すると判定する請求項１５、又は１６記載の検査方法。
【請求項１８】
前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、
前記設定された時間内に出現する２つのエッジペアの符号付面積が、異符号である場合に、前記２つのエッジペアに対応する位置がパターンエッジであると判定する請求項１５、１６、又は１７記載の検査方法。
【請求項１９】
前記検出信号と比較されるスレッショルドレベルを３以上設定し、
３以上のスレッショルドレベルのそれぞれと、前記検出信号とを並行して比較し、
並行して比較した結果に基づいて、前記３以上のスレッショルドレベルから前記第１のスレッショルドレベルと前記第２のスレッショルドレベルとを選択して、前記透過パターン上に存在する欠陥か、前記遮光パターン上に存在する欠陥かを判別する請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項２０】
前記試料の領域に応じて、前記選択されるスレッショルドレベルを切換えることを特徴とする請求項１９に記載の検査方法。
【請求項２１】
請求項１１乃至請求項２０のいずれか一項に記載の検査方法により、マスクを検査する検査し、
前記検査されたマスクの欠陥を修正し、
前記欠陥が修正されたマスクを介して基板を露光する露光し、
前記露光された基板を現像するパターン基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検査装置及び検査方法並びにパターン基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、パターンに欠陥があると、配線の絶縁不良や短絡などの不良原因となり、歩留まりが低下する。従って、半導体基板やその製造工程で使用するフォトマスクなどのパターン基板に異物が付着しているか否かを検査する検査装置が利用されている。
【０００３】
このフォトマスクの検査装置には、主にダイツーデータベース（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄａｔａｂａｓｅ）方式とダイツーダイ（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ）方式の２種類がある。ダイツーデータベース方式では、実際に検出した画像と、コンピュータなどの処理装置に記憶されているＣＡＤデータとを比較して異物や欠陥の検出を行う。しかしながら、ダイツーデータベース方式では、検査するパターン毎にＣＡＤデータから参照画像を作成する必要があるため、低コスト化を図ることが困難であった。
【０００４】
一方、ダイツーダイ方式では、異なる位置に配置された同じパターンの画像を検出し、それらを比較することにより、異物や欠陥の検出を行う。この方式では、パターンに応じてＣＡＤデータから参照画像を作成する必要がないため、低コスト化を図ることができる。しかしながら、この方式では、基板上に同じパターンが存在しないマスクについては異物や欠陥を検出することができなかった。
【０００５】
この問題を解決するため、２つのカメラにより透過像と反射像を撮像し、これらを重ね合わせる方法が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この方法では、マスクの透過パターンを透過する透過光の強度と、マスクの遮光パターンで反射された反射光の強度とが略等しくなるように設定する。あるいは、透過パターン部分と、遮光パターン部分の検出光量が略等しくなるように光量を調整している（特許文献３参照）。そして、透過光と反射光とを合成して、一つの検出器によって検出する。透過パターンのうち、異物等が付着した欠陥箇所では、異物によって透過率が低下するため、透過光が減少する。また、遮光パターンのうち、異物等が付着した欠陥箇所では、異物によって反射率が低下するため、反射光が減少する。よって、遮光パターン上の欠陥箇所か透過パターン上の欠陥箇所かに係わらず、欠陥箇所では、正常箇所に比べて検出光量が低下する。従って、検出器の出力とスレッショルドレベル（しきい値）を比較することにより、欠陥検査を行うことができる。この構成では、透過像と反射像との合成像を１つの検出器で検出しているため、検査装置を簡易な構成とすることができる。
【０００６】
また、遮光パターン上に存在する異物か透過パターン上に存在する異物を判別する異物検査方法が開示されている（特許文献４参照）。この方法では、マスクのパターン面側からレーザ光を照射し、レーザ散乱光を検出して異物検出を行なっている。さらに、マスクの反パターン面側から落射照明光をプローブ光として照射して、パターンからの反射光を検出して遮光パターンか否かを判別している。従って、プローブ光に基づいて遮光パターン上の異物か、透過パターン上の異物かを判別することができる。この異物検査方法では、遮光パターン上に付着している異物を検出した場合の不合格判定をなくしている。これにより、露光処理での影響の大きい透過パターン上で異物が検出された場合のみ、マスクの洗浄処理を行うようにして、生産性を向上させている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−４５５４１号公報
【特許文献２】特開平３−１６０４５０号公報
【特許文献３】特開平９−３１１１０８号公報
【特許文献４】特開平５−２４９６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような検査装置には以下のような問題点があった。特許文献１〜３では、透過パターン上に存在する欠陥か、遮光パターン上に存在する欠陥かを判別することができなかった。また、特許文献１〜３に示されているように、反射像と透過像との強度を略等しくなるように調整した場合、パターンエッジの近傍で擬似欠陥が発生してしまうという問題点があった。すなわち、特許文献３の図４（ｃ）に示すように、パターンのエッジ部分で、検出光量が低下してしまう。従って、検出器の出力とスレッショルドレベルとを比較して、欠陥判定を行なうと、パターンエッジを欠陥として判定しまうおそれがあった。特許文献４の方法では、散乱光を検出するための検出器と、反射光を検出するための検出器が必要となってしまっていた。
【０００９】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、透過パターン上の欠陥か、遮光パターン上の欠陥かを簡便に判別することができる検査装置及び検査方法ならびにパターン基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様にかかる検査装置は、光を透過する透過パターンと光を反射する遮光パターンとが設けられている試料の欠陥を検出して検査を行う検査装置であって、透過照明光源からの光を集光して前記試料に照射する透過照明光学系と、落射照明光源からの光を集光して前記試料に照射する落射照明光学系と、前記透過照明光学系から試料に入射して、前記試料を透過した透過光と、前記落射照明光学系から前記試料に入射して、前記試料で反射した反射光とを合成して検出する検出器と、前記遮光パターンで反射され前記検出器によって検出された前記反射光の光量が、前記透過パターンを透過して前記検出器によって検出された前記透過光の光量の１．５倍以上となるよう、前記透過照明光源及び前記落射照明光源の少なくとも一方の光量を調整する光量調整手段とを備え、前記検出器から検出光量に応じて出力される検出信号と、第１のスレッショルドレベル及び第２のスレッショルドレベルとを比較して、前記透過パターン上に存在する欠陥か、前記遮光パターン上に存在する欠陥かを判別するものである。これにより、透過パターン上の欠陥か、遮光パターン上の欠陥かを簡便に判別することができる
【００１１】
本発明の第２の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、スレッショルドレベルを３以上設定するスレッショルドレベル設定部と、前記スレッショルドレベル設定部によって設定された３以上のスレッショルドレベルのそれぞれと、前記検出信号とを並行して比較する比較部とをさらに備え、前記比較部によって比較された比較結果に基づいて、前記３以上のスレッショルドレベルから前記第１のスレッショルドレベルと第２のスレッショルドレベルとを選択して、前記透過パターン上に存在する欠陥か、前記遮光パターン上に存在する欠陥かを判別するものである。これにより、正確に検査を行うことができる。
【００１２】
本発明の第３の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記試料の領域に応じて、前記選択されるスレッショルドレベルを切換えることを特徴とするものである。これにより、検査をより正確に行うことができる。
【００１３】
本発明の第４の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記検出信号が、前記第１のスレッショルドレベル及び前記第２のスレッショルドレベルを越えている場合に、前記透過パターン上の欠陥と判定し、前記検出信号が、前記第１のスレッショルドレベルと前記第２のスレッショルドレベルとの間の場合に、前記遮光パターン上の欠陥と判定するものである。
【００１４】
本発明の第５の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記検出信号を微分して微分信号を生成する微分回路と、前記微分信号に基づいて前記検出信号のうち正の傾きを持つ部分と負の傾きを持つ部分とからなるエッジペアを求め、前記エッジペアに対応する部分における前記微分信号の符号付面積に基づく積分信号を出力するエッジペア積分器と、前記エッジペア積分器からの積分信号と、正及び負のエッジ検出用スレッショルドレベルとに基づいて、前記試料を少なくとも、透過パターンに対応する透過域と、遮光パターンに対応する反射域とに区分する領域区分部とをさらに備え、前記透過域では、前記検出信号と前記第１のスレッショルドレベルとの比較結果によって前記透過パターン上の欠陥が検出され、前記反射域では、前記検出信号と前記第２のスレッショルドレベルとの比較結果に基づいて前記遮光パターン上の欠陥が検出されるものである。
【００１５】
本発明の第６の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記領域区分部が、前記積分信号に基づいて、前記試料の前記透過パターンと前記遮光パターンとの間のパターンエッジに対応する領域をエッジ域と判定し、前記エッジ域では、前記第１のスレッショルドレベル及び前記第２のスレッショルドレベルと異なる第３のスレッショルドレベルと前記検出信号との比較結果によって前記パターンエッジ近傍での欠陥が検出されるものである。
【００１６】
本発明の第７の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記積分信号と前記正のエッジ検出用スレッショルドレベル及び負のエッジ検出用スレッショルドレベルとをそれぞれ比較する比較回路をさらに備え、前記積分信号が、前記正のエッジ検出用スレッショルドレベルと前記負のエッジ検出用スレッショルドレベルとを越える順番に基づいて前記領域区分部が領域を区分するものである。
【００１７】
本発明の第８の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記積分信号を設定された時間幅内で符号付積分して、前記設定された時間幅内の符号付面積に基づく時間幅積分信号を出力する時間幅積分器をさらに備え、前記時間幅積分信号が、前記正のエッジ検出用スレッショルドレベルと前記負のエッジ検出用スレッショルドレベルとを越える順番に基づいて前記領域区分部が領域を区分するものである。
【００１８】
本発明の第９の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、前記連続して２以上のエッジペアが出現した場合に、前記２以上のエッジペアに対応する部分の符号付面積を加算して、前記時間幅積分信号を出力するものである。
【００１９】
本発明の第１０の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、前記設定された時間内に出現する２つのエッジペアの符号付面積が、同符号である場合に、前記２つのエッジペアに対応する位置が、パターンエッジであり、かつ欠陥が存在すると判定するものである。
【００２０】
本発明の第１１の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、前記設定された時間内に出現する２つのエッジペアの符号付面積が、異符号である場合に、前記２つのエッジペアに対応する位置がパターンエッジであると判定するものである。
【００２１】
本発明の第１２の態様にかかる検査方法は、上記の検査装置において、光を透過する透過パターンと光を反射する遮光パターンとが設けられている試料の欠陥を検出して検査を行う欠陥検査方法であって、前記試料に落射照明光を照射し、前記試料に透過照明光を照射し、前記試料に照射された落射照明光のうち、前記試料の遮光パターンで反射された反射光が、前記試料に照射された透過照明光のうち、前記試料の透過パターンを透過した透過光の１．５倍以上となって検出器で検出されるよう、落射照明光及び前記透過照明光のうちの少なくとも一方の光量を調整し、前記調整を行なった状態で、前記試料に照射された落射照明光のうち、前記試料で反射された反射光と、前記試料に照射された透過照明光のうち、前記試料を透過した透過光とを重ね合わせて、前記検出器で検出し、前記検出器から検出光量に応じて出力される検出信号を第１のスレッショルドレベル及び第２のスレッショルドレベルと比較して、前記透過パターン上に存在する欠陥か、前記遮光パターン上に存在する欠陥かを判別するものである。これにより、透過パターン上の欠陥か、遮光パターン上の欠陥かを容易に判別することができる
【００２２】
本発明の第１３の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法において、前記検出信号と比較されるスレッショルドレベルを３以上設定し、３以上のスレッショルドレベルのそれぞれと、前記検出信号とを並行して比較し、並行して比較した結果に基づいて、前記３以上のスレッショルドレベルから前記第１のスレッショルドレベルと第２のスレッショルドレベルとを選択して、前記透過パターン上に存在する欠陥か、前記遮光パターン上に存在する欠陥かを判別するものである。これにより、正確に検査を行うことができる。
【００２３】
本発明の第１４の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法において、前記試料の領域に応じて、前記選択されるスレッショルドレベルを切換えることを特徴とするものである。これにより、検査をより正確に行うことができる。
【００２４】
本発明の第１５の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法において、前記検出信号が、前記第１のスレッショルドレベル及び前記第２のスレッショルドレベルを越えている場合に、前記透過パターン上の欠陥と判定し、前記検出信号が、前記第１のスレッショルドレベルと前記第２のスレッショルドレベルとの間の場合に、前記遮光パターン上の欠陥と判定するものである。
【００２５】
本発明の第１６の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法において、前記検出信号を微分して微分信号を生成し、前記微分信号に基づいて前記検出信号のうち正の傾きを持つ部分と負の傾きを持つ部分とからなるエッジペアを求め、前記エッジペアに対応する部分における前記微分信号の符号付面積に基づく積分信号を出力し、前記積分信号と、正及び負のエッジ検出用スレッショルドレベルとに基づいて、前記試料を少なくとも、透過パターンに対応する透過域と、遮光パターンに対応する反射域とに区分し、前記透過域では、前記検出信号と前記第１のスレッショルドレベルとの比較結果によって前記透過パターン上の欠陥を検出し、前記反射域では、前記検出信号と前記第２のスレッショルドレベルとの比較結果に基づいて前記遮光パターン上の欠陥を検出するものである。
【００２６】
本発明の第１７の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法において、前記積分信号に基づいて、前記試料の前記透過パターンと前記遮光パターンとの間のパターンエッジに対応する領域をエッジ域と判定し、前記エッジ域では、前記第１のスレッショルドレベル及び前記第２のスレッショルドレベルと異なる第３のスレッショルドレベルと前記検出信号との比較結果によって前記パターンエッジ近傍での欠陥を検出するものである。
【００２７】
本発明の第１８の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法において、前記積分信号と前記正のエッジ検出用スレッショルドレベル及び負のエッジ検出用スレッショルドレベルとをそれぞれ比較し、前記積分信号が、前記正のエッジ検出用スレッショルドレベルと前記負のエッジ検出用スレッショルドレベルとを越える順番に基づいて、前記透過域及び前記反射域を区分するものである。
【００２８】
本発明の第１９の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法において、前記積分信号を設定された時間幅内で符号付積分して、前記設定された時間幅内の符号付面積に基づく時間幅積分信号を出力し、前記時間幅積分信号が、前記正のエッジ検出用スレッショルドレベルと前記負のエッジ検出用スレッショルドレベルとを越える順番に基づいて、前記試料の領域を区分するものである。
【００２９】
本発明の第２０の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法において、前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、前記連続して２以上のエッジペアが出現した場合に、前記２以上のエッジペアに対応する部分の符号付面積を加算して、前記時間幅積分信号を出力するものである。
【００３０】
本発明の第２１の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法において、前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、前記設定された時間内に出現する２つのエッジペアの符号付面積が、同符号である場合に、前記２つのエッジペアに対応する位置がパターンエッジであり、かつ欠陥が存在すると判定するものである。
【００３１】
本発明の第２２の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法において、前記エッジペアが設定された時間内に２以上出現するか否かを判別し、前記設定された時間内に出現する２つのエッジペアの符号付面積が、同符号である場合に、前記２つのエッジペアに対応する位置がパターンエッジであると判定するものである。
【００３２】
本発明の第２３の態様にかかるパターン基板の製造方法は、上記の検査方法により、マスクを検査する検査し、前記検査ステップによって検査されたマスクの欠陥を修正し、欠陥が修正されたフォトマスクを介して基板を露光する露光し、前記露光された基板を現像するものである。これにより、生産性を向上することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、簡便に透過パターン上の欠陥か、遮光パターン上の欠陥かを簡便に判別することができる検査装置及び検査方法ならびにパターン基板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。
発明の実施の形態１．
【００３５】
本実施の形態にかかる検査装置について図１を用いて説明する。ここでは試料であるフォトマスク３０に付着した欠陥を検出する検査装置を例に挙げて説明する。１１は透過照明光源、１２は透過側フィルタ、１３は駆動モータ、１４はミラー、１５は対物レンズ、１６はステージ、２１は落射照明光源、２２は落射側フィルタ、２３は駆動モータ、２４はビームスプリッタ、２５は対物レンズ、４１はレンズ、４２は検出器、５０は処理装置である。また、試料であるフォトマスク３０には、光を反射する遮光パターン３１が設けられている。具体的には、透明なガラス基板の上にクロム膜等の遮光膜を成膜、パターニングすることにより、フォトマスク３０上に遮光パターン３１が形成される。従って、フォトマスク３０のうち、遮光パターン３１が設けられていない領域は光を透過する透過パターン３２となる。すなわち、フォトマスク３０は遮光パターン３１と透過パターン３２とを備えている。遮光パターン３１は透過パターン３２よりも高い反射率を有している。このフォトマスク３０はステージ１６上に載置されている。フォトマスク３０は、遮光パターン３１が形成されたパターン面が上になるようにステージ１６上に載置されている。なお、ステージ１６は透明ステージであり、入射した光を透過する。
【００３６】
透過照明光源１１から出射された透過照明光をフォトマスク３０に入射させるための透過照明用光学系について説明する。透過照明光源１１は、例えば、ランプ光源であり、透過照明光を透過側フィルタ１２の方向に出射する。透過照明光源１１からの透過照明光は、透過側フィルタ１２を通過して、ミラー１４に入射する。ミラー１４はフォトマスク３０が載置されたステージ１６の下方に配置されており、透過照明光源１１からの透過照明光をフォトマスク３０の方向に反射する。ミラー１４で反射された透過照明光は、対物レンズ１５に入射する。対物レンズ１５により屈折された透過照明光はステージ１６を介してフォトマスク３０に入射する。また、対物レンズ１５は透過照明光をフォトマスク３０のパターン面上に集光する。
【００３７】
対物レンズ１５によって集光されフォトマスク３０に入射した透過照明光のうち、フォトマスク３０を透過した透過光は、対物レンズ２５で屈折され、ビームスプリッタ２４に入射する。ビームスプリッタ２４は、例えば、ハーフミラーであり、入射光のうち半分を透過し、半分を反射する。ビームスプリッタ２４を透過した透過光は、レンズ４１で屈折され、検出器４２に入射する。検出器４２は、２次元ＣＣＤカメラなどの撮像素子であり、フォトマスク３０の光学像を撮像する。すなわち、レンズ４１は、透過光を検出器４２の受光面上に集光する。これにより、フォトマスク３０の透過照明光が照射された領域の透過像を撮像することができる。検出器４２は、検出した光の光量に基づく検出信号を処理装置５０に出力する。処理装置５０は、例えば、検出信号に基づいて欠陥判定を行なうためのアナログ回路と、欠陥判定した結果を、記憶、表示するためのパーソナルコンピュータとを含む。
【００３８】
次に、落射照明光源２１から出射された落射照明光をフォトマスク３０に入射させるための落射照明用光学系について説明する。落射照明光源２１は、例えば、ランプ光源であり、落射照明光を落射側フィルタ２２の方向に出射する。落射照明光源２１からの落射照明光は、落射側フィルタ２２を通過して、ビームスプリッタ２４に入射する。ビームスプリッタ２４はステージ１６上に載置されたフォトマスク３０の上方に配置されており、入射した落射照明光のうちの一部をフォトマスク３０の方向に反射する。ビームスプリッタ２４で反射された落射照明光は、対物レンズ２５に入射する。対物レンズ２５は落射照明光をフォトマスク３０のパターン面上に集光する。
【００３９】
対物レンズ２５によって集光されフォトマスク３０に入射した落射照明光のうち、フォトマスク３０で反射された反射光は、対物レンズ２５で屈折され、ビームスプリッタ２４に入射する。ビームスプリッタ２４を透過した反射光は、レンズ４１で屈折され、検出器４２に入射する。レンズ４１は、反射光を検出器４２の受光面上に集光する。これにより、フォトマスク３０の落射照明光が照射された領域の反射像を撮像することができる。
【００４０】
ここで、落射照明用光学系の対物レンズ２５と透過照明用光学系の対物レンズ１５とは、同一光軸上に配置されている。従って、対物レンズ１５から出射された透過照明光と、対物レンズ２５から出射された落射照明光とは、フォトマスク３０の同じ位置に入射する。そして、対物レンズ１５から出射された透過照明光のうち、フォトマスク３０を透過した透過光と、対物レンズ２５から出射された落射照明光のうち、フォトマスク３０で反射された反射光とは、同一光軸上を同じ方向に伝播する。すなわち、透過照明光のうち、フォトマスク３０を透過した透過光と、落射照明光のうち、フォトマスク３０で反射された反射光とは、共通の光路を通って検出器４２に入射する。従って、同時に落射照明光と透過照明光とを用いてフォトマスク３０を照明して、検出器４２により検出することにより、反射像と透過像とを重ね合わせた光学像を撮像することができる。
【００４１】
フォトマスク３０が載置されているステージ１６は、水平方向に移動可能に設けられたＸ−Ｙステージである。従って、ステージ１６を水平方向に移動させることにより、フォトマスク３０上における、落射照明光及び透過照明光の入射位置が相対的に変化する。よって、フォトマスク３０上の照明領域を走査することができ、フォトマスク３０の任意の箇所の検査を行うことができる。さらに、ステージ１６を、例えば、ラスタ走査することにより、フォトマスク３０の全面を検査することができる。
【００４２】
また、透過側フィルタ１２及び落射側フィルタ２２は、例えば、ＮＤフィルタであり、入射した光を減衰させて、透過する。さらに、透過側フィルタ１２及び落射側フィルタ２２は、その回転角度に応じて光透過率が異なる。例えば、透過側フィルタ１２及び落射側フィルタ２２は、光透過率が異なる複数の領域に分割されており、入射位置に応じてステップ状に光透過率が変化する。従って、透過側フィルタ１２を駆動モータ１３によって回転させることにより、透過照明光の光量を調整することができる。すなわち、透過照明光が透過側フィルタ１２のうち所望の光透過率を有する領域を通過するように、駆動モータ１３の回転角度を調整する。また、落射側フィルタ２２を駆動モータ２３によって回転させることにより、落射照明光の光量を調整することができる。すなわち、落射照明光が落射側フィルタ２２のうち所望の光透過率を有する領域を通過するように、駆動モータ２３の回転角度を調整する。これにより、検出器４２で検出される透過光の光量と、反射光の光量とが所望の割合になるように調整することができる。
【００４３】
本発明では、落射照明光源２１からの落射照明光のうち遮光パターン３１で反射された反射光が透過照明光源１１からの透過照明光のうち透過パターン３２を透過した透過光の光量の１．５倍以上となって検出器で検出されるように、光量を調整する。さらに、反射光の光量が透過光の光量の２倍以上とすることが好ましい。例えば、透過側フィルタ１２及び落射側フィルタ２２を回転させて、所望の光量になるように調整する。なお、透過側フィルタ１２又は落射側フィルタ２２のいずれか一方のみで光量を調整可能な場合は、一方のフィルタを設けなくてもよい。さらに、光量を調整する光量調整手段は、フィルタ及びフィルタを回転させるモータに限られるものではない。例えば、複数のフィルタを光路上に出し入れすることによって、光量を調整してもよい。さらに、落射照明光源２１又は透過照明光源１１の出力を変化させて光量を調整してもよい。
【００４４】
フォトマスク３０の透過パターン３２は、高い光透過率を有し、入射した光のほとんどを透過させる。また、透過パターン３２は、入射した光の極わずかな一部を正反射させる。例えば、透過パターンは約９２％の光透過率を有し、約４％の反射率を有している。フォトマスク３０の遮光パターン３１は、入射した光の略全てを遮光する。また、遮光パターン３１によって遮光された光のうちの一部は、遮光パターン３１の表面で正反射される。例えば、遮光パターン３１の反射率は約１０％であり、遮光パターン３１の光透過率は理想的には略０％である。遮光パターン３１での反射率は、透過パターン３２での反射率よりも高くなる。従って、遮光パターン３１の領域では、透過照明光の光量の変化が透過像と反射像との合成像の撮像に大きく影響し、落射照明光の光量の変化はほとんど影響しない。透過パターン３２の領域では、落射照明光の光量及び透過照明光の光量の変化が合成像の撮像に影響する。また、透過パターン３２の領域では、透過照明光の光量の変化よりも落射照明光の光量の変化の方が合成像の撮像に対して影響が大きい。
【００４５】
このように、照明光が遮光パターン３１に入射するか透過パターンに入射するかによって、検出器４２で検出される光量が変化する。さらに、遮光パターン３１か透過パターンかによって、検出器４２で検出される光量のうち、透過照明光と落射照明光との割合が変化する。ここで、落射照明光と反射照明光とによって照明されたフォトマスク３０の像について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、フォトマスク３０の照明領域の構成を模式的に示す平面図である。なお、図２では、欠陥のない正常な箇所の像が示されている。図２（ｂ）は反射像のプロファイルであり、図２（ｃ）は透過像のプロファイルである。図２（ｄ）は、反射像と透過像とを重ね合わせて合成した合成像のプロファイルである。なお、説明の明確化のため、図２（ｂ）〜図２（ｄ）のプロファイルにおいて、ノイズ等の影響を無視して説明する。
【００４６】
図２（ａ）に示すように照明された視野内の中央には遮光パターン３１がＹ方向に沿って形成され、その両側に透過パターン３２が形成されれている。ここで、ステージ１６をＸ方向に走査した場合における、検出器４２で検出される検出光量のプロファイルについて説明する。透過パターン３２では、落射照明光源２１からの落射照明光が高い透過率でフォトマスク３０を透過するため、図２（ｂ）に示すように検出器４２によって検出される反射光の光量Ｉｒは低くなる。遮光パターン３１では、落射照明光源２１からの落射照明光は、一定の割合で反射されるため、検出器４２によって検出される反射光の光量Ｉｒが高くなる。なお、図２（ｂ）では、横軸にＸ方向の位置、縦軸に反射光のうち検出光で検出される光の光量Ｉｒを示している。また、図２（ｂ）において、７１はＸ方向の位置を変化させたときの、反射光のうち検出器４２で検出される光量Ｉｒのプロファイルを示している。図２（ｂ）のプロファイル７１では、落射照明光の照明領域が透過パターン３２から遮光パターン３１に移動すると、遮光パターン３１のパターンエッジから徐々に光量Ｉｒが立ち上がっていく。そして、遮光パターン３１の中央近傍では、光量Ｉｒが略一定になる。さらに、落射照明光の照明領域が遮光パターン３１から透過パターン３２に移動すると、遮光パターン３１のパターンエッジで、光量Ｉｒが徐々に立ち下がっていく。そして、透過パターン３２の中央近傍では、光量Ｉｒが略一定になる。
【００４７】
図２（ｃ）には、Ｘ方向の位置を変化させたときに、検出器４２で検出される透過照明光の光量Ｉｔのプロファイル７２が示されている。透過パターン３２では、透過照明光が高い割合で透過するため、検出光の光量Ｉｔが高くなる。一方、遮光パターン３１では、透過照明光のほとんどが遮光されるため、検出光の光量Ｉｔが低くなる。図２（ｃ）のプロファイル７２では、透過照明光の照明領域が透過パターン３２から遮光パターン３１に移動すると、遮光パターン３１のパターンエッジから徐々に光量Ｉｔが立ち下がっていく。そして、遮光パターン３１の中央近傍では、光量Ｉｔが略一定になる。さらに、透過照明光の照明領域が遮光パターン３１から透過パターン３２に移動すると、遮光パターン３１のパターンエッジで、光量Ｉｔが徐々に立ち上がっていく。そして、透過パターン３２の中央近傍では、光量Ｉｔが略一定になる。
【００４８】
図２（ｃ）には、さらに、透過照明光源１１からの透過照明光を透過側フィルタ１２によって調整したときの、光量Ｉｔのプロファイル７３が示されている。ここでプロファイル７３は、透過光の光量Ｉｔが、反射光の光量Ｉｒの１／２倍となるように調整したときのものである。具体的には、駆動モータ１３を駆動して、透過側フィルタ１２の透過率が低い領域を光路上に配置する。これにより、光量を調整することができる。具体的には、透過照明光による透過像と、反射照明光による反射像とを検出器４２によって別々に撮像する。そして、透過像の透過パターン３２に対応する画素での検出光量と、反射像の遮光パターン３１に対応する画素での検出光量とを比較して、適切な光量を調整する。もちろん、１画素での検出光量を比較してもよく、複数の画素での検出光量を比較してもよい。
【００４９】
図２（ｄ）には、光量を調整した状態で、透過像と反射像との合成像を撮像したときの光量Ｉのプロファイル７４が示されている。すなわち、プロファイル７４は、落射照明光と反射照明光とを同時に照射して、照明領域を移動したときに検出器４２によって検出された光量Ｉの変化を示している。ここで、光量Ｉは、透過照明光のうちフォトマスク３０を透過した透過光と落射照明光のうちフォトマスク３０で反射された反射光とを足し合わせたものとなる。
【００５０】
図２（ｄ）に示すように、透過パターン３２において、光量Ｉは略一定となっている。また、遮光パターン３１において、光量Ｉは略一定となっている。ここで、照明光の光量を調整しているため、遮光パターンにおける光量Ｉが、透過パターン３２における光量Ｉよりも高くなっている。遮光パターン３１のパターンエッジでは、光量Ｉｔが低くなっている。すなわち、遮光パターン３１のパターンエッジにおいて、プロファイルが傾斜しているため、光量Ｉｒが立ち上がる位置と、光量Ｉｔが立ち下がる位置とがずれて、光量Ｉが低下する。また、遮光パターン３１のパターンエッジにおいて、プロファイルが傾斜しているため、光量Ｉｒが立ち下がる位置と、光量Ｉｔが立ち上がる位置とがずれて、光量Ｉが低下する。従って、遮光パターン３１と透過パターン３２との境界で、光量Ｉのプロファイル７４が落ち込む。反射光の光量が透過光の光量の２倍となるよう調整しているため、反射光と透過光とを同程度に調整した場合と比べて、パターンエッジでのプロファイル７４の落ち込みを低減することができる。
【００５１】
次に、欠陥が存在する箇所におけるフォトマスク３０の像について図３を用いて説明する。図３（ａ）は、フォトマスク３０の照明領域の構成を示す平面図であり、図２（ａ）と同様のパターンを照明した場合において、透過パターン３２上に異物３４が存在し、かつ遮光パターン３１上に異物３３が存在している箇所を示している。図３（ｂ）は反射像のプロファイルであり、図３（ｃ）は透過像のプロファイルである。図３（ｄ）は反射像と透過像とを重ね合わせて合成した合成像のプロファイルである。なお、説明の明確化のため、図３（ｂ）〜図３（ｄ）のプロファイルにおいて、ノイズ等の影響を無視して説明する。
【００５２】
まず、反射像のプロファイルについて図３（ｂ）を用いて説明する。透過パターン３２に異物３４が付着して欠陥となっている箇所では、入射光が散乱され、図３（ｂ）に示すように反射像のプロファイル７１が落ち込む。すなわち、透過パターン３２の欠陥箇所では、検出光量が低下して、反射像のプロファイル７１に窪み７１ａが発生する。また、遮光パターン３１に異物３３が付着して欠陥となっている箇所でも、入射光が散乱され、反射像のプロファイル７１が落ち込む。すなわち、遮光パターン３１の欠陥箇所でも、反射像のプロファイル７１に窪み７１ｂが発生する。ここで、反射像では、透過パターン３２の表面で反射される反射光の光量が小さいため、窪み７１ａで光量Ｉｒが最も低くなる。一方、遮光パターン３１の表面で反射される反射光の光量が大きいため、窪み７１ｂでは、透過パターン３２の非欠陥箇所よりも光量Ｉｒが高くなる。また、透過パターン３２の欠陥箇所と非欠陥箇所とでは、光量Ｉｒの差が小さい。すなわち、窪み７１ｂでの光量Ｉｒの低下が小さい。一方、遮光パターン３１の欠陥箇所と非欠陥箇所では、光量Ｉｒの差が大きい。すなわち窪み７１ｂでの光量Ｉｒの低下が大きい。
【００５３】
次に、透過像のプロファイルについて図３（ｃ）を用いて説明する。図３（ｃ）において、７２は透過照明光の光量を調整する前のプロファイルを示し、７３は光量を調整した後のプロファイルを示している。透過パターン３２上に異物３４が付着して欠陥となっている箇所では、照明光が散乱されるため、透過光のプロファイル７２、７３が落ち込む。すなわち、透過パターン３２の欠陥箇所では、検出光量が低下して、透過像のプロファイル７３に窪み７３ａが発生する。一方、遮光パターン３１では、異物３３の有無にかかわらず、照明光のほとんどが透過しないため、光量Ｉｔにほとんど変化がない。すなわち、遮光パターン３１上に異物が付着して欠陥となっている箇所には、プロファイルに窪みが発生しない。また、透過照明光の光量は調整されているため、異物３４の箇所での、窪み７３ａの光量が低下している。
【００５４】
次に、透過像と反射像とを重ね合わせて合成した合成像のプロファイルについて、図３（ｄ）を用いて説明する。透過パターン３２上の異物３４に対応する箇所では、合成像のプロファイル７４が落ち込んでいる。すなわち、合成像のプロファイル７４には、異物３４によって窪み７４ａが発生している。また、遮光パターン３１上の異物に対応する箇所では、合成像のプロファイル７４が落ち込んでいる。すなわち、異物３３によって、プロファイル７４に窪み７４ｂが生じている。さらに、図２（ｄ）を用いて説明したように、遮光パターン３１のパターンエッジでプロファイル７４が落ち込んでいる。すなわち、パターンエッジに対応する箇所では、プロファイル７４に窪み７４ｃが発生している。
【００５５】
ここで、透過照明光と反射照明光との光量を調整しているため、それぞれの窪みが異なるレベルとなる。すなわち、異物３４による窪み７４ａが最も低く、パターンエッジでの窪み７４ｃが最も高くなる。異物３３により窪み７４ｂは窪み７４ａと窪み７４ｃとの間になる。従って、プロファイル７４と２つのスレッショルドレベル（しきい値）７５、７６とを比較して、欠陥の判定を行なうことにより、遮光パターン３１上に存在する欠陥か、透過パターン３２上に存在する欠陥かを判別することができる。すなわち、スレッショルドレベル７５によって、パターンエッジか、欠陥かを判別することができる。さらに、スレッショルドレベル７６によって、遮光パターン３１上の欠陥か、透過パターン３２上の欠陥かを判別することができる。ここで、スレッショルドレベル７５は、パターンエッジの窪み７４ｃと遮光パターン３１の窪み７４ｂとの間に設定し、スレッショルドレベル７６は、遮光パターン３１の窪み７４ｂと透過パターン３２の窪み７４ａとの間に設定されている。
【００５６】
具体的には、検出器４２から出力される検出信号を、設定されたスレッショルドレベル７５、７６と比較する。そして、スレッショルドレベル７５、７６よりも検出信号のレベルが低くなった箇所を記憶する。すなわち、検出信号が弱くなっている箇所をその座標とともに記憶する。スレッショルドレベル７６よりも検出信号のレベルが低くなった箇所を、透過パターン３２上の欠陥と判定する。スレッショルドレベル７６よりも検出信号のレベルが低くなった箇所のうち、透過パターン３２上の欠陥と判定された箇所を除いた箇所が遮光パターン３１上の欠陥と判定される。このように、光量を調整しているため、欠陥が遮光パターン３１上存在するか透過パターン３２上に存在するかよって、検出信号のレベルが大きく変化する。従って、遮光パターン３１上に存在する欠陥か、透過パターン３２上に欠陥かを効果的に判別することができ、誤検出を防ぐことができる。さらに、光量を調整しているため、パターンエッジでのプロファイル７４の落ち込みを低減することができる。よって、パターンエッジでの擬似欠陥の発生を効果的に防ぐことができ、正確に検査を行うことができる。
【００５７】
上記の処理は処理装置５０によって行なわれる。この処理装置５０の構成について図４を用いて説明する。図４は処理装置５０の構成を示すブロック図である。処理装置５０は、スレッショルドレベル設定部５１と、比較部５２と、欠陥判定部５３と、走査制御部５４と、光量調整部５５と、スレッショルドレベル選択部５６とを備えている。
【００５８】
光量調整部５５は、駆動モータ１３及び駆動モータ２３を制御して、透過照明光と落射照明光との光量を調整する。これにより、落射照明光のうちフォトマスク３０の遮光パターン３１で反射され検出器４２で検出された検出光量が、透過照明光のうちフォトマスク３０の透過パターン３２を透過して、検出器で検出された検出光量の１．５倍以上になる。具体的には、欠陥検出の前に、フォトマスク３０の任意の位置に透過照明光のみを照射して、検出器４２により透過像を撮像する。また、フォトマスク３０の任意の位置に落射照明光のみを照射して検出器４２により反射像を撮像する。そして、光量調整部５５は、反射像における遮光パターン３１の画素での検出光量と、透過像における透過パターン３２の画素での検出光量とを比較する。そして、光量調整部５５は、透過照明光と落射照明光の割合を調整する。具体的には、駆動モータ１３及び駆動モータ２３を駆動して、透過側フィルタ１２及び落射側フィルタ２２を回転させる。これにより、透過側フィルタ１２及び落射側フィルタ２２の光透過率が変化して、光量の割合を調整することができる。なお、光量の調整は、駆動モータ１３又は駆動モータ２３の一方のみを駆動して調整を行ってもよい。また、透過側フィルタ１２及び落射側フィルタ２２の一部の領域に、光を遮光する遮光部を設けてもよい。すなわち、反射像を撮像するときは、透過側フィルタ１２で透過照明光を遮光し、透過像を撮像するときは、落射側フィルタ２２で落射照明光を遮光する。これにより、光量を調整するための反射像及び透過像のそれぞれを容易に撮像することができる。
【００５９】
次に、欠陥判定を行なうための処理について説明する。欠陥判定の処理では、上記のように光量を調整した状態で、落射照明光及び透過照明光を同時に照射する。そして、フォトマスク３０を透過した透過光と、フォトマスク３０で反射された反射光とを、一つの検出器４２で検出する。この検出器４２によって検出された検出信号が処理装置５０に入力される。検出器４２からの検出信号は、検出光量に応じたレベルとなっている。検出信号は、例えば、図２（ｄ）及び図３（ｄ）で示したプロファイル７４のようになっている。この検出器４２からの検出信号は、比較部５２に入力される。
【００６０】
スレッショルドレベル設定部５１は、調整された光量に応じたスレッショルドレベルが複数設定されている。スレッショルドレベル設定部５１は、例えば、図３（ｄ）に示すようなパターンエッジにおける検出信号のレベルと、遮光パターン３１の欠陥における検出信号のレベルとの間にスレッショルドレベルＡを設定している。すなわち、スレッショルドレベルＡは、図３（ｄ）に示す、遮光パターンの欠陥におけるプロファイル７４の窪み７４ｂと、パターンエッジにおけるプロファイルの窪み７４ｃとを判別するスレッショルドレベル７５となる。さらに、スレッショルドレベル設定部５１は、透過パターン３２の欠陥における検出信号のレベルと、遮光パターン３１の欠陥における検出信号のレベルとの間にスレッショルドレベルＢを設定している。すなわち、スレッショルドレベルＢは、図３（ｄ）に示す、透過パターンの欠陥におけるプロファイル７４の窪み７４ｂと、遮光パターン３１におけるプロファイルの窪み７４ａとを判別するスレッショルドレベル７６となる。
【００６１】
比較部５２は、スレッショルドレベル設定部５１で設定されたそれぞれのスレッショルドレベルと、検出信号とを比較して、欠陥検出を行なう。例えば、比較部５２は、スレッショルドレベルと検出信号を比較するコンパレータを備えている。そして、比較部５２のコンパレータは比較結果に基づく比較信号を出力。すなわち、比較部５２は、検出信号のレベルが、設定されたスレッショルドレベルよりも低くなったことを示す比較信号を出力する。これにより、欠陥検出を行なうことができる。また、比較部５２は、設定されたスレッショルドレベルのそれぞれに対応するコンパレータを備えている。すなわち、比較部５２には、スレッショルドレベルの数と同じ数だけ、コンパレータが設けられている。
【００６２】
走査制御部５４は、ステージ１６の走査を制御する。すなわち、ステージ１６を駆動する駆動機構を制御して、フォトマスク３０を走査する。これにより、フォトマスク３０の任意の位置に、照明光を照射することができる。また、走査制御部５４は、駆動機構からの駆動信号に基づいて、フォトマスク３０上の照明領域の位置を認識している。すなわち、フォトマスク上において照明光が入射している領域の座標が認識されている。
【００６３】
欠陥判定部５３は、比較部５２からの比較信号に基づいて、フォトマスク３０上の欠陥の位置を特定する。すなわち、走査制御部５４によって認識されている照明領域のうち、検出信号がスレッショルドレベルを下回った検出器４２上の画素に対応する箇所をフォトマスク３０の欠陥箇所として認識する。欠陥判定部５３は、スレッショルドレベルＡ及びスレッショルドレベルＢによって欠陥箇所と判定された位置をそれぞれ記憶する。そして、遮光パターン上の欠陥か、透過パターン上の欠陥かを判定する。具体的には、スレッショルドレベルＢに基づいて判定された欠陥箇所を透過パターン３２上の欠陥箇所として判定する。さらに、スレッショルドレベルＡに基づいて判定された欠陥箇所から、スレッショルドレベルＢに基づいて判定された欠陥箇所を除いた箇所を遮光パターン上の欠陥箇所として判定する。換言すると、スレッショルドレベルＡに基づいて判定された欠陥箇所のうち、スレッショルドレベルＢに基づいて判定された欠陥箇所と共通する箇所を透過パターン３２上の欠陥箇所として判定する。さらに、スレッショルドレベルＡに基づいてのみ判定された欠陥箇所を、遮光パターン上の欠陥箇所として判定する。これにより、欠陥が、遮光パターン３１に存在するか、透過パターン３２に存在するかを容易に判別することができる。また、一つの検出器４２のみで欠陥の判別を行なうことができるため、装置構成を簡易なものとすることができる。
【００６４】
上記のように欠陥を判定することにより、検査をより正確に行なうことができる。例えば、欠陥の数でマスクの良否判定を行なう際、透過パターン上の欠陥のみの数をカウントすることが可能である。すなわち、透過パターン３２上の欠陥は露光によるパターン転写に対して影響が大きいが、遮光パターン３１上の欠陥は露光にパターン転写に対して影響が小さい。従って、遮光パターン３１上の欠陥の数が多いフォトマスク３０を用いた場合でも、正常にパターンを転写できる場合がある。上記のように、欠陥が遮光パターン３１上に存在するか、透過パターン３２上に存在するかを判定することにより、正常に露光可能なフォトマスク３０が不良品として判定されるのを防ぐことができる。これにより、生産性を向上することができる。もちろん、透過パターン３２上の欠陥の数及び遮光パターン３１上の欠陥の数に対して、別々にしきい値を設けて、フォトマスク３０の良否判定を行なうことも可能である。
【００６５】
上記のように、複数のスレッショルドレベルに基づいて欠陥の種別を判定する構成では、スレッショルドレベルの設定が重要となる。すなわち、スレッショルドレベル７５を必要以上に高くしてしまうと、パターンエッジによる窪み７４ｃを欠陥として判別してしまうおそれがある。また、スレッショルドレベル７５を必要以上に低くしてしまうと、透過パターン３２上の欠陥が、遮光パターン３１上の欠陥として判定されていしまうおそれがある。さらに、スレッショルドレベル７６を必要以上に高くしてしまうと、遮光パターン３１上の欠陥を透過パターン３２上の欠陥として判別してしまうおそれがある。また、スレッショルドレベル７６を必要以上に低くしてしまうと、遮光パターン３１上の欠陥が欠陥として判定されなくなってしまうおそれがある。さらに、ショットノイズなどによって欠陥が誤検出されてしまうおそれもある。従って、正確な欠陥検出を行なうためには、スレッショルドレベルを好適なレベルに設定する必要がある。
【００６６】
本発明では、より正確に欠陥検出を行なうために、スレッショルドレベル設定部５１で予め３以上のスレッショルドレベルを設定している。そして、それぞれのスレッショルドレベルでの比較結果を記憶するメモリバンクをスレッショルドレベル毎に設け、全てのスレッショルドレベルで欠陥を検出する。従って、メモリバンクのポインタ位置に基づいて、検出欠陥数を認識することができる。さらに、予め設定された３以上のスレッショルドレベルから、２つのスレッショルドレベルをスレッショルドレベル７５、７６としてそれぞれ選択するスレッショルドレベル選択部５６が処理装置５０に設けられている。すなわち、好適なスレッショルドレベル７５及びスレッショルドレベル７６を選択するため、スレッショルドレベルを予め複数設定する。そして、それぞれのスレッショルドレベルにおいて、同時並行して、欠陥検出を行なっている。その中から、好適なスレッショルドレベルを選択して、欠陥の数をカウントしている。具体的には、複数のアナログ信号である検出信号を、比較部５２に設けられている複数のコンパレータに分岐して入力する。そして、それぞれのコンパレータからの比較信号に基づいて欠陥を検出する。検出した結果の中から好適な２つのスレッショルドレベルを選択する。
【００６７】
例えば、スレッショルドレベルを一定の電圧レベル毎に多数設定する。この多数のスレッショルドレベルをスレッショルドレベルＡ、スレッショルドレベルＢ、スレッショルドレベルＣ・・・として、スレッショルドレベル設定部５１に各々記憶させておく。そして、比較部５２は、検出信号とスレッショルドレベルとの比較を行なう。このとき、比較部５２にスレッショルドレベルの設定数と同じ数だけコンパレータを設け、複数のスレッショルドレベルと検出信号との比較を並行して行なう。並行して比較した結果をそれぞれ対応するメモリバンクに記憶させる。この比較結果に基づいて欠陥が検出される。これにより、処理時間を短縮することができる。
【００６８】
そして、検査する領域全体を走査しながら、検出信号とスレッショルドレベルの比較を行なう。これにより、検査する領域における、設定レベルと欠陥数との関係を求めることができる。設定レベルが高くなるほど、検出信号がスレッショルドレベルを下回る箇所が増えるため、欠陥の検出数が増加する。すなわち、厳しく設定されたスレッショルドレベルでは、検出感度が低下して、欠陥の検出数が実欠陥数より少なくなる。一方、緩く設定されたスレッショルドレベルでは、検出感度が高くなるが、ノイズ等が欠陥として検出される。そのため、擬似欠陥が増加して、欠陥の検出数が実欠陥数よりも多くなり、メモリバンクがオーバフローする。従って、欠陥の検出数が極めて多くなっているスレッショルドレベル及び極めて少なくなっているスレッショルドレベルの結果を捨てる。すなわち、欠陥の検出数がしきい値を超えた場合、擬似欠陥が発生するレベルであると判定して、このスレッショルドレベルでの比較結果を捨てる。また、欠陥の検出箇所をレビューして、欠陥箇所が検出されていないスレッショルドレベルを求める。すなわち、感度の低いスレッショルドレベルでは、欠陥箇所が正常箇所として認識されていると判定して、このスレッショルドレベルでの比較結果を捨てる。そして、残されたスレッショルドレベルの中から、２つのスレッショルドレベルを選択する。これにより、最適感度での検査を行うことができる。スレッショルドレベルの選択は、処理装置５０によって自動的に行なってもよく、あるいは作業者が行なってもよい。これにより、最適感度で欠陥検出を行なうことができ、正確に欠陥を検出することができる。よって、正確に検査を行うことができる。
【００６９】
あるいは、複数のスレッショルドレベルにより欠陥を検出すると、あるレベル以上のスレッショルドレベルでは、擬似欠陥が発生し始める。異なるスレッショルドレベルでの欠陥の検出結果を表示させて、擬似欠陥が発生するスレッショルドレベルを求める。そして、擬似欠陥が発生するレベルよりも低いスレッショルドレベルを選択することにより、最適感度で欠陥検出を行なうことができる。
【００７０】
さらに、フォトマスク３０の領域に応じて、選択されるスレッショルドレベルを切換えて欠陥検出を行なうことも可能である。すなわち、フォトマスク３０の中で、異なるスレッショルドレベルを選択するようにする。これにより、フォトマスク３０の領域に応じて最適な感度が変化した場合でも、正確に欠陥を検出することができる。具体的には、照明光が変動して、透過照明光と落射照明光の割合が変化した場合、その照明光の変動に応じて、選択されるスレッショルドレベルを切換える。あるいは、検出器４２の検出感度の変動に応じて、スレッショルドレベルを切換えてもよい。これにより、正確に欠陥を検出することができる。さらに、遮光パターン３１の反射率が変化しているフォトマスク３０に対して、反射率の変化に応じて異なるスレッショルドレベルを選択することで、正確に検査を行うことができる。もちろん、透過パターン３２の透過率又は反射率が変化しているフォトマスクに対して、選択されるスレッショルドレベルを切換えても欠陥検出をしてもよい。
【００７１】
さらに、フォトマスク３０のパターン領域に応じて、選択されるスレッショルドレベルを切換えることも可能である。例えば、メモリセルのパターンがマトリクス状に形成されたフォトマスク３０を検査する場合、メモリセル毎に選択されるスレッショルドレベルを切換えてもよい。また、メモリセルのパターン領域と、その周辺回路のパターン領域で、選択されるスレッショルドレベルを切換えてもよい。さらに、検査を厳しく行いたい領域と、検査を緩く行いたい領域とで、感度を変えることが可能である。すなわち、高い感度で検査を行いたい領域では、スレッショルドレベルを厳しく設定し、低い感度で検査を行いたい領域では、スレッショルドレベルを緩く設定する。例えば、パターンエッジが多数ある領域では、擬似欠陥の検出を防ぐため、低い感度で検査を行うことができる。これにより、検査をより正確に行うことができる。
【００７２】
また、欠陥の数が予め既知の標準試料を検査して、その検査結果に基づいて最適な感度を有するスレッショルドレベルを選択してもよい。
【００７３】
また、厳しく設定されたスレッショルドレベルで検出された欠陥は、欠陥のサイズが大きく、検出信号の落ち込みが大きいものと判定することができる。具体的には、複数のスレッショルドレベルを設定し、検出信号とそれぞれのスレッショルドレベルとを比較する。そして、この比較結果に基づいて欠陥のサイズを判別することも可能である。
【００７４】
なお、処理装置５０は、物理的に単一な装置にかぎるものではない。例えば、スレッショルドレベル設定部５１、比較部５２、欠陥判定部５３、走査制御部５４、光量調整部５５及びスレッショルドレベル選択部５６はそれぞれ異なる装置に組み込まれていても良い。また、上記の処理は、アナログ回路を用いて演算してもよく、デジタル回路を用いて演算してもよい。すなわち、スレッショルドレベルは、デジタル値及びアナログ値のいずれであってもよい。もちろん、処理装置５０の一部のみをアナログ回路で構成してもよい。この場合、処理装置５０は、アナログ回路とデジタル回路とから構成される。
【００７５】
また、検出器４２には、例えば、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ、フォトダイオードアレイなどを用いることができる。さらには、遅延積算（Time-Delay Integration：ＴＤＩ）方式の撮像装置であってもよい。この場合、ステージの走査方向と信号電荷の垂直転送方向とを一致させるとともに、走査速度と転送速度とを同期させる。これにより、検出感度を向上することができる。また、上述の検査装置はフォトマスクの検査に限らず、透過パターンと遮光パターンを有する基板であれば利用することができる。例えば、検査の対象となる試料としては、フォトマスクの他、カラーフィルタ基板などを挙げることができる。また、遮光パターン３１は、遮光膜に限られるものではなく、透過パターン３２よりも反射率が高いものであればよい。遮光パターン３１としては、例えば、半透明膜のパターンからなる位相シフトパターンであってよい。すなわち、本発明にかかる検査装置は、位相シフトマスクの検査に用いることが可能である。
【００７６】
フォトマスク３０を検査した場合、検査結果に基づいて、欠陥を修正する。そして、欠陥が修正されたフォトマスクを使用して、例えば、シリコンウエハ上に形成されたフォトレジストを露光する。そして、このレジストを現像して、半導体装置等のパターン基板を製造することができる。もちろん、レジストを現像した後に、必要なエッチング処理を行なうことも可能である。これにより、正確に検査されたフォトマスクを用いることができるため、パターン基板の生産性を向上することができる。
【００７７】
なお、透過照明光源１１と落射照明光源２１は別々の光源に限られるものではない。例えば、一つの光源からの照明光をビームスプリッタや光ファイバで分岐して、落射照明光と透過照明光を生成してもよい。この場合、１つの光源で透過照明光源１１と落射照明光源２１を構成することができるため、部品点数削減することができる。さらに、光源からの光量の変化による、透過照明光と落射照明光との割合の変化を打ち消すことができる。
【００７８】
上述の光学系では簡易な構成で透過光と反射光との合成像を検出することができる。そして、２つあるいはそれ以上のスレッショルドレベルを設定することにより、欠陥が遮光パターン上に存在するか、透過パターン上に存在するかを判定することができる。さらに、より多くのスレッショルドレベルを設定することにより、欠陥の種別を判定することができる。例えば、遮光パターンと同じ材質が付着した欠陥とそれとは異なる物質が付着した欠陥とを判別することができる。
以下、追加分
【００７９】
発明の実施の形態２．
本実施の形態にかかる検査方法では、実施の形態１と同様に、反射像と透過像とを重ね合わせて欠陥を検出している。また、本実施の形態にかかる検査方法では、実施の形態１と異なる演算処理が行われている。具体的には、実施の形態１では、遮光パターン３１上に存在する欠陥と透過パターン３２上に存在する欠陥とを判別するために、異なるスレッショルドレベルを設定した。本実施の形態では、より精度の高い検査を行うため、合成像のプロファイル７４を微分して、一つの窪みに対するエッジペアを定義する。そしてエッジペアを積分して、エッジペア内の面積を求める。その面積に基づいて、パターンエッジの位置を特定する。そして、検査した領域を透過領域、パターンエッジ領域、反射領域に分け、それぞれに異なるスレッショルドレベルを設定する。これにより、より正確に欠陥を検出することができる。なお、本実施の形態にかかる検査装置の基本的構成は、実施の形態１で示した検査装置と同様であるため説明を省略する。
【００８０】
本実施の形態にかかる演算処理について図５〜図８を用いて説明する。図５（ａ）は、フォトマスク３０の照明領域の構成を模式的に示す平面図である。なお、図５では、欠陥箇所の像が示されている。図５（ｂ）は、反射像と透過像とを重ね合わせて合成した合成像のプロファイルである。図６は、図５（ｂ）で示したプロファイルに対応する検出信号を演算処理することによって得られた信号を示している。図７は本実施の形態で設定されたスレッショルドレベルを示す図である。図８は、本実施の形態にかかる演算処理を行うための回路を示すブロック図である。
【００８１】
図５（ａ）に示すように、透過パターン３２には、異物３４ａ及び３４ｂが付着している。異物３４ａは異物３４ｂよりも大きい。また、遮光パターン３１には、異物３３ａと異物３３ｂが付着している。異物３３ａは異物３３ｂよりも大きい。
【００８２】
合成像のプロファイルには、図５（ｂ）に示すように、透過パターン３２上の異物３４ａ、３４ｂに対応する窪み７４ａと、遮光パターン３１上の異物３３ａ、３３ｂに対応する窪み７４ｂと、パターンエッジに対応する窪み７４ｃが現れる。ここで、それぞれの窪みは、それぞれ異なるレベルになっている。さらに、欠陥のサイズによって、異なるレベルとなる。すなわち、異物３４ａに対応する窪み７４ａと異物３４ｂに対応する窪み７４ａとが異なるレベルになっている。また、異物３３ａに対応する窪み７４ｂと異物３３ｂに対応する窪み７４ｂとが異なるレベルになっている。
【００８３】
ここで、欠陥に対応する窪み７４ａ、７４ｂは左右対称になっている。すなわち、窪みの両外側では、検出信号のレベルが略等しくなっている。具体的には、異物３４ｂの位置になると、検出信号が、透過パターン３２に対応するレベルから窪み７４ａの最低部まで低下し、異物３４ｂを過ぎると透過パターン３２に対応するレベルに戻る。遮光パターン上の異物３４ａに対応する窪み７４ａについても同様になっている。また、異物３３ａ、３３ｂに値合おうする窪み７４ｂについても左右対称になっている。
【００８４】
一方、透過光と反射光との光量を調整しているため、パターンエッジに対応する窪み７４ｃは、左右対称になっていない。すなわち、パターンエッジに対応する窪み７４ｃの両外側のうち、一方では、検出信号が透過パターン３２のレベルとなり、他方では、検出信号が遮光パターン３１に対応するレベルとなる。パターンエッジに対応する窪み７４ｃは、非対称になる。具体的には、透過パターン３２から遮光パターン３１になるパターンエッジの場合、エッジ位置になると、検出信号が、透過パターン３２に対応するレベルから窪み７４ｃの最低部まで低下し、エッジ位置を過ぎると遮光パターン３１に対応する対応するレベルに戻る。もちろん、遮光パターン３１から透過パターン３２になるパターンエッジの場合、検出信号が、遮光パターン３１に対応するレベルから窪み７４ｃの最低部まで低下し、欠陥位置を過ぎると透過パターン３２に対応する対応するレベルに戻る。従って、パターンエッジに対応する窪み７４ｃは非対称となる。
【００８５】
図５（ｂ）に示すプロファイルのＸについての一次微分は、図６（ａ）のようになる。ここで、図６（ａ）に示される信号を微分信号とする。微分信号には、それぞれの窪みに対して、正のピークと負のピークが表れる。すなわち、１つの窪みに対して微分信号に現れる２つのピークの符号は反対となる。また、窪みにおけるプロファイルでは、合成光量が、一度下がってから、元に戻る。すなわち、窪みでは、プロファイル７４の傾きがマイナスになってからプラスになる。換言すると、一つの窪みに対してマイナスの傾きを持つ部分とプラスの傾きを持つ部分とが存在する。そのため、微分信号には、図６（ｂ）に示すように、負の部分が現れてから、正の部分が現れる。ここで、微分信号において、一つの窪みに対応する正の部分と負の部分とをエッジペアとする。すなわち、エッジペアは負の部分と負の部分の後に現れる正の部分とから構成される。エッジペアは、欠陥箇所又はパターンエッジに対応する。エッジペア以外の箇所では、微分信号のレベルは略０となる。
【００８６】
例えば、微分信号に対して、正のエッジペア検出用スレッショルドレベルＰｅｄと、負のエッジペア検出用スレッショルドレベルＮｅｄとを設定する。これによって、エッジペアを検出することができる。図６（ａ）に示すように、微分信号と正負のエッジペア検出用スレッショルドレベルＰｅｄ、Ｎｅｄとを比較する。そして、微分信号がエッジペア検出用スレッショルドレベルＮｅｄを越えたタイミングから設定時間以内に、微分信号がエッジペア検出用スレッショルドレベルＰｅｄを越えれば、エッジペアとして検出される。ここでは、微分信号が正負のエッジペア検出用スレッショルドレベルＰｅｄ、Ｎｅｄを超えたタイミングの中央をエッジペアの箇所として検出する。エッジペアが検出された箇所には、窪み、すなわち、パターンエッジ又は欠陥が存在する。
【００８７】
図１に示した検査装置では、反射光の光量が透過光の光量の１．５倍以上となるよう調整されている。そのため、パターンエッジに対応する窪み７４ｃでは、微分信号が非対称になる。すなわち、欠陥がない箇所では、遮光パターン３１における合成光量が透過パターン３２における合成光量の１．５倍となっている。パターンエッジでのエッジペア８４ｃを構成する正の部分と負の部分とでは、大きさが異なる。一方、異物３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂに対応する窪み７４ａ、７４ｂでは、欠陥箇所での微分信号が略対称になる。よって、窪み７４ａ、７４ｂに対応するエッジペアを構成する正の部分と負の部分とでは、大きさが略同じとなる。
【００８８】
ここで、エッジペアを積分して、正の部分と負の部分の面積を足し合わせると図６（ｂ）に示すようになる。図６（ｂ）に示される信号を積分信号とする。なお、図６（ｂ）に示されている積分信号は、符号付の積分によるものである。具体的には、エッジペアのうち、正の部分のうち一定のレベル（例えば、Ｐｅｄ）以上となっている部分の面積の絶対値から、負の部分のうちが一定のレベル（例えば、Ｎｅｄ）以下となっている部分の面積の絶対値を引くことにより積分信号が得られる。すなわち、積分信号は、エッジペアの符号付面積に対応するレベルとなる。パターンエッジに対応するエッジペア８４ｃでは、積分信号の絶対値が大きくなる。パターンエッジに対応するエッジペア８４ｃでは、正の部分と負の部分とで面積が異なるため、積分信号が正又は負の大きな出力を有する。微分信号のエッジペア８４ｃに対して符号付の面積合算をすることによって得られる積分値は、パターンエッジで正又は負の大きな値となる。具体的には、透過パターン３２から遮光パターン３１になるパターンエッジでは、正の部分が大きいため、積分信号に大きな正のピークが現れる。一方、遮光パターン３１から透過パターンになるパターンエッジでは、負の部分が大きいため、積分信号に大きな負のピークが現れる。
【００８９】
一方、異物３４ａ、３４ｂに対応するエッジペア８４ａ、８４ｂでは、プロファイルが左右対称であるため、微分信号の正の部分と負の部分の面積が略等しくなる。すなわち、パターンエッジ以外では、正の部分と負の部分とが打ち消しあって、合算値が正又は負の非常に小さな値、すなわち、０に近い値となる。このように、欠陥箇所では、積分信号が正又は負に小さなピークが現れる。すなわち、本実施の形態では、遮光パターン３１からの反射光を透過パターン３２からの透過光の１．５倍としているため、パターンエッジと欠陥箇所で、積分信号のレベルに差が生じる。さらに、透過パターン３２から遮光パターン３１に走査されるパターンエッジと、遮光パターン３１から透過パターン３２に走査されるパターンエッジとで、積分信号のピークの符号が異なる。すなわち、透過パターン３２から遮光パターン３１に走査されるパターンエッジでは、積分信号に正のピークが現れ、遮光パターン３１から透過パターン３２に走査されるパターンエッジでは、積分信号に負のピークが現れる。
【００９０】
ここで、パターンエッジの位置を検出するため、積分信号に正と負のエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈ、Ｎｔｈを設定する。すなわち、正のエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈを越えた位置が、透過パターン３２から遮光パターン３１になるパターンエッジと判定される。また、負のエッジ検出用スレッショルドレベルＮｔｈを越えた位置が、遮光パターン３１から遮光パターン３２になるパターンエッジと判定される。このように積分信号とエッジ検出用スレッショルドレベルとを比較することによって、パターンエッジの位置を検出することができる。
【００９１】
そして、上記の演算処理で検出されたパターンエッジ箇所に基づいて、検査した領域を透過域、エッジ域、反射域に分割する。具体的には、図６（ｃ）に示すように、スレッショルドレベルを越えた箇所Ｒｉｎ，Ｒｏｕｔを膨張させた領域をエッジ域とする。すなわち、エッジ検出用スレッショルドレベルを越えた箇所Ｒｉｎ，Ｒｏｕｔを含む一定の領域をエッジ域とする。また、正のエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈを超えた箇所Ｒｉｎから負のエッジ検出用スレッショルドレベルＮｔｈを越えた箇所Ｒｏｕｔまでの領域のうち、エッジ域を除いた領域を遮光パターン３１による反射域と判定する。よって、反射域は、正のエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈを越えた箇所Ｒｉｎと負のエッジ検出用スレッショルドレベルＮｔｈを越えた箇所Ｒｏｕｔで挟まれた領域よりも、エッジ域分だけ狭くなる。さらに、反射域及びエッジ域以外を透過域とする。よって、透過域は、負のエッジ検出用スレッショルドレベルＮｔｈを超えた箇所Ｒｏｕｔから正のエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈを越えた箇所Ｒｉｎまでの領域よりも、エッジ域分だけ狭くなる。また、エッジ域は、通常、透過域と反射域とに挟まれる。このように、微分信号のエッジペアを積分した積分信号に基づいて照明領域を透過域、エッジ域、反射域に分割することができる。
【００９２】
そして、図７（ｂ）に示すように、透過域、エッジ域及び反射域のそれぞれに対して、それぞれ異なるスレッショルドレベルを設定する。なお、図７（ｂ）は図５（ｂ）で示した合成像のプロファイルに、欠陥検出用スレッショルドレベルを設定したものである。また、図７（ａ）は図５（ａ）と同じ、照明領域を示している。ここで、透過域用スレッショルドレベルＴｔｈと、反射域用スレッショルドレベルＲｔｈと、エッジ域用スレッショルドレベルＥｔｈとで異なるレベルになっている。具体的には、エッジ域用スレッショルドレベルＥｔｈが最も低く、反射域用スレッショルドレベルＲｔｈが最も高い。透過域用スレッショルドレベルＴｔｈは、エッジ域用スレッショルドレベルＥｔｈと、反射域用スレッショルドレベルＲｔｈとの間に設定されている。このように、領域に応じて３つのスレッショルドレベルを設定することによって、より検出感度を向上することができる。よって、より精度よく欠陥を検出することができる。さらに、パターンエッジに存在する欠陥を検出することができる。
【００９３】
上記の処理を行うための回路構成について図８について説明する。すなわち、図８に示す構成を図４に示した処理装置５０に追加することによって、上記の演算処理を行うことができる。
【００９４】
透過像と反射像との合成像に基づく検出信号は、一次微分回路６１に入力される。一次微分回路６１によって、検出信号を微分する。これにより、図６（ａ）に示した微分信号を得ることができる。１次微分回路６１からの微分信号は、エッジペア積分器６２に入力される。エッジペア積分器６２では、微分信号とエッジペア検出用スレッショルドレベルＰｅｄ，Ｎｅｄとを比較して、エッジペアを検出する。そして、エッジペア積分器６２は、それぞれのエッジペアに対して、符号付の積分を行なう。これにより、微分信号に基づいてエッジペアの合算面積を得ることができる。具体的には、微分信号において、検出信号のうち正の傾きを持つ部分と負の傾きを持つ部分とからなるエッジペアを求める。ここでは、図６（ａ）に示すように微分信号が、負のエッジペア検出用スレッショルドレベルＮｅｄを越えてから、一定の時間以内に、エッジペア検出用スレッショルドレベルＰｅｄを越えた場合エッジペアと検出される。これにより、パターンエッジ及び欠陥の位置を示すエッジペアが検出される。そして、エッジペア積分器６２は、エッジペアに対応する部分の微分信号の符号付面積に対応する積分信号を生成する。ここでは、１つのエッジペアにおいて、エッジペア検出用スレッショルドレベルＰｅｄ、Ｎｅｄを越えた部分を積分して、符号付面積を求める。このように、エッジペア積分器６２は、エッジペアを検出して、そのエッジペアの符号付面積を算出する。よって、エッジペア積分器６２から図６（ｂ）に示す積分信号が出力される。
【００９５】
エッジ判別用比較器６３には、エッジペア積分器６２からの積分信号が入力される。さらに、エッジ判別用比較器６３には、正のエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈと負のエッジ検出用スレッショルドレベルＮｔｈが設定されている。エッジ判別用比較器６３は、コンパレータを備えており、積分信号とエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈ、Ｎｔｈとを比較する。そして、エッジ判別用比較器６３は比較結果に基づく比較信号をエッジ膨張器６４に出力する。ここでは、正のエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈを越えたタイミングを示す比較信号Ｒｉｎと、負のエッジ検出用スレッショルドレベルＮｔｈを越えたタイミングを示す比較信号Ｒｏｕｔとが出力される。これにより、エッジ位置を検出することができる。
【００９６】
エッジ膨張器６４は、例えば、ディレイ回路を有しており、比較信号Ｒｉｎ、Ｒｏｕｔのタイミングをエッジ域に対応する時間だけ膨張させる。すなわち、比較信号のピークを含む一定の時間幅を設定する。換言すると、エッジ膨張器６４は、積分信号がエッジ検出用スレッショルドレベルを越えたタイミングを示す比較信号を膨張させて、エッジ域に対応する所定の時間幅を設定する。この時間幅には、積分信号がエッジ検出用スレッショルドレベルを越えたタイミングが含まれる。すなわち、エッジ膨張器６４は、積分信号がエッジ検出用スレッショルドレベルを越えたタイミングを含む時間幅を設定する回路である。エッジ膨張器６４からの出力信号は領域区分回路６５に出力される。
【００９７】
領域区分回路６５は、エッジ膨張器６４からの出力に基づいて、試料を各領域を区分する。これにより、試料上のどの領域が照明されているときの検出信号であるかを容易に識別することができる。すなわち、パターンエッジの位置に基づいて、透過域を示す透過域ゲート、反射域を示す反射域ゲート及びエッジ域を示すエッジ域ゲートを出力する。これにより、照明領域が透過域、反射域又はエッジ域のいずれかであるかが判定される。具体的には、比較信号のピークタイミングを膨張することによって得られた時間幅がエッジ域と判定される。さらに、比較信号Ｒｉｎが入力されてから比較信号Ｒｏｕｔが入力されるまでの時間のうち、エッジ域を除いた時間が反射域と判定される。そして、それ以外の時間が透過域と判定される。このように、領域区分回路６５は、エッジ判別用比較器６３での比較結果に基づいて、試料を透過パターン３２と遮光パターン３１との間のパターンエッジに対応するエッジ域に区分する。そして、領域区分回路６５は、エッジ判別用比較器６３での比較結果に基づいて、試料のパターンエッジ域以外の領域を透過パターン３２に対応する透過域と、遮光パターン３１に対応する反射域とに区分する。
【００９８】
欠陥検出用比較器６７には、透過域を示す透過域ゲート、反射域を示す反射域ゲート及びエッジ域を示すエッジ域ゲートが入力される。また、欠陥検出用比較器６７には、欠陥を検出するため、反射域用スレッショルドレベルＲｔｈ、透過域用スレッショルドレベルＴｔｈ及びエッジ域用スレッショルドレベルＥｔｈが入力されている。透過像と反射像との合成像に基づく検出信号は、遅延回路６６により遅延される。欠陥検出用比較器６７には、遅延回路６６によって遅延された検出信号が入力される。これにより、遅延回路によって遅延された検出信号と、上記の処理を経て入力された各ゲートとのタイミングが合わせられる。
【００９９】
欠陥検出用比較器６７は、透過域ゲートが入力されている間は、透過域用スレッショルドレベルＴｔｈと検出信号を比較した結果に基づいて欠陥が検出される。また、欠陥検出用比較器６７は、反射域ゲートが入力されている間は、反射域用スレッショルドレベルＲｔｈと検出信号を比較し、この比較結果に基づいて欠陥の位置を特定する。エッジ域ゲートが入力されている間は、エッジ域用スレッショルドレベルＥｔｈと検出信号とを比較し、比較結果に基づいて欠陥の位置を特定する。具体的には、欠陥検出用比較器６７は、各ゲートと、各コンパレータからの比較信号との論理積（ＡＮＤ）を出力する。そして、欠陥検出用比較器６７は、検出信号がスレッショルドレベルを越えたタイミングで欠陥信号を出力する。これにより欠陥の位置を特定することができる。さらに、領域に応じて異なる欠陥検出用スレッショルドレベルが設定されているため、より精度の高い検査を行うことができる。また、パターンエッジの欠陥の検出をより高い精度で行なうことができる。
【０１００】
このように欠陥検出用比較器６７は、透過域では、検出信号と透過域用スレッショルドレベルＴｔｈとを比較する。この比較結果に基づいて、透過パターン上の欠陥が検出される。また、欠陥検出用比較器６７は、反射域では、反射域用スレッショルドレベルＲｔｈと検出信号を比較する。この比較結果に基づいて遮光パターン上の欠陥が検出される。さらに、欠陥検出用比較器６７は、エッジ域では、検出信号とエッジ域用スレッショルドレベルＥｔｈとを比較する。そして、この比較結果に基づいて、エッジ域での欠陥が検出される。従って、各領域で、より精度よく欠陥を検出することができる。
【０１０１】
発明の実施の形態３．
本実施の形態にかかる検査方法では、実施の形態１、２と同様に、反射像と透過像とを重ね合わせて欠陥を検出している。本実施の形態では、より精度の高い検査を行うため、実施の形態２に対して処理を加えている。ここでは、エッジ域の欠陥をより精度よく検出するための演算処理を行っている。具体的には、パターンエッジ近傍に欠陥が存在する場合、欠陥のエッジペアとパターンエッジのエッジペアが一部重複した状態で現れる場合がある。この場合、１つのエッジペアを組み合わせて積分すると、パターンエッジを検出することができなくなってしまう場合がある。従って、本実施の形態では、設定時間幅に含まれるエッジペアについて積分を行なっている。すなわち、設定された時間幅に２つ以上のエッジペアが含まれる場合、２つのエッジペアについて積分値をまとめて算出している。以下に本実施の形態にかかる検出装置における演算処理について図を参照して説明する。
【０１０２】
上記の演算処理について図９を用いて詳細に説明する。図９は、本実施の形態にかかる検査方法において、パターンエッジ近傍の欠陥を検出するための処理を説明するための図である。具体的には、図９（ａ）は、フォトマスク３０の照明領域の構成を模式的に示す平面図である。図９（ｂ）は、反射像と透過像とを重ね合わせて合成した合成像のプロファイルである。図９（ｃ）は、図９（ｂ）で示される合成像のプロファイルの微分信号を示している。図９（ｄ）は、図９で示される微分信号に現れるエッジペアを積分した積分信号を示している。図９（ｅ）は、設定時間幅において、図９で示される微分信号を、積分した信号を示している。なお、図９（ｅ）で示されている信号を時間幅積分信号とする。
【０１０３】
図９では、遮光パターン３１上であって透過パターン３２とのエッジの近傍に存在する場合を示している。図９（ａ）に示すようにパターンエッジの近傍に欠陥が存在する場合、その検出信号は図９（ｂ）に示すようになる。すなわち、パターンエッジによる窪みと欠陥による窪みとが重ね合わせられるため、プロファイル７４が複雑な形状となる。具体的には、欠陥が存在するパターンエッジ近傍で、プロファイル７４には２つの窪み７４ｄが連続して現れる。すなわち、プロファイル７４の窪み７４ｄでは、透過パターン３２のレベルよりも下がった後、透過パターン３２と遮光パターン３１との間のレベルとまで上がる。さらに、プロファイル７４の窪み７４ｄでは、再度、透過パターン３２のレベルよりも下がる。従って、２つの窪み７４ｄの間において、プロファイル７４の窪み７４ｄは、透過パターン３２と遮光パターン３１との間のレベルとなる箇所が存在する。
【０１０４】
このようなプロファイル７４を有する検出信号を実施の形態２と同様に微分すると、図９（ｃ）に示すようになる。ここでは窪み７４ｄに対応する箇所では、２つのエッジペア８４ｄが現れる。実施の形態２で示したように、エッジペアのそれぞれについて符号付積分をすると図９（ｄ）に示すようになる。この場合、パターンエッジにおいて、図９（ｄ）に示すように、正のエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈを越えなくなってしまうおそれがある。すなわち、２つの窪み７４ｄのうち、パターンエッジに基づく正の傾きと、欠陥による負の傾きとが打ち消しあって積分信号のレベルが低くなってしまう。従って、パターンエッジにおいて正のエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈを越えない箇所が発生してしまう。この場合、実施の形態２で示した領域区分を行なうことができず、欠陥を精度よく検出することができなくなってしまうおそれがある。このように、パターンエッジ近傍に欠陥が存在する場合、１組のエッジペアで符号付積分すると、積分値がパターンエッジ部と欠陥部に分散してしまう。そのため、積分信号の強度が弱くなってしまい、エッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈ、Ｎｔｈを越えないおそれがある。
【０１０５】
そこで、本実施の形態では、設定時間幅Ｔｓｐにおいて微分信号を積分している。すなわち、微分信号の符号付の積分を所定の時間幅だけ行なう。この時間幅は予め設定しておいてもよい。このように、設定時間幅Ｔｓｐだけ微分信号を符号付で積分した時間幅積分信号は図９（ｅ）に示すようになる。時間幅積分信号では、図９（ｄ）で示した２つエッジペアに対応する積分信号が足し合わせられる。例えば、最初のエッジペアを検出後、所定の時間内にもう一つのエッジペアが現れた場合、２つのエッジペアの符号付面積を算出する。この時間幅積分信号をエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈ、Ｎｔｈと比較することによって、パターンエッジを検出することができる。
【０１０６】
具体的には、図９（ｄ）に示すように、積分信号に対して、正のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏと負のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＮｔｈｏを設定する。ここで、正負のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏ、Ｎｔｈｏは、正負のエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈ、Ｎｔｈを越えないレベルにそれぞれ設定されている。すなわち、正負のエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈ、Ｎｔｈの間に、正及び負のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏ、Ｎｔｈｏが設定される。積分信号は正負のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏ、Ｎｔｈｏとそれぞれ比較される。そして、設定時間幅Ｔｓｐ内に、積分信号が、エッジペア連続出現用スレッショルドレベルを越えるか否かを判定する。例えば、エッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏ、Ｎｔｈｏを越えたタイミングが設定時間幅Ｔｓｐ以内なら、２つのエッジペアの符号付面積を符号付きで積算する。
【０１０７】
このように、正負のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏ、Ｎｔｈｏと積分信号の比較結果に基づいて、エッジペアが設定時間幅Ｔｓｐ以内に連続して出現している否かを判定する。そして、２つ以上のエッジペアが設定時間幅Ｔｓｐ以内に存在する場合、各エッジペアの符号付面積を符号付で積算する。これにより、設定時間幅内Ｔｓｐに存在するエッジペアの符号付面積を算出することができる。この設定時間幅内に存在する２つのエッジペアの符号付面積に対応する時間幅積分信号をエッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈ、Ｎｔｈと比較することによって、パターンエッジを検出することができる。これにより、パターンエッジの位置をより確実に判別することができる。そして、実施の形態２と同様に、エッジ域、透過域及び反射域を設定する。そして、領域毎に異なるスレッショルドレベルを設定して欠陥を検出する。
【０１０８】
上記の演算によって、パターンエッジ近傍に欠陥が存在する場合でも、パターンエッジを確実に検出することができる。よって、より精度よく欠陥を検出することが可能になる。このように、エッジペアが設定時間内に２以上出現するか否かを判別する。そして、連続して２以上のエッジペアが出現した場合に、２以上のエッジペアに対応する部分の符号付面積を加算して、時間幅積分信号を出力する。これにより、確実にパターンエッジを検出することができるため、正確に領域を区分することができる。さらに、パターンエッジ近傍の欠陥を検出することができる。
【０１０９】
さらに、積分信号が、エッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏ、Ｎｔｈｏとを比較して、設定時間内にエッジペアが連続して出現していることが検出された場合、以下の情報を得ることができる。具体的には、設定時間内に、積分信号が越えるエッジペア連続出現用スレッショルドレベルの符号に着目することによって、パターンエッジ判定及びパターンエッジ近傍の欠陥判定を行なうことができる。
【０１１０】
具体的には、積分信号が設定時間以内に、連続して、正のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏを越えた場合、パターンエッジ近傍に欠陥が存在すると判定する。すなわち、図９（ｄ）に示すように、透過パターン３２から遮光パターンに照明領域が移動している場合、積分信号が設定時間内に、正のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏを連続して２回越える。また、透過パターン３２から遮光パターンに照明領域が移動してい場合、積分信号が設定時間内に、負のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＮｔｈｏを連続して２回越える。このように、積分信号が、設定時間内に連続して２回同じ符号のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルを越える場合、パターンエッジ近傍に欠陥があると判定される。
【０１１１】
さらに、積分信号が設定時間以内に、異符号、すなわち、正のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏと負のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＮｔｈｏとを越える場合について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、遮光パターンが設けられている方向と、走査方向が平行でない箇所を示す図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す箇所の、合成像のプロファイルを示す図である。図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の微分信号を示す図である。図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）の積分信号を示す図である。
【０１１２】
図１０（ａ）では、遮光パターン３１が走査方向に対して傾いている場合において、照明領域が遮光パターン３１の角近傍を通っていく。ここでは、例えば、パターンエッジが走査方向に対して４５°傾いている。この場合、照明光は、透過パターン３２、遮光パターン３１、透過パターン３２の順番で走査される。すなわち、透過パターン３２から遮光パターン３１になるパターンエッジを照明した後、すぐに、遮光パターン３１から透過パターン３２になるパターンエッジを照明する。従って、合成像のプロファイルは、図１０（ｂ）に示すようになる。プロファイル７４には、パターンエッジに対応する窪み７４ｃが連続して出現する。ここで、遮光パターン３１の角近傍を斜めに走査しているため、窪み７４ｃでは、遮光パターン３１のレベルとならない。すなわち、照明領域の一部がパターンエッジをはみ出してしまい、完全に遮光パターン３１を照明することができない。よって、２つの窪み７４ｃの中間でも、遮光パターン３１と透過パターンを照明することとなる。よって、遮光パターン３１の角近傍では、検出信号は、遮光パターン３１のレベルまで上昇しない。
【０１１３】
ここで、２つの窪み７４ｃのそれぞれは、非対称となっている。すなわち、２つの窪み７４ｃの最低部のレベルは略同じであるが、窪み７４ｃの両外側のレベルが反対になっている。すなわち、１つ目の窪み７４ｃの前は透過パターンのレベルとなり、後は遮光パターン３１のレベル近傍となる。さらに、２つ目の窪み７４ｃの前は遮光パターン３１のレベル近傍となり、後は透過パターン３２のレベルになる。すなわち、プロファイル７４は、透過パターン３２のレベル、一つ目の窪み７４ｃ、遮光パターン３１のレベル近傍、２つめの窪み、透過パターン３２のレベルの順番となる。
【０１１４】
このプロファイルの微分信号は、図１０（ｃ）に示すようになる。上記のように窪み７４ｃのそれぞれは非対称となっているので、微分信号に現れるエッジペアは、正と負で異なるレベルとなる。すなわち、一つ目の窪み７４ｃに対応する１つ目のエッジペア８４ｃでは、正の部分が大きくなる。一方。２つ目の窪み７４ｃに対応する２つ目のエッジペア８４ｃでは負の部分が大きくなる。すなわち、遮光パターン３１の角近傍では、検出信号の傾きが、負、正、負、正の順番で変化する。
【０１１５】
それぞれのエッジペアに対する符号付積分を示す積分信号は、図１０（ｄ）に示すようになる。ここで、１つ目のエッジペアでは、正の部分が広いため、正のピークが現れる。一方、２つ目のエッジペアでは、負の部分が広いため、負のピークが現れる。よって、積分信号は、設定時間幅Ｔｓｐ内に、エッジペア連続出現用スレッショルドを正、負の順番で越える。このように、設定時間幅Ｔｓｐ内に積分信号が越えるエッジペア連続出現用スレッショルドの符号が異なる場合、遮光パターン３１の角近傍を走査していることが検出される。よって、２つのパターンエッジを走査したと判定される。
【０１１６】
なお、パターンエッジが、走査方向と傾斜している場合において、透過パターン３２の角近傍では、遮光パターン３１、透過パターン３２、遮光パターン３１の順番で照明される。この場合、積分信号は、設定時間幅Ｔｓｐ内に、エッジペア連続出現用スレッショルドを負、正の順番で越える。すなわち、図１０（ａ）の遮光パターン３１と透過パターン３２とが入れ替わっている場合は、積分信号に、負のピークが現れた後、正のピークが現れる。よって、設定時間幅Ｔｓｐ内に、エッジペア連続出現用スレッショルドを負、正の順番で越えることが検出された場合、透過パターン３２の角近傍を走査していると判定される。この場合も、２つのパターンエッジを走査したと判定される。
【０１１７】
さらに、図１０（ａ）で示した遮光パターン３１の角近傍に欠陥が存在している場合、積分信号が、例えば、設定時間幅Ｔｓｐ内に、正、正、負の順番で越える。この場合、設定時間内で、同じ符号が連続しているとともに、異符号も連続している。したがって、設定時間内に、積分信号が同符号を連続して越えているとともに、異符号を越えている場合、走査方向に傾斜しているパターンの角近傍に欠陥があると判定される。このように、設定時間内に積分信号が越えるエッジペア連続出現用スレッショルドの符号に着目することによって、遮光パターン３１の角近傍を走査していることが検出される。
【０１１８】
上記のように、設定時間内に、積分信号が越えるエッジペア連続出現用スレッショルドレベルの符号の順番によって、走査方向に対して傾斜したパターンのパターンエッジか否か、及びパターンエッジ近傍の欠陥か否かを判別することができる。すなわち、積分信号が、正、正の順番でエッジペア連続出現用スレッショルドレベルを越えた場合、透過パターン３２から遮光パターンへと変わるパターンエッジがあり、かつ、パターンエッジ近傍に欠陥があると判定する。積分信号が、負、負の順番でエッジペア連続出現用スレッショルドレベルを越えた場合、遮光パターン３１から透過パターン３２へと変わるパターンエッジがあり、かつ、パターンエッジ近傍に欠陥があると判定する。一方、積分信号が正、負の順番でエッジペア連続出現用スレッショルドレベルを越えた場合、パターンエッジが走査方向に対して傾斜し、かつ、遮光パターン３１の角であると判定される。すなわち、透過パターン、遮光パターン３１、透過パターン３２の順番で変わっていると判定する。また、積分信号が負、正の順番でエッジペア連続出現用スレッショルドレベルを越えた場合、パターンエッジが走査方向に対して傾斜し、かつ、透過パターン３２の角であると判定される。すなわち、遮光パターン３１、透過パターン３２、遮光パターン３１の順番で変わっていると判定する。
【０１１９】
このように、エッジペアが設定時間内に２以上出現するか否かを判別する。そして、設定時間内に出現する２つのエッジペアの符号付面積が、同符号である場合に、前記２つのエッジペアに対応する位置が、パターンエッジであり、かつ欠陥が存在すると判定する。これにより、確実に領域を区分することができる。さらには、パターンエッジ近傍の欠陥を検出することができる。一方、設定された時間内に出現する２つのエッジペアの符号付面積が、異符号である場合に、走査方向とパターンエッジの方向が傾いており、２つのエッジペアに対応する位置がパターンの角近傍であると判定する。これにより、パターンが走査方向に傾いていることを検出することができる。
【０１２０】
なお、走査方向と、パターンエッジが平行な場合でも、パターン幅が狭いときは、設定時間内に、積分信号に異符号のピークが現れる。すなわち、パターン幅が狭いとき、設定時間内に２回パターンエッジを越える。この場合、図１０（ｂ）で示した検出信号となる。よって、設定時間以内に、異符号のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルを越える場合、２回パターンエッジを越えていると判定することができる。
【０１２１】
設定時間内に、積分信号が越えたエッジペア連続出現用スレッショルドレベルの符号の順番に着目することによって、上記の情報を得ることができる。次に、図１１を用いて、上記の処理を行うための回路構成について説明する。図１１は、本実施の形態にかかる検査装置において、処理装置５０の一部である回路構成を示すブロック図である。なお、図８で示した構成と同様の構成については、同様の処理が行われるため説明を省略する。
【０１２２】
図１１に示すように、透過反射合成像に対応する検出信号は、１次微分回路６１によって微分され、エッジペア積分器６２によって、各エッジペアの符号付面積が算出される。エッジペアの符号付面積に対応する積分信号はエッジ判別前比較器６８に入力される。エッジ判別前比較器６８には、エッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏ、Ｎｔｈｏが入力されている。エッジ判別前比較器６８は、正負のエッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏ、Ｎｔｈｏと、積分信号とを比較して、比較結果に基づく比較信号をエッジペア論理回路６９に出力する。また、エッジペア論理回路６９には、設定時間幅Ｔｓｐが入力されている。
【０１２３】
エッジペア論理回路６９は、エッジ判別前比較器６８の比較信号に基づいて、設定時間幅Ｔｓｐ内に、積分信号が２回以上エッジペア連続出現用スレッショルドレベルＰｔｈｏ、Ｎｔｈｏを越えるか否かを判定する。積分信号が２回以上エッジペアを連続して越える場合、その符号が同じか否かを判定する。同符号である場合、エッジ領域内に欠陥ありと判定する。この判定結果は、欠陥検出用比較器６７に入力される。一方、異符号の場合、エッジ領域と判定する。この結果は領域区分回路６５に入力される。すなわち、異符号の場合、時間幅積分信号が、エッジ検出用スレッショルドレベルを越えなくなってしまうおそれがあるため、検出されたエッジの位置が領域区分回路６５に直接、入力される。
【０１２４】
エッジペア論理回路６９は、設定時間幅Ｔｓｐで２回エッジペア連続出現スレッショルドレベルを越えていると判定された場合、エッジペア積分加算回路７０は時間幅積分信号を生成する。すなわち、図９（ｅ）に示したように、２つのエッジペアに対応する符号付面積を積算する。設定時間幅で、１回しかエッジペア連続出現スレッショルドレベルを越えていないと判定された場合、１つのエッジペアに対応する符号付面積をそのまま、時間幅積分信号として出力する。このように、エッジペア論理回路６９は、設定時間幅で、エッジペア連続出現スレッショルドレベルを越えた回数及びその符号を判定する。そして、エッジペア積分加算回路７０は、エッジペア論理回路６９からの出力に基づいて、時間幅積分信号をエッジ判別用比較器６３に出力する。
【０１２５】
エッジ判別用比較器６３は、時間幅積分信号と、エッジ検出用スレッショルドレベルＰｔｈ、Ｎｔｈが入力される。エッジ判別用比較器６３は、これらを比較して、比較結果を出力する。これにより、エッジの位置が検出される。すなわち、エッジ判別用比較器６３の比較結果を示す比較信号は、エッジの位置を示している。ここでは、実施の形態２と同様に、比較信号Ｒｉｎ，Ｒｏｕｔが出力される。エッジ膨張器６４は実施の形態２と同様にエッジを膨張させる。エッジ膨張器６４からの出力は、領域区分回路６５に入力される。領域区分回路６５は、実施の形態２と同様に、３つの領域に区分する。すなわち、透過域を示す透過域ゲート、反射域を示す反射域ゲート、及び、パターンエッジを示すエッジ域ゲートを欠陥検出用比較器６７に出力する。さらに、本実施の形態では、エッジペア論理回路６９からエッジ領域と判定された箇所が領域区分回路６５に加えられている。領域区分回路６５は、エッジ膨張器６４及びエッジペア論理回路６９の出力信号に基づいて、領域を区分する。そして、領域区分回路６５は、区分結果に基づく各ゲートを出力する。
【０１２６】
欠陥検出用比較器６７には、各ゲートが入力される。また、欠陥検出用比較器６７には、遅延回路６６によって遅延された検出信号が入力されている。さらに、欠陥検出用比較器６７には、領域に応じて設定された欠陥検出用スレッショルドレベルＲｔｈ，Ｔｔｈ、Ｅｔｈが入力されている。そして、欠陥検出用比較器６７は、実施の形態２と同様に、これらの信号に基づいて、欠陥箇所を特定する。これにより、領域毎に異なる欠陥検出用スレッショルドレベルで欠陥箇所が特定される。さらに、本実施の形態では、上記の比較結果により特定された欠陥箇所に対して、エッジペア論理回路６９で検出された欠陥箇所を加える。このように、欠陥検出用比較器６７は、各ゲートにより選択された欠陥検出用スレッショルドレベルとの比較結果、及びエッジペア論理回路６９からの出力信号により欠陥箇所を特定する。これにより、欠陥を精度よく検出することができる。これにより、検査をより正確に行なうことができる。
【０１２７】
なお、実施の形態１〜３にかかる検査装置又は検査方法をそれぞれ組み合わせて用いてもよい。また、実施の形態３は実施の形態２の演算処理に対して加えた構成について説明したが、実施の形態３を単独で用いてもよく、実施の形態１と組み合わせてもよい。。また、実施の形態１〜３で示した処理を同時に行いながら、欠陥を検出するようにしてもよい。また、実施の形態２、３で示した検査方法、検査装置は、例えば、マスクなどのパターン基板の検査に好適である。そして、上記の検査方法、検査装置によって、マスクを検査して、半導体基板やカラーフィルタ基板のパターン形成のための露光を行なうことによって、パターン基板の生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明にかかる検査装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明にかかる検査装置において撮像された光学像を示す図である。
【図３】本発明にかかる検査装置において撮像された欠陥箇所の光学像を示す図である。
【図４】本発明にかかる検査装置に用いられる処理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態２において撮像された欠陥箇所の光学像を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる検査方法で処理された信号の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる検査方法で設定されたスレッショルドレベルの一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる検査装置に用いられる処理装置の一部の回路構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態３にかかる検査方法で処理された信号の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる検査方法で処理された信号の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる検査装置に用いられる処理装置の一部の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１１  透過照明光源、１２  透過側フィルタ、１３  駆動モータ、１４  ミラー
１５  対物レンズ、１６  ステージ、２１  落射照明光源、２２  落射側フィルタ、
２３  駆動モータ、２４  ビームスプリッタ、２５  対物レンズ、３０  フォトマスク、
３１  透過パターン、３２  遮光パターン、３３  異物、３４  異物、
４１  レンズ、４２  検出器、５０  処理装置、５１  スレッショルドレベル設定部、
５２  比較部、５３  欠陥判定部、５４  走査制御部、５５  光量調整部、
５６  スレッショルドレベル選択部、６１  １次微分回路、６２  エッジペア積分器、
６３  エッジ判別用比較器、６４  エッジ膨張器、６５  領域区分回路、
６６  遅延回路、６７  欠陥検出用比較回路、６８  エッジ判別前比較器、
６０  エッジペア論理回路、７０  エッジペア積分加算回路、
７１、７２、７３、７４  プロファイル
【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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