(57)【要約】【課題】  レチクルの欠陥の検出を高感度で行うことのできる外観検査装置を提供する。【解決手段】  検査対象であるマスクを光学的に走査して入力画像データ５ａを出力する画像入力部１と、レチクルのパターンに関する設計データ５ｂから参照画像データ５ｃを生成する参照画像生成部２と、参照画像データ５ｃ上で同一形状の領域を探索する探索部３と、入力画像データ５ａ上の、探索部３で探索された同一形状の領域と対応する領域同士を比較照合する比較部４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象であるマスクを光学的に走査して実画像データを取得する画像入力部と、
前記マスクのパターンに関する設計データから参照画像データを生成する参照画像生成部と、
前記参照画像生成部で生成された参照画像データ上で、同一形状の領域を探索する探索部と、
前記画像入力部で取得した実画像データ上の、前記探索部で探索された同一形状の領域と対応する領域同士を比較照合する比較部と、を有することを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記比較部は、前記画像入力部で取得した実画像データ上の、前記探索部で探索された同一形状の領域と対応する領域を除く他の領域と、前記参照画像生成部で生成された参照画像データ上の、前記他の領域に対応する領域とを比較照合する、請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記マスクがレチクルである、請求項１または２に記載の外観検査装置。
【請求項４】
検査対象であるマスクのパターンに関する設計データから参照画像データを生成し、該生成した参照画像データ上で同一形状の領域を探索するステップと、
前記マスクを光学的に走査して実画像データを取得し、該取得した実画像データ上の、前記探索により得られた前記同一形状の領域と対応する領域同士を比較照合するステップと、を含むことを特徴とするマスク検査方法。
【請求項５】
前記実画像データ上の、前記同一形状の領域と対応する領域を除く他の領域と、前記参照画像データ上の、前記他の領域に対応する領域とを比較照合するステップをさらに含む、請求項４に記載のマスク検査方法。
【請求項６】
前記マスクがレチクルである、請求項４または５に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、半導体ウェハ上にパターンを形成するのに用いられるマスク、特にレチクルのパターンの欠陥を検査する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レチクルは、一般に、半導体装置の製造プロセスにおいて、シリコン等からなる半導体ウェハ上に所定のパターンを形成するのに用いられる。レチクル自体にパターン欠陥があると、形成される半導体装置に不具合が生じることになるため、通常は、レチクルにそのような欠陥が生じていないかの検査が行われる。
【０００３】
レチクルの検査方法には、ダイ・トゥ・ダイ方式（ダイ比較検査方式）とダイ・トゥ・データベース方式（データベース比較検査方式）の２つの方式がある（特許文献１、２参照）。ダイ・トゥ・ダイ方式は、同一レチクル上に形成された、同じパターンおよび所定のパターン長を有する２つのダイ同士の撮像画像データを比較する方式である。一方、ダイ・トゥ・データベース方式は、レチクル上のダイの撮像画像データとレチクルパターンを描画するときに使用した設計データ（ＣＡＤ（Computer Aided Design）データ）とを比較する方式である。
【０００４】
また、ダイ・トゥ・ダイ方式とダイ・トゥ・データベース方式の２つ方式を採用した検査方法も提案されている（特許文献３参照）。この検査方法は、被検査パターンが形成されている試料（レチクル）を光学的に走査して得られた測定データと試料への被検査パターンの作成時に用いた設計データとを順次比較して被検査パターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査方法において、一定形状のパターンが繰り返し形成されている領域では、少なくとも上記走査によって順次得られる一定領域分毎の測定データ同士を比較して欠陥の検査を行う方方である。この検査方法によれば、メモリセル形成箇所のように一定形状のパターンが繰り返し配置される領域（位相シフトが適用される領域）の欠陥を検査することができる。
【特許文献１】特許第３２０１４７１号公報
【特許文献２】特許第２９５０３７２号公報
【特許文献３】特開平６−２６５４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の検査方法にはそれぞれ以下のような問題がある。
【０００６】
ダイ・トゥ・データベース方式を採用する検査方法においては、レチクル上の実パターンと設計データとを比較するために、どうしても欠陥検出感度が低いものとなってしまう。
【０００７】
ダイ・トゥ・ダイ方式を採用する検査方法においては、レチクル上の実パターン同士を比較するため、ダイ・トゥ・データベース方式の場合に比べて高い欠陥検出感度を得ることができる。しかし、この検査方法は、レチクル上に同一ダイが存在する必要がある、といった限られた条件でのみ適用可能であって、その条件から外れる場合には適用することができない。
【０００８】
特許文献３に記載の検査方法においては、一定形状のパターンが繰り返し形成されている領域については、ダイ・トゥ・データベース方式とダイ・トゥ・ダイ方式の両方式での欠陥検査が行われるために、より高い欠陥検出感度を得られるが、それ以外の領域については、ダイ・トゥ・データベース方式のみの検査となるため、欠陥検出感度が低いものとなってしまう。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題を解決し、レチクルなどのマスクの欠陥の検出を高感度で行うことのできる、外観検査装置およ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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の外観検査装置は、検査対象であるマスク（例えばレチクル）を光学的に走査して実画像データを取得する画像入力部と、前記マスク上のパターンに関する設計データから参照画像データを生成する参照画像生成部と、前記参照画像生成部で生成された参照画像データ上で、同一形状の領域を探索する探索部と、前記画像入力部で取得した実画像データ上の、前記探索部で探索された同一形状の領域と対応する領域同士を比較照合する比較部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明のマスク検査方法は、検査対象であるマスクのパターンに関する設計データから参照画像データを生成し、該生成した参照画像データ上で同一形状の領域を探索するステップと、前記マスクを光学的に走査して実画像データを取得し、該取得した実画像データ上の、前記探索により得られた前記同一形状の領域と対応する領域同士を比較照合するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
上記のとおりの本発明によれば、同一形状の領域については、実画像データ（実パターン）上で比較照合されるので、ダイ・トゥ・データベース方式の比較照合を行うものより高感度で欠陥検出を行うことが可能である。一般的に、実パターンと設計データの比較よりも、実パターン同士の比較の方が、欠陥検出感度が高い。
【００１３】
また、参照画像データ上で同一形状と判断された領域について実画像データ上で比較照合されるようになっているので、特許文献３に記載のものように、実画像データ上で比較照合する領域が、一定形状のパターンが繰り返し形成されている領域に限定されることはない。加えて、レチクル上に同一ダイが存在しない場合でも、実画像データ上で比較照合することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のとおり、本発明によれば、従来のダイ・トゥ・データベース方式のものよりも高い欠陥検出感度を実現することができるとともに、実パターン上での照合比較をどのようなパターンに対しても実行することができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態であるレチクル検査装置の主要部の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、レチクル検査装置は、画像入力部１、参照画像生成部２、探索部３および比較部４から構成されている。
【００１７】
画像入力部１は、検査対象であるレチクルを光学的に走査して実画像データを得る機能を備える。この画像入力部１にて取得した実画像データ（レチクル画像）は入力画像データ２ａとして比較部４に送られる。実画像データはレチクルの光学像であり、レチクルからの反射光またはレチクルを透過した光を検出することで生成可能である。
【００１８】
設計データ５ｂは例えばＬＳＩの設計データであり、描画パターンの座標情報を含む。この設計データ５ｂは不図示の記憶装置に予め格納されていてもよく、また、外部システムから必要に応じて供給されるようにしてもよい。参照画像生成部２は、設計データ５ｂに基づいて参照画像データ５ｃを生成する。この参照画像データ５ｃは、探索部３と比較部４のそれぞれに送られる。
【００１９】
探索部３は、参照画像データ５ｃ上で同一形状である領域の探索を行って領域データ５ｄを生成する。この領域データ５ｄは、比較部４に送られる。比較部４は、領域データ５ｃを参照して、通常検査モード／高感度検査モードのいずれかのモードによる欠陥判定を行い、その結果を欠陥検出データ５ｅとして出力する。
【００２０】
通常検査モードでは、通常のダイ・トゥ・データベース方式の検査が行われる。具体的には、図２に示すように、入力画像データ５ａと参照画像データ５ｃの比較を行う。この例では、参照画像データ５ｃに領域６ａ、６ｂが含まれており、入力画像データ５ａには、領域６ａ、６ｂのそれぞれと対応する領域７ａ、７ｂが含まれている。領域６ａと領域７ａ、領域６ｂと領域７ｂをそれぞれ比較・照合し、相違がある場合に欠陥あり、ない場合に欠陥なし、と判定する。
【００２１】
高感度検査モードでは、探索部３にて、参照画像データ５ｃ上で同一形状であると判定された領域（領域データ５ｄ）に対応する、入力画像データ５ａ上の領域同士を比較・照合し、相違がある場合に欠陥あり、ない場合に欠陥なし、と判定する。具体的には、図３に示すように、参照画像データ５ｃ上の領域６ａ、６ｂが同一形状であると判定された場合は、それら領域６ａ、６ｂに対応する入力画像データ５ａ上の領域７ａ、７ｂ同士を比較・照合する。領域７ａ、７ｂ間に相違がある場合は欠陥あり、ない場合は、欠陥なし、とされる。この判定処理が、本発明の特徴である。
【００２２】
次に、本実施形態のレチクル欠陥検査装置の検査手順について説明する。図４は、その検査手順を説明するためのフローチャートである。以下、図４を参照して動作説明を行う。
【００２３】
まず、探索部３が、参照画像データ５ｃ上で、同一形状の領域の探索を行う（ステップステップＳ１０）。続いて、比較部４が、その探索結果である領域データ５ｄに基づいて、レチクル上の検査対象領域について高感度検査モードの適用可否判定を行う（ステップＳ１１）。この判定により、レチクル上の検査対象領域が、高感度検査モードが適用できる領域（領域データ５ｄ）と適用できない領域（領域データ５ｄを除く領域）に分別される（ステップＳ１２）。
【００２４】
次に、比較部４は、適用可とされた領域について、高感度検査モードで検査を行い（ステップＳ１３）、適用不可とされた領域（領域データ５ｄを除く領域）については、通常検査モードによる検査を行う（ステップＳ１４）。そして、これらの検査において、欠陥であると判定された領域は欠陥と、欠陥でない判定された領域は非欠陥として確定する（ステップＳ１５）。
【００２５】
次に、探索部３の動作について具体的に説明する。
【００２６】
探索部３では、例えば図５に示すような、参照画像データ５ｃ上で、領域ＰＲ１、ＰＲ２のような同一形状の領域の探索が行われる。領域ＰＲ１、ＰＲ２のような同一形状の領域が見つかった場合は、ＰＲ１の座標（Ｄ１，Ｄ２）とＰＲ２の座標（Ｄ３，Ｄ４）が、｛（Ｄ１，Ｄ２）、（Ｄ３，Ｄ４）｝のように組として領域データに逐次書き出される。この例では、左上を原点とする座標を示しているが、原点は他の点、例えば右上としてもよい。参照画像データ５ｃ上の全ての領域において、同一形状である領域の探索が終了した時点で、領域データ５ｄが比較部４に送られる。
【００２７】
以下に、領域ＰＲ１、ＰＲ２が同一形状の領域であるか否かを判定する方法の一例を挙げる。
【００２８】
領域ＰＲ１、ＰＲ２が、例えば図６に示すよなｎ×ｎ画素の領域であるとする。Ｐｉｊ、Ｑｉｊ（ｉ、ｊ＝１，２，・・・，ｎ）は、それぞれ各画素の階調値を表す。このとき、あるしきい値Ｍ、Ｎに対して以下の（式１）、（式２）の２つ条件式が成り立つならば、ＰＲ１とＰＲ２は同一形状の領域であると判定される。
【００２９】
Σ｜Ｐｉｊ−Ｑｉｊ｜＜Ｍ・・・・・・・（式１）
ＭＡＸ（｜Ｐｉｊ−Ｑｉｊ｜）＜Ｎ・・・（式２）
ただし、ＭＡＸ（Ａｉｊ）はＡｉｊ（＝｜Ｐｉｊ−Ｑｉｊ｜）の最大値である。
【００３０】
次に、比較部４の動作につい具体的に説明する。
【００３１】
まず、図７を参照して、比較部４における高感度検査モードの動作について説明する。比較部４では、｛（Ｄ１，Ｄ２）、（Ｄ３，Ｄ４）｝のような座標の組が領域データ５ｄから逐次読み出される。入力画像データ５ａ上で、座標（Ｄ１，Ｄ２）に対応する領域ＰＲ３と座標（Ｄ３，Ｄ４）に対応する領域ＰＲ４が切り出され、領域ＰＲ３と領域ＰＲ４が比較・照合される。相違がある場合に欠陥あり、ない場合に欠陥なしと判定される。この結果は、欠陥検出データ５ｅとして出力される。
【００３２】
次に、図８を参照して、比較部４における通常検査モードの動作について説明する。座標（Ｄ５，Ｄ６）は、領域データ５ｄ中に存在しない座標である。比較部４では、領域データ５ｄ中に存在しない座標（Ｄ５，Ｄ６）に対しては、参照画像データ５ｃ上の座標（Ｄ５，Ｄ６）に対応する領域ＰＲ５と入力画像データ５ａ上の座標（Ｄ５，Ｄ６）に対応する領域ＰＲ６がそれぞれ切り出され、これら領域ＰＲ５と領域ＰＲ６が比較・照合される。相違がある場合に欠陥あり、ない場合に欠陥なし、と判定される。この結果は、欠陥検出データ５ｅとして出力される。
【００３３】
以下、簡単な例を挙げて本実施形態のレチクル検査装置の全体の動作について説明する。
【００３４】
図９に示すようなパターンが描画された入力画像データ５ａと、それに対応する、図１０に示すような参照画像データ５ｃがある。図９および図１０中、同じアルファベット（例えば「Ａ」）で示した領域は同じパターンの領域であることを意味する。参照画像データ５ｃを、図１１に示すように１６個の領域ＰＲ１〜ＰＲ１６に分割し、入力画像データ５ａを、図１２に示すように１６個の領域ＰＲ１７〜ＰＲ３２に分割する。そして、入力画像データ５ａおよび参照画像データ５ｃのそれぞれの領域を示す座標を、図１３に示すように、左上を原点にして（０，０），（０，１），．．．，（３，２），（３，３）と定める。
【００３５】
まず、参照画像データ５ｃ上で同一形状の領域が探索される。本例では、「ＰＲ１」と「ＰＲ３」、「ＰＲ２」と「ＰＲ４」、「ＰＲ５」と「ＰＲ７」と「ＰＲ１３」と「ＰＲ１５」、「ＰＲ６」と「ＰＲ８」と「ＰＲ１４」と「ＰＲ１６」がそれぞれ同一形状の領域と判定され、領域データ５ｄに｛（０，０）、（２，０）｝、｛（１，０）、（３，０）｝、｛（０，１）、（２，１）、（０，３）、（２，３）｝、｛（１，１）、（３，１）、（１，３）、（３，３）｝の４つの座標の組が格納される。
【００３６】
領域データ５ｄ中に存在する座標に対応する領域は、高感度検査モードが適用可能であると判定され、高感度検査モードによる検査が行われる。本例では、「ＰＲ１７〜ＰＲ２４」、「ＰＲ２９〜ＰＲ３２」が高感度検査モードで検査される。すなわち、「ＰＲ１７」と「ＰＲ１９」、「ＰＲ１８」と「ＰＲ２０」、「ＰＲ２１」と「ＰＲ２３」と「ＰＲ２９」と「ＰＲ３１」、「ＰＲ２２」と「ＰＲ２４」と「ＰＲ３０」と「ＰＲ３２」がそれぞれ比較・照合される。
【００３７】
一方、領域データ５ｄ中に存在しない座標に対応する領域は、高感度検査モードが適用可能でないと判定され、通常検査モードによる検査が行われる。本例では、「ＰＲ２５〜ＰＲ２８」が通常検査モードで検査される。すなわち、「ＰＲ２５」と「ＰＲ９」、「ＰＲ２６」と「ＰＲ１０」、「ＰＲ２７」と「ＰＲ１１」と「ＰＲ２８」と「ＰＲ１２」がそれぞれ比較・照合される。
【００３８】
上記の高感度検査モードおよび通常検査モードにおける比較・照合で、欠陥であると判定されたものは欠陥、欠陥でない判定されたものは非欠陥として確定される。
【００３９】
以上説明した本実施形態のレチクル検査装置の構成および動作は一例であって、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
【００４０】
また、上述した実施形態では、参照画像データ５ｃ上で探索する同一形状の領域の範囲を、図３や図８に示したような１つのパターン全体を含む範囲としているが、本発明は、これに限定されるものではない。同一形状の領域の範囲は、パターンに関係なく適宜設定可能である。例えば、同一の参照画像データ上に、図１４（ａ）に示すような「Ｉ」パターンと、図１４（ｂ）に示すような「Ｔ」パターンがある場合、同一形状であると判定する領域の範囲を７×７画素とすることができる。この場合、図１５（ａ）に示す「Ｉ」パターンの星印の画素を中心とする７×７画素の領域と、図１５（ｂ）に示す「Ｔ」パターンの星印の画素を中心とする７×７画素の領域とが同一形状の領域とみなされ、これら領域に対応する入力画像データ上の領域同士が比較照合される（高感度検査モード）。なお、図１４の（ａ）、（ｂ）および図１５の（ａ）、（ｂ）において、四角（白および黒）で示した部分は画素に対応する。
【００４１】
以上、レチクルの検査について説明したが、本発明は、これに限定されることはなく、フォトマスク一般の外観検査に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態であるレチクル検査装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すレチクル検査装置の通常検査モード動作を説明するための模式図である。
【図３】図１に示すレチクル検査装置の高感度検査モード動作を説明するための模式図である。
【図４】図１に示すレチクル検査装置の検査手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示すレチクル検査装置の探索部の動作を説明するための模式図である。
【図６】同一形状の領域の判定方法を説明するための模式図である。
【図７】高感度検査モードによる照合比較の一例を示す模式図である。
【図８】通常検査モードによる照合比較の一例を示す模式図である。
【図９】入力画像データのパターンの一例を示す模式図である。
【図１０】参照画像データのパターンの一例を示す模式図である。
【図１１】図１０に示す参照画像データの分割例を示す模式図である。
【図１２】図９に示す入力画像データの分割例を示す模式図である。
【図１３】図９および図１０に示す画像データの各領域の座標を示す模式図である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、参照画像データ上のパターン例を示す模式図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、図１４の（ａ）および（ｂ）に示すパターンの同一形状の領域を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  画像入力部
２  参照画像生成部
３  探索部
４  比較部
５ａ  入力画像データ
５ｂ  設計データ
５ｃ  参照画像データ
５ｄ  領域データ
５ｅ  欠陥検出データ
【図１】
2005196471.tif 000003
【図２】
2005196471.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005196471.tif 000008
【図７】
2005196471.tif 000009
【図８】
2005196471.tif 000010
【図９】
2005196471.tif 000011
【図１０】
2005196471.tif 000012
【図１１】
2005196471.tif 000013
【図１２】
2005196471.tif 000014
【図１３】
2005196471.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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