(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成された被検査試料における光学画像データを取得する光学画像取得部と、
前記光学画像データと前記光学画像データに対応する参照画像データとを入力し、前記光学画像データの複数の画素値と前記参照画像データの複数の画素値との関係を基に、前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整するレベル調整部と、
画素値レベルが調整された前記光学画像データと前記参照画像データとを比較する比較部と、
を備え、
前記レベル調整部は、前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、所定の閾値以下の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記レベル調整部は、前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和とを基に、前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整する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】
パターン形成された被検査試料における光学画像データを取得する光学画像取得部と、
前記光学画像データと前記光学画像データに対応する参照画像データとを入力し、前記光学画像データの複数の画素値と前記参照画像データの複数の画素値との関係を基に、前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整するレベル調整部と、
画素値レベルが調整された前記光学画像データと前記参照画像データとを比較する比較部と、
を備え、
前記レベル調整部は、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、所定の閾値以下の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項４】
前記レベル調整部は、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値とを基に、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値とが近づくように、前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項３記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記レベル調整部は、対象となる領域の前記光学画像データの近傍の領域の光学画像データの複数の画素値の総和と前記近傍の領域の光学画像データに対応する参照画像データの複数の画素値の総和とを基に、対象となる領域の前記光学画像データの画素値レベルと対象となる領域の前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整する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６】
前記レベル調整部は、対象となる領域の前記光学画像データの近傍の領域の光学画像データの複数の画素値の平均値と前記近傍の領域の光学画像データに対応する参照画像データの複数の画素値の平均値とを基に、対象となる領域の前記光学画像データの画素値レベルと対象となる領域の前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項３記載のパターン検査装置。
【請求項７】
前記レベル調整部は、前記光学画像データと前記参照画像データとの位置合わせを行ない、位置合わせされた前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１〜６いずれか記載のパターン検査装置。
【請求項８】
前記レベル調整部は、前記光学画像データの画素値全体と前記参照画像データの画素値全体との少なくとも一方をオフセット演算することを特徴とする請求項１〜７いずれか記載のパターン検査装置。
【請求項９】
前記レベル調整部は、前記光学画像データの画素値全体と前記参照画像データの画素値全体との少なくとも一方を一律に積算することを特徴とする請求項１〜７いずれか記載のパターン検査装置。
【請求項１０】
前記パターン検査装置は、さらに、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との少なくとも一方が、所定の閾値を越えているかどうかを判定する判定部を備え、
前記レベル調整部は、前記所定の閾値を越えている前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１〜９いずれか記載のパターン検査装置。
【請求項１１】
前記パターン検査装置は、さらに、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との少なくとも一方が、所定の閾値を下回っているかどうかを判定する判定部を備え、
前記レベル調整部は、前記所定の閾値を下回っている前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１〜９いずれか記載のパターン検査装置。
【請求項１２】
レベル調整が行なわれる前記光学画像データと前記参照画像データは、共に、１０２４×１０２４画素以下の領域データであることを特徴とする請求項１〜１１いずれか記載のパターン検査装置。
【請求項１３】
前記レベル調整部は、レベル調整を行う値が所定の値を超えた際にエラー出力を行うことを特徴とする請求項１〜１２いずれか記載のパターン検査装置。
【請求項１４】
パターン形成された被検査試料における第１の光学画像データと前記第１の光学画像データに対応する第２の光学画像データを取得する光学画像取得部と、
前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを入力し、前記第１の光学画像データの複数の画素値と前記第２の光学画像データの複数の画素値との関係を基に、前記第１の光学画像データの画素値レベルと前記第２の光学画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整するレベル調整部と、
画素値レベルが調整された前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを比較する比較部と、
を備え、
前記レベル調整部は、前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、第１の所定の閾値以下の場合と、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、第２の所定の閾値以下の場合との一方の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項１５】
パターン形成された被検査試料における光学画像データを取得する工程と、
前記光学画像データと前記光学画像データに対応する参照画像データとを入力し、前記光学画像データの複数の画素値と前記参照画像データの複数の画素値との関係を基に、前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整する工程と、
画素値レベルが調整された前記光学画像データと前記参照画像データとを比較し、結果を出力する工程と、
を備え、
前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、第１の所定の閾値以下の場合と、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、第２の所定の閾値以下の場合との一方の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方が調整されることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１６】
パターン形成された被検査試料における第１の光学画像データと前記第１の光学画像データに対応する第２の光学画像データを取得する工程と、
前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを入力し、前記第１の光学画像データの複数の画素値と前記第２の光学画像データの複数の画素値との関係を基に、前記第１の光学画像データの画素値レベルと前記第２の光学画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整する工程と、
画素値レベルが調整された前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを比較し、結果を出力する工程と、
を備え、
前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、第１の所定の閾値以下の場合と、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、第２の所定の閾値以下の場合との一方の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方が調整されることを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１７】
パターン形成された被検査試料における光学画像データを第１の記憶装置に記憶する第１の記憶処理と、
前記光学画像データに対応する参照画像データを第２の記憶装置に記憶する第２の記憶処理と、
前記光学画像データを第１の記憶装置から読み出し、前記参照画像データを第２の記憶装置から読み出し、前記光学画像データの複数の画素値と前記参照画像データの複数の画素値との関係を基に、前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整するレベル調整処理と、
画素値レベルが調整された前記光学画像データと前記参照画像データとを比較し、結果を出力する比較処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、第１の所定の閾値以下の場合と、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、第２の所定の閾値以下の場合との一方の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方が調整されることを特徴とするプログラム。
【請求項１８】
パターン形成された被検査試料における第１の光学画像データと前記第１の光学画像データに対応する第２の光学画像データとを記憶装置に記憶する第１の記憶処理と、
前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを記憶装置から読み出し、前記第１の光学画像データの複数の画素値と前記第２の光学画像データの複数の画素値との関係を基に、前記第１の光学画像データの画素値レベルと前記第２の光学画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整するレベル調整処理と、
画素値レベルが調整された前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを比較し、結果を出力する比較処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、第１の所定の閾値以下の場合と、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、第２の所定の閾値以下の場合との一方の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方が調整されることを特徴とするプログラム。
【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、パターン検査方法、或いは、かかる方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに係り、例えば、半導体製造に用いる試料となる物体のパターン欠陥を検査するパターン検査技術に関し、半導体素子や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製作するときに使用されるフォトマスク、ウェハ、あるいは液晶基板などの極めて小さなパターンの欠陥を検査する装置およびその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができるパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。例えば、電子ビームやレーザビームを用いて描画される。
【０００３】
そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。
【０００４】
一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査する試料検査装置の開発も急務となってきている。
【０００５】
ここで、従来のパターン検査装置では、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行うことが知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄｉｅ検査」や、マスクパターンを描画する時に使用したＣＡＤデータを検査装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンの情報）をベースに設計画像データを生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像データとを比較する「ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。
【０００６】
ここで、測定画像データの画素値と比較対象となる参照画像データの画素値とがパターンの透過部同士或いは遮光部同士で一致するように画素値レベルを合わせることが行なわれる。例えば、検査前にキャリブレーションを行なうことでレベル調整を行なう。しかしながら、何らかの影響により結果的に比較検査を行なう際に、測定画像データの画素値レベルが変動してしまっていることがある。その場合、参照画像データの画素値レベルと合わなくなってしまうため、実際には欠陥ではないものを欠陥と誤判定（擬似欠陥検出）してしまうといった問題があった。
【０００７】
従来、光源からの光量変動については光量を測定するモニタを設けてモニタ結果を基に光量変動した分について受光センサ素子の出力を補正するといった手法が文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この手法では光源からの光量変動以外の原因で測定画像データの画素値レベルが変動した場合やセンサ素子以降に何らかの影響により測定画像データの画素値レベルが変動した場合に対処することが困難である。
【特許文献１】特開２００５−２４１２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、測定画像データの画素値レベルが変動してしまい、実際には欠陥ではないものを欠陥と誤判定（擬似欠陥検出）してしまうといった問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、擬似欠陥を低減させるパターン検査を行う装置および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】
本発明の一態様のパターン検査装置は、
パターン形成された被検査試料における光学画像データを取得する光学画像取得部と、
前記光学画像データと前記光学画像データに対応する参照画像データとを入力し、前記光学画像データの複数の画素値と前記参照画像データの複数の画素値との関係を基に、前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整するレベル調整部と、
画素値レベルが調整された前記光学画像データと前記参照画像データとを比較する比較部と、
を備え、
前記レベル調整部は、前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、所定の閾値以下の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することを特徴とする。
或いは、前記レベル調整部は、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、所定の閾値以下の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の態様のパターン検査装置は、
パターン形成された被検査試料における第１の光学画像データと前記第１の光学画像データに対応する第２の光学画像データを取得する光学画像取得部と、
前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを入力し、前記第１の光学画像データの複数の画素値と前記第２の光学画像データの複数の画素値との関係を基に、前記第１の光学画像データの画素値レベルと前記第２の光学画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整するレベル調整部と、
画素値レベルが調整された前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを比較する比較部と、
を備え、
前記レベル調整部は、前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、第１の所定の閾値以下の場合と、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、第２の所定の閾値以下の場合との一方の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様のパターン検査方法は、
パターン形成された被検査試料における光学画像データを取得する工程と、
前記光学画像データと前記光学画像データに対応する参照画像データとを入力し、前記光学画像データの複数の画素値と前記参照画像データの複数の画素値との関係を基に、前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整する工程と、
画素値レベルが調整された前記光学画像データと前記参照画像データとを比較し、結果を出力する工程と、
を備え、
前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、第１の所定の閾値以下の場合と、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、第２の所定の閾値以下の場合との一方の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方が調整されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の態様のパターン検査方法は、
パターン形成された被検査試料における第１の光学画像データと前記第１の光学画像データに対応する第２の光学画像データを取得する工程と、
前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを入力し、前記第１の光学画像データの複数の画素値と前記第２の光学画像データの複数の画素値との関係を基に、前記第１の光学画像データの画素値レベルと前記第２の光学画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整する工程と、
画素値レベルが調整された前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを比較し、結果を出力する工程と、
を備え、
前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、第１の所定の閾値以下の場合と、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、第２の所定の閾値以下の場合との一方の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方が調整されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様のコンピュータに実行させるためのプログラムは、
パターン形成された被検査試料における光学画像データを第１の記憶装置に記憶する第１の記憶処理と、
前記光学画像データに対応する参照画像データを第２の記憶装置に記憶する第２の記憶処理と、
前記光学画像データを第１の記憶装置から読み出し、前記参照画像データを第２の記憶装置から読み出し、前記光学画像データの複数の画素値と前記参照画像データの複数の画素値との関係を基に、前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整するレベル調整処理と、
画素値レベルが調整された前記光学画像データと前記参照画像データとを比較し、結果を出力する比較処理と、
を備え、
前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、第１の所定の閾値以下の場合と、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、第２の所定の閾値以下の場合との一方の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方が調整されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の他の態様のコンピュータに実行させるためのプログラムは、
パターン形成された被検査試料における第１の光学画像データと前記第１の光学画像データに対応する第２の光学画像データとを記憶装置に記憶する第１の記憶処理と、
前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを記憶装置から読み出し、前記第１の光学画像データの複数の画素値と前記第２の光学画像データの複数の画素値との関係を基に、前記第１の光学画像データの画素値レベルと前記第２の光学画像データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整するレベル調整処理と、
画素値レベルが調整された前記第１の光学画像データと前記第２の光学画像データとを比較し、結果を出力する比較処理と、
を備え、
前記光学画像データの複数の画素値の総和と前記参照画像データの複数の画素値の総和との差が、第１の所定の閾値以下の場合と、前記光学画像データの複数の画素値の平均値と前記参照画像データの複数の画素値の平均値との差が、第２の所定の閾値以下の場合との一方の場合に前記光学画像データの画素値レベルと前記参照画像データの画素値レベルとの少なくとも一方が調整されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、測定画像データの画素値レベルの変動を調整により補正することができる。よって、擬似欠陥を低減させることができる。その結果、検査のやり直しを防ぐなど装置の有効利用を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
図１において、マスクやウェハ等の基板を試料として、かかる試料の欠陥を検査するパターン検査装置１００は、光学画像取得部１５０と制御系回路１６０を備えている。光学画像取得部１５０は、ＸＹθテーブル１０２、光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、オートローダ１３０、照明光学系１７０を備えている。制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、比較部の一例となる比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、レベル調整回路１４０、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、プリンタ１１９に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。図１では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。パターン検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
【００１８】
図２は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
図２において、パターン検査方法は、測定データ取得工程（Ｓ１０２）、参照データ作成工程（Ｓ１０４）、レベル調整工程（Ｓ２００）、及び比較工程（Ｓ３００）という一連の工程を実施する。また、レベル調整工程（Ｓ２００）内では、エリア切り出し工程（Ｓ２０２）、測定データの平均値演算工程（Ｓ２０５）、参照データの平均値演算工程（Ｓ２０７）、差分演算工程（Ｓ２０８）、及びオフセット工程（Ｓ２２０）という一連の工程を実施する。
【００１９】
検査開始前に、まず、オートローダ制御回路１１３により制御されたオートローダ１３０により被検査試料となるフォトマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上にロードされ、そして、ＸＹθテーブル１０２上に載置される。
【００２０】
ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。
【００２１】
フォトマスク１０１がＸＹθテーブル１０２上に載置された後、被検査領域が設定され、透過部と遮光部の明るさ（画素階調値）のレベル調整（正規化）が行われる。ここで、この事前のレベル調整に用いる試料は、ダミーでも構わないし被検査試料自体でも構わない。検査開始前のレベル調整は必須とまでは言えないが、このようにして、検査開始前に事前に画素値のレベル調整を行なっておくことが望ましい。以降、試料検査中に装置の変動等による画素値レベルの変動が無ければ、何ら問題ないわけであるが、実際には画素値レベルに変動が生じるため、以下に説明する本実施の形態が有効となる。
【００２２】
Ｓ（ステップ）２０２において、光学画像取得工程の一例となる測定データ取得工程として、光学画像取得部１５０は、パターン形成された被検査試料となるフォトマスク１０１における光学画像データ（測定データ）を取得する。具体的には、光学画像データは、以下のように取得される。フォトマスク１０１に形成されたパターンには、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置されている適切な光源１０３によって光が照射される。光源１０３から照射される光束は、照明光学系１７０を介して試料となるフォトマスク１０１を照射する。フォトマスク１０１の下方には、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５及びセンサ回路１０６が配置されており、露光用マスクなどの試料となるフォトマスク１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、フォトダイオードアレイ１０５に光学像として結像し、入射する。拡大光学系１０４は図示しない自動焦点機構により自動的に焦点調整がなされていてもよい。
【００２３】
図３は、実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための図である。
被検査領域は、図３に示すように、例えばＹ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプ２０に仮想的に分割される。そして、更にその分割された各検査ストライプ２０が連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御され、Ｘ方向に移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図３に示されるようなスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第１の検査ストライプ２０における画像を取得した後、第２の検査ストライプ２０における画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第３の検査ストライプ２０における画像を取得する場合には、第２の検査ストライプ２０における画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプ２０における画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。ここでは、フォワード（ＦＷＤ）−バックワード（ＢＷＤ）手法を用いているが、これに限るものではなくフォワード（ＦＷＤ）−フォワード（ＦＷＤ）手法を用いても構わない。
【００２４】
フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。フォトダイオードアレイ１０５には、例えばＴＤＩ（タイムディレイインテグレータ）センサのようなセンサが設置されている。ステージとなるＸＹθテーブル１０２をＸ軸方向に連続的に移動させることにより、ＴＤＩセンサはフォトマスク１０１のパターンを撮像する。これらの光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。
【００２５】
センサ回路１０６から出力された測定データ（光学画像）は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータとともにレベル調整回路１４０に送られる。測定データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を例えば０〜２５５で表現している。
【００２６】
Ｓ１０４において、参照データ作成工程として、展開回路１１１及び参照回路１１２は、以下のようにして、測定データに対応する画像データ（参照データ）を作成する。フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計パターンの情報は、記憶装置（記憶部）の一例である磁気ディスク装置１０９に記憶される。そして、展開回路１１１は、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンの情報を読み出し、読み出されたフォトマスク１０１の設計図形データとなる設計パターンを２値ないしは多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換して、このイメージデータが参照回路１１２に送られる。参照回路１１２は、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。
【００２７】
図４は、実施の形態１におけるフィルタ処理を説明するための図である。
センサ回路１０６から得られた光学画像としての測定データは、拡大光学系１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にある。そのため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。このようにして光学画像と比較する参照画像（参照データ）を作成する。作成された参照データは、レベル調整回路１４０に送られる。参照データも測定データと同様、例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を０〜２５５で表現している。
【００２８】
Ｓ２００において、レベル調整工程として、レベル調整回路１４０は、測定データと測定データに対応する参照データとを入力する。そして、測定データの複数の画素値と参照データの複数の画素値との関係を基に、測定データの画素値レベルと参照データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整する。
【００２９】
図５は、実施の形態１におけるレベル調整回路の内部構成を示す概念図である。
図５において、レベル調整部の一例となるレベル調整回路１４０は、測定データメモリ５２、参照データメモリ５４、画像切出部５６、演算部５８，６０，６２、及びレベル変更部６６を有している。レベル調整回路１４０は、取得された測定データを入力し、測定データメモリ５２に格納（記憶）する。他方、レベル調整回路１４０は、作成された参照データを入力し、参照データメモリ５４に格納（記憶）する。ここで、後述する比較検査処理は、検査ストライプ２０単位のデータを例えば１０２４×１０２４画素単位程度のエリアに切り出した画像単位で行なうことが望ましい。一方、測定データメモリ５２に格納された測定データは、検査ストライプ２０毎に取得されている。そのため、１０２４×１０２４画素の領域（エリア）に切り出す必要がある。
【００３０】
Ｓ２０２において、エリア切り出し工程として、画像切出部５６は、測定データメモリ５２から検査ストライプ２０毎に取得されている測定データを読み出し、読み出された測定データを例えば１０２４×１０２４画素の領域（エリア）単位に切り出す。ここでは、一例として、１０２４×１０２４画素の領域としているがこれに限るものではないが、検査効率の観点から１０２４×１０２４画素以下の領域が望ましい。他方、参照データについては、各切り出された測定データに対応する領域で最初から作成すればよい。
【００３１】
図６は、実施の形態１における参照データの一例を示す図である。
図７は、実施の形態１におけるレベル変動が生じていない測定データの一例を示す図である。
図８は、実施の形態１におけるレベル変動が生じている測定データの一例を示す図である。
図６〜８では、内容の理解を容易にするために、５×５画素の領域で示している。例えば、領域内がすべて透過部である場合の画素値が２００になるように設定した場合、参照データ３０の各画素３２の画素値は図６に示すように値が２００となる。よって、画素値レベルが２００となる。ここで、レベル変動が生じていない測定データ４０では、各画素４２の画素値について欠陥が無いとすれば図７に示すように画素値レベルが２００付近となる。図７では、各画素４２の画素値が１９７〜２０２の範囲の値で示されている。このように、参照データ３０の画素値の差が３階調程度であれば誤差として無視することができ、擬似欠陥と検出せずに済ますことができる。
【００３２】
他方、レベル変動が生じている測定データ５０では、各画素５３の画素値について欠陥が無いとしても図８に示すように画素値レベルが１８０付近となる。図８では、各画素５３の画素値が１７７〜１８２の範囲の値で示されている。例えば、後述する比較回路１０８での欠陥検出の閾値が階調差２０以上に設定したとすると、このように、参照データ３０の画素値の差が２０階調以上となってしまうと誤差として無視できず擬似欠陥として検出されてしまうことになる。ここでは、一例として、欠陥検出の閾値が階調差２０以上としているが、設定される透過部の画素値の５〜１０％の値にすると好適である。すなわち、この範囲に従うとすれば、透過部の画素値を２００と設定した場合に、参照データ３０の画素値との差が１０〜２０階調以上で欠陥と判定することになる。
【００３３】
以上のように、図８のような画素レベルの変動が何らかの原因で生じてしまった場合に、従来の検査手法では欠陥ではないにもかかわらず、欠陥と判定してしまっていた。そこで、実施の形態１では、測定データの複数の画素値と参照データの複数の画素値との関係を基に、参照データと測定データとの少なくとも一方の画像データの画素値レベルを調整することで測定データの画素値レベルと参照データの画素値レベルを近づける。
【００３４】
Ｓ２０５において、測定データの平均値演算工程として、演算部５８は、所定のサイズの領域に切り出された測定データの複数の画素値の平均値を演算する。例えば、図８の例での画素値の平均値は１８０となる。
【００３５】
Ｓ２０７において、参照データの平均値演算工程として、演算部６０は、参照データメモリ５４から対応する領域の参照データを読み出し、読み出した参照データの複数の画素値の平均値を演算する。例えば、図６の例での画素値の平均値は２００となる。以上のようにして得られた測定データの複数の画素値の平均値と参照データの複数の画素値の平均値とを基に、一方のデータの複数の画素値の平均値が他方のそれに近づくように以下のようにレベル調整を行なう。
【００３６】
Ｓ２０８において、差分演算工程として、演算部６２は、測定データの複数の画素値の平均値と参照データの複数の画素値の平均値との差分を演算する。例えば図６と図８の例では、その差分値が２０階調となる。
【００３７】
Ｓ２２０において、オフセット工程として、レベル変更部６６は、測定データの画素値全体を２０階調分だけオフセット演算して画素値レベルを変更する。そして、この画素値レベルの変更によって参照データの画素値レベルに合うように調整する。ここでは、測定データの各画素値に２０階調を加算することでオフセットしている。ここでは、測定データの画素値全体をオフセットしているが、参照データの画素値全体をオフセットしても良い。その場合は、参照データの各画素値から２０階調を減算することでオフセットすればよい。或いは、両者をオフセットしてもよい。すなわち、両データの画素値レベルが近づけばよい。
【００３８】
以上のようにして、画素値レベルが調整された測定データと参照データは、比較回路１０８に出力される。そして、比較回路１０８内では、入力した測定データと参照データの位置合わせを行なった後、所定のアルゴリズムに従って画素毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する。例えば、上述したように、画素値の１０％以上異なれば欠陥と判定する。
【００３９】
以上のように、一方のデータの複数の画素値の平均値が他方のそれに近づくようにレベル調整を行なうことで、擬似欠陥の検出を低減することができる。
【００４０】
ここで、領域内の複数の画素値の平均値を基にレベル調整を行なうのでなく、総和を用いても好適である。
図９は、実施の形態１における他のパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図９において、平均値演算工程（Ｓ２０５）の代わりに総和演算工程（Ｓ２０４）を、平均値演算工程（Ｓ２０７）の代わりに総和演算工程（Ｓ２０６）を備えた点以外は、図２と同様である。よって、Ｓ１０２からＳ２０２までは上述した通りである。
【００４１】
Ｓ２０４において、測定データの総和演算工程として、演算部５８は、所定のサイズの領域に切り出された測定データの複数の画素値の総和を演算する。例えば、図８の例での画素値の総和は４５００となる。
【００４２】
Ｓ２０６において、参照データの総和演算工程として、演算部６０は、対応する領域の参照データの複数の画素値の総和を演算する。例えば、図６の例での画素値の総和は５０００となる。以上のようにして得られた測定データの複数の画素値の総和と参照データの複数の画素値の総和とを基に、一方のデータの複数の画素値の総和が他方のそれに近づくように以下のようにレベル調整を行なう。
【００４３】
Ｓ２０８において、差分演算工程として、演算部６２は、測定データの複数の画素値の総和と参照データの複数の画素値の総和との差分を演算する。例えば図６と図８の例では、その差分値が５００階調となる。
【００４４】
Ｓ２２０において、オフセット工程として、レベル変更部６６は、測定データの画素値全体を５００／２５＝２０階調分だけオフセット演算して画素値レベルを変更する。そして、この画素値レベルの変更によって参照データの画素値レベルに合うように調整する。以降の工程は上述した通りである。
【００４５】
或いは、領域内の複数の画素値の平均値を基にする場合でもオフセット演算することでレベル調整を行なうのでなく、測定データの画素値全体と参照データの画素値全体との少なくとも一方を一律に積算することでレベル調整しても好適である。
図１０は、実施の形態１における他のパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１０において、差分演算工程（Ｓ２０８）の代わりに比率演算工程（Ｓ２０９）を、オフセット工程（Ｓ２２０）の代わりに積算工程（Ｓ２２１）を備えた点以外は、図２と同様である。よって、Ｓ１０２からＳ２０７までは上述した通りである。
【００４６】
Ｓ２０９において、比率演算工程として、演算部６２は、測定データの複数の画素値の平均値と参照データの複数の画素値の平均値との比率を演算する。例えば図６と図８の例では、その比率が２００／１８０≒１．１となる。
【００４７】
Ｓ２２０において、積算工程として、レベル変更部６６は、測定データの画素値全体を一律に１．１（或いは２００／１８０）倍だけ積算して画素値レベルを変更する。そして、この画素値レベルの変更によって参照データの画素値レベルに合うように調整する。以降の工程は上述した通りである。
【００４８】
或いは、積算する場合でも、平均値ではなく、総和を用いても好適である。
図１１は、実施の形態１における他のパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１１において、平均値演算工程（Ｓ２０５）の代わりに総和演算工程（Ｓ２０４）を、平均値演算工程（Ｓ２０７）の代わりに総和演算工程（Ｓ２０６）を備えた点以外は、図１０と同様である。よって、Ｓ１０２からＳ２０２までは上述した通りである。
【００４９】
Ｓ２０４において、測定データの総和演算工程として、演算部５８は、所定のサイズの領域に切り出された測定データの複数の画素値の総和を演算する。例えば、図８の例での画素値の総和は４５００となる。
【００５０】
Ｓ２０６において、参照データの総和演算工程として、演算部６０は、対応する領域の参照データの複数の画素値の総和を演算する。例えば、図６の例での画素値の総和は５０００となる。以上のようにして得られた測定データの複数の画素値の総和と参照データの複数の画素値の総和とを基に、一方のデータの複数の画素値の総和が他方のそれに近づくように以下のようにレベル調整を行なう。
【００５１】
Ｓ２０９において、比率演算工程として、演算部６２は、測定データの複数の画素値の平均値と参照データの複数の画素値の平均値との比率を演算する。例えば図６と図８の例では、その比率が５０００／４５００≒１．１となる。
【００５２】
Ｓ２２０において、積算工程として、レベル変更部６６は、測定データの画素値全体を一律に１．１（或いは５０００／４５００）倍だけ積算して画素値レベルを変更する。そして、この画素値レベルの変更によって参照データの画素値レベルに合うように調整する。以降の工程は上述した通りである。
【００５３】
以上のように、平均値或いは総和を用いて、オフセット或いは積算を行なうことで画素値レベルが合うように調整することで擬似欠陥を低減或いは抑制することができる。
【００５４】
ここで、上述した例では、透過部について画素値が２００、遮光部について画素値が０であるように設定した場合を前提に説明したが、これに限るものではない。例えば、透過部について画素値が２００であって、遮光部について画素値が２０であるように設定してもよい。その場合は、画素値の下限が０ではないので、レンジに合わせたレベル変更を行なうことが望ましい。例えば、参照データの透過部について画素値がａ、遮光部について画素値がｂであり、測定データの透過部について画素値がｃ、遮光部について画素値がｂである場合、画素値ｃをａにレベル変更する場合、レベル変更の対象となる画素値をｘとして、オフセット演算では、（ｘ−ｂ）×（ａ−ｂ）／（ｃ−ｂ）＋ｂで求めた値にレベル変更するとよい。具体的には、下限が２０の場合に、画素値１８０を２００にレベル変更する場合、レベル変更の対象となる画素値をｘとして、オフセット演算では、（ｘ−２０）×１８／１６＋２０で求めた値にレベル変更するとよい。このように下限値を考慮するようにするとより好適である。
【００５５】
実施の形態２．
実施の形態１では、常に画素値レベルに違いがあれば画素のレベルを調整しているが、エリア全体に欠陥が存在している場合にこの補正処理をしてしまうと実際の欠陥を見逃す可能性が生じる。そこで、実施の形態２では、レベル調整を行なう際に条件を設ける場合について説明する。
【００５６】
図１２は、実施の形態２におけるレベル調整回路の内部構成を示す概念図である。
図１２において、判定部６４を追加した点以外は図５と同様である。その他の構成は実施の形態１と同様である。
図１３は、実施の形態２におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１３において、判定工程（Ｓ２１０）を追加した点以外は、図２と同様である。よって、Ｓ１０２からＳ２０８までは実施の形態１と同様である。
【００５７】
Ｓ２１０において、判定工程として、判定部６４は、測定データの複数の画素値の平均値と参照データの複数の画素値の平均値との差が、所定の閾値以下かどうかを判定する。そして、差が所定の閾値以下の場合にＳ２２０に進む。差が所定の閾値を越える場合には、Ｓ３００に進む。すなわち、レベル調整せずに比較工程に進む。以降の工程は実施の形態１と同様である。
【００５８】
このように、測定データの複数の画素値の平均値と参照データの複数の画素値の平均値との差が、所定の閾値以下の場合に測定データの画素値レベルと参照データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整するように構成する。閾値として、例えば、測定データの複数の画素値の平均値とが参照データの複数の画素値の平均値の１５％を超えた場合にはレベル調整しないように構成する。実際の欠陥判定の閾値を５〜１０％とした場合に、その閾値にプラスα（５％）を加えた１５％で判定する。閾値の値としては１５％に限るものではなく必要に応じて適宜設定すればよい。
【００５９】
ここで、実施の形態１と同様、平均値を用いてオフセットを行なうことで画素値レベル調整を行なう場合に限るものではなく、平均値或いは総和を用いて、オフセット或いは積算を行なうことで画素値レベルが合うように調整すればよいことは言うまでもない。例えば、レベル調整回路１４０が測定データの複数の画素値の総和と参照データの複数の画素値の総和との差が、所定の閾値以下の場合に測定データの画素値レベルと参照データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整する構成も好適である。また、測定データ側の画素値を変更する場合に限るものでなく、測定データの画素値レベルと参照データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整すればよいことも言うまでもない。
【００６０】
以上のように、レベル調整を行なう基準を設けることでエリア全体に欠陥が存在している場合に、その欠陥を見逃すことを抑制することができる。
【００６１】
実施の形態３．
上述した実施の形態１，２では、画素レベルの調整を行なった後に欠陥検査を行っていたが、擬似欠陥が生じるほどに画素値レベルの変動が生じていなければ画素レベルの調整を行なくても構わない。そこで、実施の形態３では、まず、先に欠陥検査を行ない、その結果として欠陥候補が発生した場合にレベル調整を行なう構成について説明する。
【００６２】
図１４は、実施の形態３におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
図１４において、データの流れ順序や向き以外は図１と同様である。すなわち、各構成は実施の形態１と同様である。
【００６３】
図１５は、実施の形態３におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１５において、レベル調整工程（Ｓ２００）の前に比較工程（Ｓ１０６）を追加した点以外は図２と同様である。よって、Ｓ１０２からＳ１０４までは実施の形態１と同様である。
【００６４】
Ｓ１０６において、比較工程として、比較回路１０８は、測定データと参照データを入力する。そして、まず、所定のサイズの領域に測定データを切り出し、測定データと参照データの位置合わせを行なう。その後、所定のアルゴリズムに従って画素毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する。例えば、上述したように、画素値の１０％以上異なれば欠陥と判定する。このようにして、まずは欠陥候補の検出を行なう。そして、欠陥候補が存在した場合に、Ｓ２００に進む。欠陥候補が無ければその旨の結果出力を行なえばよい。レベル調整工程（Ｓ２００）及びその後の比較工程（Ｓ３００）の内容は、実施の形態１と同様である。ここで、エリア切り出しは既に比較工程（Ｓ１０６）の中で既に行なっているのでレベル調整工程（Ｓ２００）内でのエリア切り出し工程（Ｓ２０２）は必要ない。そのため、図１５では、レベル調整工程（Ｓ２００）内でのエリア切り出し工程（Ｓ２０２）を削除している。
【００６５】
ここで、実施の形態１と同様、平均値を用いてオフセットを行なうことで画素値レベル調整を行なう場合に限るものではなく、平均値或いは総和を用いて、オフセット或いは積算を行なうことで画素値レベルが合うように調整すればよいことは言うまでもない。また、測定データ側の画素値を変更する場合に限るものでなく、測定データの画素値レベルと参照データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整すればよいことも言うまでもない。
【００６６】
以上のように、まず、欠陥検査を行い、欠陥候補が生じた場合にレベル調整を行なうことでレベル調整の回数を低減することができ、検査時間の短縮を図ることができる。
【００６７】
実施の形態４．
上述した各実施の形態では、検査対象となる領域の測定データの複数の画素値と参照データの複数の画素値とを基にレベル調整を行なったがこれに限るものではない。実施の形態４では、検査対象となる領域の近傍領域のデータを基にレベル調整を行なう構成について説明する。装置構成は上述した各実施の形態のいずれかと同様である。
【００６８】
図１６は、実施の形態４における近傍領域を説明するための概念図である。
ある検査ストライプ２０の光学画像を取得する場合、検査対象となる領域２２の近傍にその他の領域２４が存在することになる。ここで、画素値レベルの変動が生じた場合に近傍領域同士は同程度の変動量になることが予想される。しかし、検査対象となる領域２２が近傍領域２４に比べて明るさが急激に変わるような場合にはそこに実際の欠陥が存在する可能性が高いと想定される。そのため、レベル調整によって欠陥が埋没しないようにするために、レベル調整回路１４０は、対象となる領域の測定データの近傍の領域２４の測定データの複数の画素値の平均値と近傍領域２４の測定データに対応する参照データの複数の画素値の平均値とを基に、画素値レベルを調整する。
【００６９】
具体的には、検査対象となる領域２２の近傍領域２４の測定データの複数の画素値の平均値或いは総和と近傍領域２４の参照データの複数の画素値の平均値或いは総和を用いて、オフセット或いは積算を行なうための調整値を算出する。この調整値を検査対象となる領域２２の測定データの複数の画素値に対してオフセット或いは積算を行なうことで画素値レベルが合うように調整する。例えば、レベル調整回路１４０が対象となる領域の測定データの近傍の領域の測定データの複数の画素値の平均値とこの近傍の領域の測定データに対応する参照データの複数の画素値の平均値とを基に、対象となる領域の測定データの画素値レベルと対象となる領域の参照データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することも好適である。また、例えば、レベル調整回路１４０が対象となる領域の測定データの近傍の領域の測定データの複数の画素値の総和とこの近傍の領域の測定データに対応する参照データの複数の画素値の総和とを基に、対象となる領域の測定データの画素値レベルと対象となる領域の参照データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整することも好適である。
【００７０】
また、近傍領域については、１つの近傍領域２４を用いても良いし複数の近傍領域２４を用いても良い。例えば、検査対象となる領域２２を取り囲む８つの近傍領域２４でそれぞれレベル調整値を演算しても好適である。さらに、複数の調整値が得られた場合はその平均値でレベル調整しても好適である。
【００７１】
実施の形態５．
画素値のレベル調整を行なう測定データと参照データのそれぞれの複数の画素値の総和や平均を計算した際に、対象となる測定データと参照データの位置がずれていると値が異なってしまう場合がある。特に、エリア境界のパターンの影響により値が異なってしまうことが想定される。そこで、実施の形態５では、レベル調整を行なうにあたってまず位置合わせを行なう構成について説明する。
【００７２】
図１７は、実施の形態５におけるレベル調整回路の内部構成を示す概念図である。
図１７において、位置合わせ部５７を追加した点以外は図５と同様である。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００７３】
図１８は、実施の形態５におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１８において、位置合わせ工程（Ｓ２０３）を追加した点以外は、図２と同様である。よって、Ｓ１０２からＳ２０２までは実施の形態１と同様である。
【００７４】
Ｓ２０３において、位置合わせ工程として、位置合わせ部５７は、所定のサイズの領域に切り出された測定データとその測定データに対応する領域の参照データを入力する。そして、位置合わせを行なう。位置合わせは、画素単位で行なうと好適である。或いは、サブ画素単位で行なうとなお好適である。そして、位置合わせされた測定データと参照データを用いて、測定データの複数の画素値の平均値の演算（Ｓ２０５）及び参照データの複数の画素値の平均値の演算（Ｓ２０７）以降の各工程を実施する。すなわち、レベル調整回路１４０は、測定データと参照データとの位置合わせを行ない、位置合わせされた測定データの画素値レベルと参照データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整する。Ｓ２０５及びＳ２０７以降の各工程は実施の形態１と同様である。
【００７５】
ここで、実施の形態１と同様、平均値を用いてオフセットを行なうことで画素値レベル調整を行なう場合に限るものではなく、平均値或いは総和を用いて、オフセット或いは積算を行なうことで画素値レベルが合うように調整すればよいことは言うまでもない。また、測定データ側の画素値を変更する場合に限るものでなく、測定データの画素値レベルと参照データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整すればよいことも言うまでもない。
【００７６】
以上のように、画素値レベルを調整するための演算を行なう前に位置合わせを行なうことで、特に、エリア境界のパターンの影響を排除することができる。その結果、上述した平均値や総和を演算した際の演算値のずれを抑制することができる。
【００７７】
実施の形態６．
レベル調整を行なうにあたって、パターンの形状によってその効果が異なってくる。すなわち、パターン依存性がある。そこで、実施の形態６では、このパターン依存性を低減する手法について説明する。装置構成等は上述した実施の形態１〜５のいずれかと同様であればよい。
【００７８】
図１９は、実施の形態６におけるパターン依存性を説明するためのパターンの一例を示す概念図である。
図１９では、１：１のラインアンドスペースパターンの画像を示している。例えば、ライン部分となる透過部２６とスペース部分となる遮光部２８とが１：１で交互に配列されたパターンになっている。この領域の画像に対して、透過部２６の画素値を２００とし、遮光部２８の画素値を０とすると、演算部６０で参照データの複数の画素値の平均値を演算すると演算結果は１００になる。測定データについて、透過部２６の画素値に１０％の変動が生じ、遮光部２８の画素値に変動が無い場合、以下のようになる。すなわち、演算部５８で測定データの複数の画素値の平均値を演算すると、演算結果は１０％の変動により９０となる。よって、演算部６２で差分を演算すると、演算結果は１０階調となる。そのため、レベル変更部６６は、例えば測定データの全画素に対して１０階調だけ加算することになる。
【００７９】
一方、すべて透過部のパターンの場合、演算部６０で参照データの複数の画素値の平均値を演算すると演算結果は２００になる。測定データについて、透過部の画素値に１０％の変動が生じ、遮光部の画素値に変動が無い場合、以下のようになる。すなわち、演算部５８で測定データの複数の画素値の平均値を演算すると、演算結果は１０％の変動により１８０となる。よって、演算部６２で差分を演算すると、演算結果は２０階調となる。そのため、レベル変更部６６は、例えば測定データの全画素に対して２０階調だけ加算することになる。
【００８０】
以上のように、形成されたパターンによって同じ割合の画素値レベルの変動が生じていてもレベル調整される値に差が生じてしまうことになる。このように、上述した各実施の形態の手法ではレベル調整がパターン依存性を持つことになる。そこで、実施の形態６では、演算部５８で測定データの複数の画素値の平均値を演算する際に、全画素の平均値を演算するのではなく、階調値（画素値）の大きい方から所定の画素数に対して平均値を演算する。同様に、演算部６０で参照データの複数の画素値の平均値を演算する際にも、全画素の平均値を演算するのではなく、階調値の大きい方から所定の画素数に対して平均値を演算する。画素値レベルの変動は階調値の大きい方に生じると予想されるので、階調値が０となる部分を排除することでパターン依存性を抑制することができる。ここで、例えば、１０２４×１０２４画素の中にはおよそ１００万画素存在する。その場合には、例えば明るさの明るい方（階調値の大きい方）から上位１０万画素に対して平均値を演算すると好適である。
【００８１】
ここで、実施の形態１と同様、平均値を用いてオフセットを行なうことで画素値レベル調整を行なう場合に限るものではなく、平均値或いは総和を用いて、オフセット或いは積算を行なうことで画素値レベルが合うように調整すればよいことは言うまでもない。また、測定データ側の画素値を変更する場合に限るものでなく、測定データの画素値レベルと参照データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整すればよいことも言うまでもない。
【００８２】
実施の形態７．
図２０は、実施の形態７における疎パターンの一例を示す概念図である。
図１９で示したように、対象エリア内に遮光部２８のパターンが半分程度の領域を占有している場合には、総和や平均値を計算するとおよそ５０％程度の明るさ（画素値）が求まることが期待される。しかしながら、図２０に示すように遮光部２９がわずかでほとんどの領域が透過部２６で占められているようなエリアでは、光量が変動したような場合に総和や平均値への影響もより大きくでることになる。
【００８３】
例えば、図１９の例のように透過部２６と遮光部２８とが１：１で交互に配列された画像に対して、透過部２６の画素値を２００とし、遮光部２８の画素値を０とする。その場合、演算部６０で参照データの複数の画素値の平均値を演算すると演算結果は１００になる。演算部５８で測定データの複数の画素値の平均値を演算すると、演算結果は５％の変動により略９５となる。よって、演算部６２で差分を演算すると、演算結果は５階調となる。
【００８４】
一方、図２０の例のように透過部２６と遮光部２８とが例えば９９：１で形成された画像に対して、透過部２６の画素値を２００とし、遮光部２８の画素値を０とする。その場合、演算部６０で参照データの複数の画素値の平均値を演算すると演算結果は略２００になる。演算部５８で測定データの複数の画素値の平均値を演算すると、演算結果は５％の変動により略９０となる。よって、演算部６２で差分を演算すると、演算結果は１０階調となる。
【００８５】
図１９の例の５階調という値は誤差レベルの値であるのに対して、図２０の例の１０階調という値は誤差レベルの値ではない。言い換えれば、図２０の例では５％の変動でもレベル調整が可能である。そのため、図２０の例ではレベル変動分を調整により排除することができる。その結果、微細な欠陥についても欠陥判定が可能となる。他方、図１９の例では５％の変動ではレベル調整が困難となる。すなわち、疎パターンになればなるほど微細な欠陥についても欠陥判定が可能となる。言い換えれば、欠陥検出感度が大きく向上する。そこで、実施の形態７では、このような疎パターン領域を検出する処理をレベル調整回路１４０の前段に設ける構成について説明する。
【００８６】
図２１は、実施の形態７におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
図２１において、疎パターン検出回路１４２を追加した点及びデータの流れ順序や向きを変更した点以外は、図１と同様である。
【００８７】
図２２は、実施の形態７における疎パターン検出回路の内部構成を示す概念図である。
図２２において、疎パターン検出回路１４２は、測定データメモリ７２、参照データメモリ７４、画像切出部７６、演算部７８，８０、及び判定部８２を有している。疎パターン検出回路１４２は、取得された測定データを入力し、測定データメモリ７２に格納（記憶）する。他方、疎パターン検出回路１４２は、作成された参照データを入力し、参照データメモリ７４に格納（記憶）する。そして、画像切出部７６が測定データメモリ５２から検査ストライプ２０毎に取得されている測定データを読み出し、読み出された測定データを例えば１０２４×１０２４画素の領域（エリア）単位に切り出す。ここでは、一例として、１０２４×１０２４画素の領域としているがこれに限るものではない点は実施の形態１で説明した通りである。
【００８８】
そして、演算部７８は、所定のサイズの領域に切り出された測定データの複数の画素値の平均値を演算する。例えば、図２０の例のように透過部２６と遮光部２８とが例えば９９：１で形成されたとした場合での画素値の平均値はレベル変動が無ければ略２００となる。そして、演算部８０は、参照データメモリ７４から対応する領域の参照データを読み出し、読み出した参照データの複数の画素値の平均値を演算する。例えば、図２０の例での画素値の平均値は略２００となる。
【００８９】
そして、判定部８２は、光学データの複数の画素値の平均値と参照データの複数の画素値の平均値との少なくとも一方が、所定の閾値を越えているかどうかを判定する。或いは、演算部７８の結果と演算部８０の結果との少なくとも一方が全て透過部のパターンで同様の演算をした場合の結果の所定の割合を越えているかどうかを判定してもよい。この判定は、疎パターンか否かを判定するので、例えば、所定の割合として、９０％を越えていることが望ましい。例えば、所定の割合を９０％とした場合、透過部の画素値を２００とすると１８０が上述した所定の閾値として望ましい。例えば、図２０の例では平均値が略２００となるので９０％以上となる。よって、図２０の例のように透過部２６と遮光部２８とが例えば９９：１で形成されたとした場合、そのパターンは疎パターンと判定されることになる。そして、判定部８２は、判定した結果をレベル調整回路１４０に出力する。また、所定のサイズの領域に切り出された測定データと参照データは、レベル調整回路１４０に出力される。
【００９０】
そして、レベル調整回路１４０は、所定の閾値を越えている測定データの画素値レベルと参照データの画素値レベルとの少なくとも一方を調整する。
【００９１】
ここで、疎パターン検出回路１４２では、光学データの複数の画素値の平均値と参照データの複数の画素値の平均値を演算しているが、どちらか一方だけでも構わない。また、平均値に限るものではなく、総和であっても構わない。総和に場合には、判定部８２に総和に対する閾値を設定すればよい。
【００９２】
ここで、例えば、図２０で透過部（白）と遮光部（黒）を反転したような画像パターンの場合、遮光部（０レベル付近）に特化してレベル調整することになる。その場合には、判定部８２が、逆に、所定の閾値を下回ったと判定した場合に、レベル調整回路１４０はレベル調整すればよい。図２０で透過部（白）と遮光部（黒）を反転したような画像パターンの場合、変動量５％に対しての平均値（ないしは総和）の変動はより小さくなる。そのため、実施の形態７で説明したような疎パターンについて適用することで、疎なパターン領域での欠陥検出率をより向上させることができる。
【００９３】
以上のように、レベル調整回路１４０に入力する前に疎パターン領域を検出することで、疎なパターン領域での欠陥検出率をより向上させることが可能となり、欠陥検出感度を大きく向上させることができる。
【００９４】
ここで、上述の疎パターン領域を検出するまでもなく、レベル調整回路１４０内にてあらかじめ与えられた閾値を超えている画素の平均値を基準にするということも実用的である。
【００９５】
実施の形態８．
実施の形態８では、光量検出の結果により補正された画像に対して、さらに、レベル調整する構成について説明する。
【００９６】
図２３は、実施の形態８におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
図２３において、照明光学系１７０の代わりに照明光学系１７２が配置された点、照明光学系１７２内にハーフミラー１７４が配置された点、光量モニタ１７６が追加された点、光量補正回路１４４が追加された点及びデータの流れ順序や向きを変更した点以外は、図１と同様である。
【００９７】
光源１０３から照射される光の一部は、ハーフミラー１７４によって分岐され、光量モニタ１７６に入射する。そして、光量モニタ１７６は、光源１０３から照射される光の光量をモニタする。光量モニタ１７６で測定された光量は、光量補正回路１４４に出力される。光量補正回路１４４は、センサ回路１０６から測定データを入力し、光源１０３から照射される光の光量に変動が生じた場合には、その分だけ階調値を補正する。そして、階調値が補正された測定データはレベル調整回路１４０に出力される。レベル調整回路１４０に測定データが入力された以降の工程は、実施の形態１と同様である。
【００９８】
以上のように、事前に光源１０３から照射される光の光量変動分についての画素値レベルを補正しておくことで、レベル調整回路１４０は光源１０３以降の機構等で何らかの原因により生じた画素値レベルの変動を調整することができる。そして、レベル調整回路１４０がレベル調整を行なえば、光源１０３以降の機構等で画素値レベルの変動が生じたことを把握することができる。よって、原因を光源１０３と切り離すことができ、原因究明にかかる時間を短縮することができる。
【００９９】
実施の形態９．
上述した各実施の形態では、参照データとして、設計データを用いたダイ−データベース（ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ）検査を用いた手法について説明したが、これに限るものではない。実施の形態９では、同一フォトマスク１０１上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較するダイ−ダイ（ｄｉｅ  ｔｏ  ｄｉｅ）検査を用いた手法について説明する。装置構成は、上述した実施の形態１〜８のいずれかと同様である。
【０１００】
図２４は、実施の形態９におけるフォトマスクと形成されたパターンとの一例を示す概念図である。
図２４において、フォトマスク１０１上には、同一の設計パターンで描画された複数のパターン領域１０，１２（被検査領域）が形成されている。そして、この２つのパターン領域１０，１２を合わせた全体が図３で示した複数の検査ストライプ２０に仮想分割される。そして、光学画像取得部１５０によって、検査ストライプ２０毎に光学画像データ（測定データ）が取得される。そのため、１つの検査ストライプ２０の測定データには、パターン領域１０，１２の両方の画像が含まれている。そして、このような測定データがレベル調整回路１４０に入力されると、画像切出部５６によって、所定のサイズの領域の画像に切り出される。この段階で、パターン領域１０の測定データ（第１の光学画像データ）と、これに対応するパターン領域１２の測定データ（第２の光学画像データ）が切り出される。そして、そのうちの一方を参照データとして用いることで、以降は実施の形態１と同様に検査することができる。すなわち、演算部５８でパターン領域１０の測定データの複数の画素値の平均値を演算し、演算部６０でパターン領域１２の測定データの複数の画素値の平均値を演算すればよい。そして、パターン領域１０の測定データの複数の画素値とパターン領域１２の測定データの複数の画素値との関係を基に、両者の少なくとも一方の画素値レベルを調整すればよい。
【０１０１】
以上のように、ダイ−ダイ検査を用いた場合でも同様にレベル調整を行なうことができる。その結果、ダイ−ダイ検査を用いた場合でも同様に擬似欠陥を低減させることができる。
【０１０２】
ここで、パターン検査装置１００は、検査手法として、ダイ−データベース検査とダイ−ダイ検査のいずれか一方しか行なわないのではなく、両方行なってももちろん構わない。
【０１０３】
図２５は、別の光学画像取得手法を説明するための図である。
図１の構成では、スキャン幅Ｗの画素数を同時に入射するフォトダイオードアレイ１０５を用いているが、これに限るものではなく、図２５に示すように、ＸＹθテーブル１０２をＸ方向に定速度で送りながら、レーザ干渉計で一定ピッチの移動を検出した毎にＹ方向に図示していないレーザスキャン光学装置でレーザビームをＹ方向に走査し、透過光を検出して所定の大きさのエリア毎に二次元画像を取得する手法を用いても構わない。
【０１０４】
ここで、上述した各実施の形態において、レベル変更部６６は、レベル変更したデータについては、レベル変更したことを示す情報やレベル変更量を比較回路１０８に出力すると好適である。或いは、磁気ディスク装置１０９や磁気テープ装置１１５に格納しても好適である。その結果、ユーザがどのデータがレベル変更されているか及びその変更量を把握することができる。よって、レベル変更された画像について後でユーザが確認することができる。また、レベル変更部６６は、レベル調整を行う値が所定の値を超えた際にエラー出力を行うようにすると好適である。エラー出力により、レベル変更された画像について後でユーザが確認することができる。
【０１０５】
以上の説明において、「〜部」、「〜回路」或いは「〜工程」と記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、演算制御部を構成するテーブル制御回路１１４、展開回路１１１、参照回路１１２、レベル調整回路１４０、疎パターン検出回路１４２、或いは比較回路１０８等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。
【０１０６】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、各実施の形態では、透過光を用いているが、反射光あるいは、透過光と反射光を同時に用いてもよい。反射光を用いる場合には、透過部から得られる画素値と遮光部から得られる画素値の大小が逆になることは言うまでもない。
【０１０７】
また、上述した各実施の形態では、レベル調整回路１４０或いは疎パターン検出回路１４２内にエリア切り出しのための画像切出部５６或いは画像切出部７６を配置したがこれに限るものではなくレベル調整回路１４０或いは疎パターン検出回路１４２にデータが入力する前に測定データのエリア切り出しを行なっても好適である。
【０１０８】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。
【０１０９】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのパターン検査装置或いはパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図３】実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための図である。
【図４】実施の形態１におけるフィルタ処理を説明するための図である。
【図５】実施の形態１におけるレベル調整回路の内部構成を示す概念図である。
【図６】実施の形態１における参照データの一例を示す図である。
【図７】実施の形態１におけるレベル変動が生じていない測定データの一例を示す図である。
【図８】実施の形態１におけるレベル変動が生じている測定データの一例を示す図である。
【図９】実施の形態１における他のパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１０】実施の形態１における他のパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１１】実施の形態１における他のパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１２】実施の形態２におけるレベル調整回路の内部構成を示す概念図である。
【図１３】実施の形態２におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１４】実施の形態３におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
【図１５】実施の形態３におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１６】実施の形態４における近傍領域を説明するための概念図である。
【図１７】実施の形態５におけるレベル調整回路の内部構成を示す概念図である。
【図１８】実施の形態５におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１９】実施の形態６におけるパターン依存性を説明するためのパターンの一例を示す概念図である。
【図２０】実施の形態７における疎パターンの一例を示す概念図である。
【図２１】実施の形態７におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
【図２２】実施の形態７における疎パターン検出回路の内部構成を示す概念図である。
【図２３】実施の形態８におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
【図２４】実施の形態９におけるフォトマスクと形成されたパターンとの一例を示す概念図である。
【図２５】別の光学画像取得手法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０，１２  パターン領域
２６  透過部
２８，２９  遮光部
３０  参照データ
３２，４２，５３  画素
４０，５０  測定データ
５２，７２  測定データメモリ
５４，７４  参照データメモリ
５６，７６  画像切出部
５７  位置合わせ部
５８，６０，６２，７８，８０  演算部
６４，８２  判定部
６６  レベル変更部
１００  パターン検査装置
１０１  フォトマスク
１０２  ＸＹθテーブル
１０３  光源
１０４  拡大光学系
１０５  フォトダイオードアレイ
１０６  センサ回路
１０７  位置回路
１０８  比較回路
１０９  磁気ディスク装置
１１０  制御計算機
１１１  展開回路
１１２  参照回路
１１５  磁気テープ装置
１４０  レベル調整回路
１４２  疎パターン検出回路
１４４  光量補正回路
１５０  光学画像取得部
１６０  制御回路
１７６  光量モニタ
【図１】
0004554661.tif 000002
【図２】
0004554661.tif 000003
【図３】
0004554661.tif 000004
【図４】
0004554661.tif 000005
【図５】
0004554661.tif 000006
【図６】
0004554661.tif 000007
【図７】
0004554661.tif 000008
【図８】
0004554661.tif 000009
【図９】
0004554661.tif 000010
【図１０】
0004554661.tif 000011
【図１１】
0004554661.tif 000012
【図１２】
0004554661.tif 000013
【図１３】
0004554661.tif 000014
【図１４】
0004554661.tif 000015
【図１５】
0004554661.tif 000016
【図１６】
0004554661.tif 000017
【図１７】
0004554661.tif 000018
【図１８】
0004554661.tif 000019
【図１９】
0004554661.tif 000020
【図２０】
0004554661.tif 000021
【図２１】
0004554661.tif 000022
【図２２】
0004554661.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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