(57)【要約】【課題】マスクパターンを簡易に、かつ、正確に検査できるフォトマスク検査方法およびフォトマスク検査装置を提供すること。【解決手段】複数のマスクパターンが形成されたフォトマスクの検査方法であって、マスクパターンを２つのウェハに露光して、回路パターンを形成するパターン露光ステップＳ１と、２つのウェハから複数の回路パターンに係る複数のパターン画像を取得するパターン画像取得ステップＳ２と、取得した各パターン画像に基づいて基準画像を生成する基準画像生成ステップＳ３と、基準画像とパターン画像とを個別に比較して、それぞれが相違するか否かを判定する画像判定ステップＳ４と、相違すると判定されると、相違部位を記憶する位置記憶ステップＳ４と、相違部位をウェハごとに比較して、相違位置が各ウェハの共通した位置にあるとマスクパターンに欠陥があると判定する欠陥判定ステップＳ４とを実行する。【選択図】図４
2007156262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマスクパターンが形成されたフォトマスクを検査するフォトマスク検査方法であって、
前記複数のマスクパターンを２つのウェハに露光して、当該２つのウェハに複数の回路パターンを形成するパターン露光ステップと、
前記２つのウェハから、露光された前記複数の回路パターンに係る複数のパターン画像を取得するパターン画像取得ステップと、
取得した前記複数のパターン画像に基づいて、基準画像を生成する基準画像生成ステップと、
前記基準画像と前記各パターン画像とを比較して、当該パターン画像と前記基準画像とが相違するか否かを判定する画像判定ステップと、
前記画像判定ステップで前記パターン画像が前記基準画像と相違すると判定されると、前記基準画像と相違する前記パターン画像の相違部位の位置を記憶する位置記憶ステップと、
前記パターン画像における前記相違部位の位置を前記ウェハごとに比較して、当該相違部位がそれぞれの前記ウェハの共通した位置にあると、前記マスクパターンに欠陥があると判定する欠陥判定ステップとを実行することを特徴とするフォトマスク検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトマスク検査方法において、
前記基準画像生成ステップは、
前記各パターン画像の各画素における輝度値を取得する輝度値取得手順と、
取得した前記輝度値に基づいて、それぞれの前記パターン画像の同じ位置の画素における平均輝度値を算出する平均輝度値算出手順と、
前記平均輝度値に基づいて、前記基準画像を形成する基準画像形成手順とを備えることを特徴とするフォトマスク検査方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のフォトマスク検査方法において、
前記欠陥判定ステップで前記フォトマスクに欠陥があると判定されると、当該欠陥に係る前記相違部位の画像を出力する欠陥画像出力ステップを実行することを特徴とするフォトマスク検査方法。
【請求項４】
複数のマスクパターンが形成されたフォトマスクを検査するフォトマスク検査装置であって、
前記複数のマスクパターンが露光されて複数の回路パターンが形成された２つのウェハを撮像して、前記複数の回路パターンに係る複数のパターン画像を出力する撮像手段と、
前記撮像手段から、前記複数のパターン画像を取得するパターン画像取得手段と、
取得した前記複数のパターン画像に基づいて、基準画像を生成する基準画像生成手段と、
前記基準画像と前記各パターン画像とを比較して、前記基準画像と前記パターン画像とが相違するか否かを判定する画像判定手段と、
前記画像判定手段により前記パターン画像が前記基準画像と相違すると判定されると、前記基準画像と相違する前記パターン画像の相違部位の位置を記憶する位置記憶手段と、
前記パターン画像における前記相違位置の位置を前記ウェハごとに比較して、当該相違位置がそれぞれの前記ウェハの共通した位置にあると、前記マスクパターンに欠陥があると判定する欠陥判定手段とを備えることを特徴とするフォトマスク検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のマスクパターンが形成されたフォトマスクを検査するフォトマスク検査方法およびフォトマスク検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」と略す場合がある）上にチップを製造する方法が知られている。このような製造方法として、フォトレジストを塗布したウェハに対して、パターン露光処理、現像処理、熱処理、エッチング処理およびドーピング処理を施すことでチップを製造する方法が知られている。
【０００３】
このうち、ウェハへのパターン露光処理としては、マスクパターンが形成されたレチクル（フォトマスク）を用い、当該マスクパターンを光学的にウェハに転写する方法が知られている。具体的に、１つのチップに対応するマスクパターンが形成されたレチクルを介して、ウェハにレーザ光等を照射することによって、当該ウェハへのパターン転写が行われる。そして、レチクルまたはウェハを移動させて、再度レーザ光を照射することで、ウェハ上の各チップの製造位置にマスクパターンが転写され、回路パターンが形成される。
また、ウェハへのパターン露光処理を短時間で行うために、ウェハに転写される回路パターンと略同じ大きさのマスクパターンが複数形成されたフォトマスクを用いて、複数のマスクパターンを一度にウェハに転写する方法が提案されている。
【０００４】
ところで、マスクパターンに欠陥があると製造されるチップも欠陥品となってしまうため、マスクパターンを検査する必要がある。
このようなマスクパターンを検査する方法として、ウェハから各回路パターンのパターン画像を取得し、各パターン画像を比較して、共通した位置に欠陥があった場合には、マスクパターンに欠陥があると判定する検査方法が知られている。
また、被検査ホトマスク（被検査フォトマスク）および標準ホトマスク（標準フォトマスク）のパターンを比較して共通した欠陥を検出することで、被検査マスクの良否を判定するパターン検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１０５３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の検査方法では、１つのマスクパターンを有するフォトマスクの検査には適しているが、複数のマスクパターンが形成され、当該複数のフォトマスクが一度にウェハに転写されるフォトマスクの検査には適さないという問題がある。
すなわち、転写される回路パターンと略同じ大きさを有する複数のマスクパターンが形成されたフォトマスクにより転写された回路パターンは、それぞれ別のマスクパターンに由来する回路パターンとなる。このため、１つのウェハ上に形成された各回路パターンに係るパターン画像を比較して欠陥を検出した場合でも、当該欠陥が、マスクパターンに由来する欠陥であるのか、ごみや傷等に由来する回路パターンの欠陥であるのかの判別ができないという問題がある。
【０００７】
また、特許文献１のパターン検査装置に係る検査方法では、被検査対象のフォトマスク（被検査マスク）の基準となる誤りの無い正確なフォトマスク（基準マスク）が必要となる。この場合、基準マスクの正確性を確保するために、基準マスクに形成されたマスクパターンを検査者が目視にて確認する等の工程が必要となるが、転写される回路パターンと略同じ大きさのマスクパターンを検査する場合、基準マスクの検査だけでも多大な労力を検査者に強いるという問題がある。このため、検査の準備段階の工程が煩雑となるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、マスクパターンを簡易に、かつ、正確に検査できるフォトマスク検査方法およびフォトマスク検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した目的を達成するために、本発明のフォトマスク検査方法は、複数のマスクパターンが形成されたフォトマスクを検査するフォトマスク検査方法であって、前記複数のマスクパターンを２つのウェハに露光して、当該２つのウェハに複数の回路パターンを形成するパターン露光ステップと、前記２つのウェハから、露光された前記複数の回路パターンに係る複数のパターン画像を取得するパターン画像取得ステップと、取得した前記複数のパターン画像に基づいて、基準画像を生成する基準画像生成ステップと、前記基準画像と前記各パターン画像とを比較して、当該パターン画像と前記基準画像とが相違するか否かを判定する画像判定ステップと、前記画像判定ステップで前記パターン画像が前記基準画像と相違すると判定されると、前記基準画像と相違する前記パターン画像の相違部位の位置を記憶する位置記憶ステップと、前記パターン画像における前記相違部位の位置を前記ウェハごとに比較して、当該相違部位がそれぞれの前記ウェハの共通した位置にあると、前記マスクパターンに欠陥があると判定する欠陥判定ステップとを実行することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、２つのウェハに転写された各回路パターンのパターン画像を取得し、各パターン画像に基づいて基準画像を生成し、当該基準画像と各パターン画像とを比較する。そして、パターン画像において基準画像と相違する相違部位を検出し、それぞれのウェハの共通した位置に相違部位がある場合には、フォトマスクのマスクパターンに欠陥があると判定する。
これによれば、各パターン画像に基づいて生成された基準画像と各パターン画像とを比較することで、基準画像に対するパターン画像の相違部位、すなわち、当該パターン画像に係るマスクパターンの欠陥に由来する相違部位か、または、回路パターン上の傷やごみ等に由来する相違部位のいずれかが検出される。そして、２つのウェハの共通する位置に相違部位があるか否かを判定することで、欠陥の原因を絞り込むことができ、これにより、マスクパターンの欠陥を検出することができる。従って、フォトマスクに形成されたそれぞれのマスクパターンの欠陥を確実に検出することができる。
【００１１】
また、マスクパターンの検査に際して、前述の特許文献１に記載の検査装置のような基準マスクを用意する必要が無くなるので、当該検査の工程を簡略化することができる。
すなわち、各パターン画像の比較対象である基準画像は、各パターン画像に基づいて生成されるので、基準画像を別途用意する必要を無くすことができる。従って、回路パターンが転写されるウェハを少なくとも２枚用意すれば、フォトマスクに形成されたマスクパターンの検査を行うことができる。
また、より詳細にマスクパターンを検査する場合には、マスクパターンの欠陥に由来すると判定された相違部位や、当該相違部位に応じたマスクパターンの部位を目視すればよいこととなるので、フォトマスクに形成された全てのマスクパターンを目視する必要がない。従って、検査者の労力を格段に低減することができ、検査工程の簡略化および作業者の負担軽減を図ることができる。
【００１２】
また、本発明では、前記基準画像生成ステップは、前記各パターン画像の各画素における輝度値を取得する輝度値取得手順と、取得した前記輝度値に基づいて、それぞれの前記パターン画像の同じ位置の画素における平均輝度値を算出する平均輝度値算出手順と、前記平均輝度値に基づいて、前記基準画像を形成する基準画像形成手順とを備えることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、輝度値取得手順で各パターン画像の各画素のＲＧＢの輝度値を取得し、平均輝度値算出手順で画素ごとの平均輝度値が算出され、基準画像形成手順で当該各画素のＲＧＢの平均輝度値に基づいて、基準画像が生成される。
これによれば、各パターン画像の平均輝度値から基準画像が生成されるので、ある回路パターンに係るパターン画像に、マスクパターンの欠陥や、傷等のために輝度値が増減した画素が存在する場合でも、当該輝度値を平均化することができる。ここで、形成された基準画像と、欠陥等により輝度値が変化した画素を有するパターン画像とを比較した場合、当該輝度値が変化した画素に対応する基準画像の画素の輝度値は、複数のパターン画像の対応する画素の平均輝度値であるので、当該パターン画像の画素の輝度値と、基準画像の画素の輝度値との差を検出することができる。
従って、各パターン画像と比較される基準画像を容易に生成できるだけでなく、取得されたパターン画像に、欠陥等により輝度値が増減した画素を有するパターン画像が含まれる場合でも、当該欠陥による影響を抑えた基準画像を生成することができる。
【００１４】
また、本発明では、前記欠陥判定ステップで前記フォトマスクに欠陥があると判定されると、当該欠陥に係る前記相違部位の画像を出力する欠陥画像出力ステップを実行することが好ましい。
本発明によれば、マスクパターンに欠陥があると判定された場合に、当該欠陥に係るパターン画像の相違部位の画像が出力されるので、マスクパターンの欠陥を容易に確認することができる。また、当該相違部位の画像を出力することにより、より詳細に欠陥の判定を行う場合には、マスクパターンの欠陥がチップの機能に影響する欠陥であるか否かを目視で確認することも可能である。従って、マスクパターンの検査の幅を広げることができる。
【００１５】
また、本発明のフォトマスク検査装置は、複数のマスクパターンが形成されたフォトマスクを検査するフォトマスク検査装置であって、前記複数のマスクパターンが露光されて複数の回路パターンが形成された２つのウェハを撮像して、前記複数の回路パターンに係る複数のパターン画像を出力する撮像手段と、前記撮像手段から、前記複数のパターン画像を取得するパターン画像取得手段と、取得した前記複数のパターン画像に基づいて、基準画像を生成する基準画像生成手段と、前記基準画像と前記各パターン画像とを比較して、前記基準画像と前記パターン画像とが相違するか否かを判定する画像判定手段と、前記画像判定手段により前記パターン画像が前記基準画像と相違すると判定されると、前記基準画像と相違する前記パターン画像の相違部位の位置を記憶する位置記憶手段と、前記パターン画像における前記相違位置の位置を前記ウェハごとに比較して、当該相違位置がそれぞれの前記ウェハの共通した位置にあると、前記マスクパターンに欠陥があると判定する欠陥判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、前述のフォトマスク検査方法と同様の効果を奏することができる。
すなわち、フォトマスクのマスクパターンが露光されたウェハ上の回路パターンから、それぞれのウェハごとに撮像手段によりパターン画像が取得され、当該パターン画像に基づいて基準画像が生成され、当該基準画像と、各パターン画像とが比較される。そして、それぞれのウェハにおける共通した位置に基準画像との相違部位が検出された場合には、マスクパターンの欠陥として検出される。
【００１７】
これによれば、フォトマスクに形成された複数のマスクパターンのうち、それぞれのマスクパターンに由来する２つのウェハの複数の回路パターンのパターン画像が、それぞれ基準画像を介して比較されることとなるので、それぞれのマスクパターンを個別に検査することができる。また、この際、基準画像と各パターン画像とを比較することで、マスクパターンの欠陥に由来する相違部位と、傷やごみ等に由来する相違部位とを検出でき、それぞれのウェハの同じ位置に相違部位が存在するか否かを判定することで、マスクパターンの欠陥に由来する相違部位を特定することができる。従って、転写される回路パターンと略同じ大きさのマスクパターンを有するフォトマスクの検査において、簡易に、かつ、正確にマスクパターンの欠陥を検出することができる。
また、取得したパターン画像から、当該パターン画像の比較対象である基準画像が生成されるので、前述の特許文献１に記載のパターン検査装置のような基準マスクを予め用意することなくマスクパターンの検査を行うことができる。従って、マスクパターンの検査工程を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）検査装置１の構成
図１は、本実施形態に係るフォトマスク検査装置１の構成を示すブロック図である。
フォトマスク検査装置１は、ウェハ６（６１，６２）に転写された回路パターンから、フォトマスクに形成された各マスクパターンの良否を判定する検査装置である。このフォトマスク検査装置１は、図１に示すように、ステージ２と、撮像手段３と、装置本体４とを備えて構成されている。
【００１９】
図２は、ウェハ６１の各チップ６１１に転写された回路パターンＰを示す平面図である。なお、図２では、ウェハ６１を示したが、ウェハ６２についても同様に、各チップ６２１に回路パターンＰが転写されており、ウェハ６２での符号は、図２中に括弧で示す。
ウェハ６１には、図２に示すように、フォトレジストが塗布された上面に、フォトマスクにより回路パターンＰが転写された複数のチップ６１１が形成されている。これらチップは、ウェハ６１上に配列形成されている。なお、本実施形態では、フォトマスクに形成された複数のマスクパターンは、全て同種のマスクパターンであり、これにより、ウェハ６１，６２上は同種の回路パターンＰが形成されている。
【００２０】
また、ステージ２は、図１に示すように、ウェハ６（６１，６２）が載置され、平面視縦方向および横方向に移動自在に構成されている。このステージ２の移動は、装置本体４によって制御される。
撮像手段３は、複数の撮像素子を有するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを備えて構成され、ステージ２上に載置されたウェハ６１，６２の各チップ６１１，６２１（図２参照）の回路パターンＰを撮像し、当該各回路パターンＰのパターン画像の画像情報を装置本体４に出力する。
【００２１】
（２）装置本体４の構成
装置本体４は、撮像手段３から入力するウェハ６上の各チップの回路パターンＰの画像情報から、当該回路パターンの露光時に利用されたフォトマスクのマスクパターンの良否判定を行うものである。この装置本体４は、当該良否判定の結果を、当該装置本体４に接続された画像出力手段５に画像として出力する。
このような装置本体４は、図１に示すように、パターン画像取得手段４１、基準画像生成手段４２、画像判定手段４３、位置記憶手段４４、欠陥判定手段４５、欠陥画像出力手段４６および記憶手段４７を備えて構成されている。
【００２２】
パターン画像取得手段４１は、撮像手段３から入力するウェハ６１，６２上の各チップ６１１，６２１の回路パターンＰに係るパターン画像の画像情報を取得して、当該画像情報を記憶手段４７に記憶する。この画像情報には、撮像手段３の各撮像素子で取得した各画素のＲＧＢの輝度値が含まれている。
【００２３】
基準画像生成手段４２は、各ウェハ６１，６２から取得した複数のパターン画像に基づいて、基準画像を生成する。なお、ここでいう基準画像とは、各画素の輝度値が、パターン画像取得手段４１で取得した各パターン画像の各画素における平均輝度値である画像を指す。
この基準画像生成手段４２は、輝度値取得部４２１、平均値算出部４２２、輝度値算出部４２３および基準画像形成部４２４を備えて構成されている。なお、これら各機能部４２１〜４２４で取得、算出および形成された輝度値を含む画像情報は、当該各機能部４２１〜４２４により、記憶手段４７に記憶される。
【００２４】
輝度値取得部４２１は、パターン画像取得手段４１により取得した各パターン画像から、各画素のＲＧＢごとの輝度値を取得する。
平均値算出部４２２は、輝度値取得部４２１で取得した各パターン画像の各画素のＲＧＢの輝度値から、平均輝度値をＲＧＢごとに算出する。
輝度値算出部４２３は、平均値算出部４２２で算出された各画素のＲＧＢの平均輝度値を加算して、当該画素の輝度値を算出する。これら輝度値が、基準画像における対応する各画素の輝度値となる。
基準画像形成部４２４は、輝度値算出部４２３で算出された輝度値を、対応する画素に応じて設定して、基準画像を形成する。
【００２５】
画像判定手段４３は、基準画像生成手段４２で生成された基準画像と、パターン画像取得手段４１で取得された各パターン画像とを比較して、それぞれのパターン画像が基準画像に対して相違するか否かを判定する。
具体的に、画像判定手段４３は、それぞれのパターン画像の各画素におけるＲＧＢの輝度値を取得し、当該ＲＧＢの輝度値と、当該画素と同じ位置の基準画像の輝度値との差が所定範囲内にあるか否かを判定する。そして、画像判定手段４３は、当該輝度値の差が所定範囲内にないと判定した場合、当該パターン画像と基準画像とは相違すると見做し、当該相違すると見做された画素の位置情報を位置記憶手段４４に出力する。
【００２６】
図３は、基準画像と、基準画像との相違部位を有する２つのパターン画像とを示す図である。具体的に、図３（Ａ）は、基準画像ＳＩを示す図であり、図３（Ｂ）は、１つの相違部位ＤＳ１を有するパターン画像ＰＩ１を示す図であり、図３（Ｃ）は、２つの相違部位ＤＳ２，ＤＳ３を有するパターン画像ＰＩ２を示す図である。
例えば、画像判定手段４３は、パターン画像ＰＩ１と、基準画像ＳＩとを比較して、相違部位ＤＳ１を検出する。また、画像判定手段４３は、パターン画像ＰＩ２と、基準画像ＳＩとを比較して、相違部位ＤＳ２，ＤＳ３を検出する。
【００２７】
ここで、画像判定手段４３は、パターン画像に係る各画素の輝度値と、当該画素と同じ位置の基準画像の画素の輝度値との差が当該所定範囲内にない場合は、パターン画像における当該画素に隣接する画素の輝度値と、当該隣接する画素と同じ位置の基準画像の画素の輝度値との差が、同様に所定範囲内にあるか否かを判定する。そして、パターン画像において、パターン画像に係る輝度値と基準画像に係る輝度値との差が所定範囲内にない隣接した画素の集合を１つの相違部位と判定する。
そして、画像判定手段４３は、１つの集合としての相違部位を検出した場合は、当該相違部位を示す位置情報、すなわち、相違部位の外周の画素の位置情報と、当該相違部位の重心となる画素の位置情報とを位置記憶手段４４に出力する。
なお、検査画像に係る輝度値と、基準画像に係る輝度値との差が所定範囲内にない検査画像の画素が単独で存在する場合は、当該画素のみを相違部位として、当該画素の位置情報を位置記憶手段４４に出力する。
【００２８】
図１に戻り、位置記憶手段４４は、画像判定手段４３から入力する相違部位の位置情報、すなわち、パターン画像に係るチップのウェハ上の位置、および、検出された相違部位のパターン画像上の位置を、パターン画像ごとに記憶手段４７に記憶させる。
【００２９】
欠陥判定手段４５は、ウェハ６１の各パターン画像から検出された相違部位の位置と、ウェハ６２の各パターン画像から検出された相違部位の位置とを比較して、互いに同じ位置に相違部位が存在するか否かを判定する。
具体的に、欠陥判定手段４５は、それぞれのウェハ６１，６２の共通する位置に、画像判定手段４３により検出された相違部位が存在するか否かを判定し、共通する位置に相違部位が存在する場合には、当該相違部位（例えば、前述のパターン画像ＰＩ１とＰＩ２とにおける相違部位ＤＳ１とＤＳ２）は、フォトマスクのマスクパターンの欠陥に由来すると判定し、共通する位置でない位置に相違部位が単独で存在する場合には、当該相違部位（例えば、前述のパターン画像ＰＩ１とＰＩ２とにおける相違部位ＤＳ３）は、ウェハ上の傷やごみ等による回路パターンの欠陥に由来すると判定する。
そして、欠陥判定手段４５は、マスクパターンの欠陥に由来する相違部位の位置情報と、回路パターンの欠陥に由来する相違部位の位置情報とを分類して、記憶手段４７に記憶させる。
【００３０】
ここで、欠陥判定手段４５は、相違部位の位置比較において、一方の相違部位に他方の相違部位の重心が含まれるか否かを判定することによって、それぞれの相違部位が共通する位置に存在する相違部位であるか否かを判定する。
具体的に、欠陥判定手段４５は、一方のウェハに係る相違部位の重心である画素が、他方のウェハに係る相違部位の領域内に位置するか否かを判定し、また、当該他方のウェハに係る相違部位の重心である画素が、当該一方のウェハに係る相違部位の領域内に位置するか否かを判定する。そして、それぞれの相違部位の重心である画素が、互いに対応する相違部位の領域内に位置する場合には、欠陥判定手段４５は、マスクパターンの欠陥に由来すると判定する。また、互いに対応する相違部位の領域内にそれぞれの重心である画素が位置しない場合には、欠陥判定手段４５は、それぞれのウェハにおける回路パターンの欠陥に由来すると判定する。
【００３１】
欠陥画像出力手段４６は、記憶手段４７に記憶された相違部位の位置情報から、パターン画像記憶部４７１に記憶されたパターン画像から当該相違部位が含まれる画像を抽出し、当該相違部位が生じた原因で分類して、画像出力手段５に出力する。
具体的に、欠陥画像出力手段４６は、マスクパターンの欠陥に由来する相違部位の画像、および、回路パターンの欠陥に由来する相違部位の画像を、当該相違部位を有するパターン画像から切り出して画像出力手段５に出力する。また、欠陥画像出力手段４６は、相違部位の位置情報も合わせて画像出力手段５に出力する。
なお、検査結果出力手段４６は、各パターン画像に相違部位が存在しない場合には、欠陥なしを示す検査結果の画像を出力する。
【００３２】
記憶手段４７は、前述の各機能部４１〜４６で取得、算出および生成された各パターン画像の輝度値、相違部位の位置情報および検査結果等を記憶する。
この記憶手段４７には、パターン画像記憶部４７１、輝度値記憶部４７２、平均輝度値記憶部４７３、基準画像輝度値記憶部４７４、基準画像記憶部４７５および相違位置記憶部４７６が設けられている。
なお、このような記憶手段４７は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成することができる。
【００３３】
パターン画像記憶部４７１は、パターン画像取得手段４１により取得したウェハ６１，６２における各チップ６１１，６２１の回路パターンのパターン画像を記憶する。
輝度値記憶部４７２は、基準画像生成手段４２の輝度値取得部４２１により取得された各チップ６１１，６２１に係る各パターン画像の輝度値を、画素ごと、および、ＲＧＢごとに記憶する。
平均輝度値記憶部４７３は、基準画像生成手段４２の平均値算出部４２２により算出された各パターン画像における各画素の平均輝度値をＲＧＢごとに記憶する。
基準画像輝度値記憶部４７４は、基準画像生成手段４２の輝度値算出部４２３により算出された基準画像における各画素のＲＧＢの輝度値を記憶する。
基準画像記憶部４７５は、基準画像生成手段４２の基準画像形成部４２４により形成された基準画像の画像情報を記憶する。
相違位置記憶部４７６は、画像判定手段４３により検出された相違部位の位置情報を記憶する。なお、相違位置記憶部４７６は、当該位置情報を、位置記憶手段４４の制御下で記憶する。
【００３４】
（３）フォトマスク検査処理
以下に、本実施形態の検査装置１によるフォトマスク検査処理について説明する。
図４〜図６は、検査装置１によるフォトマスク検査処理の処理フローを示す図である。具体的に、図４は、フォトマスク検査処理における全体のフローを示す図である。また、図５および図６は、フォトマスク検査処理における基準画像作成ステップＳ３および画像比較ステップＳ４のそれぞれの処理フローを示す図である。
フォトマスク検査処理は、ウェハ６（６１，６２）の各チップ６１１，６２１に転写された回路パターンＰに係る複数のパターン画像から、当該回路パターンＰを転写する際に用いられたフォトマスクのマスクパターンの良否判定を行う処理である。
【００３５】
（3-1）パターン露光ステップＳ１
すなわち、フォトマスク検査処理では、図４に示すように、まず、検査対象であるフォトマスクに形成されたマスクパターンを用いて、２つのウェハ６１，６２を露光して、当該ウェハ６１，６２に回路パターンを形成する（パターン露光ステップＳ１）。
【００３６】
（3-2）パターン画像取得ステップＳ２
このステップＳ１の後、装置本体４のパターン画像取得手段４１が、撮像手段３にウェハ６１，６２上の複数のチップ６１１，６２１の各回路パターンＰを撮像させ、当該撮像手段３から、各回路パターンＰに係る複数のパターン画像（例えば、前述のパターン画像ＰＩ１，ＰＩ２）を取得する（パターン画像取得ステップＳ２）。そして、パターン画像取得手段４１は、これらパターン画像をパターン画像記憶部４７１に記憶させる。
この後、装置本体４では、基準画像生成手段４２が、取得した各パターン画像に基づいて基準画像を生成する基準画像生成ステップＳ３を実行する。
【００３７】
（3-3）基準画像生成ステップＳ３
基準画像生成ステップＳ３では、図５に示すように、まず、基準画像生成手段４２の輝度値取得部４２１が、ウェハ６１，６２から取得した全てのパターン画像（例えば、パターン画像ＰＩ１，ＰＩ２）の各画素の輝度値を、ＲＧＢごとに取得する（ステップＳ３１、輝度値取得手順）。そして、輝度値取得部４２１は、取得した各ＲＧＢの輝度値を輝度値記憶部４７２に記憶する。
この後、平均値算出部４２２が、輝度値記憶部４７２に記憶された各ＲＧＢの輝度値を取得して、各パターン画像における同じ位置の画素の平均輝度値をＲＧＢごとに算出する（ステップＳ３２、平均値算出手順）。そして、平均値算出部４２２は、算出したＲＧＢごとの各平均輝度値を、平均輝度値記憶部４７３に記憶させる。
【００３８】
次に、輝度値算出部４２３が、平均輝度値記憶部４７３に記憶された各画素のＲＧＢごとの輝度値を参照して、当該画素ごとにＲＧＢの各輝度値を加算して、基準画像の各画素の輝度値を算出する（ステップＳ３３、輝度値算出手順）。そして、輝度値算出部４２３は、算出した各画素の輝度値を、基準画像輝度値記憶部４７４に記憶させる。
このステップＳ３３の後、基準画像形成部４２４は、基準画像輝度値記憶部４７４に記憶された各画素の輝度値に基づいて、基準画像を形成する（ステップＳ３４、基準画像形成手順）。そして、基準画像形成部４２４は、形成した基準画像を基準画像記憶部４７５に記憶させる。
【００３９】
（3-4）画像比較ステップＳ４
画像比較ステップＳ４は、各ウェハ６のパターン画像と基準画像とを比較し、パターン画像に含まれる相違部位が各ウェハ６の共通した位置に存在するか否かを判定する処理である。
この画像比較ステップＳ４では、画像判定手段４３が、１枚目のウェハ６の各パターン画像を対象に設定する（ステップＳ４１）。本実施形態では、画像判定手段４３は、まずウェハ６１から取得した各パターン画像を対象に設定する。
【００４０】
この後、画像判定手段４３は、対象に設定された各パターン画像と、基準画像とをそれぞれ比較し（画像判定ステップＳ４２）、それぞれのパターン画像と基準画像とが相違するか否かを判定する（画像判定ステップＳ４３）。具体的に、画像判定手段４３は、前述のように、各パターン画像における各画素の輝度値と、当該画素を同じ位置の基準画像の画素の輝度値との差が、所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００４１】
ここで、画像判定手段４３が、各パターン画像と基準画像とに相違部位がないと判定した場合、すなわち、対象であるウェハ６１に係る各パターン画像における各画素の輝度値と、当該画素と同じ位置の基準画像の画素の輝度値との差が、すべて所定範囲内であると判定した場合には、当該画像判定手段４３は、ステップＳ４５に移行する。
【００４２】
一方、画像判定手段４３が、相違部位が存在すると判定した場合、すなわち、判定対象であるウェハ６１に係る各パターン画像の各画素の輝度値と、当該画素と同じ位置の基準画像の画素の輝度値との差が所定範囲内にない画素が１つでも存在した場合には、画像判定手段４３は、前述のように、当該画素の隣接する画素の輝度値と、基準画像に係る輝度値との差が所定範囲内であるか否かを判定する。
そして、画像判定手段４３は、隣接する画素の輝度値と、基準画像に係る輝度値との差が所定範囲内にないと判定した場合には、当該隣接する画素を１つの相違部位として、当該相違部位の位置情報を位置記憶手段４４に出力する。また、画像判定手段４３は、隣接する画素の輝度値と、基準画像に係る輝度値との差が所定範囲内にあると判定した場合には、基準画像の輝度値との差が所定範囲内にない画素のみを相違部位として、当該相違部位の位置情報を位置記憶手段４４に出力する。
そして、位置記憶手段４４は、入力した相違部位の位置情報を、相違位置記憶部４７６に記憶する（位置記憶ステップＳ４４）。
【００４３】
この後、画像判定手段４３は、対象とされたパターン画像に係るウェハ６（この時点ではウェハ６１）が、撮像手段３によりパターン画像の取得を行った最後のウェハであるか否かを判定する（ステップＳ４５）。
ここで、画像判定手段４３が、最後のウェハでないと判定した場合には、次のウェハ６（本実施形態ではウェハ６２）の各パターン画像を対象として設定し（ステップＳ４６）、ステップＳ４２を再び実行して、当該ウェハ６２のパターン画像と基準画像との比較を行う。
【００４４】
一方、画像判定手段４３が、最後のウェハ６（例えば、ウェハ６２）であると判定した場合には、欠陥判定手段４５による欠陥原因の判定が行われる。
具体的に、欠陥判定手段４５は、相違位置記憶部４７６に記憶された各ウェハ６１，６２に係るパターン画像の相違部位の位置情報をウェハごとに比較して（欠陥判定ステップＳ４７）、それぞれの相違部位が同じ位置に存在するか否かを判定する（欠陥判定ステップＳ４８）。
ここで、欠陥判定手段４５が、ウェハ６１とウェハ６２とにおいて、共通する位置に相違部位が存在すると判定した場合には、欠陥判定手段４５は、それぞれの相違部位（例えば、パターン画像ＰＩ１をウェハ６１に係るパターン画像とし、パターン画像ＰＩ２をウェハ６２に係るパターン画像とした場合の相違部位ＤＳ１，ＤＳ２）がフォトマスクのマスクパターンの欠陥に由来するものと判定し、欠陥画像出力手段４６を介して、それぞれの相違部位の画像を画像出力手段５に出力する（欠陥画像出力ステップＳ４９）。
【００４５】
また、欠陥判定手段４５が、ウェハ６２に係るパターン画像において、ウェハ６１に係るパターン画像に存在する相違部位と同じ位置に相違部位が存在しない場合、および、ウェハ６１に係るパターン画像において、ウェハ６２に係るパターン画像に存在する相違部位と同じ位置に相違部位が存在しない場合には、欠陥判定手段４５は、当該相違部位（例えば、パターン画像ＰＩ１をウェハ６１に係るパターン画像とし、パターン画像ＰＩ２をウェハ６２に係るパターン画像として場合の相違部位ＤＳ３）が、ウェハ６１，６２上のごみや傷等に由来すると判定し、欠陥画像出力手段４６を介して、当該相違部位の画像、および、相違部位の位置情報を画像出力手段５に出力する（ステップＳ５０）。
【００４６】
この後、欠陥判定手段４５は、全てのパターン画像における相違部位の判定が終了したか否かを判定する（ステップＳ５１）。ここで、全ての相違部位の判定がまだ終了していないと判定した場合には、欠陥判定手段４５は、次の相違部位の判定をすべく、ステップＳ４７を再度実行する。
一方、全ての相違部位の判定が終了したと判定した場合には、欠陥判定手段４５は、フォトマスク検査処理を終了する。
【００４７】
以上のような本実施形態のフォトマスク検査装置１によれば、以下の効果を奏することができる。
すなわち、検査対象であるフォトマスクのマスクパターンが、２つのウェハ６１，６２に転写され、当該マスクパターンに係る回路パターンＰが形成された２つのウェハ６１，６２の複数のパターン画像に基づいて、それぞれのパターン画像と比較される基準画像が形成される。この基準画像と各パターン画像とをそれぞれ比較することにより、マスクパターンの欠陥に由来する相違部位、および、ウェハ６１，６２上の傷やごみ等に由来する相違部位を検出することができる。そして、ウェハ６１上の相違部位と、ウェハ６２上の相違部位との位置を比較することにより、それぞれにウェハ６１，６２の共通した位置に相違部位がある場合は、当該相違部位をマスクパターンの欠陥に由来する相違部位として見做すことができる。このため、パターン画像において、マスクパターンの欠陥に由来する相違部位と、ウェハ６上の傷等に由来する相違部位とを区別することができる。従って、フォトマスクに形成されたマスクパターンの欠陥を確実に検出することができ、当該欠陥の検出精度を向上することができる。
【００４８】
また、フォトマスク検査装置１によれば、マスクパターンの欠陥のみならず、当該マスクパターンが転写された各チップの回路パターンＰの欠陥も検出することができる。従って、ウェハ６１，６２上に形成されたチップ６１１，６２１の外観検査も同時に実施することができる。
さらに、２つのウェハ６１，６２上に形成された回路パターンＰに係る複数のパターン画像に基づいて、基準画像が形成される。これによれば、各パターン画像と比較される誤りのない基準画像を予め用意する必要がない。従って、基準画像を予め用意する際の目視等を行う必要が無くなるので、検査者の負担を軽減できるとともに、検査工程を簡略化することができる。
【００４９】
また、基準画像の各画素の輝度値は、ウェハ６１，６２から取得された複数のパターン画像の同じ位置の画素のＲＧＢの平均輝度値に基づいて算出される。これによれば、あるパターン画像に、他のパターン画像と相違する部位が含まれる場合でも、相違する部位の輝度値と、当該部位と同じ位置の部位の輝度値とが平均化されるので、各パターン画像の輝度値の変化を抑え平均化した基準画像を形成することができる。従って、正確な基準画像を容易形成できる。また、この基準画像とパターン画像とを個別に比較することにより、各パターン画像の相違部位を検出することで、マスクパターンの欠陥および各チップの回路パターンの欠陥を正確に、かつ、確実に検出することができる。
【００５０】
加えて、装置本体４の欠陥判定手段４５が、パターン画像に含まれる基準画像との相違部位が、マスクパターンの欠陥に由来すると判定した場合には、欠陥画像出力手段４６により、当該相違部位の画像を画像出力手段５に出力する。これによれば、相違部位の画像が画像出力手段５に出力されるので、目視等により詳細に相違部位を検査することも可能となる。従って、マスクパターンの検査の幅を広げることができる。
【００５１】
（４）実施形態の変形
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、検査対象を、フォトマスクの全域に形成された同種のマスクパターンとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、フォトマスク上の特定のマスクパターンを検査する方法としてもよく、例えば、フォトマスクには、複数種類のマスクパターンが種類ごとに複数形成されていてもよい。このような場合、検査対象であるマスクパターンが転写された回路パターンをウェハから選択して撮像し、当該回路パターンに係るパターン画像に基づいて基準画像を形成して、当該パターン画像と基準画像とを比較するようにすればよい。
【００５２】
前記実施形態では、２つのウェハ６１，６２に転写された回路パターンのパターン画像に基づいて、マスクパターンの検査を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、マスクパターンの検査に際して、パターン画像を取得するウェハは、３つ以上であってもよい。
【００５３】
前記実施形態では、パターン画像の各画素の輝度値は、ＲＧＢごとに取得するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、所定波長の輝度値を取得できればよく、パターン画像および基準画像は白黒であってもよい。なお、ＲＧＢの輝度値を取得するようにすれば、パターン画像における各画素の輝度値をＲＧＢごとに判定することができるので、本発明のマスクパターンの検査を精度良く行うことができる。
【００５４】
前記実施形態では、欠陥画像出力手段４６は、欠陥と見做した部位の画像を、パターン画像記憶部４７１から取得し、画像出力手段５に出力するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、ウェハ６から当該欠陥に係る部位のパターン画像を再度取得して、当該パターン画像を画像出力手段５に出力するようにしてもよい。この際、回路パターンから倍率を上げてパターン画像を取得するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、複数のマスクパターンが形成されたフォトマスクの検査に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係る検査装置の構成を示すブロック図。
【図２】前記実施形態におけるウェハに転写された回路パターンを示す平面図。
【図３】（Ａ）前記実施形態における基準画像を示す図。（Ｂ）前記実施形態におけるパターン画像を示す図。（Ｃ）前記実施形態におけるパターン画像を示す図。
【図４】前記実施形態におけるフォトマスク検査処理のフローを示す図。
【図５】前記実施形態における基準画像生成ステップのフローを示す図。
【図６】前記実施形態における画像比較ステップのフローを示す図。
【符号の説明】
【００５７】
１…検査装置（フォトマスク検査装置）、３…撮像手段、６（６１，６２）…ウェハ、４１…パターン画像取得手段、４２…基準画像生成手段、４３…画像判定手段、４４…位置記憶手段、４５…欠陥判定手段、Ｐ…回路パターン、ＰＩ１，ＰＩ２…パターン画像、Ｓ１…パターン露光ステップ、Ｓ２…パターン画像取得ステップ、Ｓ３…基準画像生成ステップ、Ｓ３１…輝度値取得手順、Ｓ３２…平均値算出手順、Ｓ３４…基準画像形成手順、Ｓ４２，Ｓ４３…画像判定ステップ、Ｓ４４…位置記憶ステップ、Ｓ４７，Ｓ４８…欠陥判定ステップ、Ｓ４９…欠陥画像出力ステップ、ＳＩ…基準画像。
【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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