(57)【要約】【目的】  アライメント時間を短縮することができる、マスク検査装置におけるアライメント方法を提供することを目的とする。【構成】  アライメントマークの画像データと、測長されたステージ位置の座標データを関連付けて蓄積し、アライメントマークの取得画像から、前記アライメントマークの取得画像上の傾きを算出し、アライメントマークの取得画像と関連付けられた前記ステージ位置の座標データから、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾きを算出し、算出されたアライメントマークの取得画像上の傾きと、前記算出されたステージ走行方向のステージ座標軸との傾きから、実際の前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きを算出して、１箇所のアライメントマークの取得画像についてのみ算出された、マスクとステージ座標軸との傾きから、マスクの回転補正をすることを特徴とするマスク検査装置におけるアライメント方法。【選択図】        図１
2007093826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージを１方向に連続移動して、１次元画像センサーで２次元画像を取得する撮像手段を持ったマスク検査装置におけるアライメント方法であって、
マスク上のアライメントマークの画像データを取得するステップと、
前記アライメントマークの画像データと、測定されたステージ位置の座標データを関連付けて蓄積するステップと、
前記アライメントマークの画像データより生成される取得画像から、前記アライメントマークの前記取得画像上の傾きを算出するステップと、
前記アライメントマークの画像データと関連付けられた前記ステージ位置の座標データから、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
前記算出されたアライメントマークの取得画像上の傾きと、前記算出されたステージ走行方向のステージ座標軸との傾きから、実際の前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
１箇所のアライメントマークの取得画像についてのみ算出された、前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きから、前記マスクの回転補正をすることを特徴とするマスク検査装置におけるアライメント方法。
【請求項２】
ステージを１方向に連続移動して、１次元画像センサーで２次元画像を取得する撮像手段を持ったマスク検査装置におけるアライメント方法であって、
マスク上のアライメントマークの画像データを取得するステップと、
前記アライメントマークの画像データと、測定されたステージ位置の座標データを関連付けて蓄積するステップと、
前記アライメントマークの画像データから生成される取得画像から、前記アライメントマークの取得画像上の傾きを算出するステップと、
前記アライメントマークの画像データと関連付けられた前記ステージ位置の座標データから、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
前記算出されたアライメントマークの取得画像上の傾きと、前記算出されたステージ走行方向のステージ座標軸との傾きから、実際の前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
１箇所のアライメントマークの取得画像についてのみ算出された、前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きに基づき、２箇所目以降のアライメントマークのサーチ範囲を補正することを特徴とするマスク検査装置におけるアライメント方法。
【請求項３】
前記アライメントマークの画像データと、測定されたステージ位置の座標データを関連付けて蓄積するステップにおいて、位置回路に入力されるステージ位置の座標データに同期させて蓄積することを特徴とする請求項１または２記載のマスク検査装置におけるアライメント方法。
【請求項４】
前記アライメントマークの画像データと、測定されたステージ位置の座標データを関連付けて蓄積するステップにおいて、１次元画像センサーの１ライン単位ごとに関連付けを行うことを特徴とする請求項３記載のマスク検査装置におけるアライメント方法。
【請求項５】
前記アライメントマークの画像データと、測定されたステージ位置の座標データを関連付けて蓄積するステップにおいて、一定のクロック信号に同期させて蓄積することを特徴とする請求項１または２記載のマスク検査装置におけるアライメント方法。
【請求項６】
ステージを１方向に連続移動して、１次元画像センサーで２次元画像を取得する撮像手段を持ったマスク検査装置におけるアライメント方法であって、
マスク上のアライメントマークの画像データを取得するステップと、
前記アライメントマークの画像データと、測定されたステージ位置の座標データを関連付けて蓄積するステップと、
前記アライメントマークの画像データと関連付けられた前記ステージ位置の座標データに基づき、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾きが補正されるよう、前記アライメントマークの取得画像を修正するステップと、
修正された前記アライメントマークの取得画像から、前記アライメントマークの取得画像上の傾きを算出するステップと、
１箇所のアライメントマークの取得画像についてのみ算出された、前記アライメントマークの取得画像上の傾きから、前記マスクの回転補正をすることを特徴とするマスク検査装置におけるアライメント方法。
【請求項７】
ステージを１方向に連続移動して、１次元画像センサーで２次元画像を取得する撮像手段を持ったマスク検査装置の１次元画像センサーの傾きを求める評価方法であって、
マスク上のアライメントマークの画像データを取得するステップと、
前記アライメントマークの画像データと、測定されたステージ位置の座標データを関連付けて蓄積するステップと、
前記アライメントマークの画像データから生成される取得画像から、前記アライメントマークの取得画像上の傾きを算出するステップと、
前記アライメントマークの画像データと関連付けられた前記ステージ位置の座標データから、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
前記算出されたアライメントマークの取得画像上の傾きと、前記算出されたステージ走行方向のステージ座標軸との傾きから、実際の前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
前記アライメントマークの取得画像内の、設計上前記ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの、前記取得画像上の傾きを算出するステップと、
算出された前記実際のマスクとステージ座標軸との傾きと、算出された前記アライメントマークの取得画像内の、設計上ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの、取得画像上の傾きから、マスク検査装置の１次元画像センサーの傾きを求めることを特徴とする評価方法。
【請求項８】
ステージを１方向に連続移動して、１次元画像センサーで２次元画像を取得する撮像手段を持ったマスク検査装置の１次元画像センサーの傾きを求める評価方法であって、
マスク上の複数のアライメントマークの画像データを取得するステップと、
前記複数のアライメントマークの画像データと、測定されたそれぞれの画像データのステージ位置の座標データから、実際の前記マスクとステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
前記複数のアライメントマークの取得画像内の、設計上ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの、前記取得画像上の傾きを算出するステップと、
算出された前記複数のアライメントマークの取得画像内の、前記設計上ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの、前記取得画像上の傾きの平均値を算出するステップと、
算出された前記実際のマスクとステージ座標軸との傾きと、算出された前記アライメントマークの取得画像内の、前記設計上ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの、取得画像上の傾きの平均値から、マスク検査装置の１次元画像センサーの傾きを求める評価方法。
【請求項９】
ステージを１方向に連続移動して、１次元画像センサーで２次元画像を取得する撮像手段を持ったマスク検査装置におけるアライメント方法であって、
マスク上のアライメントマークの画像データを取得するステップと、
前記アライメントマークの画像データから生成される取得画像内の、設計上ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの、前記取得画像上の傾きを算出するステップと、
算出された前記アライメントマークの取得画像内の、設計上前記ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの、前記取得画像上の傾きと、アライメントに先立ち予め算出された１次元画像センサーの傾きから、実際の前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
算出された前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きから、前記マスクの回転補正をすることを特徴とするマスク検査装置におけるアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造に使用されるマスクの欠陥を検査するマスク検査装置に係わり、特に、マスク検査装置における試料のアライメント方法およびそのアライメント方法に適用される評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路は、露光技術やプロセス技術の向上によりますます高集積化、微細化が進められている。既に、デザインルール９０ｎｍの製品が市場で製造され、次世代、次々世代品の６５ｎｍ、４５ｎｍ製品の開発も精力的に進められている。これに伴い回路のパターンが形成された原画パターン（マスク、フォトマスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）に対しても、より一層の位置精度、寸法精度、微小欠陥や異物の低減などが要求されている。  
【０００３】
これに対して、マスク検査装置においては、通常、ダイツーデータベース（ｄｉｅ  ｔｏ  ｄａｔａｂａｓｅ）比較あるいは、ダイツーダイ（ｄｉｅ  ｔｏ  ｄｉｅ）比較と呼ばれる検査方法が採用されている。ここで、ダイツーデータベース比較とは、マスク上の被検査回路パターンを１次元画像センサーで撮像した画像データと、マスク上の回路パターンの基となったＣＡＤデータからつくられた参照データを比較し、両者の不一致点を欠陥として検出する検査方法である。また、ダイツーダイ比較とは、同一マスク上の異なる場所の同一回路パターンを１次元画像センサーで撮像した画像データ同士を比較し、両者の不一致点を欠陥として検出する検査方法である。
【０００４】
いずれの検査方法の場合においても、データ同士の不一致点を欠陥として検出するので、信頼性の高い検査のためには、両データの位置合わせが重要である。ここで、両者の位置合わせを損なう要因は、多々あるが、特に、試料であるマスクのマスク検査装置内での回転量、すなわち検査装置のステージ座標軸とマスクの傾きが一つの大きな要因であり、その補正が重要となる。そして、通常、その傾き補正は、マスク上の特定のアライメントマークを読み取ることによる方法が採られている。
【０００５】
次にアライメントマークからのマスクの傾き補正方法について説明する。
まず、あらかじめ、マスクの搬送精度をもとに規定されたサーチ範囲を、１次元画像センサーによって走査し、マスク上の所定の箇所に設けられた特定のアライメントマークの画像データを取得する。原理的には、検出したアライメントマークの傾き（画像傾き）、すなわちアライメントマーク内のラインパターンの取得画像上での傾きと、設計上の傾きの差が、マスクの回転量、すなわち、ステージ座標軸とマスクの傾きとなるはずである。
しかし、実際には、図８の概念図に示すように、アライメントマークの取得画像の傾きの要因には、ステージ座標軸とマスクの傾きに加え、１次元画像センサーによる画像取得の際のステージ走行時の揺らぎと１次元画像センサーの傾きがある。
例えば、図９に示すように、ステージ座標軸とマスクが傾いていない場合であっても、ステージ走行時の揺らぎがあれば、アライメントマークの取得画像の水平方向（ステージ走行方向）のラインパターンは、局所的な揺らぎの角度だけ傾くことになる。また、図１０に示すように、ステージ座標軸とマスクが傾いていない場合であっても、１次元画像センサーが傾いていれば、アライメントマークの取得画像の垂直方向のラインパターンは、センサーの傾き分だけ傾くことになる。
したがって、必ずしも、検出した取得画像上でのアライメントマークの傾きを、実際のステージ座標軸とマスクの傾きとして、補正をすることはできない。
【０００６】
そこで、従来は、１つのアライメントマークの画像データではなく、複数のアライメントマークの画像データに基づき傾きを決定し補正している（特許文献１）。すなわち、例えば、まず、図８に示すような、第１のアライメントマークをサーチし、そのアライメントマークの画像データとレーザ干渉計等により測長されたステージ位置の座標データを取り込む。次に、ステージの走行時の揺らぎを無視できるほど、十分にＸ軸方向に離間した第２のアライメントマークをサーチし、そこへステージを移動させ、最初のアライメントマークと同様に画像データとステージ位置の座標データを取り込む。そして、Ｘ軸方向とＹ軸方向の移動距離に基づき、ステージ座標軸とマスクの傾きを算出し回転補正している。
【０００７】
もっとも、このような従来技術では、マスク検査に入る前に、複数のアライメントマークをサーチする必要が生じ、装置のタクトタイムが増大し、装置の効率的運用が図れないという問題点があった。特に、マスクのステージに対する回転量のばらつきが大きい場合には、第２のサーチ範囲の予測精度が下がる。そのため、サーチ範囲を広げる必要が生じてサーチに費やす時間が増大するため、問題はより深刻であった。
【特許文献１】特開平１１−９７５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、アライメント時間を短縮することができる、マスク検査装置におけるアライメント方法およびそのアライメント方法に適用される評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様のマスク検査装置のアライメント方法は、
ステージを１方向に連続移動して、１次元画像センサーで２次元画像を取得する撮像手段を持ったマスク検査装置におけるアライメント方法であって、
マスク上のアライメントマークの画像データを取得するステップと、
前記アライメントマークの画像データと、測定されたステージ位置の座標データを関連付けて蓄積するステップと、
前記アライメントマークの画像データより生成される取得画像から、前記アライメントマークの前記取得画像上の傾きを算出するステップと、
前記アライメントマークの画像データと関連付けられた前記ステージ位置の座標データから、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
前記算出されたアライメントマークの取得画像上の傾きと、前記算出されたステージ走行方向のステージ座標軸との傾きから、実際の前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
１箇所のアライメントマークの取得画像についてのみ算出された、前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きから、前記マスクの回転補正をすることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様のマスク検査装置のアライメント方法は、
ステージを１方向に連続移動して、１次元画像センサーで２次元画像を取得する撮像手段を持ったマスク検査装置におけるアライメント方法であって、
マスク上のアライメントマークの画像データを取得するステップと、
前記アライメントマークの画像データと、測定されたステージ位置の座標データを関連付けて蓄積するステップと、
前記アライメントマークの画像データから生成される取得画像から、前記アライメントマークの取得画像上の傾きを算出するステップと、
前記アライメントマークの画像データと関連付けられた前記ステージ位置の座標データから、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
前記算出されたアライメントマークの取得画像上の傾きと、前記算出されたステージ走行方向のステージ座標軸との傾きから、実際の前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
１箇所のアライメントマークの取得画像についてのみ算出された、前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きに基づき、２箇所目以降のアライメントマークのサーチ範囲を補正することを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様のマスク検査装置のアライメント方法は、
ステージを１方向に連続移動して、１次元画像センサーで２次元画像を取得する撮像手段を持ったマスク検査装置におけるアライメント方法であって、
マスク上のアライメントマークの画像データを取得するステップと、
前記アライメントマークの画像データから生成される取得画像内の、設計上ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの、前記取得画像上の傾きを算出するステップと、
算出された前記アライメントマークの取得画像内の、設計上前記ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの、前記取得画像上の傾きと、アライメントに先立ち予め算出された１次元画像センサーの傾きから、実際の前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きを算出するステップと、
算出された前記マスクと前記ステージ座標軸との傾きから、前記マスクの回転補正をすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アライメント時間を短縮することができる、マスク検査装置におけるアライメント方法およびそのアライメント方法に適用される評価方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係わるマスク検査装置におけるアライメント方法および評価方法について、添付図面に基づき説明する。
【００１４】
説明に先立ち、本発明で用いる用語の用法を定義する。
本発明で、画像データとは、デジタル情報であり、１次元画像センサーによって取得される、個々の画素データ、１次元画像センサーの１ライン分に相当する画素データの総体、あるいは、１次元画像センサーによって取得された画像データを２次元化した２次元画像のデータの総体のいずれかを指す。
本発明で、取得画像とは、１次元画像センサーによって取得された画像データを２次元化した２次元画像イメージをいう。
本発明で、関連付けとは、ステージ位置の座標データとアライメントマークの画像データを対応させ、ステージ位置の座標データを持ったアライメントマークの画像データを生成することを言う。
【００１５】
以下、本発明のマスク検査装置におけるアライメント方法および評価方法で使用されるマスク検査装置の装置構成とその運用方法について説明する。
（装置構成）
【００１６】
図１は、本発明のマスク検査装置におけるアライメント方法および評価方法で使用されるマスク検査装置の装置構成を示す概念図である。
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マスク検査装置１００は、光学画像データ取得部１５０と制御系回路１６０を備えている。光学画像データ取得部１５０は、ＸＹθステージ１０２、光源１０３、拡大光学系１０４、１次元画像センサーであるフォトダイオードアレイ１０５、センサー回路１０６、ステージ位置の座標データを測定するレーザー測長システム１２２、オートローダー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、比較回路１０８、画像データおよびステージ位置の座標データを蓄積する画像座標バッファ回路１４０、オートローダー制御回路１１３、ステージ制御回路１１４、オートフォーカス制御回路１４２、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、フロッピー（登録商標）ディスク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ステージ１０２を駆動する、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータを備えている。
ここで、１次元画像センサーである１０５は、例えば、２０４８画素のセンサー幅を有するフォトダイオードアレイである。
なお、図１では、本発明を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。試料検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
（アライメント画像取得方法）
【００１７】
次に、上記マスク検査装置におけるアライメント画像取得方法について、説明する。マスク１０１は水平方向および回転方向に移動可能に設けられたＸＹθステージ１０２上に載置され、マスク１０１に形成されたパターンには適切な光源１０３によって光が照射される。マスクを透過した光は、拡大光学系１０４を介してフォトダイオードアレイ（１次元画像センサー）１０５に入射する。この時、拡大光学系１０４が制御され、フォトダイオードアレイ１０５上に拡大された光学画像として結像される。
フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの光学画像は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、更にセンサー回路１０６によってＡ/Ｄ変換される。
ＸＹθステージ１０２は、制御計算機１１０の制御の下に、ステージ制御回路１１４により駆動される。そして、ＸＹθステージ１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、ステージ位置の座標データとして位置回路１０７に供給される。
画像座標バッファ回路１４０は、センサー回路１０６より取得された１次元デジタル画像データと、位置回路１０７により出力されるステージ位置の座標データとを入力し、ステージの移動距離あるいは一定時間ごとに画像データとステージ位置の座標データを関連付けて画像座標バッファ回路１４０上のメモリに蓄積することで、パターンの画像を２次元デジタル画像として保存する。また、画像座標バッファ回路１４０は、２次元画像とともに位置回路１０７により座標データを保存する機能と、センサーの感度特性を補正する機能を持つ。
ここで、センサーの感度特性の補正は、すべての画素に対してＧａｉｎの乗算とＯｆｆｓｅｔの加算を実行することにより行われる。それぞれの画素に適用されるＧａｉｎとＯｆｆｓｅｔの値は、任意の黒部と白部の画像を取得し、以下の連立方程式から求められる。
黒部目標値＝Ｇａｉｎ＊黒部入力値＋Ｏｆｆｓｅｔ
白部目標値＝Ｇａｉｎ＊白部目標値＋Ｏｆｆｓｅｔ
上記撮像方法により、短冊状の２次元画像を繰り返し取得することで、サーチ範囲内に予め決められたアライメントマークを探し、アライメントマークの画像データを取得する。サーチ範囲は、マスク検査装置の有するマスクの搬送精度により決定する。すなわち、搬送精度が高ければ、サーチ範囲を狭め、サーチ時間を短縮することができるが、逆に搬送精度が低ければ、サーチ範囲を広げざるを得なくなり、サーチ時間が延びてしまうことになる。
上記の方法で取得されたアライメントマークの画像データを利用することにより、マスクのマスク検査装置内での回転量の補正を行うことになる。
図２は、以上説明したアライメント方法の概念図である。撮像手段部（光学画像データ取得部）で得られたアライメントマークの画像データと、座標取得手段部（レーザ測長システム）で得られた座標データ（ステージ位置の座標データ）が、画像座標バッファ回路部で関連付けられて画像メモリと座標メモリに保存され、この保存された座標データ付画像データが計算機（制御部）に送られ、実際のマスクと座標軸の傾きを算出し、マスクの回転補正を行い、その補正をフィードバックして撮像手段を制御する。
[実施の形態１]
【００１８】
まず、本発明の実施の形態１として、１箇所のアライメントマークのみからマスクの回転量を補正するマスク検査装置におけるアライメント方法であって、位置回路に入力されるステージ位置の座標データに同期させてアライメントマークの画像データとステージ位置の座標データの関連付けを行うアライメント方法について説明する。
【００１９】
まず、マスクの１箇所にあるアライメントマークをサーチし、その画像データを取得する。
ここで、図３を用いて、本実施の形態におけるアライメントマークの画像データと、ステージ位置の座標データとの関連付けについて、説明する。
本実施の形態においては、画像データとステージ位置の座標データとの関連付けは、位置回路に入力されるステージ位置の座標に同期して行われる。そして、本発明のアライメント方法では、１ラインより細かなステージ位置の座標データは不要なため、１次元画像センサーの１ライン出力ごとに関連付けを行う。この同期方法の場合、同期信号はステージ位置の座標データと目標の座標値とを比較しながら出される。すなわち、予め、目標の座標と画像ピッチを回路のレジスタに設定し、現在のステージ位置の座標値が目標の座標値を超えたところで同期信号を出す。この同期信号により、位置回路から出力され、加算＆カウントレジスタに取り込まれているステージ位置の座標データについて除算処理を行い、平均化座標を求めると同時に、目標の座標値が画素ピッチ分加算されることにより更新される。そして、算出された平均化座標と、画像データを関連付けて、画像メモリと座標メモリに関連付けられた形で保存する。なお、センサー回路で取り込まれた１次元画像デジタルデータは、センサー感度補正された後に画像メモリに蓄積される。以上のように、ステージ位置の座標データと関連付けられた画像データを用いて、マスクの回転補正を行う。
【００２０】
図４は、本実施の形態を説明する図面である。先に、背景技術の説明において説明したように、アライメントマークの取得画像の傾きには、マスクの検査装置内での回転量、すなわち、マスクとステージ座標軸との傾きのみならず、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾き（ステージ走行時の揺らぎ）や、１次元画像センサーの傾きが要因として加わっている。
通常、１次元画像センサーの傾きは、モニターされていない。そこで、本実施の形態では、先に述べたように、１次元画像センサーの傾きが反映されない、例えば、図４のＡ−Ａ’で示す水平方向（ステージ走行方向）のラインパターンを利用して補正する。
【００２１】
まず、取得画像内でのＡ−Ａ’の水平方向からの傾きθを測定算出する。
次に、θには先に背景技術で説明したように、ステージ走行時の揺らぎによる角度成分が含まれている。そして、このステージ走行方向のステージ座標軸との傾き（ステージ走行時の揺らぎ）は、Ａ−Ａ’を含むライン出力に関連付けられた座標データから求められるＸ座標の移動量と、Ｙ座標の変動量から算出することが可能である。なぜなら、本来ステージ走行時の揺らぎが無ければ、Ｘ座標の移動に伴う、Ｙ座標の変動量はゼロであるべきところ、Ｙ座標に変動があるということは、その変動量こそが、ステージ走行時の揺らぎ量を反映することになるからである。
そうすると、アライメントマークの取得画像上の傾きθから、算出されたステージ走行方向のステージ座標軸との傾きを除去することにより、実際のマスクとステージ座標軸との傾きが求められる。
そして、この傾き分だけ、マスクの回転補正を行う。
【００２２】
本実施の形態により、１箇所のみのアライメントマークの測定によりマスクの回転補正が可能となり、マスク検査装置のアライメント時間を短縮することができる。
また、ステージ位置の座標データに同期して、１ラインごとの画像データにステージ位置の平均化座標を関連づけているため、マスクとステージ座標軸との傾きを精度よく算出し、高精度の回転補正をすることが可能である。すなわち、ステージ位置の座標データに同期して画像を蓄積するため、ステージに速度ムラが生じても、取得画像が伸び縮みすることがおこりにくい。よって、取得画像上の傾きの算出に誤差が生じにくい。また、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾きについても、１ラインごとの画像データに関連付けられた平均化座標データのＸ座標の移動量、および、Ｙ座標の変動量をフィッティングすることにより求めることで、より高精度に算出できる。
【００２３】
なお、ステージ位置の座標データに同期して画像を蓄積する場合、ステージ速度にムラがあると、露光時間がラインごとに異なることで光量ムラが生じ、取得画像上の傾き算出を困難にする場合がある。このような場合には、図３に示すように、平均化座標を求める際に使用したカウンタ値（露光時間を示す）に応じて、センサー感度特性補正用のＧａｉｎを修正することで、光量ムラの影響を少なくすることも考えられる。
[実施の形態１の変形例１]
【００２４】
実施の形態１の変形例１について、以下説明する。
この変形例においては、画像データとステージ位置の座標データとの関連付けは、１次元画像センサーの１ライン出力ごとではなく、一定の間隔をおいたライン出力ごとに行う点で、実施の形態１と異なっている。
すなわち、本発明のアライメント方法では、図４に示すＡ−Ａ’間の、すべてのライン出力について取得画像とステージ位置の座標データとの関連付けが行われている必要は無く、原理的には、２ラインについての関連付けがなされていれば、実際のマスクとステージ座標軸との傾きが求められる。
なお、Ｘ座標としては、実施の形態１のように、平均化座標をもちいてもよいし、１ラインにつき、１測定のみのステージ位置の座標データ測定値を使うことも可能である。
【００２５】
この変形例によれば、ステージ位置の座標データと関連付けられるラインの数が減るため、回転補正の精度自体は、実施の形態１に比べて落ちざるをえない。しかし、関連づけられるラインの数が減るため、画像座標バッファ回路のメモリ量を減らすなど回路規模の縮小が可能となる。
[実施の形態１の変形例２]
【００２６】
実施の形態１の変形例２について、以下説明する。
この変形例は、ステージ走行時の揺らぎが補正されるようアライメントマークの取得画像を修正する点で、実施の形態１と異なっている。
アライメントマークの取得画像上での傾きは、実際のマスクとステージ座標軸との傾きに加え、ステージ走行時の揺らぎの影響が含まれている。そこで、ステージの走行目標Ｙ座標（例えば、水平ラインパターンなら変動量はゼロ）と、１ラインごとに画像データに関連付けられたＹ座標との差から各ラインの取得画像を修正する。すなわち、ステージ走行時の揺らぎの影響を受けていない画像を作成してから、アライメントマークの取得画像上の傾きを測定する。
本変形例を、図５を用いて、具体的に説明する。図には、２０４８画素のセンサー幅を有する１次元画像センサーで取得された修正前の１ライン分の画像データと、修正後の１ライン分の画像データを示す。ここで、画像データを構成する個々の画素の画素サイズは７０ｎｍ×７０ｎｍであり、図において、各画素内に記述された数値は、各画素の階調値を示す。例えば、修正前の画像データに関連付けられたＹ座標が、ステージの走行目標Ｙ座標より２００ｎｍ大きかった場合、図に示すように、２００ｎｍ／７０ｎｍ＝２．８５７画素分画像を上へシフトする修正を画像データに施すことによって取得画像を修正する。なお、この時、補正後の各画素の階調値は、図に示すように対応する２画素の階調値から面積比率計算で求めればよい。そして、このような修正を取得画像内の各ラインの画像データに施すことによって得られた、ステージ走行時の揺らぎの影響を受けていない画像から、アライメントマークの取得画像上の傾きを測定する。
【００２７】
この変形例によれば、ステージ走行時の揺らぎの影響が画像上から排除されているため、実際のマスクとステージ座標軸の傾きを、マスク検査装置のオペレータが直接視認して確認することが可能となる。
[実施の形態２]
【００２８】
次に、本発明の実施の形態２として、１箇所のアライメントマークのみからマスクの回転補正をするマスク検査装置におけるアライメント方法であって、一定のクロック信号に同期させてアライメントマークの画像データとステージ位置の座標データの関連付けを行うアライメント方法について説明する。本実施の形態は、以下説明する関連付けの方法と、取得画像の補正以外に関しては、実施の形態１と同様のため、記述を省略する。
【００２９】
ここで、図６を用いて、本実施の形態におけるアライメントマークの画像データと、ステージ位置の座標データとの関連付けについて、説明する。
本実施の形態２では、アライメントマークの画像データとステージ位置の座標データの関連付けを、予測されるステージ速度に応じた一定時間単位、すなわち、画像座標バッファ回路内のクロック信号、例えば、２００ＫＨｚのクロック信号、に同期させて行うことを特徴としている。そのため、一定時間単位で取得された画像が１ラインとして２次元画像に展開されるため、ステージに速度ムラが生ずると、画像がステージ方向に伸び縮みする特徴がある。そこで、アライメントマークの取得画像上の傾きを算出する際に、関連付けられた座標データを考慮して傾き量の補正を行う。
なお、実施の形態１の変形例１のように、一定の間隔をおいたライン出力ごとに関連付けをおこなってもかまわない。また、実施の形態１の変形例２のように、アライメントマークの取得画像を修正してもかまわない。
【００３０】
本実施の形態では、一定時間単位、すなわち、同一露光時間単位で画像データとステージ位置の座標データの関連付けを行っているため、２次元画像の光量ムラが生ぜず取得画像が良質となる。したがって、アライメントマークの取得画像上の傾きを求める際の測定の精度が上がり、より高精度な回転補正が可能となる。
[実施の形態３]
【００３１】
次に、本発明の実施の形態３として、１箇所のアライメントマークの取得座標のみから算出されたマスクとステージ座標軸との傾きに基づき、２箇所目以降のアライメントマークサーチ範囲を補正するアライメント方法について説明する。
本実施の形態のアライメント方法は、以下に説明する箇所を除いて実施の形態１と同様であるため、同様な箇所の説明を省略する。
【００３２】
複数のアライメントマークを用いてマスクのアライメントを行う場合、１箇所目のアライメントマークの測定が終わった後、予め予測されたサーチ位置へステージを移動して、２箇所目のアライメントマークをサーチする。本実施の形態においては、複数のアライメントマークを用いる場合に、２箇所目のアライメントマークのサーチ範囲を、１箇所目で算出されたマスクの傾きによる回転補正を考慮して決定する。すなわち、サーチ範囲の座標を、回転補正後の座標に変換する。
【００３３】
以上のように、１箇所目のアライメントマークによる回転補正を取り込んで、２箇所目以降のサーチを行うことにより、サーチ範囲の位置精度があがる。したがって、２箇所目以降のサーチ範囲を狭くすることが出来、サーチに要する時間を短縮することが可能となり、装置の有効利用を図ることができる。
[実施の形態４]
【００３４】
次に、本発明の実施の形態４として、マスク検査装置の１次元画像センサーの傾きを求める評価方法について説明する。
【００３５】
先に、背景技術の説明において説明したように、アライメントマークの取得画像の傾きには、マスクの検査装置内でのマスクの回転量、すなわち、マスクとステージ座標軸との傾きのみならず、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾き（ステージ走行時の揺らぎ）や、１次元画像センサーの傾きが要因として加わっている。
本実施の形態では、例えば、これまでに説明してきた各実施の形態のいずれかを用いて、まず、実際のマスクの傾きとステージ座標軸との傾きを求める。
続いて、本実施の形態では、求められた実際のマスクの傾きとステージ座標軸との傾きと、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾き（ステージ走行時の揺らぎ）が反映されない、図７のＢ−Ｂ’で示す設計上ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの傾きから１次元画像センサーの傾きを算出する。
【００３６】
ここでは、実際のマスクとステージ座標軸との傾きを算出した後に、取得画像内でのＢ−Ｂ’の垂直方向からの傾きθを測定算出する。
次に、θには先に説明したように、実際のマスクとステージ軸座標軸との傾きに、１次元画像センサーの傾きが要因として加わっている。そこで、傾きθから、既に、既知となっている実際のマスクとステージ座標軸との傾きを差し引くことで、１次元画像センサーの傾きが求められる。
【００３７】
なお、ここでは、１箇所のアライメントマークより得られた画像データおよび取得画像により、実際のマスクのステージ座標軸に対する傾きを求め、その傾きを用いて１次元画像センサーの傾きをもとめた。しかし、例えば、従来のように、複数のアライメントマークの画像データと、測定されたそれぞれの画像データのステージ座標の位置データから、実際のマスクのステージ座標軸に対する傾きを求め、その値を、複数のアライメントマークから求めた複数の、設計上ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの傾きの平均値から差し引く方法で１次元画像センサーの傾きを算出する方法であってもかまわない。
【００３８】
本実施の形態により、マスク検査装置の１次元画像センサーの傾きを容易に、かつ、精度よくモニターすることが可能になる。
[実施の形態５]
【００３９】
次に、本発明の実施の形態５として、マスク検査装置の１次元画像センサーの傾きを用いて、マスクの回転補正を行うマスク検査装置におけるアライメント方法について説明する。
【００４０】
本実施の形態においては、まず、１次元画像センサーのステージ座標軸に対する傾きが既知であることを前提とする。この１次元画像センサーの傾きを算出する方法としては、例えば、実施の形態４で説明した方法を用いることが考えられるが、必ずしもこの方法に限らず、より直接的な計測手段でセンサーの傾きを求めてもかまわない。
【００４１】
まず、図７に示すように、アライメントマークの画像を取得する。
続いて、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾き（ステージ走行時の揺らぎ）が反映されない、図７のＢ−Ｂ’で示す設計上ステージ走行方向のステージ座標軸に垂直なラインパターンの傾きを算出する。θには先に背景技術で説明したように、実際のマスクとステージ軸座標軸との傾きに、１次元画像センサーの傾きが要因として加わっている。そこで、傾きθから、既に、既知となっている１次元画像センサーの傾きを差し引くことで、実際のマスクとステージ座標軸との傾きが求められる。
なお、本実施の形態においては、ステージ走行方向のステージ座標軸との傾き（ステージ走行時の揺らぎ）が反映されない垂直方向のラインパターンを利用するため画像データとステージ位置の座標データの関連付けは特に必要とされない。
【００４２】
本実施の形態により、１次元画像センサーの傾きが既知の場合には、画像データとステージ位置の座標の関連付け等の処理が不要となり、装置の回路規模の縮小を図ることが出来る。
【００４３】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態の説明においては、装置構成、制御手法やデータ処理等で、本発明の説明に直接必要と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、制御手法やデータ処理等を適宜選択して用いることができる。例えば、実施の形態においては、回転補正のみについて説明したが、通常行われるその他のアライメント補正が行われてもかまわない。
【００４４】
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マスク検査装置のアライメント方法および評価方法は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のマスク検査装置におけるアライメント方法で使用されるマスク検査装置の装置構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１におけるアライメント方法の概念図である。
【図３】実施の形態１におけるアライメントマークの画像データと、ステージ位置の座標データとの関連付けを説明図である。
【図４】実施の形態１を説明する図面である。
【図５】実施の形態１の変形例２を説明する図面である。
【図６】実施の形態２におけるアライメントマークの画像データと、ステージ位置の座標データとの関連付けを説明図である。
【図７】実施の形態４，５を説明する図面である。
【図８】本発明の背景技術を説明する図である。
【図９】本発明の背景技術を説明する図である。
【図１０】本発明の背景技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  試料検査装置
１０１  フォトマスク
１０２  ＸＹθステージ
１０３  光源
１０４  拡大光学系
１０５  フォトダイオードアレイ
１０６  センサー回路
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
１１３  オートローダー制御回路
１１４  テーブル制御回路
１１５  磁気テープ装置
１１６  フロッピー（登録商標）ディスク
１１７  ＣＲＴ
１１８  パターンモニタ
１１９  プリンタ
１２０  バス
１２２  レーザー測長システム
１３０  オートローダー
１４０  画像座標バッファ回路
１４２  オートフォーカス制御回路
１５０  光学画像データ取得部
１６０  制御系回路
１７０  照明光学系
【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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