(57)【要約】【課題】半導体パターンの線幅、ピッチが検査光の波長以下になっても半導体パターン上の欠陥の検出能力を維持すること。【解決手段】センサ２及び拡大光学系３の各特性に基づいて作成されたセンサ２の出力特性データＣを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理し、この補間処理されたセンサ画像データ２７からマスク１に形成されたパターンの像を復元したセンサ画像データ２８を取得するマスク復元フィルタ２０を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査パターンをセンサにより撮像して取得したセンサ画像データと前記被検査パターンの参照データとに基づいて前記被検査パターンを検査するパターン検査方法において、
少なくとも前記センサの特性に基づいて作成させた前記センサの出力特性データを参照して前記センサ画像データの画素を補間処理し、この補間処理された前記センサ画像データから前記被検査パターンの像を復元し、
前記復元された前記センサ画像データと前記参照データとを比較して前記被検査パターンを検査する、
ことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項２】
前記画素補間処理は、少なくとも前記センサの特性に基づいて作成させた前記センサの前記出力特性データをルックアップテーブルに記憶し、このルックアップテーブルに記憶された前記出力特性データを参照して前記センサ画像データの画素を補間処理することを特徴とする請求項１記載のパターン検査方法。
【請求項３】
被検査パターンをセンサにより撮像して取得したセンサ画像データと前記被検査パターンの参照データとに基づいて前記被検査パターンを検査するパターン検査装置において、
少なくとも前記センサの特性に基づいて作成させた前記センサの出力特性データを参照して前記センサ画像データの画素を補間処理し、この補間処理された前記センサ画像データから前記被検査パターンの像を復元した前記センサ画像データを取得するパターン像復元部と、
前記パターン像復元部により復元された前記センサ画像データと前記参照データとを比較して前記被検査パターンを検査するデータ比較部と、
を具備することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項４】
前記パターン像復元部は、少なくとも前記センサの特性に基づいて作成させた前記画像センサの前記出力特性データを記憶するルックアップテーブルを有し、前記ルックアップテーブルに記憶された前記出力特性データを参照して前記センサ画像データの画素を補間処理する画素補間処理部を有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】
前記パターン像復元部は、少なくとも前記センサの特性及び前記センサの光学系の特性に基づいて作成させた前記センサの前記出力特性データを記憶するルックアップテーブルを有し、前記ルックアップテーブルに記憶された前記出力特性データを参照して前記センサ画像データの画素を補間処理する画素補間処理部と、
前記画素補間処理部により画素補間処理された前記センサ画像データに対して逆高速フーリエ変換を行う逆高速フーリエ変換部と、
前記逆高速フーリエ変換部により逆高速フーリエ変換された前記センサ画像データに対して逆フィルタを行って前記センサ画像データを回復する逆フィルタ演算部と、
前記逆フィルタ演算部により回復された前記センサ画像データに対して高速フーリエ変換を行って前記被検査パターンの像を復元した前記センサ画像データを取得する高速フーリエ変換部と、
を有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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体フォトマスクのマスクパターン等の被検査パターン上の微細な欠陥を検査するパターン検査方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体フォトマスク等の半導体パターンの検査装置は、半導体パターン上の微細な欠陥を高分解能で検出することが要求される。このパターン検査装置は、例えば半導体パターンの光学像を撮像して欠陥検査する。すなわち、パターン検査装置は、ＣＣＤ等から成るセンサを用い、このセンサ上に拡大光学系によって拡大された半導体パターンの光学像を結像する。センサは、半導体パターンの光学像に対応する電気的な画像信号を出力する。画像処理装置は、センサから出力された画像信号を入力し、この画像信号を処理して半導体パターンの欠陥検査等を行う。
【０００３】
図８は半導体パターンの検査装置の概念図を示す。半導体フォトマスク（以下、マスクと省略する）１には、半導体パターンが形成されている。センサ２は、対物レンズ等の拡大光学系３を介してマスク１の半導体パターンを撮像する。これにより、マスク１の光学像すなわちマスク１の半導体パターンを撮像したセンサ画像データ４が取得される。  
一方、マスク１を設計したときの例えばＣＡＤデータ等の設計データ５がＣＡＤ装置に記憶されている。このＣＡＤデータからマスク１に形成されている半導体パターンの参照データ、すなわちセンサ２により撮像されるマスク１の半導体パターンの光学像に対する参照データ６が生成される。  
しかるに、センサ画像データ４と参照データ６とをダイ・ツー・データベース（Ｄie to Ｄatabase）比較部７により比較し、センサ画像データ４と参照データ６との不一致点を欠陥データとして検出する。
【０００４】
図９は半導体パターンの検査装置の具体的な構成図を示す。センサ２から出力される画像信号は、Ａ／Ｄ変換器８によりアナログ／デジタル変換されてセンサ画像データ４となる。  
一方、ＣＡＤデータ等の設計データ５がデータ展開回路９により展開されて参照データ生成回路１０に送られる。この参照データ生成回路１０は、マスク１の半導体パターンの光学像を模擬したポイント・スプレッド・ファンクション（ＰＳＦ）によりデータ展開回路９により展開された設計データ５をフィルタ演算し、参照データ６を生成する。  
レーザ干渉計１１は、例えばマスク１を載置するテーブルのＸＹ位置を検出し、その位置データを出力する。位置補正回路１２は、レーザ干渉計１１から出力された位置データを入力し、この位置データに従って参照データ生成回路１０により生成された参照データ６をＸＹ方向に位置補正する。すなわち、位置補正回路１２は、センサ２の撮像により取得されたセンサ画像データ４の画像位置に対して参照データの画像位置を一致させる。  
データ比較回路１３は、センサ画像データ４と参照データ６とをダイ・ツー・データベース比較７により比較し、センサ画像データ４と参照データ６との不一致点、例えば形状、線幅等の異なる箇所を欠陥データＧとして検出する。なお、データ展開回路９、参照データ生成回路１０、位置補正回路１２は、それぞれコンピュータの演算処理により実行される。
【０００５】
パターン検査装置に関する技術としては、例えば特許文献１、２がある。特許文献１は、被検査体に設けられたパターンをセンサで撮像してセンサデータを形成し、このセンサデータと予め定められている基準パターンデータとを比較してパターン検査装置に関し、照明光源からの照明光が変化した場合に、この変化に応じてセンサデータの濃度を変換することを開示する。特許文献２は、被検査体のパターンの参照データとセンサデータとを比較してパターンの欠陥を検査するパターン検査装置に関し、参照データとセンサデータとを比較する際に、参照データは、検査が終了した隣接するパターンから予め測定したパターン検査条件により補正した参照データを用いて比較することを開示する。
【特許文献１】特開２００１−２６４２６３号公報
【特許文献２】特開２００３−２８７４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
５５ｎｍ世代の半導体パターンは、その線幅が２２０ｎｍに形成されている。このような半導体パターンのマスクを検査するマスク検査装置では、マスクに対して照射する検査光Ｌの波長が２５７ｎｍ以下になる。検査する半導体パターンの線幅、ピッチが検査光Ｌの波長以下になると、光学的な解像度が低下する。このため、半導体パターンの微細化の進行に伴って光学的な解像度が低下し、半導体パターン上の欠陥を検出する能力が不足する。図９に示す半導体パターンの検査装置や特許文献１、２は、半導体パターンの微細化に伴う欠陥検出能力の低下に対する対策は施されていない。
【０００７】
本発明の目的は、半導体パターンの線幅、ピッチが検査光の波長以下になっても半導体パターン上の欠陥の検出能力を維持できるパターン検査方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の局面に係るパターン検査方法は、被検査パターンをセンサにより撮像して取得されたセンサ画像データと被検査パターンの参照データとに基づいてコンピュータの演算処理により被検査パターンを検査するパターン検査方法において、少なくともセンサの特性に基づいて作成させたセンサの出力特性データを参照してセンサ画像データの画素を補間処理し、この補間処理されたセンサ画像データから被検査パターンの像を復元し、復元されたセンサ画像データと参照データとを比較して被検査パターンを検査する。
【０００９】
本発明の第１の局面に係るパターン検査方法において、画素補間処理は、センサ画像データの画素分解能を２のＮ乗にする。
【００１０】
本発明の第１の局面に係るパターン検査方法において、復元されたセンサ画像データは、補間処理された検査画像データをフーリエ逆変換処理して取得する。
【００１１】
本発明の第２の局面に係るパターン検査装置は、被検査パターンをセンサにより撮像して取得されたセンサ画像データと被検査パターンの参照データとに基づいて被検査パターンを検査するパターン検査装置において、少なくともセンサの特性に基づいて作成させたセンサの出力特性データを参照してセンサ画像データの画素を補間処理し、この補間処理されたセンサ画像データから被検査パターンの像を復元したセンサ画像データを取得するパターン像復元部と、パターン像復元部により復元されたセンサ画像データと参照データとを比較して被検査パターンを検査するデータ比較部とを具備する。
【００１２】
本発明の第２の局面に係るパターン検査装置において、画素補間処理部は、センサ画像データの画素分解能を２のＮ乗にする。
【００１３】
本発明の第２の局面に係るパターン検査装置において、ルックアップテーブルには、センサの特性及びセンサの光学系の特性に基づいて作成された出力特性データが記憶される。
【００１４】
本発明の第２の局面に係るパターン検査装置において、パターン像復元部は、補間処理された検査画像データをフーリエ逆変換処理して復元されたセンサ画像データを取得するフーリエ逆変換処理部を有する。
【００１５】
本発明の第２の局面に係るパターン検査装置において、被検査パターンは、半導体フォトマスクのマスクパターンを有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体パターンの線幅、ピッチが検査光の波長以下になっても半導体パターン上の欠陥の検出能力を維持できるパターン検査方法及びその装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１は半導体パターンの検査装置の概念図を示す。なお、図８と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。パターン像復元部としてのマスク復元フィルタ２０がセンサ２とダイ・ツー・データベース比較部７との間に接続されている。このマスク復元フィルタ２０は、センサ２の特性等に基づいて作成されたセンサ２の出力特性データを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理し、この補間処理されたセンサ画像データ４からマスク１に形成されたパターンの像を復元したセンサ画像データを取得する。
【００１８】
このような構成であれば、センサ２は、対物レンズ等の拡大光学系３を介してマスク１の半導体パターンを撮像する。これにより、マスク１の光学像すなわちマスク１の半導体パターンを撮像したセンサ画像データ４が取得される。  
マスク復元フィルタ２０は、センサ２の特性等に基づいて作成されたセンサ２の出力特性データを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理し、この補間処理されたセンサ画像データ４からマスク１に形成されたパターンの像を復元したセンサ画像データを取得する。
【００１９】
一方、マスク１を設計したときの例えばＣＡＤデータ等の設計データ５がＣＡＤ装置に記憶されている。このＣＡＤデータからマスク１に形成されている半導体パターンの参照データ、すなわちセンサ２により撮像されるマスク１の半導体パターンの光学像に対する参照データ６が生成される。  
しかるに、ダイ・ツー・データベース比較部７は、センサ画像データ４と参照データ６とを比較し、センサ画像データ４と参照データ６との不一致点を欠陥データとして検出する。
【００２０】
図２は半導体パターンの検査装置の具体的な構成図を示す。なお、図９と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。  
マスク復元フィルタ２０がＡ／Ｄ変換器８とデータ比較回路１３との間に接続されている。このマスク復元フィルタ２０は、センサ２の特性及び対物レンズ等の拡大光学系３の特性に基づいて作成させたセンサ２の出力特性データを記憶するルックアップテーブル（ＬＵＴ）２１を有する。このマスク復元フィルタ２０は、ルックアップテーブル２１に記憶された出力特性データを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理する。
【００２１】
図３はマスク復元フィルタ２０の具体的な構成図を示す。このマスク復元フィルタ２０は、画素補間処理部２２と、フーリエ逆変換処理部２３としての逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）２４と、逆フィルタ演算部２５と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２６とを有する。これら画素補間処理部２２と、逆高速フーリエ変換部２４と、逆フィルタ演算部２５と、高速フーリエ変換部２６とは、コンピュータの演算処理により実行される。
【００２２】
画素補間処理部２２は、ルックアップテーブル２１に記憶された出力特性データを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理する。ルックアップテーブル２１に記憶されるセンサ２の出力特性データは、コンピュータによるシミュレーションの実行により取得される。このシミュレーションは、マスク１に半導体パターンを形成し、センサ２により対物レンズ等の拡大光学系３を介してマスク１の半導体パターンを撮像するというシミュレーションモデルを作成し、このシミュレーションモデルを動作させて例えばマスク１に照射する検査光Ｌの波長を可変し、マスク１に検査光Ｌを照射し、拡大光学系３を介してマスク１の半導体パターンの光学像をセンサ２により検出し、このときの検査光Ｌの波長とセンサ２から出力される電気信号との関係をセンサ２の特性及び拡大光学系３の特性に基づいて取得する。このシミュレーションにより取得された検査光Ｌの波長とセンサ２から出力される電気信号との関係がセンサ２の出力特性データとしてルックアップテーブル２１に記憶される。
【００２３】
図４はルックアップテーブル２１に記憶されているセンサ２の出力特性データＣの一例を示す。この出力特性データＣは、センサ２により検出されるマスク１の半導体パターンの光学像であって、検査光Ｌの各波長毎に複数記憶される。このような出力特性データＣを用いてセンサ画像データ４の画素を補間処理することにより画素補間処理部２２は、センサ画像データの画素分解能を２のＮ乗にすることを可能とする。
【００２４】
フーリエ逆変換処理部２３は、画素補間処理部２２により補間処理されたセンサ画像データ２７をフーリエ逆変換処理して復元されたセンサ画像データ２８を取得するもので、逆高速フーリエ変換部２４は、画素補間処理部２２により画素補間処理されたセンサ画像データ２７に対して逆高速フーリエ変換を行う。逆フィルタ演算部２５は、逆高速フーリエ変換部２４により逆高速フーリエ変換されたセンサ画像データに対して逆フィルタを行ってセンサ画像データを回復する。高速フーリエ変換部２６は、逆フィルタ演算部２５により回復されたセンサ画像データに対して高速フーリエ変換を行ってマスク１の半導体パターンの像を復元したセンサ画像データ２８を取得する。
【００２５】
次に、上記の如く構成された装置によるパターン検査動作について説明する。  
検査光Ｌがマスク１に照射される。センサ２は、対物レンズ等の拡大光学系３を介してマスク１の半導体パターンを撮像し、画像信号を出力する。センサ２から出力される画像信号は、Ａ／Ｄ変換器８によりアナログ／デジタル変換されてセンサ画像データ４となる。図５はセンサ２からのセンサ画像データ４の一例を示す。センサ２は、複数のＣＣＤを縦横方向に一定間隔毎に配列して成る。これにより、センサ２は、各ＣＣＤの画素毎の入射光強度に応じた画素値から成る画像信号を出力する。従って、図５に示すセンサ２からのセンサ画像データ４は、各画素値ｐ１、ｐ２、…、ｐｎから成る。
【００２６】
画素補間処理部２２は、センサ画像データ４を入力し、ルックアップテーブル２１に記憶されている例えば図４に示す出力特性データＣを読み出し、この出力特性データＣを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理する。図６は補間処理後のセンサ画像データ２７を示す。このセンサ画像データ２７は、各画素値ｐ１、ｐ２、…、ｐｎの各間に各補間値ｆ１、ｆ２、…、ｆｎを有する。これら補間値ｆ１、ｆ２、…、ｆｎの各位置は、各画素値ｐ１、ｐ２、…、ｐｎの中間点に限らず、図４に示す出力特性データＣの曲線に倣った各位置に決定される。これにより、補間処理後のセンサ画像データ２７は、補間処理する前のセンサ画像データ４よりも画素分解能を２のＮ乗だけ高くなる。
【００２７】
逆高速フーリエ変換部２４は、画素補間処理部２２により画素補間処理されたセンサ画像データ２７に対して逆高速フーリエ変換を行う。逆フィルタ演算部２５は、逆高速フーリエ変換部２４により逆高速フーリエ変換されたセンサ画像データ２７に対して逆フィルタを行ってセンサ画像データを回復する。高速フーリエ変換部２６は、逆フィルタ演算部２５により回復されたセンサ画像データに対して高速フーリエ変換を行ってマスク１の半導体パターンの像を復元した例えば図７に示すようなセンサ画像データ２８を取得する。
【００２８】
一方、ＣＡＤデータ等の設計データ５がデータ展開回路９により展開されて参照データ生成回路１０に送られる。この参照データ生成回路１０は、マスク１の半導体パターンの光学像を模擬したポイント・スプレッド・ファンクション（ＰＳＦ）によりデータ展開回路９により展開された設計データ５をフィルタ演算し、参照データ６を生成する。  
レーザ干渉計１１は、例えばマスク１を載置するテーブルのＸＹ位置を検出し、その位置データを出力する。位置補正回路１２は、レーザ干渉計１１から出力された位置データを入力し、この位置データに従って参照データ生成回路１０により生成された参照データ６をＸＹ方向に位置補正する。すなわち、位置補正回路１２は、センサ２の撮像により取得されたセンサ画像データ４の画像位置に対して参照データの画像位置を一致させる。  
データ比較回路１３は、センサ画像データ２８と参照データ６とをダイ・ツー・データベース比較７により比較し、センサ画像データ２８と参照データ６との不一致点、例えば形状、線幅等の異なる箇所を欠陥データＧとして検出する。
【００２９】
このように上記一実施の形態によれば、センサ２及び拡大光学系３の各特性に基づいて作成されたセンサ２の出力特性データＣを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理し、この補間処理されたセンサ画像データ２７からマスク１に形成されたパターンの像を復元したセンサ画像データ２８を取得するマスク復元フィルタ２０を設けたので、補間処理後のセンサ画像データ２７は、補間処理する前のセンサ画像データ４よりも画素分解能を２のＮ乗だけ高くでき、高精度にマスク１の半導体パターンの像を復元できる。
【００３０】
従って、補間処理して画素分解能を２のＮ乗だけ高くしたセンサ画像データ２８と参照データ６とを比較することにより、例えば線幅が２２０ｎｍに形成される５５ｎｍ世代の半導体パターンのような微細化が進んだ半導体パターンの検査において、検査する半導体パターンの線幅、ピッチが検査光Ｌの波長以下になっても、半導体パターン上の欠陥の検出能力を維持でき、欠陥の検出感度を向上できる。
【００３１】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものではなく、次のように変形してもよい。  
例えば、上記一実施の形態は、半導体フォトマスクのマスクパターンの検査に適用した場合について説明したが、これに限らず、微細な各種パターンの検査に適用可能である。  
画素補間処理部２２は、図６に示すように各画素値ｐ１、ｐ２、…、ｐｎの各間に各補間値ｆ１、ｆ２、…、ｆｎを決定しているが、これに限らず、ルックアップテーブル２１に記憶されている出力特性データＣを参照してさらに高分解能な補間処理を行ってもよい。例えば、各画素値ｐ１、ｐ２の間に補間値ｆ１を決定し、さらに画素値ｐ１と補間値ｆ１との間や補間値ｆ１と画素値ｐ２との間等にもそれぞれ各補間値を決定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る半導体パターンの検査装置の一実施の形態を示す概念図。
【図２】同装置の具体的な構成図。
【図３】同装置におけるマスク復元フィルタの具体的な構成図。
【図４】同装置におけるルックアップテーブルに記憶されている出力特性データの一例を示す模式図。
【図５】同装置におけるセンサ画像データの一例を示す模式図。
【図６】同装置における補間処理後のセンサ画像データの一例を示す模式図。
【図７】同装置における復元されたセンサ画像データの一例を示す模式図。
【図８】従来の半導体パターンの検査装置の概念図。
【図９】同装置の具体的な構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１：半導体フォトマスク、２：センサ、３：拡大光学系、４：センサ画像データ、５：設計データ、６：参照データ、７：ダイ・ツー・データベース（Ｄie to Ｄatabase）比較部、８：Ａ／Ｄ変換器、９：データ展開回路、１０：参照データ生成回路、１１：レーザ干渉計、１２：位置補正回路、１３：データ比較回路、２０：マスク復元フィルタ、２１：ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、２２：画素補間処理部、２３：フーリエ逆変換処理部、２４：逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）、２５：逆フィルタ演算部、２６：高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）、２７：補間処理後のセンサ画像データ、２８：復元されたセンサ画像データ。
【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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