(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上に形成されたパターンの欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
前記試料の光学像をセンサデータとして入力する工程と、前記センサデータに対応する参照データを入力する工程と、前記パターンの大きさ及び形状に応じた複数の検査領域毎に、該領域に含まれるセンサデータと該センサデータに対応する参照データを取り出し、これらを基に透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程と、前記計算された透過率誤差と相対位置ずれから透過率欠陥，寸法欠陥，及び相対位置ずれ欠陥を判定する工程とを含み、
前記複数の検査領域を定めるために、少なくとも１つの開口部を含む矩形領域を検査領域として複数の検査領域を指定する検査領域データを入力する工程、又は前記参照データに対する被検査パターンを探索する工程を有し、
前記透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、前記開口部がコンタクトホールである場合、少なくとも３つの独立な座標（ｘ，ｙ）における前記センサデータをＳ(x,y) 、前記参照データをＵ(x,y) 、前記参照データのＸ方向微分値を dU/dx、前記参照データのＹ方向微分値を dU/dyとして、前記透過率誤差ε及び前記相対位置ずれｘ0 ，ｙ0 を未知数とする下記の式
ε・Ｕ(x,y) ＋ｘ0 ・dU/dx ＋ｙ0 ・dU/dy 
＝Ｕ(x,y) −Ｓ(x,y) …（式１）
で表される連立１次方程式を解くことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
試料上に形成されたパターンの欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
前記試料の光学像をセンサデータとして入力する工程と、前記センサデータに対応する参照データを入力する工程と、前記パターンの大きさ及び形状に応じた複数の検査領域毎に、該領域に含まれるセンサデータと該センサデータに対応する参照データを取り出し、これらを基に透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程と、前記計算された相対位置ずれを用いて前記参照データとセンサデータの位置合わせを行う工程と、前記位置合わせされた前記参照データとセンサデータにより前記透過率誤差と相対位置ずれを再計算する工程と、前記再計算された透過率誤差と相対位置ずれから透過率欠陥，寸法欠陥，及び相対位置ずれ欠陥を判定する工程とを含み、
前記複数の検査領域を定めるために、少なくとも１つの開口部を含む矩形領域を検査領域として複数の検査領域を指定する検査領域データを入力する工程、又は前記参照データに対する被検査パターンを探索する工程を有し、
前記透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、前記開口部がコンタクトホールである場合、少なくとも３つの独立な座標（ｘ，ｙ）における前記センサデータをＳ(x,y) 、前記参照データをＵ(x,y) 、前記参照データのＸ方向微分値を dU/dx、前記参照データのＹ方向微分値を dU/dyとして、前記透過率誤差ε及び前記相対位置ずれｘ0 ，ｙ0 を未知数とする下記の式
ε・Ｕ(x,y) ＋ｘ0 ・dU/dx ＋ｙ0 ・dU/dy 
＝Ｕ(x,y) −Ｓ(x,y) …（式１）
で表される連立１次方程式を解くことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項３】
試料上に形成されたパターンの欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
前記試料の光学像をセンサデータとして入力する工程と、前記センサデータに対応する参照データを入力する工程と、前記パターンの大きさ及び形状に応じた複数の検査領域毎に、該領域に含まれるセンサデータと該センサデータに対応する参照データを取り出し、これらを基に透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程と、前記計算された透過率誤差と相対位置ずれから透過率欠陥，寸法欠陥，及び相対位置ずれ欠陥を判定する工程とを含み、
前記複数の検査領域を定めるために、少なくとも１つの開口部を含む矩形領域を検査領域として複数の検査領域を指定する検査領域データを入力する工程、又は前記参照データに対する被検査パターンを探索する工程を有し、
前記透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、前記開口部がライン・スペースである場合、少なくとも２つの独立な座標（ｘ，ｙ）における前記センサデータをＳ(x,y) 、前記参照データをＵ(x,y) 、前記参照データの前記ライン・スペースに直交する方向の微分値を dU/dlとして、前記透過率誤差ε及び前記相対位置ずれｌ0 を未知数とする下記の式
ε・Ｕ(x,y) ＋ｌ0 ・dU/dl 
＝Ｕ(x,y) −Ｓ(x,y) …（式２）
で表される連立１次方程式を解くことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項４】
試料上に形成されたパターンの欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
前記試料の光学像をセンサデータとして入力する工程と、前記センサデータに対応する参照データを入力する工程と、前記パターンの大きさ及び形状に応じた複数の検査領域毎に、該領域に含まれるセンサデータと該センサデータに対応する参照データを取り出し、これらを基に透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程と、前記計算された相対位置ずれを用いて前記参照データとセンサデータの位置合わせを行う工程と、前記位置合わせされた前記参照データとセンサデータにより前記透過率誤差と相対位置ずれを再計算する工程と、前記再計算された透過率誤差と相対位置ずれから透過率欠陥，寸法欠陥，及び相対位置ずれ欠陥を判定する工程とを含み、
前記複数の検査領域を定めるために、少なくとも１つの開口部を含む矩形領域を検査領域として複数の検査領域を指定する検査領域データを入力する工程、又は前記参照データに対する被検査パターンを探索する工程を有し、
前記透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、前記開口部がライン・スペースである場合、少なくとも２つの独立な座標（ｘ，ｙ）における前記センサデータをＳ(x,y) 、前記参照データをＵ(x,y) 、前記参照データの前記ライン・スペースに直交する方向の微分値を dU/dlとして、前記透過率誤差ε及び前記相対位置ずれｌ0 を未知数とする下記の式
ε・Ｕ(x,y) ＋ｌ0 ・dU/dl 
＝Ｕ(x,y) −Ｓ(x,y) …（式２）
で表される連立１次方程式を解くことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項５】
前記開口部の重心を矩形領域の重心とほぼ一致させ、かつ矩形領域が開口部を含み、かつ近接した他の開口部を含まないような矩形領域の配列として検査領域を入力することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の欠陥検査方法。
【請求項６】
前記透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、前記矩形領域のうち、試料の遮光部内部に対応する領域を除いた座標において、前記（式１）で表される方程式を最小自乗法によって解くことを特徴とする請求項１又は２記載の欠陥検査方法。
【請求項７】
前記透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、前記矩形領域のうち、試料の遮光部内部に対応する領域を除いた座標において、前記（式２）で表される方程式を最小自乗法によって解くことを特徴とする請求項３又は４記載の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、欠陥検査技術に係わり、特にパターンの形成された半導体製造用のフォトマスク，レティクル，液晶基板等の試料の欠陥を検出するのに適した欠陥検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路は、一般に原盤となるレチクルの回路パターンを紫外線や遠紫外線光で縮小してウェハに焼き付ける工程を繰り返して製造される。昨今のＤＲＡＭやＭＰＵの高性能化は、半導体集積回路の微細加工技術によるところが大きく、更なる高性能化の要求に応えるためには微細加工技術の革新が必要となる。例えば、レチクルの品質においても、位置精度，寸法精度，無欠陥等の要求が従来よりも厳しくなってきた。回路パターン描画技術やマスクプロセス等のレチクル製造技術の向上に伴い、製造されたレチクルの品質を最終的に保証するためには検査技術の向上も必須となる。
【０００３】
レチクルの欠陥としては、ピンドットやピンホール等のパターン欠陥の他に、透過率欠陥，寸法欠陥，パターンの位置ずれ等を検出する必要がある。矩形開口部であるコンタクトホールのパターンでは、これらの欠陥がウェハに形成される転写パターンの寸法に大きな影響を与えるため、欠陥の検出が特に重要となっている。例えば、１ＧビットＤＲＡＭ世代のデザインルールはウェハ上で１５０ｎｍ、即ち４倍体マスクで６００ｎｍとなると言われている。これに対し寸法欠陥は２０ｎｍ以下という厳しい仕様が必要と考えられており、これはコンタクトホールの開口部の透過率欠陥に換算すると、３％以下となる。
【０００４】
従来の検査技術として、レチクルを撮像した光学像をテレビカメラ等で画像入力し、この画像データよりコンタクトホールのパターンエッジを求め平均透過率及び開口部面積を画像処理から求める方法がある。しかし、この方法ではコンタクトホールの寸法が小さくなるにつれ、光学像のコントラストの低下のため平均透過率及び開口部面積を算出する際の相対誤差が大きくなる。従って現状の検査技術では、透過率欠陥として１０％以下を検出するのは困難となっていた。
【０００５】
また、上記の問題はコンタクトホールに限らずライン・スペースのパターンに関しても同様に言えることである。また、光近接効果補正（ＯＰＣ）で用いられるジョグ，セリフ等の微小な補助パターンは十分に解像された光学像が得られないため、これらの補助パターンを用いた試料の欠陥検査では、相対誤差が更に大きくなるおそれがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、コンタクトホールやライン・スペースのパターンが小さくなるに伴い、これらの相対位置ずれ，透過率欠陥，寸法欠陥等を高い精度で検出するのが困難となっている。また、光近接効果補正（ＯＰＣ）のために微細なセリフ，ジョグ等を含んだパターンでは、その欠陥を高い精度で検出するのが益々困難となっている。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、コンタクトホールやライン・スペースのパターンにおける欠陥を精度良く検出することのできる欠陥検査方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【０００９】
即ち本発明は、試料上に形成されたパターンの欠陥を検出する欠陥検査方法であって、前記試料の光学像をセンサデータとして入力する工程と、前記センサデータに対応する参照データを入力する工程と、前記パターンの大きさ及び形状に応じた複数の検査領域毎に、該領域に含まれるセンサデータと該センサデータに対応する参照データを取り出し、これらを基に透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程と、前記計算された透過率誤差と相対位置ずれから透過率欠陥，寸法欠陥，及び相対位置ずれ欠陥を判定する工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、試料上に形成されたパターンの欠陥を検出する欠陥検査方法であって、前記試料の光学像をセンサデータとして入力する工程と、前記センサデータに対応する参照データを入力する工程と、前記パターンの大きさ及び形状に応じた複数の検査領域毎に、該領域に含まれるセンサデータと該センサデータに対応する参照データを取り出し、これらを基に透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程と、前記計算された相対位置ずれを用いて前記参照データとセンサデータの位置合わせを行う工程と、前記位置合わせされた前記参照データとセンサデータにより前記透過率誤差と相対位置ずれを再計算する工程と、前記再計算された透過率誤差と相対位置ずれから透過率欠陥，寸法欠陥，及び相対位置ずれ欠陥を判定する工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものがあげられる。
【００１２】
(1) 複数の検査領域を定めるために、パターンの大きさ及び形状に応じた複数の検査領域を指定する検査領域データを入力する工程を有すること。
【００１３】
(2) 複数の検査領域を定めるために、参照データに対する被検査パターンを探索する工程を有すること。
【００１４】
(3) 検査領域データを入力する工程として、少なくとも１つの開口部を含む矩形領域を検査領域として入力すること。
【００１５】
(4) 開口部の重心を矩形領域の重心とほぼ一致させ、かつ矩形領域が開口部を含み、かつ近接した他の開口部を含まないような矩形領域の配列として検査領域を入力すること。
【００１６】
(5) 透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、開口部がコンタクトホールである場合、少なくとも３つの独立な座標（ｘ，ｙ）におけるセンサデータをＳ(x,y) 、前記参照データをＵ(x,y) 、参照データのＸ方向微分値を dU/dx、参照データのＹ方向微分値を dU/dyとして、透過率誤差ε及び相対位置ずれｘ0 ，ｙ0 を未知数とする下記の式
ε・Ｕ(x,y) ＋ｘ0 ・dU/dx ＋ｙ0 ・dU/dy ＝Ｕ(x,y) −Ｓ(x,y) …（式１）
で表される連立１次方程式を解くこと。
【００１７】
(6) 透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、矩形領域のうち、試料の遮光部内部に対応する領域を除いた座標において、（式１）で表される方程式を最小自乗法によって解くこと。
【００１８】
(7) 透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、開口部がライン・スペースである場合、少なくとも２つの独立な座標（ｘ，ｙ）におけるセンサデータをＳ(x,y) 、参照データをＵ(x,y) 、参照データの前記ライン・スペースに直交する方向の微分値を dU/dlとして、透過率誤差ε及び相対位置ずれｌ0 を未知数とする下記の式
ε・Ｕ(x,y) ＋ｌ0 ・dU/dl ＝Ｕ(x,y) −Ｓ(x,y) …（式２）
で表される連立１次方程式を解くこと。
【００１９】
(8) 透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、矩形領域のうち、試料の遮光部内部に対応する領域を除いた座標において、（式２）で表される方程式を最小自乗法によって解くこと。
【００２０】
(9) 透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、開口部がコンタクトホールである場合、少なくとも３つの独立な座標（ｘ，ｙ）におけるセンサデータをＳ(x,y) 、第１の基準データをＲ1 (x,y) 、第１の基準データのＸ方向微分値をdR1/dx、第１の基準データのＹ方向微分値をdR1/dyとして、第１の透過率誤差ε1 及び第１の相対位置ずれx’0 ，y’0 を未知数とする下記の（式３）で表される連立１次方程式を解き、さらに参照データをＵ(x,y) 、第２の基準データをＲ2 (x,y) 、第２の基準データのＸ方向微分値をdR2/dx、第２の基準データのＹ方向微分値をdR2/dyとして、第２の透過率誤差ε2 及び第１の相対位置ずれx”0 ，y”0 を未知数とする下記の（式４）で表される連立１次方程式を解き、第１の透過率誤差から第２の透過率誤差を引いてε1 −ε2 を求め、第１の相対位置ずれから第２の相対位置ずれを引いて（x’0 −x”0 ，y’0 −y”0 ）を求めること。
【００２１】
ε1 ・Ｒ1 (x,y) ＋x’0 ・dR1/dx ＋y’0 ・dR1/dy
＝Ｒ1 (x,y) −Ｓ(x,y) …（式３）
ε2 ・Ｒ2 (x,y) ＋x”0 ・dR2/dx ＋y”0 ・dR2/dy
＝Ｒ2 (x,y) −Ｕ(x,y) …（式４）
(10) 透過率誤差と相対位置ずれを計算する工程として、開口部がライン・スペースである場合、少なくとも２つの独立な座標（ｘ，ｙ）におけるセンサデータをＳ(x,y) 、第１の基準データをＲ1 (x,y) 第１の基準データのライン・スペースに直交する方向の微分値をdR1/dlとして、第１の透過率誤差ε1 及びライン・スペースに直交する方向の相対位置ずれl’0 を未知数とする下記の（式５）で表される連立１次方程式を解き、さらに参照データをＵ(x,y) 、第２の基準データをＲ2 (x,y) 、第２の基準データのライン・スペースに直交する方向の微分値をdR2/dlとして、第２の透過率誤差ε2 及びライン・スペースに直交する方向の相対位置ずれl”0 を未知数とする下記の（式６）で表される連立１次方程式を解き、第１の透過率誤差から第２の透過率誤差を引いてε1 −ε2 を求め、第１の相対位置ずれから第２の相対位置ずれを引いて（l’0 −l”0 ）を求めること。
【００２２】
ε1 ・Ｒ1 (x,y) ＋l’0 ・dR1/dl
＝Ｒ1 (x,y) −Ｓ(x,y) …（式５）
ε2 ・Ｒ2 (x,y) ＋l”0 ・dR2/dl
＝Ｒ2 (x,y) −Ｕ(x,y) …（式６）
(11)参照データは、センサデータに対応する設計データであること。この場合、検査はダイツーデータベース比較検査となる。
【００２３】
(12)参照データは、試料の光学像を検出して得られるセンサデータであること。この場合、検査はダイツーダイ比較検査となる。
【００２７】
（作用）
本発明によれば、検査領域に含まれるセンサデータと参照データを基に透過率誤差と相対位置ずれを計算し、得られた透過率誤差と相対位置ずれから透過率欠陥，寸法欠陥，及び相対位置ずれ欠陥を判定することにより、コンタクトホールやライン・スペース上の欠陥を高い精度で検出することが可能となる。さらに、ＯＰＣのためにジョグ，セリフ等の微小な補助パターンを設けたパターンであっても誤差が大きくなる等の不都合はない。従って、１ＧビットＤＲＡＭ等の次世代のデバイスの欠陥検出にも十分対応でき、その有用性は大である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる欠陥検査方法の基本動作をブロック化して示す図である。
【００３０】
本実施形態は、入力工程１１〜１３と、記憶工程２１，２２と、展開工程２３と、計算工程３０と、判定工程４０と、出力工程５０とからなる。入力工程１１では試料の光学像をセンサデータとして入力し、入力工程１２ではセンサデータに対応する参照データを入力し、入力工程１３では検査領域を指定するデータを入力する。
【００３１】
ここで、工程１２で入力する参照データとしては、センサデータに対応する設計データでもよいし、試料の光学像を検出して得られるセンサデータでもよい。参照データとしてセンサデータを利用する場合、センサデータは工程１１で入力されることから、必ずしも参照データを入力する工程１２を独立に設ける必要はない。また、工程１３では、パターンの寸法や形状等に応じて複数の検査領域を指定するため、各々の検査領域をマップ化した検査領域マップを検査領域データとして入力する。
【００３２】
記憶工程２１ではセンサデータを画像メモリに記憶し、記憶工程２２では参照データを画像メモリに記憶する。展開工程２３では、検査領域データから検査マップを展開する。計算工程３０では、検査領域マップで指定される各検査領域毎に、該領域に含まれるセンサデータと参照データを取り出し、透過率誤差と相対位置ずれを計算する。判定工程４０では、計算された透過率誤差と相対位置ずれから透過率欠陥，寸法欠陥，及び相対位置ずれ欠陥を判定する。そして、出力工程５０では、欠陥座標及び欠陥種類を出力する。
【００３３】
図２に示すように、コンタクトホール（開口部）８１が２次元アレイ状に配置されたものを検査することを考える。コンタクトホール８１の形状は矩形に限定されるものではなく、光近接効果補正（ＯＰＣ）のジョグやセリフ等の補助パターンの付加されたものでもよい。図３に、コンタクトホール８１のエッジ部にセリフ８２が形成された例を示す。
【００３４】
なお、コンタクトホールは必ずしも周期的に配置されていなくてもよく、コンタクトホールの寸法も一定である必要はない。また、回路パターンを形成する試料の遮光膜の材質としては、通常のクロム以外にモリブデンシリサイド等各種の位相シフトマスクに用いられるものであってもよい。
【００３５】
Ｘ方向にｌx 、Ｙ方向にｌy のサイズを有する矩形領域Ｒで、且つこの矩形領域Ｒの重心がコンタクトホールの重心とほぼ一致するようなものを設ける。ここで、矩形領域Ｒを成す矩形の二辺の寸法ｌx ，ｌy として、矩形領域Ｒが近接した他のコンタクトホールを含まないようなものをとる。そのためにはコンタクトホールの二辺の寸法をＸ方向にｄx 、Ｙ方向にｄy とし、また近接したコンタクトホールとの最小ピッチをＸ方向にｐx 、Ｙ方向にｐy とすると、次の（式７）及び（式８）に示すように矩形領域Ｒの二辺の寸法ｌx ，ｌy をとればよい。
【００３６】
ｄx ＜ｌx ＜ｐx         …（式７）
ｄy ＜ｌy ＜ｐy         …（式８）
このような矩形領域Ｒをとることで後述する計算の安定性が得られる。また、必要な計算はコンタクトホールのある領域のみを選択して行えばよい。これは、画像全体に一定のサイズのウインドウを走査させ、そのウインドウの内部のセンサデータと参照データを処理して検査する方法と比べて、必要な計算回数を大きく減らすことができる。
【００３７】
また、複数の開口部の平均透過率誤差や平均相対位置ずれを検査する場合には、上記のような１つの開口部のみを含むような矩形領域をとる以外に、複数の開口部を含むような矩形領域Ｒをとり、この領域に対して透過率誤差と相対位置ずれの測定を行う。
【００３８】
一般に、マスクの欠陥検査にはダイツーダイ（die-to-die）比較検査とダイツーデータベース（die-to-database ）比較検査があり、前者は同じ２つのセンサ画像同士を比較するもので、後者はセンサデータを対応する設計データと比較するものである。前者の方が装置構成が簡単ですむが、後者の方が隣り合ったコンタクトホールの共通欠陥でも確実に検出できるので現在全世界で５０〜７５％程度がダイツーデータベース方式と言われている。本発明は、ダイツーダイ方式にもダイツーデータベース方式にも適用が可能である。
【００３９】
本実施形態における参照データとしては、ダイツーダイ方式では隣り合ったマスクパターンのセンサデータを用い、ダイツーデータベース方式では設計データを用いればよい。他方、ダイツーダイ方式は、センサデータと参照データ共に同じセンサで撮像したデータであるので、像のプロファイルに十分な一致度が得られ、欠陥の検出精度が高い。ダイツーデータベース方式は、参照データを設計データから発生しているため、センサデータのようにノイズが乗ることがない点で有利である。
【００４０】
次の（式９）にセンサデータＳ(x,y) と参照データＵ(x,y) の関係を示す。ここで、（ｘ0 ，ｙ0 ）は参照データＵ(x,y) に対するセンサデータＳ(x,y) の位置ずれ量であり、εは試料の透過率誤差である。
【００４１】
Ｓ(x,y) ＝（１−ε）・Ｕ（ｘ−ｘ0 ，ｙ−ｙ0 ）…（式９）
（式９）において、（ｘ0 ，ｙ0 ）及びεが十分に小さいとすると、線形化により次の（式10）が近似式として得られる。
【００４２】
ε・Ｕ(x,y) ＋ｘ0 ・dU/dx ＋ｙ0 ・dU/dy ＝Ｕ(x,y) −Ｓ(x,y) …（式10）
この（式10）を満たす位置ずれ量（ｘ0 ，ｙ0 ）及び透過率誤差εに対し、矩形領域Ｒに含まれる画素のセンサデータと参照データを用いて最小自乗法で計算すればよい。開口部がコンタクトホールである場合、未知数がε，ｘ0 ，ｙ0 であるため、少なくとも３つの独立な座標（ｘ，ｙ）において（式10）を解けばよい。以下、その計算の方法を説明する。
【００４３】
矩形領域Ｒの第ｋ番にあたる（ｉ，ｊ）画素の参照データＵ（ｉ，ｊ）とセンサデータＳ（ｉ，ｊ）の２次元配列を入力する。ｗ，ｕを次の（式11）及び（式12）で定義する。
【００４４】
｛w(k)1 ，w(k)2 ，w(k)3 ｝＝｛Ｕ(i,j) ，dU/dx ，dU/dy ｝…（式11）
ｖ(k) ＝Ｕ(i,j) −Ｓ(i,j)           …（式12）
さらに、Ｘ方向微分値dU/dx とＹ方向微分値dU/dy を、例えば次の（式13）及び（式14）により計算する。
【００４５】
dU/dx ＝｛Ｕ(i+1,j)-Ｕ(i-1,j)}／２  …（式13）
dU/dy ＝｛Ｕ(i,j+1)-Ｕ(i,j-1)}／２  …（式14）
前記（式10）から分るように、参照データＵ(x,y) ，Ｘ方向微分値dU/dx 及びＹ方向微分値dU/dy が全て０に近い場合、即ちレクチルの遮光部内部にある画素の参照データとセンサデータはこの計算に寄与しないので、省略することができる。そのためには、参照データＵ(i,j) ，Ｘ方向微分値dU/dx 及びＹ方向微分値dU/dy の絶対値が共に適当なスレショルドを越えない場合に遮光部と判定することができる。
【００４６】
前記（式10）は次の（式15）で表される連立一次方程式で表される。
【００４７】
Ａｑ＝ｂ                …（式15）
ここで、変数ベクトルｑは次の（式16）で、また行列Ａは次の（式17）及び（式18）で、ベクトルｂは次の（式19）及び（式20）により定義される。
【００４８】
【数１】
0003998334.tif 000002
【００４９】
（式15）で表される連立方程式はガウス消去法等で容易に解くことができ、位置ずれ量（ｘ0 ，ｙ0 ）及び透過率誤差εが求められる。この計算は、最小自乗法による一種の統計計算であるので、従来の画像エッジを求める方法と比べセンサデータのノイズ等の影響を受けにくい長所がある。欠陥の判定は、位置ずれ量及び透過率誤差が予め設定されたスレショルドを越える場合に欠陥として出力すればよい。
【００５０】
上記方法をコンタクトホールの相対位置ずれ，透過率欠陥，及び寸法欠陥に対し適用した結果を示す。前記図２に示したようにコンタクトホールが２次元アレイ状に配置されている。この例では、コンタクトホールのサイズは６画素幅になっている。図４に、コンタクトホールの相対位置ずれ，透過率欠陥，寸法欠陥がある場合を示す。
【００５１】
参照データに対し、センサデータが相対位置ずれを生じた場合（ｃａｓｅ−１）を図４（ａ）に示す。中央のコンタクトホールのみＸ方向に１画素、Ｙ方向に１画素ずれたものである。この場合の結果を図５に示す。図５の（ａ）は透過率誤差分布、（ｂ）はＸ方向位置ずれ分布、（ｃ）はＹ方向位置ずれ分布である。これらから、透過率誤差分布は位置ずれの影響を受けていないこと、またＸ方向位置ずれ及びＹ方向位置ずれが正しく求められていることが分る。
【００５２】
透過率欠陥が生じた場合（ｃａｓｅ−２）を、図４（ｂ）に示す。中央のコンタクトホールのみが５％の透過率低下が生じたものである。この場合の結果を図６に示す。図６の（ａ）は透過率誤差分布、（ｂ）はＸ方向位置ずれ分布、（ｃ）はＹ方向位置ずれ分布である。これらから、Ｘ方向位置ずれ分布及びＹ方向位置ずれ分布は透過率誤差の影響を受けていないこと、また透過率誤差が正しく求められていることが分る。
【００５３】
寸法欠陥が生じた場合（ｃａｓｅ−３）を、図４（ｃ）に示す。中央のコンタクトホールのみが０．２５画素だけ寸法（ＣＤ）が減少したものである。この場合の結果を図７に示す。図７の（ａ）は透過率誤差分布、（ｂ）はＸ方向位置ずれ分布、（ｃ）はＹ方向位置ずれ分布である。これらから、寸法欠陥も面積が減少することにより透過率誤差として検出できることが分る。
【００５４】
次に、ライン・スペースを検査する場合について説明する。ここで、ライン・スペースの寸法は一定である必要はない。ライン・スペースの方向をＹ方向としても一般性を失わないので、以下はこの前提で考える。
【００５５】
ライン・スペースの場合も開口部であるスペース部の透過率誤差、又は寸法欠陥と相対位置ずれを同様に求めることができる。この場合、上で説明したコンタクトホールの長辺をＹ方向として、この長辺を延ばしたと考えることができる。Ｘ方向にｌx の幅を有する矩形領域Ｒで、かつこの矩形領域Ｒの中心線がスペースの中心線とほぼ一致するようなものを設ける。このような矩形領域Ｒをとることで計算の安定性が得られる。ここで、矩形領域Ｒを成す矩形辺の寸法ｌx として、矩形領域が近接した他を含まないようなものをとる。そのためには、スペース幅寸法をｄx とし、また近接したライン・スペースとの最小ピッチをｐx とすると、次の（式21）に示すように前記矩形領域ＲのＸ方向の寸法ｌx をとればよい。また、Ｙ方向の寸法はライン・スペースの全体を覆うようにとっても、一部のみをとってもよい。
【００５６】
ｄx ＜ｌx ＜ｐx                     …（式21）
参照データはＹ方向に一定となるので短辺方向（Ｘ方向）の位置ずれｘ0 のみを計算すればよい。つまり、前記（式10）は次の（式22）に置き換えられる。
【００５７】
ε・Ｕ(x,y) ＋ｘ0 ・dU/dx ＝Ｕ(x,y) −Ｓ(x,y)     …（式22）
このとき、開口部がライン・スペースであり、未知数がε，ｘ0 であるため、少なくとも２つの独立な座標（ｘ，ｙ）において（式22）を解けばよい。
【００５８】
同様に、ｗ，ｖを次の（式23）及び（式24）で定義する。
【００５９】
｛ｗ(k) 1 ，ｗ(k) 2 ｝＝｛Ｕ(i,j) ，dU/dx ｝          …（式23）
ｖ(k) ＝Ｕ(i,j) −Ｓ(i,j)           …（式24）
さらに、Ｘ方向微分値dU/dx を、例えば次の（式25）により計算する。
【００６０】
dU/dx ＝｛Ｕ(i+1,j) −Ｕ(i-1,j)}／２      …（式25）
（式23）は次の（式26）で表される連立方程式で表される。
【００６１】
Ａｑ＝ｂ                            …（式26）
ここで、変数ベクトルｑは次の（式27）で、また行列Ａは次の（式28）及び（式29）で、ベクトルｂは次の（式30）及び（式31）により定義される。
【００６２】
【数２】
0003998334.tif 000003
【００６３】
コンタクトホールと同様に連立方程式を解き、位置ずれ量ｘ0 及び透過率誤差εが求められる。この場合も、コンタクトホールの相対位置ずれ，透過率欠陥，寸法欠陥が正しく求められていることが確認された。
【００６４】
このように本実施形態によれば、パターンに応じた検査領域を矩形領域Ｒに設定し、各矩形領域Ｒ毎にセンサデータと参照データの関係を（式９）のように定義し、さらに（式10）（式22）のように線形化し、これを満たす位置ずれ量（ｘ0 ，ｙ0 ）及び透過率誤差εを最小自乗法で計算することにより、コンタクトホールやライン・スペースの相対位置ずれ，透過率欠陥，寸法欠陥を精度良く求めることができる。さらに、ＯＰＣのためにジョグ，セリフ等の微小な補助パターンを設けたパターンであっても、計算結果による誤差が大きくなる等の不都合はない。従って、フォトマスク，レティクル，液晶基板等の試料上の従来検出が困難であったコンタクトホールやライン・スペース上の欠陥を高い精度で検出することが可能となり、例えば１ＧビットＤＲＡＭ等の次世代のデバイスの欠陥検出にも十分対応することができる。
【００６５】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係わる欠陥検査方法の基本動作をブロック化して示す図である。なお、図１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。
【００６６】
本実施形態が先に説明した実施形態と異なる点は、透過率誤差，相対位置ずれを計算する工程３０を行った後で透過率欠陥，寸法欠陥，相対位置ずれ欠陥を判定する工程４０を行う前に、相対位置ずれを補正する工程６０と透過率誤差，相対位置ずれを再計算する工程３０’を行うことにある。
【００６７】
即ち、前記計算で求められた位置ずれ量（ｘ0 ，ｙ0 ）を用いて参照データを位置補正し、位置ずれ量（ｘ0 ，ｙ0 ）及び透過率誤差εを求める計算工程３０をもう一度繰り返す。これにより、透過率誤差εの計算精度を更に向上させることができる。
【００７１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。先にも説明したように、本実施形態も、ダイツーダイ方式及びダイツーデータベース方式のいずれにも適用が可能である。
【００７２】
図１０で本発明による欠陥検査の原理を説明する。まず、被検査パターン３と一致するものを参照データから探索する。例えば、参照データ１や参照データ２がその例である。次いで、被検査パターンと一致したパターンのｘｙ座標を出力する。例えば、参照データ１に対しては座標（ｘ1 ，ｙ1 ）、参照データ２に対しては座標（ｘ2 ，ｙ2 ）となる。
【００７３】
出力されたｘｙ座標から参照データと対応するセンサデータを切り出すことができる。図１０では、透過率欠陥に対応する参照データ１及びセンサデータ１’と、位置ずれ欠陥に対応する参照データ２及びセンサデータ２’を示している。従って、参照データ４のように、大きさや形状の異なるパターンは探索の対象から外れる。しかし、このような場合も複数の種類のテンプレートと、テンプレートの種類に応じて透過率誤差と相対位置ずれを計算する手段と、テンプレートの種類に応じて前記透過率誤差と前記相対位置ずれから透過率欠陥及び相対位置ずれ欠陥等の欠陥を判定する手段を備えれば検査することができる。
【００７４】
透過率欠陥及び位置ずれ欠陥の検出を行うために、予め基準となる参照パターンを入力しておき、この参照パターンに対するセンサデータの平均透過率誤差と相対位置ずれを計算している。
【００７５】
この参照パターンも、良品と判断されるセンサデータを代表として選択しても良いし、設計データから発生しても良い。前者の方法では、センサデータとテンプレート共に同じセンサで撮像したデータであるので、像のプロファイルに十分な一致度が得られ、欠陥の検出精度が高いが、後者の方式はテンプレートを設計データから発生しているためセンサデータのようにノイズが乗ることが無い点で有利である。
【００７６】
コンタクト系パターンに対する計算方法を説明する。センサデータＳ(x,y) と参照データＵ(x,y) の関係は前記（式９）であり、（ｘ0 ，ｙ0 ）及びεが十分に小さいとすると、線形化により前記（式10）が近似式として得られる。この（式10）を満たす位置ずれ量（ｘ0 ，ｙ0 ）及び透過率誤差εに対し被検査パターン領域に含まれる画素のセンサデータと参照パターンを用いて最小自乗法で計算すれば良い。同様に、ライン・スペース系パターンに対しても、ライン・スペースがｙ軸と成す角をθと定義すると、
0003998334.tif 000004
となり、ライン・スペースに直交する方向の微分値は（式37）のように dU/dlとなり、透過率誤差ε及びライン・スペースに直交する方向の相対位置ずれは次の（式38）のようにｌ0 となる。
【００７７】
dU/dl ＝ dU/dx・cos  θ＋ dU/dy・sin  θ…（式37）
ｌ0 ＝ｘ0 cos θ＋ｙ0 sin θ        …（式38）
従って、次の（式39）を計算すればよい。
【００７８】
ε・Ｕ(x,y) ＋ｌ0 ・dU/dl ＝Ｕ(x,y) −Ｓ(x,y)     …（式39）
なお、平均透過率誤差と相対位置ずれの具体的計算方法は先の第１の実施形態と同様にすればよい。
【００７９】
図１１は、本実施形態に係わる欠陥検査方法の基本動作をブロック化して示す第１の構成例であり、データ入力工程１１１，１１２と、データ記憶工程１２１，１２２と、探索工程１２４と、計算工程１３０と、判定工程１４０と、出力工程１５０とからなる。
【００８０】
データ入力工程１１１では光学センサにより試料の光学像をセンサデータとして入力し、データ入力工程１１２ではセンサデータに対応する参照データを入力する。データ記憶工程１２１ではセンサデータを画像メモリに記憶し、データ記憶工程１２２では参照データを画像メモリに記憶する。探索工程１２４では、参照データを画像メモリから入力し、検査すべき被検査パターンとのパターンマッチングを行い、一致した場合には被検査パターンの位置を求める。
【００８１】
計算工程１３０では、この被検査パターンの位置を入力し、参照データに対応するセンサデータから、この被検査パターンに対応する領域を切り出し、平均透過率誤差と相対位置ずれを計算する。判定工程１４０では、平均透過率誤差と相対位置ずれが許容範囲から外れているか否かを判断し、外れている場合は欠陥と判定する。出力工程１５０では、欠陥座標と欠陥種類を出力する。
【００８２】
図１２は、本実施形態に係わる欠陥検査方法の基本動作をブロック化して示す第２の構成例であり、基本的には図１１と同様である。図１１と異なる点は、計算工程１３０と判定工程１４０の間に位置補正工程１６０と再計算工程１３０’が挿入されていることである。
【００８３】
この例では、一旦計算された相対位置ずれ（ｘ0 ，ｙ0 ）を用いてセンサデータを位置補正した後、位置ずれ量（ｘ0 ，ｙ0 ）及び透過率誤差εを再計算している。これにより、透過率誤差εの計算精度をさらに向上させることができる。但し、この位置補正工程１６０と再計算工程１３０’は位置ずれが十分に小さい場合には行う必要はない。また、位置補正工程１６０と再計算工程１３０’を省略すれば、検査速度の向上が可能となる。
【００８４】
図１３は、本実施形態に係わる欠陥検査装置の回路構成を示すブロック図である。この装置は、センサデータバッファ１７１と、参照データバッファ１７２と、透過率欠陥検出部１７３と、パターンマッチング部１７４と、コントローラ１７５と、ファースト・イン・ファースト・アウト（ＦＩＦＯ）メモリ１７６と、欠陥情報メモリ１７７から構成される。
【００８５】
センサデータバッファ１７１にはセンサデータを記憶しておき、参照データバッファ１７２にはセンサデータに対応する参照データを記憶しておく。パターンマッチング部１７４は、参照データを入力して被検査パターンとパターンマッチングすることにより、被検査パターンと一致するパターンが画像平面にあるかを探索して、もしある場合にはどこにあるかをＦＩＦＯメモリ１７６に書き込む。コントローラ１７５はＦＩＦＯメモリ１７６に座標が書き込まれたかを監視しており、書き込まれた場合はその座標を透過率欠陥検出部１７３に渡す。
【００８６】
透過率欠陥検出部１７３は、センサデータバッファ１７１から後述するバレルシフタを用いて被検査パターンに対応する領域を切り出す。同時に、参照データバッファ１７２からもバレルシフタを用いて被検査パターンに対応する領域を切り出し、センサデータと参照データの両者を用いて透過率誤差と位置ずれの計算を行う。そして、計算された透過率誤差及び位置ずれ誤差に基づき欠陥か否かを判定する。欠陥であると判定された場合は、欠陥情報メモリ１７７に欠陥座標と欠陥種類等を書き込む。
【００８７】
パターンマッチングの方法としては、差分絶対値の総和を用いるものや、整合フィルタを用いるものなどがある。整合フィルタによるパターンマッチングの詳細は、例えば文献（土井、安藤著「画像信号処理論」pp.163-166）に記述されている。
【００８８】
パターンマッチング部１７４における候補選択では、各々の画素を中心として前記テンプレートに対する整合フィルタの出力があるスレッショルドを超えた第１の場合と、前記中心画素の近傍３×３画素内で整合フィルタの出力が最大となる第２の場合、が共に成り立つときに画素の座標を被検査パターンの位置としてＦＩＦＯメモリ１７６に出力することが考えられる。これにより、被検査パターンと最も一致する候補だけを検出することができ、効率的な検査ができる。また、ライン・スペース系のパターンに対しては、前記中心画素３×３画素のうちでライン・スペースに直交する方向の画素だけに対して最大となるものを選べばよい。
【００８９】
図１４に、透過率欠陥検出部の第１の構成例を示す。この検出部は、参照パターン記憶部１９０と、微分演算部１９１と、積和演算部１９２と、位置補正部１９３と、総和演算部１９６と、行列演算部１９７と、欠陥判定部１９８から構成される。センサデータバッファ１７１からバレルシフタ１７８を用いて被検査パターンに対応する領域を切り出し、位置補正部１９３に与える。参照パターン記憶部１９０には参照データバッファ１７２が含まれており、参照データバッファ１７２からバレルシフタを用いて被検査パターンに対応する領域を切り出し、微分演算部１９１に与えるようになっている。
【００９０】
テンプレートに記憶する領域の大きさは、被検査パターンの大きさを画素ピッチで割ったものよりも大きく取ればよい。この例では、最大１６×１６画素の領域に含まれる被検査パターンの透過率誤差と位置ずれ量を計算する場合を示している。参照パターンは空間微分を行うため、１８×１８画素の画像を記憶する必要がある。また、センサデータも以下に述べる位置補正のため１８×１８の画像を切り出すようにする必要がある。
【００９１】
図１５に、微分演算部１９１と積和演算部１９２の具体的な構成例を示す。参照パターン記憶部１９０は基準となる参照パターンを各ライン毎に予め記憶しておく。微分演算部１９１は、センサデータバッファと同時に読み出される参照パターンを入力して注目する画素の濃淡値ｕ1 、及びＸ方向の空間微分ｕ2 、Ｙ方向の空間微分ｕ3 を計算する。位置補正部１９３は、センサデータに二次元有限応答フィルタ（ＦＩＲ）をかけることにより補正を行う。フィルタ係数は位置ずれに応じて設定される。
【００９２】
積和演算部１９２は、微分回路１９１と位置補正されたセンサデータｓ1 を入力して（ｕ1 −ｓ1 ）に対し、ｕ1 ，ｕ2 ，ｕ3 との積和ｗ1 ，ｗ2 ，ｗ3 をパイプライン演算によりそれぞれ計算している。そして、前記総和演算部１９６は次の（式40）に示すように各ラインで行われた上記積和演算結果の総和w’1 ，w’2 ，w’3 を求めている。
【００９３】
【数３】
0003998334.tif 000005
【００９４】
行列演算部１９７は、（式41）に示すように、w’1 ，w’2 ，w’3 に３×３の行列Ａをかけ算して、ｖ1 ，ｖ2 ，ｖ3 を求めている。ｖ1 ，ｖ2 ，ｖ3 はそれぞれ透過率誤差εと位置ずれ量ｘ0 ，ｙ0 である。この行列Ａは（式42）に示すように、ｕ1 ，ｕ2 ，ｕ3 の相互相関行列の逆行列である。このように高速処理を必要とする場合には、この逆行列は前もって計算しておく。被検査パターンの異なる複数の形状や寸法のパターンを検査する場合には、それぞれに対応する逆行列を記憶するメモリを用意しておけばよい。
【００９５】
欠陥判定部１９８は、ｕ1 ，ｕ2 ，ｕ3 の絶対値の大小をもって欠陥か否かを判定する。行列演算部１９７と欠陥判定部１９８の具体的回路構成を、図１６に示す。前に述べたように、一旦計算された相対位置ずれ（ｘ0 ，ｙ0 ）を用いてセンサデータを位置補正して再計算することにより、透過率誤差の計算精度を向上することができる。また、位置補正は次の（式43）に示すように、座標（ｉ，ｊ）のセンサデータを求めるため、この画素を中心とする３×３領域のセンサデータに位置補正部１９３のＦＩＲの係数αxyは相対位置ずれ（ｘ0 ，ｙ0 ）により可変となるようにする。
【００９６】
ｓ’(i,j)＝Σａxyｓ（ｉ−ｘ，ｊ−ｙ）…（式43）
以上の回路は、コンタクトホールのようなパターンばかりではなく、ライン・スペースのようなパターンに対しても行列Ａを適当に設定することにより適用できる。
【００９７】
図１７に、透過率欠陥検出部の第２の構成例を示す。この回路は、センサデータと参照データの透過率誤差及び相対位置ずれを直接計算する代わりに、センサデータと第１の基準データとで第１の透過率誤差及び第１の相対位置ずれを求め、参照データと第２の基準データとで第２の透過率誤差及び第２の相対位置ずれを求め、それぞれの差を求めることで、透過率誤差と位置ずれ量を計算している。ここで、第１の基準データはセンサデータ、第２の基準データは参照データから選択する。
【００９８】
即ち、前記図１４に示した１９０から１９７までの構成要素が２組設けられ、一方の組でセンサデータと第１の基準データから第１の透過率誤差及び第１の相対位置ずれが求められ、他方の組みで参照データと第２の基準データから第２の透過率誤差及び第２の相対位置ずれが求められる。そして、それぞれの差を求めることで、欠陥判定部１９８により透過率誤差と位置ずれ量が求められる。
【００９９】
ここで、開口部がコンタクトホールである場合、少なくとも３つの独立な座標（ｘ，ｙ）におけるセンサデータをＳ(x,y) 、第１の基準データをＲ1 (x,y) 、第１の基準データのＸ方向微分値をdR1/dx、第１の基準データのＹ方向微分値をdR1/dyとして、第１の透過率誤差ε1 及び第１の相対位置ずれx’0 ，y’0 を未知数とする式
ε1 ・Ｒ1 (x,y) ＋x’0 ・dR1/dx ＋y’0 ・dR1/dy
＝Ｒ1 (x,y) −Ｓ(x,y) …（式44）
で表される連立１次方程式を解き、さらに参照データをＵ(x,y) 、第２の基準データをＲ2 (x,y) 、第２の基準データのＸ方向微分値をdR2/dx、第２の基準データのＹ方向微分値をdR2/dyとして、第２の透過率誤差ε2 及び第２の相対位置ずれx”0 ，y”0 を未知数とする式
ε2 ・Ｒ2 (x,y) ＋x”0 ・dR2/dx ＋y”0 ・dR2/dy
＝Ｒ2 (x,y) −Ｕ(x,y) …（式45）
で表される連立１次方程式を解き、第１の透過率誤差から第２の透過率誤差を引いてε1 −ε2 を求め、第１の相対位置ずれから第２の相対位置ずれを引いて（x’0 −x”0 ，y’0 −y”0 ）を求める。
【０１００】
また、開口部がライン・スペースである場合、少なくとも２つの独立な座標（ｘ，ｙ）におけるセンサデータをＳ(x,y) 、第１の基準データをＲ1 (x,y) 第１の基準データのライン・スペースに直交する方向の微分値をdR1/dlとして、第１の透過率誤差ε1 及びライン・スペースに直交する方向の相対位置ずれl’0 を未知数とする式
ε1 ・Ｒ1 (x,y) ＋l’0 ・dR1/dl
＝Ｒ1 (x,y) −Ｓ(x,y) …（式46）
で表される連立１次方程式を解き、さらに参照データをＵ(x,y) 、第２の基準データをＲ2 (x,y) 、第２の基準データのライン・スペースに直交する方向の微分値をdR2/dlとして、第２の透過率誤差ε2 及びライン・スペースに直交する方向の相対位置ずれl”0 を未知数とする式
ε2 ・Ｒ2 (x,y) ＋l”0 ・dR2/dl
＝Ｒ2 (x,y) −Ｕ(x,y) …（式47）
で表される連立１次方程式を解き、第１の透過率誤差から第２の透過率誤差を引いてε1 −ε2 を求め、第１の相対位置ずれから第２の相対位置ずれを引いて（l’0 −l”0 ）を求める。
【０１０１】
図１８に示した第２の構成例の場合は図１４に示した第１の構成例の場合と異なり、参照データの透過率誤差と相対位置ずれを計算して、それらをセンサデータから計算した透過率誤差と相対位置ずれから相殺することができるため、被検査パターンの形状や寸法が限定されてしまうことが無く、光近接効果補正のように線幅に微小なバイアスを加えたものに対しても適用することができる。
【０１０２】
このように本実施形態によれば、パターンエッジ等の位置を検出する必要が無く、従来検出が困難とされてきた、透過率欠陥や寸法欠陥などの微小欠陥をしかも高速に検出することができる。
【０１０３】
（第４の実施形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態に係わる欠陥検査方法の基本動作をブロック化して示す構成例である。なお、図１１及び図１２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。
【０１０４】
本実施形態は、試料を撮像したセンサデータを入力する工程１１１と、センサデータに対応する参照データを入力する工程１１２と、これらのデータを画像メモリに記憶するデータ記憶工程１２１，１２２と、画像メモリに記憶された参照データに基づいて被検査パターンを探索する探索工程１２４と、二次元パターンの形状及び大きさに応じて参照データとセンサデータを切り出して透過率誤差と相対位置ずれを計算する計算工程１３０と、センサデータの倍率誤差を補正する補正工程１６５と、センサデータの倍率誤差を補正した後に透過率欠陥や相対位置ずれ欠陥を判定する判定工程１４０と、欠陥座標及び欠陥種類を出力する出力工程１５０とから構成される。
【０１０５】
センサデータの倍率誤差とは、光学結像系の像歪みやセンサ歪みによるもので、先に述べたように高感度な検査を行うためにはこの倍率誤差を相殺して欠陥判定する必要がある。図１９に示すように、ラインセンサ２０１は光学系視野２０２の中に配置されている。ラインセンサ２０１の電気的走査はＹ軸方向であり、また試料の機械的走査方向はＸ軸方向である。一般に、光学系は視野中心に対し周辺に像歪みが生じる傾向があるため、ラインセンサの中央で撮像した画像と両端の近くで撮像した画像は倍率に誤差が生じることになる。また、倍率誤差はラインセンサと光学視野の位置だけで決まるものであるから、一旦倍率誤差を各画素毎に求めれば、検査パターンなどが変わっても不変である。
【０１０６】
ラインセンサ２０１の走査方向に沿ってほぼ等間隔で配置した二次元パターンを有する試料を撮像したセンサデータと参照データから、二次元パターン毎に計算された透過率誤差をもって推定される倍率誤差をラインセンサ２０１毎に記憶しておく。センサ画素毎の倍率誤差は、等間隔に配置された二次元パターンに対応する複数の透過率誤差のＹ方向の分布を内挿して求めることができる。
【０１０７】
ここで、矩形の開口パターンをほぼ等間隔に配置したものを用いてもよい。また、長細い矩形やＸ軸方向に平行なライン／スペースパターンを用いてもよい。さらに、複数の開口パターンで倍率誤差を計算し、それらの平均値を取ることにより二次元パターンの加工誤差の影響を除くことも望ましい。
【０１０８】
透過率誤差から倍率誤差を相殺した値の大小をもって欠陥の有無を判定する工程１４０を有する。図２０で倍率誤差を説明する。センサデータ２１１は参照データ２１０に対しＹ軸方向にεの倍率誤差が生じているとすると、参照データの寸法がＬに対しセンサデータは寸法Ｌ（１＋ε）になっていることが分かる。従って、倍率誤差を補正しないと、高感度な寸法検査ができないことになる。εを求めることが可能となるので、画素毎に予め倍率誤差を求めて記憶しておけばよい。倍率誤差の補正は、透過率誤差，相対位置ずれと共に、被検査パターンを探索し足し算された透過率誤差に対して、被検査パターンを探索した結果得られたパターン位置を入力し、パターン位置に対応する画素の倍率誤差を引き算することにより、像歪みを相殺して欠陥の有無を判定する。
【０１０９】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、コンタクトホールやライン・スペースのパターンにおける欠陥を計算により求めることができ、従来検出が困難であった微小なコンタクトホールやライン・スペース上の欠陥を高い精度で検出することが可能となる。従って、今後益々微細化が望まれるフォトマスク，レティクル，液晶基板等の試料上のパターン欠陥検査に十分対処することができ、その有用性は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係わる欠陥検査方法の基本動作をブロック化して示す図。
【図２】コンタクトホールの配列とホールに対する矩形領域Ｒの位置関係を示す図。
【図３】コンタクトホールのエッジ部にセリフが形成された例を示す図。
【図４】コンタクトホールの各種欠陥の例を示す図。
【図５】相対位置ずれにおける透過率誤差分布とＸ，Ｙ方向位置ずれ分布を示す図。
【図６】透過率欠陥における透過率誤差分布とＸ，Ｙ方向位置ずれ分布を示す図。
【図７】寸法欠陥における透過率誤差分布とＸ，Ｙ方向位置ずれ分布を示す図。
【図８】ライン・スペースの配列とスペースに対する矩形領域Ｒの位置関係を示す図。
【図９】第２の実施形態に係わる欠陥検査方法の基本動作をブロック化して示す図。
【図１０】欠陥検査の原理を説明するための図。
【図１１】第３の実施形態に係わる欠陥検査方法の基本動作をブロック化して示す図。
【図１２】第３の実施形態に係わる欠陥検査方法の基本動作をブロック化して示す図。
【図１３】欠陥検査装置の回路構成を示す図。
【図１４】透過率欠陥検出部の第１の構成例を示す図。
【図１５】微分演算部と積和演算部の具体的な構成例を示す図。
【図１６】行列演算部と欠陥判定部の具体的回路構成を示す図。
【図１７】透過率欠陥検出部の第２の構成例を示す図。
【図１８】第４の実施形態に係わる欠陥検査方法の基本動作をブロック化して示す図。
【図１９】ラインセンサと視野の範囲を表す図。
【図２０】倍率誤差を説明するための図。
【符号の説明】
１，１’…透過率欠陥の参照データ及びセンサデータ
２，２’…位置ずれ欠陥の参照データ及びセンサデータ
３…被検査パターン
４…検査対象外パターン
５…遮光部
１１〜１３，１１１，１１２…データ入力工程
２１，２２，１２１，１２２…データ記憶工程
２３…マップ展開工程
３０，１３０…透過率誤差，相対位置ずれの計算工程
３０’，１３０’…透過率誤差，相対位置ずれの再計算工程
４０，１４０…欠陥判定工程
５０，１５０…欠陥座標，種類の出力工程
６０，１６０…透過率誤差，相対位置ずれの補正工程
８１…コンタクトホール
８２…セリフ
１２４…被検査パターン探索工程
１６５…倍率誤差を補正する工程
１７１…センサデータバッファ
１７２…参照データバッファ
１７３…透過率欠陥検出部
１７４…パターンマッチング部
１７５…コントローラ
１７６…ＦＩＦＯメモリ
１７７…欠陥情報メモリ
２０１…ラインセンサ
２０２…視野の範囲
２１０…参照データ
２１１…センサデータ
【図１】
0003998334.tif 000006
【図２】
0003998334.tif 000007
【図３】
0003998334.tif 000008
【図４】
0003998334.tif 000009
【図５】
0003998334.tif 000010
【図６】
0003998334.tif 000011
【図７】
0003998334.tif 000012
【図８】
0003998334.tif 000013
【図９】
0003998334.tif 000014
【図１０】
0003998334.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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