(57)【要約】【課題】パターンの位置を正確に把握することのできる位置測定方法、位置ずれマップの作成方法および検査システムを提供する。【解決手段】マスクは、複数の被検査パターンと、被検査パターンが設けられた領域とその周囲に設けられた複数の位置測定用パターンとを有する。位置測定装置により位置測定用パターンの位置座標を測定する。マスク載置されたテーブルの位置座標を測定しながら位置測定用パターンの光学画像を取得して第１の位置補正用データを作成する。位置測定装置による第２のパターンの位置座標を用いて、第１の位置補正用データを補正し、第２の位置補正用データを作成する。テーブルの位置座標を測定しながら、被検査パターンと位置測定用パターンの各光学画像を取得して、各パターンの位置座標を得る。第２の位置補正用データを用いて、被検査パターンの位置座標を補正する。【選択図】図１
2016035542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体へ転写される複数の第１のパターンと、該複数の第１のパターンが設けられた領域および該領域の周囲に設けられ且つ被写体には転写されない複数の第２のパターンとを有するマスクを準備する工程と、
位置測定装置によって前記複数の第２のパターンの位置座標を測定する工程と、
前記マスクをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なテーブル上に載置し、前記テーブルの位置座標を測定しながら前記複数の第２のパターンの光学画像を取得して、前記複数の第２のパターンの位置座標を測定して得られた測定値に基づいて、前記複数の第１のパターンに対する第１の位置補正用データを作成する工程と、
前記位置測定装置によって測定された前記複数の第２のパターンの位置座標を用い、該複数の第２のパターンの光学画像を取得して得られた該複数の第２のパターンの位置座標との差を求め、前記第１の位置補正用データを補正して第２の位置補正用データを作成する工程と、
前記複数の第１のパターンの欠陥検査工程時に、前記テーブルの位置座標を測定しながら、前記複数の第１のパターンの光学画像と前記複数の第２のパターンの光学画像を取得し、
該テーブルの位置座標と該複数の第１のパターンの光学画像と該複数の第２のパターンの光学画像とから、該複数の第１のパターンの位置座標および該複数の第２のパターンの位置座標を取得し、
該複数の第２のパターンの位置座標と、前記第２の位置補正用データによる前記複数の第２のパターンの位置座標とのずれから、前記複数の第１のパターンの位置座標のずれを求めて前記複数の第１のパターンの位置座標を補正し、得られた補正位置を前記第１のパターンの位置とする工程とを有することを特徴とする位置測定方法。
【請求項２】
被写体へ転写される複数の第１のパターンと、該複数の第１のパターンが設けられた領域および該領域の周囲に設けられ且つ被写体には転写されない複数の第２のパターンとを有するマスクを準備する工程と、
位置測定装置によって前記第２のパターンの位置座標を測定する工程と、
前記マスクをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なテーブル上に載置し、前記テーブルの位置座標を測定しながら前記複数の第２のパターンの光学画像を取得して、前記複数の第２のパターンの位置座標を測定して得られた測定値に基づいて、前記複数の第１のパターンに対する第１の位置補正用データを作成する工程と、
前記位置測定装置によって測定された前記複数の第２のパターンの位置座標に基づいて前記第１の位置補正用データを補正して第２の位置補正用データを作成する工程と、
前記複数の第１のパターンの欠陥検査工程時に、前記テーブルの位置座標を測定しながら、前記複数の第１のパターンの光学画像と前記複数の第２のパターンの光学画像を取得し、
該テーブルの位置座標と該複数の第１のパターンの光学画像と該複数の第２のパターンの光学画像とから、該複数の第１のパターンの位置座標および該複数の第２のパターンの位置座標を求めて、
該複数の第１のパターンの位置座標と該複数の第２のパターンの位置座標について、それぞれ、対応するパターンの設計データから作成された参照画像との位置ずれ量を取得し、
該複数の第２のパターンの位置ずれ量と、前記第２の位置補正用データによる前記複数の第２のパターンの位置ずれ量との差分を求めて、前記複数の第１のパターンの位置ずれ量に該差分を加減して該位置ずれ量を補正し、
前記補正された位置ずれ量を用いて前記複数の第１のパターンの位置座標を補正し、該補正位置を前記第１のパターンの位置とする工程とを有することを特徴とする位置測定方法。
【請求項３】
前記複数の第１のパターンは、透過光によって前記被転写体へ転写される図形パターンであって、
前記複数の第２のパターンは、前記被転写体へ実質的に転写されないように前記透過光の強度が調整されている位置測定用パターンであることを特徴とする請求項１または２に記載の位置測定方法。
【請求項４】
前記マスクは、基板と、前記基板の一方の主面に設けられて前記基板よりも透過率の低い膜とを有し、
前記複数の第２のパターンは、それぞれ、前記膜に形成されて互いに直交するラインパターンからなる十字形状であって、前記ラインパターンの幅方向の寸法はいずれも６０ｎｍ未満であり、
反射光によって前記複数の第２のパターンの光学画像を取得することを特徴とする請求項３に記載の位置測定方法。
【請求項５】
前記マスクは、基板と、前記基板の一方の主面に設けられて前記基板よりも透過率の低い膜とを有し、
前記第２のパターンの形状と、前記第２のパターンを照明する光の形状とから、前記被転写体へ転写される転写パターンのコントラストを予測し、予測される明部に対応する位置に暗部を設け、予測される暗部に対応する位置に開口部を設けて構成された第２のパターンを前記膜に複数形成し、
反射光によって前記複数の第２のパターンの光学画像を取得することを特徴とする請求項３に記載の位置測定方法。
【請求項６】
前記テーブルの位置座標を測定しながら前記複数の第２のパターンの光学画像を取得する工程を複数回繰り返して行い、該テーブルのＸ座標の平均値とＹ座標の平均値を求め、得られた平均座標と該複数の第２のパターンの光学画像とから、前記第２のパターンの位置座標を取得して、前記複数の第１のパターンの位置補正用データを作成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の位置測定方法。
【請求項７】
被写体へ転写される複数の第１のパターンと、該複数の第１のパターンが設けられた領域および該領域の周囲に設けられ且つ被写体には転写されない複数の第２のパターンとを有するマスクを準備する工程と、
位置測定装置によって前記第２のパターンの位置座標を測定する工程と、
前記マスクをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なテーブル上に載置し、前記テーブルの位置座標を測定しながら前記複数の第２のパターンの光学画像を取得して、前記複数の第２のパターンの位置座標を測定して得られた値に基づいて、前記複数の第１のパターンに対する第１の位置補正用データを作成する工程と、
前記位置測定装置によって測定された前記第２のパターンの位置座標に基づいて前記第１の位置補正用データを補正して第２の位置補正用データを作成する工程と、
前記複数の第１のパターンの欠陥検査工程時に、前記テーブルの位置座標を測定しながら、前記複数の第１のパターンの光学画像と前記複数の第２のパターンの光学画像を取得し、
該テーブルの位置座標と該複数の第１のパターンの光学画像と該複数の第２のパターンの光学画像とから、該複数の第１のパターンの位置座標および該複数の第２のパターンの位置座標を取得して、これらのパターンの設計座標との位置ずれ量を前記マスク上の位置座標と対応させた前記位置ずれ量のマップを作成する工程と、
前記複数の第２のパターンについて、前記位置ずれ量のマップによる位置ずれ量と、前記第２の位置補正用データによる位置ずれ量との差分を求めて、前記複数の第１のパターンの位置ずれ量に加減することにより、前記位置ずれ量のマップを補正する工程とを有することを特徴とする位置ずれマップの作成方法。
【請求項８】
前記複数の第１のパターンは透過光によって前記被転写体へ転写される図形パターンであって、
前記複数の第２のパターンは、前記被転写体へ実質的に転写されないように前記透過光の強度が調整されている位置測定用パターンであることを特徴とする請求項７に記載の位置ずれマップの作成方法。
【請求項９】
Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なテーブルと、
前記テーブルの位置座標を測定する位置測定部と、
前記テーブルの上に載置された被検査試料の光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記被検査試料に設けられたパターンの設計データから前記光学画像に対応する参照画像を作成する参照画像作成部と、
前記被検査試料の複数の第１のパターンの光学画像と、該第１のパターンの光学画像とともに取得され、前記複数の第１のパターンが設けられた領域および該領域の周囲に設けられた複数の第２のパターンの光学画像と、これらの光学画像の取得の際に測定された前記テーブルの位置座標とから、前記複数の第１のパターンの位置座標および前記複数の第２のパターンの位置座標を取得して、これらのパターンの設計座標との位置ずれ量を前記被検査試料上の位置座標と対応させた前記位置ずれ量のマップを作成するマップ作成部と、
前記複数の第１のパターンとは異なる工程で取得した前記複数の第２のパターンの光学画像と、該光学画像に対応する前記第２のパターンの設計データから作成された参照画像との位置ずれ量を算出して、前記複数の第１のパターンに対する第１の位置補正用データを作成し、
位置測定装置によって測定された前記第２のパターンの位置座標に基づいて前記第１の位置補正用データを補正して第２の位置補正用データを作成する位置補正用データ作成部と、
前記マップ作成部の一部または前記マップ作成部とは異なるものであって、前記複数の第２のパターンについて、前記位置ずれ量のマップによる位置ずれ量と、前記第２の位置補正用データによる位置ずれ量との差分を求めて、前記複数の第１のパターンの位置ずれ量に加減することにより前記位置ずれ量のマップを補正するマップ補正部と、
前記第１のパターンの光学画像と参照画像を比較して、これらの差分値が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する比較部とを有することを特徴とする検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置測定方法、位置ずれマップの作成方法および検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程では、ステッパまたはスキャナと呼ばれる縮小投影露光装置によって、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）がウェハ上に露光転写される。
【０００３】
近年の大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴って、半導体素子に要求される回路寸法は狭小化の一途を辿っており、マスクに形成されるパターンに対して高い精度が要求されている。そのため、マスク検査においては、極めて小さなパターンの欠陥であっても検出することが必要となっている。従来の検査装置の一例としては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２３６８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マスクに形成されたパターンを正確に検査するには、パターンの位置座標をマスク全面に渡って正確に測定することが必要となる。また、マスクにおけるパターンの位置座標を測定し、これと設計位置座標とのずれ量の分布をマップ化して、マスクの製造工程にフィードバックすることも重要である。
【０００６】
従来は、ＣＤ−ＳＥＭのような専用の位置測定装置でパターンの周囲に配置されたマークの位置座標を測定し、この値からパターンの位置座標を予測して検査を行っていた。しかし、マークが設けられる個所は限定的であるがゆえに数が少なく、マスク全面におけるパターンの位置座標を高精度に把握するのには問題があった。
【０００７】
また、パターン検査装置で検査に用いるために撮像された画像を利用して、パターンの位置座標を取得する方法もある。この方法では、マスクパターンの光学画像を基に、設計パターンから作成された手本となる画像を参照してパターンの位置座標を把握する。しかし、この作業は検査工程の中で行われるので、マスクに対して検査光が長時間照射されることによるマスクの熱膨張や、検査装置内部での気流の変動、あるいは、検査装置の各種熱源に起因した測長システムの測定誤差などによって、パターンの位置座標の測定値に変動を生じるおそれがある。
【０００８】
さらに、検査工程で得られる画像から求められたパターンの位置座標を、位置測定装置によって測定された位置座標を用いて補正することも考えられる。しかしながら、上述の通り、位置測定装置による測定個所は局所的であるため、測定されていない領域に配置されたパターンの位置座標を補正するには十分でない。
【０００９】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、検査対象となるパターンの位置を正確に把握することのできる位置測定方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の目的は、検査対象となるパターンの位置に関する正確な位置ずれマップを作成する方法を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の目的は、検査対象となるパターンの位置に関する正確な位置ずれマップを作成することのできる検査システムを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様は、被写体へ転写される複数の第１のパターンと、該複数の第１のパターンが設けられた領域および該領域の周囲に設けられ且つ被写体には転写されない複数の第２のパターンとを有するマスクを準備する工程と、
位置測定装置によって前記複数の第２のパターンの位置座標を測定する工程と、
前記マスクをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なテーブル上に載置し、前記テーブルの位置座標を測定しながら前記複数の第２のパターンの光学画像を取得して、前記複数の第２のパターンの位置座標を測定して得られた測定値に基づいて、前記複数の第１のパターンに対する第１の位置補正用データを作成する工程と、
前記位置測定装置によって測定された前記複数の第２のパターンの位置座標を用い、該複数の第２のパターンの光学画像を取得して得られた該複数の第２のパターンの位置座標との差を求め、前記第１の位置補正用データを補正して第２の位置補正用データを作成する工程と、
前記複数の第１のパターンの欠陥検査工程時に、前記テーブルの位置座標を測定しながら、前記複数の第１のパターンの光学画像と前記複数の第２のパターンの光学画像を取得し、
該テーブルの位置座標と該複数の第１のパターンの光学画像と該複数の第２のパターンの光学画像とから、該複数の第１のパターンの位置座標および該複数の第２のパターンの位置座標を取得し、
該複数の第２のパターンの位置座標と、前記第２の位置補正用データによる前記複数の第２のパターンの位置座標とのずれから、前記複数の第１のパターンの位置座標のずれを求めて前記複数の第１のパターンの位置座標を補正し、得られた補正位置を前記第１のパターンの位置とする工程とを有することを特徴とする位置測定方法に関する。
【００１４】
本発明の第２の態様は、被写体へ転写される複数の第１のパターンと、該複数の第１のパターンが設けられた領域および該領域の周囲に設けられ且つ被写体には転写されない複数の第２のパターンとを有するマスクを準備する工程と、
位置測定装置によって前記第２のパターンの位置座標を測定する工程と、
前記マスクをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なテーブル上に載置し、前記テーブルの位置座標を測定しながら前記複数の第２のパターンの光学画像を取得して、前記複数の第２のパターンの位置座標を測定して得られた測定値に基づいて、前記複数の第１のパターンに対する第１の位置補正用データを作成する工程と、
前記位置測定装置によって測定された前記複数の第２のパターンの位置座標に基づいて前記第１の位置補正用データを補正して第２の位置補正用データを作成する工程と、
前記複数の第１のパターンの欠陥検査工程時に、前記テーブルの位置座標を測定しながら、前記複数の第１のパターンの光学画像と前記複数の第２のパターンの光学画像を取得し、
該テーブルの位置座標と該複数の第１のパターンの光学画像と該複数の第２のパターンの光学画像とから、該複数の第１のパターンの位置座標および該複数の第２のパターンの位置座標を求めて、
該複数の第１のパターンの位置座標と該複数の第２のパターンの位置座標について、それぞれ、対応するパターンの設計データから作成された参照画像との位置ずれ量を取得し、
該複数の第２のパターンの位置ずれ量と、前記第２の位置補正用データによる前記複数の第２のパターンの位置ずれ量との差分を求めて、前記複数の第１のパターンの位置ずれ量に該差分を加減して該位置ずれ量を補正し、
前記補正された位置ずれ量を用いて前記複数の第１のパターンの位置座標を補正し、該補正位置を前記第１のパターンの位置とする工程とを有することを特徴とする位置測定方法に関する。
【００１５】
本発明の第３の態様は、被写体へ転写される複数の第１のパターンと、該複数の第１のパターンが設けられた領域および該領域の周囲に設けられ且つ被写体には転写されない複数の第２のパターンとを有するマスクを準備する工程と、
位置測定装置によって前記第２のパターンの位置座標を測定する工程と、
前記マスクをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なテーブル上に載置し、前記テーブルの位置座標を測定しながら前記複数の第２のパターンの光学画像を取得して、前記複数の第２のパターンの位置座標を測定して得られた値に基づいて、前記複数の第１のパターンに対する第１の位置補正用データを作成する工程と、
前記位置測定装置によって測定された前記第２のパターンの位置座標に基づいて前記第１の位置補正用データを補正して第２の位置補正用データを作成する工程と、
前記複数の第１のパターンの欠陥検査工程時に、前記テーブルの位置座標を測定しながら、前記複数の第１のパターンの光学画像と前記複数の第２のパターンの光学画像を取得し、
該テーブルの位置座標と該複数の第１のパターンの光学画像と該複数の第２のパターンの光学画像とから、該複数の第１のパターンの位置座標および該複数の第２のパターンの位置座標を取得して、これらのパターンの設計座標との位置ずれ量を前記マスク上の位置座標と対応させた前記位置ずれ量のマップを作成する工程と、
前記複数の第２のパターンについて、前記位置ずれ量のマップによる位置ずれ量と、前記第２の位置補正用データによる位置ずれ量との差分を求めて、前記複数の第１のパターンの位置ずれ量に加減することにより、前記位置ずれ量のマップを補正する工程とを有することを特徴とする位置ずれマップの作成方法に関する。
【００１６】
本発明の第４の態様は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なテーブルと、
前記テーブルの位置座標を測定する位置測定部と、
前記テーブルの上に載置された被検査試料の光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記被検査試料に設けられたパターンの設計データから前記光学画像に対応する参照画像を作成する参照画像作成部と、
前記被検査試料の複数の第１のパターンの光学画像と、該第１のパターンの光学画像とともに取得され、前記複数の第１のパターンが設けられた領域および該領域の周囲に設けられた複数の第２のパターンの光学画像と、これらの光学画像の取得の際に測定された前記テーブルの位置座標とから、前記複数の第１のパターンの位置座標および前記複数の第２のパターンの位置座標を取得して、これらのパターンの設計座標との位置ずれ量を前記被検査試料上の位置座標と対応させた前記位置ずれ量のマップを作成するマップ作成部と、
前記複数の第１のパターンとは異なる工程で取得した前記複数の第２のパターンの光学画像と、該光学画像に対応する前記第２のパターンの設計データから作成された参照画像との位置ずれ量を算出して、前記複数の第１のパターンに対する第１の位置補正用データを作成し、
位置測定装置によって測定された前記第２のパターンの位置座標に基づいて前記第１の位置補正用データを補正して第２の位置補正用データを作成する位置補正用データ作成部と、
前記マップ作成部の一部または前記マップ作成部とは異なるものであって、前記複数の第２のパターンについて、前記位置ずれ量のマップによる位置ずれ量と、前記第２の位置補正用データによる位置ずれ量との差分を求めて、前記複数の第１のパターンの位置ずれ量に加減することにより前記位置ずれ量のマップを補正するマップ補正部と、
前記第１のパターンの光学画像と参照画像を比較して、これらの差分値が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する比較部とを有することを特徴とする検査システムに関する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の態様によれば、検査対象となるパターンの位置を正確に把握することのできる位置測定方法が提供される。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、検査対象となるパターンの位置を正確に把握することのできる位置測定方法が提供される。
【００１９】
本発明の第３の態様によれば、検査対象となるパターンの位置に関する正確な位置ずれマップを作成する方法が提供される。
【００２０】
本発明の第４の態様によれば、検査対象となるパターンの位置に関する正確な位置ずれマップを作成することのできる検査システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１における位置測定方法のフローチャートの一例である。
【図２】本実施の形態におけるマスクの平面模式図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図５】位置測定用パターンの一例である。
【図６】位置測定用パターンの他の例である。
【図７】位置測定用パターンの他の例である。
【図８】本実施の形態における検査システムの概略構成図である。
【図９】図８の検査システムにおけるデータの流れを示す図である。
【図１０】光学画像の取得手順を説明する図である。
【図１１】実施の形態１における位置測定方法のフローチャートの他の例である。
【図１２】実施の形態２における位置ずれマップの作成方法のフローチャートである。
【図１３】実施の形態２における位置ずれマップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
＜位置測定方法＞
本実施の形態では、マスクに形成されたパターンの位置を正確に把握することができる位置測定方法について述べる。
【００２３】
図１は、本実施の形態による位置測定方法のフローチャートである。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態による位置測定方法は、位置測定装置によって、マスク１０１に形成された位置測定用パターンの位置座標を測定する（Ｓ１）。また、検査システムを用いて、マスク１０１が載置されるテーブルの位置座標を測定しながら、位置測定用パターンの光学画像を取得し、テーブルの位置座標の測定値と、この光学画像とから、位置測定用パターンの位置座標を測定する（Ｓ２）。尚、Ｓ１のマスク１０１は、後に詳述する、ウェハに転写される複数の被検査パターンと、その被検査パターンが設けられた領域および該領域の周囲に設けられ且つウェハには実質的に転写されない複数の位置測定用パターンとを有するマスクである。したがって、本実施の形態による位置測定方法は、Ｓ１の前に、複数の被検査パターンと複数の位置測定用パターンとを有するマスク１０１を準備する工程が含まれる。
【００２５】
次いで、Ｓ２で得られた複数の位置測定用パターンの位置座標の測定値を用い、それら複数の測定値間の対応付けを行うことにより、第１の位置補正用データを作成する（Ｓ３）。また、Ｓ１で位置測定装置を用いて得られた複数の位置測定用パターンの位置座標の測定値と、その複数の位置測定用パターンについて、Ｓ２で光学画像を所得して得られた位置座標の測定値との間の差を求め、その差を用いて上述した第１の位置補正用データを補正し、第２の位置補正用データを作成する（Ｓ４）。
【００２６】
次に、被検査パターンの検査工程において、検査システムを用いて、テーブルの位置座標を測定しながら、欠陥検査を目的として被検査パターンの光学画像が取得されるが、この際に位置測定用パターンの光学画像も取得する（Ｓ５）。次いで、テーブルの位置座標の測定値と、Ｓ５で得られた光学画像とから、被検査パターンの位置座標と位置測定用パターンの位置座標を測定する（Ｓ６）。そして、これらの測定値は、検査システム内の環境変動による誤差を含むものであるため、第２の位置補正用データを用いて測定値を補正する（Ｓ７）。
【００２７】
本実施の形態による位置測定方法は、以上のＳ１〜Ｓ７の各工程を含み、準備されたマスクの被検査パターンの位置を正確に把握することができる。以下、被検査パターンの位置測定が行われるマスクおよびマスク上の被検査パターンの欠陥検査などを行う検査システムについて概略を説明した後、図１に示した本実施の形態による位置測定方法の各工程（Ｓ１〜Ｓ７）について詳しく説明する。
【００２８】
本実施の形態による位置測定方法によって位置測定が行われるマスクには、例えば、複数の図形パターンからなる複数の被検査パターン（第１のパターン）が形成されている。マスクの検査工程においては、被検査パターンの欠陥の有無が調べられるので、被検査パターンの位置座標を正確に把握することが重要になる。そのため、マスクには、被検査パターンの他に、被検査パターンの位置座標を把握するのに用いられる複数の位置測定用パターン（第２のパターン）が形成されている。
【００２９】
被検査パターンとしては、例えば、ウェハに転写される回路パターンが挙げられる。また、被検査パターンには、ウェハには転写されないが、回路パターンの解像度を向上させる目的で回路パターンに隣接して設けられる補助パターンも含まれる。尚、本実施の形態では、被検査パターンが転写される対象物としてウェハを例にとるが、対象物はウェハに限られるものではなく、例えば、ガラス基板であってもよい。
【００３０】
位置測定用パターンは、実質的にウェハに転写されないパターンであって、マスク上の位置を測定する目的で設けられるパターンである。ここで、「実質的に転写されないパターン」とは、ウェハに転写されないパターン、または、ウェハに転写されたとしても半導体素子の性能に影響を与えないパターンを言う。
【００３１】
位置測定用パターンは、任意の形状とすることができるが、ラインパターンとすることが好ましく、一方向に延びるラインパターンと、これと異なる方向に延びるラインパターンとが組み合わされた形状とすることがより好ましい。ラインパターンのエッジ位置を検出することで、位置測定用パターンの位置を把握することができ、また、異なる方向に延びるラインパターンについてもエッジ位置を検出することで、検出精度を向上させることができる。例えば、位置測定用パターンとして、図５に示すような十字形状のパターン１４７を挙げることができる。この場合、Ｘ方向とＹ方向の各エッジ位置の検出が可能である。
【００３２】
図２は、マスク１０１の平面模式図である。また、図３は、図２の一部拡大図である。ウェハに露光転写される被検査パターン（図２では省略されているが、図３では符号１４４で示される。）は、一般に基板の中央側に設けられる。本実施の形態では、被検査パターン１４４が設けられる領域をパターン形成領域１４５と言う。
【００３３】
図４は、図３のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図４に示すように、マスク１０１は、基板１４１と、基板１４１の一方の主面に設けられた第１の膜１４２と、第１の膜１４２の周縁部に設けられた第２の膜１４３とを有する。基板１４１は、石英ガラスのような透光性の高い材料から構成される。第１の膜１４２は、基板１４１よりも透過率の低い材料から形成されるハーフトーン膜とすることができる。例えば、フッ化クロム系（ＣｒＦ）、モリブデンシリサイド系（ＭｏＳｉＯＮ，ＭｏＳｉＯ）、タングステンシリサイド系（ＷＳｉＯ）、ジルコニウムシリサイド系（ＺｒＳｉＯ）などの材料から形成され、深紫外光の透過率が数％程度とされたものとすることができる。第２の膜１４３は、基板１４１の周縁領域において第１の膜１４２を覆うようにして設けられる。第２の膜１４３は、例えば、クロム（Ｃｒ）から形成された膜とすることができる。
【００３４】
被検査パターン１４４は、第１の膜１４２に設けられる。図４に示されるように、被検査パターン１４４は、第１の膜１４２を選択的に除去することで形成された開口部である。
【００３５】
位置測定用パターン１４７も第１の膜１４２に設けられる。しかし、被検査パターン１４４が、第１の膜１４２のパターン形成領域１４５に限定されるのに対して、位置測定用パターン１４７は、基板の周縁領域、より詳しくは、図４で第２の膜１４３が設けられる領域を除いて、第１の膜１４２の全面に形成される。つまり、位置測定用パターン１４７は、パターン形成領域１４５にも形成される。
【００３６】
上述した通り、被検査パターン１４４は、ウェハへ転写されるパターンや、ウェハへの微細パターンの転写を補助するために設けられたパターンである。これに対し、位置測定用パターン１４７は、マスク１０１上での所定位置を把握するために用いられるパターンであって、ウェハへの転写は必要とされない。しかし、位置測定用パターン１４７も、第１の膜１４２を選択的に除去して形成されるので、被検査パターン１４４を透過する光は、位置測定用パターン１４７も透過することになる。そこで、位置測定用パターンがウェハへ実質的に転写されないようにするため、位置測定用パターン１４７を透過する光の強度が弱くなるようその寸法は所定値より小さく設計される。
【００３７】
例えば、図２〜図５に示すように、位置測定用パターン１４７が、互いに直交するラインパターンからなる十字形状である場合、被検査パターン１４４をウェハへ転写する際の露光光の波長を１９３ｎｍとすると、十字形状を構成するラインパターンの幅方向の寸法が１６０ｎｍ未満であり、第１の膜１４２が（上述したような）基板１４１よりも透過率の低いハーフトーン膜であれば、位置測定用パターン１４７はウェハへ実質的に転写されない。
【００３８】
また、位置測定用パターンの形状と、この位置測定用パターンを照明する光の形状とから、ウェハに転写される位置測定用パターンのコントラストを予測し、明部に対応するパターン位置に暗部を設け、暗部に対応するパターン位置に開口部を設けるのも効果的である。ここで、所定の階調値に対して、これより大きい階調値を示す部分が明部であり、これ以下の階調値を示す部分が暗部である。この方法によれば、光学上の干渉効果によって、ウェハ上における転写パターンのコントラストが低下するので、位置測定用パターンがウェハへ実質的に転写されないようにすることができる。
【００３９】
例えば、位置測定用パターンが図５に示すような十字形状であると、転写パターンの中央付近が明るくなる。そこで、図６に示すように、中央付近が暗部となったパターン１５０とすると、ウェハ上における転写パターンのコントラストが低くなるようにすることができる。また、図７に示すように、矩形の開口部が枠状に配置され、その内部が暗部となったパターン１５１としてもよい。この場合にも、同様の効果が得られる。
【００４０】
次に、本実施の形態による位置測定方法のＳ２で光学画像の取得に用いられる検査システムについて説明する。
【００４１】
図８は、Ｓ２で用いられる検査システム１００の概略構成図である。また、図９は、図８の検査システム１００におけるデータの流れを示す図である。尚、これらの図では、本実施の形態で必要な構成部を記載しているが、検査に必要な他の公知の構成部が含まれていてもよい。また、本明細書において、「〜部」または「〜回路」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が、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やファームウェアとの組合せによって実施されるものであってもよい。プログラムにより構成される場合、プログラムは、例えば、磁気ディスク装置である記憶部に記録される。
【００４２】
図８に示すように、検査システム１００は、光学画像取得部を構成する構成部Ａと、構成部Ａで取得された光学画像を用いて検査に必要な処理や、位置ずれマップの作成を行う構成部Ｂとを有する。
【００４３】
構成部Ａは、光源１０３と、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および回転方向（θ方向）に移動可能なＸＹθテーブル１０２と、光源１０３ａ，１０３ｂと、透過照明系を構成する光学系１７０ａと、反射照明系を構成する光学系１７０ｂと、拡大光学系１０４と、フォトダイオードアレイ１０５と、センサ回路１０６と、レーザ測長システム１２２と、オートローダ１３０とを有する。フォトダイオードアレイ１０５には、センサ（図示せず）が配置されている。このセンサの例としては、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサが挙げられる。
【００４４】
レーザ測長システム１２２は、位置測定部を構成し、ＸＹθテーブル１０２の位置を測定するものである。図示は省略するが、例えば、レーザヘッドからのレーザ光をＸＹθテーブル１０２に固定されたステージミラーに入反射させて、ＸＹθテーブル１０２の位置を測定する。
【００４５】
構成部Ａでは、検査対象となるマスク１０１の光学画像データ２０４が取得される。光学画像データ２０４は、マスク１０１の設計パターンデータに含まれる図形データに基づく図形が描画されたマスクの画像データである。これは、例えば８ビットの符号なしデータであって各画素の明るさの階調を表現するものである。
【００４６】
構成部Ｂでは、検査システム１００の全体の制御を司る制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、展開回路１１１、参照画像作成部を構成する参照回路１１２、比較部を構成する比較回路１０８、位置補正用データ作成部を構成する位置補正用データ作成回路１２５、マップ作成部を構成するマップ作成回路１２６、位置座標・位置ずれ量取得部を構成する位置座標・位置ずれ量取得回路１２７、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶部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１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８およびプリンタ１１９に接続されている。ＸＹθテーブル１０２は、テーブル制御回路１１４によって制御されたＸ軸モータ、Ｙ軸モータおよびθ軸モータによって駆動される。これらの駆動機構には、例えば、エアスライダと、リニアモータやステップモータとを組み合わせて用いることができる。
【００４７】
制御計算機１１０は、テーブル制御回路１１４を制御して、ＸＹθテーブル１０２を駆動する。ＸＹθテーブル１０２の位置座標（ｘ，ｙ）は、上記のレーザ測長システム１２２により測定されて位置回路１０７に送られる。
【００４８】
また、制御計算機１１０は、オートローダ制御回路１１３を制御して、オートローダ１３０を駆動する。オートローダ１３０は、マスク１０１を自動的に搬送し、検査終了後には自動的にマスク１０１を搬出することができる。
【００４９】
以上で説明した検査システムを用い、本実施の形態による位置測定方法は、上述したマスクに設けられた被検査パターンの位置測定を行う。以下で、図１に示した、本実施の形態による位置測定方法の各工程（Ｓ１〜Ｓ７）について詳述する。
【００５０】
Ｓ１は、後述するＳ２とともに、本来の位置測定の対象である被検査パターンについて、その正確な座標位置を求めるための補正用データを作成することを目的として行われる。Ｓ１では、位置測定装置を用いて、マスク１０１の位置測定用パターンの位置座標を測定する。
【００５１】
位置測定装置は、マスク１０１の被検査パターンを検査する検査システムの外部装置である。例えば、ライカ社製ＬＭＳ−ＩＰＲＯが位置測定装置として用いられる。
【００５２】
Ｓ１においては、マスク１０１に配置された全ての位置測定用パターンの位置座標を測定する必要はない。（図１０を用いて後述するように）位置測定用パターンの光学画像は、パターンが設けられた領域を仮想的に分割するストライプ毎に取得されるが、各ストライプの始点と終点の各位置にある位置測定用パターンについてストライプ毎に測定すればよい。あるいは、各ストライプの始点および終点のいずれか一方にある位置測定用パターンの位置座標をストライプ毎に測定してもよい。
【００５３】
図２において、マスク１０１には、Ｘ軸方向を長手方向とする短冊状のストライプ（図２では図示されない）がＹ軸方向に沿って並んで配置されている。符号Ｓで示される領域は各ストライプの始点にあたり、符号Ｅで示される領域は各ストライプの終点にあたる。図１のＳ１では、符号Ｓで示される領域および符号Ｅで示される領域の少なくとも一方に配置された位置測定用パターンの位置座標を測定する。
【００５４】
Ｓ２は、上述したＳ１とともに、本来の位置測定の対象である被検査パターンについて、その正確な座標位置を求めるための補正用データを作成することを目的として行われる。
【００５５】
Ｓ２は、上述した図８の検査システム１００を用いて次のように行われる。
【００５６】
まず、マスク１０１をＸＹθテーブル１０２の上に載置する。次に、位置測定用パターンの光学画像を取得しながら、レーザ測長システム１２２によって、この光学画像に対応するＸＹθテーブル１０２の位置座標（ｘ，ｙ）を測定する。これにより、位置測定用パターンの位置座標（ｘ，ｙ）が求められる。
【００５７】
位置測定用パターンには、上述の通り、透過光による照明によって被検査パターンとともに位置測定用パターンがウェハなどへ実質的に転写されるのを防ぐための工夫が施されている。このため、透過光による照明では、位置測定に必要な位置測定用パターンの鮮明な光学画像が得られない。そこで、図８において、ＸＹθテーブル１０２の下方に配置された光源１０３ｂからの光を反射照明系１７０ｂを介してマスク１０１に照射し、その反射光を拡大光学系１０４を介してフォトダイオードアレイ１０５に入射させる。
【００５８】
フォトダイオードアレイ１０５に入射した光は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、さらにセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。これにより、位置測定用パターンの光学画像データ２０４が得られる。
【００５９】
図１０は、マスク１０１に形成された位置測定用パターンの光学画像の取得手順を説明する図である。尚、図１０において、マスク１０１は、図８のＸＹθテーブル１０２の上に載置されているものとする。そして、位置測定用パターンが配置された領域の一部は、被検査パターンが配置された領域と重なっているので、被検査パターンの光学画像も位置測定用パターンの光学画像と同じようにして取得される。
【００６０】
図１０に示すように、位置測定用パターンは、被検査パターンが形成されているパターン形成領域と、このパターン形成領域の周辺に設けられている。そして、被検査パターンと位置測定用パターンが設けられた領域は、短冊状の複数のストライプ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・によって仮想的に分割されている。各ストライプは、例えば、幅が数百μｍであって、長さがマスク１０１のＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の領域とすることができる。
【００６１】
位置測定用パターンの光学画像は、例えば、光源１０３として波長１９９ｎｍのパルスレーザを用いてマスク１０１に光を照射し、ＸＹθテーブル１０２を、例えば、１０ｍｍ／秒の移動速度で連続して移動させながら、マスク１０１で反射した光をフォトダイオードアレイ１０５に入射させ、ストライプ毎に取得される。すなわち、図１０で位置測定用パターンの光学画像が取得される際には、各ストライプ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・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、例えば、ＸＹθテーブル１０２が図１０の−Ｘ方向に移動しながら、位置測定用パターンの光学画像が取得される。そして、図８のフォトダイオードアレイ１０５に、図１０に示されるような走査幅Ｗの光学画像が連続的に入力される。尚、図１０の矢印は、光学画像が取得される方向と順序を示しており、斜線部分は、光学画像の取得が済んだ領域を表している。
【００６２】
図８および図９において、位置測定用パターンの光学画像データ２０４は、センサ回路１０６から位置補正用データ作成回路１２５へ送られる。また、レーザ測長システム１２２で測定されたＸＹθテーブル１０２の位置座標の測定値は、位置回路１０７へ送られた後、制御計算機１１０によって読み出されて、位置補正用データ作成回路１２５へ送られる。
【００６３】
位置補正用データ作成回路１２５では、センサ回路１０６からの光学画像データ２０４と、位置回路１０７からのＸＹθテーブル１０２の位置座標の測定値とを基に、位置測定用パターンの位置座標が取得される。
【００６４】
例えば、位置測定用パターンが十字形状のパターンである場合、光学画像データ２０４から、Ｘ方向に延びたラインのエッジと、Ｙ方向に延びたラインのエッジを検出する。検出された各エッジの位置座標は、レーザ測長システム１２２によって測定されたＸＹθテーブル１０２の位置座標から分かる。
【００６５】
次に、Ｓ３では、（Ｓ２で得られた）複数の位置測定用パターンの複数の位置座標の測定値を用い、例えば、それら複数の位置座標を補完して、複数の位置座標の測定値の対応付けを行い、第１の位置補正用データ２０９ａを作成する。
【００６６】
すなわち、第１の位置補正用データ２０９ａは、複数の位置測定用パターンについて、例えば、そのＸ座標位置とＹ座標位置とをＸＹ座標平面にプロットしたものとすることができる。
【００６７】
得られた第１の位置補正用データ２０９ａは、後述するように、Ｓ１で位置測定装置によって測定された位置測定用パターンの位置座標の測定値を用いて補正され、第２の位置補正用データ２０９ｂとされる。そして、検査システム１００によって検査中に取得された被検査パターンの位置座標の補正に用いられる。
【００６８】
また、第１の位置補正用データ２０９ａは、位置測定用パターンの位置座標の測定値と、位置測定用パターンの設計座標とのずれ量を算出し、図１０のストライプ毎にＸ方向の位置に対して、そのずれ量をＸＹ座標平面にプロットしたマップとしてもよい。このとき、ずれ量は、位置ずれの大きさと方向を示すベクトル量とする。
【００６９】
本実施の形態において、第１の位置補正用データ２０９ａは、位置補正用データ作成回路１２５で作成される。
【００７０】
尚、マスク１０１に設けられる位置測定用パターンの数は、通常は数十個（例えば３０個）程度であるので、第１の位置補正用データ２０９ａは、例えば、数十個程度の位置測定用パターンの位置座標の測定値や、上記のずれ量を補間して作成される。補間の方法としては、例えば、線形補間、多項式を用いた補間およびスプライン補間などの公知の方法が挙げられる。補間により、被検査パターンの近傍に配置された位置測定用パターンの位置座標や位置ずれ量が分かるので、被検査パターンの位置座標の補正精度を向上させることができる。
【００７１】
ところで、一般に、レーザ測長システムでは、レーザ光の光路における空気のゆらぎによって温度差や密度差を生じると、屈折率が変化して測定誤差を生じることがある。このため、位置測定用パターンの位置座標の測定を複数回行って、空気ゆらぎの影響を平均化させることが好ましい。図８の検査システム１００では、レーザ測長システム１２２によって、ＸＹθテーブル１０２の位置座標を測定しながら、位置測定用パターンの光学画像を取得する工程を複数回繰り返して行い、この光学画像に対応するＸＹθテーブル１０２のＸ座標の平均値とＹ座標の平均値を求める。得られた平均座標を位置測定用パターンの位置座標として、第１の位置補正用データ２０９ａを作成することが好ましい。尚、レーザ測長システム１２２で測定されたＸＹθテーブル１０２の位置座標の測定値は、位置回路１０７へ送られた後、制御計算機１１０によって読み出されて、位置補正用データ作成回路１２５へ送られるので、平均座標は、位置補正用データ作成回路１２５および制御計算機１１０のいずれで算出されてもよい。
【００７２】
Ｓ４では、（Ｓ３で得られた）第１の位置補正用データを補正して、第２の位置補正用データを作成する。
【００７３】
上記したように、第１の位置補正用データ２０９ａは、位置測定用パターンの光学画像データ２０４を用いて得られる。ここで、光学画像データ２０４は、検査システム１００を用いて取得されるので、より正確な位置補正用データとするには、検査システム１００に起因する変動を考慮してこれを補正する必要がある。そのため、第１の位置補正用データ２０９ａから第２の位置補正用データが作成される。
【００７４】
すなわち、図１のＳ１で位置測定装置によって得られた位置測定用パターンの位置座標の測定値を用いて、第１の位置補正用データ２０９ａを補正し、第２の位置補正用データ２０９ｂを作成する（Ｓ４）。
【００７５】
第２の位置補正用データ２０９ｂは、第１の位置補正用データ２０９ａと同様に、位置補正用データ作成回路１２５で作成される。
【００７６】
（Ｓ１で得られた）位置測定装置による位置データ（図９の符号２００）、すなわち、位置測定用パターンの位置座標の測定値は、例えば、図８の磁気ディスク装置１０９に記憶される。制御計算機１１０は、磁気ディスク装置１０９からこの測定値を読み出し、位置補正用データ作成回路１２５へ送る。位置補正用データ作成回路１２５は、送られた位置測定用パターンの測定値を用いて第１の位置補正用データ２０９ａを補正する。第１の位置補正用データ２０９ａの補正は、次のようにして行われる。
【００７７】
位置測定装置で測定した位置測定用パターンの位置座標の測定値は、例えば、図１０のストライプ毎に始点および終点の各位置にある位置測定用パターンの位置座標の測定値になる。一方、第１の位置補正データは、検査システム１００を用い、上述したように、例えば、複数の位置測定用パターンについて、そのＸ座標位置とＹ座標位置をプロットしたものである。したがって、第１の位置補正用データ２０９ａにおいて、始点および終点以外の位置にある位置測定用パターンの位置座標については、その補正に用いられるための、位置測定装置による位置測定用パターンの位置座標の測定値が存在しない。そこで、第１の位置補正用データ２０９ａの始点および終点における位置座標と、位置測定装置で測定した同じ始点および終点における位置座標との差を求め、（第１の位置補正用データ２０９ａにおけるプロットの傾向は保持しつつ）得られた差から推測して、複数測定値のプロットである第１の位置補正用データ２０９ａを補正する。
【００７８】
Ｓ５では、検査システム１００を用いて、ＸＹθテーブル１０２の位置座標を測定しながら、被検査パターンの光学画像と位置測定用パターンの光学画像を取得する。この工程は、被検査パターンの欠陥検査工程の中で行われる。
【００７９】
被検査パターンの光学画像の取得手順は、図１０を用いて説明したのと同様であり、被検査パターンとともに位置測定用パターンの光学画像も取得される。ここで、被検査パターンの光学画像は、透過光および反射光のいずれによっても取得可能であり、被検査パターンの検査では、反射光による光学画像がしばしば用いられるが、位置測定用パターンの光学画像も併せて取得する点からは、反射光によって光学画像を取得するのがよい。
【００８０】
上述したように、フォトダイオードアレイ１０５に入射した光は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、さらにセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。センサ回路１０６からの光学画像データ２０４は、位置座標・位置ずれ量取得回路１２７へ送られる。ここで、光学画像データ２０４には、位置測定用パターンのデータと被検査パターンのデータが含まれる。
【００８１】
また、上記の光学画像データ２０４の取得とともに、レーザ測長システム１２２で光学画像データ２０４に対応するＸＹθテーブル１０２の位置座標が測定される。測定値は、位置回路１０７へ送られた後、制御計算機１１０によって読み出されて位置座標・位置ずれ量取得回路１２７へ送られる。
【００８２】
Ｓ６では、（Ｓ５で求めた）ＸＹθテーブル１０２の位置座標の測定値と、光学画像とから、被検査パターンの位置座標と位置測定用パターンの位置座標を取得する。この工程は位置座標・位置ずれ量取得回路１２７で行われる。
【００８３】
位置座標・位置ずれ量取得回路１２７では、検査中に取得された光学画像データ２０４とＸＹθテーブル１０２の位置座標の測定値とから、被検査パターンの位置座標と位置測定用パターンの位置座標とが求められる。具体的には、まず、ストライプ単位で取得された光学画像データは、ブロック（またはフレーム）と称される小領域に分割される。そして、光学画像の所定領域と、この所定領域に対応する設計データから作成された参照画像とを比較し、パターンマッチングによってこれらの画像の差分値の絶対値、または、差分の二乗和が最小となる位置にＸＹθテーブル１０２を平行移動させる。このときの平行移動量と、そのブロックに記録されたレーザ測長システム１２２のデータとから被検査パターンの位置座標が決定される。
【００８４】
Ｓ７では、（Ｓ６で取得した）被検査パターンの位置座標を第２の位置補正用データを用いて補正する。上述したＳ６で得られた被検査パターンの位置座標の測定値は、検査システム内の環境変動による誤差を含むものであるため第２の位置補正用データを用いた測定値の補正が必要となる。
【００８５】
例えば、マスク１０１上における被検査パターンと位置測定用パターンとの設計位置関係は予め分かっているので、（Ｓ６で求めた）位置測定用パターンの位置座標の測定値と、第２の位置補正用データによる位置測定用パターンの位置座標とのずれ量から、上記の位置関係を基に被検査パターンのずれ量を求める。このずれ量は、被検査パターンの位置座標と設計座標とのずれ量の真値、つまり、検査システム内部の温度変化によって生じる測定誤差が最小限となるずれ量である。ずれ量の真値が求まれば、被検査パターンの位置座標の測定値が補正されるので、これにより被検査パターンの正確な位置座標が得られる。尚、このとき、個々の被検査パターンの補正は、それぞれの近傍にある位置測定用パターンの位置であって、第２の位置補正用データ２０９ｂから求められる位置を参照して補正される。
【００８６】
また、第１の位置補正用データ２０９ａとして、位置測定用パターンの位置座標の測定値と、位置測定用パターンの設計位置座標とのずれ量を算出し、図１０のストライプ毎にＸ方向の位置に対してプロットしたマップを使用する場合、被検査パターンの正確な位置座標は、図１１に示すようにして求められる。
【００８７】
図１１において、Ｓ１−１〜Ｓ１−６の各工程は、それぞれ、図１のＳ１〜Ｓ６の各工程と同じであるので、詳しい説明は省略する。
【００８８】
図１１に示すように、まず、位置測定装置によって位置測定用パターンの位置座標を測定する（Ｓ１−１）。また、検査システムによって位置測定用パターンの位置座標を測定する（Ｓ１−２）。
【００８９】
次に、（Ｓ１−２で得た）複数の位置測定用パターンの各位置座標の測定値について、設計座標からのずれ量（位置ずれ量）を求め、図１０のストライプ毎にＸ方向の位置に対してプロットする。さらに、ずれ量の値を補間して、第１の位置補正用データ２０９ａを作成する（Ｓ１−３）。
【００９０】
次いで、（Ｓ１−１で得た）位置測定装置によって測定された位置測定用パターンの位置座標を用いて、第１の位置補正用データ２０９ａを補正し、第２の位置補正用データ２０９ｂを作成する（Ｓ１−４）。
【００９１】
被検査パターンと位置測定用パターンの各光学画像を取得し（Ｓ１−５）、被検査パターンと位置測定用パターンの各位置座標を求める（Ｓ１−６）。
【００９２】
次いで、（Ｓ１−６で得た）被検査パターンの位置座標の測定値と位置測定用パターンの位置座標の測定値について、それぞれ、対応する設計位置座標からのずれ量を求め（Ｓ１−７）、図１０のストライプ毎にＸ方向の位置に対してプロットする。この工程は、図９の位置座標・位置ずれ量取得回路１２７で行われる。
【００９３】
次に、（Ｓ１−７で得た）ずれ量を第２の位置補正用データ２０９ｂを用いて補正する（Ｓ１−８）。この工程は、図９のマップ作成回路１２６で行われる。例えば、各位置測定用パターンについて、位置座標の測定値から求めたずれ量と第２の位置補正用データ２０９ｂとの差分を求めて、被検査パターンの位置座標の測定値から求めたずれ量に加減する。これにより、被検査パターンの正確な位置ずれ量が分かる。ここで、被検査パターンの位置ずれ量に適用される差分は、この被検査パターンのできるだけ近くに配置された位置測定用パターンから求められる差分とすることが好ましい。既に述べたように、マスク１０１に設けられる位置測定用パターンの数には限りがあるので、位置測定用パターンの位置座標の測定値から求められるずれ量の値を補間することで、被検査パターンの近傍における位置測定用パターンの差分を推測して被検査パターンに適用することができる。
【００９４】
Ｓ１−８において、被検査パターンの設計位置座標からの正確なずれ量が把握される。このずれ量は、被検査パターンの位置座標と設計座標とのずれ量の真値、つまり、検査システム１００の内部における温度変化によって生じる測定誤差が最小限となるずれ量である。
【００９５】
Ｓ１−９では、（Ｓ１−８で得た）ずれ量の真値を用いて被検査パターンの位置座標を補正する。これにより、被検査パターンの正確な位置を求めることができる。
【００９６】
被検査パターンの正確な位置が求められると、例えば、欠陥として検出すべき欠陥を見逃すおそれを低減することができる。あるいは、欠陥として検出すべきでない欠陥が検出されるのを防ぐこともできる。
【００９７】
本実施の形態において、被検査パターンの正確な位置座標を得るには、正確な第２の位置補正用データ２０９ｂを作成することが必要となる。そして、そのためには、位置測定用パターンの数を増やして、第２の位置補正用データ２０９ｂ、ひいては第１の位置測定用データ２０９ａを構成する測定点をできるだけ多くすることが重要である。本実施の形態では、図２に示すように、位置測定用パターン１４７がパターン形成領域１４５にも形成される。つまり、パターン形成領域１４５を除いて設けられる場合と比べて、位置測定用パターン１４７の総数を増やすことができる。このとき、位置測定用パターン１４７の寸法を所定値より小さくして、位置測定用パターン１４７を透過する光の強度を抑制することで、位置測定用パターン１４７がウェハなどへ実質的に転写されるのを回避することができる。また、パターンの形状と、このパターンを照明する光の形状とから、ウェハに転写される転写パターンのコントラストを予測し、明部に対応するパターン位置に暗部を設け、暗部に対応するパターン位置に開口部を設けて、転写パターンのコントラストが低下するようにしても同様に回避できる。
【００９８】
ところで、被検査パターンや位置測定用パターンの設計位置座標は、これらのパターンの設計データから作成された参照画像から分かる。参照画像は、検査対象となるパターンの設計データから、図８の検査システム１００内で次のようにして作成される。
【００９９】
図９に示すように、設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ２０１は、ＯＡＳＩＳのような階層化されたフォーマットの設計中間データ２０２に変換される。設計中間データ２０２では、レイヤ（層）毎に製作される各マスク１０１に形成されるパターンデータ（設計パターンデータ）が格納される。
【０１００】
パターンデータは、図８の検査システム１００の磁気ディスク装置１０９に記憶されている。パターンデータに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものである。磁気ディスク装置１０９には、図形の基準位置における座標（ｘ，ｙ）の他、辺の長さ、長方形や三角形などの図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置などを定義した図形データが格納される。
【０１０１】
設計中間データ２０２は、電子ビーム描画装置で読み込み可能なフォーマットのフォーマットデータ２０３に変換される。これにより、検査システム１００は、電子ビーム描画装置の描画データをそのまま読み込むことができる。
【０１０２】
展開回路１１１は、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通してパターンデータを読み出す。次いで、展開回路１１１は、読み出したパターンデータを２値ないしは多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換する。具体的には、展開回路１１１は、描画データを図形毎のデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コードや図形寸法を解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして、パターンデータを２値ないしは多値のイメージデータに展開する。さらに、センサ画素に相当する領域（マス目）毎に設計パターンにおける図形が占める占有率が演算され、各画素内の図形占有率が画素値となる。
【０１０３】
展開回路１１１で変換されたイメージデータは、参照回路１１２に送られる。
【０１０４】
参照回路１１２は、図形のイメージデータであるパターンデータに適切なフィルタ処理を施して参照画像データ２０６を生成する。尚、フィルタ処理を施す理由は、次の通りである。
【０１０５】
マスク１０１に形成されたパターンは、その製造工程でコーナーの丸まりや線幅の仕上がり寸法が加減されており、設計パターンと厳密には一致しない。また、図８のセンサ回路１０６から得られた光学画像は、拡大光学系１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果によってぼやけた状態、言い換えれば、空間的なローパスフィルタが作用した状態にある。そこで、検査に先だって検査対象となるマスクを観察し、その製造プロセスや検査装置の光学系による変化を模擬したフィルタ係数を学習して、パターンデータに２次元のデジタルフィルタをかける。このようにして、参照画像に対して光学画像に似せる処理を行う。
【０１０６】
フィルタ係数の学習は、製造工程で決められた基準となるマスクのパターンを用いて行ってもよく、また、検査対象となるマスク（本実施の形態ではマスク１０１）のパターンの一部を用いて行ってもよい。後者であれば、学習に用いられた領域のパターン線幅やコーナーの丸まりの仕上がり具合を踏まえたフィルタ係数が取得され、マスク全体の欠陥判定基準に反映されることになる。
【０１０７】
尚、検査対象となるマスク１０１を使用してフィルタ係数の学習を行う場合、製造ロットのばらつきや、検査装置のコンディション変動といった影響を排除したフィルタ係数の学習ができるという利点がある。しかし、マスク１０１の面内で寸法変動があると、学習に用いた個所に対しては最適なフィルタ係数になるが、他の領域に対しては必ずしも最適な係数とはならないため、疑似欠陥を生じる原因になり得る。そこで、面内での寸法変動の影響を受け難いマスク１０１の中央付近で学習することが好ましい。あるいは、マスク１０１の面内の複数の個所で学習を行い、得られた複数のフィルタ係数の平均値を用いてもよい。
【０１０８】
以上述べたように、パターンの同じ位置を同じ方法で測定しても、検査システム内の環境変化によって測定値に違いが生じるが、本実施の形態の位置測定方法によれば、かかる測定値の変動を補正してパターンの正確な位置を把握することができる。
【０１０９】
また、特に、本実施の形態では、位置測定用パターンをマスク上で被検査パターンが形成される領域にも設けるので、位置測定用パターンの総数を多くして、正確な位置補正用データを作成することができる。この際、位置測定用パターンがウェハなどへ実質的に転写されるのは、位置測定用パターンの寸法を所定値より小さくして、位置測定用パターンを透過する光の強度を抑制することで回避可能である。また、パターンの形状と、このパターンを照明する光の形状とから、ウェハに転写される転写パターンのコントラストを予測し、明部に対応するパターン位置に暗部を設け、暗部に対応するパターン位置に開口部を設けて、転写パターンのコントラストが低下するようにしても同様に回避できる。
【０１１０】
さらに、本実施の形態の位置測定方法により被検査パターンの位置を正確に把握することで、正確な検査を行うことができるようになる。すなわち、被検査パターンの位置座標の測定値が変動することを考慮せずに検査を行うと、本来は許容すべきでない位置ずれ量を許容したり、許容可能な位置ずれ量を欠陥として検出したりすることが起こり得る。しかし、被検査パターンの位置座標を補正したうえで検査することで、検出できなかった欠陥を検出できるようになったり、逆に、欠陥として検出すべきでない欠陥が検出されるのを防ぐことができるようになったりする。
【０１１１】
実施の形態２．
＜位置ずれマップの作成方法＞
マスクパターンの微細化が進む状況下にあっては、検査工程で微細な欠陥を検出することが必要になるとともに、パターンの位置座標と設計位置座標とのずれ量の分布をマップ化して、マスクの製造工程にフィードバックすることも必要になる。そこで、本実施の形態では、マスクにおける検査パターンの位置に関する正確な位置ずれマップを作成する方法について述べる。
【０１１２】
位置ずれマップは、被検査パターンの位置座標と設計位置座標との間の位置ずれの量の分布をマップ化して記述したものである。正確な位置ずれマップを作成するには、正確な位置ずれ量を求める必要がある。
【０１１３】
位置ずれマップが作成されるマスクは、検査対象でもある。本実施の形態では、実施の形態１で述べたマスク１０１を用いて位置ずれマップの作成方法を説明する。
【０１１４】
図１２は、本実施の形態における位置ずれマップの作成方法を示すフローチャートである。被検査パターンについて、その位置座標の設計位置座標からの位置ずれ量を正確に求めるため、実施の形態１で述べた第１の位置補正用データと第２の位置補正用データを用いる。それ故、図１２におけるＳ１１〜Ｓ１７は、それぞれ、図１１におけるＳ１−１〜Ｓ１−７と同様である。
【０１１５】
Ｓ１８では、（Ｓ１７で得られた）被検査パターンの位置座標と設計位置座標との位置ずれ量、および位置測定用パターンと設計位置座標との位置ずれ量から位置ずれマップを作成する。被検査パターンと位置測定用パターンの各位置座標の測定値は、検査工程の中で取得される光学画像を基に求められるので、これらの測定値には、検査システム内の環境変化による誤差が含まれる。したがって、これらの測定値から求められた位置ずれ量、そして、この位置ずれ量をマップ化した位置ずれマップにも誤差が含まれる。そこで、第２の位置補正用データを用いて位置ずれマップを補正する（Ｓ１９）。
【０１１６】
次に、図１２に示す各工程（Ｓ１１〜Ｓ１９）について詳述する。
【０１１７】
Ｓ１１では、位置測定装置を用いて、マスク１０１の位置測定用パターンの位置座標を測定する。位置測定装置は、マスク１０１の被検査パターンを検査する検査システムの外部装置であり、例えば、ライカ社製ＬＭＳ−ＩＰＲＯが挙げられる。
【０１１８】
Ｓ１１においては、マスク１０１に配置された全ての位置測定用パターンの位置座標を測定する必要はない。位置測定用パターンの光学画像は、パターンが設けられた領域を仮想的に分割するストライプ毎に取得されるが、各ストライプの始点と終点の各位置にある位置測定用パターンについてストライプ毎に測定すればよい。あるいは、各ストライプの始点および終点のいずれか一方にある位置測定用パターンの位置座標をストライプ毎に測定してもよい。
【０１１９】
Ｓ１２では、マスク１０１の全ての位置測定用パターンの位置座標を、図８に示す検査装置システム１００を用いて測定する。具体的には、まず、マスク１０１をＸＹθテーブル１０２の上に載置する。次に、位置測定用パターンの光学画像を取得しながら、レーザ測長システム１２２によって、この光学画像に対応するＸＹθテーブル１０２の位置座標（ｘ，ｙ）を測定する。これにより、位置測定用パターンの位置座標（ｘ，ｙ）が求められる。Ｓ１２は、被検査パターンの検査工程の前に行われる。
【０１２０】
Ｓ１３では、（Ｓ１２で得られた）位置測定用パターンの位置座標の測定値に基づいて、第１の位置補正用データ２０９ａを作成する。第１の位置補正用データ２０９ａは、図８の位置補正用データ作成回路１２５で作成される。
【０１２１】
位置補正用データ作成回路１２５は、位置測定用パターンの位置座標の測定値から、第１の位置補正用データ２０９ａを作成する。位置補正用データ２０９ａは、（Ｓ１２で得られた）位置測定用パターンの位置座標の測定値と、位置測定用パターンの設計座標とのずれ量を算出し、図１０のストライプ毎にＸ軸方向またはＹ軸方向の位置に対してプロットしたマップとすることができる。尚、ずれ量は、位置ずれの大きさと方向を示すベクトル量とする。
【０１２２】
Ｓ１４では、（Ｓ１３で得られた）第１の位置補正用データ２０９ａを補正して、第２の位置補正用データ２０９ｂを作成する。第２の位置補正用データ２０９ｂは、第１の位置補正用データ２０９ａと同様に、図８の位置補正用データ作成回路１２５で作成される。
【０１２３】
Ｓ１１で得られた位置測定用パターンの位置座標の測定値は、例えば、図８の磁気ディスク装置１０９に記憶される。制御計算機１１０は、磁気ディスク装置１０９からこの測定値を読み出し、位置補正用データ作成回路１２５へ送る。位置補正用データ作成回路１２５は、送られた位置測定用パターンの測定値を用いて第１の位置補正用データ２０９ａを補正する。第１の位置補正用データ２０９ａの補正は、次のようにして行われる。
【０１２４】
位置測定装置で測定した位置測定用パターンの位置座標の測定値は、例えば、図１０のストライプ毎に始点および終点の各位置にある位置測定用パターンの位置座標の測定値になる。そこで、第１の位置補正用データ２０９ａのうちで、ストライプの始点および終点における各位置座標を抽出し、これらの位置座標と、位置測定装置で測定した同じ始点および終点における各位置座標との差分を求める。そして、第１の位置補正用データ２０９ａにおける始点および終点以外の位置にある位置測定用パターンの位置座標に上記の差分に基づいて決定された値を加減する。例えば、ストライプ毎に、始点における差分と終点における差分の平均値を求め、得られた平均値を対応するストライプ内の位置測定用パターンの位置座標に加減することができる。あるいは、ストライプ毎に、始点と終点の各Ｘ座標を横軸にとり、始点における差分と終点における差分を縦軸にとってプロットする。そして、ストライプ毎に２点を線形補間して得られる直線から、位置測定用パターンの各位置座標に対応する差分を求めて、第１の位置補正用データ２０９ａにおける始点および終点以外の位置にある位置測定用パターンの位置座標に加減してもよい。
【０１２５】
Ｓ１５では、検査システム１００を用いて、ＸＹθテーブル１０２の位置座標を測定しながら、被検査パターンの光学画像と位置測定用パターンの光学画像を取得する。この工程は、被検査パターンの欠陥検査工程の中で行われる。
【０１２６】
被検査パターンの光学画像の取得手順は、実施の形態１で図１０を用いて説明したのと同様であり、被検査パターンとともに位置測定用パターンの光学画像も取得される。ここで、被検査パターンの光学画像は、透過光および反射光のいずれによっても取得可能であるが、位置測定用パターンの光学画像も併せて取得する点からは、反射光によって光学画像を取得するのがよい。実施の形態１で述べたように、位置測定用パターンは、透過光によるウェハへの転写が実質的にされないようその形状や寸法が調整されているからである。
【０１２７】
図８でフォトダイオードアレイ１０５に入射した光は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、さらにセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。センサ回路１０６からの光学画像データ２０４は、位置座標・位置ずれ量取得回路１２７へ送られる。ここで、光学画像データ２０４には、位置測定用パターンのデータと被検査パターンのデータが含まれる。
【０１２８】
また、上記の光学画像データ２０４の取得とともに、レーザ測長システム１２２で光学画像データ２０４に対応するＸＹθテーブル１０２の位置座標が測定される。測定値は、位置回路１０７へ送られた後、制御計算機１１０によって読み出されて位置座標・位置ずれ量取得回路１２７へ送られる。
【０１２９】
Ｓ１６では、（Ｓ１５で求めた）ＸＹθテーブル１０２の位置座標の測定値と、光学画像とから、被検査パターンの位置座標と位置測定用パターンの位置座標を取得する。この工程は位置座標・位置ずれ量取得回路１２７で行われる。
【０１３０】
位置座標・位置ずれ量取得回路１２７では、検査中に取得された光学画像データ２０４とＸＹθテーブル１０２の位置座標の測定値とから、被検査パターンの位置座標と位置測定用パターンの位置座標とが求められる。具体的には、次の通りである。まず、ストライプ単位で取得された光学画像データは、ブロック（またはフレーム）と称される小領域に分割される。そして、光学画像の所定領域と、この所定領域に対応する設計データから作成された参照画像とを比較し、パターンマッチングによってこれらの画像の差分値の絶対値、または、差分の二乗和が最小となる位置にＸＹθテーブル１０２を平行移動させる。このときの平行移動量と、そのブロックに記録されたレーザ測長システム１２２のデータとから被検査パターンの位置座標が決定される。
【０１３１】
Ｓ１７では、（Ｓ１６で求めた）被検査パターンの位置座標と位置測定用パターンの位置座標について、それぞれの設計位置座標からの位置ずれ量を求める。この工程も位置座標・位置ずれ量取得回路１２７で行われる。実施の形態１で述べたように、被検査パターンや位置測定用パターンの設計位置座標は、これらのパターンの設計データから作成された参照画像から分かる。被検査パターンや位置測定用パターンの位置ずれ量は、これらの光学画像と、対応する参照画像との間の（座標位置の）差分の絶対値、または、差分の二乗和が最小となる値とすることができる。
【０１３２】
Ｓ１８では、（Ｓ１７で得られた）位置ずれ量の分布を示すマップ（位置ずれマップ）を作成する。この工程は、マップ作成回路１２６で行われる。
【０１３３】
具体的には、図９に示すように、位置座標・位置ずれ量取得回路１２７からの位置ずれ量データと、位置回路１０７からの制御計算機１１０によって読み出されたＸＹθテーブル１０２の位置座標とが、それぞれマップ作成回路１２６へ送られる。そして、マップ作成回路１２６において、位置座標・位置ずれ量取得回路１２７から送られた位置ずれ量をマスク１０１上の位置座標、すなわち、Ｘ軸方向またはＹ軸方向の位置と対応させてプロットすることにより、位置ずれマップ２１０（位置ずれマップの測定値）が作成される。
【０１３４】
例えば、被検査パターンの全体を、所定領域とその近傍にありこの所定領域と同じ大きさの複数の領域とからなる複数の単位領域に分割する。次いで、単位領域毎に、被検査パターンの光学画像の所定領域とこの所定領域に対応する参照画像との差分の絶対値または差分の二乗和が最小となる値を求める。また、所定領域の近傍にありこの所定領域と同じ大きさの複数の領域についても領域毎に光学画像とこの光学画像に対応する参照画像との差分の絶対値または該差分の二乗和が最小となる値を求める。次に、これらの値の平均値を取得し、この平均値を単位領域毎の位置ずれ量としてマップを作成する。尚、図９の位置座標・位置ずれ量取得回路１２７において、位置ずれ量データ２０８を平均化したものが、ここで説明した平均値に対応する。
【０１３５】
Ｓ１９では、（Ｓ１４で作成した）第２の位置補正用データ２０９ｂを用いて、（Ｓ１８で作成した）位置ずれマップ２１０を補正する。
【０１３６】
位置ずれマップ２１０の補正は、例えば、次のようにして行われる。図９に示すように、位置補正用データ作成回路１２５から第２の位置補正用データ２０９ｂがマップ作成回路１２６へ送られる。そして、各位置測定用パターンについて、位置ずれマップ２１０と第２の位置補正用データ２０９ｂとの差分を求めて、位置測定用パターンの位置ずれ量の真値を求める。そして、この真値を位置ずれマップ２１０を構成する被検査パターンの位置ずれ量に加減し、被検査パターンの位置ずれ量を補正することで、被検査パターンの位置ずれ量の真値が得られる。したがって、被検査パターンの位置ずれ量の真値をマップ化することで、補正された位置ずれマップ２１１、すなわち、正確な位置ずれ量を反映した位置ずれマップを得ることができる。この位置ずれマップ２１１は、被検査パターンの位置座標と設計座標との正確な位置ずれ量をマップ化したものであり、マスク１０１の製造工程にフィードバックされてフォトリソグラフィの条件調整に利用される。
【０１３７】
次に、図１３を参照しながら、図１２のＳ１８で作成した位置ずれマップと、第１の位置補正用データおよび第２の位置補正用データと、第２の位置補正用データを用いて補正された位置ずれマップとの関係について述べる。
【０１３８】
図１３の実線は、被検査パターンと位置測定用パターンの位置ずれマップの測定値である。これは、図１２のＳ１８で作成した位置ずれマップに対応する。
【０１３９】
図１３の１点破線は、第１の位置補正用データであり、破線は、第２の位置補正用データである。いずれも、ＸＹ平面上でＹ座標を特定したときのＸ座標と位置ずれ量との関係を示すものであり、さらに、各点は、位置測定用パターンの位置ずれ量を表している。
【０１４０】
既に述べたように、実線の位置ずれマップを構成する位置測定用パターンの位置ずれ量は、位置測定用パターンの光学画像を用いて求められる。同様に、第１の位置補正用データを構成する位置測定用パターンの位置ずれ量も、位置測定用パターンの光学画像を用いて求められる。したがって、Ｘ座標が同じであれば、同一の位置測定用パターンであるから、原理上は同じ位置座標となるはずであり、位置ずれ量も同じとなるはずである。しかしながら、検査工程で得られる測長システムによる測定結果は変動するため、検査前に得られた測定結果との間に相違を生じ、図１３の実線と１点破線のようになる。
【０１４１】
かかる測定結果の変動は、被検査パターンの位置についても同様である。したがって、図１３の実線は見かけ上の位置ずれマップであり、正しい位置ずれ量を反映したものではないため、この位置ずれマップを製造工程へフィードバックしてもフォトリソグラフィの条件調整を的確に行うことはできない。
【０１４２】
したがって、実線の位置ずれマップを補正する必要があるが、第１の位置補正用データ２０９ａも、検査システム１００を用いて測定された位置座標から作成されたものであるため、測定誤差を含んでいる。そこで、第１の位置補正用データ２０９ａを補正して得られる第２の位置補正用データ２０９ｂを用いて、実線の位置ずれマップを補正する。図１３の点線は、こうして得られた位置ずれマップの補正値である。
【０１４３】
図１３の点線で示される位置ずれマップの補正値は、被検査パターンの位置座標と設計位置座標との間のずれ量を正確に反映しているので、これを半導体素子の製造工程へフィードバックすることにより、半導体素子の製造歩留まりを向上させることが可能となる。
【０１４４】
実施の形態３．
＜検査システム＞
図８は、本実施の形態における検査システムの構成図である。また、図９は、図８の検査システムにおけるデータの流れを示す図である。
【０１４５】
本実施の形態の検査システムは、被検査パターンの欠陥を検出する検査機能と、被検査パターンの位置測定機能と、被検査パターンの設計値からの位置ずれ量のマップを作成する位置ずれマップ作成機能とを有する。このうち、位置測定機能については、実施の形態１で説明した通りであり、また、位置ずれマップの作成機能については、実施の形態２で説明した通りである。そこで、以下では、主として検査機能について説明する。尚、実施の形態１および２と同様に、本実施の形態でもマスク１０１を検査対象として用いる。
【０１４６】
図８の構成部Ａで取得されたマスク１０１の光学画像データ２０４は、図９に示すように、センサ回路１０６から比較回路１０８へ送られる。また、比較回路１０８へは、参照回路１１２から参照画像データ２０６も送られる。さらに、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上でのマスク１０１の位置を示すデータも比較回路１０８へ送られる。
【０１４７】
比較回路１０８では、光学画像データ２０４と、この光学画像データ２０４に対応する設計データに基づく参照画像データ２０６とが比較される。そして、これらの差分値が所定の閾値を超えると、比較回路１０８は、被検査パターンに欠陥があると判定する。以下に、ダイ−トゥ−データベース（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄａｔｅｂａｓｅ）比較方式による検査の具体例を述べる。
【０１４８】
ダイ−トゥ−データベース比較方式では、参照画像データは、光学画像データに対する欠陥検査の基準として用いられる。この場合、透過照明系によって被検査パターンの光学画像を取得した場合には、透過画像データ同士での比較となる。透過画像データは、図８において、光源１０３ａからの光を、照明光学系１７０ａを介してマスク１０１に照射し、マスク１０１の下方に配置された拡大光学系１０４を介して、フォトダイオードアレイ１０５に入射させることで取得される。一方、反射照明系を用いた構成であれば、反射画像データ同士での比較となる。さらに、透過と反射を組み合わせて透過画像と反射画像を取得した場合には、透過画像データ同士、反射画像データ同士を比較する。こうした比較によって、被検査パターンの形状欠陥が検出される。具体的な比較方法は次の通りである。
【０１４９】
図９の設計中間データ２０２のパターンデータに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものである。磁気ディスク装置１０９には、図形の基準位置における座標（ｘ，ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形などの図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置などを定義した図形データが格納される。また、クラスタ（またはセル）を用いて階層化されたデータは、ストライプに配置されるが、ストライプは、適当なサイズに分割されてサブストライプとなる。そして、光学画像から切り出されたサブストライプと、光学画像に対応する参照画像から切り出されたサブストライプとが、比較回路１０８内の比較ユニットに投入される。
【０１５０】
比較回路１０８に投入されたサブストライプは、さらに検査フレームと称される矩形の小領域に分割される。そして、比較ユニットにおいてフレーム単位で比較されて欠陥が検出される。比較回路１０８には、複数の検査フレームが同時に並列して処理されるよう、数十個の比較ユニットが装備されている。各比較ユニットは、１つの検査フレームの処理が終わり次第、未処理のフレーム画像を取り込む。これにより、多数の検査フレームが順次処理されていく。
【０１５１】
比較ユニットでの処理は、具体的には次のようにして行われる。まず、光学画像と、参照画像とを位置合わせする。このとき、パターンのエッジ位置や、輝度のピークの位置が揃うように、画素単位で平行シフトさせる他、近隣の画素の輝度値を比例配分して、画素未満の合わせ込みも行う。位置合わせを終えた後は、光学画像と参照画像との画素毎のレベル差を評価したり、パターンエッジ方向の画素の微分値同士を比較して、適切な比較アルゴリズムにしたがって欠陥を検出していく。具体的には、透過画像データ同士、反射画像データ同士または透過画像データと反射画像データを組み合わせた比較判定アルゴリズムが用いられる。比較の結果、両者の差異が欠陥判定閾値を超えた場合には、その個所が欠陥と判定される。差異は、例えば、パターンの位置や形状の差異とすることができる。本実施の形態によれば、光学画像の正確な位置が得られるので、参照画像と正確な位置合わせをすることができ、それによって正確な欠陥判定を行うことができる。
【０１５２】
図９に示すように、比較回路１０８での参照画像データ２０６との比較の結果、被検査パターンに欠陥が検出されれば、その結果はマスク検査結果２０５に保存される。具体的には、制御計算機１１０によって、欠陥の座標や、欠陥判定の根拠となった光学画像が、マスク検査結果２０５として磁気ディスク装置１０９に保存される。
【０１５３】
その後、マスク検査結果２０５は、検査システム１００の外部装置であるレビュー装置５００に送られる（図９）。尚、レビュー装置は、検査システム１００の一部であってもよい。
【０１５４】
レビューは、オペレータによって、検出された欠陥が実用上問題となるものであるかどうかを判断する動作である。オペレータは、例えば、欠陥判定の根拠となった基準画像と、欠陥が含まれる光学画像とを見比べて、修正の必要な欠陥であるか否かを判断する。そして、レビュー工程を経て判別された欠陥情報も、図８の磁気ディスク装置１０９に保存される。レビュー装置で１つでも修正すべき欠陥が確認されると、マスク１０１は、欠陥情報リスト２０７とともに、検査システム１００の外部装置である修正装置６００に送られる（図９）。修正方法は、欠陥のタイプが凸系の欠陥か凹系の欠陥かによって異なるので、欠陥情報リスト２０７には、凹凸の区別を含む欠陥の種別と欠陥の座標が添付される。
【０１５５】
尚、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、ダイ−トゥ−データベース（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄａｔａｂａｓｅ）比較方式による検査を述べたが、これに限られるものではない。例えば、ダイ−トゥ−ダイ（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ）比較方式や、セル（Ｃｅｌｌ）比較方式であってもよく、また、ナノインプリントリソグラフィ（Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ；ＮＩＬ）におけるテンプレートの検査のように、１つの画像内で注目する画素とその周辺の画素とを比較する方式であってもよい。
【０１５６】
また、上記各実施の形態では、装置構成や制御手法など、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、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ことは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての位置測定方法、位置ずれマップの作成方法および検査システムは、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１５７】
２０  ストライプ
１００  検査システム
１０１  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
１１３  オートローダ制御回路
１１４  テーブル制御回路
１１５  磁気テープ装置
１１６  フレキシブルディスク装置
１１７  ＣＲＴ
１１８  パターンモニタ
１１９  プリンタ
１２０  バス
１２２  レーザ測長システム
１２５  位置補正用データ作成回路
１２６  マップ作成回路
１２７  位置座標・位置ずれ量取得回路
１３０  オートローダ
１４１  基板
１４２  第１の膜
１４３  第２の膜
１４４  被検査パターン
１４５  パターン形成領域
１４７  位置測定用パターン
１５０，１５１  パターン
１７０  照明光学系
２００  位置測定装置による位置データ
２０１  ＣＡＤデータ
２０２  設計中間データ
２０３  フォーマットデータ
２０４  光学画像データ
２０５  マスク検査結果
２０６  参照画像データ
２０７  欠陥情報リスト
２０８  位置ずれ量データ
２０９ａ  第１の位置補正用データ
２０９ｂ  第２の位置補正用データ
２１０  位置ずれマップ
２１１  補正された位置ずれマップ
５００  レビュー装置
６００  修正装置
【図１】
2016035542.tif 000003
【図２】
2016035542.tif 000004
【図３】
2016035542.tif 000005
【図４】
2016035542.tif 000006
【図５】
2016035542.tif 000007
【図６】
2016035542.tif 000008
【図７】
2016035542.tif 000009
【図８】
2016035542.tif 000010
【図９】
2016035542.tif 000011
【図１０】
2016035542.tif 000012
【図１１】
2016035542.tif 000013
【図１２】
2016035542.tif 000014
【図１３】
2016035542.tif 000015