(57)【要約】【課題】簡便且つ正確に欠陥検査を行うことができ、また、正確なΔＣＤマップを取得することのできる検査装置および検査方法を提供する。【解決手段】偏光ビームスプリッタ１１２は、マスクＭａと、透過用ＴＤＩセンサ１１８および反射用ＴＤＩセンサ１１９の間で移動可能に配置されている。偏光ビームスプリッタ１１２がマスクＭａを透過照明する光の光路にあるとき、この偏光ビームスプリッタ１１２はマスクＭａを反射照明する光の光路にも結合している。線幅誤差は、マスクＭａを透過した光を偏光ビームスプリッタ１１２を透過させずに透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射させて取得した光学画像データから求める。【選択図】図１
2017009379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査対象が載置されるテーブルと、
前記テーブルの位置座標を測定する位置測定部と、
前記被検査対象を照明する光を出射する光源と、
前記光源からの光を前記被検査対象に透過照明する透過照明光学系と、
前記光源からの光を前記被検査対象に反射照明する反射照明光学系と、
前記透過照明光学系により前記被検査対象を透過照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第１のセンサと、
前記反射照明光学系により前記被検査対象を反射照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第２のセンサと、
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの少なくとも一方から出力された光学画像データを用いて、前記被検査対象に設けられたパターンの欠陥を検出する欠陥検出部と、
前記光学画像データを用いて前記パターンの線幅を求めて、前記パターンの設計値からの線幅誤差を取得する線幅誤差取得部と、
前記テーブルの位置座標と前記線幅誤差を用いて、前記被検査対象上の位置座標と前記線幅誤差を対応させたマップを作成するマップ作成部と、
前記被検査対象と、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの間で移動可能に配置された偏光ビームスプリッタとを有し、
前記偏光ビームスプリッタが前記被検査対象を透過照明する光の光路にあるときは、前記偏光ビームスプリッタは前記被検査対象を反射照明する光の光路にも結合していることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記光源は直線偏光を出射し、
前記透過照明光学系に設置した直線偏光を円偏光に変える第１の４分の１波長板と、
前記被検査対象を透過した円偏光を直線偏光に変える第２の４分の１波長板とを有し、
前記偏光ビームスプリッタで反射した光は、前記第２の４分の１波長板で円偏光に変わり、前記被検査対象で反射して再び前記第２の４分の１波長板を透過することで偏光方向が９０度回転した直線偏光に変わることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記パターンの設計データから前記光学画像データに対応する参照画像データを作成する参照画像データ生成部を有し、
前記欠陥検出部は、前記光学画像データと前記参照画像データを比較して前記欠陥を検出する比較部であることを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項４】
光源から出射した直線偏光を第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象を透過照明し、前記被検査対象を透過した円偏光を第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、偏光ビームスプリッタを透過した光を第１のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得するとともに、
光源から出射した直線偏光を前記第２の４分の１波長板で円偏光に変えて前記被検査対象を反射照明し、前記被検査対象で反射した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を第２のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得する第１の光学画像データ取得工程と、
前記被検査対象に設けられたパターンの設計データから参照画像データを作成する参照画像データ作成工程と、
前記第１の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データを前記参照画像データと比較して、前記パターンの欠陥を検出する比較工程と、
前記偏光ビームスプリッタを透過した直線偏光を前記第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象に透過照射し、前記被検査対象を透過した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過させずに前記第１のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得する第２の光学画像データ取得工程と、
前記第２の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データと前記参照画像データとを用いて、前記パターンの線幅の設計値からの誤差を取得する線幅誤差取得工程と、
前記線幅誤差を前記被検査対象上の位置座標と対応させたマップを作成する線幅誤差マップ作成工程とを有することを特徴とする検査方法。
【請求項５】
光源から出射した直線偏光を第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象を透過照明し、前記被検査対象を透過した円偏光を第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、偏光ビームスプリッタを透過した光を第１のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得するとともに、
光源から出射した直線偏光を前記第２の４分の１波長板で円偏光に変えて前記被検査対象を反射照明し、前記被検査対象で反射した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を第２のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得する第１の光学画像データ取得工程と、
前記被検査対象に設けられたパターンの設計データから参照画像データを作成する参照画像データ作成工程と、
前記第１の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データを前記参照画像データと比較して、前記パターンの欠陥を検出する比較工程と、
前記第１の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データと前記参照画像データとを用いて、前記パターンの線幅の設計値からの誤差を取得する第１の線幅誤差取得工程と、
前記偏光ビームスプリッタを透過した直線偏光を前記第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象を透過照明し、前記被検査対象を透過した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過させずに前記第１のセンサに入射させて前記被検査対象の光学像を電気信号に変換し、前記被検査対象の所定領域の光学画像データを取得する第２の光学画像データ取得工程と、
前記第２の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データと前記参照画像データとを用いて、前記パターンの線幅の設計値からの誤差を取得する第２の線幅誤差取得工程と、
前記第２の線幅誤差取得工程で得られた線幅誤差を用いて、前記第１の線幅誤差取得工程で得られた線幅誤差を補正する線幅誤差補正工程と、
前記線幅誤差補正工程で補正された線幅誤差を前記被検査対象上の位置座標と対応させたマップを作成する線幅誤差マップ作成工程とを有することを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置および検査方法に関する。
【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り、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。多大な製造コストのかかるＬＳＩにとって、製造工程における歩留まりの向上は欠かせない。マスクパターンの欠陥は、半導体素子の歩留まりを低下させる大きな要因になるので、マスクを製造する際には欠陥を検出する検査工程が重要となる。
【０００３】
また、検査工程においては、欠陥を検出するだけでなく、マスク面内におけるパターンの線幅（ＣＤ）を測定し、これと設計パターンの線幅とのずれ量（線幅誤差ΔＣＤ）の分布をマップ化することも行われる。得られたΔＣＤマップは、マスクの製造工程にフィードバックされて、工程条件の見直しなどに利用される。
【０００４】
特許文献１には、光源から出射した光を２つの光路に分け、一方を被検査対象であるマスクを透過光により照明する光路とし、他方をこのマスクを反射光により照明する光路として、マスクを透過した光が入射するセンサと、マスクで反射した光が入射するセンサとによって、マスクのパターンの光学画像を取得して検査を行う検査装置が開示されている。この検査装置では、マスクを透過した光がセンサに入射するまでの光路に偏光ビームスプリッタが配置されている。また、この偏光ビームスプリッタは、マスクを反射照明する光路にも結合している。偏光ビームスプリッタで反射した光は、マスクを照明した後にマスクで反射し、その後、この偏光ビームスプリッタを透過してセンサに入射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２２０３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般に、マスクは、石英基板と、石英基板の表面に設けられたクロム膜などの遮光膜からなるパターンとで構成される。ここで、石英基板は複屈折性を示し、その方向は、基板内部の歪みなどにより場所によって異なる。それ故、マスクを透過する光の偏光状態が透過前と透過後とで変化し、偏光ビームスプリッタを透過する光の光量が減少するという問題を生じる。具体的には、マスクを透過する前の光は円偏光であるが、マスクを透過した後は、マスク面内における複屈折の方向の違いによって楕円偏光となる。ここで、マスクを透過した光は、本来は４分の１波長板によって円偏光から偏光ビームスプリッタに対してＰ偏光成分のみをもつ直線偏光に変えられてから偏光ビームスプリッタを透過する。しかし、４分の１波長板に入射する光が楕円偏光となることによって、偏光ビームスプリッタに入射する光が直線偏光でなくなるか、あるいは、偏光ビームスプリッタに対してＳ偏光成分をもつ直線偏光となり、結果として、偏光ビームスプリッタを透過する光の光量が減少する。
【０００７】
上記問題に対して、特許文献１では、欠陥検査に先立ち、パターンの形成されていない石英基板を照明し、その透過光をセンサに入射させて輝度分布データを作成する。そして、この輝度分布データを用いて、実際の検査における輝度値を補正している。しかしながら、検査に先立って、ロット毎に輝度分布データを取得するのは、手間がかかるうえに時間を要する。また、特許文献１には、ΔＣＤマップの作成に関する記載はない。
【０００８】
そこで、本発明では、石英基板の複屈折性による影響を低減して、簡便且つ正確に欠陥検査を行うことができ、また、正確なΔＣＤマップを取得することのできる検査装置および検査方法を提供することを目的とする。
【０００９】
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】
【００１０】
本発明の第１の態様は、被検査対象が載置されるテーブルと、
前記テーブルの位置座標を測定する位置測定部と、
前記被検査対象を照明する光を出射する光源と、
前記光源からの光を前記被検査対象に透過照明する透過照明光学系と、
前記光源からの光を前記被検査対象に反射照明する反射照明光学系と、
前記透過照明光学系により前記被検査対象を透過照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第１のセンサと、
前記反射照明光学系により前記被検査対象を反射照明した光が入射して、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換する第２のセンサと、
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの少なくとも一方から出力された光学画像データを用いて、前記被検査対象に設けられたパターンの欠陥を検出する欠陥検出部と、
前記光学画像データを用いて前記パターンの線幅を求めて、前記パターンの設計値からの線幅誤差を取得する線幅誤差取得部と、
前記テーブルの位置座標と前記線幅誤差を用いて、前記被検査対象上の位置座標と前記線幅誤差を対応させたマップを作成するマップ作成部と、
前記被検査対象と、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの間で移動可能に配置された偏光ビームスプリッタとを有し、
前記偏光ビームスプリッタが前記被検査対象を透過照明する光の光路にあるときは、前記偏光ビームスプリッタは前記被検査対象を反射照明する光の光路にも結合していることを特徴とする検査装置に関する。
【００１１】
本発明の第１の態様において、前記光源は直線偏光を出射し、
前記透過照明光学系に設置した直線偏光を円偏光に変える第１の４分の１波長板と、
前記被検査対象を透過した円偏光を直線偏光に変える第２の４分の１波長板とを有し、
前記偏光ビームスプリッタで反射した光は、前記第２の４分の１波長板で円偏光に変わり、前記被検査対象で反射して再び前記第２の４分の１波長板を透過することで偏光方向が９０度回転した直線偏光に変わることが好ましい。
【００１２】
本発明の第１の態様は、前記パターンの設計データから前記光学画像データに対応する参照画像データを作成する参照画像データ生成部を有し、
前記欠陥検出部は、前記光学画像データと前記参照画像データを比較して前記欠陥を検出する比較部であることが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の態様は、光源から出射した直線偏光を第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象を透過照明し、前記被検査対象を透過した円偏光を第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、偏光ビームスプリッタを透過した光を第１のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得するとともに、
光源から出射した直線偏光を前記第２の４分の１波長板で円偏光に変えて前記被検査対象を反射照明し、前記被検査対象で反射した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を第２のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得する第１の光学画像データ取得工程と、
前記被検査対象に設けられたパターンの設計データから参照画像データを作成する参照画像データ作成工程と、
前記第１の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データを前記参照画像データと比較して、前記パターンの欠陥を検出する比較工程と、
前記偏光ビームスプリッタを透過した直線偏光を前記第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象に透過照射し、前記被検査対象を透過した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過させずに前記第１のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得する第２の光学画像データ取得工程と、
前記第２の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データと前記参照画像データとを用いて、前記パターンの線幅の設計値からの誤差を取得する線幅誤差取得工程と、
前記線幅誤差を前記被検査対象上の位置座標と対応させたマップを作成する線幅誤差マップ作成工程とを有することを特徴とする検査方法に関する。
【００１４】
本発明の第３の態様は、光源から出射した直線偏光を第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象を透過照明し、前記被検査対象を透過した円偏光を第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、偏光ビームスプリッタを透過した光を第１のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得するとともに、
光源から出射した直線偏光を前記第２の４分の１波長板で円偏光に変えて前記被検査対象を反射照明し、前記被検査対象で反射した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を第２のセンサに入射させ、前記被検査対象の光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得する第１の光学画像データ取得工程と、
前記被検査対象に設けられたパターンの設計データから参照画像データを作成する参照画像データ作成工程と、
前記第１の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データを前記参照画像データと比較して、前記パターンの欠陥を検出する比較工程と、
前記第１の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データと前記参照画像データとを用いて、前記パターンの線幅の設計値からの誤差を取得する第１の線幅誤差取得工程と、
前記偏光ビームスプリッタを透過した直線偏光を前記第１の４分の１波長板で円偏光に変えて被検査対象を透過照明し、前記被検査対象を透過した円偏光を前記第２の４分の１波長板で直線偏光に変えた後、前記偏光ビームスプリッタを透過させずに前記第１のセンサに入射させて前記被検査対象の光学像を電気信号に変換し、前記被検査対象の所定領域の光学画像データを取得する第２の光学画像データ取得工程と、
前記第２の光学画像データ取得工程で取得された光学画像データと前記参照画像データとを用いて、前記パターンの線幅の設計値からの誤差を取得する第２の線幅誤差取得工程と、
前記第２の線幅誤差取得工程で得られた線幅誤差を用いて、前記第１の線幅誤差取得工程で得られた線幅誤差を補正する線幅誤差補正工程と、
前記線幅誤差補正工程で補正された線幅誤差を前記被検査対象上の位置座標と対応させたマップを作成する線幅誤差マップ作成工程とを有することを特徴とする検査方法に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の態様による検査装置では、被検査対象と、第１のセンサおよび第２のセンサの間で移動可能に配置された偏光ビームスプリッタを有し、偏光ビームスプリッタが被検査対象を透過照明する光の光路にあるときは、偏光ビームスプリッタは被検査対象を反射照明する光の光路にも結合している。これにより、簡便且つ正確に欠陥検査を行うことができ、また、正確なΔＣＤマップを取得することのできる検査装置が提供される。
【００１６】
本発明の第２の態様では、被検査対象を透過した光を偏光ビームスプリッタを透過させずに第１のセンサに入射させて光学画像データを取得し、この光学画像データを用いて線幅誤差を取得する。これにより、簡便且つ正確に欠陥検査を行うことができ、また、正確なΔＣＤマップを取得することのできる検査方法が提供される。
【００１７】
本発明の第３の態様では、被検査対象を透過した光を偏光ビームスプリッタを透過させた後に第１のセンサに入射させて取得した光学画像データと、被検査対象を透過した光を偏光ビームスプリッタを透過させずに第１のセンサに入射させて取得した光学画像データとを用いて線幅誤差を取得する。これにより、簡便且つ正確に欠陥検査を行うことができ、また、正確なΔＣＤマップを取得することのできる検査方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１における検査装置の概略構成図である。
【図２】実施の形態１の検査方法を示すフローチャートの一例である。
【図３】偏光ビームスプリッタが透過照明光の光路に配置された構成において、透過用ＴＤＩセンサで取得される光学画像データの信号量の一例である。
【図４】偏光ビームスプリッタの移動を説明する図である。
【図５】偏光ビームスプリッタの移動を説明する図である。
【図６】マスクの被検査領域とストライプおよびフレームとの関係を説明するための概念図である。
【図７】図１の検査装置におけるデータの流れを示す概念図である。
【図８】図１で偏光ビームスプリッタがないときの光路を示す図である。
【図９】ライン・アンド・スペースパターンの一部平面図である。
【図１０】ライン・アンド・スペースパターンの一部平面図の他の例である。
【図１１】実施の形態２による検査方法のフローチャートである。
【図１２】図１で偏光ビームスプリッタを透過した光の光量分布をマスクと対比させた模式図である。
【図１３】実施の形態２の第２の線幅誤差取得工程における線幅の測定方法を示すフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態における検査装置１００の概略構成図である。検査装置１００は、被検査対象の光学画像データを取得し、この光学画像データと、対応する参照画像データとを比較することで、被検査対象における欠陥を検出し、また、被検査対象の線幅誤差（ΔＣＤ）を取得する。そして、この線幅誤差の値から線幅誤差マップ（ΔＣＤマップ）を作成する。検査装置１００の主たる構成部は、次の通りである。
【００２０】
検査装置１００は、被検査対象の一例となるマスクＭａの光学画像データを取得する部分として、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および回転方向（θ軸方向）に移動可能なテーブル１０１と、テーブル１０１の位置座標を測定する位置測定部としてのレーザ測長システム１０２と、マスクＭａを照明する光を出射する光源１０５と、光源１０５からの光をテーブル１０１上に載置されたマスクＭａに照明する照明光学系と、マスクＭａの光学画像データを生成する撮像部とを有する。尚、マスクＭａは、例えば、透明なガラス基板などの基材の主面に、検査の対象となるパターン（被検査パターン）が形成されたものである。
【００２１】
テーブル１０１の動作は、テーブル制御部１０３によって制御される。具体的には、テーブル制御部１０３が、（図示されない）Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータおよびθ軸モータを駆動して、テーブル１０１を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および回転方向（θ軸方向）へ移動させる。尚、テーブル１０１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などとが組み合わされて用いられる。
【００２２】
レーザ測長システム１０２は、本発明における位置測定部の一例であり、テーブル１０１の位置座標の測定に用いられる。詳細な図示は省略するが、レーザ測長システム１０２は、ヘテロダイン干渉計などのレーザ干渉計を有する。レーザ干渉計は、テーブル１０１に設けられたＸ軸用とＹ軸用の各ミラーとの間でレーザ光を照射および受光することによって、テーブル１０１の位置座標を測定する。レーザ測長システム１０２による測定データは、位置情報部１０４へ送られる。尚、テーブル１０１の位置座標を測定する方法は、レーザ干渉計を用いるものに限られず、磁気式や光学式のリニアエンコーダを用いるものであってもよい。
【００２３】
マスクＭａを照明する照明光学系は、２分の１波長板１０６，１１１と、偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）と、４分の１波長板１０８（第１の４分の１波長板）と、４分の１波長板１１３（第２の４分の１波長板）と、ミラー１０９，１１０と、対物レンズ１１４と、偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）とを有する。また、照明光学系は、必要に応じて、光源１０５から出射された光を、点光源や輪帯などの光源形状に変える手段などを有することができる。
【００２４】
本実施の形態の照明光学系は、マスクＭａを透過照明する透過照明光学系と、マスクＭａを反射照明する反射照明光学系とを備える。図１を参照して、透過照明光学系は、２分の１波長板１０６と、偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）と、４分の１波長板１０８（第１の４分の１波長板）と、ミラー１０９とを有する。一方、反射照明光学系は、２分の１波長板１０６，１１１と、偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）と、４分の１波長板１１３（第２の４分の１波長板）と、ミラー１１０と、対物レンズ１１４と、偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）とを有する。２分の１波長板１０６および偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）は、透過照明光学系と反射照明光学系に共通している。
【００２５】
マスクＭａの光学画像データを生成する撮像部は、マスクＭａを通過した光と、マスクＭａで反射した光とを、それぞれ集束させてマスクＭａのパターンの光学像を結像させる結像光学系と、結像光学系を透過した光が入射して、マスクＭａのパターンの光学像を光電変換する透過用ＴＤＩセンサ１１８（第１のセンサ）と、マスクＭａで反射した光が入射して、マスクＭａのパターンの光学像を光電変換する反射用ＴＤＩセンサ１１９（第２のセンサ）と、透過用ＴＤＩセンサ１１８と反射用ＴＤＩセンサ１１９から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するセンサ回路１２０とを有する。
【００２６】
撮像部における結像光学系は、対物レンズ１１４と、４分の１波長板１１３と、偏光ビームスプリッタ１１２と、ミラー１１５，１１６，１１７とを有する。尚、対物レンズ１１４と、４分の１波長板１１３と、偏光ビームスプリッタ１１２は、照明光学系と共通して用いられる。
【００２７】
光源１０５には、例えば、ＤＵＶ（Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ；遠紫外）光を出射するレーザ光源が用いられる。レーザ光源から出射される光は、通常、直線偏光である。本実施の形態では、この直線偏光を４分の１波長板で円偏光にしてからマスクＭａを照明する。これにより、解像特性に方向性のない光学画像が得られる。
【００２８】
第１の偏光ビームスプリッタである偏光ビームスプリッタ１０７は、光源１０５から出射された照明光を、マスクＭａに対し透過照明する光路と反射照明する光路に分岐する。
【００２９】
マスクＭａを透過照明する光路には、４分の１波長板１０８，１１３が配置されている。４分の１波長板１０８は、偏光ビームスプリッタ１０７を透過した直線偏光（ｐ偏光）を円偏光に変える。一方、４分の１波長板１１３は、マスクＭａを透過した円偏光を直線偏光（ｐ偏光）に変える。
【００３０】
第２の偏光ビームスプリッタである偏光ビームスプリッタ１１２は、４分の１波長板１１３を透過した直線偏光（ｐ偏光）を透過し撮像部へと光を導く。また、偏光ビームスプリッタ１１２は、マスクＭａを反射照明する光路にも位置していて、偏光ビームスプリッタ１０７で反射した直線偏光（ｓ偏光）をマスクＭａへ向けて反射する。
【００３１】
４分の１波長板１１３も、マスクＭａを反射照明する光路に位置しており、偏光ビームスプリッタ１１２で反射した直線偏光（ｓ偏光）を円偏光に変える。マスクＭａで反射した円偏光は、再びこの４分の１波長板１１３を透過することにより、偏光方向が９０度回転した直線偏光（ｐ偏光）に変わる。すると、この光は、偏光ビームスプリッタ１１２を透過するようになって撮像部へと進む。
【００３２】
透過用ＴＤＩセンサ１１８と反射用ＴＤＩセンサ１１９は、結像光学系により得られたマスクＭａの微弱な拡大光学像を電気的に蓄積し、光学画像データとしての画像電気信号に変換して出力する。これらは、電荷が蓄積される積算方向に複数段の露光エリアが配置されたエリアセンサであり、マスクＭａの光学像を撮像するため、マスクＭａを走査する度に、積算方向に電荷を１段ずつ転送し、積算段数分の電荷を蓄積して出力する。これにより、１ラインでは微弱な電荷であっても、複数回の加算によって、加算しない場合と同じ走査時間でその数十倍の光量に匹敵する出力が得られる。また、同一点を複数回加算することでノイズが低減され、画像信号のＳ／Ｎ比が向上する。
【００３３】
検査装置１００は、センサ回路１２０から出力された光学画像データが入力される部分として光学画像取得部１２１を有する。さらに、検査装置１００は、光学画像データを用いて、線幅誤差を取得する部分としての線幅誤差取得部１２２と、この線幅誤差からΔＣＤマップを作成する部分としてのマップ作成部１２３と、光学画像データの手本となる参照画像データを生成する参照画像データ生成部１２４と、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１２５と、補助記憶装置の一例となる磁気テープ装置１２６と、補助記憶装置の他の例となるフレキシブルディスク装置１２７と、表示装置の一例となるモニタディスプレイ１２８と、表示装置の他の例となるＩＴＶカメラによる顕微鏡パターンモニタ１２９と、プリンタ１３０とを有する。これらは、それぞれ、データ伝送路となるバス１３１を介して、検査装置１００の全体の制御を司る全体制御部１４０に接続している。尚、前述のテーブル制御部１０３と位置情報部１０４も、バス１３１を介して全体制御部１４０に接続している。
【００３４】
さらに、検査装置１００は、ダイ−トゥ−データベース（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄａｔａｂａｓｅ）比較方式により、光学画像データと参照画像データとを比較してマスクＭａの欠陥を検出する部分として比較部１３３を有する。比較部１３３は、本発明における欠陥検出部の一例である。尚、検査装置１００は、ダイ−トゥ−ダイ（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ）比較方式によって欠陥を検出してもよい。その場合、光学画像取得部１２１に入力された光学画像データ同士が比較される。欠陥検出部は、光学画像取得部１２１が兼ねてもよく、
別途設けられて光学画像取得部１２１から光学画像データが送られるようにしてもよい。
【００３５】
検査装置１００が上記の構成を有することによって、マスクＭａの被検査パターンの線幅誤差を取得してΔＣＤマップを作成し、また、被検査パターンの欠陥を検出することが可能である。
【００３６】
次に、図１の検査装置１００を用いた検査方法の一例を述べる。
【００３７】
図２は、本実施の形態の検査方法を示すフローチャートの一例である。この図に示すように、本実施の形態による検査方法は、キャリブレーション工程Ｓ１、第１の光学画像データ取得工程Ｓ２、参照画像データ生成工程Ｓ３、比較工程Ｓ４、第２の光学画像データ取得工程Ｓ５、線幅誤差（ΔＣＤ）取得工程Ｓ６、ΔＣＤマップ作成工程Ｓ７を有する。次に、これらの工程について、図１および図２を参照しながら説明する。
【００３８】
＜キャリブレーション工程Ｓ１＞
ＴＤＩセンサは、多数のセンサ素子が集合して構成されており、これらの間でセンサの特性にばらつきがあると誤動作の原因になることから、全てのセンサ素子が電気的に等しい特性（ゲインおよびオフセット特性）を有している必要がある。そこで、欠陥検出や線幅誤差取得のための光学画像を取得する前に、透過用ＴＤＩセンサ１１８と反射用ＴＤＩセンサ１１９のキャリブレーションを行う。具体的には、次の通りである。
【００３９】
透過用ＴＤＩセンサ１１８で撮像された光学像は、センサ回路１２０に設けられて画素毎にオフセット・ゲイン調整可能なデジタルアンプ（図示せず）に入力される。キャリブレーションは、具体的には、デジタルアンプの各画素用のゲインを決定する工程である。透過用ＴＤＩセンサ１１８のキャリブレーションでは、まず、撮像する面積に対して十分に広いマスクＭａの透過光領域に透過用ＴＤＩセンサ１１８を位置させる。次に、マスクＭａを照明する照明光学系の条件（例えば、光源の出力、光量、各種ミラーやレンズの位置など。）を検査時と同じにして、マスクＭａの光学像を撮像する。そして、撮像された光学像の階調値を取得して白レベルを決定する。次いで、マスクＭａを照明する光量をゼロに設定し、撮像された光学像の階調値を取得して黒レベルを決定する。このとき、検査中の光量変動を見越して、例えば、白レベルと黒レベルの振幅が８ビット階調データの約４％から約９４％に相当する１０〜２４０に分布するよう、画素毎にオフセットとゲインを調整する。
【００４０】
反射用ＴＤＩセンサ１１９で撮像された光学像も、センサ回路１２０のデジタルアンプに入力されるので、デジタルアンプの各画素用のゲインが上記と同様のキャリブレーションによって決定される。
【００４１】
キャリブレーション工程Ｓ１を終えた後は、線幅（ＣＤ）測定を行うか否か、より詳しくは、線幅測定および欠陥検出のいずれを行うのかが判定される。
【００４２】
本実施の形態では、線幅測定を行わずに欠陥検出を行う場合は、図１に示すように、偏光ビームスプリッタ１１２を透過照明光の光路に配置する。具体的には、マスクＭａを透過し、さらに対物レンズ１１４と４分の１波長板１１３を透過した光が、偏光ビームスプリッタ１１２を透過して、透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射するよう、４分の１波長板１１３と透過用ＴＤＩセンサ１１８との間に、偏光ビームスプリッタ１１２を配置する。このとき、偏光ビームスプリッタ１０７で反射した光も、偏光ビームスプリッタ１１２に入射するようにする。この光は、偏光ビームスプリッタ１１２で反射するので、マスクＭａを透過照明するのと同時に反射照明することが可能となる。
【００４３】
一方、欠陥検出ではなく線幅測定を行う場合には、偏光ビームスプリッタ１１２を透過照明光の光路から外す。そして、４分の１波長板１１３を透過した光を透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射させ、得られた光学画像データを用いて線幅測定を行う。
【００４４】
線幅（ＣＤ）測定を行う場合に、偏光ビームスプリッタ１１２を透過照明光の光路から外す理由について詳述する。
【００４５】
マスクＭａにおける被検査パターンの線幅（ＣＤ）測定に際しては、測定の基準位置となるエッジ位置を決める必要があり、公知の閾値法が用いられる。例えば、まず、参照画像データの黒レベルの信号量（輝度）と白レベルの信号量（輝度）との間で任意の値（閾値）を指定する。閾値は、信号量の最小値と最大値を所定の比率で内分する値である。そして、参照画像データにおいて、閾値の信号量に対応する位置をエッジ位置とする。また、光学画像データにおいても、この閾値と一致する信号量の位置をエッジ位置とする。例えば、被検査パターンがライン・アンド・スペースパターンである場合、閾値は、ラインパターンとスペースパターンの境界になる。
【００４６】
図３は、図１の構成、すなわち、偏光ビームスプリッタ１１２が透過照明光の光路に配置された構成において、透過用ＴＤＩセンサ１１８で取得される光学画像データの信号量の一例である。図３の横軸は、透過用ＴＤＩセンサ１１８上での位置である。また、縦軸は、光学画像データの信号量であり、透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射する光の光量に相関する。また、この図において、点線のカーブは、参照画像データを示している。パターンのエッジ位置を決定する閾値Ｔｈは、参照画像データから求められる。例えば、図３に示す点線の参照画像データから、閾値Ｔｈは次式によって決定される。
2017009379.tif 000003
【００４７】
閾値Ｔｈが決定すると、パターンのエッジ位置が定まるので、パターンの線幅Ｗｒｅｆが分かる。線幅Ｗｒｅｆは、パターンの線幅の設計値にあたる。この値と、実際のパターン（被検査パターン）に対応する光学画像データの線幅との差を求めることにより、線幅誤差（ΔＣＤ）が得られる。尚、光学画像データでは、閾値Ｔｈに等しい信号量（透過度）の位置がパターンのエッジになる。
【００４８】
参照画像データは、光学画像データの手本となるものである。したがって、設計値通りのパターンが形成されていれば、光学画像データは参照画像データに一致し、光学画像データにおけるパターンの線幅は、線幅Ｗｒｅｆと等しくなるはずである。
【００４９】
ところで、既に述べたように、マスクＭａを構成する基板は複屈折性を示す。複屈折の方向は基板の場所によって異なるので、マスクＭａを透過する光の偏光状態は透過前と透過後とで変化する。そのため、偏光ビームスプリッタ１１２を透過する光の光量が減少し、透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射する光の光量も減少する結果、光学画像データの信号量は、図３の実線のカーブのようになる。それ故、閾値Ｔｈを用いて光学画像データにおけるパターンのエッジ位置を定めると、線幅Ｗｏｐｔが得られ、（Ｗｏｐｔ−Ｗｒｅｆ）の線幅誤差ΔＣＤがあるということになる。つまり、本来は、光学画像データから求められるパターンの線幅がＷｒｅｆと一致して、線幅誤差ΔＣＤはゼロになるはずのものが、見掛け上、（Ｗｏｐｔ−Ｗｒｅｆ）の線幅誤差を有することになってしまい、正確な線幅誤差が得られない。
【００５０】
そこで、本実施の形態では、マスクＭａの被検査パターンについて線幅測定を行う際には、透過照明光の光路から偏光ビームスプリッタ１１２を除去する。これにより、マスクＭａを透過した光の光量が透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射するまでの間に損失するのを低減することができ、正確な線幅測定を行うことができるようになる。
【００５１】
尚、偏光ビームスプリッタ１１２を除去することにより、マスクＭａを反射照明することができなくなる。しかしながら、マスクに形成されたパターンをウェハに転写する際には、マスクを透過した光をウェハに照射するのが一般的である。したがって、マスクＭａを透過照明した光を透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射させ、得られた光学画像データを用いてパターンの線幅測定を行い、その結果をマスクＭａの製造工程にフィードバックすることは、マスクＭａの実用に即したものと言える。
【００５２】
図２に戻り、線幅（ＣＤ）測定を行うか否かの判定の結果、線幅測定を行わずに欠陥検出を行う場合には、次に、検査装置１００の透過照明光および反射照明光の光路に、図１に示すように、偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）が配置されているか否かを判定する。偏光ビームスプリッタ１１２が配置されていない場合には、ＰＢＳ移動制御部１３２を作動させて、上記の光路に配置されるようにする。
【００５３】
図１のＰＢＳ移動制御部１３２は、偏光ビームスプリッタ１１２の移動を制御して、透過照明光および反射照明光の光路上に配置したり、この光路上から除去したりする。図４および図５は、偏光ビームスプリッタ１１２の移動を説明する図である。これらの図において、偏光ビームスプリッタ１１２とガイド１３４は、台座１３５の上に載置されている。台座１３５には、光が透過するための開口部１３６が設けられている。偏光ビームスプリッタ１１２は、ガイド１３４によって進行方向を規制された状態で、Ｘ方向および−Ｘ方向のいずれにも移動可能である。この移動は、エアシリンダなどを用いた駆動部１３７によって実行され、ＰＢＳ移動制御部１３２が駆動部１３７の動作を制御する。
【００５４】
図２で偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）が光路にある場合とは、偏光ビームスプリッタ１１２が図４の位置にある状態に対応する。図１で４分の１波長板１１３を透過した光は、図４で−Ｚ方向に進む。光路上には偏光ビームスプリッタ１１２があるので、この光は、偏光ビームスプリッタ１１２を透過し、さらに開口部１３６を透過する。そして、図１のミラー１１５，１１６で光路を曲げられた後、透過用ＴＤＩセンサ１１８入射する。あるいは、ミラー１１５，１１７で光路を曲げられて、反射用ＴＤＩセンサ１１９に入射する。
【００５５】
一方、図２で偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）が光路にない場合とは、偏光ビームスプリッタ１１２が図５の位置にある状態に対応する。検査装置１００で線幅測定でなく欠陥検出を行う場合には、ＰＢＳ移動制御部１３２を通じて駆動部１３７を動作し、図４に示すように、偏光ビームスプリッタ１１２が４分の１波長板１１３を透過した光の光路に配置されるようにする。
【００５６】
＜第１の光学画像データ取得工程Ｓ２＞
偏光ビームスプリッタ１１２が４分の１波長板１１３を透過した光の光路に配置されていることが確認されると、第１の光学画像データ取得工程Ｓ２において、マスクＭａのパターンの光学像が撮像される。
【００５７】
テーブル１０１上に載置されたマスクＭａは、真空チャックなどの手段でテーブル１０１に固定される。ここで、マスクＭａに形成されたパターンの欠陥を正確に検出し、また、欠陥の箇所を正確に把握するためには、マスクＭａのパターンがテーブル１０１上で所定の位置に位置合わせされている必要がある。具体的には、マスクＭａをテーブル１０１上に載置した状態で、測定パターンのＸ軸およびＹ軸と、ＸＹテーブルの走行軸とを合わせることになる。そこで、例えば、マスクＭａに位置合わせ用のアライメントマークを形成し、このアライメントマークを検査装置１００で撮影して、テーブル１０１上でマスクＭａのパターンを位置合わせする。あるいは、マスクアライメントマークを設けず、マスクＭａのパターンのうちで、できるだけマスクＭａの外周に近くてＸＹ座標が同一であるコーナーの頂点やエッジパターンの辺を使って、位置合わせを行ってもよい。
【００５８】
マスクＭａがテーブル１０１上で所定の位置に固定されると、マスクＭａに設けられたパターンに対して、光源１０５からの光が照明光学系を介して照射される。具体的には、光源１０５から照射される光束は、２分の１波長板１０６を通った後、偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）でマスクＭａを透過照明する光路と反射照明する光路に分岐される。尚、図１では、透過照明光を実線で示し、反射照明光を点線で示している。
【００５９】
光源１０５から出射された直線偏光のうちのｐ偏光は、偏光ビームスプリッタ１０７を透過し、４分の１波長板１０８で円偏光に変えられて、マスクＭａに照射される。そして、マスクＭａを透過し、対物レンズ１１４を通り、４分の１波長板１１３で再び直線偏光に変えられる。その後、偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）を透過した後、ミラー１１５，１１６を介して透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射する。
【００６０】
一方、光源１０５から出射された直線偏光のうちのｓ偏光は、偏光ビームスプリッタ１０７で反射し、ミラー１１０と２分の１波長板１１１を介して偏光ビームスプリッタ１１２に入射する。偏光ビームスプリッタ１１２はｓ偏光を反射するので、反射されたｓ偏光は、４分の１波長板１１３を透過することにより、直線偏光から円偏光に変えられた後、対物レンズ１１４を通ってマスクＭａに照射される。そして、マスクＭａで反射した光は、再び対物レンズ１１４と４分の１波長板１１３を透過する。これにより、光は、円偏光から直線偏光に変えられるとともに、偏光方向が９０度回転してｐ偏光になるので、偏光ビームスプリッタ１１２を透過するようになる。そして、ミラー１１５，１１７を介して反射用ＴＤＩセンサ１１９に入射する。
【００６１】
このように、マスクＭａを透過した光の光路に偏光ビームスプリッタ１１２を配置し、偏光ビームスプリッタ１０７で反射した光が偏光ビームスプリッタ１１２で反射されてマスクＭａを照明するようにすることにより、マスクＭａの透過照明と反射照明を同時に行って、透過照明による光学像と、反射照明による光学像とを同時に撮像することができる。つまり、透過照明によるマスクＭａの被検査パターンの光学像を透過用ＴＤＩセンサ１１８で撮像するのと同時に、同じ被検査パターンの反射照明による光学像を反射用ＴＤＩセンサ１１９で撮像することができる。
【００６２】
透過用ＴＤＩセンサ１１８と反射用ＴＤＩセンサ１１９によるマスクＭａのパターンの光学像の撮像方法（光学画像データの取得方法）は、次の通りである。尚、この撮像方法の説明では、透過用ＴＤＩセンサ１１８と反射用ＴＤＩセンサ１１９を区別せず、単にＴＤＩセンサと称す。
【００６３】
マスクＭａの被検査領域は、短冊状の複数の領域に仮想的に分割される。尚、この短冊状の領域はストライプと称される。各ストライプは、例えば、幅が数百μｍであって、長さが被検査領域のＸ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。
【００６４】
さらに、各ストライプには、格子状に分割された複数の被撮像単位（以下、個々の被撮像単位を「フレーム」と表記する。）が仮想的に設定される。個々のフレームのサイズは、ストライプの幅、または、ストライプの幅を４分割した程度の正方形とするのが適当である。
【００６５】
図６は、マスクＭａの被検査領域と、ストライプおよびフレームとの関係を説明するための概念図である。この例では、被検査領域は、４つのストライプＳｔ１〜Ｓｔ４によって仮想的に分割されており、さらに、個々のストライプＳｔ１〜Ｓｔ４には、４５個のフレームＦが仮想的に設定されている。
【００６６】
各ストライプＳｔ１〜Ｓｔ４は、Ｘ方向に長い短冊状であってＹ方向に整列している。一方、各フレームは、例えば十数μｍ□程度の矩形を呈する。ここで、撮像漏れを防ぐため、隣り合う２つのフレーム間においては、一方のフレームの縁部と他方のフレームの縁部とが所定の幅で重なるように設定される。所定の幅は、例えば、ＴＤＩセンサの画素サイズを基準とすると、その２０画素分程度の幅とすることができる。尚、ストライプも同様であり、隣り合うストライプの縁部が互いに重なるように設定される。
【００６７】
マスクＭａの光学像は、ストライプ毎に撮像される。すなわち、図６の例で光学像を撮像する際には、各ストライプＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３，Ｓｔ４が連続的に走査されるように、テーブル１０１の動作が制御される。具体的には、まず、テーブル１０１が図６の−Ｘ方向に移動しながら、ストライプＳｔ１の光学像がＸ方向に順に撮像され、ＴＤＩセンサに光学像が連続的に入力される。ストライプＳｔ１の光学像の撮像を終えると、ストライプＳｔ２の光学像が撮像される。このとき、テーブル１０１は、−Ｙ方向にステップ移動した後、ストライプＳｔ１における光学像の撮像時の方向（−Ｘ方向）とは逆方向（Ｘ方向）に移動していく。撮像されたストライプＳｔ２の光学像も、ＴＤＩセンサに連続的に入力される。ストライプＳｔ３の光学像を撮像する場合には、テーブル１０１が−Ｙ方向にステップ移動した後、ストライプＳｔ２の光学像を撮像する方向（Ｘ方向）とは逆方向、すなわち、ストライプＳｔ１の光学像を撮像した方向（−Ｘ方向）に、テーブル１０１が移動する。同様にしてストライプＳｔ４の光学像も撮像される。
【００６８】
図１において、透過用ＴＤＩセンサ１１８および反射用ＴＤＩセンサ１１９がマスクＭａのパターンの光学像を撮像すると、すなわち、このパターンの光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得すると、光学画像データのアナログ信号がセンサ回路１２０に順次出力される。センサ回路１２０は、透過用ＴＤＩセンサ１１８および反射用ＴＤＩセンサ１１９が出力した各アナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換する。そして、センサ回路１２０から光学画像取得部１２１へ光学画像データが出力される。
【００６９】
＜参照画像データ生成工程Ｓ３＞
図２の参照画像データ生成工程Ｓ３では、図１の参照画像データ生成部１２４において、マスクＭａの設計パターンデータを基に参照画像データが生成される。参照画像データは、比較工程Ｓ４のダイ−トゥ−データベース比較方式による検査において、光学画像データの欠陥判定の基準となる。また、線幅誤差（ΔＣＤ）取得工程Ｓ６において、マスクＭａのパターンの線幅誤差を取得する際に基準となる線幅の算出にも用いられる。
【００７０】
図７は、図１の検査装置１００におけるデータの流れを示す概念図である。図１および図７を参照しながら、参照画像データの生成工程Ｓ３について説明する。
【００７１】
マスクＭａの設計パターンデータは、磁気ディスク装置１２５に格納される。この設計パターンデータは、磁気ディスク装置１２５から読み出されて参照画像データ生成部１２４に送られる。参照画像データ生成部１２４は、展開回路１２４ａと参照回路１２４ｂを有している。展開回路１２４ａに設計パターンデータが入力されると、展開回路１２４ａは、この設計パターンデータを２値ないしは多値のイメージデータに変換する。次いで、イメージデータは、展開回路１２４ａから参照回路１２４ｂに送られる。参照回路１２４ｂでは、イメージデータに適切なフィルタ処理が施される。その理由は、次の通りである。
【００７２】
一般に、マスクのパターンは、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などが加減されており、設計パターンと完全には一致しない。また、例えば、センサ回路１２０から出力される光学画像データは、光学系の解像特性、透過用ＴＤＩセンサ１１８や反射用ＴＤＩセンサ１１９のアパーチャ効果など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。
【００７３】
そこで、マスクＭａの設計パターンデータや光学画像データを基に、マスクＭａの製造プロセスや検査装置１００の光学系による変化を模擬した参照画像生成関数を決定する。そして、この参照画像生成関数を用いて、設計パターンデータに２次元のデジタルフィルタをかけ、参照画像データに対して光学画像データに似せる処理を行う。本実施の形態では、参照回路１２４ｂにおいて、展開回路１２４ａから出力されたイメージデータに参照画像生成関数を用いたフィルタ処理が施されて参照画像データが生成する。
【００７４】
＜比較工程Ｓ４＞
図２の比較工程Ｓ４では、光学画像データと参照画像データとを用いて、図１の比較部１３３でマスクＭａのパターンの欠陥検出が行われる。
【００７５】
比較部１３３では、光学画像取得部１２１から出力された光学画像データが、所定のサイズ、例えばフレーム毎のデータに分割される。また、参照画像データ生成部１２４から出力された参照画像データも、光学画像データに対応するフレーム毎のデータに分割される。尚、以下では、フレーム毎に分割された光学画像データの各々を「光学フレームデータ」と称し、フレーム毎に分割された参照画像データの各々を「参照フレームデータ」と称する。
【００７６】
下記で詳述するように、比較部１３３では、光学フレームデータと参照フレームデータとが比較されることによって、光学フレームデータの欠陥が検出される。また、位置情報部１０４からは、レーザ測長システム１０２による測定データが比較部１３３に送られ、この測定データを用いて欠陥の位置座標データが作成される。
【００７７】
比較部１３３には、数十個の比較ユニットが装備されている。これにより、複数の光学フレームデータが、それぞれ対応する参照フレームデータと並列して同時に処理される。そして、各比較ユニットは、１つの光学フレームデータの処理が終わると、未処理の光学フレームデータと、これに対応する参照フレームデータを取り込む。このようにして、多数の光学フレームデータが順次処理されて欠陥が検出されていく。
【００７８】
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。
【００７９】
まず、光学フレームデータと、この光学フレームデータに対応する参照フレームデータとがセットになって、各比較ユニットへ出力される。そして、比較ユニットにおいて、光学フレームデータと参照フレームデータとの位置合わせ（フレームアライメント）が行われる。このとき、パターンのエッジ位置や、輝度のピーク位置が揃うように、ＴＤＩセンサ（１１８，１１９）の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するなどして、画素未満の合わせ込みも行う。
【００８０】
光学フレームデータと参照フレームデータとの位置合わせを終えた後は、適切な比較アルゴリズムにしたがった欠陥検出が行われる。例えば、光学フレームデータと参照フレームデータとの画素毎のレベル差の評価や、パターンエッジ方向の画素の微分値同士の比較などが行われる。そして、光学画像データと参照画像データの差異が所定の閾値を超えると、その箇所が欠陥と判定される。
【００８１】
例えば、線幅欠陥として登録される場合の閾値は、光学画像データと参照画像データとの線幅（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の寸法差（ｎｍ）および寸法比率（％）単位で指定される。例えば、線幅の寸法差が１６ｎｍ、寸法比率が８％というように２通りの閾値が指定される。光学画像データのパターンが２００ｎｍの線幅を有するとき、参照画像データとの寸法差が２０ｎｍであれば、寸法差の閾値と寸法比率の閾値のいずれよりも大きいため、このパターンには欠陥があると判定される。
【００８２】
尚、欠陥判定の閾値は、線幅が参照画像データよりも太い場合と細い場合とについて、それぞれ別々に指定することも可能である。また、線幅でなく、線間のスペース幅（パターン間の距離）が、参照画像データよりも太い場合と細い場合とについて、それぞれ閾値を指定してもよい。さらに、ホール形状のパターンに対しては、ホールの直径の寸法や直径の寸法比率の閾値を指定することができる。この場合、閾値は、ホールのＸ方向の断面とＹ方向の断面のそれぞれについて指定され得る。
【００８３】
欠陥検出に用いられるアルゴリズムは、上記の他にも、例えば、レベル比較法や微分比較法などがある。レベル比較法では、例えば、光学フレームデータにおける画素単位の輝度値、すなわちＴＤＩセンサ（１１８，１１９）の画素に対応する領域の輝度値が算出される。そして、算出された輝度値と参照フレームデータでの輝度値とが比較されることによって、欠陥が検出される。また、微分比較法では、光学フレームデータ上での微細パターンのエッジに沿った方向、例えば、ラインパターンのエッジに沿った方向における画素単位の輝度値の変化量が微分によって求められる。この変化量と参照フレームデータでの輝度値の変化量とが比較されることによって、欠陥が検出される。
【００８４】
比較部１３３で光学フレームデータに欠陥があると判定されると、その光学フレームデータ、欠陥の位置座標データ、比較された参照フレームデータなどの欠陥の情報が、磁気ディスク装置１２５に登録される。
【００８５】
尚、比較部１３３は、光学フレームデータとこれに対応する参照フレームデータとのセット毎であって且つ比較アルゴリズム毎に、フレームデータの位置合わせ、欠陥検出、および欠陥検出数の集計という一連の比較判定動作を、フレームデータの位置合わせの条件を変えて複数回行い、欠陥検出数が最も少なかった比較判定動作での欠陥検出結果を登録することができる。
【００８６】
以上のようにして、比較部１３３に光学画像データと参照画像データが順次取り込まれ、比較処理されることによって、光学画像データにおける欠陥検出が行われていく。
【００８７】
次に、図２において、線幅（ＣＤ）測定を行うか否かの判定の結果、欠陥検出を行わずに線幅測定を行う場合について述べる。この場合、続いて、検査装置１００の透過照明光および反射照明光の光路に、図１に示すように、偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）が配置されているか否かを判定する。偏光ビームスプリッタ１１２が配置されている場合には、ＰＢＳ移動制御部１３２を作動させて、上記の光路から偏光ビームスプリッタ１１２が除去されるようにする。すなわち、図４に示すように、４分の１波長板１１３を透過して−Ｚ方向に進む光の光路上に偏光ビームスプリッタ１１２がある場合は、ＰＢＳ移動制御部１３２を通じて駆動部１３７を動作し、図５に示すように、偏光ビームスプリッタ１１２が４分の１波長板１１３を透過した光の光路から外れるようにする。
【００８８】
＜第２の光学画像データ取得工程Ｓ５＞
偏光ビームスプリッタ１１２が４分の１波長板１１３を透過した光の光路にないことが確認されると、第２の光学画像データ取得工程Ｓ５において、マスクＭａのパターンの光学像が撮像される。
【００８９】
図８は、本実施の形態の検査装置１００において、偏光ビームスプリッタ１１２がないときの光路を示す図である。この場合、光源１０５から出射された直線偏光のうちのｐ偏光は、偏光ビームスプリッタ１０７を透過し、４分の１波長板１０８で円偏光に変えられて、マスクＭａに照射される。そして、マスクＭａを透過し、対物レンズ１１４を通り、４分の１波長板１１３で再び直線偏光に変えられた後、ミラー１１５，１１６を介して透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射する。
【００９０】
一方、光源１０５から出射された直線偏光のうちのｓ偏光は、偏光ビームスプリッタ１０７で反射し、ミラー１１０と２分の１波長板１１１を透過する。２分の１波長板１１１の先には偏光ビームスプリッタ１１２が配置されていないので、この光がマスクＭａの方へ向かうことはなく、したがって、マスクＭａが反射照明されることはない。
【００９１】
図８に示すように、偏光ビームスプリッタ１１２がない光学系では、透過用ＴＤＩセンサ１１８にのみ光が入射する。透過用ＴＤＩセンサ１１８がマスクＭａのパターンの光学像を撮像すると、すなわち、このパターンの光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得すると、光学画像データのアナログ信号がセンサ回路１２０に順次出力される。センサ回路１２０は、透過用ＴＤＩセンサ１１８および反射用ＴＤＩセンサ１１９が出力した各アナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換する。そして、センサ回路１２０から光学画像取得部１２１へ光学画像データが出力される。
【００９２】
＜線幅誤差取得工程Ｓ６＞
既に述べたように、マスクＭａにおけるパターンの線幅（ＣＤ）の測定に際しては、まず、測定の基準位置となるエッジ位置を決める。これには、公知の閾値法を用いることができる。例えば、参照画像データの黒レベルの信号量（透過度）と白レベルの信号量（透過度）との間で任意の値（閾値Ｔｈ）を指定する。閾値Ｔｈは、信号量の最小値と最大値を所定の比率で内分する値である。そして、参照画像データにおいて、閾値Ｔｈの信号量に対応する位置をエッジ位置とする。また、光学画像データにおいても、この閾値Ｔｈと一致する信号量（透過度）の位置をエッジ位置とする。つまり、光学画像データでは、閾値Ｔｈに等しい信号量の位置がパターンのエッジになる。
【００９３】
パターンのエッジ位置が定まると、参照画像データにおけるパターンの線幅Ｗｒｅｆが分かる。また、この参照画像データに対応する光学画像データにおけるパターンの線幅Ｗｏｐｔも分かる。したがって、ＷｒｅｆとＷｏｐｔの差を求めることにより、線幅誤差（ΔＣＤ）が得られる。
【００９４】
本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ１１２を配置しないで撮像した光学像を用いて線幅測定を行うので、マスクＭａを構成する基板の複屈折性に起因して光の偏光状態に変化が生じても、偏光ビームスプリッタ１１２における光量損失を考慮する必要がない。したがって、正確な線幅測定を行うことができ、結果として正確な線幅誤差を得ることができる。
【００９５】
尚、線幅誤差の取得は、具体的には、次のようにして行われる。
【００９６】
まず、光学画像取得部１２１から線幅誤差取得部１２２へ光学画像データが送られる。また、参照画像データ生成部１２４から線幅誤差取得部１２２へ参照画像データが送られる。線幅誤差取得部１２２では、光学画像データと参照画像データについて、まず、線幅（ＣＤ）の測定の基準となるエッジペアが検出される。具体的には、上述した閾値を用いて、参照画像データと光学画像データの各エッジの位置を検出する。検出されたエッジのうち、線幅測定の始点となるエッジと、同じ線幅測定の終点となるエッジとで、エッジペアが構成される。エッジペアは、例えば画素単位で検出される。例えば、Ｙ方向に２つのエッジが延びるラインパターンの場合、両エッジ上に画素単位でエッジペアが検出される。また、Ｘ方向に２つのエッジが延びるラインパターンの場合にも、両エッジ上に画素単位でエッジペアが検出される。
【００９７】
エッジペアの検出は、線幅誤差取得部１２２で行われる。線幅誤差取得部１２２へは、位置情報部１０４から、レーザ測長システム１０２によって測定されたテーブル１０１の位置座標の測定値が送られ、それによって、各エッジの位置座標が把握される。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、所定のサイズ、例えば、フレーム毎のデータに分割される。そして、光学画像データの所定領域と、この所定領域に対応する参照画像データとを比較し、パターンマッチングによってこれらの画像データの差分値の絶対値、または、差分の二乗和が最小となる位置にテーブル１０１を平行移動させる。このときの平行移動量と、そのフレームに記録されたレーザ測長システム１０２のデータとから測定パターンの位置座標が決定され、エッジの位置座標が把握できる。
【００９８】
エッジペアが検出されると、引き続き、線幅誤差取得部１２２において、線幅誤差が取得される。
【００９９】
例えば、Ｙ方向に２つのエッジが延びるラインパターンが、所定の間隔（スペース）をおいてＸ方向に配列するライン・アンド・スペースパターンを考える。線幅誤差は、ラインパターンの線幅と、スペースパターンの線幅のそれぞれについて測定される。具体的には、まず、検出されたエッジペアを用いて、各ラインパターンおよび各スペースパターンの線幅が測定される。
【０１００】
図９は、測定パターンの一例となるライン・アンド・スペースパターンの一部平面図である。この図において、斜線部はラインパターンを示しており、ラインパターンの間に設けられた部分はスペースパターンを示している。例えば、各ラインパターンのＹ方向に同じ位置において、Ｘ方向に線幅Ｗ１２，Ｗ１４，・・・を測定する。同様に、各スペースパターンについても、Ｘ方向に線幅Ｗ１１，Ｗ１３，Ｗ１５，・・・を測定する。そして、−Ｙ方向に１画素ずれた位置で、各ラインパターンのＹ方向に同じ位置において、Ｘ方向に線幅Ｗ２２，Ｗ２４，・・・を測定する。同様に、各スペースパターンについても、Ｘ方向に線幅Ｗ２１，Ｗ２３，Ｗ２５，・・・を測定する。
【０１０１】
図１０もライン・アンド・スペースパターンの一部平面図であり、図９と同様に、斜線部はラインパターンを示しており、ラインパターンの間に設けられた部分はスペースパターンを示している。図１０の例では、Ｘ方向に２つのエッジが延びるラインパターンが、所定の間隔（スペース）をおいてＹ方向に配列している。この場合にも、線幅誤差は、ラインパターンの線幅と、スペースパターンの線幅のそれぞれについて測定される。すなわち、検出されたエッジペアを用いて、各ラインパターンおよび各スペースパターンの線幅が測定される。
【０１０２】
具体的には、各ラインパターンのＸ方向に同じ位置において、Ｙ方向に線幅Ｗ２１’，Ｗ４１’，・・・を測定する。同様に、各スペースパターンについても、Ｙ方向に線幅Ｗ１１’，Ｗ３１’，Ｗ５１’，・・・を測定する。そして、Ｘ方向に１画素ずれた位置で、各ラインパターンのＸ方向に同じ位置において、Ｙ方向に線幅Ｗ２２’，Ｗ４２’，・・・を測定する。同様に、各スペースパターンについても、Ｙ方向に線幅Ｗ１２’，Ｗ３２’，Ｗ５２’，・・・を測定する。
【０１０３】
以上のようにして測定された各パターンの線幅を、参照画像データの対応するエッジペアを用いて得られる線幅と比較して差を求める。得られた差が、線幅誤差（ΔＣＤ）である。線幅誤差は、例えばフレーム毎に求められる。図９および図１０の例であれば、フレーム毎に、ラインパターンについて、Ｘ方向の線幅誤差とＹ方向の線幅誤差が線幅の測定値を用いて求められる。同様に、スペースパターンについても、Ｘ方向の線幅誤差とＹ方向の線幅誤差が線幅の測定値を用いて求められる。
【０１０４】
＜ΔＣＤマップ作成工程Ｓ７＞
図２のΔＣＤマップ作成工程Ｓ７は、図１のマップ作成部１２３で行われる。具体的には、線幅誤差取得部１２２からマップ作成部１２３へ、線幅誤差（ΔＣＤ）の値と、（位置情報部１０４から送られた）テーブル１０１の位置座標の測定値が送られる。マップ作成部１２３では、線幅誤差（ΔＣＤ）を、マスクＭａ上の位置座標と対応させてプロットすることにより、ΔＣＤマップが作成される。
【０１０５】
例えば、測定パターンの全体を、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、測定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（ΔＣＤ）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（ΔＣＤ）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平均ΔＣＤとしてマップを作成する。単位領域は、例えばフレームとすることができる。
【０１０６】
以上述べたように、本実施の形態によれば、欠陥検査を行う場合、マスクを透過した光の光路に偏光ビームスプリッタを配置し、この偏光ビームスプリッタで反射した光がマスクを反射照明するようにするので、マスクの透過照明と反射照明とを同時に行って、透過照明光による光学画像データと反射照明光による光学画像データとを同時に取得できる。欠陥の中には、一方の照明のみでは見付け難いものがあるので、両照明による検査を同時に行うことで、短時間で精度の高い検査を行うことが可能となる。
【０１０７】
一方、線幅測定については、マスクを構成する基板の複屈折性の影響により偏光ビームスプリッタで光量が低下する現象の影響を大きく受ける。そこで、線幅測定を行う場合には、マスクを透過した光の光路から偏光ビームスプリッタを外して光学像を撮像する。これにより、上記問題を解消して、正確な線幅およびΔＣＤマップが得られる。
【０１０８】
このように、欠陥検査を行う場合と線幅測定を行う場合とで光学系の構成を変えるので、それぞれに適した光学画像データが得られる。本実施の形態によれば、特許文献１におけるようなロット毎の輝度分布データの取得を必要としないので簡便である。
【０１０９】
実施の形態２．
図１１は、本実施の形態による検査方法のフローチャートである。この図に示すように、本実施の形態の検査方法は、キャリブレーション工程Ｓ１１と、第１の光学画像データ取得工程Ｓ１２と、参照画像データ生成工程Ｓ１３と、比較工程Ｓ１４と、第１の線幅誤差取得工程Ｓ１５と、第２の光学画像データ取得工程Ｓ１６と、第２の線幅誤差取得工程Ｓ１７と、線幅誤差補正工程Ｓ１８と、ΔＣＤマップ作成工程Ｓ１９とを有する。
【０１１０】
本実施の形態の検査方法も、実施の形態１で説明した図１の検査装置１００を用いて実施できる。以下では、主に図１および図１１を参照しながら、本実施の形態の検査方法について説明する。
【０１１１】
＜キャリブレーション工程Ｓ１１＞
図１１のキャリブレーション工程Ｓ１１は、実施の形態１で説明した図２のキャリブレーション工程Ｓ１と同様であるので説明を省略する。
【０１１２】
＜第１の光学画像データ取得工程Ｓ１２＞
キャリブレーション工程Ｓ１を終えると、図１に示すように、偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）をマスクＭａを透過した光の光路に配置し、この偏光ビームスプリッタ１１２によって、偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）で反射された光が反射されてマスクＭａを照射するようにする。そして、この状態で、第１の光学画像データ取得工程Ｓ１２において、マスクＭａのパターンの光学像を撮像して光学画像データを取得する。この工程は、実施の形態１で説明した第１の光学画像データ取得工程Ｓ２と同様である。
【０１１３】
すなわち、図１の光源１０５から出射された直線偏光を偏光ビームスプリッタ１０７（第１の偏光ビームスプリッタ）で２つの光路に分岐する。そして、偏光ビームスプリッタ１０７を透過した光でマスクＭａを照明し、マスクＭａを透過した光がさらに偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）を透過するようにした後、透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射させて、マスクＭａの光学像を撮像する。一方、偏光ビームスプリッタ１０７で反射した光を、さらに偏光ビームスプリッタ１１２で反射させてマスクＭａを照明する。また、マスクＭａで反射した光の偏光方向を４分の１波長板１１３を２回透過させることで９０度回転させる。それによって、偏光ビームスプリッタ１１２を透過するようになった光を、反射用ＴＤＩセンサ１１９に入射させて、マスクＭａの光学像を撮像する。
【０１１４】
上記のようにして、透過用ＴＤＩセンサ１１８および反射用ＴＤＩセンサ１１９がマスクＭａのパターンの光学像を撮像すると、すなわち、このパターンの光学像を電気信号に変換して光学画像データを取得すると、光学画像データのアナログ信号がセンサ回路１２０に順次出力される。センサ回路１２０は、透過用ＴＤＩセンサ１１８および反射用ＴＤＩセンサ１１９が出力した各アナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換する。そして、センサ回路１２０から光学画像取得部１２１へ光学画像データが出力される。
【０１１５】
＜参照画像データ生成工程Ｓ１３＞
参照画像データ生成工程Ｓ１３において、マスクＭａのパターンの光学画像データに対応する参照画像データを生成する。この工程は、実施の形態１で説明した参照画像データ生成工程Ｓ３と同様であり、図１の参照画像データ生成部１２４で行われる。尚、参照画像データ生成工程Ｓ１３は、第１の光学画像データ取得工程Ｓ１２の前に行ってもよく、また、第１の光学画像データ取得工程Ｓ１２と参照画像データ生成工程Ｓ１３とを並列して行ってもよい。
【０１１６】
＜比較工程Ｓ１４＞
比較工程Ｓ１４において、光学画像データと参照画像データとを用いて、マスクＭａのパターンの欠陥検出を行う。この工程は、実施の形態１で説明した比較工程Ｓ４と同様であり、図１の比較部１３３で行われる。比較部１３３には、図示されない数十個の比較ユニットが装備されていて、複数の光学フレームデータが、それぞれ対応する参照フレームデータと並列して同時に比較される。比較の結果、光学フレームデータに欠陥があると判定されると、その光学フレームデータ、欠陥の位置座標データ、比較された参照フレームデータなどの欠陥の情報が、磁気ディスク装置１２５に登録される。
【０１１７】
＜第１の線幅誤差取得工程Ｓ１５＞
本実施の形態では、第１の光学画像データ取得工程Ｓ１２で取得した光学画像データ、すなわち、偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）が光路に配置された状態で透過用ＴＤＩセンサ１１８で撮像した光学画像データを用い、マスクＭａの被検査パターンについて第１の線幅誤差ΔＣＤ１を求める。偏光ビームスプリッタ１１２が光路に配置された状態で撮像した光学画像データを用いること以外は、実施の形態１で説明した線幅誤差取得工程Ｓ６と同様である。
【０１１８】
既に述べたように、偏光ビームスプリッタ１１２を配置した状態では、マスクＭａを構成する基板の複屈折性に起因して光の偏光状態に変化が生じ、偏光ビームスプリッタ１１２を透過する光の光量が損失する。そのため、被検査パターンのエッジを正確に検出することができなくなり、正確な線幅誤差が得られない。これについて、図１２を用いて詳しく説明する。
【０１１９】
図１２は、図１で偏光ビームスプリッタ１１２を透過した光の光量分布をマスクＭａと対比させた模式図である。図の横軸は、Ｘ軸方向におけるマスクＭａ上での位置に対応し、図の縦軸は、Ｙ軸方向におけるマスクＭａ上での位置に対応する。
【０１２０】
本来は、マスクＭａのどの位置であっても、一様な光量が観測されるべきであるが、偏光ビームスプリッタ１１２を透過すると、図１２に示すような光量分布ができる。図１２の例では、光量の異なるＡ１〜Ａ５の領域ができており、領域Ａ１が最も明るく、領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５の順に暗くなっている。
【０１２１】
領域Ａ２の光量が、本来、マスクＭａの任意の位置で得られるはずの光量であるとすると、領域Ａ２より光量の大きい領域Ａ１では、線幅が実際より大きい値として測定される。一方、領域Ａ２より光量の小さい領域Ａ３，Ａ４，Ａ５では、線幅が実際より小さい値として測定される。尚、これらの中では、領域Ａ５が最も線幅が小さくなる。つまり、マスクＭａにおける被検査パターンが、マスクＭａのどの位置においても設計値通りの線幅であるとすると、線幅誤差はゼロになるはずであるが、領域Ａ１における線幅の測定値は実際より大きい値になるので、プラスの線幅誤差となる。一方、領域Ａ３，Ａ４，Ａ５における線幅の測定値は実際より小さい値になるので、マイナスの線幅誤差となる。そして、測定値から求めた線幅誤差と、実際の線幅誤差（この場合はゼロ）との差は、領域Ａ３，Ａ４，Ａ５の順で大きくなる。
【０１２２】
図１１の第１の線幅誤差取得工程Ｓ１５で求めた第１の線幅誤差ΔＣＤ１には、図１２を用いて説明したような光量分布に起因する誤差が含まれている。そこで、本実施の形態では、第１の光学画像データ取得工程Ｓ１２で撮像した被検査パターンと同じ被検査パターンについて、第２の光学画像データ取得工程Ｓ１６において偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）を光路から外した状態で再度撮像を行う。具体的には、偏光ビームスプリッタ１１２をマスクＭａを透過した光の光路から外し、第２の光学画像データ取得工程Ｓ１６で再度マスクＭａの光学画像データを取得する。そして、この光学画像データから求められる第２の線幅誤差ΔＣＤ２を用いて、第１の線幅誤差取得工程Ｓ１５で求めた第１の線幅誤差ΔＣＤ１を補正する。
【０１２３】
＜第２の光学画像データ取得工程Ｓ１６＞
第２の光学画像データ取得工程Ｓ１６は、実施の形態１で説明した第２の光学画像データ取得工程Ｓ５と同様である。すなわち、Ｓ１６の工程は、実施の形態１で述べた図８の光学系を用いて行われる。
【０１２４】
具体的には、光源１０５から出射され、偏光ビームスプリッタ１０７を透過し、マスクＭａに照射された光は、マスクＭａを透過した後、対物レンズ１１４、４分の１波長板１１３を透過し、ミラー１１５，１１６を介して透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射する。偏光ビームスプリッタ１１２が光路にないので、４分の１波長板１１３を透過した光は、偏光ビームスプリッタ１１２を透過せずに透過用ＴＤＩセンサ１１８に入射する。透過用ＴＤＩセンサ１１８は、マスクＭａを透過した光の光学像を撮像する。尚、光源１０５から出射され、偏光ビームスプリッタ１０７で反射した光は、偏光ビームスプリッタ１１２が配置されていないことにより、マスクＭａの方へ向かわないので、マスクＭａが反射照明されることはない。
【０１２５】
＜第２の線幅誤差取得工程Ｓ１７＞
第２の光学画像データ取得工程Ｓ１６で取得した光学画像データ、すなわち、偏光ビームスプリッタ１１２（第２の偏光ビームスプリッタ）が光路に配置されていない状態で透過用ＴＤＩセンサ１１８によって撮像した光学画像データを用い、マスクＭａの被検査パターンについて第２の線幅誤差ΔＣＤ２を求める。この工程は、実施の形態１で説明した線幅誤差取得工程Ｓ６と同様であるが、以下に述べるように、線幅の測定点が少ない点で異なる。
【０１２６】
実施の形態１における線幅誤差取得工程Ｓ６や、本実施の形態における第１の線幅誤差取得工程Ｓ１５では、ΔＣＤマップを作成するのに必要となる線幅の測定点、換言すると、被検査パターンで欠陥として指摘されるべき線幅誤差を把握するのに必要な線幅の測定点が設定される。例えば、工程Ｓ６や工程Ｓ１５における線幅の測定点は、画素単位で設定される。この場合、画素単位でエッジペアが検出され、検出されたエッジペアを用いて線幅が測定される。
【０１２７】
一方、本実施の形態における第２の線幅誤差取得工程Ｓ１７では、偏光ビームスプリッタ１１２での光量損失によって生じる光量分布を補正するのに必要十分な測定点が設定されればよい。かかる光量損失による光量のばらつきをマスクＭａに対比させると、図１２に示すように、マスクＭａ上で複数の領域に分けられて認識される程度のものである。つまり、マスクＭａにおける光量のばらつきの周期は、被検査パターンで欠陥として指摘されるべき線幅誤差のばらつきの周期より大きい。したがって、例えば、第１の線幅誤差取得工程Ｓ１５において画素毎に線幅を測定した場合、第２の線幅誤差取得工程Ｓ１７では、画素単位より大きな単位で線幅測定をすることができる。
【０１２８】
図１３は、第２の線幅誤差取得工程Ｓ１７における線幅の測定方法を示すフローチャートの一例である。
【０１２９】
まず、被検査パターン領域を複数の小領域に分割する（Ｓ１０１）。例えば、被検査パターン領域をＸ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ５分割して２５個の小領域にすることができる。
【０１３０】
次に、予め定めた所定位置を抽出し（Ｓ１０２）、この所定位置に被検査パターンがあるか否かを判定する（Ｓ１０３）。所定位置に被検査パターンがあれば、この所定位置で被検査パターンの線幅を測定する（Ｓ１０４）。その後、次の小領域に移動する。
【０１３１】
Ｓ１０３で所定位置に被検査パターンがなければ、所定位置からの距離がｒの範囲内に被検査パターンがあるか否かを判定する（Ｓ１０５）。上記範囲内に被検査パターンがあれば、最も近い位置にある被検査パターンについて線幅を測定する（Ｓ１０６）。その後、次の小領域に移動する。
【０１３２】
Ｓ１０５で所定位置からの距離がｒの範囲内に被検査パターンがなければ、線幅測定を行わずに、次の小領域に移動する。
【０１３３】
Ｓ１０４，Ｓ１０６，Ｓ１０５の各工程に次いで、次の小領域へ移動した後は、いずれもＳ１０２に戻って上記の工程を繰り返す。
【０１３４】
以上のようにして測定された各線幅を、対応する参照画像データの線幅と比較して差を求める。得られた差が、第２の線幅誤差取得工程Ｓ１７における線幅誤差（ΔＣＤ）である。
【０１３５】
＜線幅誤差補正工程Ｓ１８＞
図１１に戻り、線幅誤差補正工程Ｓ１８では、第２の線幅誤差取得工程Ｓ１７で求めた第２の線幅誤差ΔＣＤ２を用いて、第１の線幅誤差取得工程Ｓ１５で求めた第１の線幅誤差ΔＣＤ１を補正する。この工程は、図１の線幅誤差取得部１２２で行うことができる。
【０１３６】
まず、第２の線幅誤差ΔＣＤ２の測定点から線幅誤差補正用データを作成する。第２の線幅誤差ΔＣＤ２の測定点は、第１の線幅誤差ΔＣＤ１の測定点より少ない。したがって、第２の線幅誤差ΔＣＤ２の測定点を補間して、線幅誤差補正用データを作成する。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。
【０１３７】
次に、上記の線幅誤差補正用データを用いて、第１の線幅誤差ΔＣＤ１を補正する。具体的には、第１の線幅誤差ΔＣＤ１と、線幅誤差補正用データから得られる、この第１の線幅誤差ΔＣＤ１に対応する線幅誤差との差分がゼロになるように、第１の線幅誤差ΔＣＤ１を補正し、第１の線幅誤差の補正値ΔＣＤ３を得る。
【０１３８】
＜ΔＣＤマップ作成工程Ｓ１９＞
ΔＣＤマップ作成工程Ｓ１９は、図１のマップ作成部１２３で行われる。具体的には、線幅誤差取得部１２２からマップ作成部１２３へ、第１の線幅誤差の補正値ΔＣＤ３と、（位置情報部１０４から送られた）テーブル１０１の位置座標の測定値が送られる。マップ作成部１２３では、第１の線幅誤差の補正値ΔＣＤ３を、マスクＭａ上の位置座標と対応させてプロットすることにより、ΔＣＤマップが作成される。
【０１３９】
このように、本実施の形態では、偏光ビームスプリッタを配置した状態でマスクに対し透過照明と反射照明を同時に行って光学画像を取得する。そして、この光学画像を用いて欠陥検査と線幅測定を行うので、欠陥検査用の光学画像と、線幅測定用の光学画像とを別々に取得する場合に比べて、光学画像の取得に要する時間が短くて済む。また、この光学画像から得られる線幅の誤差を、マスクを透過した光の光路から偏光ビームスプリッタを外して取得した光学画像データを用いて補正するので、正確なΔＣＤマップが得られる。補正のための光学画像については、被検査パターン領域を複数の小領域に分け、各小領域において、予め定めた所定位置とこの所定位置から距離Ｒの範囲について取得すればよいので、欠陥検査用の光学画像等に比較すると短時間で取得可能である。したがって、本実施の形態によれば、簡便且つ正確に欠陥検査を行うことができ、また、正確なΔＣＤマップを取得することができる。
【０１４０】
以上、本発明の検査装置および検査方法の実施の形態について説明したが、本発明は実施の形態で説明した検査装置および検査方法に限定されるものではない。本発明については種々の変更、改良、組み合わせ等が可能である。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検査装置および検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【０１４１】
例えば、上記実施の形態では、光源から出射された光を、被検査対象に対し透過照明する光路と反射照明する光路とに分岐する目的で、偏光ビームスプリッタを用いた。しかし、本発明は、これに限られるものではなく、光束を分割できるものであればよい。例えば、偏光成分を分離する機能を備えていないビームスプリッタであってもよい。さらに、上記実施の形態では、１つの光源から出射する光を、被検査対象に対し透過照明する光路と反射照明する光路とに分岐したが、透過照明用の光源と反射照明用の光源とに分けてそれぞれ有していてもよい。
【０１４２】
また、本願で図示された検査装置については、実施の形態で必要な構成部が記載されており、これら以外にも線幅誤差や検査に必要な他の公知の構成部が含まれていてもよい。さらに、本願において、「〜部」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、磁気ディスク装置などの記録装置に記録される。
【符号の説明】
【０１４３】
１００  検査装置
１０１  テーブル
１０２  レーザ測長システム
１０３  テーブル制御部
１０４  位置情報部
１０５  光源
１０６，１１１  ２分の１波長板
１０７，１１２  偏光ビームスプリッタ
１０８，１１３  ４分の１波長板
１０９，１１０，１１５，１１６，１１７  ミラー
１１４  対物レンズ
１１８  透過用ＴＤＩセンサ
１１９  反射用ＴＤＩセンサ
１２０  センサ回路
１２１  光学画像取得部
１２２  線幅誤差取得部
１２３  マップ作成部
１２４  参照画像データ生成部
１２４ａ  展開回路
１２４ｂ  参照回路
１２５  磁気ディスク装置
１３１  バス
１３２  ＰＢＳ移動制御部
１３３  比較部
１３４  ガイド
１３５  台座
１３６  開口部
１３７  駆動部
１４０  全体制御部
Ｍａ  マスク
【図１】
2017009379.tif 000004
【図２】
2017009379.tif 000005
【図３】
2017009379.tif 000006
【図４】
2017009379.tif 000007
【図５】
2017009379.tif 000008
【図６】
2017009379.tif 000009
【図７】
2017009379.tif 000010
【図８】
2017009379.tif 000011
【図１１】
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【図１３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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