(57)【要約】【課題】チップサイズに関係なく、ＣＤエラー欠陥を安定して検出すること。【解決手段】遮光膜のパターンが形成されたフォトマスクにレーザーを照射し、そのレーザーの照射スポットを微小範囲で往復させながらレーザーとフォトマスクの相対位置を変化させて遮光膜のパターンの画像を取得する。その取得した画像に基づいて遮光膜のパターンを検査する。その際、微小範囲でレーザーの照射スポットを往復させる方向を、遮光膜のパターンが伸びる主たる方向に対して、例えば、直交させる（ステップＳ１、０°の向きでの検査）。この直交させた状態でフォトマスクの全面に対して画像を取得した後、フォトマスクを９０°回転させて（ステップＳ２）、微小範囲でレーザーの照射スポットを往復させる方向がパターンの主たる方向に対して平行になるようにして画像を取得する（ステップＳ３、９０°の向きでの検査）。【選択図】図５
2009031601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成されたフォトマスクにレーザーを照射し、該レーザーの照射スポットを移動させて前記パターンの画像を取得し、前記画像に基づいて前記パターンを検査するフォトマスク検査方法において、前記パターンのエッジの延伸方向を検出する工程と、前記エッジの前記延伸方向に基づいて、前記照射スポットの移動方向を決定する工程と、を有することを特徴とするフォトマスク検査方法。
【請求項２】
前記照射スポットが移動する方向と前記パターンの前記エッジの前記延伸方向とが直交することを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク検査方法。
【請求項３】
前記照射スポットが移動する方向と前記パターンの前記エッジの前記延伸方向とが直交する第１の状態で前記フォトマスクの全面に対して画像を取得した後、前記照射スポットが移動する方向と前記パターンの前記エッジの延伸方向とが平行になる第２の状態で画像を取得することを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク検査方法。
【請求項４】
前記第２の状態で画像を取得する領域を、前記パターンのうち、前記第１の状態で前記照射スポットが移動する方向と前記パターンの前記エッジの延伸方向とが平行になる領域とすることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスク検査方法。
【請求項５】
パターンが形成されたフォトマスクにレーザーを照射し、該レーザーの照射スポットを移動させて前記パターンの画像を取得し、前記画像に基づいて前記パターンを検査するフォトマスク検査装置において、前記レーザーを出射する光源と、前記光源から出射される前記レーザーの照射スポットを移動させるレーザー振動部と、前記フォトマスクを保持するホルダーと、前記ホルダーを９０°回転させるホルダー駆動部と、前記ホルダーを２次元方向に移動させるステージと、前記レーザーを受光する受光素子と、を備えることを特徴とするフォトマスク検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フォトマスク検査方法およびフォトマスク検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩ等の半導体装置では、テクノロジーの進化に伴ってパターンが微細化されてきており、そのパターンを作製するためのフォトリソグラフィ工程において用いられるフォトマスクのパターンも微細化してきている。フォトマスクのパターンに欠陥があると、その欠陥がそのままウェーハに転写され、不良回路が作製されてしまう。そのため、フォトマスクを製造する際には、フォトマスクの遮光膜パターンを検査し、欠陥があればそれを修正する必要がある。なお、本明細書では、フォトマスクには、縮小投影露光を行う際のマスクとしてのレチクルだけでなく、フォトマスクを作製するための原版としてのレチクルも含まれる。
【０００３】
図１９〜図２１は、フォトマスクの欠陥の典型的な例を模式的に示す図である。図１９に示す欠陥１は、本来除去されるべき部分に遮光膜が残ってしまったものである。図２０に示す欠陥２は、本来残るべき部分の遮光膜が除去されてしまったものである。これら２つのパターンの欠陥については、従来の一般的なフォトマスク検査装置でもその大部分を検出できる。図２１に示す欠陥３は、エッジ位置が徐々に変化するものであり、ＣＤエラー欠陥と呼ばれる。図１９に示す欠陥１が局部的に突出しているのに対して、ＣＤエラー欠陥は、エッジに沿って広い範囲で線幅が太くなるため、より大きな影響をウェーハに及ぼす。従って、ＣＤエラー欠陥を検出する必要性が高まっている。
【０００４】
従来、ＣＤエラー欠陥を検出する検査装置として、次のようなフォトマスクの欠陥検査装置が提案されている。このフォトマスクの欠陥検査装置は、フォトマスクの欠陥をダイ対ダイ方式により検出する装置であって、光源から発生した照明光を検査すべきフォトマスクに投射する第１の集光レンズと、フォトマスクを透過した透過光を集光する第１の対物レンズと、第１の対物レンズから出射した透過光を受光する第１の撮像装置と、第１の対物レンズと第１の撮像装置との間に配置した第１の空間ローパスフィルタとを具える第１の検査光学系と、光源から発生した照明光を検査すべきフォトマスクに投射する第２の集光レンズと、フォトマスクを透過した照明光を集光する第２の対物レンズと、第２の対物レンズから出射した光を受光する第２の撮像装置と、第２の対物レンズと第２の撮像装置との間に配置した第２の空間ローパスフィルタとを具える第２の検査光学系と、前記フォトマスクを支持すると共に、ｘ方向及びｘ方向と直交するｙ方向に移動するｘｙステージと、前記第１の撮像装置からの出力信号を２次元画像情報として蓄積する第１のフレームバッファと、第１のフレームバッファに蓄積された画像信号を１／Ｎに圧縮して出力する第１のサンプリング手段と、当該サンプリング手段からの出力信号を加算する第１の加算手段とを具える第１の信号処理回路と、前記第２の撮像装置からの出力信号を２次元画像として蓄積する第２のフレームバッファと、第２のフレームバッファに蓄積された画像信号を１／Ｎに圧縮して出力する第２のサンプリング手段と、当該サンプリング手段からの出力信号を加算する第２の加算手段とを具える第２の信号処理回路と、前記第１の加算手段の出力信号と第２の加算手段の出力信号との差を検出して欠陥検出信号を発生する欠陥検出回路とを具えることを特徴とする（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１３８９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の一般的なフォトマスク検査装置では、ＣＤエラー欠陥を検出することが考慮されていないため、ＣＤエラー欠陥に対する検出能力が低いという問題点がある。また、前記特許文献１に開示されたダイ同士を比較する方式の検査装置では、チップサイズが大きいと、フォトマスク上に複数のダイを配置することができないため、ダイ同士の比較検査を行うことができないという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、チップサイズに関係なく、ＣＤエラー欠陥を安定して検出することができるフォトマスク検査方法およびフォトマスク検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるフォトマスク検査方法は、以下の特徴を有する。遮光膜のパターンが形成されたフォトマスクにレーザーを照射し、そのレーザーの照射スポットを微小範囲で往復させながらレーザーとフォトマスクの相対位置を変化させて遮光膜のパターンの画像を取得する。その取得した画像に基づいて遮光膜のパターンを検査する。その際、微小範囲でレーザーの照射スポットを往復させる方向（以下、レーザースキャン方向とする）を、遮光膜のパターンが伸びる主たる方向（主パターン方向とする）に対して、例えば、直交させる。この直交させた状態でフォトマスクの全面に対して画像を取得した後、フォトマスクを９０°回転させて、あるいは、レーザースキャン方向を９０°回転させて、レーザースキャン方向が主パターン方向に対して平行になるようにして画像を取得するようにしてもよい。
【０００９】
フォトマスクを９０°回転させる場合、本発明にかかるフォトマスク検査装置は、フォトマスクを保持するホルダーと、このホルダーを９０°回転させるホルダー駆動部を有する。また、レーザースキャン方向を９０°回転させる場合、本発明にかかるフォトマスク検査装置は、レーザースキャン方向を９０°回転させるレーザー制御部を有する。また、本発明は、レーザーの照射により取得した画像のデータと、フォトマスクの設計データから生成された画像のデータを比較することによって、遮光膜のパターンの欠陥を検出する。
【００１０】
この発明によれば、レーザースキャン方向が主パターン方向に対して交差する方向、例えば、直交する方向となるので、ＣＤエラー欠陥の検出が容易となる。また、レーザーの照射により取得した画像のデータを、フォトマスクの設計データから生成された画像のデータと比較するので、チップサイズが大きくても検査を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるフォトマスク検査方法およびフォトマスク検査装置によれば、チップサイズに関係なく、ＣＤエラー欠陥を安定して検出することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるフォトマスク検査方法およびフォトマスク検査装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明において、同様の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかるフォトマスク検査装置の要部を示す図である。図１に示すように、フォトマスク検査装置１０は、フォトマスク１１にレーザー１２を照射し、フォトマスク１１を透過したレーザー１２をセンサ１３で受光する構成となっている。フォトマスク１１は、図示しない駆動機構により、２次元座標系のｘ方向およびｙ方向に移動させられる。レーザー１２は、両矢印１４で示すように、その照射スポットがフォトマスク１１の微小範囲で往復するように、図示しない振動機構により、振動させられる。センサ１３は、対物レンズと受光素子からなる。対物レンズは、微小範囲で振動するレーザー１２を収束させて受光素子に入射させる。
【００１４】
図２および図３は、実施の形態１におけるレーザーの動きとフォトマスクの動きの関係を説明する図である。図２は、両矢印１４で示すレーザースキャン方向が、主パターン方向（フォトマスク１１内の３本の縦線で表す）に対して直交する状態を示している。図３は、レーザースキャン方向が、主パターン方向（フォトマスク１１内の３本の横線で表す）に対して平行な状態を示している。図２の状態から図３の状態への移行は、フォトマスク１１を９０°回転させることにより、実現される。これらの図において、符号１５で示す片矢印は、フォトマスクの動きを表す。
【００１５】
図４は、この発明の実施の形態１にかかるフォトマスク検査装置の構成を示す図である。図４に示すように、フォトマスク検査装置１０は、設計データ展開部２１、画像データ展開部２２、画像データ記憶部２３、欠陥検査部２４、光源２５、レーザー振動部２６、対物レンズ２７、受光素子２８、データ補正部２９、欠陥情報記憶部３０、ステージ３１、ホルダー３２、レンズ制御部３３、ホルダー駆動部３４、ステージ駆動部３５および制御部３６を備えている。
【００１６】
ステージ３１は、ステージ駆動部３５によりｘ方向およびｙ方向に移動する。ステージ３１には、ホルダー３２が載せられる。ホルダー３２は、フォトマスク１１を保持し、ホルダー駆動部３４により９０°回転させられる。ホルダー駆動部３４は、例えば、ステッピングモータなどにより構成されている。制御部３６は、ホルダー駆動部３４の回転角度や回転のタイミングを制御する。光源２５は、半導体レーザーなどで構成されており、レーザー１２を出射する。
【００１７】
レーザー振動部２６は、光源２５から出射したレーザー１２を、フォトマスク１１上での照射スポットが微小範囲で往復するように振動させる。レーザー振動部２６は、レーザー１２の光軸を変更させるミラーなどの光学素子により構成されており、この光学素子が振動することによってレーザー１２の光軸を振動させる。
【００１８】
対物レンズ２７は、レンズ制御部３３により、微小範囲で振動するレーザー１２を収束させて受光素子２８に入射させる。受光素子２８は、フォトダイオードなどで構成されており、受光したレーザー１２の光信号を電気信号に変換する。図４において、光源２５と受光素子２８の間の太い矢印は、レーザー１２を表している。レンズ制御部３３およびステージ駆動部３５は、制御部３６により制御される。
【００１９】
設計データ展開部２１は、外部から入力された設計データ３７を展開する。画像データ展開部２２は、設計データ展開部２１により展開された設計データを、データ補正部２９の補正情報に基づいて、画像データに展開する。データ補正部２９は、設計データ３７から生成される画像データと、受光素子２８の出力信号から生成される画像データとが、欠陥検査部２４において対応するように、補正情報を出力する。画像データ記憶部２３は、画像データ展開部２２により展開された画像データを記憶する。
【００２０】
欠陥検査部２４は、画像データ記憶部２３に記憶された、設計データ３７に基づく画像データと、受光素子２８の出力信号から生成される画像データを比較し、フォトマスク１１に形成されている遮光膜のパターンの欠陥を検出する。欠陥情報記憶部３０は、欠陥検査部２４により検出された欠陥の情報を記憶する。欠陥検査部２４および欠陥情報記憶部３０も、制御部３６により制御される。
【００２１】
図５は、この発明の実施の形態１にかかるフォトマスク検査方法の手順を説明する図である。検査を開始する前に、主パターン方向がレーザースキャン方向に例えば直交するように、ホルダー３２にフォトマスク１１を取り付ける。その際、例えば、主パターン方向をトランジスタのゲート電極のパターンの長手方向とし、レーザー１２がゲート電極のパターンを横切りながら画像を取得するようにするとよい。
【００２２】
図５に示すように、検査が開始されると、まず、レーザースキャン方向と主パターン方向とが直交する状態で、ステージ３１によりフォトマスク１１をｘ方向およびｙ方向に動かしてフォトマスク１１の検査を行う（ステップＳ１）。これ以降、レーザースキャン方向と主パターン方向とが直交する状態での検査を、０°の向きでの検査とする。フォトマスク１１の全面に対して０°の向きでの検査が終了したら、ホルダー３２を回転させ、フォトマスク１１を９０°回転させる（ステップＳ２）。
【００２３】
次いで、レーザースキャン方向と主パターン方向とが平行な状態で、ステージ３１によりフォトマスク１１をｘ方向およびｙ方向に動かしてフォトマスク１１の検査を行う（ステップＳ３）。これ以降、レーザースキャン方向と主パターン方向とが平行な状態での検査を、９０°の向きでの検査とする。そして、フォトマスク１１の全面に対して９０°の向きでの検査が終了したら、検査を終了する。
【００２４】
図６に、０°の向きでの検査におけるレーザースキャン方向とフォトマスクのパターンの関係を示す。図７に、９０°の向きでの検査におけるレーザースキャン方向とフォトマスクのパターンの関係を示す。これらの図に示すフォトマスク１１において、符号１６で示す塗り潰し部分は、主パターン方向に伸びる遮光膜である。また、符号１７で示す部分は、ＣＤエラー欠陥である。
【００２５】
実施の形態１によれば、ステップＳ１の０°の向きでの検査において、図６に示すように、レーザー１２が主パターン方向に伸びる遮光膜１６を横切ることになるので、主パターン方向に伸びる遮光膜１６のエッジに沿って伸びるＣＤエラー欠陥１７を検出することができる。フォトマスク１１には、主パターン方向に交差する方向、例えば、直交する方向（以下、従パターン方向とする）に伸びる遮光膜も形成されている。ステップＳ１の０°の向きでの検査においては、従パターン方向とレーザースキャン方向が平行になるため、従パターン方向に伸びる遮光膜のエッジに沿って伸びるＣＤエラー欠陥の検出精度は、主パターン方向に伸びる遮光膜のエッジに沿って伸びるＣＤエラー欠陥の検出精度に比べて低い。
【００２６】
そこで、ステップＳ２でフォトマスク１１を９０°回転させることにより、ステップＳ３の９０°の向きでの検査において、レーザー１２が従パターン方向に伸びる遮光膜を横切ることになるので、従パターン方向に伸びる遮光膜のエッジに沿って伸びるＣＤエラー欠陥を検出することができる。また、実施の形態１によれば、欠陥検査部２４において、レーザー１２の照射により取得した画像のデータと、フォトマスクの設計データ３７から生成された画像のデータとを比較するので、チップサイズが大きくても検査を行うことができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図８は、この発明の実施の形態２にかかるフォトマスク検査装置の構成を示す図である。図８に示すように、実施の形態２のフォトマスク検査装置４０は、実施の形態１のフォトマスク検査装置１０（図４参照）に、垂直パターンエリア抽出部４１、座標変換計算部４２および垂直パターンエリア記憶部４３を追加したものである。これらの各部により、実施の形態２では、９０°の向きでの検査を行う前に、予め、９０°の向きでの検査対象領域を抽出する。
【００２８】
垂直パターンエリア抽出部４１は、０°の向きでの検査の実施中に、例えば、遮光膜のパターンのうち、レーザースキャン方向と遮光膜のパターンが伸びる方向とが平行になる領域を抽出する。垂直パターンエリア抽出部４１により抽出される領域を垂直パターンのエリアとする。垂直パターンのエリアでは、９０°の向きでの検査において、レーザースキャン方向と遮光膜のパターンの伸びる方向とが垂直になる。垂直パターンエリア抽出部４１は、遮光膜のパターンデータとして設計データ展開部２１により展開された設計データを用いて、垂直パターンのエリアを抽出する。あるいは、垂直パターンエリア抽出部４１は、遮光膜のパターンデータとして、画像データ展開部２２により展開された画像データ、画像データ記憶部２３に記憶された画像データ、または受光素子２８の出力信号から生成される画像データを用いてもよい。
【００２９】
また、垂直パターンのエリアを、遮光膜のパターンのうち、レーザースキャン方向と遮光膜のパターンが伸びる方向とが直交する部分を除いた領域としてもよい。この場合には、９０°の向きでの検査において、レーザースキャン方向と遮光膜のパターンの伸びる方向とが平行になる領域が除かれることになる。座標変換計算部４２は、垂直パターンエリア抽出部４１により抽出された垂直パターンのエリアの座標を９０°回転させた座標を計算して求める。垂直パターンエリア記憶部４３は、座標変換計算部４２により変換された９０°回転後の座標を記憶する。制御部３６は、９０°の向きでの検査を実施する際に、垂直パターンエリア記憶部４３に記憶された座標に基づいて、ステージ駆動部３５を制御する。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３０】
図９は、この発明の実施の形態２にかかるフォトマスク検査方法の手順を説明する図である。検査開始前のフォトマスクの取り付けは、実施の形態１と同様である。また、図９に示すように、検査開始後の０°の向きでの検査（ステップＳ１１）、フォトマスクの９０°回転（ステップＳ１２）および９０°の向きでの検査（ステップＳ１３）は、実施の形態１のステップＳ１、ステップＳ２およびステップＳ３と同様である。実施の形態２では、ステップＳ１１で０°の向きでの検査を行っている間、垂直パターンのエリアを抽出する処理を行う（ステップＳ１４）。垂直パターンのエリア抽出処理については、後述する。
【００３１】
そして、抽出された垂直パターンのエリアの座標を９０°回転させたときの座標を抽出する（ステップＳ１５）。ステップＳ１３では、ステップＳ１５で抽出した座標の領域についてのみ、９０°の向きでの検査を行う。９０°の向きでの検査を行う際には、例えば、１つのエッジに対してレーザーを１回微小範囲で往復させればよい。ただし、１つのエッジに対してレーザーを数回程度、微小範囲で往復させると、十分な画像情報が得られるので、好ましい。
【００３２】
図１０は、垂直パターンのエリア抽出処理の手順を説明する図である。図１０に示すように、垂直パターンのエリア抽出処理が開始されると、垂直パターンエリア抽出部４１は、取得したパターンデータに基づいて、縦方向のエッジを検出する（ステップＳ２１）。縦方向のエッジとは、レーザースキャン方向に対して平行な方向に伸びる遮光膜のパターンのエッジのことである。次いで、検出した縦方向のエッジの長さ（距離）を計算して求める（ステップＳ２２）。そのエッジの長さが、例えば、５画素以上であれば、９０°の向きでの検査を行う対象とし（ステップＳ２２：５画素以上）、ステップＳ２３へ進む。エッジの長さが、例えば、５画素未満であれば、９０°の向きでの検査を行う対象から外し（ステップＳ２２：５画素未満）、ステップＳ２６へ進む。
【００３３】
ここで、画素とは、画像を分割する最小単位のことであり、最先端の検査装置では、画素のサイズは１００ｎｍ以下である。また、本実施の形態では、９０°の向きでの検査対象とするか否かの判断基準として、縦方向のエッジの長さを５画素としているが、これに限定されるものではなく、４画素以下または６画素以上の任意の画素数であってもよい。縦方向のエッジを９０°の向きでの検査対象とする場合には、そのエッジの下端と上端の座標を抽出する（ステップＳ２３）。そして、座標変換計算部４２により、抽出した座標を９０°回転させた座標に変換する（ステップＳ２４）。例えば、座標（ａ，ｂ）である点を反時計回りに９０°回転させた場合の座標は（−ｂ，ａ）となる。
【００３４】
次いで、変換後の座標を垂直パターンエリア記憶部４３に記憶する（ステップＳ２５）。その後、残りのパターンがあるか否かを判断し（ステップＳ２６）、パターンが残っていれば（ステップＳ２６：有）、ステップＳ２１に戻り、パターンがなくなるまで、上述した処理を繰り返す。残りのパターンがなくなれば（ステップＳ２６：無）、処理を終了し、ステップＳ１５に戻る。
【００３５】
実施の形態２によれば、予め、９０°の向きでの検査対象エッジを抽出することによって、実施の形態１よりも短い時間でフォトマスクの検査を終えることができる。９０°の向きでの検査を行う際に、遮光膜のパターンの伸びる方向がレーザースキャン方向に対して垂直にならない領域については、検査の対象から除外しても、ＣＤエラー欠陥を検出するのに何ら問題はない。
【００３６】
（実施の形態３）
図１１は、実施の形態３におけるレーザーの動きとフォトマスクの動きの関係を説明する図である。図１１に示すように、実施の形態３では、フォトマスク１１を９０°回転させる代わりに、レーザースキャン方向を９０°回転させることによって、レーザースキャン方向と主パターン方向とが平行な状態での検査を行う。レーザースキャン方向が主パターン方向に対して直交する状態は、図２に示す通りである。実施の形態１と同様に、図２に示す状態での検査を、０°の向きでの検査とする。実施の形態３では、図１１に示す状態での検査を、９０°の向きでの検査とする。図２の状態から図１１の状態への移行は、レーザー１２の振動方向を９０°回転させることにより、実現される。
【００３７】
図１２は、この発明の実施の形態３にかかるフォトマスク検査装置の構成を示す図である。図１２に示すように、実施の形態３のフォトマスク検査装置５０は、実施の形態１のフォトマスク検査装置１０（図４参照）に、レーザー制御部５１が追加されている。レーザー制御部５１は、レーザー１２の振動方向が９０°回転するように、レーザー振動部２６を構成するミラー等の角度を制御する。制御部３６は、そのミラー等の回転角度や回転のタイミングを制御する。また、実施の形態３では、フォトマスク１１を９０°回転させるためのホルダーが不要である。フォトマスク１１は、ステージ３１上に直接、置かれる。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３８】
図１３は、この発明の実施の形態３にかかるフォトマスク検査方法の手順を説明する図である。検査開始前のフォトマスクの取り付けは、実施の形態１と同様である。また、図１３に示すように、検査開始後の０°の向きでの検査（ステップＳ３１）は、実施の形態１のステップＳ１と同様である。実施の形態３では、ステップＳ３１の０°の向きでの検査が終了したら、レーザー制御部５１およびレーザー振動部２６により、レーザー１２の振動方向、すなわち、レーザースキャン方向を９０°回転させる。そして、９０°の向きでの検査を行う（ステップＳ３２）。フォトマスク１１の全面に対して９０°の向きでの検査が終了したら、検査を終了する。
【００３９】
（実施の形態４）
図１４は、この発明の実施の形態４にかかるフォトマスク検査装置の構成を示す図である。図１４に示すように、実施の形態４のフォトマスク検査装置６０は、実施の形態３のフォトマスク検査装置５０（図１２参照）に、垂直パターンエリア抽出部４１および垂直パターンエリア記憶部４３を追加し、９０°の向きでの検査を行う前に、予め、９０°の向きでの検査対象領域を抽出するようにしたものである。つまり、実施の形態３と、実施の形態２で実施の形態１に追加した機能を組み合わせたものである。ただし、実施の形態４では、フォトマスク１１が回転しないので、座標変換計算部がない。
【００４０】
図１５は、この発明の実施の形態４にかかるフォトマスク検査方法の手順を説明する図である。検査開始前のフォトマスクの取り付けは、実施の形態１と同様である。また、図１５に示すように、検査開始後の０°の向きでの検査（ステップＳ４１）および９０°の向きでの検査（ステップＳ４２）は、実施の形態３のステップＳ３１およびステップＳ３２と同様である。実施の形態４では、ステップＳ４１で０°の向きでの検査を行っている間、垂直パターンのエリアを抽出する処理を行う（ステップＳ４３）。ステップＳ４２では、ステップＳ４３で抽出した領域についてのみ、９０°の向きでの検査を行う。その際、１つのエッジに対してレーザーを１回微小範囲で往復させてもよいし、レーザーを数回程度、往復させてもよい。
【００４１】
図１６は、垂直パターンのエリア抽出処理の手順を説明する図である。実施の形態４では、フォトマスク１１を回転させないので、フォトマスク１１を９０°回転させたときの座標変換を行う必要がない。従って、図１６に示すように、縦方向のエッジを検出し（ステップＳ５１）、そのエッジの距離を計算し（ステップＳ５２）、９０°の向きでの検査対象とするエッジの下端と上端の座標を抽出する（ステップＳ５３）。そして、抽出した座標を変換せずに、そのまま記憶し（ステップＳ５４）、残りのパターンの有無を判断する（ステップＳ５５）。ステップＳ５１、ステップＳ５２、ステップＳ５３、ステップＳ５４およびステップＳ５５の各ステップにおける処理内容の詳細については、それぞれ、実施の形態２において説明したステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３、ステップＳ２５およびステップＳ２６と同様である。
【００４２】
次に、本発明者が行ったＣＤエラー欠陥の評価実験について説明する。図１７は、ＣＤエラー欠陥の評価実験を説明する図である。図１８は、ＣＤエラー欠陥の評価実験の結果を示す図である。この評価実験では、ＣＤエラー欠陥を作り込んだレチクル（以下、欠陥レチクルとする）を用意した。遮光膜のパターンは、図６に示すように、幅３６０ｎｍの直線パターンを３６０ｎｍ間隔で配置したパターンとした。図１７に一部を拡大して示すように、遮光膜１６の一部にＣＤエラー欠陥１７が作り込まれている。
【００４３】
ＣＤエラー欠陥１７の欠陥サイズは、図１８に示す通り、４２ｎｍと３６ｎｍである。ここで、欠陥サイズは、ＣＤエラー欠陥１７の出っ張り量（ｄ）である。また、各ＣＤエラー欠陥１７のＡＩＭＳ（Ａｅｒｉａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）の結果は、−２０％（ｄ＝４２ｎｍのもの）と−１７％（ｄ＝３６ｎｍのもの）である。ＡＩＭＳは、光強度のシミュレータのことであり、ステッパと同様な光学系を有する。ＡＩＭＳは、フォトマスクの欠陥がウェーハに与える影響を調査する場合に一般的に用いられる。ＡＩＭＳでの評価を行う場合には、欠陥のない場所のＣＤをリファレンスとし、欠陥のある場所のＣＤ変動量を求める。
【００４４】
図１８に示す評価結果では、欠陥サイズｄがフォトマスク上で４２ｎｍ（４２／３６０＝１２％）であるにも関わらず、ウェーハ上ではＣＤが２０％も変動していることがわかる。これは、ＭＥＦ（Ｍａｓｋ  Ｅｒｒｏｒ  Ｆａｃｔｏｒ）が大きいからであり、フォトマスク上の欠陥サイズがウェーハ上では、より大きな影響を及ぼすことを表している。このように、ＣＤエラー欠陥によるウェーハへの影響は大きい。
【００４５】
また、この欠陥レチクルを用いて、上述した実施の形態にかかるフォトマスク検査方法を行い、欠陥の検出率を調べた。図１８には、その結果も示されている。０°の向きでの検査を５回連続して行ったところ、欠陥サイズの大小にかかわらず、５回ともＣＤエラー欠陥１７を検出できた。検出率は１００％である。それに対して、９０°の向きでの検査を５回連続して行ったが、欠陥サイズの大小にかかわらず、５回ともＣＤエラー欠陥１７を検出できなかった。検出率は０％である。この結果より、レーザースキャン方向をパターンの方向に直交させることによって、微小欠陥を安定して検出できることがわかる。
【００４６】
通常、フォトマスク内には、縦方向のパターンと横方向のパターン（主パターンと従パターン）が混在している。従って、各実施の形態のように、０°の向きでの検査と９０°の向きでの検査の両方を行うことによって、縦方向のパターンに発生したＣＤエラー欠陥と横方向のパターンに発生したＣＤエラー欠陥を検出することができる。従来は、０°の向きでの検査か、または９０°の向きでの検査しか行っていないため、ＣＤエラー欠陥を見逃していたことになる。
【００４７】
以上において本発明は、上述した各実施の形態に限らず、種々変更可能である。また、フォトマスク検査装置が、フォトマスクを９０°回転させる機構や、レーザースキャン方向を９０°回転させる機構を備えていない場合には、０°の向きでの検査の終了後、作業者がステージからフォトマスクを外し、９０°回転させた状態で再びステージにフォトマスクを取りつけるようにしてもよい。このようにしても、本発明にかかるフォトマスク検査方法を実施することができる。
【００４８】
また、トランジスタのゲート電極のようにＣＤの要求精度の高いパターン、すなわち、クリティカルなパターンが主パターンまたは従パターンのいずれか一方に統一して配置されるような設計が行われている場合には、０°の向きでの検査と９０°の向きでの検査の両方を行う必要はない。そのクリティカルなパターンの伸びる方向に対してレーザースキャン方向が直交する向きでの検査のみを行えばよい。また、本発明にかかるフォトマスク検査方法は、ダイ対ダイ方式で検査を行う場合にも適用することができる。
【００４９】
（付記１）パターンが形成されたフォトマスクにレーザーを照射し、該レーザーの照射スポットを移動させて前記パターンの画像を取得し、前記画像に基づいて前記パターンを検査するフォトマスク検査方法において、前記パターンのエッジの延伸方向を検出する工程と、前記エッジの前記延伸方向に基づいて、前記照射スポットの移動方向を決定する工程と、を有することを特徴とするフォトマスク検査方法。
【００５０】
（付記２）前記照射スポットが移動する方向と前記パターンの前記エッジの前記延伸方向とが直交することを特徴とする付記１に記載のフォトマスク検査方法。
【００５１】
（付記３）前記照射スポットが移動する方向と前記パターンの前記エッジの前記延伸方向とが直交する第１の状態で前記フォトマスクの全面に対して画像を取得した後、前記照射スポットが移動する方向と前記パターンの前記エッジの延伸方向とが平行になる第２の状態で画像を取得することを特徴とする付記１に記載のフォトマスク検査方法。
【００５２】
（付記４）前記第２の状態で画像を取得する領域を、前記パターンのうち、前記第１の状態で前記照射スポットが移動する方向と前記パターンの前記エッジの延伸方向とが直交する部分を除いた領域とすることを特徴とする付記３に記載のフォトマスク検査方法。
【００５３】
（付記５）前記第２の状態で画像を取得する領域を、前記パターンのうち、前記第１の状態で前記照射スポットが移動する方向と前記パターンの前記エッジの延伸方向とが平行になる領域とすることを特徴とする付記３に記載のフォトマスク検査方法。
【００５４】
（付記６）パターンが形成されたフォトマスクにレーザーを照射し、該レーザーの照射スポットを移動させて前記パターンの画像を取得し、前記画像に基づいて前記パターンを検査するフォトマスク検査装置において、前記レーザーを出射する光源と、前記光源から出射される前記レーザーの照射スポットを移動させるレーザー振動部と、前記フォトマスクを保持するホルダーと、前記ホルダーを９０°回転させるホルダー駆動部と、前記ホルダーを２次元方向に移動させるステージと、前記レーザーを受光する受光素子と、を備えることを特徴とするフォトマスク検査装置。
【００５５】
（付記７）前記受光素子の出力信号から生成される画像のデータに基づいて、前記遮光膜のパターンのうち、前記レーザーの照射スポットを往復させる方向と前記遮光膜のパターンが伸びる方向とが直交する部分を除いた領域を抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出される領域の座標を９０°回転させる座標変換部と、をさらに備えることを特徴とする付記６に記載のフォトマスク検査装置。
【００５６】
（付記８）前記フォトマスクの設計データから生成される画像のデータに基づいて、前記遮光膜のパターンのうち、前記レーザーの照射スポットを往復させる方向と前記遮光膜のパターンが伸びる方向とが直交する部分を除いた領域を抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出される領域の座標を９０°回転させる座標変換部と、をさらに備えることを特徴とする付記６に記載のフォトマスク検査装置。
【００５７】
（付記９）前記受光素子の出力信号から生成される画像のデータに基づいて、前記遮光膜のパターンのうち、前記レーザーの照射スポットを往復させる方向と前記遮光膜のパターンが伸びる方向とが平行になる領域を抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出される領域の座標を９０°回転させる座標変換部と、をさらに備えることを特徴とする付記６に記載のフォトマスク検査装置。
【００５８】
（付記１０）前記フォトマスクの設計データから生成される画像のデータに基づいて、前記遮光膜のパターンのうち、前記レーザーの照射スポットを往復させる方向と前記遮光膜のパターンが伸びる方向とが平行になる領域を抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出される領域の座標を９０°回転させる座標変換部と、をさらに備えることを特徴とする付記６に記載のフォトマスク検査装置。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明にかかるフォトマスク検査方法およびフォトマスク検査装置は、半導体素子や磁気デバイス素子等の種々の固体素子の製造に有用であり、特に、固体素子の微細パターンを形成する際に用いられるフォトマスクの製造に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施の形態１にかかるフォトマスク検査装置の要部を示す図である。
【図２】実施の形態１におけるレーザーの動きとフォトマスクの動きの関係を説明する図である。
【図３】実施の形態１におけるレーザーの動きとフォトマスクの動きの関係を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１にかかるフォトマスク検査装置の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１にかかるフォトマスク検査方法の手順を説明する図である。
【図６】実施の形態１におけるレーザースキャン方向とフォトマスクのパターンの関係を説明する図である。
【図７】実施の形態１におけるレーザースキャン方向とフォトマスクのパターンの関係を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態２にかかるフォトマスク検査装置の構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２にかかるフォトマスク検査方法の手順を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態２にかかるフォトマスク検査方法における垂直パターンのエリア抽出処理の手順を説明する図である。
【図１１】実施の形態３におけるレーザーの動きとフォトマスクの動きの関係を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態３にかかるフォトマスク検査装置の構成を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態３にかかるフォトマスク検査方法の手順を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態４にかかるフォトマスク検査装置の構成を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態４にかかるフォトマスク検査方法の手順を説明する図である。
【図１６】この発明の実施の形態４にかかるフォトマスク検査方法における垂直パターンのエリア抽出処理の手順を説明する図である。
【図１７】ＣＤエラー欠陥の評価実験を説明する図である。
【図１８】ＣＤエラー欠陥の評価実験の結果を示す図である。
【図１９】余分な遮光膜が残った欠陥を模式的に示す図である。
【図２０】遮光膜の一部が欠損した欠陥を模式的に示す図である。
【図２１】ＣＤエラー欠陥を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０，４０，５０，６０  フォトマスク検査装置
１１  フォトマスク
１２  レーザー
１６  遮光膜
２４  欠陥検査部
２５  光源
２６  レーザー振動部
２８  受光素子
３１  ステージ
３２  ホルダー
３４  ホルダー駆動部
３７  設計データ
４１  垂直パターンエリア抽出部
４２  座標変換計算部
５１  レーザー制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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【図２１】
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