JP4942800B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査装置に関し、より詳しくは、マスクなどの検査対象に形成されたパターンの欠陥検出に用いられる検査装置に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。半導体素子は、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。）を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。こうした微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。また、レーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接パターン回路を描画する場合にも用いられる。

ところで、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。歩留まりを低下させる大きな要因の１つとして、マスクのパターン欠陥が挙げられる。そして、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検出する検査装置には、高い検査精度が必要とされる。

欠陥検出をする手法として、ダイ−トゥ−ダイ（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ）検査方式とダイ−トゥ−データベース（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ）検査方式が挙げられる。ダイ−トゥ−ダイ検査方式は、同一のマスク内であって、その一部分または全体に同一のパターン構成を有する複数のチップが配置されている場合に、マスクの異なるチップ転写領域における同一のパターンを比較する検査方法である。この方式によれば、マスクのパターンを直接比較するので精度の高い検査が行える。一方、ダイ−トゥ−データベース検査方式は、レイアウトデータまたはレイアウトデータから擬似的に生成されるデータと、マスク上の実際のパターンとを比較する検査方法である。主に１つのマスクに１つのチップ転写領域しかない場合に、この方法を採用することが多い。

ダイ−トゥ−データベース検査では、光源から出射された光が光学系を介して検査対象であるマスクに照射される。マスクはテーブル上に載置されており、テーブルが移動することによって照射された光がマスク上を走査する。マスクを透過または反射した光はレンズを介して画像センサ上に結像し、画像センサで撮像された光学画像は測定データとして比較部へ送られる。比較部では、測定データと参照データとが適当なアルゴリズムにしたがって比較される。そして、これらのデータが一致しない場合には欠陥ありと判定される（例えば、特許文献１参照。）。

従来の検査装置では、画像センサで光学画像を撮像する時間と略同じ時間で、欠陥の判定処理、すなわち、検出された欠陥が許容範囲内のものであるか否かを判定する処理を終えられるように設計されている。具体的には、予め欠陥判定処理の規模を想定し、これに応じた欠陥判定処理部を検査装置に搭載している。しかし、パターンの微細化が進むにつれ、光学画像を撮像する時間に対して欠陥判定処理の規模が不釣り合いに大きくなっている。

ところで、一枚のマスクに形成されるパターンは、必ずしもその全てが高精度である必要はない。例えば、所定面積あたりのパターン密度が極端に疎になる箇所では、配線に関係のないダミー図形が挿入されることがあり、このダミー図形にある程度のホール欠陥やエッジラフネス誤差が存在していても問題はない。

一方、クロック信号が流れるパターンや複数層を貫通するコンタクトホールが配置されている箇所では、そのクロック線のインピーダンスやホールの位置精度、ホール径などに高い精度が求められる。

そこで、各パターンの重要度を設計パターンデータに加えてパターン重要度情報として明示し、パターンデータとパターン重要度情報を検査装置に入力する方法が提案されている。例えば、特許文献２には、所定の領域に配置された多数のポリゴンを含むリソグラフィックデザインをシミュレートする方法が開示されている。具体的には、図４を用いて、ポリゴンデザインデータベースのビットマップイメージを使用して空間イメージを生成し（ボックス１２６）、これを使用することでレジストモデリングまたはシミュレーション（ボックス１２８）が実行されることが記載されている。

また、特許文献３には、マスク検査システムにおいては、リソグラフィ処理工程において、特定の条件下で所与の欠陥が下のフォトレジストに転写されるか否かの判断を下すことが重要であり、マスク欠陥がプリントされないか、または、リソグラフィ処理に影響を与えないならば、欠陥のあるマスクを使って許容可能なリソグラフィを行うことができ、欠陥が転写されないマスクを補修したり、交換したりすることによる費用と時間の無駄を避けられる旨が記載されている。そして、マスクの一部分の画像を含む欠陥区域画像を受け取って模擬画像を生成する検査装置が開示されている。この模擬画像には、ウェハに転写されるシミュレーション画像が含まれる。

しかしながら、こうした方法を検査装置内で実施することは欠陥判定処理の規模を大きくする。また、特許文献３では、リソグラフィ・シミュレーションを装置内のシミュレータで行うが、これを汎用のシミュレータで行えるようにすれば便利である。シミュレータによっては、ウェハの空間イメージを生成することはできるが、レジストモデリングまたはシミュレーションは行えないものもある。こうしたシミュレータでは、簡易的なシミュレーションまではできるものの、より高レベルのシミュレーションはできない。したがって、得られる情報が特定のシミュレータによる制約を受けるのでは不都合である。

特開２００８−１１２１７８号公報 特開２００９−１０５４３０号公報 特表２００１−５１６８９８号公報

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、欠陥判定処理を容易にすることができ、また、汎用性の高いシミュレータと連動して欠陥判定処理を行うことのできる検査装置を提供することにある。

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。

本発明の第１の態様は、検査対象に光を照射して光学画像を得る光学画像取得手段と、
光学画像同士を比較する比較手段と、
比較により欠陥と判断した箇所の座標および光学画像を第１の検査結果としてリソグラフィ・シミュレータに出力するインターフェース部とを有する検査装置に関する。

本発明の第２の態様は、検査対象に光を照射して光学画像を得る光学画像取得手段と、
検査対象の設計データから参照画像を作成する参照画像作成手段と、
光学画像と参照画像を比較する比較手段と、
比較により欠陥と判断した箇所の座標、光学画像および設計データから新たに作成した参照データを第１の検査結果としてリソグラフィ・シミュレータに出力するインターフェース部とを有することを特徴とする検査装置に関する。

本発明の第１の態様および第２の態様において、インターフェース部は、汎用ネットワーク通信を介してリソグラフィ・シミュレータに接続し、リソグラフィ・シミュレータに対して演算開始を指示するとともに、その演算結果を読み出す機能を有することが好ましい。

本発明の第１の態様および第２の態様の検査装置は、第１の検査結果とリソグラフィ・シミュレータによる演算結果とを用いて第２の検査結果を生成する機能と、
第１の検査結果と第２の検査結果を表示する機能とを有することが好ましい。

本発明の第１の態様および第２の態様において、インターフェース部からリソグラフィ・シミュレータへの出力は、検査対象の一つについての検査が終わる都度、または、一定量の検査が済んだ都度行われることが好ましい。

本発明の検査装置によれば、欠陥判定処理を容易にすることができ、また、汎用性の高いシミュレータと連動して欠陥判定処理を行うことができる。

本実施の形態における検査装置のシステム構成図である。 本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。 検査工程を示すフローチャートである。 光学画像の取得手順の説明図である。 フィルタ処理の説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は欠陥の種類の例示である。 本実施の形態の検査装置における制御計算機の動作設定画面の一例である。 本実施の形態でシミュレーション結果を基に欠陥判定した結果の閲覧画面の一例である。 従来の検査装置におけるレビュー画面である。 （ａ）は設計パターンの模式図、（ｂ）は欠陥個所の模式図、（ｃ）は抽出データを模式的に説明する図である。 マスク一枚分の検査終了後に情報をリソグラフィ・シミュレータに転送する例である。 マスク検査が一定量の進度になるとリソグラフィ・シミュレータに情報を転送する例である。 本実施の形態による検査方法のフローチャートである。

図１は、本実施の形態における検査装置のシステム構成図である。本実施の形態においては、フォトリソグラフィ法などで使用されるマスクを検査対象としているが、ウェハを検査対象としてもよい。

図１に示すように、検査装置１００は、光学画像取得部Ａと制御部Ｂを有する。

光学画像取得部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、透過照明系を構成する照明光学系１７０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。

制御部Ｂでは、検査装置１００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、比較回路１０８、参照回路１１２、展開回路１１１、オートローダ制御部１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置の一例となる第１の磁気ディスク装置１０９ａ、第２の磁気ディスク装置１０９ｂ、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。これらのモータには、例えば、ステップモータを用いることができる。

データベース方式の基準データとなる設計パターンデータは、第１の磁気ディスク装置１０９ａに格納されており、検査の進行に合わせて読み出されて展開回路１１１に送られる。展開回路１１１では、設計パターンデータがイメージデータ（設計画素データ）に変換される。その後、このイメージデータは、参照回路１１２に送られて参照データの生成に用いられる。

尚、図１では、本実施の形態で必要な構成成分を記載しているが、マスクを検査するのに必要な他の公知成分が含まれていてもよい。

図２は、本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。

図２に示すように、設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ２０１は、ＯＡＳＩＳなどの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には、レイヤ（層）毎に作成されて各マスクに形成されるパターンデータが格納される。ここで、一般に、描画装置３００は、ＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、描画装置３００の製造メーカー毎に、異なるフォーマットデータが用いられている。このため、ＯＡＳＩＳデータは、レイヤ毎に各描画装置に固有のフォーマットデータ２０３に変換された後に描画装置３００に入力される。同様に、検査装置１００もＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されておらず、描画装置３００と互換性のあるフォーマットデータ２０３に変換された上でデータ入力される。尚、検査装置１００に固有のフォーマットデータに変換された上でデータ入力される場合もある。

ところで、描画用または検査用のフォーマットデータ、あるいは、これらに変換する前のＯＡＳＩＳデータには、マスクに描画するパターンの解像度を高めるための補助パターンや、パターンの線幅および空隙の精度を維持することを目的としてパターン形状を複雑に加工するための図形が付加されている。それ故、パターンデータの容量は肥大化しており、描画装置や検査装置では、描画時間や検査時間の停滞を防ぐための工夫がなされている。具体的には、パターンデータを読み出してデータ展開する機構部分に、大容量で高速処理が可能な並列処理計算機と、処理に必要な読み出し速度に十分対応できるよう設計されたハードディスク装置とが組み合わされるなどしている。

図３は、検査工程を示すフローチャートである。

図３に示すように、検査工程は、光学画像取得工程（Ｓ２０２）と、設計パターンデータの記憶工程（Ｓ２１２）と、設計画像データ生成工程の一例となる展開工程（Ｓ２１４）およびフィルタ処理工程（Ｓ２１６）と、比較工程（Ｓ２２６）とを有する。

Ｓ２０２の光学画像取得工程では、図１の光学画像取得部Ａが、フォトマスク１０１の光学画像（測定データ）を取得する。ここで、光学画像は、設計パターン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である。光学画像の具体的な取得方法は、例えば、次に示す通りである。

検査試料となるフォトマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向および回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上に載置される。そして、フォトマスク１０１に形成されたパターンに対し、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置された光源１０３から光が照射される。より詳しくは、光源１０３から照射される光束が、照明光学系１７０を介してフォトマスク１０１に照射される。フォトマスク１０１の下方には、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６が配置されている。フォトマスク１０１を透過した光は、拡大光学系１０４を介して、フォトダイオードアレイ１０５に光学像として結像する。ここで、拡大光学系１０４は、図示しない自動焦点機構によって自動的に焦点調整がなされるよう構成されていてもよい。

図４は、光学画像の取得手順を説明するための図である。

検査領域は、図４に示すように、Ｙ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプ２０に仮想的に分割され、さらにその分割された各検査ストライプ２０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、Ｘ方向に移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図４に示されるようなスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第１の検査ストライプ２０における画像を取得した後、第２の検査ストライプ２０における画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第３の検査ストライプ２０における画像を取得する場合には、第２の検査ストライプ２０における画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプ２０における画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。

フォトダイオードアレイ１０５上に結像したパターンの像は、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。フォトダイオードアレイ１０５には、センサが配置されている。このセンサの例としては、ＴＤＩ（タイムディレイインテグレータ）センサが挙げられる。ＸＹθテーブル１０２がＸ軸方向に連続的に移動しながら、ＴＤＩセンサによってフォトマスク１０１のパターンが撮像される。ここで、光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成される。

ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下、テーブル制御回路１１４によって駆動され、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータには、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置は、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。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１は、オートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後には自動的に排出される様になっている。

センサ回路１０６から出力された測定データ（光学画像）は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上でのフォトマスク１０１の位置を示すデータとともに、比較回路１０８に送られる。測定データは、例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を表現している。

Ｓ２１２は記憶工程であり、フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計パターンデータが、記憶装置（記憶部）の一例である第１の磁気ディスク装置１０９ａに記憶される。

設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものである。第１の磁気ディスク装置１０９ａには、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等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、位置等を定義した図形データが格納される。

さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μｍであって、長さがフォトマスクのＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域に配置される。

Ｓ２１４は展開工程である。この工程においては、図１の展開回路１１１が、第１の磁気ディスク装置１０９ａから制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出されたフォトマスク１０１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（設計画像データ）に変換する。そして、このイメージデータは参照回路１１２に送られる。

図形データとなる設計パターンが展開回路１１１に入力されると、展開回路１１１は、設計パターン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、図形寸法などを解釈する。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２値ないしは多値の設計画像データを展開する。展開された設計画像データは、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を演算する。そして、各画素内の図形占有率が画素値となる。

Ｓ２１６はフィルタ処理工程である。この工程では、参照回路１１２によって、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに適切なフィルタ処理が施される。

図５は、フィルタ処理を説明する図である。

センサ回路１０６から得られた光学画像としての測定データは、拡大光学系１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続的に変化するアナログ状態にある。したがって、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。このようにして光学画像と比較する参照画像を作成する。

測定データは、上述したように、比較回路１０８に送られる。そして、設計パターンデータは、展開回路１１１および参照回路１１２により設計画像データに変換され、比較回路１０８に送られる。

比較回路１０８では，センサ回路１０６から得られた光学画像と参照回路１１２で生成した参照画像を適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較し、誤差が所定の値を超えた場合にその箇所を欠陥と判断する。欠陥と判断した場合には、その座標と、欠陥判定の根拠となったセンサ撮影画像および参照画像とを第１の検査結果として保存する。

ところで、微細なパターンに生じる欠陥としては、パターンエッジの凹凸（エッジラフネス）に代表される形状欠陥だけでなく、パターンの線幅異常やパターンの位置ずれによって隣接パターンとの空隙が適正でないことによる現象が重要となっている。このため、パターン精度に対する要求は極めて高くなってきており、マスク製造における難易度も益々高くなっている。それ故、基準を満たすマスクの歩留まりが低下して、マスクの製造コストの高騰を招いている。こうしたことから、欠陥の判定方法にリソグラフィ・シミュレータを用いる方法が提案されている。この方法では、露光装置によってマスクからウェハに転写される露光イメージを推定し、この露光イメージ上でパターンの良否を判断する。

本実施の形態における検査装置１００は、外部装置であるリソグラフィ・シミュレータ（プロセス・シミュレータとも言う。）との間でデータのやりとりが可能なインターフェース部を有する。これにより、図２に示すように、検査装置１００からリソグラフィ・シミュレータ４００に対して、第１の検査結果とリソグラフィ・シミュレーションに必要な情報が送信される。

検査装置１００の制御計算機１１０は、リソグラフィ・シミュレータ４００と連動する連動ホスト機能を有する。この連動ホスト機能により、検査装置１００からリソグラフィ・シミュレータ４００に対して演算開始が指示されると、リソグラフィ・シミュレータ４００は、送信された情報に基づいてウェハ空間像またはレジスト像を推定する。具体的には、検査装置１００で得られた光学画像を用いて、露光装置によってマスクに形成されたパターンがウェハに転写される際の空間像またはレジスト像を推定する。

例えば、ダイ−トゥ−ダイ比較方式の検査では、マスク上の２箇所のパターン、または、それ以上の箇所における対応するパターンを比較して、それらの間の差を検知する。次いで、検査装置の検査結果で得られた欠陥が含まれるセンサ像と、手本のセンサ像の両方がリソグラフィ・シミュレータに送られる。そして、リソグラフィ・シミュレータで、ステッパの照明条件やリソグラフィの条件を踏まえたウェハ転写像またはレジスト像が推定される。一方、ダイ−トゥ−データベース比較方式の検査では、検査装置の検査結果から得られる欠陥が含まれるセンサ像と、設計パターンデータから生成した参照データとがリソグラフィ・シミュレータに送られる。尚、ここで言う参照データは、比較回路１０８において光学画像と比較する目的で設計データから作成した参照画像とは異なり、設計データから新たに作成したものである。例えば、設計データから欠陥箇所付近のパターンを視認するのに必要な分だけのデータを抽出して新たな参照データとし、これをリソグラフィ・シミュレータに送ることができる。

次に、リソグラフィ・シミュレータ４００は、欠陥が含まれるセンサ像と手本のセンサ像のそれぞれから推定した画像同士を比較して欠陥判定を行う。図６（ａ）〜（ｄ）に欠陥の種類を例示する。（ａ）は、パターン形状の一部（点線で囲んだ部分）にくびれが生じている場合、（ｂ）は、パターンの線幅が所定の寸法Ｌより太くなっている場合、（ｃ）は、パターンが所定の位置（点線の位置）からずれている場合、（ｄ）はパターンが所定の位置（点線の位置）からずれることによって、隣のパターンに接近してしまった場合である。こうした欠陥について、参照データから推定したウェハ空間像またはレジスト像と、検査装置の検査結果より得られた欠陥が含まれるセンサ像から推定したウェハ空間像またはレジスト像とを比較し、判定項目が所定のしきい値を超えた場合に欠陥であると判定する。

図７は、検査装置１００における制御計算機１１０の動作設定画面の一例である。この画面の動作条件を制御計算機１１０の連動ホスト機能が読み込み、リソグラフィ・シミュレータ４００への動作命令を発行する。このとき、図７に示すように、検査装置１００とリソグラフィ・シミュレータ４００とを連動させるために、検査装置側の情報とリソグラフィ・シミュレータ側の情報を設定する。

例えば、図７において、検査モードが「Ｄ−ＤＢ」となっていれば、検査装置１００で参照データの生成に利用しているデータベースのパターンデータ（描画データ）を制御計算機１１０が読み込み、汎用性の高いＯＡＳＩＳフォーマットデータに変換してリソグラフィ・シミュレータ４００に出力する。

検査装置１００とリソグラフィ・シミュレータ４００は、汎用のネットワークを介して接続することができる。例えば、ファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）などを介してデータを送信することができる。この場合、送信に必要なデータ、例えば、ネットワークアドレス、ユーザＩＤ、ログインパスワードなどを設定しておく。

図７の「リソグラフィ条件の詳細設定」において、露光装置によってマスクに形成されたパターンがウェハに転写される際の空間像またはレジスト像を推定するのに必要な条件を設定する。また、「判定条件の詳細設定」において、推定した像から欠陥判定するのに必要な条件を設定する。

リソグラフィ・シミュレータ４００による演算結果は、汎用ネットワーク通信を介し、図２に示すように検査装置１００に読み戻される。すると、検査装置１００は、送信された演算結果を基にウェハへの転写像に影響する度合いを判断基準として、第１の検査結果から第２の検査結果を生成する。

検査装置１００は、第１の検査結果と第２の検査結果を閲覧するためのレビュー機能を有する（図２）。これにより、オペレータは、第１の検査結果と第２の検査結果を基にレビューを行うことができる。レビューは、オペレータによって、検出された欠陥が問題となるものであるかどうかを判断する動作である。

図８は、ウェハ空間像やレジスト像を基に欠陥判定した結果をオペレータが閲覧するための画面である。上段は、参照データまたはダイ−トゥ−ダイ比較方式の検査の場合の手本側のセンサ像に基づく画像である。また、下段は、欠陥を含む検査対象側の画像である。それぞれ図の左から順に、（１）検査装置の透過光学系により撮影された画像、（２）検査装置の反射光学系により撮影された画像、（３）これらの画像から推定されたマスク像、（４）マスク像を基に露光条件を模擬して推定したウェハ推定像、（５）レジストの特性を模擬して推定したレジスト像である。

比較のために、図９に従来の検査装置におけるレビュー画面を示す。この画面は、欠陥判定の根拠となった参照画像と、欠陥が含まれるセンサ画像とをオペレータが見比べられるように表示するウィンドウと、マスク上の検査範囲の欠陥分布を表示するウィンドウなどで構成される。また、センサ像と参照像の差を表示したり、センサ像や参照像の各画素の輝度を数値でダンプ表示したり、欠陥を解析する目的でセンサ輝度をＸ軸とＹ軸で断面をとって表示するプロファイル画面ウィンドウが追加される場合もある。

図８に示す本実施の形態のレビュー画面によれば、第１の検査結果と第２の検査結果とが対で表示されるので、オペレータは、検査装置の透過光学系または反射光学系により撮像されたマスクの光学画像およびこれらに対応する参照画像と、ウェハに転写される空間像またはレジスト像とを見比べることができる。ここで、第２の検査結果は、リソグラフィ・シミュレータによる演算結果が反映されているので、オペレータは第２の検査結果を拠り所としてレビューすべき欠陥を絞ることができる。

本実施の形態においては、レビューの際に、検査装置１００のセンサ画像に加えて、設計パターンデータから欠陥箇所付近のパターンを視認するのに必要な分だけのデータを抽出して添付することが好ましい。設計パターンデータを抽出する作業は、次のようにして行うことができる。

図１０（ａ）は、フォトマスク１０１に描画される設計パターン１を模式的に示した図である。また、図１０（ｂ）は、フォトマスク１０１上で検出された欠陥個所２を模式的に示した図である。欠陥が検出された箇所は、例えば、マスク中心を原点とするＸ−Ｙ座標系に記録されているとする。また、データベース検査の基準画像生成用のパターンデータ、すなわち、図１０（ａ）のデータも同様にマスク中心を原点とするＸ−Ｙ座標系で記述されているとする。尚、座標系はマスクをガラス面から見た場合と膜面から見た場合とで、Ｙ軸またはＸ軸対称に反転するが、ここでは欠陥検出座標とデータベースパターンはいずれもガラス面から見た座標系で一致していると仮定する。本実施の形態においては、図１０（ｃ）に示すように、設計パターンデータと欠陥個所の座標を用いて、設計パターンデータから欠陥箇所付近のパターン３を視認するのに必要な分だけのデータを抽出する。データは、図形記述の集合体であるクラスタまたはセルデータ、さらにフレームまたはストライプと呼ぶ集合体という具合に階層的に表現されている。クラスタ、セル、フレーム、ストライプなどの集合体には、それぞれ所定寸法範囲の矩形であって、左下頂点を原点とする、などの定義がなされている。

欠陥箇所の参照パターン像は、複数のクラスタまたはセルデータ、さらにフレームまたはストライプに跨っている場合がある。このため、欠陥箇所のパターンに対応するデータベースデータを必要充分な範囲で記録するには、図形一つ一つを登録するのではなく、欠陥箇所の座標からＸ、Ｙそれぞれ所定寸法範囲に原点が存在する複数のクラスタまたはセルデータを登録するのが実用的である。

欠陥箇所の座標を含む検査結果情報と、設計パターンデータとは、図１で第１の磁気ディスク装置１０９ａに収録される。設計パターンデータを抽出する作業では、まず、欠陥一つ毎に、制御計算機１１０が欠陥座標を包含するＸ、Ｙそれぞれの所定範囲を算出し、次いで、第１の磁気ディスク装置１０９ａから読み出した設計パターンデータから、所定範囲内に原点が存在するクラスタまたはセルデータを抽出して出力ファイルを作成する。出力ファイルは、入力した設計パターンデータと同一フォーマット、または、汎用性の高いＯＡＳＩＳフォーマットデータに変換して第２の磁気ディスク装置１０９ｂに格納される。

ところで、図７の例では、マスク一枚分の検査が終わってから、そのマスク一枚分の情報をリソグラフィ・シミュレータ４００に転送するようになっているが、これに限られるものではない。例えば、マスク検査が一定量の進度になったら、そこまでに得られた情報を転送するようにしてもよく、これらのいずれかを適宜選択できるようにしてもよい。尚、一定量の進度は、例えば、検査領域を短冊状領域（ストライプ）に分割してスキャン動作する際の一定のストライプ数だけ検査が済んだ都度とすることができる。また、所定の面積分の検査が済んだ都度や、欠陥検出数が一定の数を超えた都度などとすることもできる。

図１１は、マスク一枚分の検査が終わってから、そのマスク一枚分の情報をリソグラフィ・シミュレータ４００に転送する場合を示している。すなわち、検査終了後に連動ホスト機能が動作して、第１の検査結果と演算に必要な情報をリソグラフィ・シミュレータに送信する。

図１１の例では、検査装置の校正を行った後にマスクの全面を検査する。この検査をマスク一枚について終えたら、検査で欠陥とされた箇所の座標を送信する準備を行う。具体的には、ファイル形式をＸＭＬファイルなどに変換する。次に、検査装置で撮像された光学画像をビットマップなどのデータに変換するとともに、検査装置１００で参照データの生成に利用しているデータベースのパターンデータ（描画データ）を制御計算機１１０が読み込んで、汎用性の高いＯＡＳＩＳフォーマットデータに変換する。これらのデータは、図１の第２の磁気ディスク装置１０９ｂに格納される。そして、制御計算機１１０は、第２の磁気ディスク装置１０９ｂからデータを読み出し、連動ホスト機能によってリソグラフィ・シミュレータ４００に送信する。リソグラフィ・シミュレータ４００は、待機時間の後、連動ホスト機能からの演算開始指示により、送信された情報に基づいてウェハ空間像またはレジスト像を推定する。リソグラフィ・シミュレータ４００による演算結果は、汎用ネットワーク通信を介して検査装置１００に読み戻されて、第２の検査結果の生成に用いられる。オペレータは、第１の検査結果と第２の検査結果を基にレビューを行う。

図１２は、マスク検査が一定量の進度になったら、そこまでに得られた情報を転送する場合を示している。すなわち、検査中に連動ホスト機能が動作して、第１の検査結果と演算に必要な情報をリソグラフィ・シミュレータに送信する。

図１２の例では、検査装置の校正を行った後にマスクの全面を検査する。欠陥検出数が一定の値になったら、欠陥箇所の座標および検査装置で撮像された光学画像等の情報を図１１で述べたのと同様にして適当なデータに変換し、連動ホスト機能によってリソグラフィ・シミュレータ４００に送信する。リソグラフィ・シミュレータ４００は、連動ホスト機能からの演算開始指示により、送信された情報に基づいてウェハ空間像またはレジスト像を推定する。リソグラフィ・シミュレータ４００による演算結果は、汎用ネットワーク通信を介して検査装置１００に読み戻されて、第２の検査結果の生成に用いられる。オペレータは、第１の検査結果と第２の検査結果を基にレビューを行う。そして、これら一連の動作と同時に検査が行われ、欠陥検出数が一定になったら、上記と同様にして、リソグラフィ・シミュレータ４００へのデータの送信、リソグラフィ・シミュレータ４００での演算、検査装置１００への演算結果の送信、レビューが行われる。マスク全面についての検査が終了するまで、以下この一連の動作が繰り返される。

図１３は、本実施の形態による検査方法のフローチャートの一例である。

例えば、図７に示すような検査装置１００における制御計算機１１０の動作設定画面で、リソグラフィ・シミュレータ４００の情報を設定する。次いで、検査装置１００の校正を行った後、マスクの全面を検査する。検査で欠陥とされた箇所の座標は、ＸＭＬファイルに変換される。また、検査モードがダイ−トゥ−データベースのときには、検査装置１００で参照データの生成に利用しているデータベースのパターンデータ（描画データ）を制御計算機１１０で読み込み、汎用性の高いＯＡＳＩＳフォーマットデータに変換する。一方、検査装置１００で撮像された光学画像はビットマップに変換される（ＢＭＰ化）。そして、これらのデータは、検査装置１００の校正に使用した画像のデータやシミュレーションの動作条件とともに、リソグラフィ・シミュレータ４００に転送される。連動ホスト機能からの演算開始指示によって、リソグラフィ・シミュレータ４００での演算が開始する。演算が終了するとその事実は連動ホスト機能に伝えられ、また、演算結果は検査装置１００に送信される。その後、オペレータによってレビューが行われる。

以上述べたように、本発明の検査装置は、リソグラフィ・シミュレータとの間でデータのやりとりが可能なインターフェース部を有する。これにより、検査装置で得られた第１の検査結果を基にリソグラフィ・シミュレータで演算を行い、得られた結果を検査装置で読み戻すことができる。第１の検査結果と、リソグラフィ・シミュレータによる演算結果を反映した第２の検査結果とに基づいてレビューを行うことによって、オペレータは第２の検査結果を拠り所としてレビューすべき欠陥を絞れるので、欠陥判定処理が容易となる。また、リソグラフィ・シミュレータは外部装置であるので、検査装置を場合に応じて適当なシミュレータと組み合わせることができる。すなわち、本発明においては、検査装置と連動するシミュレータは特定の装置に限定されることがなく、汎用性の高い装置を用いることが可能である。

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、本実地の形態における検査装置は、１以上の他の検査装置や、複数のリソグラフィ・シミュレータ、さらには、修正装置などの他の装置とネットワークを介して接続していてもよい。マスクの製造工場で検査装置が複数台稼動している場合には、第１の検査結果を取得してこれをリソグラフィ・シミュレータに送信する検査装置と、リソグラフィ・シミュレータによる演算結果を受信して第２の検査結果を生成する検査装置とが同一とは限らない。そこで、第１の検査結果を生成する検査装置と第２の検査結果を生成する検査装置とが異なる場合には、検査装置間でイーサネット（登録商標）などのネットワークによりデータ転送して、検査結果とリソグラフィ・シミュレータによる演算結果とが活用できるようにする。

また、上記実施の形態では、装置構成や制御手法等、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パターン検査装置またはパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。

１００ 検査装置
１０１ フォトマスク
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
１０９ａ 第１の磁気ディスク装置
１０９ｂ 第２の磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１１ 展開回路
１１２ 参照回路
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
１７０ 照明光学系
２０１ ＣＡＤデータ
２０２ 設計中間データ
２０３ フォーマットデータ
３００ 描画装置
４００ リソグラフィ・シミュレータ

Claims (3)

1. 検査対象に光を照射して光学画像を得る光学画像取得手段と、
   前記光学画像同士を比較する比較手段と、
   前記比較により欠陥と判断した箇所の座標および前記光学画像を第１の検査結果としてリソグラフィ・シミュレータに出力するインターフェース部と、
   前記第１の検査結果と前記リソグラフィ・シミュレータによる演算結果とを用いて第２の検査結果を生成する機能と、
   前記第１の検査結果と前記第２の検査結果を表示する機能とを有し、
   前記インターフェース部は、汎用ネットワーク通信を介して前記リソグラフィ・シミュレータに接続し、前記リソグラフィ・シミュレータに対して演算開始を指示するとともに、その演算結果を読み出す機能を有することを特徴とする検査装置。
2. 検査対象に光を照射して光学画像を得る光学画像取得手段と、
   前記検査対象の設計データから参照画像を作成する参照画像作成手段と、
   前記光学画像と前記参照画像を比較する比較手段と、
   前記比較により欠陥と判断した箇所の座標、前記光学画像および前記設計データから新たに作成した参照データを第１の検査結果としてリソグラフィ・シミュレータに出力するインターフェース部と、
   前記第１の検査結果と前記リソグラフィ・シミュレータによる演算結果とを用いて第２の検査結果を生成する機能と、
   前記第１の検査結果と前記第２の検査結果を表示する機能とを有し、
   前記インターフェース部は、汎用ネットワーク通信を介して前記リソグラフィ・シミュレータに接続し、前記リソグラフィ・シミュレータに対して演算開始を指示するとともに、その演算結果を読み出す機能を有することを特徴とする検査装置。
3. 前記検査対象の検査領域をストライプに分割して前記光学画像を連続的に取得し、一定量のストライプ数だけ検査が済んだ都度、前記第１の検査結果を前記インターフェース部から前記リソグラフィ・シミュレータへ出力す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。
   

Images