JP4933601B2 - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査装置および検査方法に関し、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および検査方法に関する。

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の１つとして、「ダイ−トゥ−データベース（ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ）検査」がある。これは、描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力し、これをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、パターンを撮像して得られた測定データ（光学画像）と比較する手法である。ここで、描画データは、パターン設計されたＣＡＤデータが描画装置に入力可能なフォーマットに変換されたものである。

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。）。

検査装置が欠陥ありと判断すると、その判定根拠となった光学画像とそれに対応する参照画像とがこれらの座標とともに検査装置内に保存される。マスク１枚について検査が終了すると、検査装置自身の観察光学系を利用して、操作者が目視で欠陥箇所のパターンを確認する。そして、修正の必要性や修正の可否を判断して修正すべき欠陥を弁別した後、修正に必要な情報と共にこのマスクを修正装置に送る。ここで、修正に必要な情報とは、例えば、マスク内の座標、欠陥が凸形か凹型の区別、すなわち遮光膜を削るのか補填するのかの区別、および、修正装置で修正すべき箇所のパターンを認識するための切り出したパターンデータである。パターンデータには、上述の検査装置が保存した光学画像が利用できる。

修正装置では、これらの情報を基に、収束イオンビーム（ＦＩＢ）などの光線で遮光膜の凸欠陥部分を焼き飛ばしたり、カーボンを堆積させて凹欠陥部分を補填したりするなどの修正が行われる（例えば、特許文献２参照。）。修正後のマスクは再度検査され、合格になったマスクのみが出荷される。

特開２００８−１１２１７８号公報 特開平９−６３９４４号公報

パターンの微細化が進むにしたがい、マスク欠陥の種類に変化が見られている。すなわち、単なるパターンエッジの凹凸、孤立状の穴あるいは付着といったものだけでなく、微妙なパターン線幅の異常やパターン位置のずれが問題となっている。パターン線幅が変化したり、隣接パターンとの距離が変化したりすると、配線のインピーダンスが変化して、完成したＬＳＩの性能に影響するからである。こうした微妙な欠陥は、検査装置の欠陥判定アルゴリズムを改善することで検出できる。しかし、検出した欠陥を修正するために用いられる従来の修正情報では、検査装置が検出したパターンの欠陥箇所を修正装置で特定し難くなってきており、改善が急務となっている。

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、従来の修正情報は、検査装置が撮影した光学画像と座標データを有しているが、近年の微細パターンにおける判別が困難な欠陥形状の場合、修正装置で修正すべきパターン箇所が判別できないことがある。そこで、本発明は、修正すべきパターン箇所を容易に判別可能な情報を出力する機能を備えた検査装置を提供することを目的とする。また、本発明は、修正すべきパターン箇所を容易に判別可能な情報を取得して、製造工程全体の歩留まりおよびスループットを向上できる検査方法を提供することを目的とする。

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。

本発明の検査装置は、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を特定し、設計データから座標を包含する所定寸法範囲のデータを抽出して外部へ出力するデータ抽出手段とを有することを特徴とするものである。

データ抽出手段は、所定のフォーマットで作成されたデータをこれとは異なるフォーマットのデータに変換するように構成されていることが好ましい。

データ抽出手段で抽出された所定寸法範囲のみを再検査するように構成されていることが好ましい。

データ抽出手段は、検査対象の一つについての検査が終わる都度、欠陥が検出される都度、および、一定量の検査が済んだ都度のいずれかで起動することが好ましい。

本発明の検査方法は、検査対象に光を照射して得られた検査対象の光学画像と、検査対象の設計データから作成した参照画像とを比較することにより、検査対象の検査を行う検査方法において、
比較により欠陥と判断した箇所の座標を特定して設計データから座標を包含する所定寸法範囲のデータを抽出し、この所定寸法範囲のみを再検査することを特徴とするものである。

本発明の検査装置によれば、修正すべきパターン箇所を容易に判別可能な情報を出力できる。

本発明の検査方法によれば、修正すべきパターン箇所を容易に判別可能な情報を取得して再検査するので、製造工程全体の歩留まりおよびスループットの向上が実現できる。

実施の形態１における検査装置のシステム構成図である。 実施の形態１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）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。 実施の形態２におけるデータの流れを示す概念図である。

実施の形態１．
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所定の寸法範囲だけ切り出して保存する。

検査マスクの検査すべき範囲について検査が完了した場合や、何らかの例外条件で途中終了した場合、あるいは、欠陥が存在する場合には、検出結果をオペレータがレビューする。

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。具体的には、欠陥一つ一つの欠陥座標が観察できるように、マスクが載置されたテーブルを移動させながら、マスクの欠陥箇所の画像を検査装置の観察光学系画像を使って表示する。また同時に欠陥判定の判断条件や、判定根拠になった保存済みのマスク観察像と参照画像も確認できるように、検査装置の制御計算機画面に並べて表示する。装置が検出した全欠陥をレビューで判別し、一つでも修正すべき欠陥が在れば、マスクは修正工程に送られる。この際に、欠陥のタイプが凸系の欠陥か凹系の欠陥かによって修正方法が異なるので、この凹凸の区別を含む欠陥の種別と欠陥の座標を添付する。このとき、本実施の形態においては、図２に示すように、欠陥箇所を特定するため、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。

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。

図６（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６（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６（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６（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、第１の磁気ディスク装置１０９ａに収録されている。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に出力する。

上記のようにして編成し出力された、欠陥の検出された箇所のみのパターンデータは、適宜ネットワークや磁気フロッピーディスクまたは着脱可能な記録媒体などを介して、図２に示すように検査装置１００から修正装置４００に伝達され利用される。

実施の形態２．
実施の形態１では、検査結果を修正装置に伝達する際に、欠陥のセンサ観察画像に加えて、欠陥個所のパターン形状を設計データベースパターンで確認できるようにした検査装置について述べた。これに対して、本実施の形態では、検査装置の結果をリソグラフィ・シミュレータ（プロセス・シミュレータとも言う。）に出力する場合について述べる。尚、本実施の形態の検査装置のシステム構成図は、実施の形態１で説明した図１と同様である。

近年、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、欠陥の判定方法として、ステッパによってマスクからウェハに露光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方法が提案されている。

例えば，ダイ−トゥ−ダイ比較方式の検査の場合、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をリソグラフィ・シミュレータに送り、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を推定する。そして、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。

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画像とをリソグラフィ・シミュレータに送る方法も考えられる。しかし、検査装置が生成した参照画像を転送するのに代えて、本発明の方法、すなわち、欠陥が存在する箇所だけ抽出した設計パターンデータをリソグラフィ・シミュレータに送り、リソグラフィ・シミュレータで設計パターンデータからウェハ転写像またはレジスト像を推定し、推定したウェハ像でダイ−トゥ−データベース比較を行う方法によれば、より精度の高い検査が行える。

本実施の形態で設計パターンデータを抽出する作業は、実施の形態１で説明したのと同様である。すなわち、まず、検査装置が検出した欠陥の座標に基づいて、第１の磁気ディスク装置１０９ａに収録されている設計パターンデータを抽出する。次いで、欠陥一つ毎に、制御計算機１１０によって欠陥座標を包含するＸ、Ｙそれぞれの所定範囲を算出する。次に、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フォーマットのデータに変換し、第２の磁気ディスク装置１０９ｂに出力する。

図７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７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。実施の形態１で述べたように、検査装置１００は、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か、あるいは、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。

検査装置１００からは、上記のようにして欠陥の検出された箇所のみのパターンデータがリソグラフィ・シミュレータ５００に伝達される。

検査装置１００とリソグラフィ・シミュレータ５００は、イーサネット（登録商標）などのネットワークを介して接続するか、または、専用のデータバスを介して直接的に接続している。これにより、欠陥検出箇所の座標、センサ画像および欠陥発生箇所を抽出した設計パターンデータが、検査装置１００からリソグラフィ・シミュレータ５００へ伝送される。リソグラフィ・シミュレータ５００は、受け取った欠陥座標を基に、設計パターンデータから欠陥部分の理想的なウェハ像を生成する。また、検査装置１００から受け取ったマスクのセンサ像から、このマスクの画像をウェハに転写した際の像を推定する。そして、この画像上で欠陥であるか否かを判断し、欠陥と判断した場合にはその旨の情報を検査装置１００に返信する。

検査装置１００では、検査装置１００自身が検出した欠陥のうち、リソグラフィ・シミュレータ５００でも欠陥判定された欠陥箇所を優先的にレビューすることで、そのマスクの修正の要否をスムーズに行えるようになる。

実施の形態３．
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。本発明は、こうした検査装置、すなわち、パターン重要度に応じて検査感度を変えられる検査装置においても有効である。本実施の形態の検査装置のシステム構成図は、実施の形態１で述べた図１と同様である。そこで、以下では図１を用いて説明する。

例えば、実施の形態２の態様、つまり、マスク検査装置とリソグラフィ・シミュレータを組み合わせる態様において、パターン重要度の高い欠陥箇所についてのみウェハ転写像を推定する、または、パターン重要度の高い欠陥箇所を優先してウェハ転写像を推定する。これにより、転写推定する演算時間を短縮したり、優先して判断すべき欠陥箇所を優先してレビューできたりするようになる。

パターン重要度情報は、パターンデータと同様に、図１の磁気ディスク装置１０９ａに記憶される。マスク検査装置は、展開工程で、磁気ディスク装置１０９ａから制御計算機１１０を介してパターンデータと重要度情報を読み出し、参照画像とその画像に対応する重要度をそれぞれイメージデータで作成する。パターンデータは、実施の形態１で説明したように、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。

重要度情報は，このパターンデータと座標同一のマス目で画素毎に欠陥判定しきい値に換算されて、比較回路１０８に送られる。比較回路では、重要度情報に基づく欠陥判定しきい値を画素毎に可変にして欠陥検出を行う。そして、従来の欠陥情報、つまり，欠陥座標と欠陥判定の根拠になったマスクのセンサ像と参照画像に加えて、重要度情報も記録する。

データベースパターン抽出機能は、検査装置における検査の判定根拠となった参照像を生成するのに使用したパターンデータを処理するとともに、そのパターンデータと対になって使用される検査感度指定用のパターンデータについても、座標同一な箇所を抽出して出力することができる。この情報は、必要に応じて第２の磁気ディスク装置１０９ｂからリソグラフィ・シミュレータにも伝送されて、ウェハ推定像における欠陥判定に役立てることもできる。

リソグラフィ・シミュレータには、重要度情報が高い欠陥から優先的に伝送して、ウェハ転写像を推定し欠陥を判断させる。その結果は、順次検査装置に返信される。このように、重要度が高い欠陥を優先してレビューすることにより、検査マスクの修正要否を早期に判断できるようになる。

以上述べたように、本発明によれば、欠陥箇所を特定するために、検査装置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出力するので、修正装置やリソグラフィ・シミュレータなどの外部装置と効率のよいデータ授受ができる。また、修正すべきパターン箇所を容易に判別可能な情報が出力されるので、製造工程全体の歩留まりおよびスループットの向上を実現できる。

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、検出したマスクの欠陥一つ一つを修正するか否かをレビュー工程で判定した後は、マスクは修正工程に送られて修正される。修正を終えた後は、その修正が適切だったかどうかを判定するために、再び検査装置で検査が行われる。このとき、マスク全面を再度検査するのではなく、修正した箇所のみを検査するようにすれば、検査時間を大幅に短縮することができる。この用途のために、本発明の設計パターン抽出機能で抽出した設計パターンを利用することが可能である。すなわち、最初に検査したときの検査結果を、修正後の再検査の際にも指定できるようにしておく。これにより、再検査すべき欠陥箇所の座標と、その座標に対応する抽出済みの設計パターンデータとを利用できるので、欠陥箇所付近の所定寸法範囲のみを短時間で検査することができる。

また、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、修正後の再検査の際に必ずしもこのマスクを最初に検査した装置を使用できるとは限らない。そこで、最初の検査装置と再検査の際の検査装置とが異なる場合には、検査装置間でデータ転送して、検査結果と、欠陥箇所のみを抽出した設計パターンデータファイルとが活用できるようにする。抽出した設計パターンデータファイルは、元の全パターンが含まれているデータに対しファイル容量が削減されているので、データ転送を効率よく行うことができる。

尚、最初にマスクを検査した検査装置に本発明の機能がなく、欠陥座標と設計パターンデータが利用可能な検査結果として残されている場合には、修正後の再検査を行うに先立って、本発明の設計パターン抽出機能で欠陥箇所に対応する設計パターンデータを抽出する運用が考えられる。この場合、マスクを最初に検査した検査装置からネットワーク経由で設計パターンデータと欠陥座標を読み出しながら、修正後の再検査を行う検査装置のデータ記憶装置にこれらのデータを出力する。設計パターン抽出機能は、修正後の再検査を行う検査装置上で動作してもよく、または、複数の検査装置に対して設計パターンデータを供給するサーバーの役割を果たす主管計算機上で動作してもよい。

また、パターン重要度情報が付加される場合には、パターン上の特定箇所をリソグラフィ・シミュレータで判断すべき箇所に指定するようにしてもよい。つまり、パターンの特性上、パターンエッジのラフネスや転写、リソグラフィ・プロセスの変動マージンにあまり余裕がないと、検査装置ではパターンが合格と判断されたとしても、リソグラフィ・シミュレータでは不合格と判断されることがある。このような場合には、検査装置における欠陥判定の良否にかかわらず、指定された座標とその座標における欠陥情報とを保存することにして、リソグラフィ・シミュレータにデータ出力するようにすることが好ましい。

本発明におけるデータベースパターン抽出機能は、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欠陥情報およびデータベースパターンデータを読み込んで起動して処理を行うようにすることができる。あるいは、検査装置が一枚のマスクを検査している間に、欠陥を検出する都度、または、一定量の進度の都度、そこまでに得られた欠陥情報と演算に必要なデータベースパターンデータを読み込んで起動するようにしてもよい。ここで、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。

データベースパターン抽出機能の抽出寸法範囲は、欠陥座標を中心とする所定のトレランス寸法範囲に設定することができる。パターンデータのフォーマットによっては、データの階層記述が用いられているので、所定の階層レベルの集合段階で抽出振り分けを行い、所定のトレランス寸法を包含するような切り出しを行うのがよい。

さらに、上記各実施の形態では、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 修正装置
５００ リソグラフィ・シミュレータ

Claims (5)

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を特定し、前記設計データから前記座標を包含する所定寸法範囲の図形データの集合をクラスタまたはセルの単位で抽出するとともに、前記設計データと対になって使用される検査感度指定用のパターンデータについても座標同一な箇所を抽出して外部へ出力するデータ抽出手段とを有することを特徴とする検査装置。
2. 前記データ抽出手段は、所定のフォーマットで作成されたデータをこれとは異なるフォーマットのデータに変換するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記データ抽出手段で抽出された所定寸法範囲のみを再検査するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記データ抽出手段は、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に起動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 検査対象に光を照射して得られた前記検査対象の光学画像と、前記検査対象の設計データから作成した参照画像とを比較することにより、前記検査対象の検査を行う検査方法において、
   前記比較により欠陥と判断した箇所の座標を特定して前記設計データから前記座標を包含する所定寸法範囲の図形データの集合をクラスタまたはセルの単位で抽出するとともに、前記設計データと対になって使用される検査感度指定用のパターンデータについても座標同一な箇所を抽出し、前記所定寸法範囲のみを再検査することを特徴とする検査方法。

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