JP2003098116A - 試料検査装置及び試料検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】測定画像データと設計画像データとを比較する
検査と、測定画像データ同士を比較する検査とを統合
し、それぞれの長所を生かした検査が可能な試料検査装
置及び試料検査方法を提供する。 【解決手段】測定画像データを生成する測定画像データ
生成部と、設計画像データを生成する設計画像データ生
成部と、測定画像データ及び設計画像データ、又は測定
画像データ同士を比較する手段とを備え、設計画像デー
タと測定画像データを格納するメモリを搭載し、設計デ
ータに同一の領域がｎ個ある場合に、第１の領域に対し
ては測定画像データと設計画像データとを比較し、第ｍ
（ｍはｎ以下）の領域に対しては第１の領域を検査する
際に生成した設計画像データ又は第ｋ（ｋはｍ未満）の
領域の測定画像データと比較する手段を有する試料検査
装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の欠陥を検査
する試料検査装置及び試料検査方法に関し、特に半導体
素子や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製造するときに使
用されるフォトマスク、ウエハ、又は液晶基板等の極め
て小さなパターンに含まれる欠陥を検査する装置及び検
査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大規模集積回路（ＬＳＩ）を構成するパ
ターンには、１ギガビット級のＤＲＡＭに代表されるよ
うに、サブミクロンからナノメータのオーダーにまで最
小寸法が縮小されるものがある。このＬＳＩの製造工程
における歩留まり低下の大きな原因の一つとして、フォ
トリソグラフィ技術を用いて半導体ウエハ上に超微細パ
ターンを露光、転写する際に使用するフォトマスクに含
まれる欠陥があげられる。

【０００３】特に、半導体ウエハ上に形成されるＬＳＩ
のパターン寸法の微細化に伴い、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くなっている。
このため、極めて小さな欠陥を検査する装置や検査方法
の開発が各地で進められている。

【０００４】一方、マルチメディア化の進展に伴い、Ｌ
ＣＤは、５００ｍｍ×６００ｍｍ、又はこれ以上の液晶
基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成される薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）等のパターンの微細化が進展し、
極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要
求されるようになっている。このため、大面積ＬＣＤの
パターン及び大面積ＬＣＤを製造する時に用いられるフ
ォトマスクの欠陥を、短時間で効率的に検査する試料検
査装置の開発も急務となっている。

【０００５】図７に、従来のフォトマスクの欠陥検査装
置の構成例を示し、その要部構成と動作について説明す
る。図７に示す欠陥検査装置では、フォトマスク１に形
成されたパターンにおける被検査領域が、図２に示され
るように、仮想的に幅Ｗの短冊状の検査ストライプに分
割され、この分割された検査ストライプが連続的に走査
されるように、図７に示すＸ−Ｙ−θテーブル２の面に
平行なＸ、Ｙ方向、及び面に垂直な軸の回りに角度θの
回転を行うＸモータ、Ｙモータ、θモータとテーブル制
御回路とを用いてＸ−Ｙ−θテーブル２の動作が制御さ
れ、検査が実行される。

【０００６】フォトマスク１は、オートローダとオート
ロ−ダ制御回路を用いてＸ−Ｙ−θテーブル２の上に載
置され、フォトマスク１に形成されたパターンには適切
な光源３によって光が照射される。フォトマスク１を透
過した光は拡大光学系４を介してフォトダイオードアレ
イ５に入射される。このとき、ピエゾ素子等を用いて拡
大光学系４がオートフォーカス制御され、フォトダイオ
ードアレイ５の上には、図２に示す仮想的に分割された
パターンの短冊状領域の一部が拡大され、光学像として
結像される。

【０００７】フォトダイオードアレイ５上に結像したパ
ターンの像は、フォトダイオードアレイ５によって光電
変換され、さらにセンサ回路６によりＡ／Ｄ変換され
る。このセンサ回路６から出力された測定画像データ
は、位置回路７から出力されたＸ−Ｙ−θテーブル２上
におけるフォトマスク１の位置を示すデータと共に比較
回路８に送られる。

【０００８】一方、フォトマスク１のパターン形成時に
用いた設計データは、磁気ディスク９から制御計算機１
０を介して展開回路１１に読み出される。展開回路１１
では、読み出された設計データが２値又は多値の設計画
像データに変換され、この設計画像データが参照回路１
２に送られる。参照回路１２は、送られてきた図形の設
計画像データに対して適切なフィルタ処理を施す。

【０００９】このフィルタ処理は、センサ回路６から得
られた測定パターンデータには、拡大光学系４の解像特
性やフォトダイオードアレイ５のアパーチャ効果等によ
ってフィルタが作用した状態になるため、設計画像デー
タにもフィルタ処理を施して、測定画像データに合わせ
るために行われる。比較回路８は、測定画像データと適
切なフィルタ処理が施された設計画像データとを適切な
アルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には欠陥
有りと判定する。

【００１０】このタイプの欠陥検査装置は、測定画像デ
ータと設計画像データとを比較するため、信頼性が高い
ことが長所として挙げられる。しかし、設計データを展
開して比較回路８に転送するのに処理時間がかかるた
め、検査時間が長くなるという欠点がある。さらに、パ
ターンの微細化に伴い、設計画像データと測定画像デー
タとの間で局部的に発生する微妙なずれを吸収しきれ
ず、欠陥検出感度が上げられないという問題があった。

【００１１】上記の欠陥検査装置とは別に、次のような
装置が開発されている。この装置では、図８に示すよう
に、フォトマスク１に同じパターンが描画された複数の
領域２１がある場合を前提としている。この装置には、
図７に示す欠陥検査装置の光源３やセンサ回路６が２式
備えられ、図８のフォトマスク１に対して、一方の光源
系で左側のパターンの画像を取得し、他方の光源系で右
側のパターンの画像を取得して両者を比較するものであ
る。

【００１２】この欠陥検査装置の長所は、設計データを
展開処理する必要がないため検査時間が短く、装置が簡
素になることである。しかし、図９に示すように左右の
パターンに共通の欠陥２４が含まれる場合に、欠陥２４
を見逃してしまうという致命的な問題があった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
欠陥検査装置は、設計画像データと測定画像データとを
個別に比較するため、設計データの展開と転送に時間が
かかり、検査に長時間を要するという問題があった。本
発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、設計
画像データと測定画像データとの比較、及び測定画像デ
ータ同士の比較を共に行うことにより、検査時間の短い
試料検査装置及び試料検査方法を提供することを目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の試料検査装置
は、被測定試料のパターンに対応した測定画像データを
生成する測定画像データ生成部と、設計データに基づい
て設計画像データを生成する設計画像データ生成部と、
設計画像データと測定画像データを一定サイズ分一時的
に格納できるメモリをそれぞれ搭載したメモリ部と、設
計データに同一の領域がｎ（ｎは２以上の整数）個ある
場合に、第１の領域に対しては測定画像データと設計画
像データとを比較し、第ｍ（ｍはｎ以下の整数）の領域
に対しては測定画像データと第１の領域を検査する際に
生成した設計画像データとの比較、又は測定画像データ
と第ｋ（ｋはｍ未満の整数）の領域の測定画像データと
の比較を行う比較手段とを具備することを特徴とする。

【００１５】また、本発明の試料検査装置は、被測定試
料のパターンに対応した測定画像データを生成する測定
画像データ生成部と、設計データに基づいて設計画像デ
ータを生成する設計画像データ生成部と、測定画像デー
タ及び設計画像データ、又は測定画像データ同士を比較
する比較手段と、設計画像データを一定サイズ分一時的
に格納できるメモリを複数搭載したメモリ部と、設計画
像データをメモリに格納する動作と測定画像データと比
較するためにメモリから読み出す動作とを並行して行う
手段とを具備することを特徴とする。

【００１６】また、本発明の試料検査装置は、被測定試
料のパターンに対応した測定画像データを生成する測定
画像データ生成部と、設計データに基づいて設計画像デ
ータを生成する設計画像データ生成部と、あらかじめ指
定された領域は測定画像データ同士を比較し、それ以外
の領域は設計画像データと測定画像データとを比較する
比較手段を具備することを特徴とする。

【００１７】また、本発明の試料検査装置は、被測定試
料のパターンに対応した測定画像データを生成する測定
画像データ生成部と、設計データに基づいて設計画像デ
ータを生成する設計画像データ生成部と、測定画像デー
タ及び設計画像データ、又は測定画像データ同士を比較
する比較手段と、設計画像データ及び測定画像データを
比較する時と測定画像データ同士を比較する時とでステ
ージ走行速度を変える走行速度制御手段とを具備するこ
とを特徴とする。

【００１８】本発明の試料検査方法は、被測定試料のパ
ターンに対応した測定画像データを生成する第１のデー
タ処理と、設計データに基づいて設計画像データを生成
する第２のデータ処理と、設計画像データと測定画像デ
ータを一定サイズ分一時的に格納できるメモリをそれぞ
れ備えることにより、設計データに同一の領域がｎ（ｎ
は２以上の整数）個ある場合に、第１の領域に対しては
測定画像データと設計画像データとを比較し、第ｍ（は
ｎ以下の整数）の領域に対しては測定画像データと第１
の領域を検査する際に生成した設計画像データとの比
較、又は測定画像データと第ｋ（ｋはｍ未満の整数）の
領域の測定画像データとの比較を行う第３のデータ処理
とを順に実行することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００２０】＜第１の実施形態＞図１は、本発明の第１
の実施形態に係る試料検査装置及び試料検査方法を示す
システム構成図である。図１は、先に図７を用いて説明
した従来図に対して、新たに設計メモリ１３と測定メモ
リ１４とデータ切り替え装置１５を備えている。その他
の部分は図７と同様であるため、対応する部分に同一の
参照番号を付して詳細な説明を省略する。

【００２１】第１の実施形態において、被検査領域は、
図２に示すように仮想的にスキャン幅Ｗの短冊状の検査
ストライプに分割され、この検査ストライプが連続的に
走査されるようにＸ−Ｙ−θテーブルがＸ、Ｙ、θの各
モータにより制御され、検査が実行される。図３にフォ
トマスク１における検査ストライプ２２の領域を示す。

【００２２】フォトマスク１に２個の領域２１がある場
合には、図４、図５に示すように、左側をＡ領域、右側
をＢ領域として区別する。なお、図５に示す各検査スト
ライプに付した数字は、検査ストライプ番号を示す。例
えば（Ａ―１）ストライプは、Ａ領域の1本目の検査ス
トライプという意味である。

【００２３】設計メモリ１３と測定メモリ１４とデータ
切り替え装置１５の役割は次の通りである。設計メモリ
１３は、参照回路１２で発生した設計画像データを検査
ストライプ１本分格納しておくメモリである。また、測
定メモリ１４は、センサ回路６でＡ／Ｄ変換された測定
画像データを検査ストライプ１本分格納しておくメモリ
である。データ切り替え装置１５は、設計メモリ１３、
測定メモリ１４、センサ回路６から出力される３つの画
像データから、任意の２つの画像データを比較回路８に
転送する機能を有する。具体的には、検査は次のように
行われる。

【００２４】まず、オートローダによりフォトマスク１
がステージ２の上にロードされている間に、展開回路１
１及び参照回路１２は、1本目の検査ストライプの画像
データを設計メモリ１３に格納しておく。ここから検査
が開始される。

【００２５】図５の（Ａ−１）ストライプについては、
設計メモリ１３に格納された設計画像データと、センサ
回路６から直接入力された測定画像データとを比較する
ことになる。その間に（Ａ−１）ストライプの測定画像
データは、測定メモリ１４に格納される。

【００２６】（Ａ−１）ストライプの検査が終了した後
は、設計メモリ１３に格納されている１本目の検査スト
ライプの設計画像データは用済みとなるので、展開回路
１１及び参照回路１２は、２本目のストライプの設計画
像データを設計メモリ１３に上書き格納する動作に入る
ことができる。

【００２７】次に、測定メモリ１４に格納されている
（Ａ−１）ストライプの測定画像データと、センサ回路
６から出力される（Ｂ−１）ストライプの測定画像デー
タとが比較される。

【００２８】次に、設計メモリ１３に格納された２本目
の検査ストライプの設計画像データと、センサ回路６か
ら直接入力された（Ａ−２）ストライプの測定画像デー
タとが比較される。

【００２９】このような動作を繰り返すことにより、Ａ
領域のマスクパターン全体は設計画像データと直接比較
され、Ｂ領域のマスクパターン全体は設計画像データと
比較されたＡ領域のマスクパターン全体と比較されるこ
とになる。

【００３０】ステージの動作はＡ領域とＢ領域を貫通す
るので、Ａ領域とＢ領域の境界を知らなければならない
が、制御計算機１０は、設計データからこれらの境界の
位置を容易に認識することができる。このため、ステー
ジがＡ、Ｂ間の距離２３を走行中は、自動的に検査を行
わないようにすれば、ステージを高速に移動させること
も可能である。さらに、同一データ領域が３個以上ある
場合には、その個数及び配置又は位置を自動的に判別す
る機能を備えることは極めて実用的である。

【００３１】＜第２の実施形態＞第１の実施形態では、
設計メモリ１３を検査ストライプ１本分搭載する場合に
ついて説明した。このとき、展開回路１１及び参照回路
１２は、（Ｂ−１）ストライプを検査している間に２本
目の検査ストライプの設計画像データを生成しなければ
ならないので、検査時間は被検査領域ごとに設計画像デ
ータと比較する従来のリアルタイム処理とほとんど変わ
らなかった。

【００３２】そこで、第２の実施形態では、図６に示す
ように設計メモリ１３を検査ストライプ２本分搭載す
る。まず、オートローダによりフォトマスク１がステー
ジ２の上にロードされている間に、展開回路１１及び参
照回路１２は、1本目の検査ストライプの設計画像デー
タを設計メモリ１３の一方（以下設計メモリαと呼ぶ）
に格納し、２本目の検査ストライプの設計画像データを
設計メモリの他方（以下設計メモリβと呼ぶ）に格納す
る。ここから検査が開始される。

【００３３】図５の（Ａ−１）ストライプは、設計メモ
リαに格納された設計画像データと、センサ回路６から
直接入力された測定画像データとを比較する。その間に
（Ａ−１）ストライプの測定画像データは、測定メモリ
１４にも格納される。

【００３４】この（Ａ−１）ストライプの検査が終了し
た後は、設計メモリαに格納されている１本目の検査ス
トライプの設計画像データは用済みとなるので、展開回
路１１及び参照回路１２は、３本目の検査ストライプの
設計画像データを設計メモリαに格納する動作に入るこ
とができる。

【００３５】次に、測定メモリ１４に格納されている
（Ａ−１）ストライプの測定画像データと、センサ回路
６から出力される（Ｂ−１）ストライプの測定画像デー
タが比較される。

【００３６】次に、設計メモリβに格納されている２本
目の検査ストライプの設計画像データと、センサ回路６
から直接入力された（Ａ−２）ストライプの測定画像デ
ータとが比較される。その間に（Ａ−２）ストライプの
測定画像データは、測定メモリ１４にも格納される。

【００３７】次に、測定メモリ１４に格納されている
（Ａ−２）ストライプの測定画像データと、センサ回路
６から出力される（Ｂ−２）ストライプの測定画像デー
タが比較される。

【００３８】このように、展開回路１１及び参照回路１
２は、（Ｂ−１）、（Ａ−２）、（Ｂ−２）の３ストラ
イプを検査している間に、３本目の検査ストライプの設
計画像データを生成すればよいことになる。

【００３９】従来型の検査装置では、各ストライプごと
にそれぞれ設計画像データを生成していたが（リアルタ
イム処理）、その無駄が省けて、しかもステージ速度を
3倍に速めることができるため、検査時間の短縮に大き
な効果を上げることができる。このことは、考え方を変
えれば、展開回路１１と参照回路１２の処理速度を１／
３にしても従来と同等の検査速度を達成し得ることに相
当する。

【００４０】＜第３の実施形態＞第１、第２の実施形態
では、図４、図５のＡ側は、設計画像データと測定画像
データを比較し、Ｂ側は測定画像データ同士を比較する
ことについて説明した。しかし、第３の実施形態では、
第２の実施形態の変形として、Ｂ側を設計画像データと
比較する方法について説明する。

【００４１】オートローダによりフォトマスク１がステ
ージ２の上にロードされている間に、展開回路１１及び
参照回路１２は、1本目の検査ストライプの設計画像デ
ータを設計メモリαに格納し、2本目の検査ストライプ
の設計画像データを設計メモリβに格納する。ここから
検査が開始される。

【００４２】図５の（Ａ−１）ストライプは、設計メモ
リαに格納された設計画像データとセンサ回路６から直
接入力された測定画像データとが比較される。次に、設
計メモリαに格納された設計画像データと、センサ回路
６から出力される（Ｂ−１）ストライプの測定画像デー
タとが比較される。

【００４３】（Ｂ−１）ストライプの検査が終了した後
は、設計メモリαに格納されている1本目の検査ストラ
イプの画像データは用済みとなるので、展開回路１１及
び参照回路１２は、３本目の検査ストライプの設計画像
データを設計メモリαに格納する動作に入ることができ
る。

【００４４】本実施形態では、展開回路１１及び参照回
路１２は（Ａ−２）、（Ｂ−２）の２ストライプを検査
している間に、３本目の検査ストライプの設計画像デー
タを生成すればよいことになる。従来の検査装置では、
（Ａ−１）ストライプと（Ｂ−１）ストライプに対して
それぞれ設計画像データを生成していたので、その無駄
が省け、しかもステージ速度を2倍に速めることができ
る。なお、第１の実施形態を第３の実施形態のように変
形することも可能である。

【００４５】＜第４の実施形態＞上記の各実施形態で
は、比較回路８で２つの画像データ同士を比較すること
について説明したが、第２の実施形態の変形例として、
第４の実施形態では、３個の画像データを比較すること
について説明する。すなわち、第４の実施の形態では、
図１に示すデータ切り替え装置１５が不用となる。

【００４６】オートローダによりフォトマスク１がステ
ージ２の上にロードされている間に、展開回路１１及び
参照回路１２は、１本目の検査ストライプの設計画像デ
ータを設計メモリαに格納し、２本目の検査ストライプ
の設計画像データを設計メモリβに格納する。

【００４７】まず、ステージを動作させて（Ａ−１）ス
トライプの測定画像データを測定メモリ１４に格納す
る。比較回路８は、設計メモリαと測定メモリ１４とセ
ンサ回路６から出力される（Ｂ−１）ストライプの測定
画像データとの３つを比較する。

【００４８】ここで、設計メモリαに格納されている１
本目の検査ストライプの設計画像データは用済みとなる
ので、展開回路１１及び参照回路１２は、３本目の検査
ストライプの設計画像データを設計メモリαに格納する
動作に入ることができる。

【００４９】本実施形態では、展開回路１１及び参照回
路１２は、２本目のストライプを検査している間に３本
目の検査ストライプの設計画像を生成すればよいことに
なる。なお、第１の実施形態を第４の実施形態のように
変更することも可能である。

【００５０】＜第５の実施形態＞次に、第５の実施形態
では、図３に示す領域２１が３個ある場合について説明
する。ここでは、３個の領域をそれぞれＡ領域、Ｂ領
域、Ｃ領域とする。この場合の処理方法は、まずＡ領域
について、設計画像データと測定画像データとを比較
し、次にＡ領域とＢ領域の測定画像データ同士を比較
し、次にＡ領域とＣ領域の測定画像データ同士を比較す
る方法が簡便である。

【００５１】その他、まずＡ領域について設計画像デー
タと測定画像データとを比較し、次にＡ領域とＢ領域の
測定画像データ同士を比較し、次にＢ領域とＣ領域の測
定画像データ同士を比較する方法等がある。

【００５２】ここでＣ領域をＡ領域と比較するか、Ｂ領
域と比較するかが問題となるが、Ａ領域の測定画像デー
タを設計画像データと比較した結果を参考にして、自動
判断するのが良い。判断のアルゴリズムは、Ａ領域で欠
陥を検出していない場合はＡ領域とＣ領域とを比較する
が、欠陥を検出している場合にはＢ領域とＣ領域を比較
するのが簡便である。

【００５３】しかし、Ａ領域で検出した欠陥位置と、Ａ
領域及びＢ領域を比較した場合の欠陥検出位置とを照合
して、より欠陥の少ない方とＣ領域とを比較するのがさ
らに望ましい。ここで注意すべきことは、この場合に
は、測定メモリ１４が検査ストライプ２本分必要となる
ことである。なお、領域２１が４個以上ある場合にも同
様に実行可能であることはいうまでもない。

【００５４】＜第６の実施形態＞第５の実施形態では、
２番目の領域以降は測定画像データ同士を比較すること
について説明したが、第６の実施形態では、２番目以降
の領域にも設計画像データとの比較を取り入れることに
ついて説明する。すなわち、設計画像データと比較する
１番目の領域で欠陥を検出した場合に、２番目の領域が
健全であったとしても、１番目と２番目の測定画像デー
タを比較すれば、欠陥を検出することになり不都合であ
る。

【００５５】従って、測定画像データ同士を比較する際
には、可能な限り健全と推定される測定画像データと、
検査の対象となる測定画像データとを比較するのがより
よい方法である。そこで、全体でｎ個の領域が存在する
場合には、第１領域から順に設計画像データと比較し、
欠陥を検出しない領域が出現した時、それ以降の領域は
その測定画像データを基準として測定画像データ同士を
比較するようにすればよい。より厳密には、欠陥を検出
しない領域が出現した時以前の領域に対しても再度基準
データと比較するのが望ましい。

【００５６】＜第７の実施形態＞第６の実施形態では欠
陥を検出しない領域を基準としたが、比較回路での欠陥
検出しきい値が厳しい場合には、容易に欠陥ゼロの検査
ストライプが出現せず、基準データを定めることができ
ないことがある。通常、比較回路８で欠陥を検出する際
には、２５６×２５６画素程度の矩形領域を一つの欠陥
群とすることが多い。

【００５７】そこで、第７の実施形態では基準データを
決定する条件を少し緩和する。すなわち、検査ストライ
プあたりの欠陥群の数が一定値以下であれば、基準デー
タとして採用するという方法がある。または、検査スト
ライプあたりの全ての欠陥群に存在する欠陥と判定され
た総画素数が一定値以下であれば、基準データとして採
用するという方法もある。

【００５８】＜第８の実施形態＞第１乃至第７の実施形
態では、光源が１個の構成について説明したが、第８の
実施形態では、複数の光源が存在する場合について説明
する。領域２１が２個あり、光源系が２系統存在する場
合には、設計メモリ１３に格納されている設計画像デー
タと２個の測定画像データ（Ａ領域とＢ領域）の３者の
比較を行うことができる。このようにすれば、光源系が
１系統の場合に比べて検査時間を短縮できることはいう
までもない。

【００５９】＜第９の実施形態＞第９の実施形態では、
Ａ領域の検査中に欠陥を検出した場合に、Ｂ領域の検査
をどのようにすべきかについて説明する。これまでＢ領
域に関しては、設計画像データと比較するか、又はＡ領
域の測定画像データと比較するかのいずれかを選択して
いた。

【００６０】このとき、Ｂ領域の測定画像データと、設
計画像データとを比較する場合は良いが、測定画像デー
タ同士を比較する場合には、Ａ領域の検査中に欠陥を検
出し、Ａ領域とＢ領域の測定画像データ同士を比較して
も欠陥を検出すれば、果たしてＢ領域に検出された欠陥
は、真の欠陥なのか見かけ上の欠陥なのか自動的には判
別できないことになる。

【００６１】そこで、Ａ領域を検査中に欠陥を検出した
場合には、その近傍領域については、設計画像データと
の比較も行うようにすれば、より感度の高い検査が可能
となる。また、その近傍領域に限って設計画像データと
Ａ領域、Ｂ領域の３個の画像データを比較する方法もあ
る。

【００６２】Ａ領域で欠陥を検出した近傍については、
設計画像データとＢ領域の測定画像データを比較するだ
けでもよいと考えられるが、設計画像データと測定画像
データとの比較と、測定画像データ同士の比較とでは、
感度が異なるため、品質保証上好ましくない場合があ
る。

【００６３】この問題をより確実に処理するためには、
Ｂ領域に関しては、設計画像データとの比較と、Ａ領域
の測定画像データとの比較とを同時に行う方法がある。

【００６４】＜第１０の実施形態＞第１０の実施形態で
は、操作者によって指定された領域に関しては測定画像
データ同士の比較を行い、それ以外の領域に関しては設
計画像データとの比較を行うことを説明する。通常、２
番目以降の領域に関しては、設計画像データと比較する
か、基準となる測定画像データと比較するか、又はその
両方の比較を行うのであるが、微細パターンの存在する
領域があらかじめ操作者に知られている場合には、この
領域を測定画像データと比較することにすれば、検出感
度を高めることができる。

【００６５】＜第１１の実施形態＞通常は、図５に示す
複数の領域２１は、設計データから配置や位置が正確に
把握できるものであるが、第１１の実施形態では、フォ
トマスクを描画する際に、設計上の配置や位置から多少
の誤差を含む場合について説明する。この場合には、検
査実行前にＡ領域とＢ領域の測定画像データを読み込ん
で、それぞれの正確な位置関係を把握する動作を先に行
わねばならないが、このためには、Ａ領域、Ｂ領域の２
領域を含むと想定される適当な場所で一旦測定画像デー
タ取り込み、パターンエッジ等を使用して自動的に位置
合わせ動作を行えばよい。

【００６６】＜第１２の実施形態＞第１２の実施形態で
は、ステージ２の動作方法について説明する。これまで
は、１個のストライプの検査が終了すると、ステージは
一旦Ａ領域まで戻らなければならなかったが、この動作
は無駄になるため、第１２の実施形態では第２ストライ
プは逆から検査する。第２の実施形態を例として、第１
２の実施の形態におけるステージ２の動作方法を説明す
る。

【００６７】オートローダによりフォトマスク１がステ
ージ２の上にロードされている間に、展開回路１１及び
参照回路１２は、1本目の検査ストライプの設計画像デ
ータを設計メモリαに格納し、２本目の検査ストライプ
の設計画像データを設計メモリβに格納する。ここから
検査が開始される。

【００６８】図５の（Ａ−１）ストライプは、設計メモ
リαに格納された設計画像データと、センサ回路６から
直接入力された測定画像データとを比較する。その間に
（Ａ−１）ストライプの測定画像データは、測定メモリ
１４にも格納される。

【００６９】この（Ａ−１）ストライプの検査が終了し
た後は、設計メモリαに格納された1本目の検査ストラ
イプの設計画像データは用済となるので、展開回路１１
及び参照回路１２は、３本目の検査ストライプの画像デ
ータを設計メモリαに格納する動作に入ることができ
る。

【００７０】次に、測定メモリ１４に格納されている
（Ａ−１）ストライプの測定画像データと、センサ回路
６から出力される（Ｂ−１）ストライプの測定画像デー
タが比較される。次に、ステージを逆進させ、第２スト
ライプは（Ｂ−２）ストライプの測定画像データと、設
計メモリβに格納された設計画像データとが比較され
る。

【００７１】ここで、設計メモリβには、あらかじめ検
査ストライプの長手方向に対して逆順に設計画像データ
を格納しておいてもよいが、読み出すときには後ろから
読み出すほうが、展開回路１１と参照回路１２の動作は
簡単になる。このようにして、（Ｂ−２）ストライプの
測定画像データと、（Ａ−２）ストライプの測定画像デ
ータとを比較することになる。

【００７２】次に、３本目については、再度Ａ領域から
Ｂ領域に、4本目については、Ｂ領域からＡ領域に検査
を進める。このようにすれば、奇数番目、及び偶数番目
のストライプに対して、測定画像データと設計画像デー
タとの比較が、Ａ領域、Ｂ領域交互に行われることにな
るが、ステージの動作に無駄がなくなり、検査時間を短
縮することができる。

【００７３】＜第１３の実施形態＞第１１乃至第１２の
実施形態までは、設計メモリ１３を搭載することを前提
としてきたが、第１３の実施形態では、設計メモリ１３
を搭載しない場合の１例について説明する。

【００７４】この場合は、（Ａ−１）ストライプの検査
時に（Ａ−１）ストライプの設計画像データを生成する
処理過程と、（Ａ−１）ストライプの測定画像データを
出力する処理過程とが並行して行われ、測定画像データ
は、測定メモリ１４に格納される。（Ｂ−１）ストライ
プの測定画像データは、測定メモリに格納された（Ａ−
１）ストライプの測定画像データと比較される。

【００７５】ここで、（Ａ−１）ストライプ検査時に
は、設計画像データの生成速度に合わせて検査しなけれ
ばならないが、（Ｂ−１）ストライプ検査時には、設計
画像データを生成する必要がないので、ステージ速度を
上げて検査時間の短縮を図ることができる。

【００７６】＜第１４の実施形態＞本来、設計データ
は、データサイズを小さくするため複数の領域２１に対
して、その配置や位置のみを記述しておくべきである
が、第１４の実施形態では、設計データが領域２１ごと
に分かれておらず、１つにまとめられている場合につい
て説明する。

【００７７】この場合には、まず、どこからどこまでが
領域２１なのかを判定する処理が必要になる。このた
め、適当な場所で一度測定画像データを取り込み、デー
タの繰り返し性を判断する機能を付加するのが実用的で
ある。なお本発明は上記の第１乃至第１４の実施の形態
に限定されるものではない。その他本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができる。

【００７８】

【発明の効果】上述したように本発明の試料検査装置及
び試料検査方法によれば、設計画像データと測定画像デ
ータとを比較する検査と、測定画像データ同士を比較す
る検査のもつそれぞれの長所を生かして、信頼性が高
く、かつ検出感度の高い欠陥検査を高速に行うことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るシステム構成図。

【図２】フォトマスクの検査ストライプの説明図。

【図３】２個の同一領域が存在するフォトマスクの一例
を示す図。

【図４】フォトマスク内を領域ごとに分ける説明図。

【図５】フォトマスク内を領域ごとに分ける他の説明
図。

【図６】２個の設計メモリを有するシステム構成図。

【図７】従来の欠陥検査装置のシステム構成図。

【図８】従来のフォトマスクの一例を示す図。

【図９】共通の欠陥を含む従来のフォトマスクの一例を
示す図。

【符号の説明】

１…フォトマスク ２…X−Y−θテーブル ３…光源 ４…拡大光学系 ５…フォトダイオードアレイ ６…センサ回路 ７…位置回路 ８…比較回路 ９…磁気ディスク装置 １０…制御計算機 １１…展開回路 １２…参照回路 １３…設計メモリ １４…測定メモリ １５…データ切り替え装置 ２２…検査ストライプ ２３…２個の領域間の距離 ２４…欠陥

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真田 恭 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 土屋 英雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 田畑 光雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB02 CC18 DD06 FF01 FF04 JJ18 JJ26 MM02 PP12 QQ03 QQ24 QQ25 QQ33 RR08 2G051 AA56 AB02 AC21 CA04 DA07 EA11 EA12 EA14 EB09 2H095 BB01 BD07 BD28

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定試料のパターンに対応した測定画
   像データを生成する測定画像データ生成部と、 設計データに基づいて設計画像データを生成する設計画
   像データ生成部と、 設計画像データと測定画像データを一定サイズ分一時的
   に格納できるメモリをそれぞれ搭載したメモリ部と、 設計データに同一の領域がｎ（ｎは２以上の整数）個あ
   る場合に、第１の領域に対しては前記測定画像データと
   前記設計画像データとを比較し、第ｍ（ｍはｎ以下の整
   数）の領域に対しては前記測定画像データと第１の領域
   を検査する際に生成した前記設計画像データとの比較、
   又は前記測定画像データと第ｋ（ｋはｍ未満の整数）の
   領域の測定画像データとの比較を行う比較手段と、 を具備することを特徴とする試料検査装置。
2. 【請求項２】 前記試料検査装置において、前記メモリ
   部に代えて前記設計画像データを一定サイズ分一時的に
   格納できるメモリを複数搭載するメモリ部を具備するこ
   とを特徴とする請求項１記載の試料検査装置。
3. 【請求項３】 前記試料検査装置において、前記比較手
   段に代えて第１の領域に対しては前記測定画像データと
   前記設計画像データとを比較し、第ｍ（ｍはｎ以下の整
   数）の領域に対しては、前記測定画像データと第１の領
   域を検査する際に生成した前記設計画像データとの比
   較、及び第ｋ（ｋはｍ未満の整数）の領域の測定画像デ
   ータとの比較を並行して行う比較手段を具備することを
   特徴とする請求項１記載の試料検査装置。
4. 【請求項４】 前記試料検査装置において、前記メモリ
   部に代えて測定画像データを一定サイズ分一時的に格納
   できるメモリを複数搭載したメモリ部を備え、前記比較
   手段に代えて設計データに同一の領域がｎ（ｎは２以上
   の整数）個ある場合に、第１の領域に対しては前記測定
   画像データと前記設計画像データとを比較し、第ｍ（ｍ
   はｎ以下の整数）の領域に対しては前記測定画像データ
   と第１から第（ｍ−１）の領域の中で欠陥検出数又は欠
   陥検出総面積が最小の領域の測定画像データとを比較す
   る比較手段を具備することを特徴とする請求項１記載の
   試料検査装置。
5. 【請求項５】 前記試料検査装置において、前記比較手
   段に代えて設計データに同一の領域がｎ（ｎは２以上の
   整数）個ある場合に、第１の領域に対しては前記測定画
   像データと前記設計画像データとを比較し、第ｍ（ｍは
   ｎ以下の整数)の領域に対しては前記測定画像データと
   第１の領域を検査する際に生成した前記設計画像デー
   タ、又は第１から第（ｍ−１）の領域の中で欠陥を検出
   しなかった領域の測定画像データとを比較する比較手段
   を具備することを特徴とする請求項１記載の試料検査装
   置。
6. 【請求項６】 前記試料検査装置において、前記比較手
   段に代えて設計データに同一の領域がｎ（ｎは２以上の
   整数）個ある場合に、第１の領域に対しては前記測定画
   像データと前記設計画像データとを比較し、第ｍ（ｍは
   ｎ以下の整数）の領域に対しては前記測定画像データと
   第１の領域を検査する際に生成した前記設計画像データ
   との比較、又は第１から第（ｍ−１）の領域の中で欠陥
   検出数又は欠陥検出総面積があらかじめ指定された値以
   下の領域の測定画像データとの比較を行う比較手段を具
   備することを特徴とする請求項１記載の試料検査装置。
7. 【請求項７】 前記試料検査装置において、前記比較手
   段に代えて設計データに同一の領域がｎ（ｎは２以上の
   整数）個ある場合に、第１の領域に対しては前記測定画
   像データと前記設計画像データとを比較し、第ｍ（ｍは
   ｎ以下の整数）の領域に対しては、前記測定画像データ
   と前記第１の領域を検査する際に生成した前記測定画像
   データとの比較、及び前記測定画像データと前記第１の
   領域を検査する際に検出した欠陥部分に関してだけ前記
   第１の領域を検査するときに生成した前記設計画像デー
   タとの比較の両者を行う比較手段を具備することを特徴
   とする請求項１記載の試料検査装置。
8. 【請求項８】 被測定試料のパターンに対応した測定画
   像データを生成する測定画像データ生成部と、 設計データに基づいて設計画像データを生成する設計画
   像データ生成部と、 前記測定画像データ及び前記設計画像データ、又は前記
   測定画像データ同士を比較する比較手段と、 設計画像データを一定サイズ分一時的に格納できるメモ
   リを複数搭載したメモリ部と、 設計画像データをメモリに格納する動作と測定画像デー
   タと比較するためにメモリから読み出す動作とを並行し
   て行う手段と、 を具備することを特徴とする試料検査装置。
9. 【請求項９】 前記試料検査装置において、前記メモリ
   部に代えて設計画像データを一定サイズ分一時的に格納
   できるメモリと、測定画像データを一定サイズ分一時的
   に格納できる複数のメモリとを搭載したメモリ部を備
   え、前記比較手段に代えて設計データに同一の領域がｎ
   （ｎは２以上の整数）個ある場合に、第１の領域から第
   ｎの領域までの前記測定画像データと前記設計画像デー
   タとを相互に比較する比較手段を具備することを特徴と
   する請求項８記載の試料検査装置。
10. 【請求項１０】 前記試料検査装置は複数の光源系を備
    え、前記比較手段に代えて、設計データに同一の領域が
    ｎ（ｎは２以上の整数）個ある場合に、第１の領域から
    第ｎの領域までの測定画像データと前記設計画像データ
    とを相互に比較する比較手段を具備することを特徴とす
    る請求項９記載の試料検査装置。
11. 【請求項１１】 被測定試料のパターンに対応した測定
    画像データを生成する測定画像データ生成部と、 設計データに基づいて設計画像データを生成する設計画
    像データ生成部と、 あらかじめ指定された領域は測定画像データ同士を比較
    し、それ以外の領域は設計画像データと測定画像データ
    とを比較する比較手段を具備することを特徴とする試料
    検査装置。
12. 【請求項１２】 被測定試料のパターンに対応した測定
    画像データを生成する測定画像データ生成部と、 設計データに基づいて設計画像データを生成する設計画
    像データ生成部と、 前記測定画像データ及び前記設計画像データ、又は前記
    測定画像データ同士を比較する比較手段と、 前記設計画像データ及び前記測定画像データを比較する
    時と前記測定画像データ同士を比較する時とでステージ
    走行速度を変える走行速度制御手段と、 を具備することを特徴とする試料検査装置。
13. 【請求項１３】 前記試料検査装置は、前記走行速度制
    御手段に代えて前記設計画像データと前記測定画像デー
    タを比較する時よりも前記測定画像データ同士を比較す
    る時のステージ走行速度を上げる走行速度制御手段を具
    備することを特徴とする請求項１２記載の試料検査装
    置。
14. 【請求項１４】 前記試料検査装置において、前記走行
    速度制御手段に代えて設計データに同一の領域が複数個
    ある場合に、各領域の間は検査せずにステージ速度を上
    げて高速で移動する走行速度制御手段を具備することを
    特徴とする請求項１２記載の試料検査装置。
15. 【請求項１５】 前記試料検査装置において、設計デー
    タに同一の領域が複数個ある場合に、設計データのレイ
    アウトからその個数と検査開始位置及び検査終了位置を
    算出する手段を具備することを特徴とする請求項１乃至
    １４記載の試料検査装置。
16. 【請求項１６】 前記試料検査装置において、設計デー
    タに同一の領域が複数個ある場合に、測定データを適当
    な位置で取り込むことで同一領域の繰り返し数とそれぞ
    れの開始位置及び終了位置を検出する手段を具備するこ
    とを特徴とする請求項１乃至１４記載の試料検査装置。
17. 【請求項１７】 被測定試料のパターンに対応した測定
    画像データを生成する第１のデータ処理と、 設計データに基づいて設計画像データを生成する第２の
    データ処理と、 設計画像データと測定画像データを一定サイズ分一時的
    に格納できるメモリをそれぞれ備えることにより、設計
    データに同一の領域がｎ（ｎは２以上の整数）個ある場
    合に、第１の領域に対しては前記測定画像データと前記
    設計画像データとを比較し、第ｍ（はｎ以下の整数）の
    領域に対しては前記測定画像データと第１の領域を検査
    する際に生成した前記設計画像データとの比較、又は前
    記測定画像データと第ｋ（ｋはｍ未満の整数）の領域の
    測定画像データとの比較を行う第３のデータ処理とを順
    に実行することを特徴とする試料検査装置方法。