JP2004061289A

JP2004061289A - パターン検査装置

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Publication number: JP2004061289A
Application number: JP2002219878A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sugihara; 杉原　真児; Mitsuo Tabata; 田畑　光雄; Hideo Tsuchiya; 土屋　英雄; Yasushi Sanada; 真田　恭
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: US20040070753A1; JP3721147B2; US7068364B2

Abstract

【課題】試料上のパターン欠陥を検査することができ、且つ装置異常と欠陥検査の因果関係を認識することができ、装置稼動率及び信頼性の向上をはかる。
【解決手段】試料上のパターン欠陥を検査するパターン検査装置において、試料に光を照射し、試料の透過光を検出して測定パターンデータを取得する観測データ生成部２０と、設計データから基準パターンデータを生成する基準データ生成部４０と、測定パターンデータと基準パターンデータとを比較してパターン欠陥の有無を判定する比較回路１２と、光照射量及び試料設置空間の気圧を検出し、検出された状態が一定の範囲を外れたことを検知する異常監視部５０と、装置状態が所定の範囲を外れたことの検知と同時刻に取得した測定パターンデータ及び基準パターンデータを、試料上の位置座標並びに該所定の範囲を外れた装置状態の種類及び検出値と同期して記憶するデータメモリ１１とを備えた。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体のパターンの欠陥を検査するパターン検査技術に係わり、特に半導体素子や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製作するときに使用されるリソグラフィ用転写マスク、或いは半導体基板や液晶基板などに形成された極小パターンの欠陥を検査するパターン検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）のパターンサイズは年々微細化が進み、近い将来に最小線幅０．１ミクロン以下の製品が量産されると期待される。このような微細化に伴い、検出しなければならない欠陥寸法も極めて小さいものとなっており、ＬＳＩのパターン及びＬＳＩ製造に使用される転写用マスクのパターン欠陥を検査するパターン検査装置の開発は必要不可欠となっている。
【０００３】
また、ＩＴ技術やマルチメディア技術の進展に伴い、ＬＣＤにおいては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等のパターンの微細化が進んでいる。従って、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きている。そのため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作するときに使用されるフォトマスクのパターン欠陥を短時間で、効率的に検査するパターン検査装置の開発も急務となっている。
【０００４】
図８に、従来のパターン検査装置の一例を示す。この装置では、顕微鏡と同様な光学系を用いて転写用マスク等の被検査試料上に形成されているパターンを所定の倍率に拡大して検査する。即ち、ステージ２上に被検査試料１を載置し、ステージ走行中に適切な光源３及び集光光学系４によって試料１に形成されているパターンの所定の画素分をカバーする大きさの光束で照射する。試料１を透過した光は拡大光学系５を介して光電変換部６に入射し、光電変換部６にパターンの光学像が結像される。光電変換部６に結像されたパターンの光学像は光電変換され、測定パターンデータとして比較回路７へ送られる。
【０００５】
一方、試料１のパターン設計データ８が基準データ生成部９で画素に変換され、適当なフィルタ処理を施されて光学像と同等の画像に変換された後に、基準パターンデータとして比較回路７へ送られる。比較回路７では、測定パターンデータと基準パターンデータとが適切なアルゴリズムに従って比較され、一致しない場合にはパターン欠陥有りと判定される。なお、被検査試料に同じパターンの繰り返しの領域がある場合には、設計データの代わりに、光電変換部で取得された測定パターンデータを一定領域分だけ記憶し、これを比較のための基準パターンデータとして用いる方式も一般に用いられている。
【０００６】
欠陥と判定されたパターン欠陥の画像データ（測定パターンデータ）は、検査後に欠陥の状況を確認するためにホスト計算機のデータメモリに保存される。一方、測定された画像データのデータ総量は膨大なものとなるため、その他の正常な画像データは破棄される。
【０００７】
しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題があった。即ち、比較後の非欠陥に相当する測定パターンデータは破棄されてしまうため、装置異常時の測定パターンデータを解析することができない。従って、装置の異常と欠陥検査の因果関係が不明瞭になる可能性がある。その結果、検査結果に影響を与える装置異常を見逃したり、逆に不要な再検査を行ってスループットを低下させる問題があった。また、装置に異常が認められた場合に、その時のパターン比較状況を確認する手段がないため、過去に行った検査の信頼性を保証することができないという問題もあった。
【０００８】
なお、全ての測定パターンデータをデータメモリに保存することは、総画像データが膨大な量であるため、生産現場で用いられ、年間を通じて多数の検査を行うパターン検査装置に対しては現実的ではない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のパターン検査装置においては、非欠陥に相当する測定パターンデータは破棄されてしまうことから、装置の異常と欠陥検査の因果関係が不明瞭になり、検査結果に影響を与える装置異常を見逃したり、逆に不要な再検査を行ってスループットを低下させる問題があった。また、過去に行った検査の信頼性を保証することができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、被検査試料上のパターンの欠陥を検査することができ、且つ装置異常と欠陥検査の因果関係を認識することができ、装置稼動率の向上と信頼性の向上に寄与し得るパターン検査装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【００１２】
即ち本発明は、被検査試料に光又は電子線を照射し、試料からの反射光，透過光又は２次電子を検出して測定パターンデータを取得し、取得された測定パターンデータを基準パターンデータと比較して試料上のパターン欠陥を検査するパターン検査装置であって、装置状態として、前記光又は電子線の照射量及び前記試料の設置空間の気圧を検出する手段と、前記検出された装置状態が所定の範囲を外れたことを検知する手段と、前記装置状態が所定の範囲を外れたことの検知と同時刻に取得した測定パターンデータ及び基準パターンデータを、前記試料上の位置座標並びに該所定の範囲を外れた装置状態の種類及び検出値と同期して記憶する手段と、前記記憶された各データ，装置状態の種類及び検出値を出力する手段とを具備してなることを特徴とする。
【００１３】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものが挙げられる。
【００１４】
（１）　装置状態を検出する手段として、光又は電子線の照射量及び試料の設置空間の気圧に加え、光又は電子線のデフォーカス量、及び試料を載置する試料ステージの振動を検出すること。
【００１５】
（２）　記憶された測定パターンデータの信号断面プロファイルを解析する手段と、該手段による断面プロファイル解析結果に基づいて、試料上の少なくとも一部を再検査する手段、又は該解析結果を装置管理者若しくは装置使用者に通知する手段とを備えたこと。
【００１６】
（３）　測定パターンデータの信号断面プロファイルの解析手段として、測定パターンデータに相当するパターンエッジ部の水平及び垂直方向成分の信号勾配、並びにパターン明部の信号の強度及び揺らぎを所定の基準値と比較すること。
【００１７】
（４）　装置状態を検出する手段は、装置の各部の状態（照射量，気圧，デフォーカス量，ステージ振動）をセンサデータとして取得するデータ取得部と、得られたデータが許容範囲内にあるかを検出する異常検出部とからなること。
【００１８】
（作用）
本発明によれば、装置の異常を検知した場合には、これまで破棄されていた非欠陥パターンに相当する測定パターンデータが装置情報と共に保存されるようになる。これにより、これまで検証できなかった装置異常時のパターン画像を解析することが可能となり、検出された装置異常がパターン検査にどのような影響を与えるかを評価することができる。その結果、検査に深刻な影響を与える装置の異常の見逃しを低減することができる。また、装置異常時の測定パターンデータを装置履歴と共に記憶手段に保存することにより、過去に遡って検査結果の信頼性を検証することができる。
【００１９】
また、装置の異常を検知した場合に、その時の測定パターンデータを解析し、その解析結果に基づいて再検査を行うことで、検査のスループット低下を最小限に留め、かつ検査の信頼性を高めることができる。さらに、装置管理者や使用者に装置異常の発生を速やかに通知することにより、装置性能維持の活動を迅速に行うことが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるパターン検査装置の基本構成を示すブロック図である。
【００２２】
本実施形態のパターン検査装置は、ホスト計算機１０と、被検査試料（露光用マスク）のパターンに対応した測定パターンデータを生成する観測データ生成部２０と、設計データから検査基準となる基準パターンデータを生成する基準データ生成部４０と、装置の各部の状態を監視する装置異常監視部５０と、測定パターンデータと基準パターンデータとを比較する比較回路１２と、設計データや画像データを保存するデータメモリ１１とを基本構成として備えている。
【００２３】
図２は、本実施形態のパターン検査装置の全体構成を示す図である。観測データ生成部２０は、試料ステージ２２，光源２３，照明光学系２４，拡大光学系２５，光電変換部２６，センサ回路２７，ステージ制御回路３１，レーザ測長システム３２，位置回路３３，フォーカスセンサ３４などから構成されている。また、基準データ生成部４０はデータ展開回路４１とフィルタ回路４２で構成されている。さらに、装置異常監視部５０はデータ取得部５１と異常検出部５２で構成されている。
【００２４】
露光用マスクなどの被検査試料２１は、オートローダ機構により試料ステージ２２上に自動的に供給され、検査終了後に自動的に排出される。試料ステージ２２の上方には、光源２３及び集光レンズからなる照明光学系２４が配置されている。光源２３からの光は照明光学系２４を介して試料２１に照射される。試料２１の下方には、拡大光学系２５及び光電変換部２６が配置されている。そして、試料２１を透過した透過光が拡大光学系２５を介して光電変換部２６の受光面に結像照射される。拡大光学系２５は、圧電素子３５等のフォーカス調整装置で自動的に焦点調整がなされる。
【００２５】
試料ステージ２２は、ホスト計算機１０から指令を受けたステージ制御回路３１により、Ｘ方向及びＹ方向に移動でき、更にθ方向に回転可能な３軸（Ｘ−Ｙ−θ）マニピュレータとなっている。そして、Ｘ，Ｙ，θ方向にそれぞれステップモータ３６を備え、これらのモータ３６の駆動により制御される。試料ステージ２２の位置座標は、レーザ測長システム３２により測定され、その出力が位置回路３３に送られる。位置回路３３から出力された位置座標はステージ制御回路３１にフィードバックされる。フォーカスセンサ３４では、試料２１のフォーカス位置からのＺ方向のずれ量が測定され、ステージ制御回路３１に送られる。そして、ステージ制御回路３１では、フォーカスずれ量が０になるように、ステージ２２のＺ方向高さを調節する圧電素子３５の制御が行われる。
【００２６】
光電変換部２６に用いているフォトダイオードアレイは、複数の光センサを配設したラインセンサ若しくはエリアセンサである。ステージ２２をＸ軸方向に連続的に移動させることにより、フォトダイオードアレイでは試料２１の被検査パターンに対応した測定信号が検出される。この測定信号はセンサ回路２７でデジタルデータに変換され、整列された後、測定パターンデータとして比較回路１２に送られる。
【００２７】
測定パターンデータは、例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさを表現している。この測定パターンデータはクロック周波数に同期して光電変換部２６から読み出され、適当なデータ並び替えを経て、ラスタ走査された２次元画像データとして取り扱われる。そして、比較回路１２内のラッチメモリ等に一時的に記憶される。なお、センサ回路２７と比較回路１２との間にバッファ回路を設け、このバッファ回路に測定パターンデータを一時記憶するようにしてもよい。
【００２８】
基準データ生成部４０では、データメモリ１１から読み出された設計データをデータ展開回路４１へ送り、このデータ展開回路４１により設計データが画素データへ変換される。この画素データはフィルタ回路４２へ送られ、光学系で取得される像と同質の画像データ（基準パターンデータ）へ変換される。
【００２９】
比較回路１２では、観測データ生成部２０で生成された測定パターンデータと、基準データ生成部４０で生成された同座標の基準パターンデータを取り込み、これらを位置合わせをした後に複数のアルゴリズムに従って比較し、所定の有意差が認められた場合に欠陥と判定される。この比較回路１２では通常、欠陥と判定されたデータのみがデータメモリ１１に保存され、欠陥のない正常なパターンのデータは破棄される。これは、パターン画素サイズが微細であり、それに比して試料サイズが大きいため、１度の検査で取り扱う総画像データが膨大な量になるためである。
【００３０】
装置異常監視部５０は、装置の各部における装置状態を表すデータを取得するデータ取得部５１と、取得したデータが許容範囲であるか否かを検知する異常検知部５２から構成されている。データ取得部５１で取得されたデータは異常検出部５２へ送られ、異常検出部５２ではコンパレータ回路等を用いて異常の判定がリアルタイムで行われる。そして、異常が検知されると監視部５０から比較回路１２に装置ステータス異常信号が送られる。
【００３１】
比較回路１２は、装置ステータス異常信号を受けると、通常の欠陥検出処理の結果に関係なく、測定パターンデータ及び基準パターンデータを、試料ステージ２２上の位置座標と異常の種類、パラメータと共に、データメモリ１１に保存する。また、同種類の異常が一定時間内に所定の回数検出された場合、パターンデータの保存を所定の回数だけ行い、所定の時間が経過するまでは同種の異常に対する画像保存を停止する機能を有している。
【００３２】
異常検知の周期は原則として観測データ生成部２０の取り込み周期と同程度であるが、気圧や温度など変化の時定数が長い状態については、観測データ生成部２０より長い所定の周期で監視を行い、異常検出時にパターンデータを所定の回数・時間間隔で保存させることもできる。この場合の異常検知部は、例えばソフトウェアで処理させることができる。監視項目の詳細については後述する。
【００３３】
また、本実施形態のパターン検査装置は、保存された異常時のパターンデータ、異常の種類或いはパラメータを装置使用者に表示する機能を有している。これによって使用者は、検出された装置異常の検査への影響度を、取得画像の品質を元に評価することができる。この表示機能は、欠陥検査装置が一般に有している検査結果の確認用インターフェイスと共通化してもよい。
【００３４】
さらに、本実施形態のパターン検査装置は、操作者からのデータや命令などの入力を受け付ける入力装置１３、検査結果を出力する出力装置１４、プログラムメモリ１５、ネットワークインターフェイス１６等を有している。入力装置１３はキーボード，マウス，ライトペン，又はフロッピーディスク装置などで構成される。また、出力装置１４はディスプレイ装置やプリンタ装置などにより構成されている。
【００３５】
さて、本実施形態のパターン検査装置は、装置異常監視システムとして、以下の機能を搭載している。
【００３６】
（１）光量
被検査試料に光を照射する照明光学系２４にビームスプリッタを設け、カロリーメータ等の光強度測定装置により光量を測定する。光量が所定の範囲を外れた場合に異常とする。また、光源２３の電流値を測定し、所定の範囲を外れた場合に異常とする方法を取ることもできる。
【００３７】
（２）ステージ振動
レーザ干渉計から送られたステージ位置信号はステージ制御回路３１へ送られる。ステージ制御回路３１では、単位時間当たりのステージ位置変動量をリアルタイムで監視しており、その変動量が所定の値以上となると異常とみなす。また、ステージ２２に加速度計を設置し、画像取得中のステージ加速度を測定し、加速度が所定の値を超えた場合に異常を検知する方法を取ることもできる。
【００３８】
（３）フォーカス異常
フォーカス異常の検知はフォーカスセンサ３４の出力により監視する。単位時間当たりのステージ２２のＺ方向変位量が所定の値を超えた場合に異常を検知する。また、ステージ２２のＺ軸駆動を行う圧電素子３５の駆動電圧をリアルタイム監視することもできる。単位時間当たりの圧電素子駆動電圧変化が所定の値を超えた場合にフォーカス異常と判断する。
【００３９】
（４）大気データ
ステージ２２及び光学系を収める装置筐体内の温度，気圧，湿度のデータをエアセンサによって測定する。温度や湿度については一定の範囲を外れた場合に異常と判定し、気圧については単位時間内の変化率が一定の値を超えた場合に異常と判定する。
【００４０】
ここで、気圧変動の影響はオートフォーカス光学系のオフセット変動、及びステージレーザ干渉計の見かけの光路長変動として現れる。オートフォーカスオフセット変動はデフォーカスの原因となり、レーザ干渉計の光路長変動は参照−センサ像の位置ずれの原因となり、いずれも検査精度を阻害する。画像のプロファイルを解析することより、２つのモードを区別し、障害の局所化が可能となるため、画像保存が有効な手段となる。
【００４１】
具体的には、画像保存された測定パターンデータに基づき画像のプロファイルを解析し、気圧変動によるデフォーカスや位置ずれを検出し、これを補正するようにオートフォーカス光学系やステージレーザ干渉計に補正値を与えることにより、気圧変動の影響を補償した検査を行うことが可能となる。即ち、画像保存されたデータを装置のメインテナンスに有効利用できる。
【００４２】
（５）上記以外にも、各種の装置状態を用いることが可能である。
【００４３】
このように本実施形態によれば、通常のパターン欠陥検査を行うことに加え、装置異常監視部５０を設け、光の照射量，試料の設置空間の気圧，光のデフォーカス量，及び試料ステージの振動を装置状態として検出し、これらの異常を検知した場合には、装置異常データと共に測定パターンデータ及び基準パターンデータをデータメモリ１１に保存するようにしている。従って、保存された各データを基に、装置異常時のパターン画像を解析することが可能となり、検出された装置異常がパターン検査にどのような影響を与えるかを評価することができる。その結果、検査に深刻な影響を与える装置異常の見逃しを低減することができる。
【００４４】
また、パターン欠陥の検出は装置異常の有無に関わりなく行われるので、検出されたパターン欠陥が本当の欠陥であるのか装置異常による疑似欠陥であるのかを判定することが可能となる。さらに、装置異常時の測定パターンデータを装置履歴と共に保存することにより、過去に遡って検査結果の信頼性を検証することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係わるパターン検査装置の基本構成を示すブロック図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００４６】
本実施形態は、第１の実施形態で述べたパターン検査装置が有する機能に加えて、画像プロファイル解析部６１と再検査実行部６２及び異常発生通知部６３を有している。
【００４７】
画像プロファイル解析部６１は、前述のように装置異常の検知と同時に保存した測定パターンデータの２次元プロファイルの解析を行い、装置異常の種別毎に定めた所定の基準や、検査毎に設定する検査条件を元にして、再検査の必要性を判断するものである。
【００４８】
再検査実行部６２は、解析部６１からの指令を受けると、異常発生座標を含む領域の再検査を行うものである。再検査領域の範囲は、装置異常の種別毎に定めた所定の基準や、検査毎に設定する検査条件によって定まる。或いは、装置使用者がその場で判断することもできる。
【００４９】
異常発生通知部６３は、解析結果に応じて装置使用者、或いは装置管理者に通知を行うものである。メッセージ送付対象やメッセージ内容は、装置異常の種別毎に定めた所定の基準や、検査毎に設定する検査条件によって決められる。
【００５０】
本装置では主な通知の手段として、操作ディスプレイ上にメッセージウィンドウを表示し、電子メールの発信によって装置管理者に通知を行う。その他の通知の手段として、コンソールへの文字出力、プリンター出力、シグナルタワー等の警告灯表示、音声メッセージ、警告音、検査結果ファイルへの出力、インターネットメッセンジャー、ポケットベル、ＷＥＢサーバーのＨＴＭＬファイル更新、データベース更新などを使用することができる。
【００５１】
このように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、画像プロファイル解析部６１，再検査実行部６２，及び異常発生通知部６３を設けたことにより次のような効果が得られる。即ち、装置の異常を検知した場合に、その測定パターンデータを解析し、その解析結果に基づいて再検査を行うことができる。このため、検査のスループット低下を最小限に留め、かつ検査の信頼性を高めることができる。さらに、装置管理者や使用者に装置異常の発生を速やかに通知することにより、装置性能維持の活動を迅速に行うことが可能できる。
【００５２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係わるパターン検査装置について説明する。この実施形態は、第２の実施形態をより具体化したものであり、基本構成は前記図３と同様である。また、特に言及していない項目については、第１及び第２の実施形態に準ずるものとする。
【００５３】
図３に示した画像プロファイル解析部６１では、２次元画像データのパターンエッジのプロファイルが解析される。パターンエッジの検出には、適切な画像認識アルゴリズムを用いる。図４に、データメモリ１１に保存された測定パターンデータに相当する画像データの一例を示す。図４（ａ）は正常時の画像データを、図４（ｂ）はデフォーカス時の画像データをそれぞれ示す。図５は、これらの画像データのパターンエッジ近傍の水平方向画素の信号強度プロファイルを示している。図５から分かるように、光学系と被検査試料が正しいフォーカス距離を保っている場合はパターンエッジ部の信号強度プロファイルの勾配は急峻であるが、デフォーカス時には緩慢になる。
【００５４】
図６は、図５で得られた信号プロファイルの各々の微分値を示す。図６において、正常時の最大微分値は約−２４であるが、デフォーカス時は約−１５である。この場合では、微分値の絶対値が−２０を下回る場合を異常と定義した。微分値の閾値はマスク種や光学系、光電変換部の種類に依存するため、状況に応じて適切な値を設定すればよい。
【００５５】
また、信号明部の振幅や揺らぎも同様に欠陥検出感度に負の影響をもたらす。従って、データメモリ１１に保存された測定パターンデータに相当するパターン画像に一定領域の明部が存在する場合、その信号強度と強度分布を求め、所定の範囲を超えた場合には再検査の対象とする。強度分布の閾値はマスク種や検査アルゴリズムによって異なるが、通常レンジで±５％程度とする。
【００５６】
また、ステージ２２の振動により画像が劣化した場合は、デフォーカス時と異なり、画像の勾配変化は異方的に生じる。従って、デフォーカスか振動かの区別は、画像の縦横方向のパターンエッジ勾配を比較し、縦と横の勾配に違いがある場合はステージ振動、ほぼ等しい場合はデフォーカスの可能性が高いと判断することができる。
【００５７】
しかし、図７（ａ）のようにステージが対角線方向に振動した場合は水平，垂直方向の勾配は同じになり、デフォーカスとの区別は容易ではない。この場合、図７（ｂ）に示すように、画像データ内に向きの異なるコーナー部分が存在する場合はコーナー部の異なる対角線方向の勾配（矢印の方向）を比較する。振動の場合は両者の勾配に差が生じるため、振動とデフォーカスを区別できる。
【００５８】
なお、保存したパターン画像がパターンの存在しない空白領域である場合や、解析に十分なパターンが存在しない場合も考えられる。この場合は、信号強度プロファイルの解析が困難である。従って、このような場合には再検査を行うことが望ましい。
【００５９】
このように本実施形態によれば、測定パターンデータに相当するパターンエッジ部の水平及び垂直方向成分の信号勾配、並びにパターン明部の信号の強度及び揺らぎを所定の基準値と比較することにより、測定パターンデータの信号断面プロファイルを解析することができる。その結果、第２の実施形態と同様に、検査のスループット低下を最小限に留め、かつ検査の信頼性を高めることができる。
【００６０】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では装置状態として、光量（照射量），ステージ振動，デフォーカス，大気状態（特に気圧）を検出するようにしたが、パターン欠陥検査に最も大きな影響を与えるのは光量と気圧であるため、少なくとも照射量と気圧を検査するようにすればよい。
【００６１】
また、観測データ生成部の光電変換部に入射させる光は透過光に限定されず、反射光を用いてもよく、更には透過光と反射光の両方を同時に用いてもよい。検査に用いる光源は必ずしも光に限定されず、電子線を用いることもできる。光源として電子線を用いた場合は、反射光や透過光の代わりに２次電子を検出すればよい。光電変換部は単数とは限らず、複数用いることができる。
【００６２】
また、基準パターンデータは必ずしも設計データを展開して得られるものに限らず、同じパターンの繰り返し領域を有するような試料の場合、観測データ生成部で得た測定パターンデータを一時的に保持することにより、同マスク上の別座標にある同パターン領域の検査に対する基準パターンデータとして用いることができる。
【００６３】
また、実施形態では装置異常時に測定パターンデータと共に基準パターンデータも保存するようにしたが、基準パターンデータは設計データから作製できるので、必ずしも測定パターンデータと共に保存する必要はない。但し、装置異常と欠陥検査の因果関係等を解析するためには同時に保存しておいた方が望ましい。さらに、上記のように設計データからではなく、測定パターンデータから基準パターンデータを作製する場合は、測定パターンデータと同時に基準パターンデータを保存することが必須である。
【００６４】
また、装置状態を測定する機器は前述した項目に限定されるものではない。装置状態を適切な周期，精度で測定できる機器を自由に選択することができる。監視を行う対象は上述した項目に限定されない。例えば、電子線を用いる検査装置に対して磁場変動を監視することができる。
【００６５】
また、被検査試料は必ずしもフォトマスクに限るものではなく、本発明は半導体基板や液晶基板などに形成された極小パターンの欠陥検査に適用することも可能である。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。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、通常のパターン欠陥検査に加え、各種の装置状態をモニタリングしておき、装置状態が所定の範囲を外れた場合に、このときの装置状態と共に測定パターンデータを保存するようにしている。このため、被検査試料上のパターンの欠陥検査に加え、装置異常と欠陥検査の因果関係を認識することができ、装置稼動率の向上と検査信頼性の向上をはかることができる。その結果、露光用マスクや半導体素子、ＬＣＤ生産歩留りが向上すると共に製品の手戻りが減少し、総生産コストを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係わるパターン検査装置の基本構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態のパターン検査装置の全体構成を示す図。
【図３】第２の実施形態に係わるパターン検査装置の基本構成を示すブロック図。
【図４】画像データの一例を示す図。
【図５】画像データのパターンエッジ近傍の水平方向画素の信号強度プロファイルを示す図。
【図６】水平方向画素の信号強度の微分値を示す図。
【図７】ステージが対角線方向に振動した場合の画像データを示す図。
【図８】従来のパターン検査装置の一例を示す図。
【符号の説明】
１０…ホスト計算機
１１…データメモリ
１２…比較回路
１３…入力装置
１４…出力装置
１５…プログラムメモリ
１６…ネットワークインターフェイス
２０…観測データ生成部
２１…被検査試料
２２…試料ステージ
２３…光源
２４…照明光学系
２５…拡大光学系
２６…光電変換部
２７…センサ回路
３１…ステージ制御回路
３２…レーザ測長システム
３３…位置回路
３４…フォーカスセンサ
３５…圧電素子
３６…ＸＹθモータ
４０…基準データ生成部
４１…データ展開回路
４２…フィルタ回路
６１…画像プロファィル解析部
６２…再検査実効部
６３…異常発生通知部

Claims

被検査試料に光又は電子線を照射し、試料からの反射光，透過光又は２次電子を検出して測定パターンデータを取得し、取得された測定パターンデータを基準パターンデータと比較して試料上のパターン欠陥を検査するパターン検査装置であって、
装置状態を検出するために、前記光又は電子線の照射量及び前記試料の設置空間の気圧を検出する手段と、
前記検出された装置状態が所定の範囲を外れたことを検知する手段と、
前記装置状態が所定の範囲を外れたことの検知と同時刻に取得した測定パターンデータ及び基準パターンデータを、前記試料上の位置座標並びに該所定の範囲を外れた装置状態の種類及び検出値と同期して記憶する手段と、
前記記憶された各データ，装置状態の種類及び検出値を出力する手段と、
を具備してなることを特徴とするパターン検査装置。
前記装置状態を検出する手段として、前記光又は電子線の照射量及び前記試料の設置空間の気圧に加え、前記光又は電子線のデフォーカス量、及び前記試料を載置する試料ステージの振動を検出することを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
前記記憶された測定パターンデータの信号断面プロファイルを解析する手段と、該手段による信号断面プロファイル解析結果に基づいて、前記試料上の少なくとも一部を再検査する手段、又は該解析結果を装置管理者若しくは装置使用者に通知する手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
前記測定パターンデータの信号断面プロファイルの解析手段として、
前記測定パターンデータに相当するパターンエッジ部の水平及び垂直方向成分の信号勾配、並びにパターン明部の信号の強度及び揺らぎを所定の基準値と比較することを特徴とする請求項３記載のパターン検査装置。