JP2008064553A - Pattern inspection device and pattern inspecting method - Google Patents

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広幸 谷崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern inspection device enhanced in S/N ratio, and a pattern inspection method. <P>SOLUTION: When the contact pattern 102 of a mask 101 is inspected, the mask 101 is photographed to acquire a censor image and a reference image is formed on the basis of the plan data of the mask 101. Next, the difference image of the sensor image and the reference image is formed and a light quantity measuring area 104 is set in the region of a part of the contact pattern 102 in the difference image to evaluate the brightness of the light quantity measuring area 104. If a flaw 103 is present in the light quantity measuring area 104, the brightness of the light quantity measuring area 104 lowers as compared with a case where no flaw 103 is not present. By this constitution, the presence of a flaw 103 is judged. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関し、特に、被検査体の検査対象パターンを撮像して得られたセンサ画像と設計データに基づいて生成した参照画像とを比較することにより欠陥の有無を判定するパターン検査装置及びパターン検査方法に関する。   The present invention relates to a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method, and in particular, whether or not there is a defect by comparing a sensor image obtained by imaging a pattern to be inspected with a reference image generated based on design data. The present invention relates to a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method.

従来より、半導体装置の製造に際してはフォトリソグラフィが多用されており、これらのフォトリソグラフィにおいては、半導体基板上に回路パターンを転写するためのマスクが使用されている。このようなマスクには、例えば、ガラス基板上に所定のパターンに加工された遮光膜が成膜されたものが使用される。そして、このようなマスクが設計どおりに作製されているか否かを検査する方法として、マスクを画像センサによって撮像して得られた光学画像(以下、「センサ画像」という)を、マスクの設計データに基づいて作成した擬似的な光学画像(以下、「参照画像」という)と比較して、欠陥の有無を検査する方法がある。   Conventionally, photolithography has been frequently used in the manufacture of semiconductor devices, and in these photolithography, a mask for transferring a circuit pattern onto a semiconductor substrate is used. As such a mask, for example, a mask in which a light shielding film processed into a predetermined pattern is formed on a glass substrate is used. As a method for inspecting whether or not such a mask is manufactured as designed, an optical image (hereinafter referred to as “sensor image”) obtained by imaging the mask with an image sensor is used as mask design data. There is a method for inspecting for the presence or absence of defects as compared with a pseudo optical image (hereinafter referred to as “reference image”) created based on the above.

しかし、近年、半導体装置の微細化に伴いマスクも微細化し、そのサイズが検査に用いるレーザ光の波長より小さくなっているため、欠陥の検出が困難になってきている。特に、半導体装置のコンタクトホールを形成するためにマスクに形成された矩形の開口パターン(以下、「コンタクトパターン」という)は、フォトマスクに形成されたパターンのなかでも最も微細なパターンの一種であり、欠陥の検出が特に困難である。   However, in recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, the mask has also been miniaturized, and the size thereof has become smaller than the wavelength of the laser beam used for inspection, so that it has become difficult to detect defects. In particular, a rectangular opening pattern (hereinafter referred to as “contact pattern”) formed in a mask for forming a contact hole of a semiconductor device is one of the finest patterns among patterns formed in a photomask. Detecting defects is particularly difficult.

そこで、センサ画像と参照画像との間で、コンタクトパターンを通過する光の総量を比較することにより、コンタクトパターンに欠陥が存在するか否かを検査する方法が開発されている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、この方法は、光源として連続光源を使用するためS/N比(Signal per Noise比:信号対雑音比)が低く、欠陥の検出感度が不十分である。   Therefore, a method for inspecting whether or not a defect exists in the contact pattern by comparing the total amount of light passing through the contact pattern between the sensor image and the reference image has been developed (for example, Patent Documents). 1). However, since this method uses a continuous light source as the light source, the S / N ratio (Signal per Noise ratio) is low, and the defect detection sensitivity is insufficient.

特開2002−162729号公報JP 2002-162729 A

本発明の目的は、S/N比が高いパターン検査装置及びパターン検査方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method having a high S / N ratio.

本発明の一態様によれば、被検査体を撮像してセンサ画像を取得するセンサ部と、前記センサ画像と参照画像との差画像を作成する参照画像生成部と、前記差画像における前記被検査体の検査対象パターンに相当する領域の一部の領域の明るさに基づいて欠陥の有無を判定する判定部と、を備えたことを特徴とするパターン検査装置が提供される。   According to an aspect of the present invention, a sensor unit that captures an object to be inspected to obtain a sensor image, a reference image generation unit that creates a difference image between the sensor image and a reference image, and the object to be detected in the difference image. There is provided a pattern inspection apparatus comprising: a determination unit that determines the presence or absence of a defect based on the brightness of a part of an area corresponding to an inspection target pattern of an inspection object.

本発明の他の一態様によれば、被検査体を撮像してセンサ画像を取得する工程と、前記センサ画像と参照画像との差画像を作成する工程と、前記差画像における前記被検査体の検査対象パターンに相当する領域の一部の領域の明るさに基づいて欠陥の有無を判定する工程と、を備えたことを特徴とするパターン検査方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, the step of capturing a test object to obtain a sensor image, the step of creating a difference image between the sensor image and a reference image, and the test object in the difference image And a step of determining the presence / absence of a defect based on the brightness of a part of the region corresponding to the inspection target pattern.

本発明によれば、S/N比が高いパターン検査装置及びパターン検査方法を得ることができる。   According to the present invention, a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method having a high S / N ratio can be obtained.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図1(a)は、本実施形態に係るパターン検査方法を例示する図であり、(b)は、比較例に係るパターン検査方法を例示する図である。
図1(a)及び(b)に示すように、本実施形態及び比較例においては、被検査体には半導体装置を製造するためのマスク101を例示し、検査対象パターンには、半導体装置にコンタクトホールを形成するためのコンタクトパターン102を例示する。コンタクトパターン102は正方形の開口部である。マスク101には、複数個のコンタクトパターン102が形成されている。そして、あるコンタクトパターン102のエッジ部には、遮光性の欠陥103が存在しているものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a diagram illustrating a pattern inspection method according to this embodiment, and FIG. 1B is a diagram illustrating a pattern inspection method according to a comparative example.
As shown in FIGS. 1A and 1B, in the present embodiment and the comparative example, a mask 101 for manufacturing a semiconductor device is illustrated as an object to be inspected, and a pattern to be inspected includes a semiconductor device. The contact pattern 102 for forming a contact hole is illustrated. The contact pattern 102 is a square opening. A plurality of contact patterns 102 are formed on the mask 101. It is assumed that a light-shielding defect 103 exists at the edge portion of a certain contact pattern 102.

図1(a)に示すように、本実施形態においては、コンタクトパターン102を検査する際に、コンタクトパターン102の一部の領域に光量測定エリア104を設定し、この光量測定エリア104ごとに光量の測定を行う。具体的には、マスク101を撮像してセンサ画像を取得し、このセンサ画像と参照画像との差画像を作成し、この差画像において、各光量測定エリア104の明るさを評価する。このとき、光量測定エリア104に欠陥103が存在していれば、欠陥103が存在していない場合よりも、光量測定エリア104の明るさが低下する。なお、参照画像とは、良品のマスク101の画像であり、例えば、マスク101の設計データに基づいて生成された画像である。   As shown in FIG. 1A, in this embodiment, when inspecting the contact pattern 102, a light amount measurement area 104 is set in a partial region of the contact pattern 102, and the light amount is determined for each light amount measurement area 104. Measure. Specifically, the mask 101 is imaged to acquire a sensor image, a difference image between the sensor image and the reference image is created, and the brightness of each light quantity measurement area 104 is evaluated in the difference image. At this time, if the defect 103 is present in the light quantity measurement area 104, the brightness of the light quantity measurement area 104 is lower than when the defect 103 is not present. The reference image is an image of a non-defective mask 101, for example, an image generated based on the design data of the mask 101.

光量測定エリア104は、必要に応じて各コンタクトパターン102における複数の位置に設定する。例えば、コンタクトパターン102の4ヶ所のエッジ部、4ヶ所の角部、中央部のうちの一部又は全部について、それぞれ光量測定エリア104を設定する。そして、各光量測定エリア104の評価結果に基づいて、コンタクトパターン102における欠陥103の有無を判定する。例えば、あるコンタクトパターン102における1ヶ所以上の光量測定エリア104において欠陥の存在が認められた場合には、このコンタクトパターン102には欠陥103が存在していると判定する。   The light quantity measurement area 104 is set at a plurality of positions in each contact pattern 102 as necessary. For example, the light quantity measurement areas 104 are set for some or all of the four edge portions, the four corner portions, and the central portion of the contact pattern 102. Based on the evaluation result of each light quantity measurement area 104, the presence or absence of the defect 103 in the contact pattern 102 is determined. For example, when the presence of a defect is recognized in one or more light quantity measurement areas 104 in a certain contact pattern 102, it is determined that the defect 103 exists in this contact pattern 102.

これに対して、図1(b)に示すように、比較例においては、一度にコンタクトパターン102の全領域について、明るさを評価する。すなわち、1つのコンタクトパターン102全体を内包するように、光量測定エリア105を設定する。そして、この光量測定エリア105の明るさに基づいて、欠陥103の有無を判定する。   In contrast, as shown in FIG. 1B, in the comparative example, the brightness is evaluated for the entire region of the contact pattern 102 at a time. That is, the light quantity measurement area 105 is set so as to include the entire one contact pattern 102. Based on the brightness of the light quantity measurement area 105, the presence / absence of the defect 103 is determined.

本実施形態は、比較例と比べて、評価の対象とする光量測定エリアをコンタクトパターン102の一部の領域に局所的に設けているため、出力信号のS/N比が高い。このため、微小な欠陥103を精度よく検出することができる。また、センサ画像と参照画像との差画像を作成し、この差画像について明るさの評価を行っているため、センサ画像及び参照画像についてそれぞれ評価を行った後、評価結果を比較する方法と比べて、評価の回数を減らすことができ、検査の効率化を図ることができる。   In the present embodiment, the S / N ratio of the output signal is high because the light quantity measurement area to be evaluated is locally provided in a part of the contact pattern 102 as compared with the comparative example. For this reason, the minute defect 103 can be detected with high accuracy. In addition, since the difference image between the sensor image and the reference image is created and the brightness is evaluated for the difference image, the sensor image and the reference image are each evaluated, and then compared with the method of comparing the evaluation results. Thus, the number of evaluations can be reduced, and the inspection efficiency can be improved.

なお、本実施形態においては、光量測定エリア104を差画像の複数の画素を含むように設定し、光量測定エリア104に含まれる複数の画素の輝度レベルに重みカーネルを適用して評価値を算出し、この評価値に基づいて、欠陥の有無を判定してもよい。これにより、光量測定エリア104の明るさに及ぼす欠陥103の影響を強調することができ、よりS/N比が高い検査が可能となる。   In the present embodiment, the light quantity measurement area 104 is set to include a plurality of pixels of the difference image, and a weight kernel is applied to the luminance levels of the plurality of pixels included in the light quantity measurement area 104 to calculate the evaluation value. And based on this evaluation value, you may determine the presence or absence of a defect. Thereby, the influence of the defect 103 on the brightness of the light quantity measurement area 104 can be emphasized, and an inspection with a higher S / N ratio can be performed.

また、本実施形態においては、参照画像又はセンサ画像における複数の領域の明るさをそれぞれ測定することにより、マスク101におけるコンタクトパターン102の位置を特定してもよい。これにより、光量測定エリア104の位置を自動的に且つ精度よく設定することができる。   In the present embodiment, the position of the contact pattern 102 on the mask 101 may be specified by measuring the brightness of a plurality of regions in the reference image or sensor image. Thereby, the position of the light quantity measurement area 104 can be set automatically and accurately.

次に、本実施形態を具現化するための具体例について説明する。本具体例に係るパターン検査装置は、例えば、半導体装置製造用のフォトマスクの検査装置であり、特に、コンタクトパターンを検査するマスク検査装置である。   Next, a specific example for realizing the present embodiment will be described. The pattern inspection apparatus according to this example is, for example, a photomask inspection apparatus for manufacturing a semiconductor device, and in particular, a mask inspection apparatus that inspects a contact pattern.

図2は、本具体例に係るマスク検査装置を例示するブロック図であり、
図3は、本具体例に係るマスク検査方法を例示するフローチャート図であり、
図4(a)は、本具体例に係るマスク検査装置の検査対象パターンであるコンタクトパターンを例示する図であり、(b)は、(a)に示すコンタクトパターンの設計データが表すパターンを例示する図であり、(c)は、(a)に示すコンタクトパターンを撮像して得られたセンサ画像を例示する図であり、(d)は、(b)に示す設計データから作成された参照画像を例示する図であり、(e)は、(c)に示すセンサ画像と(d)に示す参照画像との差画像を例示する図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a mask inspection apparatus according to this example.
FIG. 3 is a flowchart illustrating the mask inspection method according to this example.
FIG. 4A is a diagram illustrating a contact pattern which is an inspection target pattern of the mask inspection apparatus according to this specific example, and FIG. 4B illustrates a pattern represented by the contact pattern design data shown in FIG. (C) is a figure which illustrates the sensor image obtained by imaging the contact pattern shown to (a), (d) is the reference created from the design data shown to (b) It is a figure which illustrates an image, (e) is a figure which illustrates the difference image of the sensor image shown in (c), and the reference image shown in (d).

図5(a)はコンタクトパターンの位置決めを行うための位置特定用テンプレートを例示する図であり、(b)は、(a)に示す位置特定用テンプレートを図4(b)に示す参照画像にマッチングさせた場合を例示する図である。
図6(a)は、光量測定エリアを規定する測定用テンプレートを示す図であり、(b)は、(a)に示す測定用テンプレートを図4(e)に示す差画像にマッチングさせた場合を例示する図であり、(c)は、重みカーネルを例示する図である。
なお、図4(a)乃至(e)、図5(b)及び図6(b)においては、画像の各画素の輝度レベルをモノクロのグラデーションで示しており、明るい画素ほど白く表示し、暗い画素ほど黒く表示している。
FIG. 5A is a diagram illustrating a position specifying template for positioning a contact pattern, and FIG. 5B is a view illustrating the position specifying template shown in FIG. 4A to the reference image shown in FIG. It is a figure which illustrates the case where it is made to match.
FIG. 6A is a diagram showing a measurement template that defines a light quantity measurement area, and FIG. 6B is a diagram in the case where the measurement template shown in FIG. 4A is matched with the difference image shown in FIG. (C) is a diagram illustrating a weight kernel.
4A to 4E, FIG. 5B, and FIG. 6B, the luminance level of each pixel of the image is shown in monochrome gradation, and the brighter pixels are displayed in white and darker. The pixels are displayed in black.

図2に示すように、本具体例に係るマスク検査装置1は、半導体装置製造用のフォトマスク11(以下、単に「マスク」という)を被検査体とする。マスク11には、検査対象パターンとして、半導体装置にコンタクトを形成するためのコンタクトパターンが多数形成されており、マスク検査装置1は、このコンタクトパターンにおける欠陥の有無を検査する。   As shown in FIG. 2, the mask inspection apparatus 1 according to this example uses a photomask 11 for manufacturing a semiconductor device (hereinafter simply referred to as “mask”) as an object to be inspected. A large number of contact patterns for forming contacts on the semiconductor device are formed on the mask 11 as patterns to be inspected, and the mask inspection apparatus 1 inspects the presence or absence of defects in the contact patterns.

図4(a)に示すように、マスク11には、コンタクトパターン22として正方形の開口部が形成されている。なお、本具体例においては、例えば、光を透過させるべき開口部(コンタクトパターン22)の内部に、光を透過させない欠陥23が発生しているものとする。   As shown in FIG. 4A, the mask 11 has a square opening as the contact pattern 22. In this specific example, for example, it is assumed that a defect 23 that does not transmit light is generated inside an opening (contact pattern 22) through which light is transmitted.

一方、マスク11の設計データが、データベース12(図2参照)に記憶されているものとする。この設計データにおけるコンタクトパターン22に相当する部分は、図4(b)に示すように、欠陥の無いコンタクトパターン22aを表している。   On the other hand, it is assumed that the design data of the mask 11 is stored in the database 12 (see FIG. 2). The portion corresponding to the contact pattern 22 in this design data represents a contact pattern 22a having no defect, as shown in FIG.

図2に示すように、マスク検査装置1においては、センサ部2、参照画像生成部3、差画像作成部4、位置特定部5及び判定部6が設けられている。
センサ部2は、被検査体であるマスク11を撮像してセンサ画像を取得する装置である。例えば、センサ部2には、移動テーブル(図示せず)、深紫外レーザ光源(図示せず)、光学系(図示せず)及びTDI(Time Delay and Integration)センサ(図示せず)が設けられている。センサ部2は、移動テーブル上に載置されたマスク11に深紫外レーザ光を照射し、その透過光を光学系を介してTDIセンサ上に結像させつつ、移動テーブルがマスク11をTDIセンサに対して相対的に移動させることにより、マスク11の全領域を走査してセンサ画像を取得する。なお、TDIセンサとは、1次元的に配列されたCCD(Charge-Coupled Device:電荷結合素子)の列が被検査体の移動方向に数十列配列されたセンサである。TDIセンサにおいては、各列の素子の電荷データを被検査体の移動に同期させて次に列に転送するため、移動方向に関してデータの積分値を得ることができ、高い解像度と低いS/N比とを両立させることができる。
As shown in FIG. 2, the mask inspection apparatus 1 includes a sensor unit 2, a reference image generation unit 3, a difference image creation unit 4, a position specification unit 5, and a determination unit 6.
The sensor unit 2 is a device that captures a mask 11 that is an object to be inspected and acquires a sensor image. For example, the sensor unit 2 is provided with a moving table (not shown), a deep ultraviolet laser light source (not shown), an optical system (not shown), and a TDI (Time Delay and Integration) sensor (not shown). ing. The sensor unit 2 irradiates the mask 11 placed on the moving table with deep ultraviolet laser light and forms an image of the transmitted light on the TDI sensor via the optical system, while the moving table places the mask 11 on the TDI sensor. The sensor image is acquired by scanning the entire area of the mask 11 by moving the relative position of the mask 11. The TDI sensor is a sensor in which several one-dimensionally arranged rows of CCDs (Charge-Coupled Devices) are arranged in the moving direction of an object to be inspected. In the TDI sensor, the charge data of the elements in each column is transferred to the column in synchronism with the movement of the inspected object, so that an integrated value of the data can be obtained with respect to the moving direction, and the high resolution and low S / N are obtained. Ratio can be achieved.

参照画像生成部3は、外部のデータベース12に記憶されたマスク11の設計データに基づいて、参照画像を生成する回路である。
差画像作成部4は、センサ部2からセンサ画像が入力され、参照画像生成部3から参照画像が入力され、センサ画像と参照画像との差画像を作成する回路である。
The reference image generation unit 3 is a circuit that generates a reference image based on the design data of the mask 11 stored in the external database 12.
The difference image creation unit 4 is a circuit that receives a sensor image from the sensor unit 2 and a reference image from the reference image generation unit 3 and creates a difference image between the sensor image and the reference image.

位置特定部5は、参照画像生成部3から参照画像が入力され、この参照画像における複数の領域の明るさをそれぞれ測定することにより、マスク11におけるコンタクトパターン22の位置を特定する回路である。例えば、位置特定部5においては、図5(a)に示すような位置特定用テンプレート24が記憶されている。位置特定用テンプレート24においては、1ヶ所の十字形の開口部24aと、開口部24aの周囲に正方形の環状に配置された複数ヶ所、例えば、16ヶ所の開口部24bとが設けられている。開口部24aと開口部24bとの位置関係は、位置特定用テンプレート24を参照画像に重ね、開口部24aをコンタクトパターンの中央部に位置させたときに、開口部24bがコンタクトパターンの周辺領域に位置するような関係である。開口部24aは、参照画像における十字形に配列された5個の画素に相当し、各開口部24bは、参照画像における1個の画素に相当する。   The position specifying unit 5 is a circuit that receives the reference image from the reference image generating unit 3 and specifies the position of the contact pattern 22 in the mask 11 by measuring the brightness of a plurality of regions in the reference image. For example, the position specifying unit 5 stores a position specifying template 24 as shown in FIG. The position specifying template 24 is provided with one cross-shaped opening 24a and a plurality of, for example, 16 openings 24b arranged in a square ring around the opening 24a. The positional relationship between the opening 24a and the opening 24b is such that when the position specifying template 24 is overlaid on the reference image and the opening 24a is positioned at the center of the contact pattern, the opening 24b is located in the peripheral area of the contact pattern. It is a relationship that is located. The opening 24a corresponds to five pixels arranged in a cross shape in the reference image, and each opening 24b corresponds to one pixel in the reference image.

判定部6は、差画像作成部4から差画像が入力され、位置特定部5からコンタクトパターンの位置を示す情報が入力され、差画像におけるコンタクトパターンに相当する領域のうち、一部の領域の明るさを測定し、この測定結果に基づいて欠陥の有無を判定する回路である。例えば、判定部6には、その明るさを測定する領域(光量測定エリア)を規定する測定用テンプレート25(図6(a)参照)及びこの光量測定エリアの測定値に適用する重みカーネル26(図6(c)参照)が記憶されている。   The determination unit 6 receives the difference image from the difference image creation unit 4, and receives information indicating the position of the contact pattern from the position specifying unit 5. Of the regions corresponding to the contact pattern in the difference image, some of the regions It is a circuit that measures brightness and determines the presence or absence of defects based on the measurement results. For example, the determination unit 6 includes a measurement template 25 (see FIG. 6A) that defines an area (light quantity measurement area) in which the brightness is measured, and a weight kernel 26 ( FIG. 6C is stored.

図6(a)に示すように、測定用テンプレート25においては、この測定用テンプレート25を差画像等に重ねたときに、コンタクトパターン22(図4(a)参照)の各エッジ部と整合する位置に、合計4つの光量測定エリア25aが設けられている。各光量測定エリア25aは、差画像における十字形に配列された5個の画素に相当する十字形状の開口部である。   As shown in FIG. 6A, in the measurement template 25, when this measurement template 25 is superimposed on a difference image or the like, it is aligned with each edge portion of the contact pattern 22 (see FIG. 4A). A total of four light quantity measurement areas 25a are provided at the positions. Each light quantity measurement area 25a is a cross-shaped opening corresponding to five pixels arranged in a cross shape in the difference image.

また、図6(b)に示すように、重みカーネル26は、十字形に配列された5個の画素に対応するカーネルであり、各画素に対する「重み」が設定されている。そして、各画素の輝度レベルに重みを乗じた値の合計量を、コンボレーションとして算出する。例えば、十字形に配列された5個の画素のうち、十字形の交差部分に位置する画素26aに対しては、重み「w」が設定されており、十字形の枝部分に位置する画素26bに対しては、重み「1」が設定されている。重みwは、例えば1よりも大きな値であり、例えば、4、16又は64である。   Further, as shown in FIG. 6B, the weight kernel 26 is a kernel corresponding to five pixels arranged in a cross shape, and a “weight” for each pixel is set. Then, the total amount of values obtained by multiplying the luminance level of each pixel by the weight is calculated as a combo. For example, among the five pixels arranged in a cross shape, the weight “w” is set for the pixel 26a located at the crossed portion of the cross shape, and the pixel 26b located in the cross-shaped branch portion. Is assigned a weight of “1”. The weight w is a value larger than 1, for example, and is 4, 16, or 64, for example.

次に、上述の如く構成された本具体例に係るパターン検査装置(マスク検査装置)の動作、すなわち、本具体例に係るパターン検査方法(マスク検査方法)について説明する。
先ず、図3のステップS1に示すように、センサ部2の移動ステージにマスク11を固定し、深紫外レーザ光源が深紫外レーザ光をマスク11に対して照射し、マスク11を透過したレーザ光を、光学系を介してTDIセンサ上に結像させる。この状態で、移動テーブルを駆動させることにより、マスク11をセンサ部2に対して移動させて、マスク11の全領域を走査する。これにより、マスク11を撮像してセンサ画像を取得する。このとき、コンタクトパターン22(図4(a)参照)のセンサ画像は、図4(c)に示すようになる。センサ部2は、このセンサ画像を、差画像作成部4に対して出力する。
Next, the operation of the pattern inspection apparatus (mask inspection apparatus) according to this example configured as described above, that is, the pattern inspection method (mask inspection method) according to this example will be described.
First, as shown in step S <b> 1 of FIG. 3, the mask 11 is fixed to the moving stage of the sensor unit 2, the deep ultraviolet laser light source irradiates the mask 11 with the deep ultraviolet laser light, and the laser light transmitted through the mask 11. Is imaged on the TDI sensor via the optical system. In this state, by driving the moving table, the mask 11 is moved with respect to the sensor unit 2 to scan the entire area of the mask 11. Thereby, the mask 11 is imaged and a sensor image is acquired. At this time, the sensor image of the contact pattern 22 (see FIG. 4A) is as shown in FIG. The sensor unit 2 outputs this sensor image to the difference image creation unit 4.

一方、ステップS2に示すように、参照画像生成部3がデータベース12からマスク11の設計データを読み出し、この設計データを加工することにより、図4(d)に示すような参照画像を生成する。例えば、参照画像生成部3は、設計データが表す無欠陥マスクに対するセンサ部2による撮像動作をシミュレートすることにより、模擬的なセンサ画像を作成する。参照画像生成部3は、この参照画像を、差画像作成部4及び位置特定部5に対して出力する。   On the other hand, as shown in step S2, the reference image generation unit 3 reads the design data of the mask 11 from the database 12, and processes the design data to generate a reference image as shown in FIG. For example, the reference image generation unit 3 creates a simulated sensor image by simulating the imaging operation by the sensor unit 2 with respect to the defect-free mask represented by the design data. The reference image generation unit 3 outputs this reference image to the difference image creation unit 4 and the position specification unit 5.

次に、ステップS3に示すように、差画像作成部4が、センサ画像と参照画像との差画像を作成する。この差画像は、例えば図4(e)に示すような画像となり、コンタクトパターンの欠陥23(図4(a)参照)に相当する部分がある程度強調されている。   Next, as shown in step S3, the difference image creation unit 4 creates a difference image between the sensor image and the reference image. The difference image is, for example, an image as shown in FIG. 4E, and a portion corresponding to the contact pattern defect 23 (see FIG. 4A) is emphasized to some extent.

次に、ステップS4に示すように、位置特定部5が、図4(d)に示す参照画像に対して、図5(a)に示す位置特定用テンプレート24を適用する。すなわち、図5(b)に示すように、位置特定用テンプレート24を参照画像に重ね、開口部24aが明るくなり、全ての開口部24bが暗くなるような位置を探す。例えば、参照画像において、各画素の輝度を、黒が20レベル、白が220レベルとなるように規格化したときに、開口部24aの輝度レベルが100レベル以上となり、開口部24bの輝度レベルが40レベル以下となるような位置を探索する。これにより、開口部24aの位置をコンタクトパターンの中心に合わせることができ、コンタクトパターンの位置を特定することができる。   Next, as shown in step S4, the position specifying unit 5 applies the position specifying template 24 shown in FIG. 5A to the reference image shown in FIG. That is, as shown in FIG. 5B, the position specifying template 24 is superimposed on the reference image to search for a position where the openings 24a become bright and all the openings 24b become dark. For example, in the reference image, when the luminance of each pixel is normalized so that black is 20 levels and white is 220 levels, the luminance level of the opening 24a is 100 levels or more, and the luminance level of the opening 24b is Search for a position that is 40 levels or less. Thereby, the position of the opening 24a can be aligned with the center of the contact pattern, and the position of the contact pattern can be specified.

なお、本明細書において、画像における各画素の「輝度」とは、センサ部2の各センサ素子が受光した光量に比例する値であり、「輝度レベル」とは、「輝度」を規格化した値をいう。また、差画像における光量測定エリアの「明るさ」とは、センサ画像を取得したときにこの光量測定エリアが受光した光量を反映した量をいい、例えば、輝度、輝度レベル、輝度レベルの平均値、輝度レベルに重みカーネルを適用して算出した値(コンボレーション)等をいう。   In this specification, the “brightness” of each pixel in the image is a value proportional to the amount of light received by each sensor element of the sensor unit 2, and the “brightness level” is a standardized “brightness”. Value. The “brightness” of the light quantity measurement area in the difference image refers to an amount reflecting the quantity of light received by the light quantity measurement area when the sensor image is acquired. For example, the average value of luminance, luminance level, and luminance level A value (convolution) calculated by applying a weight kernel to the luminance level.

次に、ステップS5に示すように、判定部6が、図4(e)に示す差画像に対して、図6(a)に示す測定用テンプレート25を適用する。すなわち、図6(b)に示すように、判定部6は、ステップS4で差画像において特定されたコンタクトパターンの位置に、光量測定エリア25aが位置するように、テンプレート25を差画像に重ねる。これにより、差画像を構成する画素のうち、1ヶ所の光量測定エリア25aに相当する画素の輝度レベルのみが抽出される。例えば、コンタクトパターンの1つのエッジ部に位置し、十字形に配列された5個の画素の輝度レベルのみが抽出される。   Next, as shown in step S5, the determination unit 6 applies the measurement template 25 shown in FIG. 6A to the difference image shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6B, the determination unit 6 superimposes the template 25 on the difference image so that the light quantity measurement area 25a is positioned at the position of the contact pattern specified in the difference image in step S4. Thereby, only the luminance level of the pixel corresponding to one light quantity measurement area 25a is extracted from the pixels constituting the difference image. For example, only the luminance levels of five pixels located at one edge portion of the contact pattern and arranged in a cross shape are extracted.

そして、図6(c)に示すように、この開口部25aにより抽出された5個の画素の輝度レベルに対して、重みカーネル26を適用してコンボレーションを算出する。すなわち、この十字形に配列された5個の画素のうち、十字形の交差部分に位置する画素26aの輝度レベルに重み「w」を乗じ、十字形の枝部分に位置する画素26bの輝度レベルに重み「1」乗じ、各画素の輝度レベルと重みとの積を合算することにより、コンボレーションを算出する。重みwは、例えば1よりも大きな値とする。そして、このコンボレーションを評価値とし、この評価値が所定の基準値以上であれば、このエッジ部には欠陥が存在しないと判断し、評価値が基準値未満であれば、このエッジ部に欠陥が存在すると判断する。この判断を、このコンタクトパターンの4ヶ所のエッジ部についてそれぞれ実施する。なお、エッジ部の他に、コンタクトパターンの中心部及び4ヶ所の角部についても、上述の判断を行ってもよい。   Then, as shown in FIG. 6C, the weight kernel 26 is applied to the luminance level of the five pixels extracted by the opening 25a to calculate the convolution. That is, among the five pixels arranged in the cross shape, the luminance level of the pixel 26a located at the crossing portion of the cross shape is multiplied by the weight “w”, and the luminance level of the pixel 26b located in the cross-shaped branch portion. Is multiplied by the weight “1”, and the product of the luminance level and the weight of each pixel is added to calculate a combo. The weight w is set to a value larger than 1, for example. If this evaluation value is equal to or greater than a predetermined reference value, it is determined that there is no defect in the edge portion. If the evaluation value is less than the reference value, the edge portion Judge that a defect exists. This determination is performed for each of the four edge portions of the contact pattern. In addition to the edge portion, the above-described determination may be performed for the center portion of the contact pattern and the four corner portions.

次に、ステップS6に示すように、ステップS5において実施した各エッジ部における欠陥の有無の判断結果をOR演算し、いずれか1ヶ所以上のエッジ部において欠陥が認められた場合には、このコンタクトパターンに欠陥が生じていると判定し、いずれのエッジ部においても欠陥が認められなかった場合には、このコンタクトパターンには欠陥が生じていないと判定する。なお、エッジ部の他に中心部及び角部についても判断した場合は、全ての部分において欠陥が認められなかった場合にのみ、このコンタクトホールには欠陥が生じていないと判定し、それ以外の場合には、欠陥が生じていると判定する。   Next, as shown in step S6, an OR operation is performed on the determination result of the presence / absence of defects at each edge portion performed in step S5, and if a defect is recognized at any one or more edge portions, this contact is determined. If it is determined that the pattern has a defect and no defect is found in any edge portion, it is determined that the contact pattern has no defect. In addition, when judging also about the center part and the corner part in addition to the edge part, it is judged that this contact hole has no defect only when no defect is recognized in all parts. In the case, it is determined that a defect has occurred.

次に、ステップS7に進み、マスク11における全てのコンタクトパターンについて判定が終了したか否かを判断する。そして、未検査のコンタクトパターンが残っている場合には、ステップS4に戻り、未検査のコンタクトパターンから1つを選び、位置特定(ステップS4)、明るさの評価(ステップS5)及び判定(ステップS6)を行う。一方、全てのコンタクトパターンについての検査が終了した場合には、マスク11の検査を終了する。   Next, the process proceeds to step S7, where it is determined whether or not the determination has been completed for all contact patterns in the mask 11. If an uninspected contact pattern remains, the process returns to step S4, one is selected from the uninspected contact patterns, position specification (step S4), brightness evaluation (step S5), and determination (step) S6) is performed. On the other hand, when the inspection for all the contact patterns is finished, the inspection of the mask 11 is finished.

なお、同じ形状のマスクを複数枚検査する場合には、これらのマスクの設計データは共通であるため、1枚目のマスクを検査したときの参照画像を記憶しておけば、2枚目以降のマスクを検査する際には、参照画像を新たに生成する必要はない。すなわち、2枚目以降のマスク検査においては、図3のステップS2に示す工程を省略できる。   When a plurality of masks having the same shape are to be inspected, the design data of these masks is common, so if the reference image obtained when the first mask is inspected is stored, the second and subsequent sheets are stored. When inspecting this mask, it is not necessary to newly generate a reference image. That is, in the second and subsequent mask inspections, the step shown in step S2 in FIG. 3 can be omitted.

次に、本具体例の効果について説明する。
本具体例においては、コンタクトパターン全体の光量を評価するのではなく、コンタクトパターンの一部の領域、例えば、1つのエッジ部のみの明るさを局所的に評価しているため、欠陥の有無を感度よく検出することができる。
また、抽出した一部の領域の輝度レベルに対して、重みカーネルを適用することにより、差画像におけるこの領域の明るさと周囲の領域の明るさとの差を強調することができるため、欠陥の有無をより感度よく検出することができる。
更に、参照画像に対して位置特定用テンプレートを適用することにより、マスクにおけるコンタクトパターンの位置を、正確に且つ効率よく特定することができる。これにより、検査の精度及び効率をより一層向上させることができる。
このように、本具体例によれば、S/N比が高いマスク検査装置及びマスク検査方法を実現することができる。
Next, the effect of this example will be described.
In this example, the light quantity of the entire contact pattern is not evaluated, but the brightness of only a part of the contact pattern, for example, one edge portion is locally evaluated. It can be detected with high sensitivity.
Also, by applying a weight kernel to the luminance level of some extracted areas, the difference between the brightness of this area and the brightness of surrounding areas in the difference image can be emphasized, so there is no defect Can be detected with higher sensitivity.
Furthermore, by applying the position specifying template to the reference image, the position of the contact pattern on the mask can be specified accurately and efficiently. Thereby, the precision and efficiency of inspection can be further improved.
Thus, according to this example, a mask inspection apparatus and a mask inspection method having a high S / N ratio can be realized.

なお、本具体例においては、開口部の内部に遮光性の欠陥が存在している例について説明したが、本具体例に係るマスク検査装置は、開口部の外側に存在している透光性の欠陥、例えば、マスク11においてガラス基板上の遮光膜が欠損した欠陥についても検出可能である。   In this example, an example in which a light-shielding defect exists inside the opening has been described. However, the mask inspection apparatus according to this example has a light-transmitting property that exists outside the opening. Such a defect, for example, a defect in which the light shielding film on the glass substrate is lost in the mask 11 can be detected.

次に、本具体例の変形例について説明する。
先ず、第1の変形例について説明する。
図7は、本変形例における測定用テンプレートを例示する図である。
図7に示すように、本変形例については、前述の具体例における測定用テンプレート25(図6(a)参照)の替わりに、測定用テンプレート35を使用する。測定用テンプレート35においては、コンタクトパターンの各エッジ部に相当する4ヶ所の位置に、差画像の1個の画素に相当する光量測定エリア35aが設けられている。本変形例においては、光量測定エリア35aにより抽出される1個の画素の輝度レベルに基づいて、このエッジ部に欠陥が存在するか否かを判断する。
Next, a modification of this example will be described.
First, a first modification will be described.
FIG. 7 is a diagram illustrating a measurement template in this modification.
As shown in FIG. 7, in this modification, a measurement template 35 is used instead of the measurement template 25 (see FIG. 6A) in the above-described specific example. In the measurement template 35, light amount measurement areas 35a corresponding to one pixel of the difference image are provided at four positions corresponding to the respective edge portions of the contact pattern. In this modification, based on the luminance level of one pixel extracted from the light quantity measurement area 35a, it is determined whether or not there is a defect at this edge portion.

本変形例においては、1個の画素の輝度レベルに基づいて欠陥の有無を判断するため、重みカーネルを設ける必要がない。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の具体例と同様である。   In this modification, it is not necessary to provide a weight kernel because the presence / absence of a defect is determined based on the luminance level of one pixel. Configurations, operations, and effects other than those described above in the present modification are the same as in the above-described specific example.

次に、本具体例の第2の変形例について説明する。
図8は、本変形例における測定用テンプレートを例示する図である。
図8に示すように、本変形例については、前述の具体例における測定用テンプレート25(図6(a)参照)の替わりに、測定用テンプレート45を使用する。測定用テンプレート45においては、コンタクトパターンの各エッジ部に相当する4ヶ所の位置に、矩形の光量測定エリア45aが設けられている。光量測定エリア45aは、差画像において3行3列に配列された9個の画素に相当する。なお、図8においては、図を見易くするために、光量測定エリア45aは1ヶ所のみ示している。
Next, a second modification of this example will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating a measurement template in this modification.
As shown in FIG. 8, in this modification, the measurement template 45 is used instead of the measurement template 25 (see FIG. 6A) in the above-described specific example. In the measurement template 45, rectangular light amount measurement areas 45a are provided at four positions corresponding to the respective edge portions of the contact pattern. The light quantity measurement area 45a corresponds to nine pixels arranged in 3 rows and 3 columns in the difference image. In FIG. 8, only one light amount measurement area 45a is shown for easy viewing of the drawing.

また、本変形例においては、光量測定エリア45aにより抽出される9個の画素の輝度レベルの平均値を評価値とし、この評価値に基づいて、このエッジ部に欠陥が存在するか否かを判断する。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の具体例と同様である。なお、光量測定エリア45aの大きさは、差画像の3行3列の画素に相当する大きさには限定されず、2行2列、2行3列、4行4列等、他の大きさであってもよい。   In the present modification, the average value of the luminance levels of the nine pixels extracted from the light quantity measurement area 45a is used as an evaluation value, and whether or not there is a defect at this edge portion is determined based on this evaluation value. to decide. Configurations, operations, and effects other than those described above in the present modification are the same as in the above-described specific example. The size of the light quantity measurement area 45a is not limited to the size corresponding to the pixels of the 3 rows and 3 columns of the difference image, and other sizes such as 2 rows 2 columns, 2 rows 3 columns, 4 rows 4 columns, and the like. It may be.

次に、本具体例の第3の変形例について説明する。
本変形例においては、測定用テンプレートには図8に示す測定用テンプレート45を使用し、この測定用テンプレート45により抽出される9個の画素の輝度レベルに対して、重みカーネルを適用する。この重みカーネルにおいては、矩形の光量測定エリア45aの中央部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みが、前記矩形の周辺部分に位置する画素の輝度レベル乗じる重みよりも大きい。
Next, a third modification of this example will be described.
In this modification, the measurement template 45 shown in FIG. 8 is used as the measurement template, and the weight kernel is applied to the luminance levels of nine pixels extracted by the measurement template 45. In this weight kernel, the weight multiplied by the luminance level of the pixel located in the central portion of the rectangular light quantity measurement area 45a is larger than the weight multiplied by the luminance level of the pixel located in the peripheral portion of the rectangle.

例えば、本変形例においては、ガウス分布に沿った重みカーネルを適用する。すなわち、光量測定エリア45aの中心を原点としたときのある画素の中心の座標を(i,j)とし、光量測定エリア45aの中心からこの画素の中心までの距離をDとし、輝度レベルの標準偏差をσとし、円周率をπとし、この画素の重みをW(D)、W(D)とするとき、下記数式1及び数式2を定義し、更に、パラメータPを設定することにより、下記数式2を簡略化した下記数式3を定義する。 For example, in this modification, a weight kernel along a Gaussian distribution is applied. That is, the coordinates of the center of a pixel when the center of the light quantity measurement area 45a is the origin is (i, j), the distance from the center of the light quantity measurement area 45a to the center of this pixel is D, and the standard of the luminance level. When the deviation is σ, the circumference is π, and the weights of the pixels are W 1 (D) and W 2 (D), the following Equation 1 and Equation 2 are defined, and the parameter P is set. The following formula 3 is defined by simplifying the following formula 2.

そして、上記数式3に沿って、各画素の重みを決定する。このとき、パラメータPは、例えば、0、1、2、5又は10とする。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の具体例と同様である。本変形例によっても、前述の具体例と同様な効果を得ることができる。   Then, the weight of each pixel is determined according to Equation 3 above. At this time, the parameter P is set to 0, 1, 2, 5, or 10, for example. Configurations, operations, and effects other than those described above in the present modification are the same as in the above-described specific example. Also by this modification, the same effect as the above-mentioned specific example can be acquired.

次に、本発明の比較例について説明する。
図9は、本比較例における光量測定エリアを示す図である。
図9に示すように、本比較例においては、センサ画像及び参照画像について、コンタクトパターン全体を含むような光量測定エリア61を設定し、検査対象とするコンタクトパターンを通過した全光量を測定する。そして、この全光量を、センサ画像と参照画像とで比較して、欠陥の有無を判定する。しかしながら、この方法では、欠陥の有無を感度よく検出することができない。
Next, a comparative example of the present invention will be described.
FIG. 9 is a diagram showing a light amount measurement area in this comparative example.
As shown in FIG. 9, in this comparative example, a light quantity measurement area 61 that includes the entire contact pattern is set for the sensor image and the reference image, and the total light quantity that has passed through the contact pattern to be inspected is measured. Then, the total amount of light is compared between the sensor image and the reference image to determine the presence or absence of a defect. However, this method cannot detect the presence or absence of defects with high sensitivity.

以下、その理由について説明する。
図10は、横軸にコンタクトパターン内の位置をとり、縦軸に輝度をとって、センサ画像及び参照画像における輝度プロファイルを示すグラフ図であり、
図11は、横軸にコンタクトパターン内の位置をとり、縦軸に輝度差をとって、センサ画像及び参照画像における輝度差プロファイルを示すグラフ図である。
なお、図10及び図11に示す「+側ノイズ」とは、センサ画像の総光量が参照画像の総光量よりも大きいノイズを示し、「−側ノイズ」とは、センサ画像の総光量が参照画像の総光量よりも小さいノイズを示す。また、図11の縦軸(輝度差)は、センサ画像の輝度、「+側ノイズ」の値及び「−側ノイズ」の値から、参照画像の輝度を減じた値を示している。
The reason will be described below.
FIG. 10 is a graph showing the luminance profiles in the sensor image and the reference image, with the horizontal axis representing the position in the contact pattern and the vertical axis representing the luminance.
FIG. 11 is a graph showing luminance difference profiles in the sensor image and the reference image, with the horizontal axis representing the position in the contact pattern and the vertical axis representing the luminance difference.
Note that “+ side noise” shown in FIGS. 10 and 11 indicates noise in which the total light amount of the sensor image is larger than the total light amount of the reference image, and “− side noise” refers to the total light amount of the sensor image. The noise is smaller than the total amount of light in the image. Also, the vertical axis (luminance difference) in FIG. 11 indicates a value obtained by subtracting the luminance of the reference image from the luminance of the sensor image, the value of “+ side noise”, and the value of “−side noise”.

図10に示すように、測定結果の輝度プロファイルをとってみても、センサ画像と参照画像との差は明確には現れない。そこで、図11に示すように、輝度差プロファイルをとってみると、センサ画像には、欠陥に相当する位置に、−側ピーク62が観察される。「+側ノイズ」及び「−側ノイズ」の大きさは5%程度であるが、ピーク62の高さは約15%である。   As shown in FIG. 10, even when taking the luminance profile of the measurement result, the difference between the sensor image and the reference image does not appear clearly. Therefore, as shown in FIG. 11, when a luminance difference profile is taken, a negative peak 62 is observed at a position corresponding to a defect in the sensor image. The magnitude of the “+ side noise” and the “− side noise” is about 5%, but the height of the peak 62 is about 15%.

このため、前述の具体例で説明したように、測定された輝度レベルを、コンタクトパターンの一部の領域から局所的に抽出すれば、欠陥に起因するピーク62をノイズから分離して検出することが可能である。従って、欠陥を検出することができる。
これに対して、比較例で説明したように、コンタクトパターンを通過した光の総量を評価する方法では、欠陥に起因する輝度の変動がノイズに埋もれてしまい、欠陥を検出することは困難である。
この結果、本発明の具体例によれば、比較例よりも感度よく欠陥を検出することができる。一例では、本発明の具体例によれば、比較例に対して、S/N比を1.8倍にすることができる。
For this reason, as described in the above specific example, if the measured luminance level is locally extracted from a partial region of the contact pattern, the peak 62 caused by the defect can be detected separately from the noise. Is possible. Therefore, a defect can be detected.
On the other hand, as described in the comparative example, in the method for evaluating the total amount of light that has passed through the contact pattern, the luminance variation due to the defect is buried in noise, and it is difficult to detect the defect. .
As a result, according to the specific example of the present invention, the defect can be detected with higher sensitivity than the comparative example. In one example, according to the specific example of the present invention, the S / N ratio can be increased by 1.8 times compared to the comparative example.

以上、実施形態並びにその具体例及び変形例を参照して本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの例には限定されない。例えば、前述の具体例においては、透過光を用いてマスクを検査する例を示したが、反射光を用いることも可能である。また、前述の具体例においては、TDIセンサによって撮像を行う例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の一次元センサを用いてもよく、2次元センサを用いてもよい。更に、位置特定用テンプレート、測定用テンプレート及び重みカーネルの構成は、前述の具体例及び変形例には限定されず、検査対象とするパターンの種類、形状及び大きさ等に応じて、S/N比が可及的に高くなるような構成を適宜設定すればよい。   The contents of the present invention have been described above with reference to the embodiment and specific examples and modifications thereof, but the present invention is not limited to these examples. For example, in the above-described specific example, an example in which a mask is inspected using transmitted light has been shown, but reflected light can also be used. In the above-described specific example, an example in which imaging is performed using a TDI sensor has been described. However, the present invention is not limited to this, and another one-dimensional sensor or a two-dimensional sensor may be used. Furthermore, the configurations of the position specifying template, the measurement template, and the weight kernel are not limited to the above-described specific examples and modifications, and the S / N is determined according to the type, shape, size, and the like of the pattern to be inspected. A configuration in which the ratio is as high as possible may be set as appropriate.

また、前述の具体例においては、参照画像に位置特定用テンプレートを適用してコンタクトパターンの位置を特定する例を示したが、位置特定用テンプレートはセンサ画像に対して適用してもよい。更に、本発明のマスク検査装置においては、位置特定部を設けずに、設計データのみに基づいてコンタクトパターンの位置を特定することも可能である。更にまた、前述の実施形態及び具体例においては、設計データに基づいて参照画像を生成する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、良品のマスクのセンサ画像を参照画像としてもよい。すなわち、本発明は、Die−to−Database方式のパターン検査装置だけでなく、Die−to−Die方式及びCell−to−Cell方式のパターン検査装置にも適用可能である。   Further, in the specific example described above, an example in which the position specifying template is applied to the reference image to specify the position of the contact pattern is shown, but the position specifying template may be applied to the sensor image. Furthermore, in the mask inspection apparatus of the present invention, the position of the contact pattern can be specified based only on the design data without providing the position specifying unit. Furthermore, in the above-described embodiments and specific examples, an example in which a reference image is generated based on design data has been shown. However, the present invention is not limited to this, and for example, a sensor image of a non-defective mask is used as a reference image. Also good. That is, the present invention can be applied not only to the pattern inspection apparatus of the die-to-database system but also to the pattern inspection apparatus of the die-to-die system and the cell-to-cell system.

更にまた、前述の実施形態及び具体例においては、半導体装置製造用のマスクのコンタクトパターンを検査する例を示したが、検査対象物はこれに限定されず、例えば、マスクの他のパターンを検査してもよく、マスク以外の対象物を検査してもよい。更にまた、前述の実施形態、具体例及び各変形例並びにこれらを組み合わせた例に対して、当業者が適宜設計変更並びに構成要素の追加及び削除を行ったものも、本発明の要旨を含む限り、本発明の範囲に含まれる。   Furthermore, in the above-described embodiments and specific examples, an example in which a contact pattern of a mask for manufacturing a semiconductor device is inspected is shown. However, the inspection object is not limited to this, and for example, other patterns of the mask are inspected. Alternatively, an object other than the mask may be inspected. Furthermore, those in which the person skilled in the art appropriately changed the design and added and deleted the constituent elements of the above-described embodiment, specific examples, modified examples, and examples in which these were combined are also included in the scope of the present invention. And within the scope of the present invention.

(a)は、本発明の実施形態に係るパターン検査方法を例示する図であり、(b)は、比較例に係るパターン検査方法を例示する図である。(A) is a figure which illustrates the pattern inspection method which concerns on embodiment of this invention, (b) is a figure which illustrates the pattern inspection method which concerns on a comparative example. 本発明の具体例に係るマスク検査装置を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the mask inspection apparatus which concerns on the specific example of this invention. 本具体例に係るマスク検査方法を例示するフローチャート図である。It is a flowchart figure which illustrates the mask inspection method which concerns on this example. (a)は、本具体例に係るマスク検査装置の検査対象パターンであるコンタクトパターンを例示する図であり、(b)は、(a)に示すコンタクトパターンの設計データが表すパターンを例示する図であり、(c)は、(a)に示すコンタクトパターンを撮像して得られたセンサ画像を例示する図であり、(d)は、(b)に示す設計データから作成された参照画像を例示する図であり、(e)は、(c)に示すセンサ画像と(d)に示す参照画像との差画像を例示する図である。(A) is a figure which illustrates the contact pattern which is a test object pattern of the mask inspection apparatus which concerns on this example, (b) is a figure which illustrates the pattern which the design data of the contact pattern shown to (a) represents (C) is a diagram illustrating a sensor image obtained by imaging the contact pattern shown in (a), and (d) is a reference image created from the design data shown in (b). It is a figure which illustrates, (e) is a figure which illustrates the difference image of the sensor image shown to (c), and the reference image shown to (d). (a)はコンタクトパターンの位置決めを行うための位置特定用テンプレートを例示する図であり、(b)は、(a)に示す位置特定用テンプレートを図4(b)に示す参照画像にマッチングさせた場合を例示する図である。(A) is a figure which illustrates the template for position specification for positioning a contact pattern, (b) matches the template for position specification shown in (a) with the reference image shown in FIG.4 (b). It is a figure which illustrates the case. (a)は、光量測定エリアを規定する測定用テンプレートを示す図であり、(b)は、(a)に示す測定用テンプレートを図4(e)に示す差画像にマッチングさせた場合を例示する図であり、(c)は、重みカーネルを例示する図である。(A) is a figure which shows the measurement template which prescribes | regulates a light quantity measurement area, (b) illustrates the case where the measurement template shown to (a) is matched with the difference image shown to FIG.4 (e). (C) is a figure which illustrates a weight kernel. 本具体例の第1の変形例における測定用テンプレートを例示する図である。It is a figure which illustrates the template for a measurement in the 1st modification of this example. 本具体例の第2の変形例における測定用テンプレートを例示する図である。It is a figure which illustrates the template for a measurement in the 2nd modification of this example. 比較例における光量測定エリアを示す図である。It is a figure which shows the light quantity measurement area in a comparative example. 横軸にコンタクトパターン内の位置をとり、縦軸に輝度をとって、センサ画像及び参照画像における輝度プロファイルを示すグラフ図である。It is a graph which shows the brightness | luminance profile in a sensor image and a reference image, taking the position in a contact pattern on a horizontal axis, and taking a brightness | luminance on a vertical axis | shaft. 横軸にコンタクトパターン内の位置をとり、縦軸に輝度差をとって、センサ画像及び参照画像における輝度差プロファイルを示すグラフ図である。It is a graph which shows the brightness | luminance difference profile in a sensor image and a reference image by taking the position in a contact pattern on a horizontal axis, and taking a brightness | luminance difference on a vertical axis | shaft.

符号の説明Explanation of symbols

1 マスク検査装置、2 センサ部、3 参照画像生成部、4 差画像作成部、5 位置特定部、6 判定部、11 マスク、12 データベース、22、22a コンタクトパターン、23 欠陥、24 位置特定用テンプレート、24a、24b 開口部、25、35、45 測定用テンプレート、25a、35a、45a、61 光量測定エリア、26 重みカーネル、26a、26b 画素、62 ピーク、101 マスク、102 コンタクトパターン、103 欠陥、104、105 光量測定エリア DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mask inspection apparatus, 2 sensor part, 3 reference image production | generation part, 4 difference image creation part, 5 position specification part, 6 determination part, 11 mask, 12 database, 22, 22a contact pattern, 23 defect, 24 position specification template 24a, 24b Opening, 25, 35, 45 Measurement template, 25a, 35a, 45a, 61 Light measurement area, 26 Weight kernel, 26a, 26b Pixel, 62 Peak, 101 Mask, 102 Contact pattern, 103 Defect, 104 , 105 Light intensity measurement area

Claims (15)

被検査体を撮像してセンサ画像を取得するセンサ部と、
前記センサ画像と参照画像との差画像を作成する参照画像生成部と、
前記差画像における前記被検査体の検査対象パターンに相当する領域の一部の領域の明るさに基づいて欠陥の有無を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
A sensor unit that captures an image of the inspected object and obtains a sensor image;
A reference image generation unit for creating a difference image between the sensor image and the reference image;
A determination unit that determines the presence or absence of a defect based on the brightness of a partial region of the region corresponding to the inspection target pattern of the inspection object in the difference image;
A pattern inspection apparatus comprising:
前記被検査体の設計データに基づいて前記参照画像を生成する参照画像生成部をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載のパターン検査装置。   The pattern inspection apparatus according to claim 1, further comprising a reference image generation unit configured to generate the reference image based on design data of the object to be inspected. 前記一部の領域は、前記差画像の1又は複数個の画素を含む領域であり、
前記判定部は、前記画素の輝度レベルの平均値に基づいて前記欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項1または2に記載のパターン検査装置。
The partial area is an area including one or a plurality of pixels of the difference image,
The pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein the determination unit determines the presence / absence of the defect based on an average value of luminance levels of the pixels.
前記一部の領域は、前記差画像の複数個の画素を含む領域であり、
前記判定部は、前記複数の画素の輝度レベルに重みカーネルを適用して算出した評価値に基づいて、前記欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項1または2に記載のパターン検査装置。
The partial area is an area including a plurality of pixels of the difference image,
The pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein the determination unit determines the presence or absence of the defect based on an evaluation value calculated by applying a weight kernel to a luminance level of the plurality of pixels. .
前記一部の領域は十字形の領域であり、
前記重みカーネルにおける前記十字形の交差部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みは、前記十字形の枝部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みよりも大きいことを特徴とする請求項4記載のパターン検査装置。
The partial area is a cross-shaped area;
5. The weight multiplied by the luminance level of the pixel located at the intersection of the cross in the weight kernel is greater than the weight multiplied by the luminance level of the pixel located at the branch of the cross. Pattern inspection equipment.
前記一部の領域は矩形の領域であり、
前記重みカーネルにおける前記矩形の中央部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みは、前記矩形の周辺部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みよりも大きいことを特徴とする請求項4記載のパターン検査装置。
The partial area is a rectangular area;
5. The pattern according to claim 4, wherein a weight multiplied by a luminance level of a pixel located in a central portion of the rectangle in the weight kernel is larger than a weight multiplied by a luminance level of a pixel located in a peripheral portion of the rectangle. Inspection device.
前記参照画像又は前記センサ画像における複数の領域の明るさをそれぞれ測定することにより前記被検査体における前記検査対象パターンの位置を特定する位置特定部をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のパターン検査装置。   2. The apparatus according to claim 1, further comprising a position specifying unit that specifies a position of the inspection target pattern in the inspection object by measuring brightness of a plurality of regions in the reference image or the sensor image. The pattern inspection apparatus according to any one of 6. 被検査体を撮像してセンサ画像を取得する工程と、
前記センサ画像と参照画像との差画像を作成する工程と、
前記差画像における前記被検査体の検査対象パターンに相当する領域の一部の領域の明るさに基づいて欠陥の有無を判定する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
Capturing a sensor image by imaging the object to be inspected;
Creating a difference image between the sensor image and a reference image;
Determining the presence or absence of defects based on the brightness of a partial area of the area corresponding to the inspection target pattern of the inspection object in the difference image;
A pattern inspection method comprising:
前記参照画像は、前記被検査体の設計データに基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項8記載のパターン検査方法。   9. The pattern inspection method according to claim 8, wherein the reference image is generated based on design data of the object to be inspected. 前記一部の領域は、前記差画像の1又は複数個の画素を含む領域であり、
前記判定する工程において、前記画素の輝度レベルの平均値に基づいて、前記欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項8または9に記載のパターン検査方法。
The partial area is an area including one or a plurality of pixels of the difference image,
The pattern inspection method according to claim 8 or 9, wherein, in the determining step, the presence or absence of the defect is determined based on an average value of luminance levels of the pixels.
前記一部の領域は、前記差画像の複数個の画素を含む領域であり、
前記判定する工程において、前記複数の画素の輝度レベルに重みカーネルを適用して算出した評価値に基づいて、前記欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項8または9に記載のパターン検査方法。
The partial area is an area including a plurality of pixels of the difference image,
10. The pattern inspection according to claim 8, wherein in the determining step, the presence or absence of the defect is determined based on an evaluation value calculated by applying a weight kernel to a luminance level of the plurality of pixels. Method.
前記一部の領域は十字形の領域であり、
前記重みカーネルにおける前記十字形の交差部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みを、前記十字形の枝部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みよりも大きくすることを特徴とする請求項11記載のパターン検査方法。
The partial area is a cross-shaped area;
12. The weight multiplied by the luminance level of the pixel located at the crossing portion of the cross shape in the weight kernel is made larger than the weight multiplied by the luminance level of the pixel located at the branch portion of the cross shape. The pattern inspection method described.
前記一部の領域は矩形の領域であり、
前記重みカーネルにおける前記矩形の中央部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みを、前記矩形の周辺部分に位置する画素の輝度レベルに乗じる重みよりも大きくすることを特徴とする請求項11記載のパターン検査方法。
The partial area is a rectangular area;
The weight multiplied by the luminance level of the pixel located in the central portion of the rectangle in the weight kernel is set larger than the weight multiplied by the luminance level of the pixel located in the peripheral portion of the rectangle. Pattern inspection method.
前記参照画像又は前記センサ画像における複数の領域の明るさをそれぞれ測定することにより前記被検査体における前記検査対象パターンの位置を特定する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項18〜13のいずれか1つに記載のパターン検査方法。   14. The method according to claim 18, further comprising a step of specifying a position of the inspection target pattern on the object to be inspected by measuring brightness of a plurality of regions in the reference image or the sensor image. The pattern inspection method according to any one of the above. 前記被検査体は、半導体装置を製造するためのマスクであり、
前記検査対象パターンは、前記半導体装置にコンタクトホールを形成するためのコンタクトパターンであり、
前記一部の領域は、前記コンタクトパターンのエッジ部であり、
前記判定する工程において、前記コンタクトパターンのエッジ部のうち少なくとも1つのエッジ部に欠陥があると判断された場合には、前記コンタクトパターンに欠陥があると判定することを特徴とする請求項8〜14のいずれか1つに記載のパターン検査方法。
The object to be inspected is a mask for manufacturing a semiconductor device,
The inspection target pattern is a contact pattern for forming a contact hole in the semiconductor device,
The partial region is an edge portion of the contact pattern;
9. In the determining step, if it is determined that at least one edge portion of the edge portions of the contact pattern is defective, it is determined that the contact pattern is defective. The pattern inspection method according to any one of 14.
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