JP2011085536A - レビュー装置および検査装置システム - Google Patents

Abstract

【課題】欠陥の種類やサイズにかかわらず、欠陥を容易に視認することのできるレビュー装置および検査装置システムを提供する。
【解決手段】レビュー装置は、複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に参照画像データと光学画像データを対応させて参照画像および光学画像を得る手段と、複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、参照画像データと光学画像データとから得られる比較画像データをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて比較画像を得る手段とを有する。比較画像データに対応する階調値は、このデータに対応する参照画像データと光学画像データの各階調値で表される。
【選択図】図１

Description

本発明は、レビュー装置および検査装置システムに関する。

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、測定データと設計画像データとが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。）。

特開２００８−１１２１７８号公報

欠陥検査装置では、欠陥の性状に応じて複数のアルゴリズムが選択される。各アルゴリズムには閾値がそれぞれ設定されており、その閾値を超える反応値を有するものが欠陥として検出される。この場合、まず、アルゴリズムに対して暫定的な閾値が設定され、この閾値に基づいて行った欠陥検査結果がレビューされる。この処理を繰り返し、十分な欠陥検出感度が得られたと判定されると、上記暫定的な閾値がアルゴリズムの閾値として決定される。

ところで、欠陥検査工程においては、検査結果から作成されたデータを基にモニタに欠陥が表示され、オペレータは、これが本当に問題となる欠陥であるか否かを判定するとともに欠陥を分類する。具体的には、測定データである光学画像と参照画像から比較画像が生成され、比較画像に表示された欠陥がオペレータによってレビューされる。これらの画像における画素データは、画素毎の階調値で表現される。具体的には、各画素には、２５６段階の階調値を有するカラーパレットより０階調から２５５階調のいずれかの値が与えられ、これによって描画パターンや欠陥が表示される。

また、光学画像は、実際に描画されたパターンを撮像して得られた画像であるので、通常、パターンエッジの断面は、描画データで規定されるような理想的な形状にはならない。例えば、描画データではパターンの断面形状が矩形であったとしても、実際のパターンではなだらかなテーパ形状をとることが多い。このため、階調値はパターンエッジ付近において徐々に変化する。したがって、欠陥判定処理に際しては、どこがパターンエッジであるかを規定することが必要になる。

従来は、参照画像と光学画像を生成した後、これらの階調値の差を求めて比較画像を生成していた。参照画像と光学画像に違いがあれば、それが比較画像に表示されるので、比較画像を見ることで欠陥個所を特定することが可能である。しかしながら、上述したように、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。このため、従来法によっては、比較画像で微小欠陥を視認するのが困難となっている。

また、参照画像と光学画像におけるパターンエッジは所定の幅を持って規定されるが、微小欠陥がこの幅より小さいものであると、パターンエッジに隠れてしまう。特に、従来はパターンエッジを黒で表現することが多く、こうした場合にはパターンエッジ内にある微小欠陥を見出すのは極めて難しい。また、描画パターンが微細になるとパターンエッジと区別し難くなるという問題もある。一方、パターンのあるところとないところで階調値の差を大きくすると微小欠陥は視認しやすくなるが、今度は大きな欠陥が見難くなるという問題を生じる。

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、本発明の目的は、欠陥の種類やサイズにかかわらず、欠陥を容易に視認することのできるレビュー装置および検査装置システムを提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、複数のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の画像データと第２の画像データを対応させて第１の画像および第２の画像を得る手段と、
複数のカラーパレットの中から新たに選択されたカラーパレットを用い、第１の画像データと第２の画像データから得られる比較画像データをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて比較画像を得る手段とを有することを特徴とするレビュー装置に関する。
第１の画像データを参照画像データとし、第２の画像データを光学画像データとすれば、第１の画像は参照画像であり、第２の画像は光学画像である。尚、第１の画像データを光学画像データとし、第２の画像データを参照画像データとしてもよい。これらは、ダイ−トゥ−データベース検査に対応する。
第１の画像データと第２の画像データをいずれも光学画像データとすれば、第１の画像と第２の画像はどちらも光学画像である。これは、ダイ−トゥ−ダイ検査に対応する。

本発明の第１の態様において、複数のカラーパレットは、パターンエッジの情報を有し、階調値が同じ色に対しそれぞれ異なる補正係数を用いてガンマ補正処理がされていることが好ましい。

本発明の第２の態様は、複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の画像データと第２の画像データを対応させて第１の画像および第２の画像を得る手段と、
複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、第１の画像データと第２の画像データから得られる比較画像データをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて比較画像を得る手段とを有し、
第２のカラーパレットは、第１の画像データに対応する階調値と、第２の画像データに対応する階調値とを備えており、
比較画像データに対応する階調値は、このデータに対応する第１の画像データと第２の画像データの各階調値で表されることを特徴とするレビュー装置に関する。
第１の画像データを参照画像データとし、第２の画像データを光学画像データとすれば、第１の画像は参照画像であり、第２の画像は光学画像である。尚、第１の画像データを光学画像データとし、第２の画像データを参照画像データとしてもよい。これらは、ダイ−トゥ−データベース検査に対応する。
第１の画像データと第２の画像データをいずれも光学画像データとすれば、第１の画像と第２の画像はどちらも光学画像である。これは、ダイ−トゥ−ダイ検査に対応する。

本発明の第２の態様において、複数の第１のカラーパレットは、パターンエッジの情報を有し、複数の第２のカラーパレットは、階調値が同じ色に対しそれぞれ異なる補正係数を用いてガンマ補正処理がされていることが好ましい。

本発明の第３の態様は、検査対象に光を照射して第１の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第１の参照画像を作成する参照画像作成手段と、第１の光学画像と第１の参照画像を比較する比較手段とを備えた検査装置と、
比較により欠陥と判断された箇所の情報、第１の光学画像および第１の参照画像が入力されるレビュー装置とを有し、
レビュー装置は、複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の光学画像のデータと第１の参照画像のデータを対応させて第２の光学画像と第２の参照画像を得る手段と、
複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、第１の光学画像のデータと第１の参照画像のデータから得られる第１の比較画像のデータをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて第２の比較画像を得る手段とを有することを特徴とする検査装置システムに関する。
上記の検査装置システムは、ダイ−トゥ−データベース検査に対応する。

本発明の第４の態様は、検査対象に光を照射して第１の光学画像を得る光学画像取得手段と、第１の光学画像同士を比較する比較手段とを備えた検査装置と、
比較により欠陥と判断された箇所の情報および第１の光学画像が入力されるレビュー装置とを有し、
レビュー装置は、複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の光学画像のデータを対応させて第２の光学画像を得る手段と、
複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、第１の光学画像のデータから得られる第１の比較画像のデータをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて第２の比較画像を得る手段とを有することを特徴とする検査装置システムに関する。
上記の検査装置システムは、ダイ−トゥ−ダイ検査に対応する。

本発明の第１の態様によれば、複数のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の画像データと第２の画像データを対応させて第１の画像および第２の画像を得る。また、複数のカラーパレットの中から新たに選択されたカラーパレットを用い、第１の画像データと第２の画像データから得られる比較画像データをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて比較画像を得る。これにより、欠陥の種類やサイズにかかわらず、欠陥を容易に視認することのできるレビュー装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の画像データと第２の画像データを対応させて第１の画像および第２の画像を得る。また、複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、第１の画像データと第２の画像データから得られる比較画像データをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて比較画像を得る。これにより、欠陥の種類やサイズにかかわらず、欠陥を容易に視認することのできるレビュー装置が提供される。
また、比較画像データに対応する階調値は、このデータに対応する第１の画像データと第２の画像データの各階調値で表される。したがって、比較画像により欠陥の有無だけでなく欠陥の種類まで予測することが可能である。

本発明の第３の態様によれば、レビュー装置は、複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の光学画像のデータと第１の参照画像のデータを対応させて第２の光学画像と第２の参照画像を得る手段と、複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、第１の光学画像のデータと第１の参照画像のデータから得られる第１の比較画像のデータをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて第２の比較画像を得る手段とを有するので、欠陥の種類やサイズにかかわらず、欠陥を容易に視認することのできる検査装置システムが提供される。

本発明の第４の態様によれば、レビュー装置は、複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の光学画像のデータを対応させて第２の光学画像を得る手段と、複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、第１の光学画像のデータから得られる第１の比較画像のデータをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて第２の比較画像を得る手段とを有するとを有するので、欠陥の種類やサイズにかかわらず、欠陥を容易に視認することのできる検査装置システムが提供される。

２次元の階調値による比較画像の表現についての説明図である。 本実施の形態における検査装置のシステム構成図である。 本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。 本実施の形態の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についての説明図である。 フィルタ処理についての説明図である。

上述したように、オペレータは、比較画像に表示された欠陥をレビューして、欠陥の判定と分類を行う。比較画像は参照画像と光学画像から生成され、これらの画像における画素データは、いずれも画素毎の階調値で表現される。ここで、従来は、２５６段階の階調値を有する１種類のカラーパレットより０階調から２５５階調のいずれかの値が各画素に対して与えられて、参照画像、光学画像、比較画像の各描画パターンが表示されていた。つまり、適用されるカラーパレットは、どの画像に対しても共通であり、また、欠陥の種類やサイズに関係なく１種類であった。このため、欠陥によってはオペレータがレビューする際に非常に視認し難くなる事態が発生していた。尚、参照画像と光学画像に適用されるカラーパレットと、比較画像に適用されるカラーパレットとが異なる場合もあるが、こうした場合にも欠陥の種類やサイズによらずそれぞれ同じカラーパレットの中から階調値が与えられるため、上記と同様の問題が発生する。

そこで、本発明の１つの態様においては、複数のカラーパレットを用意し、参照画像、光学画像および比較画像の別、欠陥の種類、サイズ、欠陥の発生する場所等に応じて、この中から適当なカラーパレットを選択する。この場合、比較画像は、参照画像と光学画像の階調値の差を求めることにより生成される。参照画像と光学画像に違いがあれば、それが比較画像に表示されるので、比較画像を見ることで欠陥個所を特定することが可能である。本態様によれば、画像や欠陥に応じてカラーパレットを選択するので、パターンや欠陥を容易に視認できるようになる。また、これらのカラーパレットは、階調値が同じ色に対しそれぞれ異なる補正係数を用いてガンマ補正処理がされていることが好ましい。これにより、同じ階調値であっても欠陥を見やすくする色を選択できるので、欠陥の視認性を一層向上させることができる。

また、本発明の別の態様においては、参照画像用および光学画像用のカラーパレット（第１のカラーパレットとも言う。）を複数用意し、また、これらとは別に比較画像用のカラーパレット（第２のカラーパレットとも言う。）も複数用意する。第１のカラーパレットと第２のカラーパレットは、例えば、それぞれ３〜４種類程度用意しておくことが好ましい。この場合、第２のカラーパレットは、参照画像データに対応する階調値と、光学画像データに対応する階調値とを備えており、比較画像データに対応する階調値は、この比較画像データに対応する参照画像データと光学画像データの各階調値で表される。すなわち、この態様によれば、比較画像は２次元の階調値で表現される。一方、参照画像と光学画像は１次元の階調値で表現される。

参照画像と光学画像から比較画像を生成する際、参照画像と光学画像の対応する画素間の階調差を比較画像の対応する画素にあてはめると、参照画像と光学画像で違いのある個所、すなわち、欠陥個所が比較画像に表示される。この場合、参照画像と光学画像は１次元の階調値で表現されるので、これらの差である比較画像の階調値も１次元である。例えば、参照画像における画素Ａの階調値を１００、光学画像における画素Ａの階調値を９０とすれば、比較画像における画素Ａの階調値は１０になる。また、参照画像における画素Ｂの階調値を２００、光学画像における画素Ｂの階調値を１９０とすれば、比較画像における画素Ｂの階調値は１０になる。

一方、上記の例において、比較画像における画素を２次元で表現すると、画素Ａについては（１００、９０）となり、画素Ｂについては（２００、１９０）となる。つまり、１次元の表現では画素Ａと画素Ｂは同じ階調値になるが、２次元の表現によればこれらには異なる値が与えられる。すなわち、２次元の表現によれば従来は同じ値でしか表現できなかったものであっても異なる値で表現することができる。このことは、２次元の表現形式の方が１次元の表現形式に比べて表現の幅が広がることを意味している。

２次元の階調値による比較画像の表現について図１を用いてさらに説明する。

図１において、Ｘ軸は参照画像の階調値を表し、Ｙ軸は光学画像の階調値を表す。階調値が０（ゼロ）であればそこにはパターンがないことになる。一方、階調値が２５５に近付くと、その画素におけるパターンの存在が示される。正常なパターンであれば、参照画像の階調値と光学画像の階調値は等しくなる。つまり、階調値は、点（０，０）と点（２５５，２５５）を結ぶ直線１上のいずれかの値をとる。一方、階調値が直線１に乗らない場合には、その場所で欠陥が発生していることになる。

パターンのあるところとパターンのないところの境界はパターンエッジで表現される。図１で言えば、点（０，０）に近い領域と、点（０，２５５）および点（２５５，０）に近い領域との境界には、パターンエッジが存在する。このパターンエッジはある幅を持って規定される。図１の例では、符号２がパターンエッジである。但し、パターンエッジは、参照画像と光学画像に適用される第１のカラーパレットで定義される情報であって、比較画像が適用される第２のカラーパレットには本来パターンエッジの情報はない。

例えば、比較画像のある画素が符号３で表される階調値であったとする。この画素はパターンエッジ２で区切られたパターン形成領域にあり、階調値が直線１上にないことから、この画素には何らかの欠陥が生じていると考えられる。そして、２次元の表現形式によるこの階調値によれば、本来パターンのないはずのところにパターンが形成されていることが予想される。したがって、この欠陥は凸欠陥であると予想される。

また、例えば、比較画像のある画素が符号４で表される階調値であったとする。この画素もパターンエッジ２で区切られたパターン形成領域にあり、また、階調値が直線１上にないので何らかの欠陥が生じていると考えられる。そして、２次元の表現形式によるこの階調値によれば、本来パターンのあるはずのところにパターンが形成されていないことが予想される。したがって、この欠陥は凹欠陥であると予想される。

また、例えば、比較画像のある画素が符号５で表される階調値であったとする。この画素は、パターンエッジ２の中にある。階調値が直線１上にないことから、この画素にも何らかの欠陥が生じていると考えられる。

さらに、例えば、比較画像のある画素が符号６で表される階調値であったとする。この画素もパターンエッジ２で区切られたパターン形成領域の外にある。階調値が直線１上にないことから、この画素にも何らかの欠陥が生じていると考えられる。そして、２次元の表現形式によるこの階調値によれば、本来パターンのないはずのところにパターンが形成されていることが予想される。したがって、この欠陥は凸欠陥であると予想される。

このように、２次元の階調値で表現されるカラーパレットを用いて比較画像を作成することにより、欠陥の種類を予測できる。すなわち、参照画像と光学画像の階調値の差から比較画像を生成する場合には、欠陥の有無は特定できても欠陥の種類までは把握できないが、２次元の階調値で比較画像を表現する場合には、欠陥の種類まで予測することが可能となる。例えば、図１で、直線１を境に点（２５５，０）の側（領域Ａ_１）にある欠陥は凹欠陥であると予想される。一方、直線１を境に点（０，２５５）の側（領域Ａ_２）にある欠陥は凸欠陥であると予想される。但し、これはダイ−トゥ−データベース検査の場合であり、ダイ−トゥ−ダイ検査の場合には、比較する２つの光学画像の内のどちらに欠陥があるかによって、領域Ａ_１および領域Ａ_２と凸欠陥および凹欠陥との各対応関係が決まる。

図２は、本実施の形態における検査装置の構成図である。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２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磁気ディスク装置１０９、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、磁気ディスク装置１０９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２では、本実施の形態で必要な構成要素を記載しているが、マスクを検査するのに必要な他の公知要素が含まれていてもよい。

図３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３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４は、検査工程を示すフローチャートである。

図４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２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５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５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５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。

図４の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）の一例である磁気ディスク装置１０９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。磁気ディスク装置１０９には、例えば、図形の基準位置における座標、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。

図４のＳ２１４は展開工程である。この工程においては、図２の展開回路１１１が、磁気ディスク装置１０９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データが展開回路１１１に入力されると、展開回路１１１は、設計パターンデータ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。

図４の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６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（光学画像）および参照画像とを検査結果として保存する。

本発明の検査装置システム４００は、検査装置１００と、検査結果を閲覧するためのレビュー装置５００とを有する（図３）。レビュー装置５００を用いて、オペレータは、上記の検査結果を基にレビューを行う。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。

次に、レビュー装置５００を用いた検査方法について説明する。

本発明のレビュー装置５００は、複数のカラーパレットを有する。これらのカラーパレットは、検査装置システムとは別個のカラーパレット作成手段で作成される。このとき、実際の検査結果画像である光学画像を表示して視認性を確認しながらカラーパレットを作成してもよい。

検査装置１００での検査が終わると、検査装置１００からレビュー装置５００へ検査結果が送られる。具体的には、欠陥と判断された箇所の情報、参照画像および光学画像が検査結果として送られる。このとき、検査装置１００から入力された参照画像と光学画像の表示はグレースケールとなっているので、視認性を向上させるため、これらの表示はレビュー装置５００でカラー表示に変換される。この際に、本実施の形態では複数のカラーパレットが用いられる。尚、以下の例では、参照画像および光学画像に用いるカラーパレットと、比較画像に用いるカラーパレットとは、それぞれ異なるグループから選択されるが、１つのグループからそれぞれの画像や欠陥に適したカラーパレットが選択されるようにしてもよい。

参照画像と光学画像には、１次元の階調値で表現されるカラーパレット（第１のカラーパレット）を用いる。第１のカラーパレットには、パターンエッジを表示するためのパラメータが含まれる。階調値は、例えば２５６段階とすることができる。一方、比較画像には、２次元の階調値で表現されるカラーパレット（第２のカラーパレット）を用いる。第１のカラーパレットの階調値を２５６段階とすれば、第２のカラーパレットの階調値は（２５６×２５６）段階となる。第２のカラーパレットは、参照画像データに対応する階調値と、光学画像データに対応する階調値とを備えており、比較画像データに対応する階調値は、これに対応する参照画像データと光学画像データの各階調値で表される。例えば、ある画素について、参照画像の階調値をｘ、光学画像の階調値をｙとしたとき、比較画像の階調値は（ｘ，ｙ）で表示される。また、比較画像のカラーパレットには、階調値が同じ色に対しそれぞれ異なる補正係数を用いてガンマ補正がされている。欠陥に応じたカラーパレットを選択することにより、同じ階調値であっても欠陥を見やすくする色を適用できるので、欠陥の視認性をより向上させることができる。

上述した方法によって検査装置１００による検査が行われると、この検査結果が検査装置１００からレビュー装置５００に送られる。次いで、レビュー装置５００は自動的に適当なカラーパレットを選択する。具体的には、欠陥の種類、サイズ、欠陥の発生する場所、欠陥の性状に応じたアルゴリズムなどの情報を基に、適当なカラーパレットが選択される。

カラーパレットの選択はオペレータが行ってもよい。この場合、オペレータは、検査結果と自身の感覚に基づいて適当なカラーパレットを選択する。例えば、オペレータは、検査装置システムのレビュー画面に、欠陥判定の根拠となった参照画像と、欠陥が含まれる光学画像とを表示し、視認性のよい画像を得るのに適したカラーパレットを選択する。同様に、比較画像についてもレビュー画面に表示し、対象となっている欠陥の表示に適したカラーパレットを選択する。

上記のようにして表示された欠陥の画像は、欠陥の種類やサイズなどにかかわらずオペレータが視認しやすいものとなっている。したがって、オペレータは、作成された画像を基にレビューを行って欠陥を分類する。具体的には、オペレータが目視で欠陥箇所のパターンを確認し、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する。

オペレータによるレビューを終えたマスクは、例えば、修正に必要な情報とともに修正装置に送られる。修正に必要な情報には、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などが含まれる。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。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。

以上述べたように、本発明によれば、複数のカラーパレットを用意し、画像や欠陥に応じてこの中から適当なカラーパレットを選択するので、欠陥の種類やサイズにかかわらず容易に欠陥を視認することができるようになる。また、２次元の階調値で表現されるカラーパレットを用いて比較画像を作成することにより、欠陥の有無だけでなく欠陥の種類まで予測することが可能である。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、また、ダイ−トゥ−データベース方式を例に説明したが、欠陥検査の方法はダイ−トゥ−ダイ方式であってもよい。したがって、本発明は次のように表現することができる。

本発明の第１の態様によるレビュー装置は、複数のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の画像データと第２の画像データを対応させて第１の画像および第２の画像を得る手段と、複数のカラーパレットの中から新たに選択されたカラーパレットを用い、第１の画像データと第２の画像データから得られる比較画像データをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて比較画像を得る手段とを有することを特徴とする。
この場合、第１の画像データを参照画像データとし、第２の画像データを光学画像データとすれば、第１の画像は参照画像であり、第２の画像は光学画像である。尚、第１の画像データを光学画像データとし、第２の画像データを参照画像データとしてもよい。これらは、ダイ−トゥ−データベース検査に対応する。
一方、第１の画像データと第２の画像データをいずれも光学画像データとすれば、第１の画像と第２の画像はどちらも光学画像である。これは、ダイ−トゥ−ダイ検査に対応する。

また、本発明の第２の態様によるレビュー装置は、複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の画像データと第２の画像データを対応させて第１の画像および第２の画像を得る手段と、複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、第１の画像データと第２の画像データから得られる比較画像データをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて比較画像を得る手段とを有する。第２のカラーパレットは、第１の画像データに対応する階調値と、第２の画像データに対応する階調値とを備えており、比較画像データに対応する階調値は、このデータに対応する第１の画像データと第２の画像データの各階調値で表される。
この場合、第１の画像データを参照画像データとし、第２の画像データを光学画像データとすれば、第１の画像は参照画像であり、第２の画像は光学画像である。尚、第１の画像データを光学画像データとし、第２の画像データを参照画像データとしてもよい。これらは、ダイ−トゥ−データベース検査に対応する。
第１の画像データと第２の画像データをいずれも光学画像データとすれば、第１の画像と第２の画像はどちらも光学画像である。これは、ダイ−トゥ−ダイ検査に対応する。

ダイ−トゥ−ダイ方式による検査装置システムに本発明のレビュー装置を適用した場合、この検査装置システムは、検査対象に光を照射して複数の第１の光学画像を得る光学画像取得手段と、第１の光学画像同士を比較する比較手段とを備えた検査装置と、比較により欠陥と判断された箇所の情報および第１の光学画像が入力されるレビュー装置とを有するものである。そして、このレビュー装置は、複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の光学画像のデータを対応させて第２の光学画像を得る手段と、複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、第１の光学画像のデータから得られる第１の比較画像のデータをこのカラーパレットで定義される階調値に対応させて第２の比較画像を得る手段とを有する。

また、上記実施の形態では、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができることは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全てのパターン検査装置またはパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。

１ 直線
２ パターンエッジ
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
１０９ 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 検査装置システム
５００ レビュー装置

Claims (5)

1. 複数のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の画像データと第２の画像データを対応させて第１の画像および第２の画像を得る手段と、
   前記複数のカラーパレットの中から新たに選択されたカラーパレットを用い、前記第１の画像データと前記第２の画像データから得られる比較画像データを該カラーパレットで定義される階調値に対応させて比較画像を得る手段とを有することを特徴とするレビュー装置。
2. 複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に第１の画像データと第２の画像データを対応させて第１の画像および第２の画像を得る手段と、
   複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、前記第１の画像データと前記第２の画像データから得られる比較画像データを該カラーパレットで定義される階調値に対応させて比較画像を得る手段とを有し、
   前記第２のカラーパレットは、前記第１の画像データに対応する階調値と、前記第２の画像データに対応する階調値とを備えており、
   前記比較画像データに対応する階調値は、該データに対応する第１の画像データと第２の画像データの各階調値で表されることを特徴とするレビュー装置。
3. 前記複数の第１のカラーパレットは、パターンエッジの情報を有し、複数の第２のカラーパレットは、階調値が同じ色に対しそれぞれ異なる補正係数を用いてガンマ補正処理がされていることを特徴とする請求項２に記載のレビュー装置。
4. 検査対象に光を照射して第１の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第１の参照画像を作成する参照画像作成手段と、前記第１の光学画像と前記第１の参照画像を比較する比較手段とを備えた検査装置と、
   前記比較により欠陥と判断された箇所の情報、前記第１の光学画像および前記第１の参照画像が入力されるレビュー装置とを有し、
   前記レビュー装置は、複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に前記第１の光学画像のデータと前記第１の参照画像のデータを対応させて第２の光学画像と第２の参照画像を得る手段と、
   複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、前記第１の光学画像のデータと前記第１の参照画像のデータから得られる第１の比較画像のデータを該カラーパレットで定義される階調値に対応させて第２の比較画像を得る手段とを有することを特徴とする検査装置システム。
5. 検査対象に光を照射して第１の光学画像を得る光学画像取得手段と、前記第１の光学画像同士を比較する比較手段とを備えた検査装置と、
   前記比較により欠陥と判断された箇所の情報および前記第１の光学画像が入力されるレビュー装置とを有し、
   前記レビュー装置は、複数の第１のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットで定義される階調値に前記第１の光学画像のデータを対応させて第２の光学画像を得る手段と、
   複数の第２のカラーパレットの中から選択されたカラーパレットを用い、前記第１の光学画像のデータから得られる第１の比較画像のデータを該カラーパレットで定義される階調値に対応させて第２の比較画像を得る手段とを有することを特徴とする検査装置システム。

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