JP4554635B2 - パターン検査装置、パターン検査方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、パターン検査装置、パターン検査方法、或いは、かかる方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに係り、例えば、半導体製造に用いる試料となる物体のパターン欠陥を検査するパターン検査技術に関し、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フォトマスク、ウェハ、あるいは液晶基板などの極めて小さなパターンの欠陥を検査する装置に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、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。よって、かかる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、微細な回路パターンを描画することができるパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。

そして、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一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、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査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。

一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：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。このため、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きている。

ここで、従来のパターン検査装置では、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行うことが知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ検査」や、マスクパターンを描画する時に使用したＣＡＤデータを検査装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンの情報）をベースに設計画像データを生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像データとを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照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、パターン欠陥有りと判定する。

ここで、上述したセンサとして、測定データを一度に２画素以上測定するラインセンサを用いる場合に、並列読み出しの際の画素信号間の交信（クロストーク）によると思われる信号誤差によって、パターンから一定間隔離れた領域に置いて、本来存在しないはずのパターンがあるように見える偽像が発生してしまうといった問題があった。このような偽像が発生してしまうと設計データとの比較において十分な検査ができないといった問題があった。

ここで、クロストークという語に関連して、隣の検査領域に実際に照射された電子線を誤って検出しないようにセンサ側面を仕切りで物理的に遮へいする技術が文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）がラインセンサ並列読み出しの際の画素信号間の交信（クロストーク）によると思われる信号誤差の補正はできなかった。
特開２００２−１６９２７０号公報

画素信号間のクロストークが原因となる偽像による画質の劣化は試料を検査する場合において、欠陥の検出感度に影響する。そのため、検査感度を上げるためにも偽像を取り除くことは重要な課題である。

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、偽像を補正するパターン検査を行う装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様のパターン検査装置は、
パターン形成された被検査試料の光学画像中の複数の画素情報を同時期に検出する複数の画素検出部を有するセンサと、
同時期に検出された前記複数の画素情報の各画素情報から前記複数の画素情報のその他の画素情報に基づく補正量を減ずる補正を行なう補正部と、
補正された各画素情報と所定の参照画素情報とを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の一態様のパターン検査方法は、
複数の画素検出部を有するセンサを用いて、パターン形成された被検査試料の光学画像中の複数の画素情報を同時期に検出する検出工程と、
同時期に検出された前記複数の画素情報の各画素情報から前記複数の画素情報のその他の画素情報に基づく補正量を減ずる補正を行なう補正工程と、
補正された各画素情報と所定の参照画素情報とを比較し、比較結果を出力する比較工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の一態様のコンピュータに実行させるためのプログラムは、
複数の画素検出部を有するセンサを用いて同時期に検出された、パターン形成された被検査試料の光学画像中の複数の画素情報を第１の記憶装置に記憶する第１の記憶処理と、
所定の参照画素情報を第２の記憶装置に記憶する第２の記憶処理と、
前記第１の記憶装置から同時期に検出された前記複数の画素情報を読み出し、前記複数の画素情報の各画素情報から前記複数の画素情報のその他の画素情報に基づく補正量を減ずる補正を行なう補正処理と、
前記第２の記憶装置から所定の参照画素情報を読み出し、補正された各画素情報と前記所定の参照画素情報とを比較し、比較結果を出力する比較処理と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、各画素情報から偽造成分を補正することができる。よって、高精度な検査を可能にすることができる。

以下、各実施の形態では、複数の画素を同時期に検出可能なセンサの劣化によりセンサで検出後の画素信号間での交信をクロストークと定義する。そして、このクロストークによる偽像を補正する構成について説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
図１において、パターンが形成されたマスクやウェハ等の基板を試料として、かかる試料の欠陥を検査するパターン検査装置１００は、光学画像取得部１５０と制御系回路１６０を備えている。光学画像取得部１５０は、ＸＹθテーブル１０２、光源１０３、拡大光学系１０４、ラインセンサ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、オートローダ１３０、照明光学系１７０を備えている。制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機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、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路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、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、プリンタ１１９に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計データの情報は、磁気ディスク装置１０９に格納される。また、ここでは、ラインセンサ１０５は、例えば、フォトダイオードアレイを用いて２画素以上を同時期に検出することができるように構成されている。例えば、２画素以上で構成されるラインセンサを２段以上用いた時間遅延積分センサ（ＴＤＩセンサ：タイムディレイインテグレーションセンサ）を用いると好適である。ここでは、例えば、１ラインが２０４８画素のＴＤＩセンサを用いる。図１では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。パターン検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。

図２は、実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
図２において、パターン検査方法は、補正係数取得工程（Ｓ１０２）、光学画像取得工程（Ｓ１０４）と、参照画像作成工程（Ｓ１０６）と、入力＆記憶工程（Ｓ１０８）と、偽像成分補正工程（Ｓ１１０）と、比較工程（Ｓ１１２）という一連の工程を実施する。補正係数取得工程（Ｓ１０２）は、実際のパターン検査の事前に実施しておく。

Ｓ（ステップ）１０２において、補正係数取得工程として、実際のパターン検査の準備段階として、偽像成分を補正する補正係数を取得する。詳細については後述する。

Ｓ１０４において、光学画像取得工程として、光学画像取得部１５０は、パターンが形成されたフォトマスク１０１における光学画像（測定データ）を取得する。具体的には、光学画像は、次のように取得される。被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及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、フォトマスク１０１に形成されたパターンには、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置されている適切な光源１０３によって光が照射される。光源１０３から照射される光束は、照明光学系１７０を介して試料となるフォトマスク１０１を照射する。フォトマスク１０１の下方には、拡大光学系１０４、ラインセンサ１０５及びセンサ回路１０６が配置されており、露光用マスクなどの試料となるフォトマスク１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、ラインセンサ１０５に光学像として結像し、入射する。拡大光学系１０４は図示しない自動焦点機構により自動的に焦点調整がなされていてもよい。このようにして、複数のフォトダイオードを有するラインセンサ１０５を使って、パターン形成されたフォトマスク１０１の光学画像中の複数の画素情報を同時期に検出する。フォトダイオードは、画素検出部の一例となる。

図３は、実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。
被検査領域は、図３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に仮想的に分割され、更にその分割された各検査ストライプ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。ラインセンサ１０５では、図３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の検査ストライプにおける画像を取得した後、第２の検査ストライプ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。例えば、ラインセンサ１０５に２０４８画素分のフォトダイオードが配置されているものを用いると、スキャン幅Ｗは２０４８画素となる。

ラインセンサ１０５上に結像されたパターンの像は、ラインセンサ１０５の各フォトダイオードによって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。ステージとなるＸＹθテーブル１０２をＸ軸方向に連続的に移動させることにより、ラインセンサ１０５はフォトマスク１０１のパターンを撮像する。これらの光源１０３、拡大光学系１０４、ラインセンサ１０５、センサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。

ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。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モータ、Ｙモータ、θモータは、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、位置回路１０７に供給される。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、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。

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上におけるフォトマスク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。測定データは、例えば、５１２画素×５１２画素の画像データ毎に区分けされ、その内部の画素毎に比較される。

Ｓ１０６において、参照画像作成工程として、まず、展開回路１１１は、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計データを読み出す。そして、読み出されたフォトマスク１０１の設計データを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、このイメージデータが参照回路１１２に送られる。

図４は、実施の形態１における展開回路の構成の一例を示す概念図である。
図４において、展開回路１１１は、階層構造展開回路２０２、調停回路２０４、パターン発生回路２０６、パターンメモリ２０８、パターン読み出し回路２１０を有している。そして、パターン発生回路２０６とパターンメモリ２０８とで１つの組となって、複数段配置されている。

ここで、設計データ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、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で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ている。かかる図形データの情報が展開回路１１１に入力されると、階層構造展開回路２０２は、図形ごと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、パターン発生回路２０６において、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。そして、展開された設計画像データは、パターンメモリ２０８に一時的に蓄積される。言い換えれば、占有率演算部の一例となるパターン発生回路２０６では、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目ごとに設計データにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データをパターンメモリ２０８に出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２^８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとしてパターンメモリ２０８に出力する。

ここで、効率よく複数のパターン発生回路２０６で並列処理動作を行なわせるため、調停回路２０４が、各パターン発生回路２０６への入力データを配分する。そして、パターン読み出し回路２１０がパターンメモリ２０８に記憶された占有率データを読み出す。パターン読み出し回路２１０では、同一画素内の占有率データが存在すれば、かかる占有率データを加算して読み出す。これにより各画素内の図形占有率（階調値）がわかる。

そして、フィルタ処理工程として、参照回路１１２は、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を施す。
図５は、フィルタ処理を説明するための概念図である。
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の解像特性やラインセンサ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、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、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。このようにして測定データ（光学画像）と比較する参照データ（参照画像）を作成する。そして、作成された参照データは、比較回路１０８に出力される。

ここでは、「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ検査」を行うために設計データに基づいて参照データを作成しているが、これに限るものではない。「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ検査」を行うこともできる。その場合には、比較対象となる別の測定データ（光学画像）に基づいて参照データを作成すればよい。以上のようにして、測定データを取得し、また、参照データを作成する。次に、上述した補正係数取得工程（Ｓ１０２）の詳細について、図面を用いて説明する。

図６は、実施の形態１における補正係数を取得する手法の一例を説明するための概念図である。
まず、図６に示すような、例えば、透明なマスクブランクスの一部の領域を残して残りの領域にクロム（Ｃｒ）等を材料とする遮光膜を形成したサンプル基板２２１を用意する。サンプル基板２２１には、透過率の低い部分１０と所定の幅の透過率の高い部分１２とが形成されている。透過率を２５６階調で表わした場合に、透過率の低い部分１０としては、例えば、３０階調以下の部分が望ましい。また、透過率の高い部分１２としては、例えば、１００階調以上の部分が望ましい。このようなパターンをラインセンサ１０５で撮像するとｌ番目のフォトダイオードが検出する透過率の高い画素Ａの信号ａの影響を受けて、画素Ａからある距離だけ離れたｎ番目のフォトダイオードが検出する本来透過率が低いはずの画素Ｂの信号ｂが大きな値となってしまう場合がある。すなわち、部分１４に位置する画素Ｂで偽像が生じていることになる。そこで、画素Ｂの信号ｂから画素Ｂと十分離れたｐ番目のフォトダイオードが検出する画素Ｃの信号ｃを引いた差Δ＝ｂ−ｃの絶対値を画素Ａ，Ｂ間のクロストークによる成分とする。そして、Ｆ＿ＡＢ＝Δ／ａをＡからＢに影響するクロストークの補正係数Ｎ（ｎ，ｌ）とする。例えば、画素Ｃとして画素Ｂから１９２画素より離れた画素を用いると好適である。この位離れることで透過率の高い画素Ａの信号ａの影響を排除することができる。そのため、画素Ｃの信号ｃは、本来の透過率が低い場合の値とすることができる。言い換えれば、ｎ番目のフォトダイオードは、ｌ番目のフォトダイオードから例えば１９２画素分以内の位置関係となる。同様に、その他の位置で検出されるその他の画素についても画素Ａの信号ａの影響を受けたクロストークの補正係数を演算しておく。さらに、サンプル基板２２１の位置とラインセンサ１０５の位置を相対的にずらして、透過率の低い部分１０の位置がｌ番目のフォトダイオード以外のその他の位置になるようにする。例えば、１番目のフォトダイオードの位置とする。そして、同様に、この透過率の低い部分１０に位置する画素の信号によるクロストークの補正係数を求める。このようにして、ラインセンサ１０５上の各フォトダイオードが検出する画素の信号が、その他のフォトダイオードが検出する画素の信号によって影響を受ける補正係数Ｎ（ｎ，ｋ）を順次求めておく。補正係数Ｎ（ｎ，ｋ）は、例えば、０〜０．０１程度となる。ここで、ｋ，ｌ，ｎ，ｐは、1≦ｋ，ｌ，ｎ，ｐ≦２０４８であることは言うまでもない。また、補正係数Ｎ（ｎ，ｋ）は、上述した方法に限るものではなく、次のような手法で求めても好適である。

図７は、実施の形態１における補正係数を取得する手法の他の一例を説明するための概念図である。
まず、図７（ａ）に示すような、例えば、透明なマスクブランクスの全面領域にクロム（Ｃｒ）等を材料とする遮光膜を形成したサンプル基板２２２を用意する。そして、図７（ｂ）に示すような例えば、透明なマスクブランクスの一部の領域を残して残りの領域にクロム（Ｃｒ）等を材料とする遮光膜を形成した図７と同様なサンプル基板２２１を用意する。サンプル基板２２１には、透過率の低い部分１０と所定の幅の透過率の高い部分１２とが形成されている。図７（ｂ）に示すサンプル基板２２１のパターンをラインセンサ１０５で撮像すると、上述したようにｌ番目のフォトダイオードが検出する透過率の高い画素Ａの信号ａの影響を受けて、画素Ａからある距離だけ離れたｎ番目のフォトダイオードが検出する本来透過率が低いはずの画素Ｂｗの信号ｂｗが大きな値となってしまう場合がある。すなわち、部分１４に位置する画素Ｂｗで偽像が生じていることになる。他方、図７（ａ）に示すサンプル基板２２２のパターンをラインセンサ１０５で撮像すると、ｌ番目のフォトダイオードが検出する位置は透過率の低い位置なので画素Ａの信号ａによって、画素Ａからある距離だけ離れたｎ番目のフォトダイオードが検出する画素Ｂｂの信号ｂｂは、本来の透過率が低い場合の信号となる。そこで、画素Ｂｂの信号ｂｂと画素Ｂｗの信号ｂｗの出力との差Δ＝ｂｗ−ｂｂの絶対値を用いても同様に、画素Ａ，Ｂ間のクロストークの補正係数を求めることができる。同様に、ラインセンサ１０５上の各フォトダイオードが検出する画素ｎの信号が、その他のフォトダイオードが検出する画素ｋの信号によって影響を受ける補正係数Ｎ（ｎ，ｋ）を順次求めておく。

ここで、上述した各画素の信号は、以下のように取得される。
サンプル基板２２１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及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、サンプル基板２２１に形成されたパターンには、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置されている適切な光源１０３によって光が照射される。光源１０３から照射される光束は、照明光学系１７０を介してサンプル基板２２１を照射する。サンプル基板２２１の下方には、拡大光学系１０４、ラインセンサ１０５及びセンサ回路１０６が配置されており、サンプル基板２２１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、ラインセンサ１０５に光学像として結像し、入射する。拡大光学系１０４は図示しない自動焦点機構により自動的に焦点調整がなされていてもよい。そして、ラインセンサ１０５上に結像されたパターンの像は、各フォトダイオードによって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。このようにして各画素の信号を得ることができる。サンプル基板２２２を用いる場合も同様である。各補正係数Ｎ（ｎ，ｋ）は、制御計算機１１０によって演算されても良いし、その他の演算回路等で求めても構わない。そして、得られた各補正係数Ｎ（ｎ，ｋ）は、磁気ディスク装置１０９に格納しておく。

そして、得られた各補正係数Ｎ（ｎ，ｋ）を用いて、上述したように取得された測定データと作成された参照データとを比較して、実際の試料となるパターンが形成されたフォトマスク１０１のパターン欠陥の有無を検査する。

図８は、実施の形態１における比較回路の内部構成を示すブロック図である。
図８において、比較回路１０８は、参照データメモリ３０２、測定データメモリ３０４、演算データメモリ３３０、偽像補正部３４０、位置合わせ部３５０、及び比較部３６０を有している。偽像補正部３４０は、乗算部３４２、総和演算部３４４、及び加算部３４６を有している。また、比較回路１０８内で演算されたデータ等は、随時、演算データメモリ３３０に格納される。また、参照データメモリ３０２は、参照回路１１２から入力される参照データを格納する。測定データメモリ３０４は、光学画像取得部１５０から入力される測定データを格納する。そして、磁気ディスク装置１０９には、後述する補正係数が格納されている。

Ｓ１０８において、入力＆記憶工程として、制御計算機１１０を使って、上述したように例えば５１２画素×５１２画素の参照データ毎にデータを読み出して参照データメモリ３０２に記憶させる。同様に、例えば５１２画素×５１２画素の測定データ毎にデータを読み出して測定データメモリ３０４に記憶させる。

Ｓ１１０において、偽像成分補正工程として、偽像補正部３４０は、ラインセンサ１０５で同時期に検出された複数の画素信号の各画素信号から同時期に検出された複数の画素情報のその他の画素情報に基づく補正量を減ずる補正を行なう。具体的には、以下のように補正を行なう。

図９は、実施の形態１における偽像成分補正の手法を説明するための概念図である。
図９では、ラインセンサ１０５で同時期に検出した複数の画素信号における第ｎ番目のフォトダイオードで検出される画素ｎの画素信号を補正する場合を示している。画素ｎの画素信号は、その他の画素（画素ｎを除く１〜２０４８番目の画素）の画素信号によって、クロストークの影響を受けている可能性がある。そこで、まず、乗算部３４２は、その他の各画素によって画素ｎの信号がクロストークの影響を受けた場合の各補正係数Ｎ（ｎ，ｋ）をその他の各画素ｋの信号の画素値に乗算する。すなわち、δｋ＝Ｆ×ｋを計算することにより，画素ｎに対する画素ｋからのクロストークによる偽像成分が求まる。そして、総和演算部３４４は、得られた各値の総和を演算する。すなわち、Σδｋを演算する。ｋ＝１〜ｎ−１及びｎ＋１〜２０４８である。この総和が、その他の各画素によって画素ｎの信号がクロストークの影響を受けた場合の補正量となる。すなわち、補正量は、ラインセンサ１０５を用いてフォトマスク１０１の光学画像を検出した際に得られる複数の画素信号の交信により生じる偽像成分を補正する値となる。そして、加算部３４６が、画素ｎの信号の画素値から総和値を減ずる演算を行なう。すなわち、画素ｎの信号ｎ−Σδｋを演算する。以上のようにして、画素ｎの画素信号が、その他の画素の画素信号から受けるクロストークの影響を排除することができる。すなわち、偽像成分を補正することができる。同様にして、ｎ＝１〜２０４８まで各画素の画素信号を補正する。以上のように画素信号の値が補正された各画素情報を使って、参照データの対応する画素信号と比較することになる。

Ｓ１１２において、比較工程として、まず、位置合わせ部３５０が、各画素信号が補正された測定データと参照データとの位置合わせを行なう。位置合わせは、５１２×５１２のフレームサイズの測定データと参照データとについて、各画素の画素値の残差二乗和（ＳＳＤ：Ｓｕｍ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を最小とする位置に合わせる手法や最小二乗法等を用いて演算される位置ずれ量だけずらす手法を適宜用いれば良い。そして、比較部３６０は、補正された各画素信号と参照データの参照画素信号とを所定のアルゴリズムに従って比較し、欠陥の有無を判定する。そして、比較された結果は出力される。以上のように、クロストークによる偽像成分を除去することで、データ比較の際の欠陥の誤検出を抑制して擬似欠陥を低減することができる。よって、高精度の検査を行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、補正係数を求める際に、１ライン全ての画素について補正係数を求めたが、これに限るものではない。実施の形態２では、１ラインを複数のグループに分けてグループ単位で補正係数を算出し，グループ間のクロストークによる偽像を補正する場合について説明する。実施の形態２における装置構成は、図１，８と同様である。また、パターン検査方法の要部工程も図２と同様である。

図１０は、実施の形態２における偽像成分補正の手法を説明するための概念図である。
図１０では、ラインセンサ１０５における第１番目のフォトダイオードから第２０４８番目のフォトダイオードを例えば３２画素分ずつグループ化する。そして、図１０では、各グループをタップａ〜タップｚとして示している。但し、分割するため際のフォトダイオード数は、これに限るものではない。少なくとも１つのフォトダイオードで構成される複数のグループに分割されればよい。

Ｓ１０２において、補正係数取得工程として、まず、偽像成分を補正する補正係数を取得する。実施の形態２では、図６に示すようなパターンをラインセンサ１０５で撮像する際、透過率の高い部分１２の画素を検出することになるタップｍ内の各フォトダイオードが検出する透過率の高い画素の平均値をタップｍの代表値ｍとする。同様に、偽像が発生する部分１４の画素を検出することになるタップｎ内の各フォトダイオードが検出する画素の平均値をタップｎの代表値ｎとする。同様に、タップｎと十分離れた透過率の低い部分１０の画素を検出することになるタップｐ内の各フォトダイオードが検出する透過率の低い画素の平均値をタップｐの代表値ｐとする。そして、タップｎの代表値ｎからタップｐの代表値ｐを引いた差Δ＝ｎ−ｐの絶対値をタップｍ，ｎ間のクロストークによる成分とする。そして、Ｆ＿ｍｎ＝Δ／ｍをタップｍからタップｎに影響するクロストークの補正係数Ｎ（ｎ，ｍ）とする。例えば、タップｐとしてタップｎから３タップ分より離れたタップを用いると好適である。同様に、ラインセンサ１０５上の各タップ内のフォトダイオードが検出する画素の信号が、その他のタップ内フォトダイオードが検出する画素の信号によって影響を受ける補正係数Ｎ（ｎ，ｋ）をタップ毎に順次求めておく。補正係数Ｎ（ｎ，ｋ）は、例えば、０〜０．０１程度となる。このように、補正係数は、グループ毎に設定される値が用いられる。図７に示すようなパターンを使う場合も同様である。そして、Ｓ１０４〜Ｓ１０８の内容は、実施の形態１と同様である。

Ｓ１１０において、偽像成分補正工程として、偽像補正部３４０は、ラインセンサ１０５で同時期に検出された複数の画素信号の各画素信号から同時期に検出された複数の画素情報のその他の画素情報に基づく補正量を減ずる補正を行なう。具体的には、以下のように補正を行なう。実施の形態２では、その他の画素情報として、各タップ内で検出される少なくとも１つの画素信号に基づく値がタップ毎に代表して用いられる。例えば、タップｎ内の第ｋ番目の画素の画素信号を補正する場合には、その他のタップ内でも第ｋ番目の画素の画素信号を用いると良い。すなわち、ここでは、３２画素分のフォトダイオードで１つのタップのフォトダイオードアレイを構成しているので、隣り合うタップ間では３２画素ピッチで検出される画素信号を用いると好適である。図１０では、ラインセンサ１０５で同時期に検出した複数の画素信号における第ｎ番目のタップ内のフォトダイオードで検出される画素ｎの画素信号を補正する場合を示している。画素ｎの画素信号は、その他の画素（タップｎ内の画素ｎを除く１〜２０４８番目の画素）の画素信号によって、クロストークの影響を受けている可能性がある。そこで、まず、乗算部３４２は、その他の各画素によって画素ｎの信号がクロストークの影響を受けた場合のタップ毎の補正係数Ｎ（ｎ，ｋ）をその他の各タップｋを代表するタップ内で画素ｎと同番目の画素となる画素ｋの信号の画素値に乗算する。すなわち、δｋ＝Ｆ×ｋを計算することにより，画素ｎに対するタップｋ内の画素からのクロストークによる偽像成分が求まる。そして、総和演算部３４４は、得られた各値の総和を演算する。すなわち、Σδｋを演算する。ｋ＝１〜ｎ−１及びｎ＋１〜ｚである。この総和が、その他の各タップ内の画素によって画素ｎの信号がクロストークの影響を受けた場合の補正量となる。そして、加算部３４６が、画素ｎの信号の画素値から総和値を減ずる演算を行なう。すなわち、画素ｎの信号ｎ−Σδｋを演算する。以上のようにして、タップｎ内の画素ｎの画素信号が、その他のタップ内の画素の画素信号から受けるクロストークの影響を排除することができる。すなわち、偽像成分を補正することができる。同様にして、各タップ内の全画素の画素信号を補正する。そして、Ｓ１１２の内容は、実施の形態１と同様である。

以上のように、タップ毎に１つの補正量成分を演算することで、偽像成分を補正するための補正量を演算する際の演算時間を大幅に短縮することができる。

実施の形態４．
実施の形態１，２では、検査の準備段階で設定した補正係数を用いて補正量を演算したが、これに限るものではない。実施の形態４では、フォトマスク１０１の検査中に補正係数を更新する構成について説明する。

図１３は、実施の形態４における比較回路の内部構成を示すブロック図である。
図１３では、偽像補正部３４０内にさらに係数演算部３６８を追加した点以外は、図８と同様である。また、装置全体の構成も図１と同様である。

図１４は、実施の形態４におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。
図１４において、パターン検査方法は、さらに、補正係数演算工程（Ｓ１０５）を追加した点以外は、図２と同様である。

図３において説明したように、フォトマスク１０１の検査面は、短冊状の複数の検査領域となる複数の検査ストライプに仮想分割され、検査ストライプ毎に順に検査が行われる。そこで、Ｓ１０５において、検査途中であるにも関わらず、偽像補正部３４０は、事前に検査された検査ストライプで検出された画素信号に基づいて補正係数を演算する。そして、演算された補正係数を元の補正係数に例えば上書きして更新する。但し、フォトマスク１０１に形成されたパターンは、図６や図７に示したようなパターンとは限らない。そこで、偽像補正部３４０は、事前に検査された検査ストライプで得られたパターンによって、補正係数を求めることができた箇所についてのみ更新すればよい。補正係数の求め方は、例えば、次のように求めることができる。図７に示すような状態をラインセンサ１０５で撮像したときと同じ状態であるパターンをラインセンサ１０５で撮像するとｌ番目のフォトダイオードが検出する透過率の高い画素Ａの信号ａの影響を受けて、画素Ａからある距離だけ離れたｎ番目のフォトダイオードが検出する本来透過率が低いはずの画素Ｂの信号ｂが大きな値となってしまう場合がある。すなわち、部分１４に位置する画素Ｂで偽像が生じていることになる。ここでは、まず、画素Ｂの参照データにおける信号ｂ’とｎ番目のフォトダイオードが検出した画素Ｂの信号ｂの差分ｂ”＝ｂ’−ｂを演算する。そして、画素Ｂと十分離れたｐ番目のフォトダイオードが検出する画素Ｃの参照データにおける信号ｃ’とのｐ番目のフォトダイオードが検出した画素Ｃの信号ｃの差分ｃ”＝ｃ’−ｃを演算する。そして、この差分の差Δ＝ｂ”−ｃ”の絶対値を画素Ａ，Ｂ間のクロストークによる成分とする。そして、Ｆ＿ＡＢ＝Δ／ａをＡからＢに影響するクロストークの補正係数Ｎ（ｎ，ｌ）とする。このように参照データの値を用いることで欠陥ではなく偽像を補正する補正係数を得ることができる。

例えば、ラインセンサ１０５の各出力を常時監視し、透過率の低い部分に対し、近傍に透過率の高い部分が発見された場合に一度検査を中断する。そして、近傍に透過率の高い部分の画素信号によって影響を受ける可能性がある透過率の低い部分の画素に対するクロストーク補正量を算出するための補正係数を計算して更新する。その後、検査を再開することで、ラインセンサ１０５或いは光源１０３の経時的変化に対応することができる。その結果、信頼性の高い検査を行うことができる。

或いは、次のようなタイミングで更新してもよい。比較部１０８により比較された結果、欠陥候補となる画素数が所定の閾値を超えた場合に、一度検査を中断する。そして、ユーザにより欠陥候補の内容を確認する。そして、その内容が偽像によるものであると判断された場合に、偽像補正部３４０は、補正係数を演算する。その場合、偽像が確認された部分を用いて、補正係数を演算すればよい。以上のように、異常な結果が閾値を超えるような出力が成されたときにはラインセンサ１０５或いは光源１０３の故障の判定に用いることも実用上有効な手段である。

ここで、図３において説明したように、パターン検査装置１００での検査は、複数の検査ストライプを順方向（ＦＷＤ方向）と逆方向（ＢＷＤ方向）の交互動作を繰り返しながら走査することによって行われる。すなわち、ＸＹθテーブル１０２では、図３に示すようにＦＷＤ方向とＢＷＤ方向の交互動作をさせる。ＸＹθテーブル１０２の走行精度によっては、ＦＷＤ走行時とＢＷＤ走行時で特性が若干異なる可能性がある。このような場合に、直前の検査ストライプ、つまりＸＹθテーブル１０２が逆方向に動作したときの出力値をもとに補正係数を更新するとかえってずれが大きくなってしまう可能性がある。そこで、補正係数の更新に反映する出力値を同一方向に動作して画像取得した検査ストライプのものを使用する。このように補正係数は、事前に検査された検査ストライプのうち、同方向に走査される検査ストライプで検出された画素信号に基づいて演算されるようにすると好適である。そして、各検査ストライプの各ラインデータに対する偽像を補正する補正係数の平均値を用いるようにするというのも実用的である。例えば、第１検査ストライプがＦＷＤ動作であれば、第２検査ストライプはＢＷＤ動作、そして第３検査ストライプがＦＷＤ動作となるので、第３検査ストライプの補正係数の計算には、第１検査ストライプのセンサ出力結果を反映すると良い。

以上のように、ラインセンサ１０５の並列に読み出している画素間のクロストークを補正するような演算を行えば、クロストークによる偽像を低減することができる。そのために、ラインセンサ１０５のクロストークの強さを測定することで補正量を演算するためのパラメータを得ることができる。その結果、ラインセンサ１０５の劣化により偽像が発生しやすくなった場合でも、適当に補正量を変えることにより劣化しても感度をあまり落とすことなく試料の検査を行うことができる。また、ラインセンサ１０５の劣化に応じて交換時期がわかるシステムとすることができる。

実施の形態５．
以上説明した各実施の形態においては、透過光を利用した検査装置を説明したが、これに限るものではない。
図１５は、実施の形態５における反射光を用いたパターン検査装置の構成を示す概念図である。
図１５において、光源１０３と照明光学系１７０が、拡大光学系１０４やラインセンサ１０５側に設けられている点以外は、図１と同様である。図１５に示すような反射光を用いたパターン検査装置１４０であっても同様に用いることができる。或いは、透過光と反射光を同時に用いる装置であってもよい。

以上の説明において、「〜部」、「〜回路」或いは「〜工程」と記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成しても構わない。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、演算制御部を構成するテーブル制御回路１１４、展開回路１１１、参照回路１１２、比較回路１０８等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、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。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのパターン検査装置或いはその方法は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。 実施の形態１における展開回路の構成の一例を示す概念図である。 実施の形態１におけるフィルタ処理を説明するための概念図である。 実施の形態１における補正係数を取得する手法の一例を説明するための概念図である。 実施の形態１における補正係数を取得する手法の他の一例を説明するための概念図である。 実施の形態１における比較回路の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態１における偽像成分補正の手法を説明するための概念図である。 実施の形態２における偽像成分補正の手法を説明するための概念図である。 実施の形態３における比較回路の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態３における補正テーブルの一例を示す図である。 実施の形態４における比較回路の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態４におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態５における反射光を用いたパターン検査装置の構成を示す概念図である。

符号の説明

１０，１２，１４ 部分
２０ 補正テーブル
１００，１４０ パターン検査装置
１０１ フォトマスク
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 拡大光学系
１０５ ラインセンサ
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
１１３ オートローダ制御回路
１１４ テーブル制御回路
１１５ 磁気テープ装置
１１６ ＦＤ
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
１３０ オートローダ
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御系回路
１７０ 照明光学系
２２１，２２２ サンプル基板
３０２ 参照データメモリ
３０４ 測定データメモリ
３３０ 演算データメモリ
３４０，３４１ 偽像補正部
３４２ 乗算部
３４３ 補正値取得部
３４４ 総和演算部
３４６ 加算部
３６８ 係数演算部
３５０ 位置合わせ部
３６０ 比較部

Claims (6)

1. パターン形成された被検査試料の光学画像中の複数の画素情報を同時期に検出する複数の画素検出部を有するセンサと、
   同時期に検出された前記複数の画素情報の各画素情報から前記複数の画素情報のその他の画素情報に基づく補正量を減ずる補正を行なう補正部と、
   補正された各画素情報と所定の参照画素情報とを比較する比較部と、
   を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
2. 前記補正部は、前記補正量として、前記その他の画素情報と前記その他の画素情報を検出する画素検出部に予め設定される係数との積の総和を演算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。
3. 前記補正量は、前記センサを用いて前記被検査試料の光学画像を検出した際に得られる複数の画素情報の交信により生じる偽像成分を補正する値である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。
4. 前記複数の画素検出部は、少なくとも１つの画素検出部で構成される複数のグループに分割され、
   前記その他の画素情報として、各グループ内で検出される少なくとも１つの画素情報に基づく値がグループ毎に代表して用いられ、
   前記係数として、グループ毎に設定される値が用いられることを特徴とする請求項２記載のパターン検査装置。
5. 複数の画素検出部を有するセンサを用いて、パターン形成された被検査試料の光学画像中の複数の画素情報を同時期に検出する検出工程と、
   同時期に検出された前記複数の画素情報の各画素情報から前記複数の画素情報のその他の画素情報に基づく補正量を減ずる補正を行なう補正工程と、
   補正された各画素情報と所定の参照画素情報とを比較し、比較結果を出力する比較工程と、
   を備えたことを特徴とするパターン検査方法。
6. 複数の画素検出部を有するセンサを用いて同時期に検出された、パターン形成された被検査試料の光学画像中の複数の画素情報を第１の記憶装置に記憶する第１の記憶処理と、
   所定の参照画素情報を第２の記憶装置に記憶する第２の記憶処理と、
   前記第１の記憶装置から同時期に検出された前記複数の画素情報を読み出し、前記複数の画素情報の各画素情報から前記複数の画素情報のその他の画素情報に基づく補正量を減ずる補正を行なう補正処理と、
   前記第２の記憶装置から所定の参照画素情報を読み出し、補正された各画素情報と前記所定の参照画素情報とを比較し、比較結果を出力する比較処理と、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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