JP6132658B2 - 検査感度評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査感度評価方法に関する。例えば、レーザ光や電子ビームを照射してパターン像の光学画像を取得してパターンを検査する検査装置の検査感度評価方法に関する。

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電子ビームを用いた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。或いは、電子ビーム以外にも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が試みられている。

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。

検査手法としては、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方法が知られている。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（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計されたＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ（参照画像）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とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）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。

パターン検査では、パターン欠陥（形状欠陥）検査の他に、パターンの線幅（ＣＤ）ずれの測定や、パターンの位置ずれの測定も要求されている。従来、パターンの線幅（ＣＤ）ずれの測定や、パターンの位置ずれの測定は、専用の計測装置を利用していたが、パターン欠陥検査の際に、同時にこれらを測定できれば、コスト面および検査時間面からメリットが大きい。そのため、検査装置に、かかる測定機能を求める要求が高まっている。ＣＤずれの測定に関しては、設定された領域毎に得られた画像内のパターンの線幅を測定し、設計データとの差を求め、領域内のすべての線幅の差の平均値と閾値とを比較して、ＣＤエラー（寸法欠陥）として線幅異常領域を見つけ出す検査手法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

検査装置でＣＤずれの測定や位置ずれの測定を実現するためには、マスク設計データに対して、実マスクに形成されたパターンのずれを測定することが必要となる。一方、検査装置で測定したＣＤずれ量や位置ずれ量の精度は、専用計測装置で測定されたデータとの比較によって検証されることになる。昨今のパターンの微細化に伴い、ＣＤずれや位置ずれの精度として、数ｎｍの精度（レベル）が求められる。よって、検査装置の検査感度（測定感度）も同様に数ｎｍのレベルが求められる。そのため、検査装置の検査感度を評価するためには、例えば仕様値の１／１０程度、０．１〜０．２ｎｍずつ、ＣＤや位置をずらした評価用の実マスクの製作が必要となる。しかしながら、実際にこれらの精度でＣＤや位置をずらしたパターンが形成された実マスクを製作することは困難であるといった問題があった。

特許第３８２４５４２号公報

上述したように、昨今のパターンの微細化に伴って、検査装置の検査感度に要求される精度でＣＤや位置をずらしたパターンが形成された実マスクを製作することは困難であるといった問題があった。そのため、検査装置でＣＤずれの測定や位置ずれの測定を実現するにあたって、その装置が持つ検査感度を評価することが困難であるといった問題があった。

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、要求される精度のＣＤずれ或いは位置ずれを検査可能か評価することが可能な検査感度評価方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の検査感度評価方法は、
複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づく、複数の図形パターンの基準設計画像を作成する工程と、
基準設計データに定義された複数の図形パターンに対して画像内の複数の図形パターンを一様に位置ずれさせた、予め設定された複数の位置ずれ量に基づく位置ずれ量が異なる複数の位置ずらし設計画像を作成する工程と、
複数の図形パターンに対して位置ずれのない基準設計データに基づいて作製されたフォトマスクの光学画像を取得する工程と、
基準設計画像と光学画像との間での第１の位置ずれ量を演算する工程と、
複数の位置ずらし設計画像の各位置ずらし設計画像と光学画像との間での第２の位置ずれ量を演算する工程と、
第１と第２の位置ずれ量を用いて、検出可能な位置ずれ量を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、基準設計データには、位置が異なる複数の領域にそれぞれ複数の図形パターンが定義され、複数の領域に応じた複数の基準設計画像を作成し、
複数の位置ずらし設計画像は、位置が異なる複数の領域の対応する領域の画像として作成され、
フォトマスクは、複数の領域にそれぞれ複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づいて作製され、
複数の領域に応じた複数の光学画像を取得し、
複数の基準設計画像の各基準設計画像と複数の光学画像の対応する光学画像との間でそれぞれ第１の位置ずれ量を演算し、
複数の位置ずらし設計画像の各位置ずらし設計画像と複数の光学画像の対応する光学画像との間でそれぞれ第２の位置ずれ量を演算すると好適である。

本発明の他の態様の検査感度評価方法は、
複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づく、複数の図形パターンの基準設計画像を作成する工程と、
基準設計データに定義された複数の図形パターンに対して画像内の複数の図形パターンの線幅寸法を一様にずれさせた、予め設定された複数の線幅寸法ずれ量に基づく線幅寸法ずれ量が異なる複数の寸法ずらし設計画像を作成する工程と、
複数の図形パターンに対して線幅寸法ずれのない基準設計データに基づいて作製されたフォトマスクの光学画像を取得する工程と、
基準設計画像と光学画像との間での第１の線幅寸法ずれ量を演算する工程と、
複数の寸法ずらし設計画像の各寸法ずらし設計画像と光学画像との間での第２の線幅寸法ずれ量を演算する工程と、
第１と第２の線幅寸法ずれ量を用いて、検出可能な線幅寸法ずれ量を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、基準設計データには、位置が異なる複数の領域にそれぞれ複数の図形パターンが定義され、複数の領域に応じた複数の基準設計画像を作成し、
複数の寸法ずらし設計画像は、位置が異なる複数の領域の対応する領域の画像として作成され、
フォトマスクは、複数の領域にそれぞれ複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づいて作製され、
複数の領域に応じた複数の光学画像を取得し、
複数の基準設計画像の各基準設計画像と複数の光学画像の対応する光学画像との間でそれぞれ第１の線幅寸法ずれ量を演算し、
複数の寸法ずらし設計画像の各寸法ずらし設計画像と複数の光学画像の対応する光学画像との間でそれぞれ第２の線幅寸法ずれ量を演算すると好適である。

本発明の他の態様の検査感度評価方法は、
位置が異なる複数の矩形領域にそれぞれ複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づく、複数の矩形領域に応じた、複数の図形パターンの複数の基準設計画像を作成する工程と、
基準設計データに定義された複数の図形パターンに対して画像内の複数の図形パターンを一様に位置ずれさせた、位置が異なる複数の矩形領域に応じた、予め設定された複数の位置ずれ量に基づく位置ずれ量が異なる複数の位置ずらし設計画像を作成する工程と、
基準設計データに定義された複数の図形パターンに対して画像内の複数の図形パターンの線幅寸法を一様にずれさせた、位置が異なる複数の矩形領域に応じた、予め設定された複数の線幅寸法ずれ量に基づく線幅寸法ずれ量が異なる複数の寸法ずらし設計画像を作成する工程と、
複数の領域にそれぞれ複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づいて作製されたフォトマスクの検査領域を矩形領域の一方のサイズで短冊状に仮想分割した複数のストライプ領域のストライプ領域毎に、光学画像を取得する工程と、
ストライプ領域毎の光学画像をそれぞれ矩形領域の他方のサイズで複数のフレーム画像に分割する工程と、
複数のフレーム画像の各フレーム画像と、複数の基準設計画像の対応する基準設計画像との位置合わせを行って、フレーム画像毎に、当該フレーム画像と、対応する基準設計画像と、の間での第１の位置ずれ量を演算する工程と、
複数のフレーム画像の各フレーム画像と、複数の位置ずらし設計画像の対応する位置ずらし設計画像との位置合わせを行って、フレーム画像毎に、当該フレーム画像と、対応する位置ずらし設計画像と、の間での第２の位置ずれ量を演算する工程と、
フレーム画像毎に、第２の位置ずれ量から第１の位置ずれ量を引いた位置ずれ差分値を演算する工程と、
フレーム画像毎に、複数のフレーム画像の各フレーム画像と、複数の基準設計画像の対応する基準設計画像との間での第１の線幅寸法ずれ量を演算する工程と、
フレーム画像毎に、複数のフレーム画像の各フレーム画像と、複数の寸法ずらし設計画像の対応する寸法ずらし設計画像との間での第２の線幅寸法ずれ量を演算する工程と、
フレーム画像毎に、第２の線幅寸法ずれ量から第１の線幅寸法ずれ量を引いた線幅寸法差分値を演算する工程と、
位置ずれ差分値を用いて、検出可能な位置ずれ量を取得する工程と、
線幅寸法差分値を用いて、検出可能な線幅寸法ずれ量を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ＣＤずれ或いは位置ずれの検査感度を評価できる。よって、要求される精度のＣＤずれ或いは位置ずれを検査可能か評価できる。

実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。 実施の形態１における比較回路の内部構成を示す図である。 実施の形態１における検査感度評価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における検査領域を説明するための概念図である。 実施の形態１におけるフォトマスクに形成される評価パターンの一例を示す図である。 実施の形態１におけるずらし設計データのパターンの一例を示す図である。 実施の形態１におけるフィルタ処理を説明するための図である。 実施の形態１における対応するフレーム領域を説明するための図である。 実施の形態１における位置ずれ量の一例を示す図である。 実施の形態１におけるΔＣＤの一例を示す図である。

実施の形態１．
検査装置の検査感度に要求される精度（数ｎｍ）で、例えば、１〜２ｎｍずつ、ＣＤや位置をずらした評価用パターンが形成された実マスクを製作することは困難である。そこで、実施の形態１では、逆に、設計パターンデータについて線幅（ＣＤ）や位置をずらしたずらし設計パターンデータを用意する。実マスクは、ＣＤ寸法および位置をずらしていない基準となる設計パターンに基づいて作製されたものを用いる。

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構成図である。図１において、試料、例えばマスクに形成されたパターンの欠陥を検査する検査装置１００は、光学画像取得部１５０、及び制御系回路１６０（制御部）を備えている。

光学画像取得部１５０は、光源１０３、照明光学系１７０、移動可能に配置されたＸＹθテーブル１０２、拡大光学系１０４、及びフォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）、センサ回路１０６、ストライプパターンメモリ１２３、及びレーザ測長システム１２２を有している。ＸＹθテーブル１０２上には、試料１０１が配置されている。試料１０１として、例えば、ウェハにパターンを転写する露光用のフォトマスクが含まれる。また、このフォトマスクには、検査対象となる複数の図形によって構成されたパターンが形成されている。ここでは、パターンの線幅（ＣＤ）ずれ（ΔＣＤ）、および／或いはパターンの位置ずれを評価する評価パターンが形成されている。試料１０１は、例えば、パターン形成面を下側に向けてＸＹθテーブル１０２に配置される。

制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、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、位置ずれマップ（Ｐｏｓマップ）作成回路１４０、ＣＤずれ（ΔＣＤ）マップ作成回路１４２、差分Ｐｏｓマップ作成回路１４４、差分ΔＣＤマップ作成回路１４６、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、及びプリンタ１１９に接続されている。また、センサ回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続され、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８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。ＸＹθテーブル１０２は、ステージの一例となる。

検査装置１００では、光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。また、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。ＸＹθテーブル１０２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である。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。

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。

図２は、実施の形態１における比較回路の内部構成を示す図である。図２において、比較回路１０８内には、メモリ５０，５２，５４，５６，６０，６６，６８，８２，８４、フレーム分割部５８、位置合わせ部６２，６４、エッジペア検出部７０，７２、ＣＤ測定部７１，７３、ΔＣＤ演算部７４，７６、及び平均ΔＣＤ演算部７８，８０が配置される。フレーム分割部５８、位置合わせ部６２，６４、エッジペア検出部７０，７２、ＣＤ測定部７１，７３、ΔＣＤ演算部７４，７６、及び平均ΔＣＤ演算部７８，８０といった機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。比較回路１０８内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度、図示しないメモリに記憶される。

図３は、実施の形態１における検査感度評価方法の要部工程を示すフローチャート図である。図３において、実施の形態１における検査感度評価方法は、光学画像撮像工程（Ｓ１０２）と、フレーム分割工程（Ｓ１０４）と、基準設計画像作成工程（Ｓ１０６）と、ずらし設計画像作成工程（Ｓ１０８）と、位置合わせ工程（Ｓ１１４）と、位置合わせ工程（Ｓ１１６）と、ΔＣＤ演算工程（Ｓ１１８）と、平均ΔＣＤ演算工程（Ｓ１２０）と、ΔＣＤ演算工程（Ｓ１２２）と、平均ΔＣＤ演算工程（Ｓ１２４）と、位置ずれ量Ａマップ作成工程（Ｓ１３０）と、位置ずれ量Ｂマップ作成工程（Ｓ１３２）と、位置ずれ差分マップ作成工程（Ｓ１３４）と、平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖ）Ａマップ作成工程（Ｓ１４０）と、平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖ）Ｂマップ作成工程（Ｓ１４２）と、寸法差分マップ作成工程（Ｓ１４４）と、位置ずれ感度取得工程（Ｓ１５０）と、ΔＣＤ感度取得工程（Ｓ１５２）という一連の工程を実施する。また、ずらし設計画像作成工程（Ｓ１０８）は、内部工程として、位置ずらし設計画像作成工程（Ｓ１１０）と寸法ずらし設計画像作成工程（Ｓ１１２）とを実施する。

光学画像撮像工程（Ｓ１０２）（スキャン工程、或いは光学画像取得工程ともいう。）として、光学画像取得部１５０は、複数の図形パターンに対して所望の位置から位置ずれのない、そして、複数の図形パターンに対して所望の線幅から線幅寸法ずれのない、基準設計データに基づいて作製された試料１０１となるフォトマスクの光学画像を取得する。言い換えれば、あえて位置ずらしや寸法ずらしの処理を行っていない基準設計データに基づいて試料１０１を作製する。具体的には、以下のように動作する。

試料１０１に形成されたパターンには、適切な光源１０３から、検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光（例えば、ＤＵＶ光）が照明光学系１７０を介して照射される。試料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（センサの一例）に光学像として結像し、入射する。フォトダイオードアレイ１０５として、例えば、ＴＤＩ（タイム・ディレイ・インテグレーション）センサ等を用いると好適である。

図４は、実施の形態１における検査領域を説明するための概念図である。試料１０１の検査領域１０（検査領域全体）は、図４に示すように、例えば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る。そして、検査装置１００では、検査ストライプ２０毎に画像（ストライプ領域画像）を取得していく。検査ストライプ２０の各々に対して、レーザ光を用いて、当該ストライプ領域の長手方向（Ｘ方向）に向かって当該ストライプ領域内に配置される図形パターンの画像を撮像する。ＸＹθテーブル１０２の移動によってフォトダイオードアレイ１０５が相対的にＸ方向に連続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４に示されるようなスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。言い換えれば、センサの一例となるフォトダイオードアレイ１０５は、ＸＹθテーブル１０２（ステージ）と相対移動しながら、検査光を用いて試料１０１に形成されたパターンの光学画像を撮像する。実施の形態１では、１つの検査ストライプ２０における光学画像を撮像した後、Ｙ方向に次の検査ストライプ２０の位置まで移動して今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。

ここで、撮像の方向は、フォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の繰り返しに限るものではない。一方の方向から撮像してもよい。例えば、ＦＷＤ−ＦＷＤの繰り返しでもよい。或いは、ＢＷＤ−ＢＷＤの繰り返しでもよい。

フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子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。そして、検査ストライプ２０毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが格納される。かかる画素データ（ストライプ領域画像）を撮像する際、フォトダイオードアレイ１０５のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が１００％入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いる。その後、ストライプ領域画像は、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共に比較回路１０８に送られる。測定データ（画素データ）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（光量）を表現している。比較回路１０８内に出力されたストライプ領域画像は、メモリ５２に格納される。

図５は、実施の形態１におけるフォトマスクに形成される評価パターンの一例を示す図である。上述したように、試料１０１となるフォトマスクの検査領域１０を短冊状に仮想分割した複数の検査ストライプ２０（ストライプ領域）の検査ストライプ２０毎に、ストライプ領域画像（光学画像）を取得する。また、後述するように、ストライプ領域画像は、ｘ方向に、検査ストライプ２０の幅と同様の幅、例えば、スキャン幅Ｗで複数のフレーム画像に分割される。よって、検査領域１０は、かかるフレーム画像サイズの複数のフレーム領域３０に仮想分割される。言い換えれば、フォトマスクの検査領域１０をフレーム領域３０の一方のサイズ（ｙ方向サイズ）で短冊状の複数の検査ストライプ２０に仮想分割し、各検査ストライプ２０をフレーム領域３０の他のサイズ（ｘ方向サイズ）で複数のフレーム領域３０に仮想分割する。そして、基準設計データには、かかるフレーム画像サイズの複数のフレーム領域３０（矩形領域）に評価パターンとしてそれぞれ複数の図形パターンが定義される。複数の図形パターンとして、例えばフレーム領域３０ａには、ｘ方向評価用として、ｘ方向に所定の幅およびピッチで配列されたラインアンドスペースパターン３１が定義される。例えば、フレーム領域３０ｂには、ｙ方向評価用として、ｙ方向に所定の幅およびピッチで配列されたラインアンドスペースパターン３３が定義される。例えば、フレーム領域３０ｃには、ｘ方向評価用として、ｘ，ｙ方向に所定の幅およびピッチでアレイ配置された複数の矩形パターン３５が定義される。例えば、フレーム領域３０ｄには、ｙ方向評価用として、フレーム領域３０ｃと同様、ｘ，ｙ方向に所定の幅およびピッチでアレイ配置された複数の矩形パターン３６が定義される。

各検査ストライプ２０では、フレーム領域３０毎に、例えば、上述したｘ方向ラインアンドスペースパターン３１、ｙ方向ラインアンドスペースパターン３３、複数の矩形パターン３５及び複数の矩形パターン３６が、繰り返し定義される。ここでは、例えば、試料１０１の検査領域１０の左半分を位置ずれ検査感度の評価用に、右半分をΔＣＤ検査感度の評価用に用いる。よって、各検査ストライプ２０において、左半分の複数のフレーム領域３０に上述したｘ方向ラインアンドスペースパターン３１、ｙ方向ラインアンドスペースパターン３３、複数の矩形パターン３５及び複数の矩形パターン３６が少なくとも１回定義され、右半分の複数のフレーム領域３０に上述したｘ方向ラインアンドスペースパターン３１、ｙ方向ラインアンドスペースパターン３３、複数の矩形パターン３５及び複数の矩形パターン３６が少なくとも１回定義されると好適である。以上のように、評価用の複数の図形パターンが、各検査ストライプ２０の複数のフレーム領域３０にそれぞれ定義される。

試料１０１となるフォトマスクは、かかる複数のフレーム領域３０にそれぞれ評価用の複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づいて作製されたものを用いる。

フレーム分割工程（Ｓ１０４）として、フレーム分割部５８は、検査ストライプ２０毎にｘ方向に所定のサイズ（例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅）で、ストライプ領域画像（光学画像）を複数のフレーム画像（光学画像）に分割する。例えば、５１２×５１２画素のフレーム画像に分割する。言い換えれば、検査ストライプ２０毎のストライプ領域画像をそれぞれ検査ストライプ２０の幅と同様の幅、例えば、スキャン幅Ｗで複数のフレーム画像（光学画像）に分割する。かかる処理により、複数のフレーム領域３０に応じた複数のフレーム画像（光学画像）が取得される。複数のフレーム画像は、メモリ６０に格納される。

ここで、磁気ディスク装置１０９には、上述した位置が異なる複数のフレーム領域３０にそれぞれ評価用の複数の図形パターンが定義された基準設計データが格納される。実施の形態１では、さらに、基準設計データに定義された複数の図形パターンに対してフレーム画像（フレーム領域）内の複数の図形パターンを一様に位置ずれさせた、予め設定された複数の位置ずらし量（位置ずれ量）に基づく位置ずれ量が異なる複数の位置ずらしパターンを定義した位置ずらし設計データが格納される。また、基準設計データに定義された複数の図形パターンに対してフレーム画像（フレーム領域）内の複数の図形パターンの線幅寸法を一様にずれさせた、予め設定された複数の寸法ずらし量（線幅寸法ずれ量）に基づく線幅寸法ずれ量が異なる複数の寸法ずらしパターンを定義した寸法ずらし設計データが格納される。位置ずらし設計データと寸法ずらし設計データは、ずらし設計データとして１つにまとめておくと好適である。

図６は、実施の形態１におけるずらし設計データのパターンの一例を示す図である。図６において、例えば、フォトマスクの検査領域１０に対応する検査領域１１の左半分のフレーム領域４０の位置に、位置ずれ評価用の位置ずらしパターンが定義される。検査領域１１の右半分のフレーム領域４０の位置に、ＣＤずれ評価用の寸法ずらしパターンが定義される。また、実マスクの第１番目の検査ストライプに対応する領域の左半分の複数のフレーム領域４０の第１番目のフレーム領域４０ａには、図５のｘ方向ラインアンドスペースパターン３１をフレーム領域４０ａ内について一様に、例えば０．１ｎｍだけｘ方向に位置ずれさせたｘ方向ラインアンドスペースパターン４１が定義される。同様に、第２番目のフレーム領域４０ｂには、図５のｙ方向ラインアンドスペースパターン３３をフレーム領域４０ｂ内について一様に、例えば０．１ｎｍだけｙ方向に位置ずれさせたｙ方向ラインアンドスペースパターン４３が定義される。同様に、第３番目のフレーム領域４０ｃには、図５の複数の矩形パターン３５をフレーム領域４０ｃ内について一様に、例えば０．１ｎｍだけｘ方向に位置ずれさせた複数の矩形パターン４５が定義される。同様に、第４番目のフレーム領域４０ｄには、図５の複数の矩形パターン３６をフレーム領域４０ｄ内について一様に、例えば０．１ｎｍだけｙ方向に位置ずれさせた複数の矩形パターン４５が定義される。そして、検査領域１１の左半分の複数のフレーム領域４０の残ったフレーム領域４０について、上述したフレーム領域４０ａ〜４０ｄに定義された各位置ずらしパターンを順に定義すればよい。

また、実マスクの第１番目の検査ストライプに対応する領域の右半分の複数のフレーム領域４０の第１番目のフレーム領域４０ａには、図５のｘ方向ラインアンドスペースパターン３１をフレーム領域４０ａ内について一様に、例えば０．１ｎｍだけｘ方向に線幅（ＣＤ）を大きくしたｘ方向ラインアンドスペースパターン４１が定義される。同様に、第２番目のフレーム領域４０ｂには、図５のｙ方向ラインアンドスペースパターン３３をフレーム領域４０ｂ内について一様に、例えば０．１ｎｍだけｙ方向に線幅（ＣＤ）を大きくしたｙ方向ラインアンドスペースパターン４３が定義される。同様に、第３番目のフレーム領域４０ｃには、図５の複数の矩形パターン３５をフレーム領域４０ｃ内について一様に、例えば０．１ｎｍだけｘ方向に線幅（ＣＤ）を大きくした複数の矩形パターン４５が定義される。同様に、第４番目のフレーム領域４０ｄには、図５の複数の矩形パターン３６をフレーム領域４０ｄ内について一様に、例えば０．１ｎｍだけｙ方向に線幅（ＣＤ）を大きくした複数の矩形パターン４５が定義される。そして、検査領域１１の右半分の複数のフレーム領域４０の残ったフレーム領域４０について、上述したフレーム領域４０ａ〜４０ｄに定義された各寸法ずらしパターンを順に定義すればよい。

そして、実マスクの第２番目の検査ストライプに対応する領域の左半分の複数のフレーム領域４０には、第１番目の検査ストライプの各フレーム領域４０の位置ずらし量をそれぞれ０．２ｎｍにしたパターンがそれぞれ定義される。右半分の複数のフレーム領域４０には、第１番目の検査ストライプの各フレーム領域４０の寸法ずらし量をそれぞれ０．２ｎｍにしたパターンがそれぞれ定義される。

実マスクの第３番目の検査ストライプに対応する領域の左半分の複数のフレーム領域４０には、第１番目の検査ストライプの各フレーム領域４０の位置ずらし量をそれぞれ０．３ｎｍにしたパターンがそれぞれ定義される。右半分の複数のフレーム領域４０には、第１番目の検査ストライプの各フレーム領域４０の寸法ずらし量をそれぞれ０．３ｎｍにしたパターンがそれぞれ定義される。

実マスクの第４番目の検査ストライプに対応する領域の左半分の複数のフレーム領域４０には、第１番目の検査ストライプの各フレーム領域４０の位置ずらし量をそれぞれ０．４ｎｍにしたパターンがそれぞれ定義される。右半分の複数のフレーム領域４０には、第１番目の検査ストライプの各フレーム領域４０の寸法ずらし量をそれぞれ０．４ｎｍにしたパターンがそれぞれ定義される。

以下、同様に、位置ずらし量と寸法ずらし量を順に大きくしていき、例えば、実マスクの第３０番目の検査ストライプに対応する領域の左半分の複数のフレーム領域４０には、第１番目の検査ストライプの各フレーム領域４０の位置ずらし量をそれぞれ３．０ｎｍにしたパターンがそれぞれ定義される。右半分の複数のフレーム領域４０には、第１番目の検査ストライプの各フレーム領域４０の寸法ずらし量をそれぞれ３．０ｎｍにしたパターンがそれぞれ定義される。

基準設計画像作成工程（Ｓ１０６）として、複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づく、複数の図形パターンの基準設計画像を作成する。ここでは、複数のフレーム領域３０に応じた複数の基準設計画像が作成される。具体的には、以下のように動作する。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を通して基準設計データを読み出し、読み出された基準設計データに定義された各フレーム領域の各図形パターンを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。

ここで、基準設計データに定義される図形は、例えば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。なお、ここでは、上述した評価パターンの図形が定義される。

かかる図形データとなる基準設計パターンの情報が展開回路１１１に入力されると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、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値ないしは多値の基準設計画像データを展開し、出力する。言い換えれば、基準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毎に基準設計パターン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参照回路１１２に出力する。

次に、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基準設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。

図７は、実施の形態１におけるフィルタ処理を説明するための図である。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基準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。このようにしてフレーム画像（光学画像）と比較する基準設計画像（参照画像）を作成する。作成された基準設計画像は比較回路１０８に出力され、比較回路１０８内に出力された基準設計画像は、メモリ５０に格納される。

以上のようにして、位置が異なる複数のフレーム領域３０にそれぞれ複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づく、複数のフレーム領域３０に応じた、複数の図形パターンの複数の基準設計画像を作成する。これにより、試料１０１から撮像された各検査ストライプ２０の複数のフレーム画像に対応する、複数の基準設計画像が作成される。

ずらし設計画像作成工程（Ｓ１０８）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を通してずらし設計データを読み出し、読み出されたずらし設計データに定義された各フレーム領域の各図形パターンを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。そして、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ずらし設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。処理内容は、基準設計画像を作成する場合と同様である。

かかる処理は、位置ずらし設計画像作成工程（Ｓ１１０）として、基準設計データに定義された複数の図形パターンに対して画像内の複数の図形パターンを一様に位置ずれさせた、予め設定された複数の位置ずらし量に基づく位置ずれ量が異なる複数の位置ずらし設計画像を作成することになる。複数の位置ずらし設計画像は、位置が異なる複数のフレーム領域のそれぞれ対応するフレーム領域の画像として作成される。

同様に、かかる処理は、寸法ずらし設計画像作成工程（Ｓ１１２）として、基準設計データに定義された複数の図形パターンに対して画像内の複数の図形パターンの線幅寸法を一様にずれさせた、予め設定された複数の寸法ずらし量に基づく線幅寸法ずれ量が異なる複数の寸法ずらし設計画像を作成することになる。複数の寸法ずらし設計画像は、位置が異なる複数のフレーム領域のそれぞれ対応する領域の画像として作成される。

位置合わせ工程（Ｓ１１４）として、位置合わせ部６２は、複数のフレーム画像の各フレーム画像と、複数の基準設計画像の対応する基準設計画像との位置合わせを行って、フレーム画像（フレーム領域）毎に、当該フレーム画像と、対応する基準設計画像と、の間での基準位置ずれ量（第１の位置ずれ量）を演算する。位置合わせは、フレーム領域全体を移動させながら合わせる。例えば、最小２乗法等を用いてサブ画素単位で合わせると好適である。これにより、基準設計データからフォトマスクを作成する際の位置ずれ誤差を把握できる。また、フレーム領域３０の位置に依存した基準位置ずれ誤差を把握できる。実施の形態１では、検査領域１０，１１の左半分について、位置ずれ評価用としたので、検査領域１０，１１の左半分の各フレーム領域について、それぞれ基準位置ずれ量を演算すればよい。そして、演算されたフレーム領域毎の基準位置ずれ量（位置ずれ量Ａ）は、メモリ６６に格納される。

基準位置ずれ量は、例えば、ｘ方向ラインアンドスペースパターン３１のフレーム領域については、ｘ方向の位置ずれ量が得られれば足りる。ｙ方向ラインアンドスペースパターン３３のフレーム領域については、ｙ方向の位置ずれ量が得られれば足りる。複数の矩形パターン３５のフレーム領域については、ｘ方向の位置ずれ量が得られれば足りる。そして、複数の矩形パターン３６のフレーム領域については、ｙ方向の位置ずれ量が得られれば足りる。

位置合わせ工程（Ｓ１１６）として、位置合わせ部６４は、複数のフレーム画像の各フレーム画像と、複数の位置ずらし設計画像の対応する位置ずらし設計画像との位置合わせを行って、フレーム画像（フレーム領域）毎に、当該フレーム画像と、対応する位置ずらし設計画像と、の間での位置ずれ量（第２の位置ずれ量）を演算する。

図８は、実施の形態１における対応するフレーム領域を説明するための図である。実マスクとなる試料１０１のフレーム画像と、位置ずらし設計画像は、それぞれ同じ位置のフレーム領域３０，４０同士について位置合わせを行い、位置ずれ量（第２の位置ずれ量）を演算する。これにより、フレーム領域３０，４０の対応関係を特別に処理する必要がなく、従来の検査装置１００をそのまま流用できる。

図９は、実施の形態１における位置ずれ量の一例を示す図である。図９（ａ）では、例えば、実マスクである試料１０１から得られたフレーム画像内のパターン１２と位置ずらし設計画像内のパターン１４とをｘ方向に位置合わせさせた際の位置ずれ量ΔＰｏｓの一例を示している。図９（ｂ）では、例えば、実マスクである試料１０１から得られたフレーム画像内のパターン１２と位置ずらし設計画像内のパターン１５とをｙ方向に位置合わせさせた際の位置ずれ量ΔＰｏｓの一例を示している。図９（ａ）と図９（ｂ）の例では、共に、図形が１つしか示されていないが、位置合わせは、実マスクである試料１０１から得られたフレーム画像と位置ずらし設計画像とを用いて、フレーム領域全体を一様に移動させながら合わせる。例えば、最小２乗法等を用いてサブ画素単位で合わせると好適である。これにより、位置ずらし量に応じた位置ずれ量を把握できる。また、ラインパターンと矩形パターンについて、ｘ方向の位置ずらし量に応じた位置ずれ量と、ｙ方向の位置ずらし量に応じた位置ずれ量とをそれぞれ求めることができる。実施の形態１では、検査領域１０，１１の左半分について、位置ずれ評価用としたので、検査領域１０，１１の左半分の各フレーム領域について、それぞれ位置ずれ量を演算すればよい。そして、演算されたフレーム領域毎の位置ずれ量（位置ずれ量Ｂ）は、メモリ６８に格納される。

位置ずれ量は、例えば、ｘ方向ラインアンドスペースパターン４１のフレーム領域については、ｘ方向の位置ずれ量が得られれば足りる。ｙ方向ラインアンドスペースパターン４３のフレーム領域については、ｙ方向の位置ずれ量が得られれば足りる。複数の矩形パターン４５のフレーム領域については、ｘ方向の位置ずれ量が得られれば足りる。そして、複数の矩形パターン４６のフレーム領域については、ｙ方向の位置ずれ量が得られれば足りる。

ΔＣＤ演算工程（Ｓ１１８）として、フレーム画像（フレーム領域）毎に、フレーム画像内の各パターンと、複数の基準設計画像の対応する基準設計画像内の対応パターンとの間でのＣＤずれ量（ΔＣＤ）を演算する。具体的には、以下のように処理する。

まず、エッジペア検出部７０は、フレーム画像（フレーム領域）毎に、対応する基準設計画像からパターンのエッジ部（外周辺）の位置を認識して、基準設計画像のパターンエッジ部とペアとなるフレーム画像内のエッジ部を検出する。そして、パターンのＣＤを構成する両端（両外周辺）のエッジで構成されるエッジペアは、例えば、画素単位で検出される。例えば、ｘ方向ラインアンドスペースパターン３１のフレーム領域については、ｙ方向に外周辺が延びるラインパターンの外周辺上の各画素についてペアが検出される。ｙ方向ラインアンドスペースパターン３３のフレーム領域については、ｘ方向に外周辺が延びるラインパターンの外周辺上の各画素についてペアが検出される。複数の矩形パターン３５のフレーム領域については、各矩形パターン３５のｙ方向に延びる外周辺上の各画素についてペアが検出される。複数の矩形パターン３６のフレーム領域については、各矩形パターン３６のｘ方向に延びる外周辺上の各画素についてペアが検出される。

なお、フレーム領域毎に、パターンが存在する黒部のＣＤだけではなく、隣り合うパターン同士間のスペース部分（白部）のＣＤについてもエッジペアが検出されても好適である。

次に、ＣＤ測定部７１は、フレーム領域毎に、当該フレーム領域のフレーム画像（光学画像）内の複数の図形パターンの線幅寸法ＣＤを測定する。画素単位で検出されたエッジペアについて線幅を測定する。

次に、ΔＣＤ演算部７４は、フレーム領域毎に、当該フレーム領域に対応する基準設計画像内の複数の図形パターンの線幅寸法に対する、当該フレーム領域のフレーム画像内の複数の図形パターンの線幅寸法の各線幅寸法ずれΔＣＤ（線幅の差）を演算する。例えば、ｘ方向ラインアンドスペースパターン３１のフレーム領域については、エッジペア毎のｘ方向の基準ΔＣＤが演算される。ｙ方向ラインアンドスペースパターン３３のフレーム領域については、エッジペア毎のｙ方向の基準ΔＣＤが演算される。複数の矩形パターン３５のフレーム領域については、エッジペア毎のｘ方向の基準ΔＣＤが演算される。複数の矩形パターン３６のフレーム領域については、エッジペア毎のｙ方向の基準ΔＣＤが演算される。

平均ΔＣＤ演算工程（Ｓ１２０）として、平均ΔＣＤ演算部７８は、フレーム領域毎に、フレーム画像内の複数の図形パターンの各線幅寸法ずれΔＣＤ（線幅の差）の平均値（平均ΔＣＤ）を演算する。例えば、ｘ方向ラインアンドスペースパターン３１のフレーム領域については、ｘ方向の全基準ΔＣＤを加算して平均値を求める。ｙ方向ラインアンドスペースパターン３３のフレーム領域については、ｙ方向の全基準ΔＣＤを加算して平均値を求める。複数の矩形パターン３５のフレーム領域については、ｘ方向の全基準ΔＣＤを加算して平均値を求める。複数の矩形パターン３６のフレーム領域については、ｙ方向の全基準ΔＣＤを加算して平均値を求める。以上のように、フレーム領域毎の基準平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖＡ）を求める。フレーム領域内のΔＣＤを平均化することで誤差を低減できる。

以上のようにして、フレーム画像（フレーム領域）毎に、複数のフレーム画像の各フレーム画像と、複数の基準設計画像の対応する基準設計画像との間での基準ＣＤずれ量（平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖＡ）：第１の線幅寸法ずれ量）を演算する。演算されたフレーム領域毎のΔＣＤａｖＡは、メモリ８２に格納される。

ΔＣＤ演算工程（Ｓ１２２）として、フレーム画像（フレーム領域）毎に、フレーム画像内の各パターンと、複数の寸法ずらし設計画像の対応する寸法ずらし設計画像内の対応パターンとの間でのＣＤずれ量（ΔＣＤ）を演算する。ここでも、図８に示したように、実マスクとなる試料１０１のフレーム画像と、寸法ずらし設計画像は、それぞれ同じ位置のフレーム領域３０，４０同士間のΔＣＤを演算する。これにより、フレーム領域３０，４０の対応関係を特別に処理する必要がなく、従来の検査装置１００をそのまま流用できる。具体的には、以下のように処理する。

まず、エッジペア検出部７２は、フレーム画像（フレーム領域）毎に、対応する寸法ずらし設計画像からパターンのエッジ部（外周辺）の位置を認識して、寸法ずらし設計画像のパターンエッジ部とペアとなるフレーム画像内のエッジ部を検出する。そして、パターンのＣＤを構成する両端（両外周辺）のエッジで構成されるエッジペアは、例えば、画素単位で検出される。よって、例えば、ｘ方向ラインアンドスペースパターン４１のフレーム領域については、ｙ方向に外周辺が延びるラインパターンの外周辺上の各画素についてペアが検出される。ｙ方向ラインアンドスペースパターン４３のフレーム領域については、ｘ方向に外周辺が延びるラインパターンの外周辺上の各画素についてペアが検出される。複数の矩形パターン４５のフレーム領域については、各矩形パターン４５のｙ方向に延びる外周辺上の各画素についてペアが検出される。複数の矩形パターン４６のフレーム領域については、各矩形パターン４６のｘ方向に延びる外周辺上の各画素についてペアが検出される。そして、寸法ずらし量毎のそれぞれのエッジペアが検出される。

なお、フレーム領域毎に、パターンが存在する黒部のＣＤだけではなく、パターン間のスペース部分の白部のＣＤについてもエッジペアが検出されても好適である点は同様である。

次に、ＣＤ測定部７３は、フレーム領域毎に、当該フレーム領域のフレーム画像（光学画像）内の複数の図形パターンの線幅寸法ＣＤを測定する。画素単位で検出されたエッジペアについて線幅を測定する。

次に、ΔＣＤ演算部７６は、フレーム領域毎に、当該フレーム領域に対応する寸法ずらし設計画像内の複数の図形パターンの線幅寸法に対する、当該フレーム領域のフレーム画像内の複数の図形パターンの線幅寸法の各線幅寸法ずれΔＣＤ（線幅の差）を演算する。

図１０は、実施の形態１におけるΔＣＤの一例を示す図である。図１０（ａ）では、例えば、実マスクである試料１０１から得られたフレーム画像内のパターン１２と寸法ずらし設計画像内のパターン１６とのｘ方向のΔＣＤの一例を示している。図１０（ｂ）では、例えば、実マスクである試料１０１から得られたフレーム画像内のパターン１２と寸法ずらし設計画像内のパターン１７とをｙ方向のΔＣＤの一例を示している。

例えば、ｘ方向ラインアンドスペースパターン４１のフレーム領域については、エッジペア毎のｘ方向のΔＣＤが演算される。ｙ方向ラインアンドスペースパターン４３のフレーム領域については、エッジペア毎のｙ方向のΔＣＤが演算される。複数の矩形パターン４５のフレーム領域については、エッジペア毎のｘ方向のΔＣＤが演算される。複数の矩形パターン４６のフレーム領域については、エッジペア毎のｙ方向のΔＣＤが演算される。そして、寸法ずらし量が異なるフレーム領域毎に同様にΔＣＤを演算する。

平均ΔＣＤ演算工程（Ｓ１２４）として、平均ΔＣＤ演算部８０は、フレーム領域毎に、フレーム画像内の複数の図形パターンの各線幅寸法ずれΔＣＤ（線幅の差）の平均値（平均ΔＣＤ）を演算する。例えば、ｘ方向ラインアンドスペースパターン４１のフレーム領域については、ｘ方向の全ΔＣＤを加算して平均値を求める。ｙ方向ラインアンドスペースパターン４３のフレーム領域については、ｙ方向の全ΔＣＤを加算して平均値を求める。複数の矩形パターン４５のフレーム領域については、ｘ方向の全ΔＣＤを加算して平均値を求める。複数の矩形パターン４６のフレーム領域については、ｙ方向の全ΔＣＤを加算して平均値を求める。以上のように、フレーム領域毎の平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖＢ）を求める。フレーム領域内について一様に寸法ずらしを行ったフレーム領域内のΔＣＤを平均化することで誤差を低減できる。

以上のようにして、フレーム画像（フレーム領域）毎に、複数のフレーム画像の各フレーム画像と、寸法ずらし量を可変にした複数の寸法ずらし設計画像の対応する寸法ずらし設計画像との間でのＣＤずれ量（平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖＢ）：第２の線幅寸法ずれ量）を演算する。演算されたフレーム領域毎のΔＣＤａｖＢは、メモリ８４に格納される。

位置ずれ量Ａマップ作成工程（Ｓ１３０）として、Ｐｏｓマップ作成回路１４０は、メモリ６６からフレーム領域毎の基準位置ずれ量（位置ずれ量Ａ）を読み出し、各基準位置ずれ量をマップ値とする、検査領域の少なくとも左半分の領域全体での位置ずれ量Ａマップを作成する。位置ずれ量Ａマップは、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。

位置ずれ量Ｂマップ作成工程（Ｓ１３２）として、Ｐｏｓマップ作成回路１４０は、メモリ６８からフレーム領域毎の位置ずれ量（位置ずれ量Ｂ）を読み出し、各位置ずれ量をマップ値とする、検査領域の少なくとも左半分の領域全体での位置ずれ量Ｂマップを作成する。位置ずれ量Ｂマップは、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。

位置ずれ差分マップ作成工程（Ｓ１３４）として、差分Ｐｏｓマップ作成回路１４４は、フレーム画像（フレーム領域）毎に、位置ずれ量Ｂ（第２の位置ずれ量）から位置ずれ量Ａ（第１の位置ずれ量）を引いた位置ずれ差分値を演算する。これにより、基準設計データからフォトマスクを作成する際の位置ずれ誤差分を排除できる。そして、各位置ずれ差分値マップ値とする、検査領域の少なくとも左半分の領域全体での位置ずれ差分マップを作成する。位置ずれ差分マップは、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。

平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖ）Ａマップ作成工程（Ｓ１４０）として、ΔＣＤマップ作成回路１４２は、メモリ８２からフレーム領域毎の基準平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖＡ）を読み出し、各基準平均ΔＣＤをマップ値とする、検査領域の少なくとも右半分の領域全体での平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖ）Ａマップを作成する。ΔＣＤａｖＡマップは、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。

平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖ）Ｂマップ作成工程（Ｓ１４２）として、ΔＣＤマップ作成回路１４２は、メモリ８４からフレーム領域毎の平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖＢ）を読み出し、各平均ΔＣＤをマップ値とする、検査領域の少なくとも右半分の領域全体での平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖ）Ｂマップを作成する。ΔＣＤａｖＢマップは、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。

寸法差分マップ作成工程（Ｓ１４４）として、差分ΔＣＤマップ作成回路１４６は、フレーム画像（フレーム領域）毎に、平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖＢ）（第２の線幅寸法ずれ量）から基準平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖＡ）（第１の線幅寸法ずれ量）を引いた線幅寸法差分値を演算する。そして、各線幅寸法差分値をマップ値とする、検査領域の少なくとも右半分の領域全体での寸法差分マップを作成する。これにより、基準設計データからフォトマスクを作成する際のΔＣＤの影響を排除できる。寸法差分マップは、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。

上述した例では、検査領域１１の左半分に、位置ずれ量を可変にした位置ずれ評価用の位置ずらしパターンが定義され、右半分に、ＣＤずれ量を可変にしたＣＤずれ評価用の寸法ずらしパターンが定義される場合を示したが、これに限るものではない。左右が逆でも良いし、上下に設定しても構わない。或いは、位置ずれ評価用の位置ずらしパターンとＣＤずれ評価用の寸法ずらしパターンとを隣接させて、偏在せずに検査領域１１全体に位置ずれ評価用の位置ずらしパターンとＣＤずれ評価用の寸法ずらしパターンとが定義されてもよい。或いは、位置ずれ評価用の位置ずらしパターンとＣＤずれ評価用の寸法ずらしパターンが、それぞれ検査領域１１全面に定義されてもよい。定義される位置に応じて、各マップが作成されることになるのは言うまでもない。

位置ずれ感度取得工程（Ｓ１５０）として、位置ずれ量Ａマップ（第１の位置ずれ量）と位置ずれ量Ｂマップ（第２の位置ずれ量）を用いて、検出可能な位置ずれ量を取得する。或いは位置ずれ差分マップ（位置ずれ差分値）を用いて、検出可能な位置ずれ量を取得する。具体的には、フレーム毎（或いは検査ストライプ毎）に予め設定した位置ずらし量と、対応するフレーム領域での位置ずれ差分値（位置ずれ量Ｂ−位置ずれ量Ａ）が一致する位置ずらし量を求める。そして、一致する最小位置ずらし量ａが検査装置１００の位置ずれ感度として取得できる。例えば、１．３ｎｍ以上の位置ずらし量に設定したフレーム領域での位置ずれ差分値は一致するが、１．３ｎｍ未満の位置ずらし量に設定したフレーム領域での位置ずれ差分値では不一致となる。かかる場合の検査装置１００の位置ずれ感度は、１．３ｎｍとなる。かかる位置ずれ感度は、ｘ方向のラインパターン感度、ｙ方向のラインパターン感度、ｘ方向の矩形パターン感度、ｙ方向の矩形パターン感度についてそれぞれ取得できる。

ΔＣＤ感度取得工程（Ｓ１５２）として、ΔＣＤａｖＡマップ（第１の線幅寸法ずれ量）とΔＣＤａｖＢマップ（第２の線幅寸法ずれ量）を用いて、検出可能な線幅寸法ずれ量を取得する。或いは、寸法差分マップ（線幅寸法差分値）を用いて、検出可能な線幅寸法ずれ量を取得する。具体的には、フレーム毎（或いは検査ストライプ毎）に予め設定した寸法ずらし量と、対応するフレーム領域での線幅寸法差分値（ΔＣＤａｖＢ−ΔＣＤａｖＡ）が一致する寸法ずらし量を求める。そして、一致する最小寸法ずらし量ｂが検査装置１００のΔＣＤ感度として取得できる。例えば、１．３ｎｍ以上の寸法ずらし量に設定したフレーム領域での線幅寸法差分値は一致するが、１．３ｎｍ未満の寸法ずらし量に設定したフレーム領域での線幅寸法差分値では不一致となる。かかる場合の検査装置１００のΔＣＤ感度は、１．３ｎｍとなる。かかるΔＣＤ感度は、ｘ方向のラインパターン感度、ｙ方向のラインパターン感度、ｘ方向の矩形パターン感度、ｙ方向の矩形パターン感度についてそれぞれ取得できる。

以上のように、実施の形態１によれば、実マスク側ではなく、設計データ側で位置や寸法をずらした評価パターンデータを作成するので、要求される精度で作成できる。よって、ＣＤずれ或いは位置ずれの検査感度を評価できる。その結果、要求される精度のＣＤずれ或いは位置ずれを検査可能か評価できる。

以上の説明において、「〜回路」或いは「〜工程」と記載したものは、電子回路等のハードウェアで構成することができる。或いは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。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、位置ずれマップ（Ｐｏｓマップ）作成回路１４０、ＣＤずれ（ΔＣＤ）マップ作成回路１４２、差分Ｐｏｓマップ作成回路１４４、及び差分ΔＣＤマップ作成回路１４６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。例えば、実施の形態では、照明光学系１７０として、透過光を用いた透過照明光学系を示したが、これに限るものではない。例えば、反射光を用いた反射照明光学系であってもよい。或いは、透過照明光学系と反射照明光学系とを組み合わせて、透過光と反射光を同時に用いてもよい。

また、上述した例では、図８で説明したように、試料１０１のフレーム画像と同じ位置のフレーム領域の設計画像を用いて、位置ずれ量およびΔＣＤを演算していたが、これに限るものではない。試料１０１では、上述したように位置ずらしや寸法ずらしを行っていない基準設計データに基づいているので、１つのフレーム領域のフレーム画像と、位置ずらし量を可変にした複数の位置ずらし設計画像とを対比させて、位置ずらし量毎の画像の位置ずれ量を演算してもよい。その際、基準設計画像についても使用するフレーム画像のフレーム領域に対応する基準設計画像を用いて基準位置ずれ量を演算すればよい。
同様に、１つのフレーム領域のフレーム画像と、寸法ずらし量を可変にした複数の寸法ずらし設計画像とを対比させて、寸法ずらし量毎の画像のΔＣＤ、如いては平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖＢ）を演算してもよい。その際、基準設計画像についても使用するフレーム画像のフレーム領域に対応する基準設計画像を用いて基準ΔＣＤ、如いては基準平均ΔＣＤ（ΔＣＤａｖＡ）を演算すればよい。

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。例えば、検査装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用い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うる全てのパターン検査装置、パターン検査方法、及び検査感度評価方法は、本発明の範囲に包含される。

１０ 検査領域
２０ 検査ストライプ
３０，４０ フレーム領域
３１，３３，４１，４３ ラインアンドスペースパターン
３５，３６，４５，４６ 矩形パターン
５０，５２，５４，５６，６０，６６，６８，８２，８４ メモリ
５８ フレーム分割部
６２，６４ 位置合わせ部
７０，７２ エッジペア検出部
７１，７３ ＣＤ測定部
７４，７６ ΔＣＤ演算部
７８，８０ 平均ΔＣＤ演算部
１００ 検査装置
１０１ 試料
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
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
１２３ ストライプパターンメモリ
１４０ Ｐｏｓマップ作成回路
１４２ ΔＣＤマップ作成回路
１４４ 差分Ｐｏｓマップ作成回路
１４６ 差分ΔＣＤマップ作成回路
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御系回路
１７０ 照明光学系

Claims (5)

1. 複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づく、前記複数の図形パターンの基準設計画像を作成する工程と、
   前記基準設計データに定義された前記複数の図形パターンに対して画像内の前記複数の図形パターンを一様に位置ずれさせた、予め設定された複数の位置ずれ量に基づく位置ずれ量が異なる複数の位置ずらし設計画像を作成する工程と、
   前記複数の図形パターンに対して位置ずれのない前記基準設計データに基づいて作製されたフォトマスクの光学画像を取得する工程と、
   前記基準設計画像と前記光学画像との間での第１の位置ずれ量を演算する工程と、
   前記複数の位置ずらし設計画像の各位置ずらし設計画像と前記光学画像との間での第２の位置ずれ量を演算する工程と、
   前記第１と第２の位置ずれ量を用いて、検出可能な位置ずれ量を取得する工程と、
   を備えたことを特徴とする検査感度評価方法。
2. 前記基準設計データには、位置が異なる複数の領域にそれぞれ前記複数の図形パターンが定義され、前記複数の領域に応じた複数の基準設計画像を作成し、
   前記複数の位置ずらし設計画像は、位置が異なる前記複数の領域の対応する領域の画像として作成され、
   前記フォトマスクは、前記複数の領域にそれぞれ前記複数の図形パターンが定義された前記基準設計データに基づいて作製され、
   前記複数の領域に応じた複数の光学画像を取得し、
   前記複数の基準設計画像の各基準設計画像と前記複数の光学画像の対応する光学画像との間でそれぞれ第１の位置ずれ量を演算し、
   前記複数の位置ずらし設計画像の各位置ずらし設計画像と前記複数の光学画像の対応する光学画像との間でそれぞれ第２の位置ずれ量を演算することを特徴とする請求項１記載の検査感度評価方法。
3. 複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づく、前記複数の図形パターンの基準設計画像を作成する工程と、
   前記基準設計データに定義された前記複数の図形パターンに対して画像内の前記複数の図形パターンの線幅寸法を一様にずれさせた、予め設定された複数の線幅寸法ずれ量に基づく線幅寸法ずれ量が異なる複数の寸法ずらし設計画像を作成する工程と、
   前記複数の図形パターンに対して線幅寸法ずれのない前記基準設計データに基づいて作製されたフォトマスクの光学画像を取得する工程と、
   前記基準設計画像と前記光学画像との間での第１の線幅寸法ずれ量を演算する工程と、
   前記複数の寸法ずらし設計画像の各寸法ずらし設計画像と前記光学画像との間での第２の線幅寸法ずれ量を演算する工程と、
   前記第１と第２の線幅寸法ずれ量を用いて、検出可能な線幅寸法ずれ量を取得する工程と、
   を備えたことを特徴とする検査感度評価方法。
4. 前記基準設計データには、位置が異なる複数の領域にそれぞれ前記複数の図形パターンが定義され、前記複数の領域に応じた複数の基準設計画像を作成し、
   前記複数の寸法ずらし設計画像は、位置が異なる前記複数の領域の対応する領域の画像として作成され、
   前記フォトマスクは、前記複数の領域にそれぞれ前記複数の図形パターンが定義された前記基準設計データに基づいて作製され、
   前記複数の領域に応じた複数の光学画像を取得し、
   前記複数の基準設計画像の各基準設計画像と前記複数の光学画像の対応する光学画像との間でそれぞれ第１の線幅寸法ずれ量を演算し、
   前記複数の寸法ずらし設計画像の各寸法ずらし設計画像と前記複数の光学画像の対応する光学画像との間でそれぞれ第２の線幅寸法ずれ量を演算することを特徴とする請求項３記載の検査感度評価方法。
5. 位置が異なる複数の矩形領域にそれぞれ複数の図形パターンが定義された基準設計データに基づく、前記複数の矩形領域に応じた、前記複数の図形パターンの複数の基準設計画像を作成する工程と、
   前記基準設計データに定義された前記複数の図形パターンに対して画像内の前記複数の図形パターンを一様に位置ずれさせた、位置が異なる前記複数の矩形領域に応じた、予め設定された複数の位置ずれ量に基づく位置ずれ量が異なる複数の位置ずらし設計画像を作成する工程と、
   前記基準設計データに定義された前記複数の図形パターンに対して画像内の前記複数の図形パターンの線幅寸法を一様にずれさせた、位置が異なる前記複数の矩形領域に応じた、予め設定された複数の線幅寸法ずれ量に基づく線幅寸法ずれ量が異なる複数の寸法ずらし設計画像を作成する工程と、
   前記複数の領域にそれぞれ前記複数の図形パターンが定義された前記基準設計データに基づいて作製されたフォトマスクの検査領域を前記矩形領域の一方のサイズで短冊状に仮想分割した複数のストライプ領域のストライプ領域毎に、光学画像を取得する工程と、
   前記ストライプ領域毎の光学画像をそれぞれ前記矩形領域の他方のサイズで複数のフレーム画像に分割する工程と、
   前記複数のフレーム画像の各フレーム画像と、前記複数の基準設計画像の対応する基準設計画像との位置合わせを行って、フレーム画像毎に、当該フレーム画像と、対応する基準設計画像と、の間での第１の位置ずれ量を演算する工程と、
   前記複数のフレーム画像の各フレーム画像と、前記複数の位置ずらし設計画像の対応する位置ずらし設計画像との位置合わせを行って、フレーム画像毎に、当該フレーム画像と、対応する位置ずらし設計画像と、の間での第２の位置ずれ量を演算する工程と、
   フレーム画像毎に、前記第２の位置ずれ量から前記第１の位置ずれ量を引いた位置ずれ差分値を演算する工程と、
   フレーム画像毎に、前記複数のフレーム画像の各フレーム画像と、前記複数の基準設計画像の対応する基準設計画像との間での第１の線幅寸法ずれ量を演算する工程と、
   フレーム画像毎に、前記複数のフレーム画像の各フレーム画像と、前記複数の寸法ずらし設計画像の対応する寸法ずらし設計画像との間での第２の線幅寸法ずれ量を演算する工程と、
   フレーム画像毎に、前記第２の線幅寸法ずれ量から前記第１の線幅寸法ずれ量を引いた線幅寸法差分値を演算する工程と、
   前記位置ずれ差分値を用いて、検出可能な位置ずれ量を取得する工程と、
   前記線幅寸法差分値を用いて、検出可能な線幅寸法ずれ量を取得する工程と、
   を備えたことを特徴とする検査感度評価方法。

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