KR101467924B1 - 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

Abstract

마스크 (101) 는, 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되는 검사 영역을 갖는다. 스테이지 (102) 상의 마스크 (101) 와는 상이한 영역에는, 상기 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되는 패턴이 형성된 위치 오차 보정 수단 (10) 이 배치된다. 제 1 편차량 취득 회로 (124) 는, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 광학 화상과 참조 화상으로부터 위치 오차 보정 수단 (10) 의 편차 (제 1 편차량) 를 취득한다. 제 2 편차량 취득 회로 (125) 는, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 패턴의 위치 좌표의 편차 (제 2 편차량) 를 취득한다. 위치 보정 회로 (126) 는, 제 1 편차량으로부터 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 위치 관계를 보정하고, 제 2 편차량으로부터 마스크 (101) 의 검사 영역에 있는 각 패턴의 위치 좌표의 변동값을 구하여 이것을 보정한다.

Description

검사 장치 및 검사 방법{INSPECTING APPARATUS AND INSPECTING METHOD}

본 발명은, 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 마스크 등의 피검사 시료에 형성된 패턴의 결함 검출에 사용되는 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.

최근, 대규모 집적 회로 (LSI ; Large Scale Integration) 의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로선폭은 점점 좁아지고 있다. 이러한 회로 패턴은, 원화 패턴이 그려진 마스크를 사용하고, 스테퍼라고 칭해지는 축소 투영 노광 장치로 웨이퍼를 패턴에 노광 전사함으로써 제조된다. 여기서, 패턴의 전사에 사용되고 있는 심자외선광의 파장은 193 ㎚ 인 반면, 전사하고자 하는 패턴의 사이즈는 파장보다 짧다. 이 때문에, 리소그래피 기술의 복잡화도 가속되고 있다. 또, LSI 를 대량으로 생산하는 데에 있어서는, 제품마다 상이한 마스크 패턴의 디자인 변경에 대한 자유도도 요구된다. 이러한 점에서, 마스크 상에 원화 패턴을 형성할 때에는, 전자빔 묘화 장치에 의한 전자빔 리소그래피 기술이 사용되고 있다.

전자빔 리소그래피 기술은, 하전 입자빔을 이용하기 때문에 본질적으로 우수한 해상도를 갖는다. 또, 초점 심도를 크게 확보할 수 있기 때문에, 높은 단차 상에서도 치수 변동을 억제할 수 있다는 이점도 갖고 있다. 그러므로, 마스크의 제조 현장뿐만 아니라, 웨이퍼 상에 패턴을 직접 묘화할 때에도 전자빔 리소그래피 기술이 사용된다. 예를 들어, DRAM (Dynamic Random Access Memory) 을 대표로 하는 최첨단 디바이스의 개발에 적용되고 있는 것 외에, 일부 ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 의 생산에도 사용되고 있다.

그런데, 다대한 제조 비용이 드는 LSI 의 제조에 있어서, 수율의 향상은 필수적이다. 이 때문에, 수율 향상을 위한 여러 가지 방책이 취해지고 있다. 특히, 마스크의 패턴 결함은, 수율을 저하시키는 큰 요인이 되기 때문에, 마스크 제조 공정에서는 패턴 결함을 정확하게 검출하는 것이 요구된다.

그러나, 1 기가비트급의 DRAM 으로 대표되는 바와 같이, LSI 를 구성하는 패턴은, 서브 미크론으로부터 나노 미터의 오더가 되고자 하고 있다. 이 때문에, 마스크 상에서 패턴 결함으로서 검출해야 하는 치수도 매우 작은 것이 되고 있다. 그러므로, LSI 제조에 사용되는 전사용 마스크의 결함을 검출하는 검사 장치에는 높은 검사 정밀도가 필요해진다.

검사 장치에 있어서의 결함 검출의 수법에는, 다이 투 데이터베이스 (die to database) 검사와, 다이 투 다이 (die to die) 검사가 있다. 모두 피검사 시료가 되는 시료의 광학 화상을, 표본이 되는 기준 화상과 비교하여 결함을 검출하는 것이다. 예를 들어, 다이 투 데이터베이스 검사에서는, 묘화 데이터 (설계 패턴 데이터) 를 검사 장치에 입력하고, 이것을 베이스로 기준 화상이 되는 설계 화상 데이터 (참조 화상) 를 생성한다. 그리고, 패턴을 촬상하여 얻어진 측정 데이터 (광학 화상) 와 설계 화상 데이터 (참조 화상) 를 비교한다. 또한, 묘화 데이터는, 패턴 설계된 CAD (Computer Aided Design) 데이터가 검사 장치에 입력 가능한 포맷으로 변환된 것이다.

일본 공개특허공보 2008-112178호에는, 다이 투 데이터베이스 검사의 구체적 방법이 개시되어 있다. 그것에 의하면, 먼저, 광원으로부터 출사된 광이 광학계를 통하여 피검사 시료인 마스크에 조사된다. 마스크는 스테이지 상에 재치되어 있고, 스테이지가 이동함으로써 조사된 광이 마스크 상을 주사한다. 마스크를 투과 또는 반사한 광은 렌즈를 통하여 화상 센서 상에 결상되고, 화상 센서로 촬상된 광학 화상은 측정 데이터로서 비교부로 이송된다. 비교부에서는, 측정 데이터와 설계 화상 데이터가 알고리즘에 따라 비교된다. 그리고, 이들 데이터가 일치하지 않는 경우에는 결함 있음으로 판정된다.

상기와 같이, 마스크 상에 있어서의 패턴의 미세화에 수반하여, 검출되어야 하는 결함의 치수도 미세해지고 있다. 이 때문에, 검사 장치에는 고배율의 광학계가 필요해지고, 또 검사에 걸리는 시간은 장기화되고 있다. 그러므로, 마스크에 대해 검사광이 장시간 조사되는 것에 의한 마스크의 열팽창이나, 검사 장치 내부에서의 기류의 변동, 혹은 검사 장치의 각종 열원에서 기인된 측장 (測長) 시스템의 측정 오차 등에 의해 검사 결과로부터 얻어지는 패턴의 위치에 변동이 발생한다는 문제가 있다. 향후에도 패턴은 미세화 일로일 것을 생각하면, 이러한 위치 변동을 시정하는 것이 필요해지고 있다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명은, 검사 공정에서 발생하는 위치 오차를 저감시킬 수 있는 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은, 이하의 기재로부터 분명해질 것이다.

본 발명은, 검사 공정에서 발생하는 위치 오차를 저감시킬 수 있는 검사 장치 혹은 검사 방법을 제공한다.

본 발명의 제 1 양태는, 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되는 검사 영역을 갖는 피검사 시료가 재치되는 스테이지와,

스테이지 상에서 피검사 시료와는 상이한 영역에 배치되고, 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되는 패턴이 형성된 위치 오차 보정 수단과,

피검사 시료의 검사 영역과 위치 오차 보정 수단에 광을 조사하여 이들의 광학 화상을 얻는 광학 화상 취득부와,

피검사 시료와 위치 오차 보정 수단으로부터 얻어지는 광학 화상에 대응하는 참조 화상을 작성하는 참조 화상 작성부와,

피검사 시료의 광학 화상과 참조 화상을 비교하여, 이들의 차분값이 소정의 임계값을 초과하는 경우에 결함으로 판정하는 비교부와,

위치 오차 보정 수단의 적어도 광학 화상으로부터, 피검사 시료와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 편차를 나타내는 제 1 편차량을 취득하는 제 1 편차량 취득부와,

위치 오차 보정 수단에 형성된 패턴의 위치 좌표의 참값에 대한 위치 편차를 나타내는 제 2 편차량을 취득하는 제 2 편차량 취득부와,

제 1 편차량에 기초하여 피검사 시료와 위치 오차 보정 수단의 위치 관계를 보정하고, 제 2 편차량에 기초하여 피검사 시료의 검사 영역에 있는 각 패턴의 위치 좌표의 변동값을 구하여 이 위치 좌표를 보정하는 위치 보정부를 갖는 것을 특징으로 하는 검사 장치에 관한 것이다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 위치 오차 보정 수단에는 얼라이먼트 마크가 형성되어 있고,

제 1 편차량 취득부는, 얼라이먼트 마크의 위치 좌표의 참값을 유지하고, 이 참값과, 위치 오차 보정 수단의 광학 화상과 참조 화상으로부터 얻어지는 얼라이먼트 마크의 위치 좌표의 실측값의 차이로부터 제 1 편차량을 취득하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 제 1 편차량 취득부는, 위치 오차 보정 수단에 있어서의 복수의 스트라이프로부터 추출된 스트라이프의 광학 화상과, 이 광학 화상에 대응하는 참조 화상의 중첩에 의해 제 1 편차량을 취득하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 2 양태는, 얼라이먼트 마크와 소정의 패턴을 갖는 위치 오차 보정 수단이 배치된 스테이지 상에 피검사 시료를 재치하는 공정과,

피검사 시료의 검사 영역을 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할함과 함께, 위치 오차 보정 수단의 패턴도 스트라이프에 의해 가상적으로 분할하고, 피검사 시료와 위치 오차 보정 수단의 양방에 대해, 모든 스트라이프가 연속해서 주사되도록 스테이지를 이동시키고, 이들과 얼라이먼트 마크의 각 광학 화상을 취득하는 공정과,

피검사 시료와 위치 오차 보정 수단으로부터 얻어지는 광학 화상에 대응하는 참조 화상을 작성하는 공정과,

피검사 시료의 광학 화상과 참조 화상을 비교하여, 이들의 차분값이 소정의 임계값을 초과하는 경우에 결함으로 판정하는 공정과,

위치 오차 보정 수단의 적어도 광학 화상으로부터, 피검사 시료와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 편차를 나타내는 제 1 편차량을 취득하는 공정과,

위치 오차 보정 수단에 형성된 패턴의 위치 좌표의 참값에 대한 위치 편차를 나타내는 제 2 편차량을 취득하는 공정과,

제 1 편차량에 기초하여, 피검사 시료와 위치 오차 보정 수단의 위치 관계를 보정하는 공정과,

제 2 편차량에 기초하여, 피검사 시료의 검사 영역에 있는 각 패턴의 위치 좌표의 변동값을 구하여 이 위치 좌표를 보정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 검사 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제 2 양태에 있어서, 제 2 편차량을 취득하는 공정은,

위치 오차 보정 수단에 형성된 패턴의 위치 좌표의 참값으로부터 소정 영역에 포함되는 이 패턴의 참값의 평균값을 구하는 공정과,

위치 오차 보정 수단의 광학 화상과 참조 화상으로부터 위치 오차 보정 수단에 형성된 패턴의 위치 좌표의 실측값을 구하고, 상기 소정 영역에 포함되는 이 패턴의 실측값의 평균값을 구하는 공정과,

참값의 평균값과 실측값의 평균값의 차이로부터 제 2 편차량을 취득하는 공정을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 검사 공정에서 발생하는 위치 오차를 저감시킬 수 있는 검사 장치 혹은 검사 방법이 제공된다.

도 1 은, 실시형태 1 에 있어서의 광학 화상의 취득 순서를 설명하는 도면.
도 2 는, 실시형태 1 의 검사 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 3 은, 실시형태 1 에 있어서의 데이터의 흐름을 나타내는 개념도.
도 4 는, 실시형태 1 의 검사 공정의 개요를 나타내는 플로우 차트.
도 5 는, 실시형태 1 의 필터 처리를 설명하는 도면.
도 6 은, 실시형태 1 에 있어서, 편차량 취득, 위치 보정 및 맵 작성의 각 공정을 나타내는 플로우 차트.
도 7 은, 실시형태 2 의 검사 방법을 설명하는 도면.
도 8 은, 실시형태 3 의 검사 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 9 는, 실시형태 3 에 있어서의 데이터의 흐름을 나타내는 개념도.
도 10 은, 실시형태 3 의 검사 공정의 개요를 나타내는 플로우 차트.
도 11 은, 실시형태 4 의 검사 방법을 설명하는 도면.
도 12 는, 실시형태 5 에 있어서, 하중 센서가 배치된 모습을 나타내는 스테이지의 평면도.
도 13 은, 실시형태 5 의 검사 방법을 설명하는 도면.
도 14 는, 실시형태 6 에 있어서, 거리 센서를 갖는 위치 오차 보정 수단이 배치된 스테이지의 평면도.
도 15 는, 실시형태 6 의 검사 방법을 설명하는 도면.
도 16 은, 실시형태 1 에 있어서의 위치 오차 보정 수단의 패턴의 일례.
도 17 은, 실시형태 4 의 검사 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 18 은, 실시형태 7 에 있어서의 위치 오차 보정 수단의 패턴의 일례.

실시형태 1.

본 실시형태의 검사 장치는, 피검사 시료가 재치되는 스테이지를 갖는다. 이 스테이지 상에는, 표면에 소정의 패턴이 형성된 위치 오차 보정 수단이 형성되어 있다. 이러한 소정의 패턴은, 흰색 이외의 색을 갖고 있다 (이하, 본원 명세서에 있어서 동일).

피검사 시료의 검사 영역은, 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되고, 위치 오차 보정 수단에 있어서의 패턴도 이들 스트라이프에 의해 가상적으로 분할된다. 이러한 위치 오차 보정 수단을 형성함으로써, 검사 공정에서 발생하는 패턴의 위치 오차를 파악하고, 또 이것을 저감시킬 수 있다. 이하, 본 실시형태의 검사 장치 및 검사 방법에 대해 상세하게 서술한다.

본 실시형태에서는, 피검사 시료로서, 포토 리소그래피에서 사용되는 마스크를 사용한다. 단, 피검사 시료는 이것에 한정되는 것은 아니다.

본 실시형태에 있어서의 스테이지는, XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능한 XYθ 스테이지이다. 마스크는, XYθ 스테이지 상의 소정 위치에 재치된다.

검사를 실시할 때에는, 마스크에 형성된 패턴에 대해, XYθ 스테이지의 상방으로부터 광을 조사한다. 그러면, 마스크를 투과한 광은 포토 다이오드 어레이에 광학 이미지로서 결상되고, 이어서 포토 다이오드 어레이에서 광전 변환된다. 또한 센서 회로에 의해 A/D (아날로그 디지털) 변환되고 나서, 광학 화상으로서 비교 회로에 출력된다.

도 1 은, 광학 화상의 취득 순서를 설명하는 도면이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 스테이지 (102) 상에는, 피검사 시료로서의 마스크 (101) 가 재치되어 있다. 마스크 (101) 에는 얼라이먼트 마크 (31) 가 형성되어 있고, 이 얼라이먼트 마크 (31) 를 사용하여, 마스크 (101) 는 스테이지 (102) 상의 소정 위치에 재치된다.

마스크 (101) 상에서 검사 영역은, Y 방향을 향하여, 스캔폭 (W) 의 단책상 (短冊狀) 의 복수의 스트라이프로 가상적으로 분할된다. 도 1 에서, 검사 영역은, 제 1 스트라이프 (20a) 에서 제 9 스트라이프 (20i) 까지의 9 개의 스트라이프로 분할되어 있다. 스테이지 (102) 는, 이들 스트라이프가 연속적으로 주사되도록 이동한다. 이로써, 스캔폭 (W) 의 화상이 포토 다이오드 어레이에 연속적으로 입력되고, 광학 화상이 취득되어 간다.

구체적으로는, 스테이지 (102) 가 －X 방향으로 이동하면서, 제 1 스트라이프 (20a) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 이어서, 스테이지 (102) 가 X 방향으로 이동하면서, 제 2 스트라이프 (20b) 에 대해 동일하게 스캔폭 (W) 의 화상이 포토 다이오드 어레이에 연속적으로 입력된다. 제 3 스트라이프 (20c) 에 대해서는, 제 2 스트라이프 (20b) 에 있어서의 화상을 취득한 방향 (X 방향) 과는 역방향, 즉 제 1 스트라이프 (20a) 에 있어서의 화상을 취득한 방향 (－X 방향) 으로 스테이지 (102) 가 이동하면서 포토 다이오드 어레이에 화상이 입력된다. 이하 동일하게 하여, 모든 스트라이프에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 이와 같이, 연속적으로 화상이 입력됨으로써 효율적인 광학 화상의 취득이 가능해진다.

본 실시형태에서는, 스테이지 (102) 상에 위치 오차 보정 수단 (10) 이 형성되어 있다. 그리고, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 표면에는 패턴이 형성되어 있다. 예를 들어, 복수의 십자 패턴으로 이루어지는 패턴이나, 복수의 라인 패턴으로 이루어지는 패턴, 복수의 컨택트홀로 이루어지는 패턴 등을 들 수 있다. 또, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 표면에는, 상기 패턴 외에도 (후술하는) 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 보정하는 데에 사용하는 얼라이먼트 마크가 형성되어 있다.

위치 오차 보정 수단 (10) 상의 얼라이먼트 마크와 각 패턴의 정확한 위치, 즉 X 좌표와 Y 좌표에 대해서는, 마스크 (101) 의 검사 공정과는 다른 측정 공정에 의해 파악된다. 이 측정 공정은, 검사 공정에 있어서의 열이나 기류의 변동에 의한 영향을 받지 않는다. 본 실시형태에서는, 이러한 측정 공정에 의해 얻어진 얼라이먼트 마크의 위치 좌표를 「위치 오차 보정 수단에 있어서의 얼라이먼트 마크의 위치 좌표의 참값」이라고 칭한다. 마찬가지로, 각 패턴의 위치 좌표를 「위치 오차 보정 수단에 있어서의 패턴 위치 좌표의 참값」이라고 칭한다. 또한, 참값의 측정에는, 예를 들어, 라이카사 제조의 LMS-IPRO 등의 좌표 측정 장치 등을 사용할 수 있다. 참값의 측정은 원칙적으로 1 회이면 되며, 마스크 검사마다 실시할 필요는 없다.

검사 공정에서는, 상기와 같이 검사광의 장시간 조사에 의한 열팽창이나, 검사 장치 내부에서의 기류의 변동, 혹은 검사 장치의 각종 열원에서 기인된 측장 시스템의 측정 오차 등에 의해 검사 결과로부터 얻어지는 패턴의 위치에 변동이 발생한다. 그래서, 본 실시형태에서는, 검사 공정에 있어서, 마스크 (101) 의 패턴의 위치와 함께, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴의 위치를 측정하고, 이것을 상기 참값과 비교한다. 참값과 측정값의 차이는 검사 공정에서 발생하는 위치 변동이기 때문에, 이러한 변동값을 사용하여 마스크 (101) 의 패턴 위치를 보정함으로써 각 패턴의 정확한 위치를 구하는 것이 가능해진다.

그런데, 위치 오차 보정 수단 (10) 은 스테이지 (102) 상에 고정되어 있다. 이에 반해, 마스크 (101) 는 검사시에 스테이지 (102) 상에 재치되고, 검사가 종료되면 스테이지 (102) 로부터 제거된다. 그리고, 다음의 피검사 시료인 (다른) 마스크 (101) 가 스테이지 (102) 상에 재치된다.

스테이지 (102) 상에서 마스크 (101) 가 재치되는 위치는 엄밀하게는 동일하지 않다. 요컨대, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계는, 마스크 (101) 가 재치될 때마다 변화한다. 이 때문에, 마스크 (101) 에 그려진 패턴의 정확한 위치를 구하려면, 위치 오차 보정 수단 (10) 과의 상대적 위치 관계를 보정하는 것이 바람직하다.

이하, 마스크 (101) 상에 있어서의 패턴 위치를 구하는 방법에 대해 서술한다. 또한, 패턴 위치의 산출은, 마스크 (101) 의 검사 공정과 함께 실시할 수 있다.

먼저, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 스테이지 (102) 상에 마스크 (101) 를 재치한다. 마스크 (101) 에는 얼라이먼트 마크 (31) 가 형성되어 있고, 이 얼라이먼트 마크 (31) 를 사용하여, 마스크 (101) 가 원하는 위치가 되도록 스테이지 (102) 의 위치를 조정한다. 이 때, 스테이지 (102) 를 움직임으로써 위치 오차 보정 수단 (10) 도 스테이지 (102) 와 연동하여 움직인다. 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 은, 이상적인 위치 관계로부터 어긋나 있는 것이 보통, 요컨대 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 이 모두 이상으로 하는 위치에 있는 것은 드물기 때문에, 마스크 (101) 가 원하는 위치가 되도록 스테이지 (102) 를 움직이면, 위치 오차 보정 수단 (10) 은, 원하는 위치로부터 어긋난 위치에 있게 된다. 보다 구체적으로는, 위치 오차 보정 수단 (10) 은, X 방향, Y 방향 및 θ 방향에 있어서, 각각 이상적인 위치로부터 어긋난 위치에 있다.

다음으로, 도 1 에서 설명한 바와 같이 하여, 마스크 (101) 상의 검사 영역에 있어서의 광학 화상을 취득한다. 여기서, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 패턴은, 마스크 (101) 상의 검사 영역을 분할한 스트라이프와 동일한 스트라이프, 즉 제 1 스트라이프 (20a) 에서 제 9 스트라이프 (20i) 까지의 9 개의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할된다. 이로써, 검사 영역의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력되는 것과 연속하여, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴의 화상도 포토 다이오드 어레이에 입력된다.

구체적으로는, 도 1 에 있어서, 스테이지 (102) 가 이동하면, 마스크 (101) 의 검사 영역을 분할하는 제 1 스트라이프 (20a), 제 2 스트라이프 (20b), 제 3 스트라이프 (20c), …, 제 9 스트라이프 (20i) 에 있어서의 각 화상이 취득되어 간다. 이 때, 스테이지 (102) 의 X 방향의 이동 범위에 마스크 (101) 의 검사 영역뿐만 아니라, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 얼라이먼트 마크 (30) 와 패턴이 위치하는 영역도 포함되도록 하면, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 제 1 스트라이프 (20a), 제 2 스트라이프 (20b), 제 3 스트라이프 (20c), …, 제 9 스트라이프 (20i) 의 각 화상도 상기 스테이지 (102) 의 일련의 움직임 중에서 취득된다. 요컨대, 스테이지 (102) 에 쓸데없는 동작을 시키지 않고, 마스크 (101) 의 검사 영역의 화상과, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴의 화상을 취득할 수 있다. 단, 여기서 말하는 「스테이지 (102) 의 이동 범위」에는, 스테이지 (102) 가 등속 이동할 때까지 필요한 영역, 즉 스테이지 (102) 의 가속 영역은 포함되지 않는 것으로 한다.

상기 서술한 바와 같이, 위치 오차 보정 수단 (10) 에도 얼라이먼트 마크 (30) 가 형성되어 있다. 그래서, 상기 방법에 의해 취득한 위치 오차 보정 수단 (10) 의 화상으로부터 얼라이먼트 마크의 위치 좌표를 구한다. 구체적으로는, 스테이지 (102) 의 이동 위치를 레이저 측장 시스템 (도 1 에서는 도시되지 않음) 으로 측정하여, 광학 화상에 있어서의 각 패턴의 정확한 위치를 취득한다. 이어서, 얻어진 얼라이먼트 마크의 위치 좌표와 미리 구한 얼라이먼트 마크의 위치 좌표의 참값의 차이를 구한다. 이 차이가 위치 오차 보정 수단 (10) 의 이상적인 위치로부터의 편차량, 다시 말하면, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 상대적인 위치 편차량이 된다.

또, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴의 화상으로부터는, 각 패턴의 위치 좌표도 구해진다. 얻어진 위치 좌표와 미리 구한 위치 좌표의 참값의 차이를 구함으로써, 검사 공정에서 발생하는 패턴의 위치 좌표의 변동값이 구해진다.

이상과 같이 하여 구한 값으로부터 마스크 (101) 상의 패턴의 정확한 위치가 구해진다. 즉, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 광학 화상으로부터 얻어진 얼라이먼트 마크 (30) 의 위치 좌표와 미리 구한 얼라이먼트 마크 (30) 의 위치 좌표의 참값의 차이를 사용하여, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 상대적인 위치 관계를 보정한다. 이어서, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표와 대응하는 각 패턴의 위치 좌표의 참값의 차이를 사용하여, 마스크 (101) 상의 각 패턴의 위치를 보정한다. 이로써, 마스크 (101) 상의 각 패턴의 정확한 위치를 알 수 있다.

또한, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표와 대응하는 각 패턴의 위치 좌표의 참값의 차이를 사용하여, 마스크 (101) 상의 각 패턴의 위치를 보정한 후, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 상대적인 위치 관계를 보정해도 된다.

다음으로, 구체예를 들어 마스크 (101) 상에 있어서의 패턴 위치를 구하는 방법을 더욱 상세하게 설명한다.

<위치 좌표의 참값의 취득>

위치 오차 보정 수단 (10) 에는 4 개의 얼라이먼트 마크 (30) 가 형성되어 있다. 즉, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 표면의 네 모서리에 각각 얼라이먼트 마크 (30) 가 형성되어 있다. 이들에 대해, 라이카사 제조의 LMS-IPRO 등을 사용하여 각각의 위치 좌표를 구한다. 또한, 얼라이먼트 마크의 형상, 수, 위치는, 도 1 의 예에 한정되는 것은 아니다.

또, 위치 오차 보정 수단 (10) 에는 (도 1 에서는 도시되지 않음) 복수의 라인 패턴이 형성되어 있다. 이 라인 패턴 1 개에 대해, 그 위치 좌표의 참값을 구한다. 동일하게 하여, 다른 라인 패턴의 위치 좌표에 대해서도 참값을 구한다. 그리고, 소정 영역에 포함되는 라인 패턴의 위치 좌표의 평균값 (참값의 평균값) 을 구한다. 여기서, 소정 영역은, 예를 들어 2 ㎜ × 2 ㎜ 의 크기의 영역으로 할 수 있다. 또한, 이러한 소정 영역이 소정수 집합함으로써 1 스트라이프를 형성할 수 있다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 소정 영역이 스트라이프의 폭보다 크게 되어 있어도 된다.

또한, 평균값을 구할 때에는, 위치 좌표의 값을 다시 나열하여 상과 하의 극단적인 값을 제외시킬 수 있다. 이로써, 보다 정확한 평균값을 구하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상하 합쳐 20 ％, 즉 상위 10 ％ 의 데이터와 하위 10 ％ 의 데이터를 제외시켜 평균값을 계산할 수 있다.

또, 위치 오차 보정 수단 (10) 에는, 동일한 형상의 패턴이 동일한 방향 및 간격으로 배치되어 있어도 되는데, 상이한 형상의 패턴이 상이한 방향 및 간격으로 배치되어 있어도 된다. 후자이면, 패턴의 형상, 방향 및 간격으로부터 그 위치를 파악할 수 있기 때문에, 패턴을 사용한 얼라이먼트가 가능해진다는 이점이 있다.

도 16 은, 위치 오차 보정 수단 (10) 상에 형성된 패턴의 일례이다. 영역 P1 에는 복수의 라인 패턴이 형성되어 있다. 영역 P1₁ 은 그 일부이고, 도 16 에 확대하여 나타내는 바와 같이, 영역 P1 은 길이와 간격이 상이한 복수의 라인에 의해 구성되어 있다. 또, 영역 P2 에도 복수의 라인 패턴이 형성되어 있다. 영역 P2₁ 은 그 일부이고, 도 16 에 확대하여 나타내는 바와 같이, 길이와 간격이 상이한 복수의 라인에 의해 구성되어 있다. 또한, 영역 P1 을 구성하는 패턴의 방향과 영역 P2 를 구성하는 패턴의 방향은 90 도 상이하다.

도 16 과 같은 패턴으로 함으로써, 라인의 길이, 방향 및 간격으로부터 각 라인 패턴의 위치를 알 수 있다. 따라서, 이들 패턴에 의해 위치 오차 보정 수단 (10) 의 얼라이먼트가 가능해지기 때문에, 얼라이먼트 마크 (30) 와 병용함으로써 위치 오차 보정 수단 (10) 의 얼라이먼트를 용이하게 할 수 있다.

<광학 화상의 취득>

다음으로, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (101) 상의 검사 영역을, Y 방향을 향하여 제 1 스트라이프 (20a) 에서 제 9 스트라이프 (20i) 까지의 9 개의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할한다. 마찬가지로, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴에 대해서도 동일한 스트라이프, 즉 제 1 스트라이프 (20a) 에서 제 9 스트라이프 (20i) 에 의해 가상적으로 분할한다. 그리고, 마스크 (101) 의 검사 영역과 위치 오차 보정 수단 (10) 의 양방에 대해, 모든 스트라이프가 연속적으로 주사되도록 스테이지 (102) 를 이동시킨다.

예를 들어, 도 1 에 있어서, 화살표는 화상이 취득되어 가는 방향을 나타내고 있다. 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 제 1 스트라이프 (20a) 에서 시작하여, 스테이지 (102) 를 －X 방향으로 이동시킴으로써 마스크 (101) 에 있어서의 제 1 스트라이프 (20a) 를 주사한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 1 스트라이프 (20a) 의 화상에 이어서, 마스크 (101) 의 제 1 스트라이프 (20a) 의 화상이 취득된다. 다음으로, 스테이지 (102) 를 －Y 방향으로 단계 이송한 후에 X 방향으로 이동시켜, 마스크 (101) 에 있어서의 제 2 스트라이프 (20b) 의 화상을 취득한다. 계속해서, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 2 스트라이프 (20b) 의 화상을 취득한다. 그 후에도 화살표의 방향에 따라, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 쌍방에 대해, 제 3 스트라이프 (20c), 제 4 스트라이프 (20d), …, 제 9 스트라이프 (20i) 의 각 화상을 취득한다.

<편차량의 취득>

상기 공정에서 취득된 위치 오차 보정 수단 (10) 의 광학 화상을 기초로, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 얼라이먼트 마크 (30) 의 위치 좌표를 구한다. 그리고, 이것과 얼라이먼트 마크 (30) 의 위치 좌표의 참값의 차이를 구한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 이상적인 위치로부터의 편차량 (이하, 제 1 편차량이라고도 한다) 을 알 수 있기 때문에, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 보정할 수 있다.

또, 상기 광학 화상을 기초로 각 라인 패턴의 위치 좌표를 구한다. 그리고, 참값을 구하였을 때와 동일한 소정 영역에 포함되는 라인 패턴의 위치 좌표의 평균값 (실측값의 평균값) 을 산출한다. 이어서, 소정 영역에 있어서의 <참값의 평균값> 과, 이 소정 영역과 동일한 영역에 있어서의 <실측값의 평균값> 의 차이를 산출한다. 이로써, 검사 공정에서 발생하는 패턴의 위치 좌표의 변동값 (이하, 제 2 편차량이라고도 한다) 을 알 수 있다.

그리고, 제 1 편차량을 사용하여 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 상대적인 위치 관계를 보정하고, 또 제 2 편차량을 사용하여 마스크 (101) 상의 각 패턴의 위치를 보정한다. 이로써, 마스크 (101) 상의 각 패턴의 정확한 위치를 알 수 있다.

또한, 평균값의 차이를 제 2 편차량으로 하지 않고, 각 패턴의 참값과 실측값의 차이를 제 2 편차량으로 할 수도 있다. 그러나, 후자의 경우에는, 위치 편차량의 보정을 위해 처리되는 데이터량이 방대해진다. 한편, 검사시에 있어서, 인접하는 패턴 사이에서의 변동값의 차이는 미소한 것으로 생각된다. 그래서, 상기 서술한 바와 같이, 소정 영역에 포함되는 패턴에 대해 이들의 참값과 실측값의 각 평균값을 구하고, 이들의 차이를 제 2 편차량으로 하는 것이 바람직하다.

패턴의 위치 좌표가 변동하는 현상은, 검사 시간이 길어지는 것에서 기인하고 있다. 이 때문에, 제 2 편차량은 일정하지 않으며, 기본적으로는 검사 개시로부터의 시간이 경과할수록 커진다. 요컨대, 마스크 (101) 에 있어서, 각 패턴의 위치 좌표의 변동값은, 제 1 스트라이프 (20a), 제 2 스트라이프 (20b), …, 제 9 스트라이프 (20i) 의 순서로 커진다. 마찬가지로, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 위치 좌표의 변동값도, 제 1 스트라이프 (20a), 제 2 스트라이프 (20b), …, 제 9 스트라이프 (20i) 의 순서로 커진다. 또, 동일한 스트라이프여도 최초에 검사된 패턴보다 나중에 검사된 패턴 쪽이 좌표 위치의 변동값은 크다.

그래서, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 <참값의 평균값> 과 <실측값의 평균값> 의 차이로부터 구한 위치 좌표의 변동값 (제 2 편차량) 을 사용하여 선형 보간을 실시한다. 이로써, 마스크 (101) 에 있어서의 패턴의 위치 좌표의 변동값 (제 2 편차량) 을 구할 수 있다. 그리고, 이 변동값 (제 2 편차량) 을 사용하여 실측값을 보정함으로써, 패턴의 위치 편차량을 저감시키는 것이 가능해진다. 또한, 제 1 편차량을 사용함으로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 상대적인 위치 관계도 보정할 수 있기 때문에, 마스크 (101) 상의 패턴의 보다 정확한 위치를 알 수 있다.

또한, 마스크 (101) 에 있어서의 패턴의 위치 좌표의 변동값을 구하는 방법은, 상기 선형 보간에 한정되지 않는 것은 말할 것도 없다. 예를 들어, B-스플라인 곡선 등의 고차의 함수를 사용한 보간에 의해 구해도 된다.

또, 예를 들어, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 소정의 단위 영역에 대해, <참값의 평균값> 과 <실측값의 평균값> 의 차이로부터 구한 위치 좌표의 변동값의 평균값을 구한다. 예를 들어, X 좌표가 0 ∼ 2 이고 Y 좌표가 0 ∼ 2 인 영역에 대해, 상기 차이로부터 구한 위치 좌표의 변동값의 평균값을 구한다. 이 평균값을 사용하여, 마스크 (101) 의 검사 영역에서 Y 좌표가 0 ∼ 2 의 범위에 있는 전체 실측값을 보정할 수도 있다.

또한, 위치 오차 보정 수단 (10) 을 도 1 과는 상이한 배치로 한 경우에도, 패턴의 위치 좌표의 변동값을 구할 수 있다. 예를 들어, 마스크 (101) 에 대해 도 1 에 나타내는 위치와는 반대의 측에 위치 오차 보정 수단 (10) 을 형성해도 된다.

단, 본 실시형태에 있어서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 위치 오차 보정 수단 (10) 을 그 스트라이프의 배열 방향이 스테이지의 이동 방향 (X 방향) 에 대해 수직이 되도록 배치하는 것이 바람직하고, 스트라이프의 배열 방향이 Y 방향과 수직이 되도록 배치하는 것은 바람직하지 않다. 즉, 도 1 의 배치로부터 90 도 회전시킨 방향으로 위치 오차 보정 수단 (10) 을 배치하는 것은 적당하지 않다. 이것은, 다음의 이유에 의한 것이다.

도 1 의 배치이면, 상기와 같이 제 1 스트라이프 (20a) 내지 제 9 스트라이프 (20i) 를 주사하기 위한 스테이지 (102) 의 일련의 움직임 중에서, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 쌍방의 화상을 취득할 수 있다. 그러나, 도 1 의 배치로부터 90 도 회전시킨 방향으로 위치 오차 보정 수단 (10) 이 배치되는 경우, 패턴 위치 좌표의 변동값을 구할 수는 있지만, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴을 마스크 (101) 와 동일한 스트라이프를 사용하여 분할할 수 없기 때문에, 스테이지 (102) 의 일련의 움직임 중에서 상기 쌍방의 화상을 취득할 수 없게 된다.

예를 들어, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 1 스트라이프 (20a) 를 주사한 후, 스테이지 (102) 를 X 방향과 Y 방향으로 이동시키고 나서, 마스크 (101) 의 제 1 스트라이프 (20a) 를 주사하는 것이 필요해진다. 또, 이 때의 주사 방향도 위치 오차 보정 수단 (10) 의 주사 방향과는 바꿀 필요가 있다. 그리고, 마스크 (101) 의 제 1 스트라이프 (20a) 를 주사하는 것을 끝낸 후에는, 다시 위치 오차 보정 수단 (10) 으로 되돌아가 제 2 스트라이프 (20b) 를 주사한다. 이 때에도, 스테이지 (102) 를 X 방향과 Y 방향으로 이동시켜야 하는 데다가, 주사 방향도 마스크 (101) 에 있어서의 주사 방향과 바꿔야 한다. 또한 이 이후에 대해서도, 마스크 (101) 를 주사하는 경우와, 위치 오차 보정 수단 (10) 을 주사하는 경우에서, 스테이지 (102) 의 위치와 이동 방향을 바꾸는 것이 필요해진다.

이와 같이, 스트라이프의 배열 방향이 Y 방향과 수직이 되도록 배치하고, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 쌍방의 화상을 취득하고자 하면, 스테이지 (102) 의 움직임이 번잡해질 수 밖에 없다. 이것은, 검사의 장시간화로 이어진다. 따라서, 위치 오차 보정 수단 (10) 은, 그 스트라이프의 배열 방향이 스테이지의 이동 방향 (X 방향) 에 대해 수직이 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 실시형태의 검사 장치에 대해 상세하게 서술한다.

도 2 는, 본 실시형태의 검사 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 검사 장치 (100) 는 광학 화상 취득부 (A) 와 제어부 (B) 를 갖는다.

광학 화상 취득부 (A) 는, 광원 (103) 과, 수평 방향 (X 방향, Y 방향) 및 회전 방향 (θ 방향) 으로 이동 가능한 스테이지 (102) 와, 투과 조명계를 구성하는 조명 광학계 (170) 와, 확대 광학계 (104) 와, 포토 다이오드 어레이 (105) 와, 센서 회로 (106) 와, 레이저 측장 시스템 (122) 과, 오토 로더 (130) 를 갖는다. 스테이지 (102) 상에 재치되는 마스크 (101) 는, 오토 로더 제어 회로 (113) 에 의해 구동되는 오토 로더 (130) 로부터 자동적으로 반송되고, 검사 종료 후에는 자동적으로 배출되도록 되어 있다.

제어부 (B) 에서는, 검사 장치 (100) 전체의 제어를 담당하는 제어 계산기 (110) 가 데이터 전송로가 되는 버스 (120) 를 통하여, 위치 회로 (107), 비교 회로 (108), 참조 회로 (112), 전개 회로 (111), 제 1 편차량 취득 회로 (124), 제 2 편차량 취득 회로 (125), 위치 보정 회로 (126), 맵 작성 회로 (127), 오토 로더 제어 회로 (113), 테이블 제어 회로 (114), 기억 장치의 일례가 되는 자기 디스크 장치 (109), 자기 테이프 장치 (115), 플렉시블 디스크 장치 (116), CRT (117), 패턴 모니터 (118) 및 프린터 (119) 에 접속되어 있다.

또한, 비교 회로 (108), 제 1 편차량 취득 회로 (124), 제 2 편차량 취득 회로 (125), 위치 보정 회로 (126), 맵 작성 회로 (127) 는, 각각 본 발명의 비교부, 제 1 편차량 취득부, 제 2 편차량 취득부, 위치 보정부, 맵 작성부의 일례이다.

스테이지 (102) 는, 테이블 제어 회로 (114) 에 의해 제어된 X 축 모터, Y 축 모터 및 θ 축 모터에 의해 구동된다. 이들 모터에는, 예를 들어, 스텝 모터를 사용할 수 있다.

스테이지 (102) 의 이동 위치는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된다. 또, 센서 회로 (106) 로부터 출력된 광학 화상은, 위치 회로 (107) 로부터 출력된 스테이지 (102) 상에서의 마스크 (101) 의 위치를 나타내는 데이터와 함께 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또, 광학 화상은, 제 1 편차량 취득 회로 (124) 와 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로도 이송된다.

데이터베이스 방식의 기준 데이터가 되는 설계 패턴 데이터는, 자기 디스크 장치 (109) 에 저장되어 있고, 검사의 진행에 맞춰 판독 출력되어 전개 회로 (111) 로 이송된다. 이어서, 전개 회로 (111) 에 있어서, 설계 패턴 데이터는 이미지 데이터 (설계 화소 데이터) 로 변환된다. 그 후, 이 이미지 데이터는, 참조 회로 (112) 로 이송되어 참조 화상의 생성에 사용된다. 생성된 참조 화상은 비교 회로 (108) 로 이송된다.

또한, 본 실시형태의 검사 장치는, 도 1 에 나타내는 구성 요소 이외에, 마스크를 검사하는 데에 필요한 다른 공지 요소가 포함되어 있어도 된다. 예를 들어, 후술하는 리뷰 장치를 검사 장치 자신이 갖고 있어도 된다.

도 3 은, 본 실시형태에 있어서의 데이터의 흐름을 나타내는 개념도이다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 설계자 (유저) 가 작성한 CAD 데이터 (201) 는, 계층화된 포맷의 설계 중간 데이터 (202) 로 변환된다. 설계 중간 데이터 (202) 에는, 레이어 (층) 마다 작성되어 각 마스크에 형성되는 패턴 데이터가 저장된다. 여기서, 일반적으로 검사 장치는, 설계 중간 데이터 (202) 를 직접 판독 입력할 수 있도록 구성되어 있지는 않다. 즉, 검사 장치의 제조 메이커마다 상이한 포맷 데이터가 사용되고 있다. 이 때문에, 설계 중간 데이터 (202) 는, 레이어마다 각 검사 장치에 고유의 포맷 데이터 (203) 로 변환된 후에 검사 장치 (100) 에 입력된다. 이 경우, 포맷 데이터 (203) 는, 검사 장치 (100) 에 고유의 데이터로 할 수 있는데, 묘화 장치와 호환성이 있는 데이터로 할 수도 있다.

도 4 는, 검사 공정의 개요를 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 이하에서는 다이 투 데이터베이스 방식에 의한 검사 방법을 서술한다. 따라서, 피검사 시료의 광학 화상과 비교되는 기준 화상은, 묘화 데이터 (설계 패턴 데이터) 를 베이스로 작성된 참조 화상이다. 또한, 본 실시형태의 검사 장치는, 다이 투 다이 방식에 의한 검사 방법에도 적용할 수 있고, 그 경우의 기준 화상은, 검사의 대상이 되는 광학 화상과는 상이한 광학 화상이 된다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 검사 공정은, 광학 화상 취득 공정 (S1) 과, 참조 화상 취득 공정을 구성하는 설계 패턴 데이터의 기억 공정 (S2), 전개 공정 (S3) 및 필터 처리 공정 (S4) 과, 광학 화상과 참조 화상의 비교 공정 (S5) 과, 제 1 편차량 및 제 2 편차량의 취득 공정 (S6) 과, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계와 마스크 패턴의 위치 좌표를 보정하는 위치 보정 공정 (S7) 과, 마스크 패턴 전체에 있어서의 위치 좌표 변동값의 맵 작성 공정 (S8) 을 갖는다.

<광학 화상 취득 공정>

도 4 에 있어서, S1 의 광학 화상 취득 공정에서는, 도 2 의 광학 화상 취득부 (A) 가 마스크 (101) 의 광학 화상 (이하, 측정 데이터라고도 칭한다) 과, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 광학 화상을 취득한다. 여기서, 마스크 (101) 의 광학 화상은, 설계 패턴에 포함되는 도형 데이터에 기초한 도형이 묘화된 마스크의 화상이다. 또, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 광학 화상은, 얼라이먼트 마크 (30) 의 화상과, 위치 오차를 보정하기 위한 기준이 되는 패턴을 형성하는 도형의 화상이다.

광학 화상의 구체적인 취득 방법은, 예를 들어, 다음에 나타내는 바와 같다.

피검사 시료가 되는 마스크 (101) 는, XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하게 형성된 스테이지 (102) 상에 재치된다. 이 때, 마스크 (101) 에 형성된 얼라이먼트 마크를 사용하여, 스테이지 (102) 상의 원하는 위치에 마스크 (101) 가 재치되도록, XYθ 각 축의 모터에 의해 스테이지 (102) 의 위치를 조정한다.

스테이지 (102) 상에는 위치 오차 보정 수단 (10) 이 형성되어 있다. 마스크 (101) 의 검사 영역은, 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되고, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴도 이들 스트라이프에 의해 가상적으로 분할된다.

마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴에 대해, 스테이지 (102) 의 상방에 배치된 광원 (103) 으로부터 광이 조사된다. 보다 상세하게는, 광원 (103) 으로부터 조사되는 광속 (光束) 이 조명 광학계 (170) 를 통하여 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 조사된다. 스테이지 (102) 의 하방에는, 확대 광학계 (104), 포토 다이오드 어레이 (105) 및 센서 회로 (106) 가 배치되어 있다. 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 을 투과한 광은, 확대 광학계 (104) 를 통하여 포토 다이오드 어레이 (105) 에 광학 이미지로서 결상된다.

확대 광학계 (104) 는, 도시되지 않은 자동 초점 기구에 의해 자동적으로 초점 조정이 이루어지도록 구성되어 있어도 된다. 또, 위치 오차 보정 수단 (10) 은, 스프링 기구 등에 의해 상하로 가동인 구조로 할 수 있다. 이 구조에 의하면, 두께가 상이한 마스크 (101) 를 피검사 시료로 하는 경우, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 위치를 조정하여, 마스크 (101) 의 높이와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 높이를 일치시킬 수 있다.

위치 오차 보정 수단 (10) 은, 그 스트라이프의 배열 방향이 스테이지의 이동 방향 (X 방향) 에 대해 수직이 되도록 배치되어 있다. 스테이지 (102) 가 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 1 스트라이프 (20a) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 이어서, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 단계 이동한 후에 X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 2 스트라이프 (20b) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 또한, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 이동한 후에 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 3 스트라이프 (20c) 에 있어서의 화상이 입력된다. 이하 동일하게 하여, 모든 스트라이프에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다.

포토 다이오드 어레이 (105) 상에 결상된 패턴의 이미지는, 포토 다이오드 어레이 (105) 에 의해 광전 변환되고, 또한 센서 회로 (106) 에 의해 A/D (아날로그 디지털) 변환된다. 포토 다이오드 어레이 (105) 에는 화상 센서가 배치되어 있다. 본 실시형태의 화상 센서로는, 예를 들어, 촬상 소자로서의 CCD (Charge Coupled Device) 카메라를 일렬로 나열한 라인 센서가 사용된다. 라인 센서의 예로는, TDI (Time Delay Integration) 센서를 들 수 있다. 스테이지 (102) 가 X 축 방향으로 연속적으로 이동하면서, TDI 센서에 의해 마스크 (101) 의 패턴이 촬상된다. 여기서, 광원 (103), 확대 광학계 (104), 포토 다이오드 어레이 (105) 및 센서 회로 (106) 에 의해 고배율의 검사 광학계가 구성된다.

스테이지 (102) 는, 제어 계산기 (110) 의 제어하에서 테이블 제어 회로 (114) 에 의해 구동되고, X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동되는 3 축 (X-Y-θ) 모터와 같은 구동계에 의해 이동 가능하게 되어 있다. 이들 X 축 모터, Y 축 모터, θ 축 모터에는, 예를 들어 스텝 모터를 사용할 수 있다. 그리고, 스테이지 (102) 의 이동 위치는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된다. 또, 스테이지 (102) 상의 마스크 (101) 는, 오토 로더 제어 회로 (113) 에 의해 구동되는 오토 로더 (130) 로부터 자동적으로 반송되고, 검사 종료 후에는 자동적으로 배출되도록 되어 있다.

이상과 같이 하여 광학 화상 취득 공정 (S1) 에서 얻어진 광학 화상은, 도 2 의 비교 회로 (108) 와, 제 1 편차량 취득 회로 (124) 와, 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다.

<기억 공정>

도 4 에 있어서, S2 는 기억 공정으로, 마스크 (101) 의 패턴 형성시에 사용한 설계 패턴 데이터와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴 데이터가 기억 장치 (기억부) 의 일례인 자기 디스크 장치 (109) 에 기억된다.

설계 패턴에 포함되는 도형은, 장방형이나 삼각형을 기본 도형으로 한 것이다. 자기 디스크 장치 (109) 에는, 예를 들어, 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표, 변의 길이, 장방형이나 삼각형 등의 도형종을 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보로서, 각 패턴 도형의 모양, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터가 저장된다. 또, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴을 구성하는 도형은, 예를 들어, 십자 형상이나 라인 형상 등으로 할 수 있다.

일반적으로, 수십 ㎛ 정도의 범위에 존재하는 도형의 집합을 클러스터 또는 셀이라고 칭한다. 기억 공정에서는, 이것을 사용하여 데이터를 계층화하는 것이 실시되고 있다. 클러스터 또는 셀에는, 각종 도형을 단독으로 배치하거나, 어느 간격으로 반복하여 배치하거나 하는 경우의 배치 좌표나 반복 기술 (記述) 도 정의된다. 클러스터 또는 셀 데이터는, 폭이 수백 ㎛ 로서, 길이가 마스크의 X 방향 또는 Y 방향의 전체 길이에 대응하는 100 ㎜ 정도의 단책상 영역 (스트라이프) 에 배치된다.

<전개 공정>

도 4 의 S3 은 전개 공정이다. 이 공정에 있어서는, 도 2 의 전개 회로 (111) 가, 자기 디스크 장치 (109) 로부터 제어 계산기 (110) 를 통하여 각 패턴 데이터를 판독 출력하고, 판독 출력된 데이터를 2 값 내지는 다값의 이미지 데이터로 변환한다. 그 후, 그들 이미지 데이터는 참조 회로 (112) 로 이송된다.

상기에 있어서, 전개 회로 (111) 는, 패턴 데이터를 도형마다의 데이터에까지 전개하고, 그 도형 데이터의 도형 형상을 나타내는 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 모눈 내에 배치되는 패턴으로서 2 값 내지는 다값의 이미지 데이터를 전개한다. 전개된 이미지 데이터는, 센서 화소에 상당하는 영역 (모눈) 마다 도형이 차지하는 점유율을 연산한다. 각 화소 내의 도형 점유율은 화소값이 된다.

<필터 처리 공정>

도 4 의 S4 는 필터 처리 공정이다. 이 공정에서는, 도 2 의 참조 회로 (112) 에 의해, 이송되어 온 도형의 이미지 데이터에 적절한 필터 처리가 실시된다.

도 5 는, 필터 처리를 설명하는 도면이다.

센서 회로 (106) 로부터 얻어진 광학 화상으로서의 측정 데이터는, 확대 광학계 (104) 의 해상 특성이나 포토 다이오드 어레이 (105) 의 어퍼처 효과 등에 의해 필터가 작용한 상태, 다시 말하면 연속적으로 변화하는 아날로그 상태에 있다. 한편, 설계측의 이미지 데이터는, 화상 강도 (농담값) 가 디지털값으로 되어 있다. 그래서, 이미지 데이터에도 필터 처리를 실시함으로써, 측정 데이터에 이미지 데이터를 맞출 수 있다. 이와 같이 하여 마스크 (101) 의 광학 화상과 비교하는 참조 화상을 작성한다.

<비교 공정>

도 2 에 있어서, (도 4 의 S1 에서 취득된) 센서 회로 (106) 로부터의 마스크 (101) 의 광학 화상 데이터는 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또, 마스크 (101) 의 패턴 데이터도, 전개 회로 (111) 및 참조 회로 (112) 에 의해 참조 화상 데이터로 변환된 후, 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또한, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된 스테이지 (102) 상에서의 마스크 (101) 의 위치를 나타내는 데이터도 비교 회로 (108) 로 이송된다.

비교 회로 (108) 에서는, 센서 회로 (106) 로부터 이송된 광학 화상과, 참조 회로 (112) 에서 생성된 참조 화상이 적절한 비교 판정 알고리즘을 사용하여 비교되고, 오차가 소정의 값을 초과한 경우에 그 지점은 결함으로 판정된다. 이어서, 결함의 좌표와, 결함 판정의 근거가 된 광학 화상 및 참조 화상이 마스크 검사 결과 (205) (도 3) 로서 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다.

또한, 결함 판정은 다음의 2 종류의 방법에 의해 실시할 수 있다. 하나는, 참조 화상에 있어서의 윤곽선의 위치와 광학 화상에 있어서의 윤곽선의 위치 사이에 소정의 임계값 치수를 초과하는 차이가 관찰되는 경우에 결함으로 판정하는 방법이다. 다른 하나는, 참조 화상에 있어서의 패턴의 선폭과 광학 화상에 있어서의 패턴의 선폭의 비율이 소정의 임계값을 초과하는 경우에 결함으로 판정하는 방법이다. 이 방법에서는, 참조 화상에 있어서의 패턴 사이의 거리와 광학 화상에 있어서의 패턴 사이의 거리의 비율을 대상으로 해도 된다.

<편차량 취득 공정>

도 4 의 광학 화상 취득 공정 (S1) 에서 얻어진 광학 화상은, 도 2 의 센서 회로 (106) 로부터 제 1 편차량 취득 회로 (124) 와 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또, 도 4 의 참조 화상 취득 공정에서 얻어진 참조 화상도, 도 2 의 참조 회로 (112) 로부터 제 1 편차량 취득 회로 (124) 와 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또한, 도 2 에 있어서, 위치 회로 (107) 로부터는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정된 스테이지 (102) 의 이동 위치를 나타내는 데이터가 제 1 편차량 취득 회로 (124) 와 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다.

제 1 편차량 취득 회로 (124) 에는, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 얼라이먼트 마크 (30) 의 참값이 저장되어 있다. 한편, 제 2 편차량 취득 회로 (125) 에는, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 위치 좌표의 참값의 평균값이 저장되어 있다. 참값의 평균값은, 각 패턴의 위치 좌표의 참값을 구하고, 이어서 소정 영역마다 참값의 평균값을 구함으로써 얻어진다.

제 1 편차량 취득 회로 (124) 에서는, 이송된 데이터를 기초로, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 얼라이먼트 마크 (30) 의 위치 좌표가 구해진다. 이어서, 이 위치 좌표와 얼라이먼트 마크 (30) 의 위치 좌표의 참값의 차이를 구한다. 이로써, 제 1 편차량, 즉 위치 오차 보정 수단 (10) 의 이상적인 위치로부터의 편차량이 취득된다.

제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서는, 이송된 각 데이터를 기초로, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴의 위치 좌표가 구해지고, 이어서 얻어진 값을 사용하여, 참값의 평균값을 구하였을 때와 동일한 소정 영역에 포함되는 패턴의 위치 좌표의 평균값 (실측값의 평균값) 이 구해진다. 그리고, <참값의 평균값> 과 <실측값의 평균값> 의 차이를 산출한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴에 대해, 검사 공정에서 발생하는 위치 좌표의 변동값, 즉 제 2 편차량이 취득된다.

제 2 편차량의 취득은 스트라이프마다 실시된다. 따라서, 제 1 편차량을 취득하고, 또 모든 스트라이프에 대해 제 2 편차량을 취득한 시점에서 도 4 의 S6 을 종료한다.

<위치 보정 공정>

도 2 의 제 1 편차량 취득 회로 (124) 와 제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서 얻어진 각 편차량의 값은, 위치 보정 회로 (126) 로 이송된다. 또, 제 1 편차량 취득 회로 (124) 와 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로부터는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정된 스테이지 (102) 의 이동 위치를 나타내는 데이터도 위치 보정 회로 (126) 로 이송된다.

위치 보정 회로 (126) 에서는, 제 1 편차량을 사용하여, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 상대적인 위치 관계가 보정된다. 보정은, 예를 들어, 다음과 같이 하여 실시할 수 있다.

위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴 데이터를 소정의 영역 단위로 나누고, 제 1 편차량에 맞춰 패턴 데이터를 영역 단위로 보정한다. 제 1 편차량은, X 방향의 변위량, Y 방향의 변위량 및 θ 방향의 변위량 (회전량) 에 의해 구성되기 때문에, 각 영역 단위를 이들 변위량에 따라 움직인다. 영역 단위를 작게 하면, 보다 작은 변위량에도 대응 가능해지기 때문에, 보정의 정밀도를 높일 수 있다.

또, 위치 보정 회로 (126) 에서는, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표와, 대응하는 각 패턴의 위치 좌표의 참값의 차이, 즉 제 2 편차량을 사용하여, 마스크 (101) 상의 각 패턴의 위치가 보정된다.

<맵 작성 공정>

위치 보정 회로 (126) 에서 얻어진, 마스크 (101) 에 있어서의 패턴의 위치 좌표의 변동값은 맵 작성 회로 (127) 로 이송된다. 맵 작성 회로 (127) 에서는, 이들 변동값을 기초로, 마스크 패턴 전체에 있어서의 위치 좌표 변동값의 맵이 작성된다. 작성된 맵은, 마스크 검사 결과 (205) (도 3) 로서 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다.

도 4 에 있어서의 상기 3 개의 공정, 즉 제 1 편차량과 제 2 편차량 취득 공정 (S6), 위치 보정 공정 (S7) 및 맵 작성 공정 (S8) 에 의해, 검사 공정에서 발생하는 패턴의 위치 오차를 파악하고, 또 이것을 저감시킬 수 있다. 이들 공정에 대해, 도 6 을 사용하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 6 에 있어서, S101 에서는, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 참값이 취득된다. 구체적으로는, 각 얼라이먼트 마크 (30) 의 참값과, 패턴의 각 좌표 위치의 참값의 평균값이 취득된다.

S101 은, S102 이후의 검사 공정과는 상이한 조건하에서 실시된다. 즉, S101 은, 검사 공정에 있어서의 열이나 기류의 변동에 의한 영향을 받지 않는다. 참값은, 예를 들어, 라이카사 제조의 LMS-IPRO 등의 좌표 측정 장치 등에 의해 측정된다.

S101 에서 참값의 위치 좌표를 취득한 후에는, 검사 공정 (S102 ∼ S107) 을 스타트한다. 또한, 도 6 에서는 생략하고 있지만, 도 4 의 광학 화상 취득 공정 (S1), 설계 패턴 데이터의 기억 공정 (S2), 전개 공정 (S3), 필터 처리 공정 (S4), 비교 공정 (S5) 도 검사 공정에 포함되는 것은 말할 것도 없다.

먼저, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 쌍방에 대해, 1 스트라이프를 주사하여 이들의 화상을 취득한다 (S102).

이어서, 취득된 1 스트라이프 중에 있어서, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표의 실측값과 마스크 (101) 의 검사 패턴의 위치 좌표의 실측값을 구한다 (S103).

다음으로, S104 에 있어서, (S103 에서 얻어진) 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표로부터 소정 영역 내에서의 각 패턴 위치의 실측값의 평균값을 산출하고, S101 에서 구한 참값의 평균값과의 차이를 산출한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 좌표 위치의 변동값 (제 2 편차량) 이 구해진다. 또한, S103 과 S104 는, 제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서 실시된다.

다음으로, S105 에 있어서, 모든 스트라이프를 주사하였는지의 여부를 판정한다. 이 판정은, 제어 계산기 (110) 로 실시할 수 있다. 주사하지 않은 스트라이프가 있는 경우에는, S102 로 되돌아가 상기 공정을 반복한다. 한편, 모든 스트라이프를 주사하는 것을 끝낸 경우에는, S106 으로 진행된다.

S106 에서는, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 광학 화상을 기초로, 얼라이먼트 마크 (30) 의 위치 좌표를 구한다. 그리고, 이것과, S101 에서 구한 얼라이먼트 마크 (30) 의 위치 좌표의 참값의 차이를 구하여, 제 1 편차량을 산출한다.

다음으로, S107 에 있어서, 제 1 편차량을 사용하여 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 보정한다. 또, 제 2 편차량을 사용하여, (S103 에서 얻어진) 마스크 (101) 상에 형성된 검사 패턴의 위치 좌표의 실측값을 보정한다. 또한, S107 은 위치 보정 회로 (126) 에서 실시된다.

다음으로, S108 에 있어서, S107 에서 구한 마스크 (101) 에 있어서의 패턴의 위치 좌표의 변동값으로부터 마스크 패턴 전체에 있어서의 위치 좌표 변동값의 맵을 작성한다. S108 은 맵 작성 회로 (127) 에서 실시된다. S108 후에는 검사 공정을 종료한다.

비교 회로 (108) 에 있어서의 판정 결과, 즉 결함의 좌표와, 결함 판정의 근거가 된 광학 화상 및 참조 화상은, 마스크 검사 결과 (205) 로서 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 또, 맵 작성 회로 (127) 에서 작성된 맵도, 동일하게 마스크 검사 결과 (205) 로서 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 그 후, 마스크 검사 결과 (205) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이 리뷰 장치 (500) 로 이송된다.

리뷰는, 오퍼레이터에 의해 검출된 결함이 실용상 문제가 되는 것인지의 여부를 판단하는 동작이다. 구체적으로는, 마스크 검사 결과 (205) 가 리뷰 장치 (500) 로 이송되고, 오퍼레이터에 의한 리뷰에 의해 수정의 여부가 판단된다. 이 때, 오퍼레이터는, 결함 판정의 근거가 된 참조 화상과 결함이 포함되는 광학 화상을 비교해 보며 리뷰한다.

리뷰 장치 (500) 에서는, 결함 하나 하나의 좌표를 관찰함과 동시에, 결함 판정의 판단 조건이나, 판정의 근거가 된 광학 화상과 참조 화상을 확인할 수 있도 록 리뷰 장치 (500) 에 구비된 계산기의 화면 상에 이들이 나열되어 표시된다.

또한, 검사 장치 (100) 에 리뷰 장치 (500) 가 구비되어 있는 경우에는, 검사 장치 (100) 의 관찰 광학계를 사용하여, 마스크의 결함 지점의 화상을 표시한다. 또 동시에 결함 판정의 판단 조건이나, 판정 근거가 된 광학 화상과 참조 화상 등은 제어 계산기 (110) 의 화면을 이용하여 표시된다.

리뷰 공정을 거쳐 판별된 결함 정보는, 도 2 의 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 그리고, 리뷰 장치 (500) 로 하나라도 수정해야 하는 결함이 확인되면, 마스크는 결함 정보 리스트 (207) 와 함께 검사 장치 (100) 의 외부 장치인 수정 장치 (600) (도 3) 로 이송된다. 수정 방법은, 결함의 타입이 볼록계의 결함인지 오목계의 결함인지에 따라 상이하기 때문에, 결함 정보 리스트 (207) 에는 요철의 구별을 포함하는 결함의 종별과 결함의 좌표가 첨부된다.

이상 서술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 스테이지 상에 위치 오차 보정 수단을 형성한다. 그리고, 피검사 시료의 검사 영역을 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할하고, 위치 오차 보정 수단에 있어서의 패턴도 이들 스트라이프에 의해 가상적으로 분할한다. 검사시에는, 피검사 시료의 검사 영역과 위치 오차 보정 수단의 양방에 대해, 모든 스트라이프가 연속적으로 주사되도록 스테이지를 이동시킨다. 이와 같이 하여 얻어진 광학 화상을 기초로, 위치 오차 보정 수단에 형성된 각 패턴의 위치 좌표의 실측값을 구한다. 그리고, 미리 구한 위치 좌표의 참값의 평균값과 실측값의 평균값의 차이로부터 검사 공정에서 발생하는 위치 좌표의 변동값을 취득하고, 이 값을 사용하여 피검사 시료의 패턴의 위치 좌표를 보정함으로써, 검사 공정에서 발생하는 패턴의 위치 오차를 저감시킬 수 있다. 또, 피검사 시료에 있어서의 패턴의 위치 좌표의 변동값으로부터 피검사 시료 전체에 있어서의 위치 좌표 변동값의 맵을 작성함으로써, 검사 공정에서 발생하는 피검사 시료 패턴의 위치 오차의 분포를 파악할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 위치 오차 보정 수단의 광학 화상을 기초로, 위치 오차 보정 수단에 형성된 얼라이먼트 마크의 위치 좌표를 구한다. 그리고, 이것과, 미리 구한 얼라이먼트 마크의 위치 좌표의 참값의 차이를 구한다. 이로써, 스테이지 상에 있어서의 위치 오차 보정 수단의 이상적인 위치로부터의 편차량을 알 수 있기 때문에, 피검사 시료와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계도 보정할 수 있다.

실시형태 2.

본 실시형태의 검사 방법은, 실시형태 1 에서 설명한 도 2 와 동일한 검사 장치를 사용하여 실시할 수 있다. 단, 실시형태 1 에서는, 검사 종료 후에 피검사 시료와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계를 보정한 반면, 본 실시형태에서는, 이러한 상대적 위치 관계를 보정한 후에 검사를 실시하는 점에서 상이하다.

도 1, 도 2 및 도 7 을 사용하여 본 실시형태의 검사 방법을 설명한다.

도 7 에 있어서, S201 에서는, 도 1 의 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 참값이 취득된다. 구체적으로는, 각 얼라이먼트 마크 (30) 의 참값과, 패턴의 각 좌표 위치의 참값의 평균값이 취득된다. 또한, 참값의 평균값은, 각 패턴의 위치 좌표의 참값을 구하고, 이어서 소정 영역마다 참값의 평균값을 구함으로써 얻어진다.

S201 은, S204 이후의 검사 공정과는 상이한 조건하에서 실시된다. 즉, S201 은, 검사 공정에 있어서의 열이나 기류의 변동에 의한 영향을 받지 않는다. 참값은, 예를 들어, 라이카사 제조의 LMS-IPR0 등의 좌표 측정 장치 등에 의해 측정된다.

S201 에서 참값의 위치 좌표를 취득한 후에는, 얼라이먼트 마크 (31) 를 사용하여, 마스크 (101) 를 스테이지 (102) 상의 소정 위치에 재치한다. 구체적으로는, XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하게 형성된 스테이지 (102) 상에 마스크 (101) 를 재치한다. 이어서, 마스크 (101) 에 형성된 얼라이먼트 마크 (31) 를 사용하여, 마스크 (101) 의 위치가 스테이지 (102) 상에서 원하는 위치가 되도록 XYθ 각 축의 모터에 의해 스테이지 (102) 의 위치를 조정한다.

이어서, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 얼라이먼트 마크 (30) 의 위치 좌표를 측정한다. 그리고, 이것과, S201 에서 구한 얼라이먼트 마크 (31) 의 위치 좌표의 참값의 차이를 구하여, 제 1 편차량을 산출한다 (S202).

S202 의 공정은, 구체적으로는 다음과 같이 하여 실시된다.

도 2 의 검사 장치 (100) 에 있어서, 광원 (103) 으로부터의 광을 조명 광학계 (170) 를 통하여 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 에 조사한다. 이들을 투과한 광은, 포토 다이오드 어레이 (105) 에 광학 이미지로서 결상되고, 이어서 포토 다이오드 어레이 (105) 에서 광전 변환된다. 또한, 센서 회로 (106) 에 의해 A/D (아날로그 디지털) 변환되고 나서, 광학 화상으로서 제 1 편차량 취득 회로 (124) 로 이송된다. 또, 제 1 편차량 취득 회로 (124) 에는, 참조 회로 (112) 로부터 참조 화상이 이송됨과 함께, 위치 회로 (107) 로부터는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정된 스테이지 (102) 의 이동 위치를 나타내는 데이터도 이송된다. 또한, 제 1 편차량 취득 회로 (124) 에는, (S201 에서 취득된) 얼라이먼트 마크의 참값이 저장되어 있다.

제 1 편차량 취득 회로 (124) 에서는, 이송된 데이터를 기초로, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 얼라이먼트 마크의 위치 좌표의 실측값이 구해진다. 이어서, 이 위치 좌표의 실측값과 얼라이먼트 마크의 위치 좌표의 참값의 차이를 구한다. 이로써, 제 1 편차량, 즉 위치 오차 보정 수단 (10) 의 이상적인 위치로부터의 편차량이 취득된다.

다음으로, 도 7 의 S203 에 있어서, 제 1 편차량을 사용하여 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 보정한다. 이것은, 도 2 의 위치 보정 회로 (126) 에서 실시된다.

S203 을 끝낸 후에는, 도 7 에 나타내는 바와 같이 검사 공정을 실시한다.

먼저, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 쌍방에 대해, 1 스트라이프를 주사하여 이들의 화상을 취득한다 (S204).

이어서, 취득된 1 스트라이프 중에 있어서, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표와 마스크 (101) 의 검사 패턴의 위치 좌표를 구한다 (S205).

다음으로, S206 에 있어서, (S205 에서 얻어진) 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표로부터 소정 영역 내에서의 각 패턴 위치의 평균값을 산출하고, S101 에서 구한 참값의 평균값과의 차이를 산출한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 좌표 위치의 변동값 (제 2 편차량) 이 구해진다. 또한, S205 와 S206 은, 도 2 의 제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서 실시된다.

S204 ∼ S206 의 각 공정은, 구체적으로는 다음과 같이 하여 실시된다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (101) 의 검사 영역은, 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되고, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴도 이들 스트라이프에 의해 가상적으로 분할된다.

도 2 에 있어서, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴에 대해, 스테이지 (102) 의 상방에 배치된 광원 (103) 으로부터 광이 조사된다. 보다 상세하게는, 광원 (103) 으로부터 조사되는 광속이 조명 광학계 (170) 를 통하여 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 조사된다. 스테이지 (102) 의 하방에는, 확대 광학계 (104), 포토 다이오드 어레이 (105) 및 센서 회로 (106) 가 배치되어 있다. 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 을 투과한 광은, 확대 광학계 (104) 를 통하여 포토 다이오드 어레이 (105) 에 광학 이미지로서 결상된다.

위치 오차 보정 수단 (10) 은, 그 스트라이프의 배열 방향이 스테이지의 이동 방향 (X 방향) 에 대해 수직이 되도록 배치되어 있다. 스테이지 (102) 가 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 1 스트라이프 (20a) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 이어서, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 단계 이동한 후에 X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 2 스트라이프 (20b) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 또한, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 이동한 후에 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 3 스트라이프 (20c) 에 있어서의 화상이 입력된다. 이하 동일하게 하여, 모든 스트라이프에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다.

포토 다이오드 어레이 (105) 상에 결상된 패턴의 이미지는, 포토 다이오드 어레이 (105) 에 의해 광전 변환되고, 또한 센서 회로 (106) 에 의해 A/D (아날로그 디지털) 변환된다.

스테이지 (102) 는, 제어 계산기 (110) 의 제어하에서 테이블 제어 회로 (114) 에 의해 구동되고, X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동되는 3 축 (X-Y-θ) 모터와 같은 구동계에 의해 이동 가능하게 되어 있다. 이들의, X 축 모터, Y 축 모터, θ 축 모터에는, 예를 들어 스텝 모터를 사용할 수 있다. 그리고, 스테이지 (102) 의 이동 위치는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된다.

마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 광학 화상은, 센서 회로 (106) 로부터 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또, 참조 회로 (112) 로부터 이들의 참조 화상이 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또한, 위치 회로 (107) 로부터는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정된 스테이지 (102) 의 이동 위치를 나타내는 데이터가 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다.

제 2 편차량 취득 회로 (125) 에는, (S201 에서 취득된) 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 위치 좌표의 참값의 평균값이 저장되어 있다.

제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서는, 이송된 각 데이터를 기초로, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴의 위치 좌표가 구해지고, 이어서 얻어진 값을 사용하여, 참값의 평균값을 구하였을 때와 동일한 소정 영역에 포함되는 패턴의 위치 좌표의 평균값 (실측값의 평균값) 이 구해진다. 그리고, <참값의 평균값> 과 <실측값의 평균값> 의 차이를 산출한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴에 대해, 검사 공정에서 발생하는 위치 좌표의 변동값, 즉 제 2 편차량이 취득된다.

다음으로, S207 에 있어서, 모든 스트라이프를 주사하였는지의 여부를 판정한다. 이 판정은, 도 2 의 제어 계산기 (110) 로 실시할 수 있다. 주사하지 않은 스트라이프가 있는 경우에는, S204 로 되돌아가 상기 공정을 반복한다. 한편, 모든 스트라이프를 주사하는 것을 끝낸 경우에는, S208 로 진행된다.

S208 에서는, 제 2 편차량을 사용하여, (S205 에서 얻어진) 마스크 (101) 상에 형성된 검사 패턴의 위치 좌표의 실측값을 보정한다. 또한, S208 은 도 2 의 위치 보정 회로 (126) 에서 실시된다.

다음으로, S209 에 있어서, S206 에서 구한 마스크 (101) 에 있어서의 패턴의 위치 좌표의 변동값으로부터 마스크 패턴 전체에 있어서의 위치 좌표 변동값의 맵을 작성한다. S209 는 도 2 의 맵 작성 회로 (127) 에서 실시된다. S209 후에는 검사 공정을 종료한다.

또한, 상기 검사 공정에서는, 센서 회로 (106) 로부터의 마스크 (101) 의 광학 화상 데이터가 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또, 마스크 (101) 의 패턴 데이터도, 전개 회로 (111) 및 참조 회로 (112) 에 의해 참조 화상 데이터로 변환된 후, 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또한, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된, 스테이지 (102) 상에서의 마스크 (101) 의 위치를 나타내는 데이터도 비교 회로 (108) 로 이송된다.

비교 회로 (108) 에서는, 센서 회로 (106) 로부터 이송된 광학 화상과, 참조 회로 (112) 에서 생성된 참조 화상이 적절한 비교 판정 알고리즘을 사용하여 비교되고, 오차가 소정의 값을 초과한 경우에 그 지점은 결함으로 판정된다. 이어서, 결함의 좌표와 결함 판정의 근거가 된 광학 화상 및 참조 화상이 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 또, 맵 작성 회로 (127) 에서 작성된 맵도 동일하게 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다.

그 후, 보존된 데이터는, 실시형태 1 에서 설명한 것과 동일하게 리뷰 장치로 이송된다. 리뷰 공정을 거쳐 판별된 결함 정보는, 도 2 의 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 그리고, 리뷰 장치로 하나라도 수정해야 하는 결함이 확인되면, 마스크는 결함 정보 리스트와 함께 검사 장치 (100) 의 외부 장치인 수정 장치로 이송된다. 수정 방법은, 결함의 타입이 볼록계의 결함인지 오목계의 결함인지에 따라 상이하기 때문에, 결함 정보 리스트에는 요철의 구별을 포함하는 결함의 종별과 결함의 좌표가 첨부된다.

본 실시형태에 의해서도 실시형태 1 과 동일한 효과가 얻어진다. 즉, 위치 오차 보정 수단을 형성함으로써, 검사 공정에서 발생하는 마스크 패턴의 위치 좌표의 변동값이 얻어지기 때문에, 이 값을 사용하여 마스크 패턴의 위치 좌표를 보정함으로써, 패턴의 위치 오차를 저감시킬 수 있다. 또, 위치 오차 보정 수단에 형성된 얼라이먼트 마크의 위치 좌표를 기초로, 마스크와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계를 보정할 수 있기 때문에, 마스크 패턴의 보다 정확한 위치를 파악할 수 있다.

실시형태 3.

도 8 은, 본 실시형태의 검사 장치 (100') 의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 8 에 있어서, 도 2 와 동일한 부호를 부여한 부분은 동일한 것인 것을 나타내고 있다.

도 8 에 있어서, 광학 화상 취득부 (A) 는, 광원 (103) 과, 수평 방향 (X 방향, Y 방향) 및 회전 방향 (θ 방향) 으로 이동 가능한 스테이지 (102) 와, 투과 조명계를 구성하는 조명 광학계 (170) 와, 확대 광학계 (104) 와, 포토 다이오드 어레이 (105) 와, 센서 회로 (106) 와, 레이저 측장 시스템 (122) 과, 오토 로더 (130) 를 갖는다. 스테이지 (102) 상에 재치되는 마스크 (101) 는, 오토 로더 제어 회로 (113) 에 의해 구동되는 오토 로더 (130) 로부터 자동적으로 반송되고, 검사 종료 후에는 자동적으로 배출되도록 되어 있다.

스테이지 (102) 상에는 위치 오차 보정 수단 (10) 이 형성되어 있다. 위치 오차 보정 수단 (10) 의 표면에는 패턴이 형성되어 있다. 예를 들어, 복수의 십자 패턴으로 이루어지는 패턴이나, 복수의 라인 패턴으로 이루어지는 패턴, 복수의 컨택트홀로 이루어지는 패턴 등을 들 수 있다. 또, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 표면에는, 상기 패턴 외에도 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 보정하는 데에 사용하는 얼라이먼트 마크가 형성되어 있다. 얼라이먼트 마크는, 실시형태 1 의 도 1 에서 설명한 것과 동일하게 할 수 있다.

도 8 에 있어서, 제어부 (B) 에서는, 검사 장치 (100') 전체의 제어를 담당하는 제어 계산기 (110) 가 데이터 전송로가 되는 버스 (120) 를 통하여, 위치 회로 (107), 비교 회로 (108), 참조 회로 (112'), 전개 회로 (111), 제 1 편차량 취득 회로 (124'), 제 2 편차량 취득 회로 (125), 위치 보정 회로 (126'), 맵 작성 회로 (127), 오토 로더 제어 회로 (113), 테이블 제어 회로 (114), 기억 장치의 일례가 되는 자기 디스크 장치 (109), 자기 테이프 장치 (115), 플렉시블 디스크 장치 (116), CRT (117), 패턴 모니터 (118) 및 프린터 (119) 에 접속되어 있다.

또한, 비교 회로 (108), 제 1 편차량 취득 회로 (124'), 제 2 편차량 취득 회로 (125), 위치 보정 회로 (126'), 맵 작성 회로 (127) 는, 각각 본 발명의 비교부, 제 1 편차량 취득부, 제 2 편차량 취득부, 위치 보정부, 맵 작성부의 일례이다.

스테이지 (102) 는, 테이블 제어 회로 (114) 에 의해 제어된 X 축 모터, Y 축 모터 및 θ 축 모터에 의해 구동된다. 이들 모터에는, 예를 들어, 스텝 모터를 사용할 수 있다.

스테이지 (102) 의 이동 위치는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된다. 또, 센서 회로 (106) 로부터 출력된 광학 화상 (204) 은, 위치 회로 (107) 로부터 출력된 스테이지 (102) 상에서의 마스크 (101) 의 위치를 나타내는 데이터와 함께 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또, 광학 화상 (204) 은, 제 1 편차량 취득 회로 (124') 와 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로도 이송된다.

데이터베이스 방식의 기준 데이터가 되는 설계 패턴 데이터는, 자기 디스크 장치 (109) 에 저장되어 있고, 검사의 진행에 맞춰 판독 출력되어 전개 회로 (111) 로 이송된다. 이어서, 전개 회로 (111) 에 있어서, 설계 패턴 데이터는 이미지 데이터 (설계 화소 데이터) 로 변환된다. 그 후, 이 이미지 데이터는, 참조 회로 (112') 로 이송되어 참조 화상의 생성에 사용된다. 생성된 참조 화상은 비교 회로 (108) 로 이송된다.

또한, 본 실시형태의 검사 장치는, 도 8 에 나타내는 구성 요소 이외에, 마스크를 검사하는 데에 필요한 다른 공지 요소가 포함되어 있어도 된다. 예를 들어, 후술하는 리뷰 장치를 검사 장치 자신이 갖고 있어도 된다.

도 9 는, 본 실시형태에 있어서의 데이터의 흐름을 나타내는 개념도이다.

도 9 에 나타내는 바와 같이, 설계자 (유저) 가 작성한 CAD 데이터 (201) 는, 계층화된 포맷의 설계 중간 데이터 (202) 로 변환된다. 설계 중간 데이터 (202) 에는, 레이어 (층) 마다 작성되어 각 마스크에 형성되는 패턴 데이터가 저장된다. 여기서, 일반적으로 검사 장치는, 설계 중간 데이터 (202) 를 직접 판독 입력할 수 있도록 구성되어 있지는 않다. 즉, 검사 장치의 제조 메이커마다 상이한 포맷 데이터가 사용되고 있다. 이 때문에, 설계 중간 데이터 (202) 는, 레이어마다 각 검사 장치에 고유의 포맷 데이터 (203) 로 변환된 후에 검사 장치 (100') 에 입력된다. 이 경우, 포맷 데이터 (203) 는, 검사 장치 (100') 에 고유의 데이터로 할 수 있는데, 묘화 장치와 호환성이 있는 데이터로 할 수도 있다.

본 실시형태에서는, 다이 투 데이터베이스 방식에 의한 검사 방법을 서술한다. 따라서, 피검사 시료의 광학 화상과 비교되는 기준 화상은, 묘화 테이터 (설계 패턴 데이터) 를 베이스로 작성된 참조 화상이다. 단, 본 실시형태의 검사 장치는, 다이 투 다이 방식에 의한 검사 방법에도 적용 가능하고, 그 경우의 기준 화상은, 검사의 대상이 되는 광학 화상과는 상이한 광학 화상이 된다.

도 10 에 나타내는 바와 같이, 검사 공정은, 광학 화상 취득 공정 (S1) 과, 참조 화상 취득 공정을 구성하는 설계 패턴 데이터의 기억 공정 (S2), 전개 공정 (S3), 필터 처리 공정 (S4) 및 제 1 위치 보정 공정 (S6) 과, 제 1 편차량 및 제 2 편차량의 취득 공정 (S5) 과, 제 2 위치 보정 공정 (S7) 과, 마스크 패턴 전체에 있어서의 위치 좌표 변동값의 맵 작성 공정 (S8) 과, 광학 화상과 참조 화상의 비교 공정 (S9) 을 갖는다. 제 1 위치 보정 공정 (S6) 은, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 보정하는 공정이다. 또, 제 2 위치 보정 공정 (S7) 은, 마스크 패턴의 위치 좌표를 보정하는 공정이다.

<광학 화상 취득 공정>

도 10 에 있어서, S1 의 광학 화상 취득 공정에서는, 도 8 의 광학 화상 취득부 (A) 가 마스크 (101) 의 광학 화상 (이하, 측정 데이터라고도 칭한다) 과, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 광학 화상을 취득한다. 여기서, 마스크 (101) 의 광학 화상은, 설계 패턴에 포함되는 도형 데이터에 기초한 도형이 묘화된 마스크의 화상이다. 또, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 광학 화상은, 얼라이먼트 마크 (30) 의 화상과, 위치 오차를 보정하기 위한 기준이 되는 패턴을 형성하는 도형의 화상이다.

광학 화상의 구체적인 취득 방법은, 예를 들어, 다음에 나타내는 바와 같다.

피검사 시료가 되는 마스크 (101) 는, XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하게 형성된 스테이지 (102) 상에 재치된다. 이 때, 마스크 (101) 에 형성된 얼라이먼트 마크를 사용하여, 스테이지 (102) 상의 원하는 위치에 마스크 (101) 가 재치되도록, XYθ 각 축의 모터에 의해 스테이지 (102) 의 위치를 조정한다.

스테이지 (102) 상에는 위치 오차 보정 수단 (10) 이 형성되어 있다. 마스크 (101) 의 검사 영역은, 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되고, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴도 이들 스트라이프에 의해 가상적으로 분할된다.

마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴에 대해, 스테이지 (102) 의 상방에 배치된 광원 (103) 으로부터 광이 조사된다. 보다 상세하게는, 광원 (103) 으로부터 조사되는 광속이 조명 광학계 (170) 를 통하여 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 조사된다. 스테이지 (102) 의 하방에는, 확대 광학계 (104), 포토 다이오드 어레이 (105) 및 센서 회로 (106) 가 배치되어 있다. 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 을 투과한 광은, 확대 광학계 (104) 를 통하여 포토 다이오드 어레이 (105) 에 광학 이미지로서 결상된다.

확대 광학계 (104) 는, 도시되지 않은 자동 초점 기구에 의해 자동적으로 초점 조정이 이루어지도록 구성되어 있어도 된다. 또, 위치 오차 보정 수단 (10) 은, 스프링 기구 등에 의해 상하로 가동인 구조로 할 수 있다. 이 구조에 의하면, 두께가 상이한 마스크 (101) 를 피검사 시료로 하는 경우, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 위치를 조정하여, 마스크 (101) 의 높이와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 높이를 일치시킬 수 있다.

위치 오차 보정 수단 (10) 은, 그 스트라이프의 배열 방향이 스테이지의 이동 방향 (X 방향) 에 대해 수직이 되도록 배치되어 있다. 스테이지 (102) 가 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 1 스트라이프 (20a) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 이어서, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 단계 이동한 후에 X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 2 스트라이프 (20b) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 또한, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 이동한 후에 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 3 스트라이프 (20c) 에 있어서의 화상이 입력된다. 이하 동일하게 하여, 모든 스트라이프에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다.

포토 다이오드 어레이 (105) 상에 결상된 패턴의 이미지는, 포토 다이오드 어레이 (105) 에 의해 광전 변환되고, 또한 센서 회로 (106) 에 의해 A/D (아날로그 디지털) 변환된다. 포토 다이오드 어레이 (105) 에는 화상 센서가 배치되어 있다. 본 실시형태의 화상 센서로는, 예를 들어, 촬상 소자로서의 CCD 카메라를 일렬로 나열한 라인 센서가 사용된다. 라인 센서의 예로는, TDI (Time Delay Integration) 센서를 들 수 있다. 스테이지 (102) 가 X 축 방향으로 연속적으로 이동하면서, TDI 센서에 의해 마스크 (101) 의 패턴이 촬상된다. 여기서, 광원 (103), 확대 광학계 (104), 포토 다이오드 어레이 (105) 및 센서 회로 (106) 에 의해 고배율의 검사 광학계가 구성된다.

스테이지 (102) 는, 제어 계산기 (110) 의 제어하에서 테이블 제어 회로 (114) 에 의해 구동되고, X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동되는 3 축 (X-Y-θ) 모터와 같은 구동계에 의해 이동 가능하게 되어 있다. 이들의, X 축 모터, Y 축 모터, θ 축 모터에는, 예를 들어 스텝 모터를 사용할 수 있다. 그리고, 스테이지 (102) 의 이동 위치는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된다. 또, 스테이지 (102) 상의 마스크 (101) 는, 오토 로더 제어 회로 (113) 에 의해 구동되는 오토 로더 (130) 로부터 자동적으로 반송되고, 검사 종료 후에는 자동적으로 배출되도록 되어 있다.

이상과 같이 하여 광학 화상 취득 공정 (S1) 에서 얻어진 광학 화상은, 도 8 의 비교 회로 (108) 와, 제 1 편차량 취득 회로 (124') 와, 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다.

<기억 공정>

도 10 에 있어서, S2 는 기억 공정으로, 마스크 (101) 의 패턴 형성시에 사용한 설계 패턴 데이터와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴 데이터가 기억 장치 (기억부) 의 일례인 자기 디스크 장치 (109) 에 기억된다.

설계 패턴에 포함되는 도형은, 장방형이나 삼각형을 기본 도형으로 한 것이다. 자기 디스크 장치 (109) 에는, 예를 들어, 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표, 변의 길이, 장방형이나 삼각형 등의 도형종을 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보로서, 각 패턴 도형의 모양, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터가 저장된다. 또, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴을 구성하는 도형은, 예를 들어, 십자 형상이나 라인 형상 등으로 할 수 있다.

일반적으로, 수십 ㎛ 정도의 범위에 존재하는 도형의 집합을 클러스터 또는 셀이라고 칭한다. 기억 공정에서는, 이것을 사용하여 데이터를 계층화하는 것이 실시되고 있다. 클러스터 또는 셀에는, 각종 도형을 단독으로 배치하거나, 어느 간격으로 반복하여 배치하거나 하는 경우의 배치 좌표나 반복 기술도 정의된다. 클러스터 또는 셀 데이터는, 폭이 수백 ㎛ 로서, 길이가 마스크의 X 방향 또는 Y 방향의 전체 길이에 대응하는 100 ㎜ 정도의 단책상 영역 (스트라이프) 에 배치된다.

<전개 공정>

도 10 의 S3 은 전개 공정이다. 이 공정에 있어서는, 도 9 의 전개 회로 (111) 가, 자기 디스크 장치 (109) 로부터 제어 계산기 (110) 를 통하여 각 패턴 데이터를 판독 출력하고, 판독 출력된 데이터를 2 값 내지는 다값의 이미지 데이터로 변환한다. 그 후, 이들 이미지 데이터는 참조 회로 (112') 로 이송된다.

상기에 있어서, 전개 회로 (111) 는, 패턴 데이터를 도형마다의 데이터에까지 전개하고, 그 도형 데이터의 도형 형상을 나타내는 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 모눈 내에 배치되는 패턴으로서 2 값 내지는 다값의 이미지 데이터를 전개한다. 전개된 이미지 데이터는, 센서 화소에 상당하는 영역 (모눈) 마다 도형이 차지하는 점유율을 연산한다. 각 화소 내의 도형 점유율은 화소값이 된다.

<필터 처리 공정>

도 10 의 S4 는 필터 처리 공정이다. 이 공정에서는, 참조 회로 (112') 에 의해, 이송되어 온 도형의 이미지 데이터에 적절한 필터 처리가 실시된다.

센서 회로 (106) 로부터 얻어진 광학 화상으로서의 측정 데이터는, 확대 광학계 (104) 의 해상 특성이나 포토 다이오드 어레이 (105) 의 어퍼처 효과 등에 의해 필터가 작용한 상태, 다시 말하면 연속적으로 변화하는 아날로그 상태에 있다. 한편, 설계측의 이미지 데이터는, 화상 강도 (농담값) 가 디지털값으로 되어 있다. 그래서, 실시형태 1 에서 설명한 도 5 에 나타내는 바와 같이, 이미지 데이터에도 필터 처리를 실시함으로써, 측정 데이터에 이미지 데이터를 맞출 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 참조 화상은, 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다

<편차량 취득 공정>

도 10 의 S5 는 제 1 편차량과 제 2 편차량의 취득 공정이다. 이 공정은, 구체적으로는 다음과 같이 하여 실시된다.

도 10 의 광학 화상 취득 공정 (S1) 에서 얻어진 광학 화상은, 도 8 의 센서 회로 (106) 로부터 제 1 편차량 취득 회로 (124') 와 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또, 도 10 의 S4 에서 얻어진 참조 화상도, 도 9 의 참조 회로 (112') 로부터 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또한, 도 9 에 있어서, 위치 회로 (107) 로부터는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정된 스테이지 (102) 의 이동 위치를 나타내는 데이터가 제 1 편차량 취득 회로 (124') 와 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다.

제 1 편차량 취득 회로 (124') 에는, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 얼라이먼트 마크의 참값, 즉 라이카사 제조의 LMS-IPRO 등의 좌표 측정 장치 등을 사용하여 측정된 위치 좌표가 저장되어 있다. 한편, 제 2 편차량 취득 회로 (125) 에는, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 위치 좌표의 참값의 평균값이 저장되어 있다. 참값의 평균값은, 예를 들어, 상기와 동일한 좌표 측정 장치에 의해 각 패턴의 위치 좌표의 참값을 구하고, 이어서 소정 영역마다 참값의 평균값을 구함으로써 얻어진다.

제 1 편차량 취득 회로 (124') 에서는, 이송된 데이터를 기초로, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 얼라이먼트 마크의 위치 좌표가 구해진다. 이어서, 이 위치 좌표와 얼라이먼트 마크의 위치 좌표의 참값의 차이를 구한다. 이로써, 제 1 편차량, 즉 위치 오차 보정 수단 (10) 의 이상적인 위치로부터의 편차량이 취득된다.

제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서는, 이송된 각 데이터를 기초로, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴의 위치 좌표가 구해지고, 이어서 얻어진 값을 사용하여, 참값의 평균값을 구하였을 때와 동일한 소정 영역에 포함되는 패턴의 위치 좌표의 평균값 (실측값의 평균값) 이 구해진다. 그리고, <참값의 평균값> 과 <실측값의 평균값> 의 차이를 산출한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴에 대해, 검사 공정에서 발생하는 위치 좌표의 변동값, 즉 제 2 편차량이 취득된다.

제 2 편차량의 취득은 스트라이프마다 실시된다. 따라서, 제 1 편차량을 취득하고, 또 모든 스트라이프에 대해 제 2 편차량을 취득한 시점에서 도 10 의 S5 를 종료한다.

<제 1 위치 보정 공정>

도 10 의 S6 은 제 1 위치 보정 공정이다. 이 공정에서는, S5 에서 구한 제 1 편차량을 기초로, S4 에서 얻어진 참조 화상의 위치 좌표를 보정한다. 즉, 도 9 의 제 1 편차량 취득 회로 (124') 에서 얻어진 제 1 편차량의 값은 참조 회로 (112') 로 이송된다. 그리고, 참조 회로 (112') 에 있어서, 제 1 편차량을 사용하여, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 상대적인 위치 관계가 보정된 참조 화상이 작성된다. 이 보정은, 예를 들어, 다음과 같이 하여 실시할 수 있다.

위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴 데이터를 소정의 영역 단위로 나누고, 제 1 편차량에 맞춰 패턴 데이터를 영역 단위로 보정한다. 제 1 편차량은, X 방향의 변위량, Y 방향의 변위량 및 θ 방향의 변위량 (회전량) 에 의해 구성되기 때문에, 각 영역 단위를 이들 변위량에 따라 움직인다. 영역 단위를 작게 하면, 보다 작은 변위량에도 대응 가능해지기 때문에, 보정의 정밀도를 높일 수 있다.

<제 2 위치 보정 공정>

도 10 의 S7 은 제 2 위치 보정 공정이다. 이 공정은, 도 9 의 위치 보정 회로 (126') 에서 실시된다. 위치 보정 회로 (126') 에는, 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로부터 제 2 편차량이 이송된다. 그리고, 이 값을 사용하여 마스크 (101) 상의 각 패턴의 위치가 보정된다.

<맵 작성 공정>

도 10 의 S8 은 맵 작성 공정이다. 이 공정은, 구체적으로는 다음과 같이 하여 실시된다. 도 9 에 있어서, 위치 보정 회로 (126') 에서 얻어진, 마스크 (101) 에 있어서의 패턴의 위치 좌표의 변동값은 맵 작성 회로 (127) 로 이송된다. 맵 작성 회로 (127) 에서는, 이들 변동값을 기초로, 마스크 패턴 전체에 있어서의 위치 좌표 변동값의 맵이 작성된다. 작성된 맵은, 마스크 검사 결과 (205) 로서 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다.

<비교 공정>

도 10 의 S9 는 비교 공정이다. 이 공정은, 구체적으로는 다음과 같이 하여 실시된다.

도 9 에 있어서, (도 10 의 S1 에서 취득된) 센서 회로 (106) 로부터의 마스크 (101) 의 광학 화상 데이터는 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또, 마스크 (101) 의 패턴 데이터도, 전개 회로 (111) 및 참조 회로 (112') 에 의해 참조 화상 데이터로 변환되고, 또한 제 1 위치 보정이 실시된 후, 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된 스테이지 (102) 상에서의 마스크 (101) 의 위치를 나타내는 데이터도 비교 회로 (108) 로 이송된다.

비교 회로 (108) 에서는, 센서 회로 (106) 로부터 이송된 광학 화상과, 참조 회로 (112') 에서 생성된 참조 화상이 적절한 비교 판정 알고리즘을 사용하여 비교되고, 오차가 소정의 값을 초과한 경우에 그 지점은 결함으로 판정된다. 이어서, 결함의 좌표와, 결함 판정의 근거가 된 광학 화상 및 참조 화상이 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다.

또한, 결함 판정은, 다음의 2 종류의 방법에 의해 실시할 수 있다. 하나는, 참조 화상에 있어서의 윤곽선의 위치와 광학 화상에 있어서의 윤곽선의 위치 사이에 소정의 임계값 치수를 초과하는 차이가 관찰되는 경우에 결함으로 판정하는 방법이다. 다른 하나는, 참조 화상에 있어서의 패턴의 선폭과 광학 화상에 있어서의 패턴의 선폭의 비율이 소정의 임계값을 초과하는 경우에 결함으로 판정하는 방법이다. 이 방법에서는, 참조 화상에 있어서의 패턴 사이의 거리와 광학 화상에 있어서의 패턴 사이의 거리의 비율을 대상으로 해도 된다.

상기와 같이, 비교 회로 (108) 에 있어서의 판정 결과, 즉 결함의 좌표와 결함 판정의 근거가 된 광학 화상 및 참조 화상은 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 또, 맵 작성 회로 (127) 에서 작성된 맵도, 동일하게 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 그 후, 이들 데이터는 리뷰 장치로 이송되고, 오퍼레이터에 의한 리뷰에 의해 수정의 여부가 판정된다. 이 때, 오퍼레이터는, 결함 판정의 근거가 된 참조 화상과 결함이 포함되는 광학 화상을 비교해 보며 리뷰한다.

리뷰 공정을 거쳐 판별된 결함 정보는, 도 8 의 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 그리고, 리뷰 공정에서 하나라도 수정해야 하는 결함이 확인되면, 마스크는 결함 정보 리스트와 함께 검사 장치 (100') 의 외부 장치인 수정 장치로 이송된다. 수정 방법은, 결함의 타입이 볼록계의 결함인지 오목계의 결함인지에 따라 상이하기 때문에, 결함 정보 리스트 (207) 에는 요철의 구별을 포함하는 결함의 종별과 결함의 좌표가 첨부된다.

본 실시형태에 의해서도 실시형태 1 과 동일한 효과가 얻어진다. 즉, 위치 오차 보정 수단을 형성함으로써, 검사 공정에서 발생하는 마스크 패턴의 위치 좌표의 변동값이 얻어지기 때문에, 이 값을 사용하여 마스크 패턴의 위치 좌표를 보정함으로써, 패턴의 위치 오차를 저감시킬 수 있다. 또, 위치 오차 보정 수단에 형성된 얼라이먼트 마크의 위치 좌표를 기초로, 마스크와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계를 보정할 수 있기 때문에, 마스크 패턴의 보다 정확한 위치를 파악할 수 있다.

실시형태 4.

본 실시형태의 검사 방법은, 도 17 의 검사 장치를 사용하여 실시할 수 있다. 또한, 도 17 에서 도 2 와 동일한 부호를 부여한 부분은 동일한 것인 것을 나타내고 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

실시형태 1 ∼ 3 에서는, 위치 오차 보정 수단에 형성된 얼라이먼트 마크를 사용하여, 피검사 시료와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계를 보정하였다. 이에 반해, 본 실시형태에서는, 상기 얼라이먼트 마크를 사용하지 않고 보정하는 점에서 상기 어느 실시형태와도 상이하다.

도 1, 도 11 및 도 17 을 사용하여 본 실시형태의 검사 방법을 설명한다.

본 실시형태에 있어서도, 실시형태 1 의 도 1 에서 설명한 것과 동일하게, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 패턴은, 마스크 (101) 상의 검사 영역을 분할하는 스트라이프와 동일한 스트라이프, 즉 제 1 스트라이프 (20a) 에서 제 9 스트라이프 (20i) 까지의 9 개의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할된다.

먼저, 마스크 (101) 상에 형성된 얼라이먼트 마크를 사용하여, 마스크 (101) 를 스테이지 (102) 상의 소정 위치에 재치한다. 구체적으로는, XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하게 형성된 스테이지 (102) 상에 마스크 (101) 를 재치한다. 이어서, 마스크 (101) 에 형성된 얼라이먼트 마크를 사용하여, 마스크 (101) 의 위치가 스테이지 (102) 상에서 원하는 위치가 되도록 XYθ 각 축의 모터에 의해 스테이지 (102) 의 위치를 조정한다.

다음으로, 도 11 의 S301 에 있어서, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 광학 화상을 취득한다. 이 때, 이들의 모든 스트라이프를 주사하는 것이 아니라, 소정의 간격을 두고 추출된 스트라이프만을 주사한다.

예를 들어, 도 1 에서는, 마스크 (101) 상의 검사 영역이, Y 방향을 향하여 제 1 스트라이프 (20a) 에서 제 9 스트라이프 (20i) 까지의 9 개의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되어 있다. 마찬가지로, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴에 대해서도, 동일한 스트라이프, 즉 제 1 스트라이프 (20a) 내지 제 9 스트라이프 (20i) 에 의해 가상적으로 분할되어 있다.

도 11 의 S301 에서는, 제 1 스트라이프 (20a), 제 3 스트라이프 (20c), 제 5 스트라이프 (20e), 제 7 스트라이프 (20g) 및 제 9 스트라이프 (20i) 를 추출하고, 마스크 (101) 의 검사 영역과 위치 오차 보정 수단 (10) 의 양방에 대해, 이들 스트라이프가 연속적으로 주사되도록 스테이지 (102) 를 이동시킨다.

또한, 추출하는 스트라이프의 수는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 수가 많아지면 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계의 보정 정밀도가 향상되는 한편, S301 에 요하는 시간이 길어지기 때문에, 양자를 비교 고량 (考量) 하여 측정하는 것이 바람직하다. 또, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 전체에 걸쳐 평균하여 스트라이프를 추출하는 것이 좋으며, 부분적인 편향을 갖고 추출하는 것은 보정 정밀도를 저하시키게 되기 때문에 바람직하지 않다.

도 17 의 검사 장치 (100") 에 의하면, 실시형태 1 에서 설명한 것과 동일하게 하여 참조 화상이 작성된다. 구체적으로는, 마스크 (101) 의 패턴 형성시에 사용한 설계 패턴 데이터와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴 데이터가 자기 디스크 장치 (109) 에 기억되어 있다. 전개 회로 (111) 는, 자기 디스크 장치 (109) 로부터 제어 계산기 (110) 를 통하여 각 패턴 데이터를 판독 출력하고, 판독 출력된 데이터를 2 값 내지는 다값의 이미지 데이터로 변환한다. 그 후, 이들 이미지 데이터는 참조 회로 (112") 로 이송된다. 참조 회로 (112") 에서는, 전개 회로 (111) 로부터 이송되어 온 도형의 이미지 데이터에 적절한 필터 처리가 실시된다. 이상과 같이 하여, 광학 화상과 비교하는 참조 화상이 작성된다.

S301 에서 취득된 광학 화상은, 센서 회로 (106) 로부터 제 1 편차량 취득 회로 (124") 로 이송된다. 한편, 참조 회로 (112") 에서 작성된 참조 화상도 제 1 편차량 취득 회로 (124") 로 이송된다. 또한, 위치 회로 (107) 로부터는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정된 스테이지 (102) 의 이동 위치를 나타내는 데이터도 제 1 편차량 취득 회로 (124") 로 이송된다.

제 1 편차량 취득 회로 (124") 에서는 도 11 의 S302 가 실시된다. 즉, S301 에서 취득한 광학 화상과 이것에 대응하는 참조 화상이 중첩되고, 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 이상적인 위치로부터의 편차량, 즉 제 1 편차량이 구해진다.

제 1 편차량 취득 회로 (124") 에서 구해진 제 1 편차량의 값은, 위치 보정 회로 (126) 로 이송된다. 그리고, 위치 보정 회로 (126) 에 있어서 도 11 의 S303 이 실시된다. 즉, 제 1 편차량을 사용하여, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계가 보정된다.

위치 보정 회로 (126) 에서는, 제 1 편차량을 사용하여, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 상대적인 위치 관계가 보정된다.

도 11 에 있어서, S303 을 끝낸 후에는 검사 공정을 실시한다.

먼저, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 쌍방에 대해, 1 스트라이프를 주사하여 이들의 화상을 취득한다 (S304).

이어서, 취득된 1 스트라이프 중에 있어서, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표와 마스크 (101) 의 검사 패턴의 위치 좌표를 구한다 (S305).

다음으로, S306 에 있어서, (S305 에서 얻어진) 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표로부터 소정 영역 내에서의 각 패턴 위치의 평균값을 산출하고, 미리 구한 참값의 평균값과의 차이를 산출한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 좌표 위치의 변동값 (제 2 편차량) 이 구해진다. 또한, S305 와 S306 은, 도 8 의 제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서 실시된다.

S304 ∼ S306 의 각 공정은, 구체적으로는 다음과 같이 하여 실시된다.

도 17 에 있어서, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴에 대해, 스테이지 (102) 의 상방에 배치된 광원 (103) 으로부터 광이 조사된다. 보다 상세하게는, 광원 (103) 으로부터 조사되는 광속이 조명 광학계 (170) 를 통하여 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 조사된다. 스테이지 (102) 의 하방에는, 확대 광학계 (104), 포토 다이오드 어레이 (105) 및 센서 회로 (106) 가 배치되어 있다. 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 을 투과한 광은, 확대 광학계 (104) 를 통하여 포토 다이오드 어레이 (105) 에 광학 이미지로서 결상된다.

위치 오차 보정 수단 (10) 은, 그 스트라이프의 배열 방향이 스테이지의 이동 방향 (X 방향) 에 대해 수직이 되도록 배치되어 있다. 스테이지 (102) 가 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 1 스트라이프 (20a) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 이어서, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 단계 이동한 후에 X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 2 스트라이프 (20b) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 또한, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 이동한 후에 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 3 스트라이프 (20c) 에 있어서의 화상이 입력된다. 이하 동일하게 하여, 모든 스트라이프에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다.

포토 다이오드 어레이 (105) 상에 결상된 패턴의 이미지는, 포토 다이오드 어레이 (105) 에 의해 광전 변환되고, 또한 센서 회로 (106) 에 의해 A/D (아날로그 디지털) 변환된다.

스테이지 (102) 는, 제어 계산기 (110) 의 제어하에서 테이블 제어 회로 (114) 에 의해 구동되고, X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동되는 3 축 (X-Y-θ) 모터와 같은 구동계에 의해 이동 가능하게 되어 있다. 이들 X 축 모터, Y 축 모터, θ 축 모터에는, 예를 들어 스텝 모터를 사용할 수 있다. 그리고, 스테이지 (102) 의 이동 위치는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된다.

마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 광학 화상은, 센서 회로 (106) 로부터 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또, 참조 회로 (112") 로부터 이들의 참조 화상이 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또한, 위치 회로 (107) 로부터는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정된 스테이지 (102) 의 이동 위치를 나타내는 데이터가 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다.

또, 제 2 편차량 취득 회로 (125) 에는, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 위치 좌표의 참값의 평균값이 저장되어 있다. 이 값은, 실시형태 1 과 동일하게 하여 구할 수 있다. 즉, 열이나 기류의 변동에 의한 영향을 받지 않는 공정에 있어서, 라이카사 제조의 LMS-IPRO 등의 좌표 측정 장치 등을 사용하여, 위치 오차 보정 수단 (10) 상의 각 패턴의 정확한 위치가 측정된다. 이로써, 각 패턴의 위치 좌표의 참값이 구해지기 때문에, 소정 영역마다 이들의 평균값을 구함으로써 참값의 평균값이 얻어진다.

제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서는, 이송된 각 데이터를 기초로, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴의 위치 좌표가 구해지고, 이어서 얻어진 값을 사용하여, 참값의 평균값을 구하였을 때와 동일한 소정 영역에 포함되는 패턴의 위치 좌표의 평균값 (실측값의 평균값) 이 구해진다. 그리고, <참값의 평균값> 과 <실측값의 평균값> 의 차이를 산출한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴에 대해, 검사 공정에서 발생하는 위치 좌표의 변동값, 즉 제 2 편차량이 취득된다.

다음으로, S307 에 있어서, 모든 스트라이프를 주사하였는지의 여부를 판정한다. 이 판정은, 도 17 의 제어 계산기 (110) 로 실시할 수 있다. 주사하지 않은 스트라이프가 있는 경우에는, S304 로 되돌아가 상기 공정을 반복한다. 한편, 모든 스트라이프를 주사하는 것을 끝낸 경우에는, S308 로 진행된다.

S308 에서는, 제 2 편차량을 사용하여, (S305 에서 얻어진) 마스크 (101) 상에 형성된 검사 패턴의 위치 좌표의 실측값을 보정한다. 또한, S308 은 도 17 의 위치 보정 회로 (126) 에서 실시된다.

다음으로, S309 에 있어서, S306 에서 구한 마스크 (101) 에 있어서의 패턴의 위치 좌표의 변동값으로부터 마스크 패턴 전체에 있어서의 위치 좌표 변동값의 맵을 작성한다. S309 는 도 17 의 맵 작성 회로 (127) 에서 실시된다. S309 후에는 검사 공정을 종료한다.

또한, 상기 검사 공정에서는, 센서 회로 (106) 로부터의 마스크 (101) 의 광학 화상 데이터가 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또, 마스크 (101) 의 패턴 데이터도, 전개 회로 (111) 및 참조 회로 (112") 에 의해 참조 화상 데이터로 변환된 후, 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또한, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된 스테이지 (102) 상에서의 마스크 (101) 의 위치를 나타내는 데이터도 비교 회로 (108) 로 이송된다.

비교 회로 (108) 에서는, 센서 회로 (106) 로부터 이송된 광학 화상과, 참조 회로 (112") 에서 생성된 참조 화상이 적절한 비교 판정 알고리즘을 사용하여 비교되고, 오차가 소정의 값을 초과한 경우에 그 지점은 결함으로 판정된다. 이어서, 결함의 좌표와 결함 판정의 근거가 된 광학 화상 및 참조 화상이 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 또, 맵 작성 회로 (127) 에서 작성된 맵도 동일하게 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다.

그 후, 보존된 데이터는, 실시형태 1 에서 설명한 것과 동일하게 리뷰 장치로 이송된다. 리뷰 공정을 거쳐 판별된 결함 정보는, 도 17 의 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 그리고, 리뷰 장치로 하나라도 수정해야 하는 결함이 확인되면, 마스크는 결함 정보 리스트와 함께 검사 장치 (100") 의 외부 장치인 수정 장치로 이송된다. 수정 방법은, 결함의 타입이 볼록계의 결함인지 오목계의 결함인지에 따라 상이하기 때문에, 결함 정보 리스트에는 요철의 구별을 포함하는 결함의 종별과 결함의 좌표가 첨부된다.

본 실시형태에 의해서도 실시형태 1 과 동일한 효과가 얻어진다. 즉, 위치 오차 보정 수단을 형성함으로써, 검사 공정에서 발생하는 마스크 패턴의 위치 좌표의 변동값이 얻어지기 때문에, 이 값을 사용하여 마스크 패턴의 위치 좌표를 보정함으로써, 패턴의 위치 오차를 저감시킬 수 있다. 또, 검사 전에 위치 오차 보정 수단과 마스크를 부분적으로 주사하여 광학 화상을 취득하고, 이들을 중첩시킴으로써 마스크와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계를 보정할 수 있기 때문에, 마스크 패턴의 보다 정확한 위치를 파악할 수 있다.

실시형태 5.

실시형태 1 ∼ 3 에서는, 위치 오차 보정 수단에 형성된 얼라이먼트 마크를 사용하여, 피검사 시료와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계를 보정하였다. 이에 반해, 본 실시형태에서는, 상기 얼라이먼트 마크가 아니라 하중 센서를 사용하여 보정을 하는 것을 특징으로 한다.

본 실시형태의 검사 방법은, 실시형태 1 에서 설명한 도 2 의 검사 장치 (100) 를 사용하여 실시할 수 있다. 이하에서는, 도 2, 도 12 및 도 13 을 사용하여 본 실시형태의 검사 방법을 설명한다.

먼저, 도 2 에 있어서, 마스크 (101) 상에 형성된 얼라이먼트 마크를 사용하여, 마스크 (101) 를 스테이지 (102) 상의 소정 위치에 재치한다. 구체적으로는, XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하게 형성된 스테이지 (102) 상에 마스크 (101) 를 재치한다. 이어서, 마스크 (101) 에 형성된 얼라이먼트 마크를 사용하여, 마스크 (101) 의 위치가 스테이지 (102) 상에서 원하는 위치가 되도록 XYθ 각 축의 모터에 의해 스테이지 (102) 의 위치를 조정한다.

다음으로, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 보정한다.

본 실시형태에서는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 스테이지 (102) 에 하중 센서 (40) 가 배치되어 있다. 하중 센서 (40) 는, 스테이지 (102) 의 전체에 배치되어 있을 필요는 없고, 마스크 (101) 의 에지가 배치될 것으로 상정되는 지점 부근에 배치되어 있으면 된다.

하중 센서 (40) 는, 압전체의 표리면에 전극막이 형성되고, 또한 이 전극막에 배선이 접속된 압전 센서로 할 수 있다. 압전체의 두께 방향으로 하중이 가해지면, 압전체는 유전 분극을 일으켜 전극막에 전하를 발생시킨다. 그러면, 배선을 통하여 회로에 전류가 흐르기 때문에, 전류값을 측정함으로써 센서에 가해진 하중을 알 수 있다. 측정은, 예를 들어, 다음과 같이 하여 실시할 수 있다.

압전 센서에 발생하는 전하 Q 와, 센서에 가해진 하중 W 사이에는, Q ＝ aW (a 는 비례 상수) 의 관계가 있다. 따라서, 전류 I 는, I ＝ a(dW/dt) (t 는 시간) 에 의해 나타낸다. 이 전류 I 는, 전압계의 입력 임피던스를 통하여 계측된다. 예를 들어, 압전 센서의 전극막에 접속시키는 배선을 전압 기록계에 접속시키면, 하중 속도 dW/dt 에 비례하는 출력이 얻어진다. 따라서, dW/dt 를 적분함으로써 하중 W 에 비례한 파형을 얻을 수 있다.

본 실시형태에서는, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 하중 센서 (40) 에 의해 마스크 (101) 의 위치를 검출한다 (S401). 예를 들어, 하중 센서 (40) 의 각각에 대해, 전압 기록계에 기록된 출력값으로부터 하중 W 의 값을 알 수 있기 때문에, 이들 값으로부터 각 하중 센서 (40) 상에 있어서의 마스크 (101) 의 유무나, 각 하중 센서 (40) 에서 마스크 (101) 까지의 거리를 파악하여, 스테이지 (102) 상에서의 마스크 (101) 의 위치를 구할 수 있다.

마스크 (101) 의 위치를 알면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 알 수 있기 때문에, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 이상적인 위치로부터의 편차량, 즉 제 1 편차량도 알 수 있다 (S402). 이어서, 이 제 1 편차량을 사용하여, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 보정한다 (S403).

도 13 에 있어서, S403 을 끝낸 후에는 검사 공정을 실시한다.

먼저, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 쌍방에 대해, 1 스트라이프를 주사하여 이들의 화상을 취득한다 (S404).

이어서, 취득된 1 스트라이프 중에 있어서, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표와 마스크 (101) 의 검사 패턴의 위치 좌표를 구한다 (S405).

다음으로, S406 에 있어서, (S405 에서 얻어진) 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표로부터 소정 영역 내에서의 각 패턴 위치의 평균값을 산출하고, 미리 구한 참값의 평균값과의 차이를 산출한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 좌표 위치의 변동값 (제 2 편차량) 이 구해진다. 또한, S405 와 S406 은, 도 2 의 제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서 실시된다.

S404 ∼ S406 의 각 공정은, 구체적으로는 다음과 같이 하여 실시된다.

도 2 에 있어서, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴에 대해, 스테이지 (102) 의 상방에 배치된 광원 (103) 으로부터 광이 조사된다. 보다 상세하게는, 광원 (103) 으로부터 조사되는 광속이 조명 광학계 (170) 를 통하여 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 조사된다. 스테이지 (102) 의 하방에는, 확대 광학계 (104), 포토 다이오드 어레이 (105) 및 센서 회로 (106) 가 배치되어 있다. 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 을 투과한 광은, 확대 광학계 (104) 를 통하여 포토 다이오드 어레이 (105) 에 광학 이미지로서 결상된다.

위치 오차 보정 수단 (10) 은, 그 스트라이프의 배열 방향이 스테이지의 이동 방향 (X 방향) 에 대해 수직이 되도록 배치되어 있다. 스테이지 (102) 가 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 1 스트라이프 (20a) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 이어서, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 단계 이동한 후에 X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 2 스트라이프 (20b) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 또한, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 이동한 후에 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 3 스트라이프 (20c) 에 있어서의 화상이 입력된다. 이하 동일하게 하여, 모든 스트라이프에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다.

포토 다이오드 어레이 (105) 상에 결상된 패턴의 이미지는, 포토 다이오드 어레이 (105) 에 의해 광전 변환되고, 또한 센서 회로 (106) 에 의해 A/D (아날로그 디지털) 변환된다.

스테이지 (102) 는, 제어 계산기 (110) 의 제어하에서 테이블 제어 회로 (114) 에 의해 구동되고, X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동되는 3 축 (X-Y-θ) 모터와 같은 구동계에 의해 이동 가능하게 되어 있다. 이들 X 축 모터, Y 축 모터, θ 축 모터에는, 예를 들어 스텝 모터를 사용할 수 있다. 그리고, 스테이지 (102) 의 이동 위치는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된다.

마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 광학 화상은, 센서 회로 (106) 로부터 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또, 참조 회로 (112) 로부터 이들의 참조 화상이 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또한, 위치 회로 (107) 로부터는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정된 스테이지 (102) 의 이동 위치를 나타내는 데이터가 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다.

또, 제 2 편차량 취득 회로 (125) 에는, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 위치 좌표의 참값의 평균값이 저장되어 있다. 이 값은, 실시형태 1 과 동일하게 하여 구할 수 있다. 즉, 열이나 기류의 변동에 의한 영향을 받지 않는 공정에 있어서, 라이카사 제조의 LMS-IPRO 등의 좌표 측정 장치 등을 사용하여, 위치 오차 보정 수단 (10) 상의 각 패턴의 정확한 위치가 측정된다. 이로써, 각 패턴의 위치 좌표의 참값이 구해지기 때문에, 소정 영역마다 이들의 평균값을 구함으로써 참값의 평균값이 얻어진다.

제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서는, 이송된 각 데이터를 기초로, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴의 위치 좌표가 구해지고, 이어서 얻어진 값을 사용하여, 참값의 평균값을 구하였을 때와 동일한 소정 영역에 포함되는 패턴의 위치 좌표의 평균값 (실측값의 평균값) 이 구해진다. 그리고, <참값의 평균값> 과 <실측값의 평균값> 의 차이를 산출한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴에 대해, 검사 공정에서 발생하는 위치 좌표의 변동값, 즉 제 2 편차량이 취득된다.

다음으로, S407 에 있어서, 모든 스트라이프를 주사하였는지의 여부를 판정한다. 이 판정은, 도 2 의 제어 계산기 (110) 로 실시할 수 있다. 주사하지 않은 스트라이프가 있는 경우에는, S404 로 되돌아가 상기 공정을 반복한다. 한편, 모든 스트라이프를 주사하는 것을 끝낸 경우에는, S408 로 진행된다.

S408 에서는, 제 2 편차량을 사용하여, (S405 에서 얻어진) 마스크 (101) 상에 형성된 검사 패턴의 위치 좌표의 실측값을 보정한다. 또한, S408 은 도 2 의 위치 보정 회로 (126) 에서 실시된다.

다음으로, S409 에 있어서, S406 에서 구한 마스크 (101) 에 있어서의 패턴의 위치 좌표의 변동값으로부터 마스크 패턴 전체에 있어서의 위치 좌표 변동값의 맵을 작성한다. S409 는 도 2 의 맵 작성 회로 (127) 에서 실시된다. S409 후에는 검사 공정을 종료한다.

또한, 상기 검사 공정에서는, 센서 회로 (106) 로부터의 마스크 (101) 의 광학 화상 데이터가 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또, 마스크 (101) 의 패턴 데이터도, 전개 회로 (111) 및 참조 회로 (112) 에 의해 참조 화상 데이터로 변환된 후, 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또한, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된 스테이지 (102) 상에서의 마스크 (101) 의 위치를 나타내는 데이터도 비교 회로 (108) 로 이송된다.

비교 회로 (108) 에서는, 센서 회로 (106) 로부터 이송된 광학 화상과, 참조 회로 (112) 에서 생성된 참조 화상이 적절한 비교 판정 알고리즘을 사용하여 비교되고, 오차가 소정의 값을 초과한 경우에 그 지점은 결함으로 판정된다. 이어서, 결함의 좌표와 결함 판정의 근거가 된 광학 화상 및 참조 화상이 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 또, 맵 작성 회로 (127) 에서 작성된 맵도 동일하게 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다.

그 후, 보존된 데이터는, 실시형태 1 에서 설명한 것과 동일하게 리뷰 장치로 이송된다. 리뷰 공정을 거쳐 판별된 결함 정보는, 도 2 의 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 그리고, 리뷰 장치로 하나라도 수정해야 하는 결함이 확인되면, 마스크는 결함 정보 리스트와 함께 검사 장치 (100) 의 외부 장치인 수정 장치로 이송된다. 수정 방법은, 결함의 타입이 볼록계의 결함인지 오목계의 결함인지에 따라 상이하기 때문에, 결함 정보 리스트에는 요철의 구별을 포함하는 결함의 종별과 결함의 좌표가 첨부된다.

본 실시형태에 의해서도 실시형태 1 과 동일한 효과가 얻어진다. 즉, 위치 오차 보정 수단을 형성함으로써, 검사 공정에서 발생하는 마스크 패턴의 위치 좌표의 변동값이 얻어지기 때문에, 이 값을 사용하여 마스크 패턴의 위치 좌표를 보정함으로써, 패턴의 위치 오차를 저감시킬 수 있다. 또, 검사 전에 스테이지에 배치된 하중 센서로부터 마스크의 위치를 측정하고, 그 결과를 사용하여 마스크와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계를 보정하기 때문에, 마스크 패턴의 보다 정확한 위치를 파악할 수 있다.

실시형태 6.

실시형태 1 ∼ 3 에서는, 위치 오차 보정 수단에 형성된 얼라이먼트 마크를 사용하여, 피검사 시료와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계를 보정하였다. 이에 반해, 본 실시형태에서는, 상기 얼라이먼트 마크가 아니라 거리 센서를 사용하여 보정을 하는 것을 특징으로 한다.

본 실시형태의 검사 방법은, 실시형태 1 에서 설명한 도 2 의 검사 장치 (100) 를 사용하여 실시할 수 있다. 이하에서는, 도 2, 도 14 및 도 15 를 사용하여 본 실시형태의 검사 방법을 설명한다.

먼저, 마스크 (101) 상에 형성된 얼라이먼트 마크를 사용하여, 마스크 (101) 를 스테이지 (102) 상의 소정 위치에 재치한다. 구체적으로는, XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하게 형성된 스테이지 (102) 상에 마스크 (101) 를 재치한다. 이어서, 마스크 (101) 에 형성된 얼라이먼트 마크를 사용하여, 마스크 (101) 의 위치가 스테이지 (102) 상에서 원하는 위치가 되도록 XYθ 각 축의 모터에 의해 스테이지 (102) 의 위치를 조정한다.

다음으로, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 보정한다.

위치 오차 보정 수단 (10) 은, 실시형태 1 ∼ 5 와 동일하게 스테이지 (102) 상에 고정되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 마스크 (101) 와 대향하는 면에 거리 센서 (50) 가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

거리 센서 (50) 의 내부에는, 예를 들어, LED 또는 레이저 다이오드 등의 광원과 수광 소자가 형성되어 있다. 광원으로부터의 광은, 스테이지 (102) 에 부딪혀 반사되고, 수광 소자로 수광된다. 이 반사광을 거리로 환산함으로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 에서 마스크 (101) 까지의 거리를 구할 수 있다.

위치 오차 보정 수단 (10) 에는 복수의 거리 센서 (50) 가 형성되어 있고, 이들 거리 센서 (50) 에 의해 위치 오차 보정 수단 (10) 에서 마스크 (101) 까지의 거리를 소정의 간격으로 측정한다. 이로써, 스테이지 (102) 상에서의 마스크 (101) 의 위치를 구할 수 있다. 본 실시형태에서는, 도 15 의 S501 에 있어서, 이 방법에 의해 마스크 (101) 의 위치를 검출한다.

마스크 (101) 의 위치를 알면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 알 수 있기 때문에, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 이상적인 위치로부터의 편차량, 즉 제 1 편차량도 알 수 있다 (S502). 이어서, 이 제 1 편차량을 사용하여, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 상대적 위치 관계를 보정한다 (S503).

도 15 에 있어서, S503 을 끝낸 후에는 검사 공정을 실시한다.

먼저, 위치 오차 보정 수단 (10) 과 마스크 (101) 의 쌍방에 대해, 1 스트라이프를 주사하여 이들의 화상을 취득한다 (S504).

이어서, 취득된 1 스트라이프 중에 있어서, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표와 마스크 (101) 의 검사 패턴의 위치 좌표를 구한다 (S505).

다음으로, S506 에 있어서, (S505 에서 얻어진) 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 패턴의 위치 좌표로부터 소정 영역 내에서의 각 패턴 위치의 평균값을 산출하고, 미리 구한 참값의 평균값과의 차이를 산출한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 좌표 위치의 변동값 (제 2 편차량) 이 구해진다. 또한, S505 와 S506 은, 도 2 의 제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서 실시된다.

S504 ∼ S506 의 각 공정은, 구체적으로는 다음과 같이 하여 실시된다.

도 2 에 있어서, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴에 대해, 스테이지 (102) 의 상방에 배치된 광원 (103) 으로부터 광이 조사된다. 보다 상세하게는, 광원 (103) 으로부터 조사되는 광속이 조명 광학계 (170) 를 통하여 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 에 조사된다. 스테이지 (102) 의 하방에는, 확대 광학계 (104), 포토 다이오드 어레이 (105) 및 센서 회로 (106) 가 배치되어 있다. 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 을 투과한 광은, 확대 광학계 (104) 를 통하여 포토 다이오드 어레이 (105) 에 광학 이미지로서 결상된다.

위치 오차 보정 수단 (10) 은, 그 스트라이프의 배열 방향이 스테이지의 이동 방향 (X 방향) 에 대해 수직이 되도록 배치되어 있다. 스테이지 (102) 가 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 1 스트라이프 (20a) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 이어서, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 단계 이동한 후에 X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 2 스트라이프 (20b) 에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다. 또한, 스테이지 (102) 가 －Y 방향으로 이동한 후에 －X 방향으로 이동하면, 마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 제 3 스트라이프 (20c) 에 있어서의 화상이 입력된다. 이하 동일하게 하여, 모든 스트라이프에 있어서의 화상이 포토 다이오드 어레이에 입력된다.

포토 다이오드 어레이 (105) 상에 결상된 패턴의 이미지는, 포토 다이오드 어레이 (105) 에 의해 광전 변환되고, 또한 센서 회로 (106) 에 의해 A/D (아날로그 디지털) 변환된다.

스테이지 (102) 는, 제어 계산기 (110) 의 제어하에서 테이블 제어 회로 (114) 에 의해 구동되고, X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동되는 3 축 (X-Y-θ) 모터와 같은 구동계에 의해 이동 가능하게 되어 있다. 이들 X 축 모터, Y 축 모터, θ 축 모터에는, 예를 들어 스텝 모터를 사용할 수 있다. 그리고, 스테이지 (102) 의 이동 위치는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된다.

마스크 (101) 와 위치 오차 보정 수단 (10) 의 각 광학 화상은, 센서 회로 (106) 로부터 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또, 참조 회로 (112) 로부터 이들의 참조 화상이 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다. 또한, 위치 회로 (107) 로부터는, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정된 스테이지 (102) 의 이동 위치를 나타내는 데이터가 제 2 편차량 취득 회로 (125) 로 이송된다.

또, 제 2 편차량 취득 회로 (125) 에는, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 패턴 위치 좌표의 참값의 평균값이 저장되어 있다. 이 값은, 실시형태 1 과 동일하게 하여 구할 수 있다. 즉, 열이나 기류의 변동에 의한 영향을 받지 않는 공정에 있어서, 라이카사 제조의 LMS-IPRO 등의 좌표 측정 장치 등을 사용하여, 위치 오차 보정 수단 (10) 상의 각 패턴의 정확한 위치가 측정된다. 이로써, 각 패턴의 위치 좌표의 참값이 구해지기 때문에, 소정 영역마다 이들의 평균값을 구함으로써 참값의 평균값이 얻어진다.

제 2 편차량 취득 회로 (125) 에서는, 이송된 각 데이터를 기초로, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 각 패턴의 위치 좌표가 구해지고, 이어서 얻어진 값을 사용하여, 참값의 평균값을 구하였을 때와 동일한 소정 영역에 포함되는 패턴의 위치 좌표의 평균값 (실측값의 평균값) 이 구해진다. 그리고, <참값의 평균값> 과 <실측값의 평균값> 의 차이를 산출한다. 이로써, 위치 오차 보정 수단 (10) 의 패턴에 대해, 검사 공정에서 발생하는 위치 좌표의 변동값, 즉 제 2 편차량이 취득된다.

다음으로, S507 에 있어서, 모든 스트라이프를 주사하였는지의 여부를 판정한다. 이 판정은, 도 2 의 제어 계산기 (110) 로 실시할 수 있다. 주사하지 않은 스트라이프가 있는 경우에는, S504 로 되돌아가 상기 공정을 반복한다. 한편, 모든 스트라이프를 주사하는 것을 끝낸 경우에는, S508 로 진행된다.

S508 에서는, 제 2 편차량을 사용하여, (S505 에서 얻어진) 마스크 (101) 상에 형성된 검사 패턴의 위치 좌표의 실측값을 보정한다. 또한, S508 은 도 2 의 위치 보정 회로 (126) 에서 실시된다.

다음으로, S509 에 있어서, S506 에서 구한 마스크 (101) 에 있어서의 패턴의 위치 좌표의 변동값으로부터 마스크 패턴 전체에 있어서의 위치 좌표 변동값의 맵을 작성한다. S509 는 도 2 의 맵 작성 회로 (127) 에서 실시된다. S509 후에는 검사 공정을 종료한다.

또한, 상기 검사 공정에서는, 센서 회로 (106) 로부터의 마스크 (101) 의 광학 화상 데이터가 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또, 마스크 (101) 의 패턴 데이터도, 전개 회로 (111) 및 참조 회로 (112) 에 의해 참조 화상 데이터로 변환된 후, 비교 회로 (108) 로 이송된다. 또한, 레이저 측장 시스템 (122) 에 의해 측정되어 위치 회로 (107) 로 이송된 스테이지 (102) 상에서의 마스크 (101) 의 위치를 나타내는 데이터도 비교 회로 (108) 로 이송된다.

비교 회로 (108) 에서는, 센서 회로 (106) 로부터 이송된 광학 화상과, 참조 회로 (112) 에서 생성된 참조 화상이 적절한 비교 판정 알고리즘을 사용하여 비교되고, 오차가 소정의 값을 초과한 경우에 그 지점은 결함으로 판정된다. 이어서, 결함의 좌표와, 결함 판정의 근거가 된 광학 화상 및 참조 화상이 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 또, 맵 작성 회로 (127) 에서 작성된 맵도 동일하게 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다.

그 후, 보존된 데이터는, 실시형태 1 에서 설명한 것과 동일하게 리뷰 장치로 이송된다. 리뷰 공정을 거쳐 판별된 결함 정보는, 도 2 의 자기 디스크 장치 (109) 에 보존된다. 그리고, 리뷰 장치로 하나라도 수정해야 하는 결함이 확인되면, 마스크는 결함 정보 리스트와 함께 검사 장치 (100) 의 외부 장치인 수정 장치로 이송된다. 수정 방법은, 결함의 타입이 볼록계의 결함인지 오목계의 결함인지에 따라 상이하기 때문에, 결함 정보 리스트에는 요철의 구별을 포함하는 결함의 종별과 결함의 좌표가 첨부된다.

본 실시형태에 의해서도 실시형태 1 과 동일한 효과가 얻어진다. 즉, 위치 오차 보정 수단을 형성함으로써, 검사 공정에서 발생하는 마스크 패턴의 위치 좌표의 변동값이 얻어지기 때문에, 이 값을 사용하여 마스크 패턴의 위치 좌표를 보정함으로써, 패턴의 위치 오차를 저감시킬 수 있다. 또, 검사 전에 위치 오차 보정 수단에 고정된 거리 센서로부터 마스크의 위치를 측정하고, 그 결과를 사용하여 마스크와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계를 보정하기 때문에, 마스크 패턴의 보다 정확한 위치를 파악할 수 있다.

실시형태 7.

본 실시형태의 검사 장치는, 실시형태 1 의 검사 장치 (100) 와 유사한 구조를 갖지만, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 광량 교정을 위한 흰색 패턴이 형성되어 있는 점에서 상이하다. 또한, 본 실시형태의 검사 장치는, 실시형태 3 (도 8 의 검사 장치 (100')) 또는 실시형태 4 (도 17 의 검사 장치 (100")) 에 있어서, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 상기 흰색 패턴이 형성된 구조로 할 수도 있다.

도 18 은, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 형성된 패턴의 모식도이다. 또한, 도 18 에 있어서, 도 16 과 동일한 부호를 부여한 부분은 동일한 것인 것을 나타내고 있다.

도 18 에 나타내는 바와 같이, 위치 오차 보정 수단 (10) 에는, (흰색 이외의 색의) 라인 패턴으로 이루어지는 영역 (P1, P2) 외에, 흰색 패턴으로 이루어지 는 영역 (P3) 이 형성되어 있다. 그리고, 실시형태 1 ∼ 6 과 동일하게, 마스크 (101) 의 검사 영역은 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되고, 위치 오차 보정 수단 (10) 에 있어서의 영역 (P1, P2, P3) 도 이들 스트라이프에 의해 가상적으로 분할된다.

위치 오차 보정 수단 (10) 에 흰색 패턴으로 이루어지는 영역 (P3) 을 형성함으로써, 검사 결과가 적정한지의 여부의 판단 기준이 되는 광량의 범위를 교정하여, 항상 정확한 검사가 실시되도록 할 수 있다. 따라서, 부적정한 검사에 의한 위치 오차를 저감시킬 수 있게 된다.

다음으로, 본 실시형태의 검사 방법에 대해 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 피검사 시료로서 포토 리소그래피에서 사용되는 마스크를 사용하는데, 피검사 시료는 이것에 한정되는 것은 아니다.

본 실시형태의 검사 방법은, 실시형태 1 의 검사 장치, 실시형태 3 및 실시형태 4 중 어느 검사 장치를 사용하여 실시할 수 있다. 또, 실시형태 1 ∼ 6 중 어느 검사 방법과도 동시에 실시할 수 있다.

피검사 시료로서의 마스크는, 검사 장치의 스테이지 상에 재치된다. 검사 공정에서는, 마스크에 형성된 패턴에 대해, 광원을 사용하여 스테이지의 상방으로부터 광을 조사한다. 그러면, 마스크를 투과한 광은 포토 다이오드 어레이에 광학 이미지로서 결상되고, 이어서 포토 다이오드 어레이에서 광전 변환된다. 또한 센서 회로에 의해 A/D (아날로그 디지털) 변환되고 나서, 광학 화상으로서 비교 회로에 출력된다.

포토 다이오드 어레이에는 화상 센서가 배치되어 있다. 화상 센서로는, 예를 들어, 촬상 소자로서의 CCD 카메라를 일렬로 나열한 라인 센서가 사용된다. 라인 센서의 예로는, TDI (Time Delay Integration) 센서를 들 수 있다.

검사가 적정하게 실시되기 위해서는, 포토 다이오드 어레이에 결상되는 광학 이미지의 광량이 적정할 필요가 있다. 예를 들어, 광학 이미지의 광량이 지나치게 낮으면, 패턴의 윤곽선이 희미해지거나 하여 결함 판정에 필요한 선폭이나 선간 거리 등을 정확하게 판독하는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 본래에는 결함이 아닌 것을 결함으로 판정하거나, 반대로 결함으로 해야 하는 것을 결함이 아닌 것으로 판정하거나 하여, 검사 정밀도의 저하를 초래한다. 마찬가지로, 광학 이미지의 광량이 지나치게 높은 경우에도, 선폭이나 선간 거리를 정확하게 판독하는 것이 곤란해져 검사 정밀도의 저하를 초래한다.

그래서, 검사 전에 포토 다이오드 어레이에 대해, 마스크의 흰 부분과 검은 부분에서 캘리브레이션을 실시한다. 또한, 이 때에는, 광량의 언더슛 또는 오버슛도 고려된다.

그러나, 검사 전에 캘리브레이션을 실시해도, 검사 중에 광학 이미지의 광량에 변동이 발생하는 경우가 있다. 그 원인으로서, 예를 들어, 광원의 흔들림을 들 수 있다. 또, 우주선 (宇宙線) 등에서 기인하여 발생하는 화이트 스폿도 원인이 될 수 있다. 포토 다이오드 어레이는, 우주선에 대해 감도를 갖고 있기 때문에, 화상 중의 우주선이 투과한 위치에는 점상의 유사 화상 (화이트 스폿) 을 발생시킨다. 화이트 스폿은, 주변에 비해 밝기 때문에 화이트 스폿이 발생하면 광학 이미지의 광량이 증대되는 결과가 된다.

또한, 마스크를 투과한 광이 굴절되어, 본래 입사되어야 하는 센서와는 상이한 센서에 입사됨으로써, 광학 이미지의 광량이 변화하는 경우도 있다. 이 경우, 굴절된 광이 입사된 센서는, 본래 입사되어야 하는 광에 추가하여 굴절광도 입사되기 때문에, 검사가 적정하게 실시되는 광량의 범위를 초과하는 결과가 된다. 한편, 굴절광이 입사되어야 하는 센서에는 광이 입사되지 않게 되기 때문에, 상기 범위를 하회하는 광량이 된다.

본 실시형태에서는, 검사 공정과 병행하여 위치 오차 보정 수단을 사용한 위치 보정과 광량의 측정을 실시한다. 여기서, 위치 오차 보정 수단에 의한 위치 보정에는, 검사 공정에서 변동하는 마스크 패턴의 위치 좌표의 보정과, 마스크와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계의 보정이 포함된다. 이들 위치 보정의 구체적 방법은, 실시형태 1 ∼ 6 에서 서술한 바와 같기 때문에 설명을 생략한다.

위치 오차 보정 수단을 사용한 광량 측정은, 도 18 의 영역 P3 을 사용하여 실시한다. 즉, 영역 P3 의 흰색 패턴을 사용하여, 포토 다이오드 어레이의 광량 (흰 레벨의 출력) 을 체크한다. 또한, 흰색 패턴의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 원형, 사각형, 라인, 십자 등 중 어느 것으로 해도 된다. 측정된 광량의 값이 검사가 적정하게 실시되는 광량의 범위를 초과한 경우에는, 검사 중 또는 검사 후에 광량의 캘리브레이션 (교정) 을 실시한다.

마스크의 검사 영역은, Y 방향을 향하여, 단책상의 복수의 스트라이프로 가상적으로 분할된다. 또, 위치 오차 보정 수단에 형성된 각 패턴도, 마스크의 검사 영역을 분할한 스트라이프와 동일한 스트라이프에 의해 가상적으로 분할된다. 스테이지는, 예를 들어, 실시형태 1 의 도 1 에 화살표로 나타낸 것과 동일하게, 이들 스트라이프가 연속적으로 주사되도록 이동한다. 이로써, 마스크와 위치 오차 보정 수단의 양방에 대해, 동일한 스캔폭의 화상이 포토 다이오드 어레이에 연속적으로 입력되고, 광학 화상이 취득되어 간다.

예를 들어, 위치 오차 보정 수단에 있어서의 영역 P3 의 광학 화상으로부터 각 스트라이프의 광량 진폭을 모니터하여, 포토 다이오드 어레이의 광량 (흰 레벨의 출력) 에 저하가 관찰되는 경우에는, 캘리브레이션에 의한 보정값 (게인) 을 크게 설정하여 흰 레벨을 끌어올린다. 이것은, 검사 중에 실시간으로 실시해도 되고, 검사 종료 후에 실시해도 된다.

본 실시형태의 검사 장치는, 예를 들어, 도 1 의 검사 장치 (100) 에 있어서, 광량 교정 회로를 형성한 구성으로 할 수 있다. 그 경우, 광량 교정 회로는 포토 다이오드 어레이에 접속함과 함께, 데이터 전송로가 되는 버스 (120) 를 통하여 제어 계산기 (110) 에 접속한다. 이러한 구성에 의하면, 광량 교정 회로에 있어서, 포토 다이오드 어레이에 결상되는 광학 이미지의 광량을 모니터하여, 필요에 따라 캘리브레이션에 의한 보정값을 조정하도록 제어 계산기 (110) 에 정보를 보낼 수 있다. 제어 계산기 (110) 는, 이 정보에 기초하여 포토 다이오드 어레이에 대해 캘리브레이션을 실시할 수 있다.

상기 검사 장치에 의하면, 피검사 시료의 검사 영역과 위치 오차 보정 수단의 양방에 대해, 모든 스트라이프가 연속적으로 주사되도록 스테이지를 이동시킴으로써, 이들의 광학 화상이 얻어진다. 얻어진 광학 화상을 기초로, 마스크와 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 관계를 보정할 수 있다.

또, 상기 검사 장치에 의하면, 위치 오차 보정 수단에 형성된 각 패턴의 위치 좌표의 실측값을 구한 후, 위치 좌표의 참값의 평균값과 실측값의 평균값의 차이로부터 검사 공정에서 발생하는 위치 좌표의 변동값을 취득할 수 있기 때문에, 이 값을 사용하여 피검사 시료의 패턴의 위치 좌표를 보정함으로써, 검사 공정에서 발생하는 패턴의 위치 오차를 저감시킬 수 있다. 또, 피검사 시료에 있어서의 패턴의 위치 좌표의 변동값으로부터 피검사 시료 전체에 있어서의 위치 좌표 변동값의 맵을 작성함으로써, 검사 공정에서 발생하는 피검사 시료 패턴의 위치 오차의 분포를 파악할 수도 있다.

또한, 본 실시형태의 검사 장치에서는, 위치 오차 보정 수단에 형성된 흰색 패턴의 광학 화상을 기초로, 각 스트라이프의 광량 진폭을 모니터한다. 포토 다이오드 어레이의 광량 (흰 레벨의 출력) 저하가 관찰되는 경우에는, 캘리브레이션에 의한 보정값 (게인) 을 크게 설정하여 흰 레벨을 끌어올린다. 이로써, 검사 정밀도의 저하를 방지하여, 마스크 패턴의 위치 오차를 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다.

예를 들어, 상기 각 실시형태에서는, 장치 구성이나 제어 수법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요로 하지 않는 부분에 대한 기재를 생략하였지만, 필요로 되는 장치 구성이나 제어 수법을 적절히 선택하여 사용할 수 있는 것은 말할 것도 없다. 그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 패턴 검사 장치 또는 패턴 검사 방법은, 본 발명의 범위에 포함된다.

10 : 위치 오차 보정 수단
20a ∼ 20i : 스트라이프
30, 31 : 얼라이먼트 마크
40 : 하중 센서
50 : 거리 센서
100, 100', 100" : 검사 장치
101 : 마스크
102 : 스테이지
103 : 광원
104 : 확대 광학계
105 : 포토 다이오드 어레이
106 : 센서 회로
107 : 위치 회로
108 : 비교 회로
109 : 자기 디스크 장치
110 : 제어 계산기
111 : 전개 회로
112, 112', 112" : 참조 회로
113 : 오토 로더 제어 회로
114 : 테이블 제어 회로
115 : 자기 테이프 장치
116 : 플렉시블 디스크 장치
117 : CRT
118 : 패턴 모니터
119 : 프린터
120 : 버스
122 : 레이저 측장 시스템
124, 124', 124" : 제 1 편차량 취득 회로
125 : 제 2 편차량 취득 회로
126, 126' : 위치 보정 회로
127 : 맵 작성 회로
130 : 오토 로더
170 : 조명 광학계
201 : CAD 데이터
202 : 설계 중간 데이터
203 : 포맷 데이터
204 : 광학 화상
205 : 마스크 검사 결과
207 : 결함 정보 리스트
500 : 리뷰 장치
600 : 수정 장치

Claims (5)

1. 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되는 검사 영역을 갖는 피검사 시료가 재치되는 스테이지와,
   상기 스테이지 상에서 상기 피검사 시료와는 상이한 영역에 배치되고, 상기 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할되는 패턴이 형성된 위치 오차 보정 수단과,
   상기 피검사 시료의 검사 영역과 상기 위치 오차 보정 수단에 광을 조사하여 이들의 광학 화상을 얻는 광학 화상 취득부와,
   상기 피검사 시료와 상기 위치 오차 보정 수단으로부터 얻어지는 상기 광학 화상에 대응하는 참조 화상을 작성하는 참조 화상 작성부와,
   상기 피검사 시료의 광학 화상과 참조 화상을 비교하여, 이들의 차분값이 소정의 임계값을 초과하는 경우에 결함으로 판정하는 비교부와,
   상기 위치 오차 보정 수단의 적어도 광학 화상으로부터, 상기 피검사 시료와 상기 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 편차를 나타내는 제 1 편차량을 취득하는 제 1 편차량 취득부와,
   상기 위치 오차 보정 수단에 형성된 상기 패턴의 위치 좌표의 참값에 대한 위치 편차를 나타내는 제 2 편차량을 취득하는 제 2 편차량 취득부와,
   상기 제 1 편차량에 기초하여 상기 피검사 시료와 상기 위치 오차 보정 수단의 위치 관계를 보정하고, 상기 제 2 편차량에 기초하여 상기 피검사 시료의 검사 영역에 있는 각 패턴의 위치 좌표의 변동값을 구하여 그 위치 좌표를 보정하는 위치 보정부를 갖는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 위치 오차 보정 수단에는 얼라이먼트 마크가 형성되어 있고,
   상기 제 1 편차량 취득부는, 상기 얼라이먼트 마크의 위치 좌표의 참값을 유지하고, 그 참값과, 상기 위치 오차 보정 수단의 광학 화상과 참조 화상으로부터 얻어지는 상기 얼라이먼트 마크의 위치 좌표의 실측값의 차이로부터 상기 제 1 편차량을 취득하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 편차량 취득부는, 상기 위치 오차 보정 수단에 있어서의 상기 복수의 스트라이프로부터 추출된 스트라이프의 광학 화상과, 그 광학 화상에 대응하는 참조 화상의 중첩에 의해 상기 제 1 편차량을 취득하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
4. 얼라이먼트 마크와 소정의 패턴을 갖는 위치 오차 보정 수단이 배치된 스테이지 상에 피검사 시료를 재치하는 공정과,
   상기 피검사 시료의 검사 영역을 복수의 스트라이프에 의해 가상적으로 분할함과 함께, 상기 위치 오차 보정 수단의 패턴도 상기 스트라이프에 의해 가상적으로 분할하고, 상기 피검사 시료와 상기 위치 오차 보정 수단의 양방에 대해, 모든 스트라이프가 연속해서 주사되도록 상기 스테이지를 이동시키고, 이들과 상기 얼라이먼트 마크의 각 광학 화상을 취득하는 공정과,
   상기 피검사 시료와 상기 위치 오차 보정 수단으로부터 얻어지는 상기 광학 화상에 대응하는 참조 화상을 작성하는 공정과,
   상기 피검사 시료의 광학 화상과 참조 화상을 비교하여, 이들의 차분값이 소정의 임계값을 초과하는 경우에 결함으로 판정하는 공정과,
   상기 위치 오차 보정 수단의 적어도 광학 화상으로부터, 상기 피검사 시료와 상기 위치 오차 보정 수단의 상대적 위치 편차를 나타내는 제 1 편차량을 취득하는 공정과,
   상기 위치 오차 보정 수단에 형성된 상기 패턴의 위치 좌표의 참값에 대한 위치 편차를 나타내는 제 2 편차량을 취득하는 공정과,
   상기 제 1 편차량에 기초하여 상기 피검사 시료와 상기 위치 오차 보정 수단의 위치 관계를 보정하는 공정과,
   상기 제 2 편차량에 기초하여 상기 피검사 시료의 검사 영역에 있는 각 패턴의 위치 좌표의 변동값을 구하여 그 위치 좌표를 보정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 2 편차량을 취득하는 공정은,
   상기 위치 오차 보정 수단에 형성된 상기 패턴의 위치 좌표의 참값으로부터 소정 영역에 포함되는 패턴의 참값의 평균값을 구하는 공정과,
   상기 위치 오차 보정 수단의 광학 화상과 참조 화상으로부터 상기 위치 오차 보정 수단에 형성된 상기 패턴의 위치 좌표의 실측값을 구하고, 상기 소정 영역에 포함되는 패턴의 실측값의 평균값을 구하는 공정과,
   상기 참값의 평균값과 상기 실측값의 평균값의 차이로부터 상기 제 2 편차량을 취득하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 검사 방법.

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