JP2007310162A - 検査装置及び検査方法とその検査方法を用いたパターン基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン付きマスクの欠陥検査において、スキャッタリングバーなどのＯＰＣパターンに由来する微小な無視したい欠陥を除去する検査装置及び検査方法とその検査装置及び検査方法を用いたパターン基板の製造方法を提供する。
【解決手段】第１の像と第２の像とを用いて、ＯＰＣパターンに対応するＯＰＣ領域をマスクするＯＰＣフィルタを生成するフィルタ作成部と、前記第１の像と、前記第２の像との比較結果に対して、高感度で欠陥候補を検出する高感度欠陥候補検出部と、前記第１の像と、前記第２の像との比較結果に対して、低感度で欠陥候補を検出する低感度欠陥候補検出部と、前記ＯＰＣフィルタを用いることによって、前記ＯＰＣ領域では、前記低感度欠陥候補検出部で検出された低感度欠陥候補を欠陥として判定する欠陥判定部とを備える検査装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、検査装置及び検査方法とその検査方法を用いたパターン基板の製造方法に関する。特にＯＰＣパターンを有するマスクにおける検査装置及び検査方法とその検査方法を用いたパターン基板の製造方法である。

半導体の微細化に伴い、露光用のフォトマスク上に形成されるパターンサイズの縮小化が要求されている。近年はマスクパターンのデザインルールの微細化がさらに加速し、各種半導体装置の開発スピードも加速している。また、フォトマスクに形成されるパターンの微細化から、光の回折現象による干渉効果が顕著に現れるようになってきている。そのため、設計データと異なるパターンがウエハに転写されてしまい、最終的に形成される集積回路の歩留まり低下、及び集積回路の動作の不具合等の原因を引き起こしている。

この問題点を解決するために、光の干渉効果による投影露光後のパターン変形を低減するＯＰＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｅｆｆｅｃｔ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）とよばれる技術が開発されている。これは、回折効果の影響をシミュレーション等から評価することによって、フォトマスクパターンを設計データに対して補正している。つまり、予めマスクパターンに設計データに付随する主パターンとは異なる補助パターンを付加することによって転写パターンが設計データを忠実に再現するようにしている。

また、これらのパターンサイズの縮小化から、半導体製造工程においてパターンに欠陥があることによる、配線の絶縁不良や短絡などの不良原因が生じ歩留まりが低下するという問題点が起こりやすくなっている。このような問題点が生じないようにするために高精度で無欠陥なマスクが必要とされており、半導体基板やその製造工程で使用するフォトマスクなどのパターン基板に欠陥が生じているか否かを検査する検査装置が利用されている。マスク欠陥検査においては、さらなる欠陥検出感度の向上が必要となっている。

フォトマスクの検査装置には、主にダイツーデータベース（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ）方式とダイツーダイ（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ）方式の２種類がある。ダイツーデータベース方式では、実際に検出したパターンイメージとコンピュータなどの処理装置に記憶されているＣＡＤデータとを比較して欠陥の検出を行っている。それに対して、ダイツーダイ方式では、異なる位置に配置された同じパターンのパターンイメージを検出して、それらを比較することによって欠陥の検出を行っている。

これらのマスクの検査装置において、ＯＰＣパターンを有するマスクを検査する場合には、擬似的な欠陥が発生する可能性がある。これは、マスクの検査装置において光学的な感度限界があり、一定の値以下のパターン幅またはパターン間隔について正常に読み取ることができないためである。検査によって得られたマスクパターンと参照データとの間に差異が生じてしまうため、擬似的に欠陥と判定してしまう。また、ＯＰＣパターンの一例であるスキャッタリングバー等の微小な補助パターンの欠陥は主パターンの欠陥に比べて転写性が低いため高感度で検出する必要がない。線幅の細いスキャッタリングバーも含めて、欠陥検出を行うため、検査対象としたくないスキャッタリングバー自体の微細な差異を欠陥として検出してしまう可能性が高い。特にスキャッタリングバー等の微細なパターンは、パターン形成時のばらつきが大きい。このため、検査装置の高感度化により、無視したい欠陥が多く発生することになり、欠陥評価に支障をきたすこととなる。そこで、特許文献１においては、設計データからＯＰＣパターンと被検査領域の抽出を行うことによって、マスクを再構成している。
特開平２００４−１４５１５２号公報

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、パターン付きマスクの欠陥検査において、スキャッタリングバーなどのＯＰＣパターンに由来する微小な無視したい欠陥を除去する検査装置及び検査方法とその検査装置及び検査方法を用いたパターン基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る検査装置は、結像面に転写される主パターンと、前記主パターンに対して近接効果補正を行うＯＰＣパターンとを有するフォトマスクに対して撮像された第１の像と第２の像とを比較して、前記マスクに設けられている欠陥を検出して検査を行う検査装置であって、照明光源と、前記照明光源からの光を集光して前記試料に出射する照明光源系と、前記試料の像を撮像するため、前記照明光源系から前記試料に出射された光のうち前記試料を透過又は反射した光の輝度を検出する検出器と、前記第１の像と前記第２の像とを用いて、ＯＰＣパターンに対応するＯＰＣ領域をマスクするＯＰＣフィルタを生成するフィルタ作成部と、前記第１の像と、前記第２の像との比較結果に対して、高感度で欠陥候補を検出する高感度欠陥候補検出部と、前記第１の像と、前記第２の像との比較結果に対して、低感度で欠陥候補を検出する低感度欠陥候補検出部と、前記ＯＰＣフィルタを用いることによって、前記ＯＰＣ領域では、前記低感度欠陥候補検出部で検出された低感度欠陥候補を欠陥として判定する欠陥判定部とを備えるものである。このようにすることによって、無視したい欠陥を取り除いた欠陥検出を行うことができる。

本発明の第２の態様に係る検査装置は、上述の検査装置における前記フィルタ作成部において、前記第１の像と第２の像に対して、最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理とを行うことによって、主パターンをマスクする主パターンマスクフィルタを生成し、前記主パターンフィルタに基づいて前記ＯＰＣフィルタを生成するものである。このようにすることによって、主パターンをマスクすることができるフィルタを作成することができる。本発明の第３の態様に係る検査装置は、前記最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理は、前記フィルタ作成部にて複数回行われるものである。このようにすることによって、主パターンマスクフィルタにおけるＯＰＣパターンによる像を除去することができる。

本発明の第４の態様に係る検査装置は、第２の態様と第３の態様に係る検査装置の前記フィルタ作成部において、前記第１の像と第２の像とに対し前記主パターンマスクフィルタをかける処理を行い、前記主パターンフィルタがかけられた第１の像及び第２の像に対して最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを生成するものである。このことによって、ＯＰＣパターンだけでなく、ＯＰＣパターンの近傍をマスクすることができるＯＰＣマスクフィルタを作成することができる。

本発明の第５の態様に係る検査装置は、結像面に転写される主パターンと、前記主パターンに対して近接効果補正を行うＯＰＣパターンとを有するフォトマスクに対して撮像された透過反射同時撮影画像において、前記マスクに設けられている欠陥を検出して検査を行う検査装置であって、透過照明光源からの光を集光して前記マスクに照射する透過照明光学系と、落射照明光源からの光を集光して前記マスクに照射する落射照明光学系と、前記試料の像を撮像するため、前記照明光源系から前記試料に出射された光のうち前記試料を透過光及び反射光の少なくとも一方を検出する検出器と、前記主パターン及び前記ＯＰＣパターンとから構成される遮光パターンで反射され前記検出器によって検出された前記反射光の光量が、光を透過する透過パターンを透過して前記検出器によって検出された前記透過光の光量の１．５倍以上となるよう、前記照明光源の少なくとも一方の光量を調整する光量調整手段と、前記透過した光と前記反射した光とによって作成された透過反射同時撮影画像を用いて、ＯＰＣパターンに対応するＯＰＣ領域をマスクするＯＰＣフィルタを生成するフィルタ作成部と、前記透過反射同時撮影画像に対して、高感度で欠陥候補を検出する高感度欠陥候補検出部と、前記透過反射同時撮影画像に対して、低感度で欠陥候補を検出する低感度欠陥候補検出部と、前記ＯＰＣフィルタを用いることによって、前記ＯＰＣ領域では、前記低感度欠陥候補検出部で検出された低感度欠陥候補を欠陥として判定する欠陥判定部とを備えるものである。

本発明の第６の態様に係る検査装置は、第５の態様に係る検査装置であって、前記フィルタ作成部は、前記透過反射同時撮影画像に対して、最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理とを行うことによって、主パターンをマスクする主パターンマスクフィルタを生成し、前記主パターンフィルタに基づいて前記ＯＰＣフィルタを生成するものである。

本発明の第７の態様に係る検査装置は、第６の態様に係る検査装置であって、前記最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理は、前記フィルタ作成部にて複数回行われるものである。本発明の第８の態様に係る検査装置は、第６の態様又は第７の態様に係る検査装置であって、前記フィルタ作成部は、前記透過反射同時撮影画像に対し前記主パターンマスクフィルタをかける処理を行い、前記主パターンフィルタがかけられた透過反射同時撮影画像に対して最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを生成するものである。

本発明の第９の態様に係る検査方法は、結像面に転写される主パターンと、前記主パターンに対して近接効果補正を行うＯＰＣパターンとを有するフォトマスクに対して撮像された第１の像と第２の像とを比較して、前記マスクに設けられている欠陥を検出して検査を行う検査方法であって、前記フォトマスクを透過又は反射した光を検出して前記第１の像と第２の像を撮像する撮像ステップと、前記第１の像と第２の像とを用いて、ＯＰＣパターンに対応するＯＰＣ領域をマスクするＯＰＣフィルタを生成するＯＰＣマスクフィルタ作成ステップと、前記第１の像と、前記第２の像との比較結果に対して、高感度で欠陥候補を検出する高感度欠陥候補検出ステップと、前記第１の像と、前記第２の像との比較結果に対して、低感度で欠陥候補を検出する低感度欠陥候補検出ステップと、前記ＯＰＣフィルタを用いることによって、前記ＯＰＣ領域では、前記低感度欠陥候補検出部で検出された低感度欠陥候補を欠陥として判定する欠陥判定ステップとを有する検査方法である。この方法を用いることによって、無視したい欠陥を取り除いた欠陥検出を行うことができる。

本発明の第１０の態様に係る検査方法は、上述の検査方法における前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記第１の像と第２の像に対して、最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理とを行うことによって、前記主パターンをマスクする主パターンマスクフィルタを生成する検査方法である。この検査方法を用いることによって、主パターンをマスクすることができるフィルタを作成することができる。

本発明の第１１の態様に係る検査方法は、第１０の態様に係る検査方法における前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記第１の像と第２の像に対して前記主パターンをマスクした画像から、最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを作成する検査方法である。この検査方法を用いることによって、主パターンマスクフィルタにおけるＯＰＣパターンによる像を除去することができる。

本発明の第１２の態様に係る検査方法は、第１０と第１１の態様に係る検査方法における前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記主パターンマスクフィルタを用いて、前記第１の像と第２の像から前記主パターンをマスクした画像から、最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを生成する検査方法である。この検査方法を用いることによって、ＯＰＣパターンだけでなく、ＯＰＣパターンの近傍をマスクすることができるＯＰＣマスクフィルタを作成することができる。

本発明の第１３の態様に係る検査方法は、結像面に転写される主パターンと、前記主パターンに対して近接効果補正を行うＯＰＣパターンとを有するフォトマスクに対して撮像された透過反射同時撮影画像を用いて、前記マスクに設けられている欠陥を検出して検査を行う検査方法であって、前記主パターン及び前記ＯＰＣパターンとから構成される遮光パターンにおける反射光の光量が、光を透過する透過パターンを透過して検出された透過光の光量の１．５倍以上となるよう、照明光源の光量を調整するステップと、前記フォトマスクを透過した光と反射した光とを同時に検出して前記透過反射同時撮影画像を撮像する撮像ステップと、前記透過反射同時撮影画像を用いて、ＯＰＣパターンに対応するＯＰＣ領域をマスクするＯＰＣフィルタを生成するＯＰＣマスクフィルタ作成ステップと、前記透過反射同時撮影画像に対して、高感度で欠陥候補を検出する高感度欠陥候補検出ステップと、前記透過反射同時撮影画像に対して、低感度で欠陥候補を検出する低感度欠陥候補検出ステップと、前記ＯＰＣフィルタを用いることによって、前記ＯＰＣ領域では、前記低感度欠陥候補検出部で検出された低感度欠陥候補を欠陥として判定する欠陥判定ステップとを有する検査方法である。

本発明の第１４の態様に係る検査方法は、第１３の態様に係る検査方法であって、前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記透過反射同時撮影画像に対して、最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理とを行うことによって、前記主パターンをマスクする主パターンマスクフィルタを生成する検査方法である。

本発明の第１５の態様に係る検査方法は、第１４の態様に係る検査方法であって、前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記透過反射同時撮影画像から前記主パターンをマスクした画像に対して、最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを作成する検査方法である。

本発明の第１６の態様に係る検査方法は、第１４の態様又は第１５の態様に係る検査方法であって、前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記主パターンマスクフィルタを用いて、前記透過反射同時撮影画像から前記主パターンをマスクした画像から、最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを生成する検査方法である。

本発明の第１７の態様に係るパターン基板の製造方法は、上述の検査方法により、フォトマスクを検査する検査ステップと、前記検査ステップによって検査されたフォトマスクの欠陥を修正する欠陥修正ステップと、前記欠陥修正ステップで修正されたフォトマスクを介して基板を露光する露光ステップと、前記露光された基板を現像する現像ステップを有するパターン基板の製造方法である。

本発明に係る検査装置及び検査方法とその検査装置及び検査方法を用いたパターン基板の製造方法によれば、スキャッタリングバーなどのＯＰＣパターンに由来する微小な無視したい欠陥を欠陥検出するときに除去することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

実施の形態１．
本実施の形態に係る検査方法及び検査装置においては、ＯＰＣパターンを有するマスクにおいて、二つの画像を取り込み、この二つの画像を比較することによって、パターンの検査を行うダイツーダイ方式を用いている。また、微小なＯＰＣパターンに対応したＯＰＣ領域をマスクするためのＯＰＣフィルタを、最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理とを用いることによって作成する。

このＯＰＣパターンに対応したＯＰＣ領域では、低感度で検出した欠陥候補を欠陥として判定している。これらのことによって、ＯＰＣパターンに由来する微小な欠陥である無視したい欠陥を取り除き、検出したい欠陥のみを高感度にとり出すことができる検査方法及び検査装置を提供することができる。

まず、本実施の形態に係る検査装置の構成図を図１に示し、図１を用いて本実施の形態に係る検査装置について説明する。本実施の形態に係る検査装置１は、ダイツーダイ方式を用いている。１１は照明光源、１２、１３はレンズ、１４は開口絞り、１５はレンズであり、これらは、フォトマスク１０のパターンイメージを検出するために、フォトマスク１０の背面側から光を照射するための照明光学系である。１６、１７はレンズ、１８は受光センサである。

照明光源１１からの出射された光をフォトマスク１０に入射させるための透過照明用光学系について説明する。照明光源１１は、例えば、小さい光源である１本のマルチモード光ファイバを用いることができる。光ファイバを照明光源１１として用いた場合、光ファイバの一端の近傍に光源を配置し、他端を光軸上に配置する。ここで光源側の一端が光源からの光の入射端であり、多端が出射端となる。光源から光ファイバの入射端に入射した光は光ファイバ内を伝播し出射端から出射される。これにより、各光ファイバのＮＡ（開口数）で決定される出射角以下で出射された光をフォトマスク１０に照射することができる。なお、照明光源１１には１本の光ファイバの他、複数本の光ファイバを束ねたバンドルファイバを用いても良い。

照明光源１１から出射した光はレンズ１２により屈折され、レンズ１３に入射される。レンズ１３に入射された光はレンズ１３により屈折され、略平行な光となり開口絞り１４に入射する。開口絞り１４には光軸を中心に所定の大きさの開口部が設けられている。このとき、開口絞り１４によって迷光を遮断している。開口絞り１４を通過した光はレンズ１５に入射する。レンズ１５は対物レンズであり、フォトマスク１０のパターン形成面の表面で視野絞りの像が結像するよう光を集光する。このような光学系を利用し、照明光源１１からの光によりフォトマスク１０を照明する。

フォトマスク１０は駆動機構に接続されたＸ−Ｙステージ（図示せず）に載置されており、図１中の矢印の方向に走査可能に設けられている。もちろん、走査方向は矢印の方向と反対でも良い。そして、フォトマスク１０をラスタ走査することにより、フォトマスク全面を照明する。これにより、フォトマスク１０の全面の検査を行うことができる。

このように照明光源１１からフォトマスク１０を照明した光は、フォトマスク１０に形成されているパターンに基づいて透過される。照明光源１１から出射した光はフォトマスク１０上の遮光パターン以外の透過パターンを通過してレンズ１６に入射する。一方、照明光源１１から出射した光は遮光パターンに入射すると、反射される。遮光パターンは、転写される主パターンと主パターンに対してＯＰＣを行うＯＰＣパターンとを有している。主パターンに対応する領域を主パターン領域、ＯＰＣパターンに対応する領域をＯＰＣ領域とする。透過パターンに対応する領域を透過領域とする。

このように、照明光源１１からフォトマスク１０を透過した光はレンズ１６に入射する。この光はレンズ１６で屈折され、レンズ１７に入射する。レンズ１７に入射された光はレンズ１７で屈折され受光センサ１８に入射される。受光センサ１８は、例えばＣＣＤなどの光検出器であり、入射した光の輝度に基づく信号を処理装置２０に出力する。処理装置２０はパーソナルコンピュータ等を有する情報処理装置である。処理装置２０にはＡ／Ｄ変換器２１が設けられており、受光センサ１８からの出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。このデジタル信号はメモリ２２に記憶される。また、処理装置２０にはフォトマスク１０を駆動させる駆動機構からの出力信号が入力される。この駆動機構からの出力信号に基づいて、検出箇所のフォトマスク上の位置（座標）が特定される。

メモリ２２はそれぞれの画素における光の輝度に基づく輝度データを記憶する。さらにメモリ２２はフォトマスクのある一定の領域に対応する輝度データを記憶することができる。また、処理装置２０はＬＣＤやＣＲＴなどの表示装置を備え、パターンイメージを表示できるようになっている。以上のような検査装置によって、二つの透過像によるパターンイメージが得られる。なお、上述の装置においては、透過像によるパターンイメージを取得したが、反射像によるパターンイメージを取得してもよい。

本実施の形態に係る検査装置においては、スキャッタリングバーなどのＯＰＣパターンを隠すためのフィルタを作成する。このフィルタはＯＰＣパターンよりもわずかに広い領域であるＯＰＣ領域を覆い隠すためのフィルタである。そして、マスクに対して高感度の欠陥候補検出を行い、このときに得られた欠陥領域に上述のフィルタをかける。このことによって、ＯＰＣパターンに由来する欠陥を除去する。このときには、ＯＰＣ領域内の検出したい欠陥までも除去されてしまう。このため、マスクに対して低感度の欠陥検出を行う。このことによって、ＯＰＣ領域内の検出したい欠陥を補償することができる。また、比較する２つの像の輝度データの差がある閾値以上であるときに欠陥候補とするが、この閾値が低いものを高感度の検出といい、高いものを低感度の検出という。これにより、露光時の転写に影響のある欠陥のみを確実に検出することができる。よって、正確に欠陥検出を行うことができる。

次に、ＯＰＣパターンの近傍をマスクするためのフィルタの作成方法を説明する。まず、入力画像に最大値フィルタをかける処理を施す。この最大値フィルタとは、対象となる画素の近傍の画素が持つ輝度データの最大値を求め、その最大値を対象となる画素におけるフィルタ後の輝度データとするものである。例えば、図２（ａ）に示すような輝度データを持つ３画素×３画素で、中心の画素を対象の画素とした場合を考える。このとき、その対象となる画素の近傍の画素として、その３画素×３画素の輝度データの最大値を求める。このとき最大値は９となるために、この対象となる画素である中心の画素の輝度データを９とする（図２（ｂ）参照）。このようにすることによって、明るい領域を膨張させることができる。なお、ここでは３画素×３画素を例として説明したが、５画素×５画素のように３以上の数の画素数のマトリックスであればよい。また、８近傍処理以外の処理でもよい。

また同様に最小値フィルタとは、対象となる画素の近傍の画素が持つ輝度データの最小値を求め、その最小値を対象となる画素におけるフィルタ後の輝度データとするものである。例えば、図２（ａ）に示すような輝度データを持つ３画素×３画素で、中心の画素を対象の画素とした場合を考える。このとき、その対象となる画素の近傍の画素として、その３画素×３画素の輝度データの最小値を求める。このとき、最小値は０となるために、この対象となる画素である画素の輝度データを０とする（図２（ｃ）参照）。このようにすることによって、明るい領域を収縮させることができる。

この場合において、入力画像に最大値フィルタを用いることによって、明るい部分が暗い部分を侵食するようになるため、スキャッタリングバーのような微小なパターンはより小さくなる。このとき、スキャッタリングバーが消えるまで最大値フィルタ処理を繰り返す。その後、二値化を行い、膨張処理を用いることによって、主パターンのサイズを元に戻す。

このことによって、主パターンには変化がない画像が作り出されることになる。スキャッタリングバーのような微小なパターンが消えるまで、最大値フィルタ処理を繰り返すことによって、微小なパターンを消すことができ、主パターンのみを抽出することができる。この主パターンのみを抽出した画像を主パターンマスクフィルタとよぶ。

このとき、主パターンマスクフィルタは、主パターンが位置する部分の輝度データを通さず設定値の輝度データとするフィルタである。また、主パターン以外の部分においては、その画素の輝度データをそのまま通すフィルタとなる。上記した設定値とは、後述する二値化処理のときに、スキャッタリングバーと同じ値にならないような値であればよい。例えば、透過領域における輝度データと同じとしてもよい。

主パターンマスクフィルタと入力画像とを用いることによって、主パターン領域の輝度データが設定値となる画像が出来上がる。この画像においては、スキャッタリングバーのようなＯＰＣパターンが残されることになる。この画像に最小値フィルタをかけ二値化することにより、ＯＰＣパターンからわずかに大きい領域であるＯＰＣ領域をマスクするフィルタを取得することができる。このフィルタをＯＰＣマスクフィルタとよぶ。このフィルタは、ＯＰＣ領域をマスクするためのフィルタである。ＯＰＣマスクフィルタは、ＯＰＣ領域の輝度データを通さず、ＯＰＣ領域以外の部分の輝度データをそのまま通すフィルタとなる。以上の操作を二つの入力画像について行い、第１の画像においては、第１の主パターンマスクフィルタと第１のＯＰＣマスクフィルタ、第２の画像においては、第２の主パターンマスクフィルタと第２のＯＰＣマスクフィルタを作成する。

ＯＰＣマスクフィルタをフィルタとして用いることによって、スキャッタリングバーなどのＯＰＣ領域を取り除いた画像を取り出すことができる。このことから、高感度の欠陥候補検出を行うことによって得られた欠陥候補の検出結果にこのＯＰＣマスクフィルタをかけることによって、スキャッタリングバー近傍にできる可能性の高い、無視したい欠陥候補を除去することができる。

さらに、本実施の形態に係る検査方法においては、フィルタをかけていない画像に対して低感度で欠陥候補検出も行っている。これは、低感度の欠陥候補検出を行うことによって、ＯＰＣパターンの近傍における大きな欠陥を検出するためである。このような大きな欠陥は露光時に転写されるために検出する必要性がある。このため、低感度の欠陥候補検出を行うことによって、ＯＰＣパターンの近傍における大きな欠陥を補償している。

本実施の形態に係る検査装置においては、マスクの欠陥候補検出を高感度にて行う。そして、この高感度の欠陥候補検出で得られた欠陥候補の検出結果に、ＯＰＣマスクフィルタをかけることによって、ＯＰＣパターン近傍の欠陥候補を除去するようにしている。また、マスクの欠陥候補検出を低感度にて行う。これら２つの欠陥候補検出を行うことによって得られた欠陥候補を併せることによって、欠陥検出を行っている。このことによって、スキャッタリングバーなどのＯＰＣパターンに由来する微小な無視したい欠陥候補を除去する検査方法および検査装置を提供することができる。

例えば、検査装置によって取り込まれた二つの入力画像を図３（ａ）と図３（ｂ）とした場合について考えてみる。まず、図３（ａ）を入力画像Ａとし、図３（ｂ）を入力画像Ｂとする。このとき、入力画像Ａにおいては、正方形に近い形状の主パターン３１が設けられている。主パターン３１の近傍にはスキャッタリングバー３２が設けられている。スキャッタリングバー３２は、露光装置の解像限界以下の幅で形成されている。

主パターン３１には、小さな凸部３３と小さな透明異物３４が存在する。また、スキャッタリングバー３２には、凸部３５と凹部３６が存在する。ここで、凸部３３、３５は、例えば、製造不良などにより、遮光膜がフォトマスクの設計データに基づくパターンから突出した箇所である。また、凹部３６は、フォトマスクの設計データに基づくパターンから窪んだ箇所である。透明異物３４は、例えば、遮光膜の形成時に、透明な異物が付着したため、遮光パターンとなる領域に遮光膜が形成されなかった箇所である。ここで、スキャッタリングバーに存在する３５、３６は、転写パターンに影響を与えない程小さい。従って、３５、３６については、欠陥と判定しなくてもよい。すなわち、３５、３６は無視したい欠陥である。

入力画像Ｂにおいても同様の形状を有する主パターン４１とスキャッタリングバー４２が形成されている。しかしながら、入力画像Ｂでは入力画像Ａと異なる箇所に欠陥が存在している。具体的には、主パターン４１に凸部４３が存在している。また、透明パターン上には主パターン４１及びスキャッタリングバー４２から孤立した着色欠陥４４が存在する。さらに、スキャッタリングバー４２ａ、４２ｂには、凸部４５、４６が存在する。

凸部４３、４５、４６は、入力画像Ａにおける凸部３５と同様にフォトマスクの設計データに基づくパターンから突出した部分である。また、着色欠陥４４は、例えば、遮光膜の形成時に、透明パターンである場所において異物が付着した箇所である。

スキャッタリングバー４２ｂに存在する凸部４６は転写パターンに影響を与えないほど小さい。従って、この凸部４６は欠陥として検出されたと判定しなくても良い。すなわち凸部４６は無視したい欠陥である。ここでいう大きな欠陥や小さな欠陥とはスキャッタリングバーの幅が１００ｎｍ程度である場合に、５０ｎｍ以下の大きさの欠陥が小さな欠陥であり、それ以上の大きさの欠陥が大きな欠陥である。

入力画像Ａと入力画像Ｂそれぞれにおいて、最小値フィルタ処理を行い、その後二値化してから収縮処理を行ったのが、図４（ａ）と図４（ｂ）である。図４（ａ）に示した図が入力画像Ａに対する主パターンマスクフィルタ５１であり、図４（ｂ）に示した図が入力画像Ｂに対する主パターンマスクフィルタ５２である。主パターンマスクフィルタ５１、５２のデータは、主パターン領域において０となり、ＯＰＣ領域と透過領域とにおいて１となる。このフィルタをかけることは、例えば、フィルタの値と輝度データとを画素ごとに積算した値を輝度データにしている。

そして、入力画像Ａに対して主パターンマスクフィルタ５１をかけたものが図５（ａ）になる。また、入力画像Ｂに対して主パターンマスクフィルタ５２をかけたものが図５（ｂ）となる。すなわち、図５（ａ）、（ｂ）をみると、主パターンはマスクされており、スキャッタリングバーが残された画像となっている。このときの主パターンが位置する部分を白色で示している。

この画像に最小値フィルタ処理をほどこし、その後二値化したものが図６（ａ）、（ｂ）となる。なお。主パターンには二値化処理において１になるようなデータが入力されている。従って、二値化処理によって、ＯＰＣ領域が０となりそれ以外の部分が１となる。図６（ａ）が入力画像Ａに対するＯＰＣマスクフィルタ６１であり、図６（ｂ）が入力画像Ｂに対するＯＰＣマスクフィルタ６２である。これらのＯＰＣマスクフィルタ６１、６２は、図５（ａ）、（ｂ）に示されている画像よりもマスクされる部分が大きいパターンとなっている。このＯＰＣマスクフィルタ６１、６２を用いることによって、スキャッタリングバーの近傍がマスクされることになる。ＯＰＣマスクフィルタ６１、６２のデータは、ＯＰＣ領域において０となり、主パターンと透過領域において１となる。なお、このＯＰＣマスクフィルタ６１、６２を作成する際に、膨張処理を行っても良い。

入力画像Ａに対してＯＰＣマスクフィルタ６１をかけたフィルタリング画像Ａが図７（ａ）であり、入力画像Ｂに、入力画像Ｂに対するＯＰＣマスクフィルタ６２をかけたフィルタリング画像Ｂが図７（ｂ）である。図７（ａ）、（ｂ）においては、ＯＰＣマスクフィルタ６１、６２によってマスクされた領域を白色にすることによって示している。このように、ＯＰＣマスクフィルタをかけることによって、主パターンのみが残された画像を取り出すことができる。このとき、スキャッタリングバーに位置していた欠陥や孤立して存在していた欠陥が除去されていることがわかる。

これら二つの画像を用いて欠陥候補検出を行う。まず、入力画像Ａと入力画像Ｂとを用いて、高感度の欠陥候補検出を行う。このときの欠陥部分が白く表された図が図８（ａ）である。このときの欠陥候補検出の方法はどのような方法でも良い。例えば、二つの画像を位置合わせすることによって、画像Ａを基準画像として、画像Ｂと画素ごとに輝度データの比較を行い、画像Ａにおける輝度データと画像Ｂにおける輝度データとの差が閾値を超える場合を欠陥候補として取り出す。図８(ｂ)に示された図は、低感度で欠陥候補検出を行ったときの欠陥候補部分を白く示している。

図８（ａ）に示されるように、高感度の欠陥候補検出を行った場合には、入力画像Ａに位置する凸部３３、透明異物３４、凸部３５、及び凹部３６が存在する。また、入力画像Ｂに位置する凸部４３、着色欠陥４４、凸部４５、及び凸部４６が存在する。しかしながら、スキャッタリングバー近傍にある、凸部３５、凹部３６、凸部４６は無視したい欠陥候補である。

図８（ｂ）に示されるように、低感度の欠陥候補検出を行った場合には、入力画像Ｂに位置する凸部４３、孤立欠陥４４、及び凸部４５が検出される。このときは転写パターンに影響を与えるような大きな欠陥が検出される。

まず、図８（ａ）に示された高感度の欠陥候補検出結果に、入力画像Ａに対するＯＰＣマスクフィルタ６１をかける。このときの図が図９（ａ）である。このときに表れる欠陥候補は入力画像Ｂにおける検出したい欠陥候補となると考えられる。ただし、ここでは入力画像Ａにおける透明欠陥３４が入力画像Ｂにおける検出したい欠陥候補として判定されてしまう。これは、フィルタリングできなかったからである。すなわち、入力画像Ａに表れる透明欠陥３４は、ＯＰＣマスクフィルタ６１の作成時の最大値フィルタ処理によって消失してしまっている。すなわち、ＯＰＣマスクフィルタ６１には透明欠陥３４は表れない。そのため、ＯＰＣマスクフィルタ６１により透明欠陥３４をフィルタリングすることができない。そこで図９（ａ）に示すように透明欠陥３４が欠陥として検出されてしまっている。しかしながら、透明欠陥３４は入力画像Ａの主パターン内に存在する欠陥であり、検出したい欠陥と考えられるため、入力画像ＢのＯＰＣ領域における欠陥を除去することができる。

また、同様に高感度の欠陥候補検出結果に、入力画像Ｂに対するＯＰＣマスクフィルタ６２をかける。このときの図が図９（ｂ）である。このとき表れる欠陥候補は入力画像Ａにおける検出したい欠陥候補となると考えられる。ただし、ここでは入力画像Ｂにおける凸部４３が入力画像Ａにおける検出したい欠陥候補として判定されてしまう。その理由は上記の透明欠陥３４における理由と同様である。しかしながら、凸部４３においても入力画像Ｂの主パターン内に存在する欠陥であり、検出したい欠陥と考えられるため、入力画像ＡにおけるＯＰＣ領域における欠陥を除去した欠陥を検出することができる。

以上のように、ＯＰＣマスクフィルタ６１を欠陥候補検出結果にかける。このとき、入力画像Ｂにおいて欠陥として検出したい欠陥候補がフィルタリングされるのを防ぐことができる。また同様に、ＯＰＣマスクフィルタ６２を欠陥候補検出結果にかける。このとき、入力画像Ａにおいて欠陥として検出した欠陥候補がフィルタリングされるのを防ぐことができる。

この図９（ａ）、（ｂ）においては、スキャッタリングバー近傍がマスクされるために、スキャッタリングバー近傍の欠陥が検出されなくなる。そのため、図９（ａ）においては、透明欠陥３４、凸部４３、及び着色欠陥４４が検出されている。すなわち、欠陥候補検出結果から、ＯＰＣ領域における欠陥を除去される。また、図９(ｂ)においては、凸部３３、透明欠陥３４、及び凸部４３が検出されている。すなわち、欠陥候補検出結果から、ＯＰＣ領域における欠陥を除去される。この図８（ｂ）、図９（ａ）、及び図９（ｂ）によって検出された欠陥を併せることによって、欠陥検出を行っている（図１０参照）。すなわち、図８（ｂ）、図９（ａ）、（ｂ）のいずれかにおいて欠陥として判定した画素を欠陥として検出している。以上のことから、検出したい欠陥であった、凸部３３、透明欠陥３４、凸部４３、着色欠陥４４、及び凸部４５が検出される。このようにすることにより、検出したい欠陥候補のみを検出することができる。このことにより、ＯＰＣ領域の高感度欠陥候補を欠陥として判定しないために、転写パターンに影響を与える欠陥候補のみを検出し、欠陥として検出することができる。

なお、ここでは、高感度に欠陥候補を検出したものにＯＰＣマスクフィルタをかけることによって、検出したい欠陥候補のみを抽出していた。しかし、このような方法でなくても、入力画像にＯＰＣマスクフィルタを用いてＯＰＣ領域をマスクした画像によって欠陥検出を行ってもよい。

上述の演算処理を行う演算処理部２３の構成について図１１を用いて説明する。図１１は演算処理部２３の構成を示すブロック図である。演算処理部２３は、フレア除去部２３１、シェーディング補正部２３２、フィルタ作成部２３３、高感度欠陥候補検出部２３４、低感度欠陥候補検出部２３５、及び欠陥判定部２３６を備えている。

フレア除去部２３１及びシェーディング補正部２３２は上述の処理を行うための前処理を行う。すなわち、フレア除去部２３１は受光センサ１８に入射する光量に応じてフレアを除去するための処理を行う。またシェーディング補正部２３２は、照明系の輝度分布や受光センサ１８における感度分布に応じて輝度のデータをシェーディング補正する。

フィルタ作成部２３３は、上述の通り、ＯＰＣパターンを含むパターンイメージから収縮処理と膨張処理と二値化とを用いることによって、主パターンマスクフィルタを作成し、主パターンマスクフィルタとパターンイメージからＯＰＣマスクフィルタを作成する。高感度欠陥候補検出部２３４と低感度欠陥候補検出部２３５は、二つのパターンイメージから高感度の欠陥検出と低感度の欠陥候補検出を行う。高感度欠陥候補検出部２３４と低感度欠陥候補検出部２３５とでは、異なる閾値で欠陥候補を検出している。欠陥判定部２３６は、高感度の欠陥候補検出を行って取り出された欠陥候補に対してＯＰＣマスクフィルタをかけることにより、ＯＰＣ領域に位置する欠陥候補を除去する。このＯＰＣ領域の欠陥候補を除去した、高感度の欠陥候補検出によって得られた欠陥候補と、低感度の欠陥候補検出によって得られた欠陥候補とを併せることによって、欠陥判定を行っている。

なお、処理装置２０は、物理的に単一な装置にかぎるものではない。例えば、Ａ／Ｄ変換器２１、メモリ２２及び演算処理部２３はそれぞれ異なる装置に組み込まれていても良い。さらに、複数のＣＰＵを備えた演算処理部２３を用いて、並列処理を行うようにしてもよい。また、受光センサ１８は１次元のラインセンサ又は２次元のエリアセンサであればよい。例えば、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ、フォトダイオードアレイなどを用いることができる。

さらには、遅延積算（Time-Delay Integration：ＴＤＩ）方式の撮像装置であってもよい。この場合、ステージの走査方向と信号電荷の垂直転送方向とを一致させるとともに、走査速度と転送速度とを同期させる。これにより、検出感度を向上することができる。また、上述の検査装置はフォトマスクの検査に限らず、透明パターンと遮光パターンを有する基板であれば利用することができる。例えば、検査の対象となる試料としては、フォトマスクの他、カラーフィルタ基板などを挙げることができる。なお、遮光パターンは、照明光の一部を透過するハーフトーンパターン等であってもよい。なお、照明光源１１は光ファイバに限らず、この他の光源を用いることができる。例えば、レーザ光源やランプ光源、バンドルファイバを用いることができる。

上記の検査方法で検査されたマスクを用いて半導体ウエハ等を作成する。このとき、上記の検査方法によって欠陥検出し、その欠陥を修正したマスクを介して露光した基板を現像し、エッチングを行い、レジストを除去する。これにより、半導体装置等のパターン基板の生産性を向上することができる。

実施の形態２．
第２の実施の形態においては、ＯＰＣパターンを有するマスクにおいて、透過反射同時照明の撮影画像を得る。このとき、クロム面反射光がガラス面透過光の１．５以上に調整されている。すなわち、同時照明の撮影画像において、輝度の差によってガラス面とクロム面の区別がつけられるように調整されている。この同時照明によって得られた撮影画像から、微小なＯＰＣパターンに対応したＯＰＣ領域をマスクするためのＯＰＣフィルタを、最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理とを用いることによって作成する。

このＯＰＣパターンに対応したＯＰＣ領域では、低感度で検出した欠陥候補を欠陥として判定している。これらのことによって、ＯＰＣパターンに由来する微小な欠陥である無視したい欠陥を取り除き、検出したい欠陥のみを高感度にとり出すことができる検査方法及び検査装置を提供することができる。構成要素や動作原理で実施の形態１と同様のものは省略する。

まず、本実施の形態に係る検査装置について図１２を用いて説明する。こでは試料であるフォトマスク１３０に付着した欠陥を検出する検査装置を例に挙げて説明する。１１１は透過照明光源、１１２は透過側フィルタ、１１３は駆動モータ、１１４はミラー、１１５は対物レンズ、１１６はステージ、１２１は落射照明光源、１２２は落射側フィルタ、１２３は駆動モータ、１２４はビームスプリッタ、１２５は対物レンズ、１４１はレンズ、１４２は検出器、１５０は処理装置である。

また、試料であるフォトマスク１３０には、光を反射する遮光パターン１３１が設けられている。具体的には、透明なガラス基板の上にクロム膜等の遮光膜を成膜、パターニングすることにより、フォトマスク１３０上に遮光パターン１３１が形成される。従って、フォトマスク１３０のうち、遮光パターン１３１が設けられていない領域は光を透過する透過パターン１３２となる。すなわち、フォトマスク１３０は遮光パターン１３１と透過パターン１３２とを備えている。

遮光パターン１３１は透過パターン１３２よりも高い反射率を有している。このフォトマスク１３０はステージ１１６上に載置されている。フォトマスク１３０は、遮光パターン１３１が形成されたパターン面が上になるようにステージ１１６上に載置されている。なお、ステージ１１６は透明ステージであり、入射した光を透過する。

透過照明光源１１１から出射された透過照明光をフォトマスク１３０に入射させるための透過照明用光学系について説明する。透過照明光源１１１は、例えば、ランプ光源であり、透過照明光を透過側フィルタ１１２の方向に出射する。透過照明光源１１１からの透過照明光は、透過側フィルタ１１２を通過して、ミラー１１４に入射する。

ミラー１１４はフォトマスク１３０が載置されたステージ１１６の下方に配置されており、透過照明光源１１１からの透過照明光をフォトマスク１３０の方向に反射する。ミラー１１４で反射された透過照明光は、対物レンズ１１５に入射する。対物レンズ１１５により屈折された透過照明光はステージ１１６を介してフォトマスク１３０に入射する。また、対物レンズ１１５は透過照明光をフォトマスク１３０のパターン面上に集光する。

対物レンズ１１５によって集光されフォトマスク１３０に入射した透過照明光のうち、フォトマスク１３０を透過した透過光は、対物レンズ１２５で屈折され、ビームスプリッタ１２４に入射する。ビームスプリッタ１２４は、例えば、ハーフミラーであり、入射光のうち半分を透過し、半分を反射する。ビームスプリッタ１２４を透過した透過光は、レンズ１４１で屈折され、検出器１４２に入射する。

検出器１４２は、２次元ＣＣＤカメラなどの撮像素子であり、フォトマスク１３０の光学像を撮像する。すなわち、レンズ１４１は、透過光を検出器１４２の受光面上に集光する。これにより、フォトマスク１３０の透過照明光が照射された領域の透過像を撮像することができる。検出器１４２は、検出した光の光量に基づく検出信号を処理装置１５０に出力する。処理装置１５０は、例えば、検出信号に基づいて欠陥判定を行なうためのアナログ回路と、欠陥判定した結果を、記憶、表示するためのパーソナルコンピュータとを含む。

次に、落射照明光源１２１から出射された落射照明光をフォトマスク１３０に入射させるための落射照明用光学系について説明する。落射照明光源１２１は、例えば、ランプ光源であり、落射照明光を落射側フィルタ１２２の方向に出射する。落射照明光源１２１からの落射照明光は、落射側フィルタ１２２を通過して、ビームスプリッタ１２４に入射する。ビームスプリッタ１２４はステージ１１６上に載置されたフォトマスク１３０の上方に配置されており、入射した落射照明光のうちの一部をフォトマスク１３０の方向に反射する。ビームスプリッタ１２４で反射された落射照明光は、対物レンズ１２５に入射する。対物レンズ１２５は落射照明光をフォトマスク１３０のパターン面上に集光する。

対物レンズ１２５によって集光されフォトマスク１３０に入射した落射照明光のうち、フォトマスク１３０で反射された反射光は、対物レンズ１２５で屈折され、ビームスプリッタ１２４に入射する。ビームスプリッタ１２４を透過した反射光は、レンズ１４１で屈折され、検出器１４２に入射する。レンズ１４１は、反射光を検出器１４２の受光面上に集光する。これにより、フォトマスク１３０の落射照明光が照射された領域の反射像を撮像することができる。

ここで、落射照明用光学系の対物レンズ１２５と透過照明用光学系の対物レンズ１１５とは、同一光軸上に配置されている。従って、対物レンズ１１５から出射された透過照明光と、対物レンズ１２５から出射された落射照明光とは、フォトマスク１３０の同じ位置に入射する。そして、対物レンズ１１５から出射された透過照明光のうち、フォトマスク１３０を透過した透過光と、対物レンズ１２５から出射された落射照明光のうち、フォトマスク１３０で反射された反射光とは、同一光軸上を同じ方向に伝播する。すなわち、透過照明光のうち、フォトマスク１３０を透過した透過光と、落射照明光のうち、フォトマスク１３０で反射された反射光とは、共通の光路を通って検出器１４２に入射する。従って、同時に落射照明光と透過照明光とを用いてフォトマスク１３０を照明して、検出器１４２により検出することにより、反射像と透過像とを重ね合わせた光学像を撮像することができる。

フォトマスク１３０が載置されているステージ１１６は、水平方向に移動可能に設けられたＸ−Ｙステージである。従って、ステージ１１６を水平方向に移動させることにより、フォトマスク１３０上における、落射照明光及び透過照明光の入射位置が相対的に変化する。よって、フォトマスク１３０上の照明領域を走査することができ、フォトマスク１３０の任意の箇所の検査を行うことができる。さらに、ステージ１１６を、例えば、ラスタ走査することにより、フォトマスク１３０の全面を検査することができる。

また、透過側フィルタ１１２及び落射側フィルタ１２２は、例えば、ＮＤフィルタであり、入射した光を減衰させて、透過する。さらに、透過側フィルタ１１２及び落射側フィルタ１２２は、その回転角度に応じて光透過率が異なる。例えば、透過側フィルタ１１２及び落射側フィルタ１２２は、光透過率が異なる複数の領域に分割されており、入射位置に応じてステップ状に光透過率が変化する。従って、透過側フィルタ１１２を駆動モータ１１３によって回転させることにより、透過照明光の光量を調整することができる。すなわち、透過照明光が透過側フィルタ１１２のうち所望の光透過率を有する領域を通過するように、駆動モータ１１３の回転角度を調整する。

また、落射側フィルタ１２２を駆動モータ１２３によって回転させることにより、落射照明光の光量を調整することができる。すなわち、落射照明光が落射側フィルタ１２２のうち所望の光透過率を有する領域を通過するように、駆動モータ１２３の回転角度を調整する。これにより、検出器１４２で検出される透過光の光量と、反射光の光量とが所望の割合になるように調整することができる。

本実施の形態に係る検査装置においては、落射照明光源１２１からの落射照明光のうち遮光パターン１３１で反射された反射光が透過照明光源１１１からの透過照明光のうち透過パターン１３２を透過した透過光の光量の１．５倍以上となって検出器で検出されるように、光量を調整する。さらに、反射光の光量が透過光の光量の２倍以上とすることが好ましい。

例えば、透過側フィルタ１１２及び落射側フィルタ１２２を回転させて、所望の光量になるように調整する。なお、透過側フィルタ１１２又は落射側フィルタ１２２のいずれか一方のみで光量を調整可能な場合は、一方のフィルタを設けなくてもよい。さらに、光量を調整する光量調整手段は、フィルタ及びフィルタを回転させるモータに限られるものではない。例えば、複数のフィルタを光路上に出し入れすることによって、光量を調整してもよい。さらに、落射照明光源１２１又は透過照明光源１１１の出力を変化させて光量を調整してもよい。

フォトマスク１３０の透過パターン１３２は、高い光透過率を有し、入射した光のほとんどを透過させる。また、透過パターン１３２は、入射した光の極わずかな一部を正反射させる。例えば、透過パターンは約９２％の光透過率を有し、約４％の反射率を有している。フォトマスク１３０の遮光パターン１３１は、入射した光の略全てを遮光する。また、遮光パターン１３１によって遮光された光のうちの一部は、遮光パターン１３１の表面で正反射される。

例えば、遮光パターン１３１の反射率は約１０％であり、遮光パターン１３１の光透過率は理想的には略０％である。遮光パターン１３１での反射率は、透過パターン１３２での反射率よりも高くなる。従って、遮光パターン１３１の領域では、透過照明光の光量の変化が透過像と反射像との合成像の撮像に大きく影響し、落射照明光の光量の変化はほとんど影響しない。透過パターン１３２の領域では、落射照明光の光量及び透過照明光の光量の変化が合成像の撮像に影響する。また、透過パターン１３２の領域では、透過照明光の光量の変化よりも落射照明光の光量の変化の方が合成像の撮像に対して影響が大きい。

本実施の形態に係る検査装置においては、スキャッタリングバーなどのＯＰＣパターンを隠すためのＯＰＣフィルタを作成する。このＯＰＣフィルタはＯＰＣパターンよりもわずかに広い領域であるＯＰＣ領域を覆い隠すためのフィルタである。

マスクに対して高感度の欠陥候補検出を行い、このときに得られた欠陥領域に上述のフィルタをかける。このことによって、ＯＰＣパターンに由来する欠陥を除去する。このときには、ＯＰＣ領域内の検出したい欠陥までも除去されてしまう。このため、マスクに対して低感度の欠陥検出を行う。このことによって、ＯＰＣ領域内の検出したい欠陥を補償することができる。また、後述する最大値後最小値画像におけるガラス面輝度と後述する最小値後最大値画像における最大値後最小値画像におけるガラス面輝度を有する画素の輝度との差がある閾値以上であるときに欠陥候補とするが、この閾値が低いものを高感度の検出といい、高いものを低感度の検出という。これにより、露光時の転写に影響のある欠陥のみを確実に検出することができる。よって、正確に欠陥検出を行うことができる。

次に、ＯＰＣパターンの近傍をマスクするためのＯＰＣフィルタの作成方法を説明する。例えば、上述の検査装置によって得られた透過反射同時撮影画像を図１３（ａ）とした場合について考えてみる。図１３（ａ）に示された透過反射同時撮影画像においては、長方形の形状の主パターン１６１ａ、１６１ｂが設けられている。主パターン１６１ａ、１６１ｂの近傍には、スキャッタリングバー１６２ａ〜１６２ｅが設けられている。スキャッタリングバー１６２ａ〜ｅは、露光装置の解像限界以下の幅で形成されている。

主パターン１６１ａには、凸部１６３が存在する。また、主パターン１６１ｂには、主パターン１６１ｂ内に位置する欠陥１６６と凸部１６７が存在する。また、スキャッタリングバー１６２ｂには、凸部１６４が存在する。さらに、スキャッタリングバー１６２ｃと主パターン１６１ｂとの間には、点欠陥１６５が存在する。ここで、スキャッタリングバーに１６２ｂに存在する凸部１６４は、転写パターンに影響を与えない程小さい。従って、凸部１６４については、欠陥と判定しなくてもよい。すなわち、凸部１６４は無視したい欠陥である。

まず、図１３（ａ）に示された透過反射同時撮影画像に最大値フィルタをかけ、ＯＰＣパターンを消去した後に主パターンが元の大きさになるまで最小値フィルタをかけることによって作成された最大値後最小値画像が図１３（ｂ）である。このとき、ＯＰＣパターンは除去されている。

次に、図１４（ａ）（図１３（ａ）と同じ）に示された透過反射同時撮影画像に最小値フィルタをかけ、小さな暗欠陥の影響を除去した後に主パターンが元の大きさになるまで最大値フィルタをかけることによって作成した最小値後最大値画像が図１４（ｂ）に示されている。このとき、スキャッタリングバー１６２ａ〜１６２ｅ同士やスキャッタリングバー１６２ａ〜１６２ｅと主パターン１６１ａ、１６１ｂとが融合しない程度に最小値フィルタをかけ、次に主パターンが元の大きさになるまで最大値フィルタをかける。このようにすることによって、欠陥である凸部１６３、１６４、１６７、欠陥１６６、及び点欠陥１６５が除去される。

図１３（ｂ）に示された最大値後最小値画像と図１４（ｂ）に示された最小値後最大値画像とを用いることによって、ＯＰＣフィルタを作成している。最大値後最小値画像における透過面輝度の画素を選択し、その位置における最小値後最大値画像の画素がガラス面輝度よりも大きいとき、ＯＰＣパターン候補領域として抽出する。これは、ＯＰＣパターンである画素において、最大値後最小値画像においては透過面輝度になっており、最小値後最大値画像においては、遮光面輝度になっているためである。また、本実施の形態に係る検査装置においては、遮光面における反射強度が透過面における透過輝度よりも大きくなっているため、最大値後最小値画像において透過面輝度の画素と選択し、その画素における最小値後最大値画像における輝度が透過面輝度よりも大きいことによって、ＯＰＣパターン候補領域を抽出している。このＯＰＣパターン候補領域を抽出した画像が図１５（ａ）である。

このＯＰＣパターン候補領域には、透過面上のドット欠陥やパターン境界付近の異物に起因する誤った候補領域が含まれている。これらを除外するため、縦方向に最小値フィルタをかけた後に最大値フィルタをかける処理及び横方向に最小値フィルタをかけた後に最大値フィルタをかける処理を行う。この２つの処理によって得られた画像の重ねあわせをすることによって、ＯＰＣパターンに応じたＯＰＣパターン領域が抽出される。このときのＯＰＣパターン領域の画像が図１５（ｂ）である。図１５（ｂ）に示されたＯＰＣパターン領域の画像に、全方向に最小値フィルタをかけ二値化することによって、ＯＰＣ領域をマスクすることができるＯＰＣフィルタを作成することができる。このときに作成されたＯＰＣフィルタが図１６に示されるようになる。

そこで、まず図１３（ａ）に示された透過反射同時撮影画像において、閾値を設けることによって、高感度の欠陥候補検索を行い、そのとき検索された欠陥１６３〜１６７が示された画像において、上述のＯＰＣフィルタをかける。このときの図が図１７である。このとき、ＯＰＣフィルタにかかった欠陥である、凸部１６４は、ＯＰＣフィルタの近傍の欠陥と考え、除去する。このようにすることによって、スキャッタリングバー近傍にできる可能性の高い、無視したい欠陥候補を除去することができる。この後に低感度の欠陥候補検索を行うことによって、スキャッタリンバー近傍における検出したい欠陥を補償する。この例においては、その欠陥は存在しない。

ここで、図１８（ａ）に示した透過反射同時撮影画像（図１３（ａ）と同じ）における断面Ａ−Ａの輝度プロファイルを例として説明する。図１８（ｂ）に示されているのが、Ａ−Ａにおける断面図である。このときの透過反射同時撮影画像における輝度プロファイルが図１８（ｃ）に示されている。図１８（ｃ）においては、横軸が画素位置であり、縦軸がその画素における輝度を示している。

本実施の形態における検査装置においては、遮光面における反射輝度が、透過面における透過輝度の１．５倍以上になっているため、遮光面における輝度プロファイルにおける輝度の値が大きい。また、光を透過することができず、また、光を反射させずに散乱してしまうため、欠陥１６３〜１６７の画素においては、輝度が著しく減少する。また、透過面上に存在する欠陥１６３、１６４、１６５、１６７における輝度と、遮光面上に存在する欠陥１６６とにおいては、遮光面上に存在する欠陥１６６における輝度の減少のほうが大きい。つまり、透過反射同時撮影画像における輝度においては、遮光パターン＞透明パターン＞透明パターン上の欠陥＞遮光パターン上の欠陥となっている。

図１８（ｃ）に示された輝度プロファイルにおいて、最大値後最小値輝度プロファイルと最小値後最大値輝度プロファイルとを作成する。この最大値後最小値輝度プロファイルが図１９（ａ）であり、最小値後最大値輝度プロファイルが図１９（ｂ）である。このように、最大値後最小値輝度プロファイルでは、スキャッタリングバー１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃに対応する輝度の山が除去されている。また、最小値後最大値輝度プロファイルでは、欠陥１６３〜１６７に対応する輝度の谷が除去されている。

このとき、主パターン１６１ｂの中に存在する穴も除去されている。この２つの輝度プロファイルから、図１９（ａ）と図１９（ｂ）に楕円で示した画素位置では、最大値後最小値輝度プロファイルにおける輝度よりも最小値後最大値輝度プロファイルにおける輝度のほうが大きくなっている。このことから、この画素位置における画素がＯＰＣパターン候補領域となる（図１９（ｃ）参照）。図１９（ｃ）で示したＯＰＣパターン候補領域から、横最大値フィルタと縦最大値フィルタを用いることによって、主パターン１６１ｂ内に存在する穴に対応した領域が除去される。このようにして、ＯＰＣパターン領域が抽出される（図１９（ｄ）参照）。

このようにして作成されたＯＰＣパターン領域は、最小値フィルタをかけ二値化することによって、図２０（ａ）に示されるＯＰＣフィルタが作成される。このＯＰＣフィルタを図１８（ｃ）に示された輝度プロファイルにかけたのが図２０（ｂ）である。この図２０（ｂ）に示されるように、閾値を設けることによって、欠陥１６３、１６５〜１６７に対応する部分が欠陥として取り出される。

なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

実施の形態１に係る検査装置の構成図 （ａ）３画素×３画素の輝度データの一例（ｂ）最大値フィルタをかけた後の３画素×３画素の輝度データ（ｃ）最小値フィルタをかけた後の３画素×３画素の輝度データ 取り込まれたマスクのパターンイメージの一例 入力画像Ａ、Ｂにおける主パターンマスクフィルタ 入力画像Ａ、Ｂにおけるパターンイメージから主パターンの近傍を取り除いた図 入力画像Ａ、ＢにおけるＯＰＣマスクフィルタ 入力画像Ａ、Ｂにおけるフィルタリング画像 （ａ）高感度欠陥検出図（ｂ）低感度欠陥検出図 （ａ）入力画像Ａ、Ｂにおける高感度欠陥検出図から入力画像ＡにおけるＯＰＣマスクフィルタをかけた図。（ｂ）入力画像Ａ、Ｂにおける高感度欠陥検出図から入力画像ＢにおけるＯＰＣマスクフィルタをかけた図。 実施の形態１において検出された欠陥を表す図。 本発明に係る検査装置に用いられる処理装置の演算処理部の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る検査装置の概略構成図である。 取り込まれたマスクの透過反射同時撮影画像の一例とその透過反射同時撮影画像から作成された最大値後最小値画像である。 透過反射同時撮影画像から作成された最小値後最大値画像の図である。 ＯＰＣパターン候補領域を抽出した画像とそこから横最大値フィルタと縦最大値フィルタをかけたものを合成した画像である。 実施例におけるＯＰＣフィルタの図である。 実施例におけるＯＰＣフィルタを透過反射同時撮影画像にかけたときの図である。 断面Ａ−Ａにおける断面図と、その断面図に対応する輝度プロファイルである。 断面Ａ−Ａに対応する輝度プロファイルからＯＰＣフィルタを作成するまでの図である。 実施例におけるＯＰＣフィルタの図と断面Ａ−Ａに対応する輝度プロファイルにこのＯＰＣフィルタをかけたときの図である。

符号の説明

１ 検査装置
１０ フォトマスク １１ 照明光源 １２、１３、１５、１６、１７ レンズ
１４ 開口絞り １８ 受光センサ ２０ 処理装置 ２１ 変換器 ２２ メモリ
３１、４１ 主パターン ３２、４２ スキャッタリングバー
３３、３５、４５、４６ 凸部 ３４ 透明欠陥 ３６ 凹部 ４４ 着色欠陥
５１、５２ 主パターンマスクフィルタ
６１、６２ ＯＰＣマスクフィルタ
１１１ 透過照明光源 １１２ 透過側フィルタ １１３ 駆動モータ
１１４ ミラー １１５ 対物レンズ １１６ ステージ
１２１ 落射照明光源 １２２ 落射側フィルタ １２３ 駆動モータ
１２４ ビームスプリッタ １２５ 対物レンズ
１３０ フォトマスク １３１ 遮光パターン １３２ 透過パターン
１４１ レンズ １４２ 検出器 １５０ 処理装置
１６１ａ、ｂ 主パターン １６２ａ-ｅ スキャッタリングバー
１６３、１６４、１６７ 凸部 １６５ 点欠陥 １６６ 欠陥
２３１ フレア除去部 ２３２ シェーディング補正部 ２３３ フィルタ作成部
２３４ 高感度欠陥候補検出部 ２３５ 低感度欠陥候補検出部 ２３６ 欠陥判定部

Claims (17)

1. 結像面に転写される主パターンと、前記主パターンに対して近接効果補正を行うＯＰＣパターンとを有するフォトマスクに対して撮像された第１の像と第２の像とを比較して、前記マスクに設けられている欠陥を検出して検査を行う検査装置であって、
   照明光源と、
   前記照明光源からの光を集光して前記試料に出射する照明光源系と、
   前記試料の像を撮像するため、前記照明光源系から前記試料に出射された光のうち前記試料を透過又は反射した光の輝度を検出する検出器と、
   前記第１の像と前記第２の像とを用いて、ＯＰＣパターンに対応するＯＰＣ領域をマスクするＯＰＣフィルタを生成するフィルタ作成部と、
   前記第１の像と、前記第２の像との比較結果に対して、高感度で欠陥候補を検出する高感度欠陥候補検出部と、
   前記第１の像と、前記第２の像との比較結果に対して、低感度で欠陥候補を検出する低感度欠陥候補検出部と、
   前記ＯＰＣフィルタを用いることによって、前記ＯＰＣ領域では、前記低感度欠陥候補検出部で検出された低感度欠陥候補を欠陥として判定する欠陥判定部とを備える検査装置。
2. 前記フィルタ作成部は、前記第１の像と第２の像に対して、最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理とを行うことによって、主パターンをマスクする主パターンマスクフィルタを生成し、前記主パターンフィルタに基づいて前記ＯＰＣフィルタを生成する、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理は、前記フィルタ作成部にて複数回行われる、請求項２に記載の検査装置。
4. 前記フィルタ作成部は、前記第１の像と第２の像とに対し前記主パターンマスクフィルタをかける処理を行い、前記主パターンフィルタがかけられた第１の像及び第２の像に対して最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを生成する、請求項２又は請求項３に記載の検査装置。
5. 結像面に転写される主パターンと、前記主パターンに対して近接効果補正を行うＯＰＣパターンとを有するフォトマスクに対して撮像された透過反射同時撮影画像において、前記マスクに設けられている欠陥を検出して検査を行う検査装置であって、
   透過照明光源からの光を集光して前記マスクに照射する透過照明光学系と、
   落射照明光源からの光を集光して前記マスクに照射する落射照明光学系と、
   前記試料の像を撮像するため、前記照明光源系から前記試料に出射された光のうち前記試料を透過光及び反射光の少なくとも一方を検出する検出器と、
   前記主パターン及び前記ＯＰＣパターンとから構成される遮光パターンで反射され前記検出器によって検出された前記反射光の光量が、光を透過する透過パターンを透過して前記検出器によって検出された前記透過光の光量の１．５倍以上となるよう、前記照明光源の少なくとも一方の光量を調整する光量調整手段と、
   前記透過した光と前記反射した光とによって作成された透過反射同時撮影画像を用いて、ＯＰＣパターンに対応するＯＰＣ領域をマスクするＯＰＣフィルタを生成するフィルタ作成部と、
   前記透過反射同時撮影画像に対して、高感度で欠陥候補を検出する高感度欠陥候補検出部と、
   前記透過反射同時撮影画像に対して、低感度で欠陥候補を検出する低感度欠陥候補検出部と、
   前記ＯＰＣフィルタを用いることによって、前記ＯＰＣ領域では、前記低感度欠陥候補検出部で検出された低感度欠陥候補を欠陥として判定する欠陥判定部とを備える検査装置。
6. 前記フィルタ作成部は、前記透過反射同時撮影画像に対して、最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理とを行うことによって、主パターンをマスクする主パターンマスクフィルタを生成し、前記主パターンフィルタに基づいて前記ＯＰＣフィルタを生成する、請求項５に記載の検査装置。
7. 前記最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理は、前記フィルタ作成部にて複数回行われる、請求項６に記載の検査装置。
8. 前記フィルタ作成部は、前記透過反射同時撮影画像に対し前記主パターンマスクフィルタをかける処理を行い、前記主パターンフィルタがかけられた透過反射同時撮影画像に対して最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを生成する、請求項６又は請求項７に記載の検査装置。
9. 結像面に転写される主パターンと、前記主パターンに対して近接効果補正を行うＯＰＣパターンとを有するフォトマスクに対して撮像された第１の像と第２の像とを比較して、前記マスクに設けられている欠陥を検出して検査を行う検査方法であって、
   前記フォトマスクを透過又は反射した光を検出して前記第１の像と第２の像を撮像する撮像ステップと、
   前記第１の像と第２の像とを用いて、ＯＰＣパターンに対応するＯＰＣ領域をマスクするＯＰＣフィルタを生成するＯＰＣマスクフィルタ作成ステップと、
   前記第１の像と、前記第２の像との比較結果に対して、高感度で欠陥候補を検出する高感度欠陥候補検出ステップと、
   前記第１の像と、前記第２の像との比較結果に対して、低感度で欠陥候補を検出する低感度欠陥候補検出ステップと、
   前記ＯＰＣフィルタを用いることによって、前記ＯＰＣ領域では、前記低感度欠陥候補検出部で検出された低感度欠陥候補を欠陥として判定する欠陥判定ステップとを有する検査方法。
10. 前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記第１の像と第２の像に対して、最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理とを行うことによって、前記主パターンをマスクする主パターンマスクフィルタを生成する、請求項９に記載の検査方法。
11. 前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記第１の像と第２の像から前記主パターンをマスクした画像に対して、最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを作成する、請求項１０に記載の検査方法。
12. 前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記主パターンマスクフィルタを用いて、前記第１の像と第２の像から前記主パターンをマスクした画像から、最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを生成する、請求項１０又は請求項１１に記載の検査方法。
13. 結像面に転写される主パターンと、前記主パターンに対して近接効果補正を行うＯＰＣパターンとを有するフォトマスクに対して撮像された透過反射同時撮影画像を用いて、前記マスクに設けられている欠陥を検出して検査を行う検査方法であって、
    前記主パターン及び前記ＯＰＣパターンとから構成される遮光パターンにおける反射光の光量が、光を透過する透過パターンを透過して検出された透過光の光量の１．５倍以上となるよう、照明光源の光量を調整するステップと、
    前記フォトマスクを透過した光と反射した光とを同時に検出して前記透過反射同時撮影画像を撮像する撮像ステップと、
    前記透過反射同時撮影画像を用いて、ＯＰＣパターンに対応するＯＰＣ領域をマスクするＯＰＣフィルタを生成するＯＰＣマスクフィルタ作成ステップと、
    前記透過反射同時撮影画像に対して、高感度で欠陥候補を検出する高感度欠陥候補検出ステップと、
    前記透過反射同時撮影画像に対して、低感度で欠陥候補を検出する低感度欠陥候補検出ステップと、
    前記ＯＰＣフィルタを用いることによって、前記ＯＰＣ領域では、前記低感度欠陥候補検出部で検出された低感度欠陥候補を欠陥として判定する欠陥判定ステップとを有する検査方法。
14. 前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記透過反射同時撮影画像に対して、最大値フィルタをかける処理と最小値フィルタをかける処理とを行うことによって、前記主パターンをマスクする主パターンマスクフィルタを生成する、請求項１３に記載の検査方法。
15. 前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記透過反射同時撮影画像から前記主パターンをマスクした画像に対して、最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを作成する、請求項１４に記載の検査方法。
16. 前記ＯＰＣマスクフィルタ作成ステップにおいて、前記主パターンマスクフィルタを用いて、前記透過反射同時撮影画像から前記主パターンをマスクした画像から、最大値フィルタをかける処理を行うことによって、前記ＯＰＣマスクフィルタを生成する、請求項１４又は請求項１５に記載の検査方法。
17. 請求項９乃至請求項１６のいずれか一項に記載の検査方法により、フォトマスクを検査する検査ステップと、
    前記検査ステップによって検査されたフォトマスクの欠陥を修正する欠陥修正ステップと、
    前記欠陥修正ステップで修正されたフォトマスクを介して基板を露光する露光ステップと、
    前記露光された基板を現像する現像ステップを有するパターン基板の製造方法。

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