JP4095621B2 - Optical image acquisition apparatus, optical image acquisition method, and mask inspection apparatus - Google Patents

Optical image acquisition apparatus, optical image acquisition method, and mask inspection apparatus Download PDF

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本発明は、光学画像取得装置、光学画像取得方法、或いはマスク検査装置に係り、例えば、半導体製造に用いるマスクの検査装置及びそのマスクの検査装置に用いる光学画像を取得する手法に関する。   The present invention relates to an optical image acquisition apparatus, an optical image acquisition method, or a mask inspection apparatus. For example, the present invention relates to a mask inspection apparatus used in semiconductor manufacturing and a technique for acquiring an optical image used in the mask inspection apparatus.

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の製造プロセスにおいて、ＬＳＩの高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、４〜５倍に拡大した回路パターンが形成された原画パターン（フォトマスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる回路パターン転写用光縮小露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができるパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。電子ビーム描画装置については、文献にも記載されている（例えば、特許文献１参照）。或いは、電子ビーム以外にもレーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発が試みられており、文献に開示されている（例えば、特許文献２参照）。   In recent years, in the manufacturing process of large scale integrated circuits (LSIs), circuit line widths required for semiconductor elements have become increasingly narrower as LSIs become more highly integrated and have larger capacities. These semiconductor elements use an original pattern (also referred to as a photomask or reticle; hereinafter collectively referred to as a mask) on which a circuit pattern magnified 4 to 5 times is used, and so-called stepper light reduction for circuit pattern transfer. It is manufactured by exposing and transferring a pattern onto a wafer with an exposure apparatus to form a circuit. Therefore, a pattern drawing apparatus capable of drawing a fine circuit pattern is used for manufacturing a mask for transferring such a fine circuit pattern onto a wafer. A pattern circuit may be directly drawn on a wafer using such a pattern drawing apparatus. The electron beam drawing apparatus is also described in the literature (see, for example, Patent Document 1). Alternatively, development of a laser beam drawing apparatus for drawing using a laser beam in addition to an electron beam has been attempted and disclosed in the literature (for example, see Patent Document 2).

しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、大規模集積回路（ＬＳＩ）を構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。そして、マスクへの完全性（パターン精度および無欠陥など）への要求は年々極めて高くなっている。近年、超微細化・高集積化によってステッパの限界解像度近傍でパターン転写が行なわれるようになり、高精度フォトマスクがデバイス製造のキーとなってきた。すなわち、このＬＳＩの製造における歩留まりの低下の大きな原因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクの欠陥があげられる。特に、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩのパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。よって、超微細パターンの欠陥を検出するマスク欠陥検査装置が必要であり、マスク欠陥検査装置の性能向上が先端半導体デバイスの短期開発・製造歩留まり向上には必須となる。   However, as represented by a 1 gigabit class DRAM (Random Access Memory), a pattern constituting a large scale integrated circuit (LSI) is going to be on the order of submicron to nanometer. And the demand for completeness (pattern accuracy, defect-free, etc.) to the mask is increasing year by year. In recent years, pattern transfer has been performed near the limit resolution of steppers due to ultra-miniaturization and high integration, and high-precision photomasks have become the key to device manufacturing. That is, one of the major causes of the yield reduction in the manufacture of LSI is a defect of a mask used when an ultrafine pattern is exposed and transferred onto a semiconductor wafer by a photolithography technique. In particular, with the miniaturization of the pattern dimensions of LSIs formed on semiconductor wafers, the dimensions that must be detected as pattern defects have become extremely small. Therefore, a mask defect inspection apparatus that detects defects in ultrafine patterns is necessary, and improving the performance of the mask defect inspection apparatus is essential for the short-term development and improvement of manufacturing yield of advanced semiconductor devices.

一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を高精度に検査するマスク欠陥検査装置の開発も急務となってきている。   On the other hand, with the development of multimedia, LCDs (Liquid Crystal Display) are increasing in size of the liquid crystal substrate to 500 mm × 600 mm or more, and TFT (Thin Film Transistor) formed on the liquid crystal substrate. : Thin film transistors) and the like are being miniaturized. Therefore, it is required to inspect a very small pattern defect over a wide range. For this reason, it has become urgent to develop a mask defect inspection apparatus for inspecting defects of a photomask used for manufacturing such a large area LCD pattern and a large area LCD with high accuracy.

ここで、マスクの欠陥検査方法としては、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイツーダイ）検査」や、マスクパターンを描画する時に使用したＣＡＤデータ（設計データ）と比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイツーデータベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、細い短冊状のストライプに分割し、このストライプを連続的（実際はテーブルが連続的に動く）に走査することによって検査している。   Here, as a mask defect inspection method, “die to die (die-to-die) inspection” that compares the same pattern at different locations on the same mask, or CAD data (design data) used when drawing the mask pattern is compared. There is “die to database inspection”. In the inspection method in such an inspection apparatus, inspection is performed by dividing the strip into thin strip-like stripes and scanning the stripes continuously (actually, the table moves continuously).

例えば、まず、ＸＹθテーブル上にマスクを載置して適切な光源によってマスクに形成されているパターンを照明する。マスクを透過した光は拡大光学系を介してフォトダイオードアレイに入射する。従って、フォトダイオードアレイ上にパターンの光学像が結像される。そして、その光学画像は、参照画像と適切なアルゴリズムに従って比較され、一致しない場合は欠陥ありと判定される。かかる手法により欠陥検出が行われる（例えば、特許文献３参照）。
ここで，参照画像は，ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイツーダイ）検査の場合には，検査するダイ領域とは別のダイの対応する光学画像のことであり，ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイツーデータベース）検査の場合には，検査する領域の設計データから求めた光学画像の期待値のことである． For example, first, a mask is placed on an XYθ table, and a pattern formed on the mask is illuminated with an appropriate light source. The light transmitted through the mask enters the photodiode array through the magnifying optical system. Therefore, an optical image of the pattern is formed on the photodiode array. Then, the optical image is compared with the reference image according to an appropriate algorithm, and if they do not match, it is determined that there is a defect. Defect detection is performed by such a method (see, for example, Patent Document 3).
Here, in the case of die to die (die-to-die) inspection, the reference image is an optical image corresponding to a die other than the die area to be inspected, and in the case of die to database (die-to-database) inspection. Is the expected value of the optical image obtained from the design data of the area to be inspected.

ところで、最近はさらに集積度の高いＬＳＩの出現が望まれ、これに伴って光転写装置の解像度をさらに向上させることが望まれている。この要望を実現する手段として、フォトマスクに光の干渉を利用する位相シフトパターンを設けることが提案されている。すなわち、フォトマスクに形成されるパターンの特に微細パターンの形成が要求される部分に位相シフトパターンを形成することが必要となっている。例えば、ハーフトーン方式は現在広く使われているが、マスクの遮光膜の透過率は様々で高い位相シフト効果を期待して、ハーフトーンの遮光膜として、透過率の高い遮光膜が用いられることもある。この場合に比較的広い面積を遮光するためにはクロム膜を併用した方式が用いられる場合がある。その部分は、ガラス基板上にハーフトーンの遮光膜とクロムの遮光膜が重なって存在することになる。   By the way, recently, the appearance of LSI with higher integration degree is desired, and accordingly, it is desired to further improve the resolution of the optical transfer apparatus. As means for realizing this demand, it has been proposed to provide a photomask with a phase shift pattern that utilizes interference of light. That is, it is necessary to form a phase shift pattern in a portion of the pattern formed on the photomask, particularly where a fine pattern is required. For example, although the halftone method is widely used at present, the light shielding film of the mask has various transmittances, and a light shielding film having a high transmittance is used as a halftone light shielding film in anticipation of a high phase shift effect. There is also. In this case, in order to shield a relatively large area, a method using a chromium film may be used. That portion exists on the glass substrate with a halftone light shielding film and a chromium light shielding film overlapping.

ここで、パターン欠陥検査装置には、位相シフトパターンを含むパターン欠陥を正確に検出できる機能が要求される。しかしながら、クロムパターンを撮像する場合の信号振幅やクロムパターン上に生じる欠陥による検出信号の挙動と、位相シフトパターン部分の信号振幅や欠陥による検出信号の挙動とは異なるため、両者を同じ欠陥判定方法・欠陥判定閾値で欠陥検出することは困難である。   Here, the pattern defect inspection apparatus is required to have a function capable of accurately detecting a pattern defect including a phase shift pattern. However, since the behavior of the detection signal due to the signal amplitude when the chrome pattern is imaged and the defect generated on the chrome pattern is different from the behavior of the detection signal due to the signal amplitude of the phase shift pattern portion and the defect, both are determined by the same defect determination method. It is difficult to detect a defect with the defect determination threshold.

また、マスク欠陥検査装置では、マスクのたわみやステージのＺ方向への変動を吸収するため、オートフォーカス機構を装備してマスクへの焦点合わせを行なう必要がある。そして、近年の微細パターンに対応するため、光学系のレンズ開口数を大きくすることに伴い、焦点深度も極めて浅くなり、高精度なオートフォーカス機構が求められている。しかし、従来の装置では、微細パターンにおいて、オートフォーカス機構の応答特性とパターンの特定の周期との組み合わせで発振したり、干渉して合焦点位置にオフセットを生じ、結果として像が不鮮明となってしまう。そこで、従来の装置では、オートフォーカス機構の応答特性とパターンの周期とが干渉しないように、オートフォーカス機構の応答速度を下げていたが、これでは、パターンへの追従が遅れてしまう。すなわち、ある焦点高さで固定され動けなくなってしまう。よって、結果として像が不鮮明となってしまう。同様に、従来の装置では、クロムパターンと位相シフトパターンが混在したフォトマスクの場合にも焦点深度が浅い光学系で合焦点位置が定まらず、結果として像が不鮮明となってしまう。したがって、従来の装置では、充分な感度の欠陥検出を行えなかった。
特開２００２−２３７４４５号公報 米国特許５３８６２２１号公報 特許第３１５４８０２号公報 Further, in the mask defect inspection apparatus, it is necessary to equip the mask with an autofocus mechanism in order to absorb the deflection of the mask and the change in the Z direction of the stage. In order to cope with recent fine patterns, as the lens numerical aperture of the optical system is increased, the depth of focus becomes extremely shallow, and a highly accurate autofocus mechanism is required. However, with conventional devices, fine patterns oscillate with a combination of the response characteristics of the autofocus mechanism and a specific period of the pattern, or cause interference to cause an offset at the in-focus position, resulting in an unclear image. End up. Therefore, in the conventional apparatus, the response speed of the autofocus mechanism is lowered so that the response characteristic of the autofocus mechanism and the cycle of the pattern do not interfere with each other, but this delays the follow-up to the pattern. That is, it is fixed at a certain focal height and cannot move. As a result, the image becomes unclear. Similarly, with the conventional apparatus, even in the case of a photomask in which a chrome pattern and a phase shift pattern are mixed, an in-focus position is not determined by an optical system having a shallow focal depth, resulting in an unclear image. Therefore, the conventional apparatus cannot detect defects with sufficient sensitivity.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-237445 US Pat. No. 5,386,221 Japanese Patent No. 3154802

以上のように、従来のマスク欠陥検査装置では、遮光パターンを撮像する場合の信号振幅や遮光パターン上に生じる欠陥による検出信号の挙動と、位相シフトパターン部分の信号振幅や欠陥による検出信号の挙動とが異なるため、両者を同じ欠陥判定方法・欠陥判定閾値で欠陥検出することは困難であるといった課題があった。   As described above, in the conventional mask defect inspection apparatus, the signal amplitude when the light shielding pattern is imaged, the behavior of the detection signal due to the defect generated on the light shielding pattern, the signal amplitude of the phase shift pattern portion, and the behavior of the detection signal due to the defect Therefore, there is a problem that it is difficult to detect defects with the same defect determination method and defect determination threshold.

また、従来のマスク欠陥検査装置では、微細パターンにおいて、一方で、オートフォーカス機構の応答特性とパターンの周期とが干渉して発振したり、合焦点位置にオフセットを生じてしまい、結果として像が不鮮明となってしまうといった課題があった。さらに、従来の装置では、微細パターンにおいて、他方で、低い周波数でオートフォーカス機構を制御することにより、パターンへの追従が遅れてしまい、結果として像が不鮮明となってしまうといった課題があった。そして、同様に、従来の装置では、クロムパターンと位相シフトパターンが混在したフォトマスクの場合にも焦点深度が浅い光学系で合焦点位置が定まらず、結果として像が不鮮明となってしまうといった課題があった。   Further, in the conventional mask defect inspection apparatus, in the fine pattern, on the other hand, the response characteristic of the autofocus mechanism and the pattern period oscillate or oscillate, or an offset occurs in the in-focus position, resulting in an image. There was a problem that it became unclear. Further, the conventional apparatus has a problem that, in the fine pattern, by controlling the autofocus mechanism at a low frequency, the follow-up to the pattern is delayed, resulting in an unclear image. Similarly, in the case of a conventional apparatus, even in the case of a photomask in which a chrome pattern and a phase shift pattern are mixed, there is a problem that an in-focus position is not determined by an optical system having a shallow focal depth, resulting in an unclear image. was there.

本発明は、上述した問題点を克服し、信号振幅や欠陥による検出信号の挙動が異なる複数の膜が存在するマスクでも欠陥検査が可能な検査手法を提供することを目的とする。また、本発明は、パターンへの追従性を向上させながら上述の干渉によるフォーカスオフセットを生じないで光学画像を取得する手法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an inspection method capable of overcoming the above-described problems and capable of inspecting a defect even with a mask having a plurality of films having different signal amplitudes and behaviors of detection signals due to defects. Another object of the present invention is to provide a technique for acquiring an optical image without improving the focus offset due to the above-mentioned interference while improving the followability to the pattern.

本発明の一態様の光学画像取得装置は、
ガラスマスク上のパターンの設計形状データと前記パターンの膜厚情報とを入力し、前記パターンの設計形状データと前記パターンの膜厚情報とに基づいて、所定の領域を細分化した各領域について、パターン面上、前記パターンが占める面積比に前記パターンの膜厚を乗じた値を演算する第１の演算部と、
前記所定の領域を細分化した各領域について計算された合計値を前記各領域の領域数で除した値を演算する第２の演算部と、
を有し、
前記第２の演算部で演算された値を前記平均膜厚とする平均膜厚演算部と、
前記パターンの設計形状データと前記パターンの膜厚情報とに基づいて作成されたマスクパターンを用いて、前記所定の領域に対応するマスクパターンの領域の光学画像を取得する場合に、前記平均膜厚に合焦位置を合わせて光学画像を取得する光学画像取得部と、
を備えたことを特徴とする。 An optical image acquisition device according to an aspect of the present invention includes:
The design shape data of the pattern on the glass mask and the film thickness information of the pattern are input, and for each region obtained by subdividing a predetermined region based on the design shape data of the pattern and the film thickness information of the pattern, A first calculation unit that calculates a value obtained by multiplying an area ratio occupied by the pattern by a film thickness of the pattern on the pattern surface;
A second calculation unit that calculates a value obtained by dividing the total value calculated for each area obtained by subdividing the predetermined area by the number of areas in each area;
Have
An average film thickness calculator that uses the value calculated by the second calculator as the average film thickness;
When acquiring an optical image of a mask pattern region corresponding to the predetermined region using a mask pattern created based on the design shape data of the pattern and the film thickness information of the pattern, the average film thickness An optical image acquisition unit that acquires an optical image by adjusting the in-focus position to
It is provided with.

また、本発明の他の態様の光学画像取得装置は、
ガラスマスク上の位相シフトパターンの設計形状データと前記位相シフトパターンの膜厚情報と、前記ガラスマスク上の遮光パターンの設計形状データと前記遮光パターンの膜厚情報とを入力し、所定の領域を任意の第１の量子化寸法で細分化した各領域に対する前記位相シフトパターンについての第１のビットパターンと、前記位相シフトパターンの膜厚情報と、前記所定の領域を前記第１の量子化寸法の整数倍の第２の量子化寸法で細分化した各領域に対する前記遮光パターンについての第２のビットパターンと、前記遮光パターンの膜厚情報とを用いて、前記所定の領域の平均膜厚を演算する平均膜厚演算部と、
前記位相シフトパターンの設計形状データと前記位相シフトパターンの膜厚情報と前記遮光パターンの設計形状データと前記遮光パターンの膜厚情報とに基づいて作成されたマスクパターンの光学画像を取得する場合に、前記所定の領域に対応するマスクパターンの領域の光学画像を前記平均膜厚に合焦位置を合わせて取得する光学画像取得部と、
を備えたことを特徴とする。 An optical image acquisition device according to another aspect of the present invention is provided.
The design shape data of the phase shift pattern on the glass mask, the film thickness information of the phase shift pattern, the design shape data of the light shielding pattern on the glass mask and the film thickness information of the light shielding pattern are input, and a predetermined area is A first bit pattern for the phase shift pattern for each region subdivided by an arbitrary first quantization size, film thickness information of the phase shift pattern, and the predetermined region as the first quantization size. An average film thickness of the predetermined region is obtained by using the second bit pattern for the light shielding pattern for each region subdivided by a second quantization dimension that is an integral multiple of and the film thickness information of the light shielding pattern. An average film thickness calculation unit to be calculated;
When acquiring an optical image of a mask pattern created based on the design shape data of the phase shift pattern, the film thickness information of the phase shift pattern, the design shape data of the light shielding pattern, and the film thickness information of the light shielding pattern An optical image acquisition unit that acquires an optical image of an area of a mask pattern corresponding to the predetermined area by aligning the focus position with the average film thickness;
It is provided with.

そして、本発明の一態様の光学画像取得方法は、
ガラスマスク上の位相シフトパターンの設計形状データと前記位相シフトパターンの膜厚情報と、前記ガラスマスク上の遮光パターンの設計形状データと前記遮光パターンの膜厚情報とを入力し、所定の領域を任意の第１の量子化寸法で細分化した各領域に対する前記位相シフトパターンについての第１のビットパターンと、前記位相シフトパターンの膜厚情報と、前記所定の領域を前記第１の量子化寸法の整数倍の第２の量子化寸法で細分化した各領域に対する前記遮光パターンについての第２のビットパターンと、前記遮光パターンの膜厚情報とを用いて、前記所定の領域の平均膜厚を演算する平均膜厚演算工程と、
前記位相シフトパターンの設計形状データと前記位相シフトパターンの膜厚情報と前記遮光パターンの設計形状データと前記遮光パターンの膜厚情報とに基づいて作成されたマスクパターンを用いて、前記所定の領域に対応するマスクパターンの領域の光学画像を取得する場合に、前記平均膜厚に合焦位置を合わせて光学画像を取得する光学画像取得工程と、
を備えたことを特徴とする。 And the optical image acquisition method of one aspect of the present invention includes:
The design shape data of the phase shift pattern on the glass mask, the film thickness information of the phase shift pattern, the design shape data of the light shielding pattern on the glass mask and the film thickness information of the light shielding pattern are input, and a predetermined area is A first bit pattern for the phase shift pattern for each region subdivided by an arbitrary first quantization size, film thickness information of the phase shift pattern, and the predetermined region as the first quantization size. An average film thickness of the predetermined region is obtained by using the second bit pattern for the light shielding pattern for each region subdivided by a second quantization dimension that is an integral multiple of and the film thickness information of the light shielding pattern. An average film thickness calculation step to be calculated;
The predetermined region using a mask pattern created based on the design shape data of the phase shift pattern, the film thickness information of the phase shift pattern, the design shape data of the light shielding pattern, and the film thickness information of the light shielding pattern When acquiring an optical image of the area of the mask pattern corresponding to the optical image acquisition step of acquiring the optical image by adjusting the focus position to the average film thickness,
It is provided with.

また、本発明の一態様のマスク検査装置は、
第１と第２のパターンの設計形状データに基づいて作成されたマスクパターンの光学画像を取得する光学画像取得部と、
変更可能な比較判定閾値のいずれかを用いて、前記マスクパターンの光学画像と参照画像とを比較する比較部と、
前記第１と第２のパターンの設計形状データに基づいて、前記変更可能な比較判定閾値のうち、いずれの比較判定閾値を用いるかを判定し、判定された結果を前記比較部に出力する判定部と、
を備えたことを特徴とする。 In addition, the mask inspection apparatus of one embodiment of the present invention includes:
An optical image acquisition unit for acquiring an optical image of a mask pattern created based on the design shape data of the first and second patterns;
A comparison unit that compares the optical image of the mask pattern with a reference image using any of the changeable comparison determination threshold values;
Determining which of the changeable comparison determination thresholds is to be used based on the design shape data of the first and second patterns, and outputting the determined result to the comparison unit And
It is provided with.

本発明の一態様によれば、平均膜厚に合焦位置を合わせることができ、所定の領域の光学画像を取得する場合に、発振や干渉によるフォーカスオフセットを生じないで光学画像を取得することができる。その結果、従来よりも高い応答性でオートフォーカス機構を制御することができ、パターンへの追従性を向上させることができる。また、本発明の他の態様によれば、前記第１と第２のパターンの設計形状データに基づいて、取得画像の膜種別を事前に知ることができる。そして、判定対象(膜種別)によって複数の比較判定閾値を使い分けることができる。その結果、信号振幅や欠陥による検出信号の挙動が異なる複数の膜が存在するマスクでも欠陥検査を行なうことができる。   According to one aspect of the present invention, the focus position can be adjusted to the average film thickness, and when an optical image of a predetermined area is acquired, the optical image is acquired without causing a focus offset due to oscillation or interference. Can do. As a result, the autofocus mechanism can be controlled with higher responsiveness than before, and the followability to the pattern can be improved. According to another aspect of the present invention, the film type of the acquired image can be known in advance based on the design shape data of the first and second patterns. A plurality of comparison determination thresholds can be used properly depending on the determination target (film type). As a result, a defect inspection can be performed even with a mask having a plurality of films in which the behavior of detection signals due to signal amplitude and defects is different.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるマスク検査装置の構成を示す概念図である。
図１において、光学画像取得装置の一例となる、マスクの欠陥を検査するマスク検査装置１００は、光学画像取得部と制御系回路を備えている。光学画像取得部は、ＸＹθテーブル１０２、光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、オートローダ１３０、ピエゾ素子１４２を備えている。制御系回路では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、プリンタ１１９、オートフォーカス制御回路１４０に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of the mask inspection apparatus in the first embodiment.
In FIG. 1, a mask inspection apparatus 100 for inspecting a mask defect, which is an example of an optical image acquisition apparatus, includes an optical image acquisition unit and a control system circuit. The optical image acquisition unit includes an XYθ table 102, a light source 103, a magnifying optical system 104, a photodiode array 105, a sensor circuit 106, a laser length measurement system 122, an autoloader 130, and a piezo element 142. In the control system circuit, a control computer 110 serving as a computer is connected via a bus 120 to a position circuit 107, a comparison circuit 108, a development circuit 111, a reference circuit 112, an autoloader control circuit 113, a table control circuit 114, a magnetic disk device 109, It is connected to a magnetic tape device 115, a flexible disk device (FD) 116, a CRT 117, a pattern monitor 118, a printer 119, and an autofocus control circuit 140. The XYθ table 102 is driven by an X-axis motor, a Y-axis motor, and a θ-axis motor.

被検査試料となるフォトマスク１０１（ガラスマスクの一例）は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上に載置され、フォトマスク１０１に形成されたパターンには適切な光源１０３によって光が照射される。フォトマスク１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、フォトダイオードアレイ１０５に光学像として結像し、入射する。フォトマスク１０１のたわみやＸＹθテーブル１０２のＺ方向への変動を吸収するため，オートフォーカス制御回路１４０により制御されるピエゾ素子１４２を用いてフォトマスク１０１への焦点合わせを行なう。   A photomask 101 (an example of a glass mask) to be inspected is placed on an XYθ table 102 provided so as to be movable in a horizontal direction and a rotation direction by motors of XYθ axes, and is formed on the photomask 101. The pattern is illuminated by a suitable light source 103. The light that has passed through the photomask 101 forms an optical image on the photodiode array 105 via the magnifying optical system 104 and is incident thereon. In order to absorb the deflection of the photomask 101 and the change in the Z direction of the XYθ table 102, focusing on the photomask 101 is performed using the piezo element 142 controlled by the autofocus control circuit 140.

図２は、展開回路の内部構成を示すブロック図である。
図２において、展開回路１１１は、バスと接続されるＩ／Ｆ（インターフェース）２１２、データメモリ２２２、図形解釈回路２３２、パターン発生回路２４２、Ｉ／Ｆ２１４、データメモリ２２４、図形解釈回路２３４、パターン発生回路２４４、平均膜厚演算回路２５０、パターン合成回路２６０を備えている。そして、平均膜厚演算回路２５０は、重み付け演算回路２５２、平均化演算回路２５４、パターン重なり状況判定回路２５６を有している。平均膜厚演算回路２５０からの出力は、比較回路１０８やオートフォーカス制御回路１４０に送信される。パターン合成回路２６０からの出力は、参照回路１１２に送信される。また、比較回路１０８には、光学画像取得部１５０から光学画像データが送信される。光学画像取得部１５０には、上述したように、ＸＹθテーブル１０２、光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、オートローダ１３０、ピエゾ素子１４２を備えている。図２では、このうち、ＸＹθテーブル１０２、光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６が記載され、残りの構成は省略している。 FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the development circuit.
In FIG. 2, an expansion circuit 111 includes an I / F (interface) 212 connected to the bus, a data memory 222, a graphic interpretation circuit 232, a pattern generation circuit 242, an I / F 214, a data memory 224, a graphic interpretation circuit 234, a pattern. A generation circuit 244, an average film thickness calculation circuit 250, and a pattern synthesis circuit 260 are provided. The average film thickness calculation circuit 250 includes a weighting calculation circuit 252, an averaging calculation circuit 254, and a pattern overlap state determination circuit 256. An output from the average film thickness calculation circuit 250 is transmitted to the comparison circuit 108 and the autofocus control circuit 140. An output from the pattern synthesis circuit 260 is transmitted to the reference circuit 112. Further, optical image data is transmitted from the optical image acquisition unit 150 to the comparison circuit 108. As described above, the optical image acquisition unit 150 includes the XYθ table 102, the light source 103, the magnifying optical system 104, the photodiode array 105, the sensor circuit 106, the laser length measurement system 122, the autoloader 130, and the piezo element 142. . In FIG. 2, the XYθ table 102, the light source 103, the magnifying optical system 104, the photodiode array 105, and the sensor circuit 106 are shown, and the remaining configuration is omitted.

図３は、フォトマスクの一例を示す図である。
フォトマスク１０１に形成されるパターンは、例えば、周辺パターン２１と回路パターン２２とに分けられる。回路パターン２２は、さらにロジック・コントローラ部２３とメモリ部２４とに分けられる。これら回路パターン２２の特に微細パターンの形成が要求される部分に、光の干渉を利用する位相シフトパターンを形成することにより、光転写装置の解像度をさらに向上させることができる。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a photomask.
The pattern formed on the photomask 101 is divided into, for example, a peripheral pattern 21 and a circuit pattern 22. The circuit pattern 22 is further divided into a logic controller unit 23 and a memory unit 24. The resolution of the optical transfer apparatus can be further improved by forming a phase shift pattern using light interference at a portion of the circuit pattern 22 where a fine pattern is required.

図４は、位相シフトの構造の一例を示す図である。
位相シフトの構造には種々の方式が考えられており、図４（ａ）に示すレベンソン方式、図４（ｂ）に示す補助パターン方式、図４（ｃ）に示すエッジ強調方式、図４（ｄ）に示すクロムレス方式、図４（ｅ）に示すハーフトーン方式などがある。なお、フォトマスク１０１は、ガラス基板２５に遮光パターン２６や位相シフトパターン２７を用いて形成される。例えば、遮光パターン２６には、ガラス基板２５の表面に遮光機能のあるクロム層を所定の形状（以後、クロムパターンと呼ぶ）に設けたものが用いられる。そして、位相シフトパターン２７は、例えば、ＳｉＯ２やＭｏＳｉなどの半透光性材料で形成される。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a phase shift structure.
Various schemes have been considered for the phase shift structure. The Levenson scheme shown in FIG. 4A, the auxiliary pattern scheme shown in FIG. 4B, the edge enhancement scheme shown in FIG. 4C, and FIG. There are a chromeless method shown in d) and a halftone method shown in FIG. The photomask 101 is formed on the glass substrate 25 using the light shielding pattern 26 and the phase shift pattern 27. For example, the light shielding pattern 26 is a pattern in which a chromium layer having a light shielding function is provided on the surface of the glass substrate 25 in a predetermined shape (hereinafter referred to as a chromium pattern). The phase shift pattern 27 is made of a translucent material such as SiO 2 or MoSi.

図５は、パターン設計データの一例を示す図である。
パターン設計データは長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図５に示すように図形のＸ寸法Ｌ１、Ｙ高さＬ２、図形の配置座標（ｘ、ｙ）を組み合わせて記述されている。データファイルには、かかる図形のＸ寸法Ｌ１、Ｙ高さＬ２、図形の配置座標（ｘ、ｙ）や、この他に遮光パターンと位相シフトパターンを区別する識別子となる膜種別コード、長方形や三角形を区別する識別子となる図形コードや、描画時や検査時の設定条件が含まれている。ここでは、１つの膜種別コードごとに１つのデータファイルを作成している。よって、遮光パターン（クロムパターン）設計データと位相シフトパターン設計データとの２つのデータファイルを使用する。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of pattern design data.
The pattern design data uses a rectangle or triangle as a basic figure, and is described, for example, by combining the figure X dimension L1, Y height L2, and figure arrangement coordinates (x, y) as shown in FIG. . In the data file, the X dimension L1 and Y height L2 of the figure, the arrangement coordinates (x, y) of the figure, a film type code that becomes an identifier for distinguishing the light shielding pattern from the phase shift pattern, a rectangle or a triangle A graphic code serving as an identifier for distinguishing between and a setting condition at the time of drawing and inspection are included. Here, one data file is created for each film type code. Therefore, two data files of the light shielding pattern (chrome pattern) design data and the phase shift pattern design data are used.

図６は、ハーフトーン膜とクロム膜とで形成されるフォトマスクの一例を示す図である。
図６において、フォトマスクは、ガラス基板上にハーフトーン膜によるパターンが形成され、比較的広い面積を遮光するために、ハーフトーン膜上にクロム膜を形成している。ハーフトーン膜上にクロム膜を形成することにより、比較的広い面積での十分な遮光を行なうことができる。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a photomask formed of a halftone film and a chromium film.
In FIG. 6, in the photomask, a pattern of a halftone film is formed on a glass substrate, and a chromium film is formed on the halftone film in order to shield a relatively large area. By forming a chromium film on the halftone film, sufficient light shielding can be performed over a relatively large area.

図７は、光学画像の取得手順を説明するための図である。
被検査領域は、図７に示すように、Ｙ方向に向かって、例えば、２００μｍ程度のスキャン幅Ｗでの細い短冊状の複数の検査ストライプに仮想的に分割され、更にその分割された各検査ストライプが連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御され、Ｘ方向に移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図７に示されるようなスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第１の検査ストライプにおける画像を取得した後、第２の検査ストライプにおける画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第３の検査ストライプにおける画像を取得する場合には、第２の検査ストライプにおける画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプにおける画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。 FIG. 7 is a diagram for explaining an optical image acquisition procedure.
As shown in FIG. 7, the region to be inspected is virtually divided into a plurality of thin strip-like inspection stripes with a scan width W of about 200 μm in the Y direction, and each of the divided inspections is further divided. The operation of the XYθ table 102 is controlled so that the stripe is continuously scanned, and an optical image is acquired while moving in the X direction. In the photodiode array 105, images having a scan width W as shown in FIG. 7 are continuously input. Then, after acquiring the image of the first inspection stripe, the image of the scan width W is continuously input in the same manner while moving the image of the second inspection stripe in the opposite direction. When an image in the third inspection stripe is acquired, the image moves while moving in the direction opposite to the direction in which the image in the second inspection stripe is acquired, that is, in the direction in which the image in the first inspection stripe is acquired. To get. In this way, it is possible to shorten a useless processing time by continuously acquiring images.

フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。これらの光源１０３、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。   The pattern image formed on the photodiode array 105 is photoelectrically converted by the photodiode array 105 and further A / D (analog-digital) converted by the sensor circuit 106. These light source 103, magnifying optical system 104, photodiode array 105, and sensor circuit 106 constitute a high-magnification inspection optical system.

ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から搬送されるものとなっている。   The XYθ table 102 is driven by the table control circuit 114 under the control of the control computer 110. The movement position of the XYθ table 102 is measured by the laser length measurement system 122 and supplied to the position circuit 107. The photomask 101 on the XYθ table 102 is transported from an autoloader 130 driven by an autoloader control circuit 113.

センサ回路１０６から出力された測定パターンデータは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータとともに比較回路１０８に送られる。   The measurement pattern data output from the sensor circuit 106 is sent to the comparison circuit 108 together with data indicating the position of the photomask 101 on the XYθ table 102 output from the position circuit 107.

一方、磁気ディスク装置１０９には、被検査マスクとなるフォトマスク１０１にパターンを形成するときに用いられた位相シフトパターンの描画データと、クロム遮光膜の描画データとが格納されている。そして、これらを検査に使用する。フォトマスク１０１を載置したＸＹθテーブル１０２は連続移動方向（Ｘ）とステップ移動方向（Ｙ）の動作でマスク全面を走査するが，これらのデータは、例えば、一度のステージ連続移動（Ｘ方向）検査に必要な量を単位（検査ストライプ）として位相シフトパターンの描画データとクロム遮光膜の描画データとを制御計算機１１０に取り込み、検査基準データを作成していく。言い換えれば、フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計データは、図７に示す検査ストライプと呼ぶ短冊状の領域を単位として記憶装置の一例である磁気ディスク１０９から制御計算機１１０を通して展開回路１１１に読み出される。ここでは、遮光パターン（クロムパターン）と位相シフトパターン（ハーフトーンパターン）の設計データとがそれぞれ読み出される。   On the other hand, the magnetic disk device 109 stores drawing data of a phase shift pattern used when forming a pattern on the photomask 101 serving as a mask to be inspected and drawing data of a chromium light shielding film. These are used for inspection. The XYθ table 102 on which the photomask 101 is placed scans the entire surface of the mask by operations in the continuous movement direction (X) and step movement direction (Y). These data are, for example, a single stage continuous movement (X direction). The phase shift pattern drawing data and the chrome light shielding film drawing data are taken into the control computer 110 and the inspection reference data is created with the amount required for the inspection as a unit (inspection stripe). In other words, the design data used at the time of pattern formation of the photomask 101 is read out from the magnetic disk 109 which is an example of a storage device to the development circuit 111 through the control computer 110 as a unit of strip-shaped area called an inspection stripe shown in FIG. It is. Here, the design data of the light shielding pattern (chrome pattern) and the phase shift pattern (halftone pattern) are read out.

マスク検査装置１００は、このデータを読み込んで、遮光パターン（クロムパターン）設計データのみの場合、位相シフトパターン設計データのみの場合、両者が混在している場合に応じて、検査に必要な各回路の動作モードの設定を行う。ここでは、両者が混在している場合について説明する。
展開回路１１１内では、遮光パターン（クロムパターン）の設計データをＩ／Ｆ２１２において入力すると、メモリ部となるデータメモリ２２２に、一時的に蓄積される。そして、送られた図形データはデータメモリ２２２から図形解釈回路２３２に送られ、図５に示したようなその図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、パターン発生回路２４２において、所定の量子化寸法のグリッドのパターンとして２値ないしは多値の図形パターンデータを展開する。同様に、位相シフトパターン（ハーフトーンパターン）の設計データをＩ／Ｆ２１４において入力すると、メモリ部となるデータメモリ２２４に、一時的に蓄積される。そして、送られた図形データはデータメモリ２２４から図形解釈回路２３４に送られ、図５に示したようなその図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、パターン発生回路２４４において、所定の量子化寸法のグリッドのパターンとして２値ないしは多値の図形パターンデータを展開する。展開された各グリッドのパターンデータは、パターン発生回路２４２，２４４に設けた図示していない大容量のストライプパターンメモリに一時的に蓄積する。その容量は検査ストライプ１本分のグリッドのパターンデータを格納するのに充分な大きさにしておくのが望ましい。或いは、データメモリ２２２，２２４や磁気ディスク装置１０９に記憶させても構わない。 The mask inspection apparatus 100 reads this data, and in the case of only the light shielding pattern (chrome pattern) design data, the case of only the phase shift pattern design data, or the case where both are mixed, each circuit required for the inspection Set the operation mode. Here, the case where both are mixed is demonstrated.
In the development circuit 111, when design data of a light shielding pattern (chrome pattern) is input to the I / F 212, the design data is temporarily stored in the data memory 222 serving as a memory unit. Then, the sent graphic data is sent from the data memory 222 to the graphic interpretation circuit 232, and interprets the graphic code indicating the graphic shape of the graphic data as shown in FIG. Then, the pattern generation circuit 242 develops binary or multi-value graphic pattern data as a grid pattern having a predetermined quantization dimension. Similarly, when design data of a phase shift pattern (halftone pattern) is input to the I / F 214, the design data is temporarily stored in the data memory 224 serving as a memory unit. Then, the sent graphic data is sent from the data memory 224 to the graphic interpretation circuit 234, and interprets the graphic code indicating the graphic shape of the graphic data as shown in FIG. Then, the pattern generation circuit 244 develops binary or multi-value graphic pattern data as a grid pattern having a predetermined quantization dimension. The developed pattern data of each grid is temporarily stored in a large-capacity stripe pattern memory (not shown) provided in the pattern generation circuits 242 and 244. The capacity is desirably large enough to store the pattern data of the grid for one inspection stripe. Alternatively, the data may be stored in the data memories 222 and 224 or the magnetic disk device 109.

ここでは、遮光パターンと位相シフトパターンの設計データの識別は計算機１１０で行われるものとする。このため、展開回路１１１はデータメモリからパターン発生回路までを２式用意して、遮光パターン、位相シフトパターンそれぞれのパターンデータを発生させる。   Here, it is assumed that the design data of the light shielding pattern and the phase shift pattern is identified by the computer 110. Therefore, the development circuit 111 prepares two sets from the data memory to the pattern generation circuit, and generates pattern data for each of the light shielding pattern and the phase shift pattern.

パターン合成回路２６０では、ハーフトーン図形パターンデータとクロム図形パターンデータとをそれぞれ展開された所定のグリッドのパターンとして取り扱い、同一位置のパターン同士を重ね合わせて合成する。この際に、発生したパターンデータは、ガラス面を透過する透過率と、ハーフトーン遮光膜の検査に用いる光源波長での透過率と、遮光パターン（クロムパターン）の透過率とを考慮した信号振幅の重み付け加算などの合成処理を行い、参照データを発生させる参照回路１１２に送られる。例えば、被検査マスクに光を照射して透過してくる光をセンサで受光して検査する際に、遮光パターン（クロムパターン）膜の検査光波長での透過率はほぼゼロとなり、位相シフトパターン（ハーフトーン）膜の検査光波長での透過率は数パーセントから数十パーセントになる。そして、グリッドパターンの各升目について、ガラス面（Ｑｚ）が占める面積比×ガラス面を透過する透過率（例えば、「１」）と、ハーフトーン膜（ＨＴ）が占める面積比×ハーフトーン膜を透過する透過率（例えば、「１５〜２０」）と、Ｃｒ膜が占める面積比と×Ｃｒ膜を透過する透過率（例えば、「０」）との和を求め、求めた値をその升目の多値データとする。各升目が１画素である場合には、その多値データをその画素の階調値とする。   The pattern synthesizing circuit 260 handles the halftone graphic pattern data and the chrome graphic pattern data as developed predetermined grid patterns, and synthesizes them by superimposing patterns at the same position. At this time, the generated pattern data is a signal amplitude that considers the transmittance through the glass surface, the transmittance at the light source wavelength used for the inspection of the halftone shading film, and the transmittance of the shading pattern (chrome pattern). Is sent to the reference circuit 112 for generating reference data. For example, when irradiating light to a mask to be inspected and receiving light that is transmitted by a sensor for inspection, the transmittance at the inspection light wavelength of the light shielding pattern (chrome pattern) film becomes almost zero, and the phase shift pattern The transmittance of the (halftone) film at the inspection light wavelength is several percent to several tens percent. And about each grid of a grid pattern, the area ratio which a glass surface (Qz) occupies x the transmittance | permeability which permeate | transmits a glass surface (for example, "1"), and the area ratio which a halftone film (HT) occupies x halftone film The sum of the transmittance (for example, “15-20”), the area ratio occupied by the Cr film, and the transmittance (for example, “0”) for transmitting the Cr film, Multi-value data. When each cell is one pixel, the multi-value data is used as the gradation value of the pixel.

図１では、透過像を用いた検査を行なう構成としているため、発生したパターンデータは、ガラス面を透過する透過率とハーフトーン遮光膜の検査に用いる光源波長での透過率と遮光パターン（クロムパターン）の透過率とを考慮した信号振幅の重み付け加算などの合成処理を行うが、反射像を用いた検査を行なう構成にしてももちろん構わない。かかる場合には、発生したパターンデータは、ガラス面での反射率とハーフトーン遮光膜の検査に用いる光源波長での反射率と遮光パターン（クロムパターン）の反射率とを考慮した信号振幅の重み付け加算などの合成処理を行なえばよい。反射光を使用して検査する場合には、ガラスパターン領域はほとんど光を反射しないため暗く撮影され、遮光パターン（クロムパターン）はよく反射するため明るく撮影される。位相シフトパターン（ハーフトーン）膜はその中間となる。そして、グリッドパターンの各升目について、ガラス面（Ｑｚ）が占める面積比×ガラス面を反射する反射率（例えば、「０」）と、ハーフトーン膜（ＨＴ）が占める面積比×ハーフトーン膜を反射する反射率（例えば、「８０〜８５」）と、Ｃｒ膜が占める面積比と×Ｃｒ膜を反射する反射率（例えば、「１」）との和を求め、求めた値をその升目の多値データとする。各升目が１画素である場合には、その多値データをその画素の階調値とする。   In FIG. 1, since the inspection is performed using the transmission image, the generated pattern data includes the transmittance that transmits the glass surface, the transmittance at the light source wavelength used for the inspection of the halftone light shielding film, and the light shielding pattern (chrome). The composition processing such as weighted addition of the signal amplitude in consideration of the transmittance of the pattern) is performed, but of course, it may be configured to perform the inspection using the reflected image. In such a case, the generated pattern data is a signal amplitude weighting considering the reflectance on the glass surface, the reflectance at the light source wavelength used for the inspection of the halftone light shielding film, and the reflectance of the light shielding pattern (chrome pattern). A synthesis process such as addition may be performed. When inspecting using reflected light, the glass pattern region is photographed dark because it hardly reflects light, and the light shielding pattern (chrome pattern) is photographed brightly because it reflects well. The phase shift pattern (halftone) film is in the middle. For each grid of the grid pattern, the area ratio occupied by the glass surface (Qz) × the reflectance reflecting the glass surface (for example, “0”) and the area ratio occupied by the halftone film (HT) × halftone film The sum of the reflectance (for example, “80 to 85”), the area ratio occupied by the Cr film, and the reflectance (for example, “1”) for reflecting the Cr film is obtained, and the obtained value is calculated as the square. Multi-value data. When each cell is one pixel, the multi-value data is used as the gradation value of the pixel.

参照回路１１２は、送られてきた図形のイメージデータに適切なフィルタ処理を施し、参照画像を生成する。   The reference circuit 112 performs an appropriate filter process on the sent graphic image data to generate a reference image.

図８は、フィルタ処理を説明するための図である。
センサ回路１０６から得られた測定パターンデータは、拡大光学系１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果、隣接画素間の干渉などによってぼやけが生じた状態、すなわちフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータにもフィルタ処理を施して、測定パターンデータに合わせるためである。 FIG. 8 is a diagram for explaining the filter processing.
The measurement pattern data obtained from the sensor circuit 106 is in a state in which blurring occurs due to the resolution characteristics of the magnifying optical system 104, the aperture effect of the photodiode array 105, interference between adjacent pixels, that is, a state in which a filter is applied, in other words. For example, since the image is in a continuously changing analog state, the image data on the design side where the image intensity (light / dark value) is a digital value is also filtered to match the measurement pattern data.

そして、比較回路１０８において、実画像となる測定パターンデータと、参照画像とを所定の領域（エリア）の画像として切り出す。そして、測定パターンデータと参照画像との位置合わせ（エリアアライメント）を行い、エリアアライメントされた測定パターンデータと参照画像とを比較し、例えば、その差分が設定された閾値以上であれば欠陥として判定する。比較回路１０８で欠陥を検出する方法は様々な手段が考えられる。例えば、撮影されたパターン像の信号レベルと参照パターンの信号レベル同士を比較するレベル比較方式や双方の微分値同士を比較する方式など様々な手段がある。さらに、透過画像のほか反射画像を使用する事も考えられる。   Then, the comparison circuit 108 cuts out the measurement pattern data to be a real image and the reference image as an image of a predetermined area (area). Then, the measurement pattern data and the reference image are aligned (area alignment), and the area-aligned measurement pattern data and the reference image are compared. For example, if the difference is equal to or greater than a set threshold value, it is determined as a defect. To do. Various means can be considered as a method of detecting a defect by the comparison circuit 108. For example, there are various means such as a level comparison method that compares the signal level of the captured pattern image with the signal level of the reference pattern, and a method that compares the differential values of both. Further, it is conceivable to use a reflection image in addition to a transmission image.

ここで、ガラス基板上にハーフトーン膜による所定の周期でラインアンドスペースの微細パターンが形成されたフォトマスクを検査する場合、通常、連続移動の検査走査中のマスク像を撮影する光学系のオートフォーカス機構は、膜面に焦点が合うようにオートフォーカス制御回路１４０によりピエゾ素子１４２がサーボ制御されている。すなわち、ガラス面では、ガラス面に焦点が合うようにサーボ制御され、ハーフトーン膜が形成された領域では、ハーフトーン膜上面に焦点が合うようにサーボ制御される。しかし、上述したように、サーボの応答特性とパターンの特定の周期が干渉して発振してしまうと本来の制御量よりも過剰に反応してしまう。かかる現象を起こさないように、ピエゾ素子１４２の駆動およびサーボの応答特性を，発振を起こす周波数よりも十分低く（例えば２０Ｈｚ）すると、微細パターンでは追従遅れが生じ、ある焦点高さで固定され動けなくなってしまう。そこで、本実施の形態では、所定の領域ごとに平均膜厚分布を求め、フォーカスオフセットをパターンに応じて補正する。   Here, when inspecting a photomask in which a line-and-space fine pattern is formed on a glass substrate with a predetermined period by a halftone film, an optical system that automatically captures a mask image during continuous movement inspection scanning is used. In the focus mechanism, the piezo element 142 is servo-controlled by the autofocus control circuit 140 so that the film surface is focused. That is, servo control is performed so that the glass surface is focused on the glass surface, and in the region where the halftone film is formed, servo control is performed so that the upper surface of the halftone film is focused. However, as described above, if the response characteristic of the servo and a specific period of the pattern interfere with each other and oscillate, it will react more excessively than the original control amount. If the drive and servo response characteristics of the piezo element 142 are sufficiently lower than the frequency at which oscillation occurs (for example, 20 Hz) so as not to cause such a phenomenon, a follow-up delay occurs in the fine pattern, and the fixed pattern height is fixed and moved. It will disappear. Therefore, in this embodiment, an average film thickness distribution is obtained for each predetermined region, and the focus offset is corrected according to the pattern.

すなわち、平均膜厚演算工程として、平均膜厚演算部の一例となる平均膜厚演算回路２５０は、パターンの設計形状データと前記パターンの膜厚情報とを入力し、前記パターンの設計形状データと前記パターンの膜厚情報とに基づいて、所定の領域の平均膜厚を演算する。例えば、所定の領域として、２００μｍ×２００μｍの領域とする。   That is, as an average film thickness calculation step, the average film thickness calculation circuit 250, which is an example of an average film thickness calculation unit, inputs pattern design shape data and the pattern film thickness information, and the pattern design shape data Based on the film thickness information of the pattern, the average film thickness of a predetermined region is calculated. For example, the predetermined area is an area of 200 μm × 200 μm.

図９は、平均膜厚を演算する手法を説明するための図である。
図９（ａ）には、所定の領域として、ガラス基板２０２上に膜厚ｔ１のハーフトーン膜２０４による所定の周期でラインアンドスペースの微細パターンが形成された領域が記載されている。その領域内の上述した所定の量子化寸法で細分化されたグリッドのパターンごとに平均膜厚を演算して、さらに、前記所定の領域としての平均膜厚を演算する。所定の量子化寸法のグリッドのパターンとして、例えば、画素単位に分割すると好適である。図９（ａ）では、かかる所定の領域内の画素Ｘ１を示している。 FIG. 9 is a diagram for explaining a method of calculating the average film thickness.
FIG. 9A shows a region where a line-and-space fine pattern is formed on the glass substrate 202 at a predetermined cycle by the halftone film 204 having a film thickness t1 as the predetermined region. An average film thickness is calculated for each grid pattern subdivided with the above-described predetermined quantization size in the region, and an average film thickness as the predetermined region is calculated. As a grid pattern having a predetermined quantization size, for example, it is preferable to divide into a pixel unit. FIG. 9A shows the pixel X1 in the predetermined area.

図９（ｂ）に示すように、画素Ｘ１を上面から見ると、画素Ｘ１の領域は、ハーフトーン膜２０４の領域（ＨＴ）とガラス面の領域（Ｑｚ）とが混在した領域となる。平均膜厚演算回路２５０内では、演算部の一例である重み付け演算回路２５２が、前記所定の領域を細分化した各領域である各画素について、パターン面上、前記パターンが占める面積比に前記パターンの膜厚を乗算器により乗じた値を演算する。言い換えれば、画素Ｘ１の領域のうち、領域（ＨＴ）の面積比をａ１、Ｃｒ膜２０６の領域（Ｃｒ）の面積比をｂ１、領域（Ｑｚ）の面積比をｃ１（ただし、ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝１）とすると、ｂ１＝０なので、画素Ｘ１での平均膜厚Ｔ１は、Ｔ１＝ａ１・ｔ１となる。   As shown in FIG. 9B, when the pixel X1 is viewed from above, the region of the pixel X1 is a region where the region (HT) of the halftone film 204 and the region (Qz) of the glass surface are mixed. In the average film thickness calculation circuit 250, the weighting calculation circuit 252 which is an example of a calculation unit, for each pixel which is each region obtained by subdividing the predetermined region, the pattern occupies the area ratio occupied by the pattern on the pattern surface. A value obtained by multiplying the film thickness by a multiplier is calculated. In other words, among the regions of the pixel X1, the area ratio of the region (HT) is a1, the area ratio of the region (Cr) of the Cr film 206 is b1, and the area ratio of the region (Qz) is c1 (where a1 + b1 + c1 = 1). Then, since b1 = 0, the average film thickness T1 at the pixel X1 is T1 = a1 · t1.

そして、画素Ｘ１を含むハーフトーン膜２０４とガラス面とのラインアンドスペースパターンが形成された所定の領域全体での平均膜厚を演算する。演算部の一例である平均化演算回路２５４が、前記所定の領域を細分化した各領域である各画素について計算された合計値を前記各領域の領域数で除した値を演算する。そして、平均化演算回路２５４で演算された値をかかる所定の領域における平均膜厚とする。   And the average film thickness in the whole predetermined area | region in which the line and space pattern of the halftone film | membrane 204 containing the pixel X1 and a glass surface was formed is calculated. An averaging calculation circuit 254, which is an example of a calculation unit, calculates a value obtained by dividing the total value calculated for each pixel, which is each area obtained by subdividing the predetermined area, by the number of areas in each area. The value calculated by the averaging calculation circuit 254 is set as the average film thickness in the predetermined region.

図１０は、所定の領域を細分化した状態を示す図である。
図１０に示すように、画素Ｘ１を含むかかる所定の領域を２００μｍ×２００μｍのエリアＸとすると、エリアＸでの平均膜厚Ｔは、エリアＸ内の画素数ｎの各画素の平均膜厚Ｔｎの和を画素数ｎで割った値となる。 FIG. 10 is a diagram showing a state where a predetermined area is subdivided.
As shown in FIG. 10, when such a predetermined area including the pixel X1 is an area X of 200 μm × 200 μm, the average film thickness T in the area X is the average film thickness Tn of each pixel of the number n of pixels in the area X. Is the value divided by the number of pixels n.

光学画像取得工程として、平均膜厚演算回路２５０で演算されたエリアＸの平均膜厚Ｔは、オートフォーカス制御回路１４０に出力され、オートフォーカス制御回路１４０は、光学画像取得部１５０が、前記パターンの設計形状データと前記パターンの膜厚情報とに基づいて作成されたマスクパターンが形成されたフォトマスク１０１を用いて、エリアＸに対応するマスクパターンの領域の光学画像を取得する場合に、ピエゾ素子１４２を制御する。そして、光学画像取得部１５０は、前記平均膜厚Ｔに合焦位置を合わせて光学画像を取得する。   As the optical image acquisition step, the average film thickness T of the area X calculated by the average film thickness calculation circuit 250 is output to the autofocus control circuit 140. The autofocus control circuit 140 is configured so that the optical image acquisition unit 150 has the pattern described above. When an optical image of a mask pattern region corresponding to area X is acquired using a photomask 101 on which a mask pattern created based on the design shape data of the pattern and the film thickness information of the pattern is formed, The element 142 is controlled. Then, the optical image acquisition unit 150 acquires an optical image by adjusting the in-focus position to the average film thickness T.

以上のように、平均膜厚に合焦位置をオフセットすることにより、所定の周期のラインアンドスペースの微細パターンが形成された領域の光学画像を取得する場合に、サーボの応答特性とパターンの周期が干渉して発振してしまうことを防止することができる。よって、応答周波数を例えば２０Ｈｚから１００Ｈｚに上げ、発振周波数に当たらない他の領域を走査する際のパターンへの追従性を向上させることができる。   As described above, when acquiring an optical image of a region in which a fine pattern of line and space of a predetermined cycle is formed by offsetting the focus position to the average film thickness, the servo response characteristics and the pattern cycle Can be prevented from oscillating due to interference. Therefore, the response frequency can be increased from 20 Hz to 100 Hz, for example, and the followability to the pattern when scanning other regions that do not hit the oscillation frequency can be improved.

同様に、図９（ａ）には、広い面積に膜厚ｔ１のハーフトーン膜２０４が形成され、その上に遮光膜となるクロム（Ｃｒ）膜２０６が形成されたフォトマスク１０１が記載されている。ここでは、ハーフトーン膜２０４とＣｒ膜２０６との合計膜厚がｔ２で示される。所定の領域内に、さらに、Ｃｒ膜２０６が混在する場合には、以下のように平均膜厚を演算する。   Similarly, FIG. 9A shows a photomask 101 in which a halftone film 204 having a film thickness t1 is formed over a large area, and a chromium (Cr) film 206 serving as a light shielding film is formed thereon. Yes. Here, the total film thickness of the halftone film 204 and the Cr film 206 is indicated by t2. When the Cr film 206 is further mixed in the predetermined region, the average film thickness is calculated as follows.

平均膜厚演算工程として、平均膜厚演算回路２５０は、ハーフトーン膜２０４のパターンの設計形状データとハーフトーン膜２０４の膜厚情報と、Ｃｒ膜２０６のパターンの設計形状データとＣｒ膜２０６の膜厚情報とを入力し、かかる設計形状データと膜厚情報とに基づいて、所定の領域の平均膜厚を演算する。   As an average film thickness calculation step, the average film thickness calculation circuit 250 includes a design shape data of the halftone film 204 pattern, film thickness information of the halftone film 204, a design shape data of the pattern of the Cr film 206, and the Cr film 206. The film thickness information is input, and the average film thickness of a predetermined region is calculated based on the design shape data and the film thickness information.

例えば、所定の領域内に、画素Ｘ２を含む場合、図９（ｂ）に示すように、画素Ｘ２を上面から見ると、画素Ｘ２の領域は、ハーフトーン膜２０４の領域（ＨＴ）とＣｒ膜２０６の領域（Ｃｒ）とガラス面の領域（Ｑｚ）とが混在した領域となる。平均膜厚演算回路２５０内では、演算部の一例である重み付け演算回路２５２が、所定の領域を細分化した各領域となる各画素について、パターン面上、ハーフトーン膜２０４が全面に占める面積比に前記ハーフトーン膜２０４の膜厚を乗じた値と、パターン面上、前記Ｃｒ膜２０６が全面に占める面積比にハーフトーン膜２０４とＣｒ膜２０６の膜厚の和ｔ２を乗じた値との合計値を演算する。言い換えれば、画素Ｘ２の領域のうち、領域（ＨＴ）の面積比をａ２、領域（Ｃｒ）の面積比をｂ２、領域（Ｑｚ）の面積比をｃ２（ただし、ａ２＋ｂ２＋ｃ２＝１）とすると、画素Ｘ２での平均膜厚Ｔ２は、Ｔ２＝ａ１・ｔ１＋ｂ１・ｔ２で示すことができる。   For example, when the pixel X2 is included in a predetermined region, as shown in FIG. 9B, when the pixel X2 is viewed from the top, the region of the pixel X2 is the region (HT) of the halftone film 204 and the Cr film. The region 206 (Cr) and the glass surface region (Qz) are mixed. In the average film thickness arithmetic circuit 250, the weighting arithmetic circuit 252 which is an example of the arithmetic unit has an area ratio that the halftone film 204 occupies the entire surface of the pattern surface for each pixel that is a subdivision of a predetermined region. Multiplied by the film thickness of the halftone film 204 and a value obtained by multiplying the area ratio of the Cr film 206 over the entire pattern surface by the sum t2 of the film thicknesses of the halftone film 204 and the Cr film 206. Calculate the total value. In other words, if the area ratio of the region (HT) is a2, the area ratio of the region (Cr) is b2, and the area ratio of the region (Qz) is c2 (where a2 + b2 + c2 = 1) in the region of the pixel X2. The average film thickness T2 at X2 can be expressed by T2 = a1 · t1 + b1 · t2.

そして、画素Ｘ２を含む所定の領域全体での平均膜厚を演算する。演算部の一例である平均化演算回路２５４が、前記所定の領域を細分化した各領域となる各画素について計算された合計値の総和を前記各領域の領域数で除した値を演算する。そして、平均化演算回路２５４で演算された値をかかる所定の領域における平均膜厚とする。   And the average film thickness in the whole predetermined area | region containing the pixel X2 is calculated. An averaging calculation circuit 254, which is an example of a calculation unit, calculates a value obtained by dividing the sum of the total values calculated for each pixel as each area obtained by subdividing the predetermined area by the number of areas in each area. The value calculated by the averaging calculation circuit 254 is set as the average film thickness in the predetermined region.

平均膜厚演算回路２５０で演算された所定の領域の平均膜厚Ｔは、オートフォーカス制御回路１４０に出力され、光学画像取得工程として、オートフォーカス制御回路１４０は、光学画像取得部１５０が、ハーフトーン膜２０４のパターンの設計形状データとハーフトーン膜２０４の膜厚情報と、Ｃｒ膜２０６のパターンの設計形状データとＣｒ膜２０６の膜厚情報とに基づいて作成されたマスクパターンが形成されたフォトマスク１０１を用いて、所定の領域に対応するマスクパターンの領域の光学画像を取得する場合に、ピエゾ素子１４２を制御する。そして、光学画像取得部１５０は、前記平均膜厚Ｔに合焦位置を合わせて光学画像を取得する。   The average film thickness T of the predetermined region calculated by the average film thickness calculation circuit 250 is output to the autofocus control circuit 140. As an optical image acquisition process, the autofocus control circuit 140 includes the optical image acquisition unit 150 configured to A mask pattern created based on the design shape data of the pattern of the tone film 204, the film thickness information of the halftone film 204, the design shape data of the pattern of the Cr film 206, and the film thickness information of the Cr film 206 was formed. When an optical image of a mask pattern region corresponding to a predetermined region is acquired using the photomask 101, the piezo element 142 is controlled. Then, the optical image acquisition unit 150 acquires an optical image by adjusting the in-focus position to the average film thickness T.

以上のように、所定の領域ごとに平均膜厚分布を求めることで、フォーカスオフセットをパターンに応じて補正することができる。   As described above, the focus offset can be corrected according to the pattern by obtaining the average film thickness distribution for each predetermined region.

図１１は、フォーカス制御における従来技術との比較を説明するための図である。
実際の検査装置では、光学系を固定してステージに載置されたマスクが連続およびステップ移動を行うものであるが、本図ではマスクを固定してレンズが移動するごとく表示している。従来のオートフォーカス制御では、上述したように、追従遅れが生じてしまいガラスからハーフトーンへの変化部分などではフォーカスが合わない区間が存在するなどの課題がある。区間（１）ではパターンが微細なためガラスとハーフトーン膜厚の中間のいずれかの高さで推移する。また、区間（２）で示すように、従来のフォーカス制御ではサーボの応答特性とパターンの周期が干渉して本来の制御量よりも過剰に反応する現象も考えられる。本実施の形態によれば、ステージが走行する先のパターン情報を予め演算して合焦位置に制御できるので、安定してガラスとハーフトーン膜厚の中間の高さに制御することができるようになる。また、図１１の例の区間（１）だけでなく、区間（２）も同様にパターンの膜厚の平均化計算を行なうことができる。そのため、区間（２）でも安定してガラスとハーフトーン膜厚の中間の適切な高さに制御することができるようになる。さらに、応答周波数を上げることができるので、パターンへの追従性も向上させることができる。 FIG. 11 is a diagram for explaining comparison with the prior art in focus control.
In an actual inspection apparatus, the mask placed on the stage with the optical system fixed is continuously and stepped, but in this figure, the mask is fixed and displayed as the lens moves. In the conventional autofocus control, as described above, there is a problem that a follow-up delay occurs, and there is a section where the focus is not achieved in a changing portion from glass to halftone. In the section (1), since the pattern is fine, the pattern changes at any height between the glass and the halftone film thickness. Further, as shown in the section (2), in the conventional focus control, there may be a phenomenon in which the response characteristic of the servo interferes with the pattern period and reacts more excessively than the original control amount. According to the present embodiment, the pattern information of the destination where the stage travels can be calculated in advance and controlled to the in-focus position, so that it can be stably controlled to an intermediate height between the glass and the halftone film thickness. become. Further, not only the section (1) in the example of FIG. 11 but also the section (2) can be similarly calculated for averaging the film thickness of the pattern. For this reason, it is possible to stably control to an appropriate height between the glass and the halftone film thickness even in the section (2). Furthermore, since the response frequency can be increased, the followability to the pattern can also be improved.

以上のように、本実施の形態の平均膜厚演算回路２５０では、遮光パターン、位相シフトパターンそれぞれのパターンデータに膜厚相当の重み付けをしてそれらを加算することで、被検査マスク上の膜厚分布を求めることができる。そして、求めた膜厚分布マップは、オートフォーカス制御回路１４０に伝達される。膜厚分布の演算方法は、上述したように、予め遮光パターン、位相シフトパターンそれぞれの膜厚データを入力しておき、両方ともパターンが存在しない場所を基準として、それぞれのパターンマップのパターンありの領域にそれぞれの膜厚相当の重み付けをして加算する。求まった膜厚分布マップは、微細なパターン変化でオートフォーカス回路が誤反応せぬように、所定の空間領域分をオートフォーカス制御回路１４０に伝達することが望ましい。   As described above, in the average film thickness calculation circuit 250 of the present embodiment, the film data on the mask to be inspected is weighted by adding the weight corresponding to the film thickness to each pattern data of the light shielding pattern and the phase shift pattern. A thickness distribution can be obtained. The obtained film thickness distribution map is transmitted to the autofocus control circuit 140. As described above, the calculation method of the film thickness distribution is that the film thickness data of the light shielding pattern and the phase shift pattern are input in advance, and the pattern map has a pattern on the basis of the location where the pattern does not exist. The areas are weighted corresponding to each film thickness and added. The obtained film thickness distribution map is desirably transmitted to the autofocus control circuit 140 for a predetermined space area so that the autofocus circuit does not react erroneously by a minute pattern change.

以上の説明では、グリットパターンとして、画素単位に分割した例について説明したが、グリットパターンとして、２値のビットパターンとして分割しても構わない。かかる場合には、遮光パターンの各升目において、パターンありを論理１、パターンなしを論理０として、各升目に遮光パターンの膜厚ｔ３（ここでは、ｔ３とする）を乗じた値を所定の領域内で合計する。同様に、位相シフトパターンの各升目において、パターンありを論理１、パターンなしを論理０として、各升目に位相シフトパターンの膜厚ｔ１を乗じた値を所定の領域内で合計する。遮光パターンでの合計値と位相シフトパターンでの合計値との和を所定の領域内の升目数で除した値をかかる所定の領域における平均膜厚とすればよい。すなわち、重み付け演算回路２５２が、各升目に遮光パターンの膜厚ｔ３を乗じた値を演算し、演算された値を所定の領域内で合計する。そして、同様に、重み付け演算回路２５２が、各升目に位相シフトパターンの膜厚ｔ１を乗じた値を演算し、所定の領域内で合計する。そして、平均化演算回路２５４が、遮光パターンでの合計値と位相シフトパターンでの合計値との和を所定の領域内の升目数で除した値を演算すればよい。   In the above description, an example in which the grid pattern is divided into pixel units has been described. However, the grid pattern may be divided into binary bit patterns. In such a case, in each cell of the light shielding pattern, a value obtained by multiplying each cell by a logic 1 and a logic 0 by no pattern, and by multiplying each cell by the thickness t3 (here, t3) of the light shielding pattern is a predetermined region. Within. Similarly, in each cell of the phase shift pattern, the value obtained by multiplying each cell by the film thickness t1 of the phase shift pattern is summed within a predetermined region, with the logic “1” indicating the presence of the pattern and the logic “0”. A value obtained by dividing the sum of the total value in the light shielding pattern and the total value in the phase shift pattern by the number of cells in the predetermined area may be used as the average film thickness in the predetermined area. That is, the weighting calculation circuit 252 calculates a value obtained by multiplying each cell by the film thickness t3 of the light shielding pattern, and sums the calculated values within a predetermined region. Similarly, the weighting calculation circuit 252 calculates a value obtained by multiplying each square by the film thickness t1 of the phase shift pattern, and totals the values within a predetermined region. Then, the averaging calculation circuit 254 may calculate a value obtained by dividing the sum of the total value in the light shielding pattern and the total value in the phase shift pattern by the number of cells in a predetermined area.

次に、位相シフトパターン（ハーフトーンパターン）は、図６や図９や図１１に示したように、１枚のマスク内でも微細なパターンを形成したいメインパターン部分に用いられることが多く、これに対して、広いパターンには、補助的に遮光パターン（クロムパターン）が使用される場合がある。位相シフトパターン（ハーフトーンパターン）に求められる欠陥検出感度に対して、補助的に用いられる遮光パターン（クロムパターン）の欠陥判定を緩くすることで、本来考慮しなくても良い欠陥を誤検出しなくて済ますことができる。   Next, the phase shift pattern (halftone pattern) is often used for a main pattern portion where a fine pattern is to be formed even within one mask, as shown in FIGS. On the other hand, a light shielding pattern (chrome pattern) may be used as a supplementary pattern for a wide pattern. By making the defect judgment of the light-shielding pattern (chrome pattern) used as a supplement to the defect detection sensitivity required for the phase shift pattern (halftone pattern), it is possible to falsely detect defects that do not need to be considered originally. You can do it.

すなわち、光学画像取得工程として、光学画像取得部１５０が、ハーフトーンのパターンの設計形状データとクロムパターンの設計形状データに基づいて作成されたマスクパターンが形成されたフォトマスク１０１の光学画像を取得する場合、判定工程として、判定部の一例であるパターン重なり状況判定回路２５６が、ハーフトーンのパターンの設計形状データとクロムパターンの設計形状データに基づいて、変更可能な比較判定閾値のうち、いずれの比較判定閾値を用いるかを判定し、判定された結果（しきい値補正信号）を比較回路１０８に出力する。そして、比較工程として、比較回路１０８は、入力したパターン重なり状況判定回路２５６の判定結果に従って、変更可能な比較判定閾値のいずれかを用いて、前記マスクパターンの光学画像と参照画像とを比較する。そして、判定工程として、パターン重なり状況判定回路２５６は、は、ハーフトーンパターン上にクロムパターンが形成される場合に、前記比較回路１０８が、クロムパターンが在る前記マスクパターンの光学画像と参照画像とを比較する場合に、相対的に感度の緩い比較判定閾値を用いるように判定する。クロムパターンは、広い面積に補助的に用いられる遮光パターンなので、相対的に感度の緩い比較判定閾値で十分である。これにより、本来考慮しなくても良い欠陥を誤検出しなくて済ますことができる。   That is, as an optical image acquisition step, the optical image acquisition unit 150 acquires an optical image of the photomask 101 on which a mask pattern created based on the design shape data of the halftone pattern and the design shape data of the chrome pattern is formed. In this case, as a determination step, the pattern overlap state determination circuit 256, which is an example of a determination unit, can select one of the comparison determination thresholds that can be changed based on the design shape data of the halftone pattern and the design shape data of the chrome pattern. The comparison determination threshold is used, and the determination result (threshold correction signal) is output to the comparison circuit 108. Then, as a comparison process, the comparison circuit 108 compares the optical image of the mask pattern with the reference image using any of the changeable comparison determination thresholds according to the input determination result of the pattern overlap state determination circuit 256. . Then, as a determination step, the pattern overlap state determination circuit 256 is configured such that when the chrome pattern is formed on the halftone pattern, the comparison circuit 108 determines that the optical image and the reference image of the mask pattern in which the chrome pattern exists. Is compared with a comparative determination threshold value with relatively low sensitivity. Since the chrome pattern is a light-shielding pattern that is used supplementarily over a wide area, a comparatively low sensitivity comparison judgment threshold is sufficient. As a result, it is possible to avoid erroneously detecting defects that do not need to be considered.

以上のように、本実施の形態では、パターン重なり状況判定回路２５６で位相シフトパターン（ハーフトーンパターン）の領域と遮光パターン（クロムパターン）の領域を識別して、判定しきい値補正信号として検査中の領域の情報を比較回路１０８に伝達すればよい。よって、比較回路１０８では、比較判定の判定閾値を動的に変化させることができる。   As described above, in the present embodiment, the pattern overlap state determination circuit 256 identifies the phase shift pattern (halftone pattern) region and the light-shielding pattern (chrome pattern) region and inspects them as a determination threshold correction signal. Information on the inside region may be transmitted to the comparison circuit 108. Therefore, the comparison circuit 108 can dynamically change the determination threshold for comparison determination.

ここで、パターン重なり状況判定回路２５６では、パターン発生回路２４４において、所定の量子化寸法のグリッドのパターンとして２値ないしは多値で展開された図形パターンデータの各升目に少しでもクロムパターンが含まれていれば、相対的に感度の緩い比較判定閾値を用いるように判定することが望ましい。例えば、各升目が図９に示したように画素単位である場合には、領域（Ｃｒ）の面積比ｂが少しでも在れば相対的に感度の緩い比較判定閾値を用いるように判定する。クロムパターンは、もともと面積の広い寸法精度の緩いパターンで用いられる。よって、比較判定閾値が緩くても構わないからである。   Here, in the pattern overlap state determination circuit 256, the pattern generation circuit 244 includes even a little chrome pattern in each square of the graphic pattern data developed in binary or multivalue as a grid pattern of a predetermined quantization dimension. If so, it is desirable to make a determination so as to use a comparative determination threshold with relatively low sensitivity. For example, in the case where each cell is a pixel unit as shown in FIG. 9, if there is even a small area ratio b of the region (Cr), it is determined to use a comparatively weak comparison determination threshold value. The chrome pattern is originally used as a loose pattern with a wide area and dimensional accuracy. Therefore, the comparison determination threshold value may be loose.

ここで、所定の量子化寸法のグリッドパターンは、２値のビットパターンでも構わない。
図１２は、２値のビットパターンの一例を示す図である。
図１２（ａ）には、パターンＡとして、クロムパターンの一部を示している。図１２（ｂ）には、パターンＢとして、ハーフトーンパターンの一部を示している。そして、ハーフトーンパターンとクロムパターンとをそれぞれ所定のグリッドのビットパターンとして取り扱い、同一位置のパターン同士を重ね合わせて合成する。合成方法は、それぞれのパターンありを論理１、パターンなしを論理０とみなして図１２（ｃ）に示すように論理積を採るなどの方法が考えられる。そして、パターン重なり状況判定回路２５６は、合成後に論理１となったビット領域を相対的に感度の緩い比較判定閾値を用いるように判定する。グリッドが一致せず異なる場合には、一方に合わせて他方を再サンプリングするなどして合成すればよい。 Here, the grid pattern having a predetermined quantization dimension may be a binary bit pattern.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a binary bit pattern.
FIG. 12A shows a part of the chromium pattern as the pattern A. FIG. 12B shows a part of the halftone pattern as the pattern B. Then, the halftone pattern and the chrome pattern are each handled as a bit pattern of a predetermined grid, and the patterns at the same position are superimposed and synthesized. As a synthesis method, a method of taking a logical product as shown in FIG. 12 (c) by regarding each pattern as a logic 1 and no pattern as a logic 0 can be considered. Then, the pattern overlap state determination circuit 256 determines that the bit region that has become logic 1 after synthesis is used with a comparatively low sensitivity comparison determination threshold value. If the grids do not match and differ, they may be synthesized by resampling the other in accordance with one.

ここで、遮光パターン（クロムパターン）の領域だけ欠陥判定閾値を緩和するには、クロムパターンのビットマップを求めて、その論理１の領域は感度緩和、論理０の領域を感度通常として取り扱うよう比較回路に通知すればよい。   Here, in order to relax the defect judgment threshold only in the area of the shading pattern (chrome pattern), a bit map of the chrome pattern is obtained, and the comparison is made so that the logic 1 area is treated as sensitivity reduction and the logic 0 area is treated as normal sensitivity. What is necessary is just to notify a circuit.

さらに、同様の考慮は位相シフトパターン（ハーフトーンパターン）と遮光パターン（クロムパターン）のパターン境界においても有効である。よって、クロムパターンのエッジ位置から所定の寸法幅の境界領域を定義してその領域は欠陥判定閾値を緩和することが考えられる。かかる場合には、パターン重なり状況判定回路２５６は、合成後に論理１となったビット領域を相対的に感度の緩い比較判定閾値を用いるように判定するとともに、論理０となったビット領域でも論理１となったビット領域から所定のビット数分、相対的に感度の緩い比較判定閾値を用いるように判定するとよい。かかる境界領域として、位相シフトパターン（ハーフトーンパターン）と遮光パターン（クロムパターン）のパターン境界位置から位相シフトパターン側に位相シフトパターンだけの幅の１／２０以内の幅を緩和領域とすると好適である。例えば、位相シフトパターンだけの幅が１０μｍである場合、境界から０．５μｍ以内を緩和領域とするとよい。   Further, the same consideration is effective at the pattern boundary between the phase shift pattern (halftone pattern) and the light shielding pattern (chrome pattern). Therefore, it is conceivable that a boundary region having a predetermined width is defined from the edge position of the chrome pattern, and that region relaxes the defect determination threshold. In such a case, the pattern overlap state determination circuit 256 determines that the bit area that has become logic 1 after the synthesis uses a comparatively low sensitivity comparison determination threshold value, and also performs logic 1 in the bit area that has become logic 0. It may be determined to use a comparative determination threshold value having a relatively low sensitivity for a predetermined number of bits from the bit region. As such a boundary region, it is preferable that the width within 1/20 of the width of only the phase shift pattern from the pattern boundary position of the phase shift pattern (halftone pattern) and the light-shielding pattern (chrome pattern) is set as the relaxation region. is there. For example, when the width of only the phase shift pattern is 10 μm, the relaxation region may be within 0.5 μm from the boundary.

以上のように、比較判定閾値を緩める領域を判定し、比較回路１０８に通知することにより、本来考慮しなくても良い欠陥を誤検出しなくて済ますことができる。   As described above, by determining a region where the comparison determination threshold value is relaxed and notifying the comparison circuit 108, it is possible to avoid erroneously detecting a defect that should not be considered originally.

実施の形態２．
実施の形態１では、グリットパターンを「１」或いは「０」のビットパターンで表す場合についても説明したが、かかる「１」或いは「０」の代わりに、位相シフトパターン（ハーフトーン）膜の検査光波長での透過率あるいは反射率と遮光パターン（クロムパターン）膜の検査光波長での透過率あるいは反射率とを使用してもよい。言い換えれば、透過率あるいは反射率を識別子として用いても構わない。その他の構成は、実施の形態１或いは２と同様で構わないため、説明を省略する。 Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the case where the grid pattern is represented by a bit pattern of “1” or “0” has been described, but instead of such “1” or “0”, a phase shift pattern (halftone) film inspection is performed. The transmittance or reflectance at the light wavelength and the transmittance or reflectance at the inspection light wavelength of the light shielding pattern (chrome pattern) film may be used. In other words, transmittance or reflectance may be used as an identifier. Since other configurations may be the same as those in the first or second embodiment, description thereof is omitted.

平均膜厚演算を行なう場合、遮光パターンの各升目において、パターンありを透過率値（例えば、「０」）或いは反射率値（例えば、「１」）、パターンなしをその他の値として、所定の領域内で、各升目のうち、パターンありの升目数だけ遮光パターンの膜厚ｔ３を加算した値を演算する。同様に、位相シフトパターンの各升目において、パターンありを透過率値（例えば、「１５〜２０」）或いは反射率値（例えば、「８０〜８５」）、パターンなしをその他の値として、所定の領域内で、各升目のうち、パターンありの升目数だけ位相シフトパターンの膜厚ｔ１を加算した値を演算する。そして、遮光パターンでの加算合計値と位相シフトパターンでの加算合計値との和を所定の領域内の升目数で除した値をかかる所定の領域における平均膜厚とすればよい。すなわち、重み付け演算回路２５２が、パターンありの升目数だけ遮光パターンの膜厚ｔ３を加算した値を演算する。そして、同様に、重み付け演算回路２５２が、パターンありの升目数だけ位相シフトパターンの膜厚ｔ１を加算した値を演算する。そして、平均化演算回路２５４が、遮光パターンでの合計値と位相シフトパターンでの合計値との和を所定の領域内の升目数で除した値を演算すればよい。   When the average film thickness calculation is performed, in each cell of the light shielding pattern, the presence of a pattern is set as a transmittance value (for example, “0”) or the reflectance value (for example, “1”), and the value without pattern is set to other values. Within the region, a value obtained by adding the film thickness t3 of the light shielding pattern by the number of cells having a pattern among the cells is calculated. Similarly, in each cell of the phase shift pattern, a pattern is set as a transmittance value (for example, “15 to 20”) or a reflectance value (for example, “80 to 85”), and no pattern is set as another value. Within the region, a value obtained by adding the film thickness t1 of the phase shift pattern by the number of cells having a pattern among the cells is calculated. Then, a value obtained by dividing the sum of the added total value in the light shielding pattern and the added total value in the phase shift pattern by the number of cells in the predetermined area may be used as the average film thickness in the predetermined area. That is, the weighting calculation circuit 252 calculates a value obtained by adding the film thickness t3 of the light shielding pattern by the number of cells having the pattern. Similarly, the weighting calculation circuit 252 calculates a value obtained by adding the film thickness t1 of the phase shift pattern by the number of cells having the pattern. Then, the averaging calculation circuit 254 may calculate a value obtained by dividing the sum of the total value in the light shielding pattern and the total value in the phase shift pattern by the number of cells in a predetermined area.

パターン重なり状況判定を行なう場合、パターン重なり状況判定回路２５６は、遮光パターンの各升目において、パターンありを透過率値（例えば、「０」）或いは反射率値（例えば、「１」）、パターンなしをその他の値として、所定の領域内で、各升目のうち、パターンありの升目の位置で、判定閾値を緩和するようにすればよい。   When pattern overlap state determination is performed, the pattern overlap state determination circuit 256 indicates that there is a pattern in each cell of the light shielding pattern, and that there is a transmittance value (for example, “0”) or a reflectance value (for example, “1”), and there is no pattern. As other values, the determination threshold value may be relaxed at the positions of the cells having a pattern among the cells in a predetermined region.

以上のように、透過率あるいは反射率を識別子として用いても実施の形態１と同等の効果を得ることができる。   As described above, even when the transmittance or reflectance is used as an identifier, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

実施の形態３．
上述した各実施の形態では、パターン発生回路２４２，２４４で発生させたハーフトーン図形パターンデータとクロム図形パターンデータをそれぞれ所定のグリッドのパターンとして取り扱い、同一位置のパターン同士を重ね合わせて合成する場合について説明した。実施の形態３では、ハーフトーン図形パターンデータを展開する量子化寸法は微細パターンを表現するために比較的細かな寸法にして、クロム図形パターンデータを展開する量子化寸法は比較的大きな量子化寸法とする組み合わせとする場合について説明する。その他の構成は、実施の形態１或いは２と同様で構わないため、説明を省略する。 Embodiment 3 FIG.
In each of the above-described embodiments, the halftone graphic pattern data and the chrome graphic pattern data generated by the pattern generation circuits 242 and 244 are each handled as a predetermined grid pattern, and the patterns at the same position are superimposed and combined. Explained. In the third embodiment, the quantization dimension for developing the halftone graphic pattern data is set to a relatively fine dimension to express a fine pattern, and the quantization dimension for developing the chrome graphic pattern data is set to a relatively large quantization dimension. A case where a combination is used will be described. Since other configurations may be the same as those in the first or second embodiment, description thereof is omitted.

図１３は、展開量子化寸法の異なるグリッドパターンの一例を示す図である。
図１３において、ハーフトーン（ＨＴ）図形パターンデータの一部が、図１３（ａ）に、クロム（Ｃｒ）図形パターンデータの一部が、図１３（ｂ）に示されている。ここでは、ハーフトーン（ＨＴ）パターンは、クロム（Ｃｒ）パターンの１／２（面積で１／４）の量子化寸法で展開されている。かかるグリッドが異なる場合には、一方に合わせて他方を再サンプリングする。かかる場合、ハーフトーン（ＨＴ）パターンの量子化寸法を、クロム（Ｃｒ）パターンの量子化寸法に合わせると好適である。パターン重なり状況判定を行なう場合、クロム領域が少しでも在る領域は、判定閾値を緩和することが望ましいからである。
パターン発生回路２４４は、４倍の量子化寸法でハーフトーン図形パターンデータを再サンプリングする。再サンプリングする場合、もとのビットパターンのパターンありを論理１、パターンなしを論理０とみなして、４倍の量子化寸法の升目内に位置するもとの４つの升目の論理和を演算して、その結果を再サンプリングする４倍の量子化寸法の升目の値とするとよい。少しでもハーフトーン領域が在る領域は、パターンありとすることにより、合成した場合に、Ｃｒ領域でありながらＨＴ領域でないという誤判定を避けることができる。そして、グリッドが一致したところで、２つのパターンを合成すればよい。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of grid patterns having different developed quantization dimensions.
In FIG. 13, part of the halftone (HT) graphic pattern data is shown in FIG. 13A, and part of the chrome (Cr) graphic pattern data is shown in FIG. 13B. Here, the halftone (HT) pattern is developed with a quantization dimension of 1/2 (1/4 in area) of the chromium (Cr) pattern. If the grids are different, resample the other to match one. In such a case, it is preferable to match the quantization dimension of the halftone (HT) pattern to the quantization dimension of the chromium (Cr) pattern. This is because when the pattern overlap state determination is performed, it is desirable to relax the determination threshold in a region where there is even a small amount of the chrome region.
The pattern generation circuit 244 resamples the halftone figure pattern data with a four times quantization size. When resampling is performed, the logical presence of the original bit pattern is regarded as logic 1, and the non-pattern is regarded as logic 0, and the logical sum of the original four cells located within the cell of the quadruple quantization size is calculated. Thus, the result may be a square value having a quantization size of 4 times for re-sampling. By making a region having a halftone region even a little, it is possible to avoid an erroneous determination that the region is a Cr region but not an HT region when combined. Then, the two patterns may be synthesized when the grids match.

ここで、展開する量子化寸法によっては、合成に際して量子化誤差を生じる。
図１４は、展開量子化寸法の異なるグリッドパターンの別の一例を示す図である。
例えば、ある所定の領域を見た場合に、図１４（ａ）に示すハーフトーン（ＨＴ）パターンのビットパターンと、図１４（ｂ）に示すクロム（Ｃｒ）パターンのビットパターンとがそれぞれ展開されていた場合、かかる２つを合成すると図１４（ｃ）に示すようにグリット位置が一致しなくなってしまう。さらに、量子化誤差は、本来のパターン設計データからビットパターンデータに変換する際にも生じているため、一方に合わせて他方を再サンプリングすると誤差が累積することになり、例えばハーフトーンとクロムのエッジ位置が正確な位置からずれてしまう恐れがある。 Here, depending on the quantization dimension to be developed, a quantization error occurs during synthesis.
FIG. 14 is a diagram illustrating another example of grid patterns having different developed quantization dimensions.
For example, when a certain predetermined area is viewed, the bit pattern of the halftone (HT) pattern shown in FIG. 14A and the bit pattern of the chrome (Cr) pattern shown in FIG. 14B are developed. In such a case, if these two are combined, the grid positions will not match as shown in FIG. Further, since the quantization error is also generated when converting the original pattern design data to the bit pattern data, the error is accumulated when the other is resampled in accordance with one, for example, halftone and chrome. There is a risk that the edge position will deviate from the correct position.

そこで、パターン発生回路２４２，２４４は、遮光パターン（クロムパターン）の量子化寸法とグリッド位置と位相シフトパターン（ハーフトーン）の量子化寸法とグリッド位置とを一致させること、あるいは、両者の量子化寸法（グリッドサイズ）を整数倍の関係にすることで、平均膜厚演算回路２５０内で、平均膜厚の演算やパターン重なり状況を判定する場合の合成に伴う量子化誤差を避けることができる。   Therefore, the pattern generation circuits 242 and 244 match the quantization dimension of the light shielding pattern (chrome pattern) and the grid position with the quantization dimension of the phase shift pattern (halftone) and the grid position, or quantize both. By making the dimension (grid size) an integer multiple, it is possible to avoid quantization errors associated with synthesis when calculating the average film thickness and determining the pattern overlap state in the average film thickness calculation circuit 250.

図１５は、展開量子化寸法の異なるグリッドパターンの別の一例を示す図である。
例えば、ある所定の領域を見た場合に、図１５（ａ）に示すハーフトーン（ＨＴ）パターンのビットパターンと、図１５（ｂ）に示すクロム（Ｃｒ）パターンのビットパターンとがそれぞれ展開されていた場合、図１５（ｂ）に示すクロム（Ｃｒ）パターンのビットパターンの量子化寸法を図１５（ａ）に示すハーフトーン（ＨＴ）パターンのビットパターンの量子化寸法の整数倍（図では２倍）にすることにより、かかる２つを合成すると図１５（ｃ）に示すようにグリット位置が一致し、量子化誤差を避けることができる。 FIG. 15 is a diagram illustrating another example of grid patterns having different developed quantization dimensions.
For example, when a certain predetermined area is viewed, the bit pattern of the halftone (HT) pattern shown in FIG. 15A and the bit pattern of the chrome (Cr) pattern shown in FIG. 15B are developed. 15B, the quantization dimension of the bit pattern of the chrome (Cr) pattern shown in FIG. 15B is an integral multiple of the quantization dimension of the bit pattern of the halftone (HT) pattern shown in FIG. When the two are combined, the grid positions coincide as shown in FIG. 15C, and a quantization error can be avoided.

１グリッドの寸法は、例えば、１００ｎｍや１０ｎｍなどの設計データ側で設計ルールと呼ばれている所定の基準寸法に合わせることも考えられるが、上述したようにセンサで測定パターンを取得する際の１画素寸法に揃えることも好適である。   For example, the size of one grid may be adjusted to a predetermined reference dimension called a design rule on the design data side such as 100 nm or 10 nm. It is also preferable to align the pixel dimensions.

実施の形態４．
上述した各実施の形態では、遮光パターン（クロムパターン）設計データ、位相シフトパターン設計データの識別は制御計算機１１０で行う例を示したが、実施の形態４では、制御計算機１１０では識別せずに、展開回路１１１で処理する場合について説明する。 Embodiment 4 FIG.
In each of the above-described embodiments, the example in which the light shielding pattern (chrome pattern) design data and the phase shift pattern design data are identified by the control computer 110 has been described, but in the fourth embodiment, the control computer 110 does not identify the light shielding pattern (chrome pattern) design data and phase shift pattern design data. A case where processing is performed by the expansion circuit 111 will be described.

上述した各実施の形態において、図５に示したデータファイルでは、膜種別ごとにデータファイルが磁気ディスク装置１０９に記憶されているため、制御計算機１１０は、膜種別ごとに識別して、展開回路１１１に送信していた。よって、展開回路１１１でも図２に示したように、膜種別ごとに、Ｉ／Ｆ２１２、データメモリ２２２、図形解釈回路２３２、パターン発生回路２４２の１セットと、Ｉ／Ｆ２１４、データメモリ２２４、図形解釈回路２３４、パターン発生回路２４４の１セットとを備えていた。   In each of the embodiments described above, in the data file shown in FIG. 5, since the data file is stored in the magnetic disk device 109 for each film type, the control computer 110 identifies each film type, 111. Therefore, as shown in FIG. 2, the development circuit 111 also includes one set of the I / F 212, the data memory 222, the graphic interpretation circuit 232, and the pattern generation circuit 242, the I / F 214, the data memory 224, and the graphic for each film type. And an interpretation circuit 234 and a set of pattern generation circuit 244.

図１６は、データファイルの一例を示す図である。
図１６では、１つのデータファイルに膜種別の異なる設計データが混在している場合を示している。かかる場合のように、両者を混在させる場合には、図形単位あるいはある程度の図形をまとめたグループの単位、あるいはさらに複数のグループをまとめた単位ごとに、膜種を示す識別情報を付加しておく。 FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a data file.
FIG. 16 shows a case where design data of different film types is mixed in one data file. In the case where both are mixed as in this case, identification information indicating the film type is added to each graphic unit, a unit of a group in which a certain number of graphics are combined, or a unit in which a plurality of groups are combined. .

図１７は、実施の形態４における展開回路の内部構成を示すブロック図である。
図１７において、展開回路１１１は、バスと接続されるＩ／Ｆ（インターフェース）２１２、データメモリ２２２、図形解釈回路２３２、パターン発生回路２４２、パターン発生回路２４４、平均膜厚演算回路２５０、パターン合成回路２６０を備えている。図２の構成から、Ｉ／Ｆ２１４、データメモリ２２４、図形解釈回路２３４が無くなった構成となる。その他は、図２と同様である。 FIG. 17 is a block diagram showing an internal configuration of a development circuit according to the fourth embodiment.
In FIG. 17, an expansion circuit 111 includes an I / F (interface) 212 connected to a bus, a data memory 222, a graphic interpretation circuit 232, a pattern generation circuit 242, a pattern generation circuit 244, an average film thickness calculation circuit 250, a pattern synthesis. A circuit 260 is provided. The configuration shown in FIG. 2 eliminates the I / F 214, the data memory 224, and the graphic interpretation circuit 234. Others are the same as in FIG.

実施の形態４では、図形解釈回路２３２で、膜種別を識別して、パターン発生回路２４２とパターン発生回路２４４とで、遮光パターン（クロムパターン）と位相シフトパターン（ハーフトーン）それぞれのパターン発生を行わせる。その他は、上述した各実施の形態と同様で構わないため説明を省略する。   In the fourth embodiment, the figure interpretation circuit 232 identifies the film type, and the pattern generation circuit 242 and the pattern generation circuit 244 generate patterns of the light shielding pattern (chrome pattern) and the phase shift pattern (halftone), respectively. Let it be done. Others may be the same as those of the above-described embodiments, and thus the description thereof is omitted.

以上のように、設計上のデータファイルに膜種別の異なる設計データが混在している場合でも、上述した各実施の形態と同等な効果を得ることができる。   As described above, even when design data with different film types is mixed in the design data file, the same effects as those of the above-described embodiments can be obtained.

実施の形態５．
上述した各実施の形態では、ダイツーデータベース検査を想定しているが、ダイツーダイ検査であっても、遮光パターン（クロムパターン）設計データ、位相シフトパターン設計データが入手できている場合には、そのデータを使って、遮光パターンの位置を判定して欠陥判定閾値の変更を行なうことができる。同様に、平均膜厚分布を演算して、合焦位置のオフセットを行ないフォーカスの補正を行うことができる。 Embodiment 5. FIG.
In each of the above-described embodiments, the die-to-database inspection is assumed. However, even if the die-to-die inspection is performed, if the shading pattern (chrome pattern) design data and the phase shift pattern design data are available, Using the data, the position of the light shielding pattern can be determined to change the defect determination threshold value. Similarly, the average film thickness distribution can be calculated, and the focus position can be offset to correct the focus.

以上のように、上記各実施の形態を適用すると、一枚のマスクのパターンの重要度に応じた欠陥検出感度を設定し、また、フォーカスオフセットを遮光膜の膜厚に応じて補正できるため、簡易な構成でマスク欠陥検査装置の欠陥検出性能を向上することができる。その結果、露光用マスクや半導体素子、ＬＣＤ生産歩留まりが向上すると共に製品の手戻りが減少し、総生産コストを削減することができる。   As described above, when each of the above embodiments is applied, the defect detection sensitivity can be set according to the importance level of a single mask pattern, and the focus offset can be corrected according to the thickness of the light shielding film. The defect detection performance of the mask defect inspection apparatus can be improved with a simple configuration. As a result, the production yield of the exposure mask, the semiconductor element, and the LCD is improved, the rework of the product is reduced, and the total production cost can be reduced.

以上の説明において、「〜回路」或いは「〜工程」と記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。   In the above description, what is described as “˜circuit” or “˜process” can be configured by a computer-operable program. Or you may make it implement by not only the program used as software but the combination of hardware and software. Alternatively, a combination with firmware may be used. When configured by a program, the program is recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, an FD, or a ROM (Read Only Memory).

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。   The embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。   In addition, although descriptions are omitted for parts and the like that are not directly required for the description of the present invention, such as a device configuration and a control method, a required device configuration and a control method can be appropriately selected and used.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての光学画像取得装置、光学画像取得方法、マスク検査装置、及びマスク検査方法は、本発明の範囲に包含される。   In addition, all optical image acquisition apparatuses, optical image acquisition methods, mask inspection apparatuses, and mask inspection methods that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

実施の形態１におけるマスク検査装置の構成を示す概念図である。1 is a conceptual diagram showing a configuration of a mask inspection apparatus in a first embodiment. 展開回路の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of an expansion | deployment circuit. フォトマスクの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a photomask. 位相シフトの構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of a phase shift. パターン設計データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of pattern design data. ハーフトーン膜とクロム膜とで形成されるフォトマスクの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the photomask formed with a halftone film and a chromium film. 光学画像の取得手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the acquisition procedure of an optical image. フィルタ処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a filter process. 平均膜厚を演算する手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of calculating an average film thickness. 所定の領域を細分化した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which subdivided the predetermined area | region. フォーカス制御における従来技術との比較を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the comparison with the prior art in focus control. ２値のビットパターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a binary bit pattern. 展開量子化寸法の異なるグリッドパターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the grid pattern from which an expansion | deployment quantization dimension differs. 展開量子化寸法の異なるグリッドパターンの別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the grid pattern from which an expansion | deployment quantization dimension differs. 展開量子化寸法の異なるグリッドパターンの別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the grid pattern from which an expansion | deployment quantization dimension differs. データファイルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a data file. 実施の形態４における展開回路の内部構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an internal configuration of a development circuit in a fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１００ マスク検査装置
１０１ フォトマスク
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 拡大光学系
１０５ フォトダイオードアレイ
１０６ センサ回路
１０８ 比較回路
１０９ 磁気ディスク装置
１１１ 展開回路
１４０ オートフォーカス制御回路
１４２ ピエゾ素子
１５０ 光学画像取得部
２５０ 平均膜厚演算回路
２５２ 重み付け演算回路
２５４ 平均化演算回路
２５６ パターン重なり状況判定回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Mask inspection apparatus 101 Photomask 102 XY (theta) table 103 Light source 104 Magnification optical system 105 Photodiode array 106 Sensor circuit 108 Comparison circuit 109 Magnetic disk apparatus 111 Expansion circuit 140 Autofocus control circuit 142 Piezo element 150 Optical image acquisition part 250 Average film thickness Arithmetic circuit 252 Weighting arithmetic circuit 254 Averaging arithmetic circuit 256 Pattern overlap situation determination circuit

Claims (2)

ガラスマスク上の位相シフトパターンの設計形状データと前記位相シフトパターンの膜厚情報と、前記ガラスマスク上の遮光パターンの設計形状データと前記遮光パターンの膜厚情報とを入力し、所定の領域を任意の第１の量子化寸法で細分化した各領域に対する前記位相シフトパターンについての第１のビットパターンと、前記位相シフトパターンの膜厚情報と、前記所定の領域を前記第１の量子化寸法の整数倍の第２の量子化寸法で細分化した各領域に対する前記遮光パターンについての第２のビットパターンと、前記遮光パターンの膜厚情報とを用いて、前記所定の領域の平均膜厚を演算する平均膜厚演算部と、
前記位相シフトパターンの設計形状データと前記位相シフトパターンの膜厚情報と前記遮光パターンの設計形状データと前記遮光パターンの膜厚情報とに基づいて作成されたマスクパターンの光学画像を取得する場合に、前記所定の領域に対応するマスクパターンの領域の光学画像を前記平均膜厚に合焦位置を合わせて取得する光学画像取得部と、
を備えたことを特徴とする光学画像取得装置。 The design shape data of the phase shift pattern on the glass mask, the film thickness information of the phase shift pattern, the design shape data of the light shielding pattern on the glass mask and the film thickness information of the light shielding pattern are input, and a predetermined area is A first bit pattern for the phase shift pattern for each region subdivided by an arbitrary first quantization size, film thickness information of the phase shift pattern, and the predetermined region as the first quantization size. An average film thickness of the predetermined region is obtained by using the second bit pattern for the light shielding pattern for each region subdivided by a second quantization dimension that is an integral multiple of and the film thickness information of the light shielding pattern. An average film thickness calculation unit to be calculated;
When acquiring an optical image of a mask pattern created based on the design shape data of the phase shift pattern, the film thickness information of the phase shift pattern, the design shape data of the light shielding pattern, and the film thickness information of the light shielding pattern An optical image acquisition unit that acquires an optical image of an area of a mask pattern corresponding to the predetermined area by aligning the focus position with the average film thickness;
An optical image acquisition apparatus comprising: ガラスマスク上の位相シフトパターンの設計形状データと前記位相シフトパターンの膜厚情報と、前記ガラスマスク上の遮光パターンの設計形状データと前記遮光パターンの膜厚情報とを入力し、所定の領域を任意の第１の量子化寸法で細分化した各領域に対する前記位相シフトパターンについての第１のビットパターンと、前記位相シフトパターンの膜厚情報と、前記所定の領域を前記第１の量子化寸法の整数倍の第２の量子化寸法で細分化した各領域に対する前記遮光パターンについての第２のビットパターンと、前記遮光パターンの膜厚情報とを用いて、前記所定の領域の平均膜厚を演算する平均膜厚演算工程と、
前記位相シフトパターンの設計形状データと前記位相シフトパターンの膜厚情報と前記遮光パターンの設計形状データと前記遮光パターンの膜厚情報とに基づいて作成されたマスクパターンを用いて、前記所定の領域に対応するマスクパターンの領域の光学画像を取得する場合に、前記平均膜厚に合焦位置を合わせて光学画像を取得する光学画像取得工程と、
を備えたことを特徴とする光学画像取得方法。 The design shape data of the phase shift pattern on the glass mask, the film thickness information of the phase shift pattern, the design shape data of the light shielding pattern on the glass mask and the film thickness information of the light shielding pattern are input, and a predetermined area is A first bit pattern for the phase shift pattern for each region subdivided by an arbitrary first quantization size, film thickness information of the phase shift pattern, and the predetermined region as the first quantization size. An average film thickness of the predetermined region is obtained by using the second bit pattern for the light shielding pattern for each region subdivided by a second quantization dimension that is an integral multiple of and the film thickness information of the light shielding pattern. An average film thickness calculation step to be calculated;
The predetermined region using a mask pattern created based on the design shape data of the phase shift pattern, the film thickness information of the phase shift pattern, the design shape data of the light shielding pattern, and the film thickness information of the light shielding pattern When acquiring an optical image of the area of the mask pattern corresponding to the optical image acquisition step of acquiring the optical image by adjusting the focus position to the average film thickness,
An optical image acquisition method comprising:
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