JP7475902B2

JP7475902B2 - 検査装置、及び参照画像の生成方法

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Publication number: JP7475902B2
Application number: JP2020040616A
Authority: JP
Inventors: 千翔人加賀; 弘修鈴木; ▲てい▼順金; 佳明楊
Original assignee: Lasertec Corp
Current assignee: Lasertec Corp
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2024-04-30
Anticipated expiration: 2040-03-10
Also published as: JP2021143840A

Description

本発明は、検査装置、及び参照画像の生成方法に関する。

半導体デバイス製造工程において、マスク等の検査装置にはダイツーダイ（ＤｉｅＴｏＤｉｅ）検査と、ダイツーデータベース（ＤｉｅＴｏＤａｔａｂａｓｅ）検査とがある。ダイツーダイ検査では、撮像画像を参照画像として同じ比較することで、パターンの欠陥を検査している。ダイツーデータベース検査では、マスクの設計データに応じたデータベース（ＤＢ）画像から、参照画像を生成している。そして、参照画像と撮像画像とを比較することで、パターン検査を行っている。

特許文献１には、レチクルの欠陥を検出する検査装置が開示されている。この検査装置は、実質的に欠陥がないと認められるマスターレチクルをスキャンして、スキャン画像（マスター画像）をメモリに保存している。そして、検査装置は、検査されるレチクルの画像と、マスター画像とを比較することで、欠陥を検出している。

特表２００２―５４４５５５号公報

上記の通り、検査装置は、参照画像と撮像画像とを比較することで検査を行っている。参照画像の完全性が検査精度に大きく影響してしまう。しかしながら、撮像画像から参照画像を生成する場合、異常が発生することがある。例えば、撮像時のステージ精度のばらつき、光学系の揺らぎ、データの破損等の予期せぬ異常が生じてしまうおそれがある。このような異常が生じてしまうと、適切な参照画像を生成することができなくなってしまう。これにより、正常なパターンを欠陥として検出してしまう問題(疑似欠陥)や、欠陥の検出感度低下を引き起こすという問題点がある。

本開示は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、より適切な参照画像を生成することができる検査装置、及び参照画像の生成方法を提供するものである。

本実施形態の一態様にかかる検査装置は、試料を保持するステージと、前記試料を照明する照明光を発生する光源と、複数の画素を備え、前記照明光で照明された検出領域からの検出光を検出する光検出器と、前記試料に対する前記検出領域の相対位置を移動させる駆動機構と、前記光検出器によって前記試料を撮像するために、前記駆動機構を制御する処理部であって、前記試料の撮像画像を参照画像と比較することで、検査を行う処理部と、を備え、前記処理部が、前記画素の配列方向と前記配列方向に交差する交差方向とに前記駆動機構を交互に駆動させることで、前記交差方向を長手方向とするストライプ領域を複数含むキャプチャ画像を取得し、前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第１の検証画像として取得し、同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第１の検証画像とを比較して、第１の比較結果とし、前記第１の比較結果が良好な場合、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像に基づいて前記参照画像を生成し、前記第１の比較結果が良好でない場合に、前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで再度撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第２の検証画像として取得し、前記同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第２の検証画像とを比較して、第２の比較結果とし、前記第２の比較結果が良好な場合に、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像に基づいて、前記参照画像を生成する。

上記の検査装置において、前記第２の比較結果が良好でない場合に、前記第１の検証画像と前記第２の検証画像とを比較して、第３の比較結果とし、前記第３の比較結果が良好の場合に、前記第１の検証画像又は前記第２の検証画像に基づいて、前記参照画像を生成するようにしてもよい。

上記の検査装置において、前記第３の比較結果が良好でない場合に、前記ストライプ領域に対する２つの検証画像の比較結果が良好となるまで、前記ストライプ領域の撮像を繰り返すようにしてもよい。

上記の検査装置において、前記第１の比較結果、又は前記第２の比較結果が良好である場合、次のストライプ領域の検証画像を撮像するために、前記処理部が前記駆動機構を前記配列方向に駆動させるようにしてもよい。

上記の検査装置において、前記キャプチャ画像を撮像した後、前記第１の検証画像を撮像する前に、前記駆動機構が位置合わせを行うようにしてもよい。

本実施形態の一態様にかかる参照画像の生成方法は、試料を保持するステージと、前記試料を照明する照明光を発生する光源と、複数の画素を備え、前記照明光で照明された検出領域からの検出光を検出する光検出器と、前記試料に対する前記検出領域の相対位置を移動させる駆動機構と、を備えた検査装置での画像比較検査に用いられる参照画像の生成方法であって、前記画素の配列方向と前記配列方向に交差する交差方向とに前記駆動機構を交互に駆動させることで、前記交差方向を長手方向とするストライプ領域を複数含むキャプチャ画像を取得するステップと、前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第１の検証画像として取得するステップと、同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第１の検証画像とを比較して、第１の比較結果とするステップと、前記第１の比較結果が良好な場合、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像に基づいて前記参照画像を生成するステップと、前記第１の比較結果が良好でない場合に、前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで再度撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第２の検証画像として取得するステップと、前記同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第２の検証画像とを比較して、第２の比較結果とするステップと、前記第２の比較結果が良好な場合に、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像に基づいて、前記参照画像を生成するステップと、を備えている。

上記の参照画像の生成方法において、前記第２の比較結果が良好でない場合に、前記第１の検証画像と前記第２の検証画像とを比較して、第３の比較結果とし、前記第３の比較結果が良好の場合に、前記第１の検証画像又は前記第２の検証画像に基づいて、前記参照画像を生成するようにしてもよい。

上記の参照画像の生成方法において、前記第３の比較結果が良好でない場合に、前記ストライプ領域に対する２つの検証画像の比較結果が良好となるまで、前記ストライプ領域の撮像を繰り返すようにしてもよい。

上記の参照画像の生成方法において、前記第１の比較結果、又は前記第２の比較結果が良好である場合、次のストライプ領域の検証画像を撮像するために、前記駆動機構を前記配列方向に駆動させる請求項６～８のいずれか１項に記載の参照画像の生成方法。
ようにしてもよい。

上記の参照画像の生成方法において、前記キャプチャ画像を撮像した後、前記第１の検証画像を撮像する前に、前記駆動機構が前記キャプチャ画像と前記第１の検証画像との位置合わせを行うようにしてもよい。

本開示によれば、より適切な参照画像を生成することができる検査装置、及び参照画像の生成方法を提供することができる。

本実施の形態にかかる検査装置の全体構成を示す模式図である。試料の検査領域とストライプ領域を示す模式図である。処理装置の構成を示す制御ブロック図である。参照画像の生成方法を示すフローチャートである。参照画像を生成する処理を説明するための図である。参照画像を生成する処理を説明するための図である。参照画像を生成する処理を説明するための図である。参照画像を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。

本実施の形態に係る検査装置は、試料を撮像した画像（以下、試料画像ともいう）に基づいて検査を行う。検査装置は、微細なパターンが形成されたフォトマスクや半導体ウェハ等の試料を検査する。つまり、検査装置は、パターン基板に付着した異物など欠陥検査を行う。

以下の説明では、半導体装置のフォトリソグラフィ工程に用いられるフォトマスクを試料とする。例えば、検査装置は、画像比較により、マスクツーマスク検査を行う。具体的には、検査装置は、使用前のフォトマスクの検査領域全体の画像を撮像して、参照画像（リファレンス画像）を生成する。検査装置は、使用後のフォトマスクの試料画像を撮像し、参照画像と試料画像とを比較することで比較検査を行う。物理的に同じマスクの使用前に撮像された参照画像と、使用後に撮像された試料画像とを比較することで、経時的な劣化を評価することができる。また、マスクツーマスク検査は、物理的に同じマスクの撮像画像を比較するものに限らず、同じ設計パターンを有する２つのマスクの撮像画像を比較するものであってもよい。

本実施の形態にかかる検査装置、及び参照画像の生成方法について、図１を用いて説明する。図１は、検査装置１００の全体構成を模式的に示す図である。検査装置１００は、ステージ１０と、撮像光学系２０と、処理装置５０と、を備えている。処理装置５０は、プロセッサ、及びメモリなどを備えたコンピュータである。

図１では、説明の明確化のため、ＸＹＺの３次元直交座標系を示している。なお、Ｚ方向が鉛直方向であり、試料４０の厚さ方向と平行な方向である。したがって、Ｚ方向が高さ方向となる。試料４０の上面には、遮光膜などのパターン４１が形成されている。Ｚ方向は、試料４０のパターン形成面（主面）の法線方向である。Ｘ方向、及びＹ方向が水平方向であり、試料４０のパターン方向と平行な方向である。Ｚ方向は、試料４０の厚さ方向である。試料４０がフォトマスクであるため、矩形状のガラス基板となっている。そして、Ｘ方向、及びＹ方向は試料４０の端辺と平行な方向となっている。

ステージ１０には、撮像対象の試料４０が載置されている。上記のように、試料４０はフォトマスクであり、ステージ１０上に保持されている。ステージ１０上において、試料４０はＸＹ平面に平行に保持されている。ステージ１０は、駆動機構１１を有する３次元駆動ステージである。処理装置５０が駆動機構１１を制御することで、ステージ１０がＸＹＺ方向に駆動される。

撮像光学系２０は、光源２１と、ビームスプリッタ２２と、対物レンズ２３と、光検出器２４と、を備えている。なお、図１に示す撮像光学系２０は、適宜、簡略されている。撮像光学系２０は上記の構成以外の光学素子、レンズ、光スキャナ、ミラー、フィルタ、ビームスプリッタなどが設けられていてもよい。例えば、撮像光学系２０はコンフォーカル光学系であってもよい。

光源２１は、照明光Ｌ１１を発生する。光源２１は、ランプ光源、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）光源、レーザ光源などである。光源２１からの照明光Ｌ１１は、ビームスプリッタ２２に入射する。ビームスプリッタ２２は、例えば、ハーフミラーであり、照明光Ｌ１１のほぼ半分を試料４０の方向に反射する。ビームスプリッタ２２で反射した照明光Ｌ１１は、対物レンズ２３に入射する。対物レンズ２３は照明光Ｌ１１を試料４０に集光する。これにより、試料４０の表面（パターン形成面）を照明することができる。対物レンズ２３の光軸ＯＸは、Ｚ方向と平行となっている。また、照明光Ｌ１１は、試料４０において、Ｘ方向を長手方向とするライン状の照明領域を照明している。

試料４０の表面で反射した反射光Ｌ１２は、対物レンズ２３で集光されて、ビームスプリッタ２２に入射する。ビームスプリッタ２２は、反射光Ｌ１２のほぼ半分を透過する。ビームスプリッタ２２を透過した反射光Ｌ１２は、光検出器２４に入射する。これにより、光検出器２４が試料４０を撮像することができる。対物レンズ２３により試料４０の像が光検出器２４に拡大投影される。また、反射光Ｌ１２を光検出器２４の受光面に結像するためのレンズなどを設けてもよい。

図１では、検査装置１００が明視野照明方式の顕微鏡となっているが、検査装置１００の照明方式は特に限定されるものではない。例えば、透過照明方式を用いた場合、光検出器２４は、試料４０を透過した透過光を検出する。光検出器２４が検出する検出光は、試料４０で反射した反射光に限られるものではなく、試料４０を透過した透過光であってもよい。

光検出器２４は、試料４０を撮像するための撮像素子を有している。光検出器２４は、ＣＣＤ（(Charge Coupled Device)カメラやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどである。光検出器２４は、照明光Ｌ１１で照明された検出領域からの反射光Ｌ１２を検出する。

光検出器２４は、Ｘ方向に配列された複数の画素を有している。ここでは、光検出器２４として、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサを用いている。光検出器２４の受光面では、Ｘ方向に沿って複数の画素が配列されている。もちろん、光検出器２４はＴＤＩセンサに限られるものではない。光検出器２４は、複数の画素が１列に配列されたラインセンサであってもよい。

パターン４１の有無に応じて、照明光に対する反射率が異なる。例えば、フォトマスクの場合、パターン４１がある箇所では反射率が高くなり、パターン４１がない箇所では反射率が低くなる。よって、パターン４１の有無に応じて、光検出器２４の受光量が変化する。光検出器２４は、画素毎に、受光量に応じた検出信号（検出データ）を処理装置５０に出力する。

ステージ１０は駆動ステージであり、試料４０をＸＹ方向に移動させることができる。処理装置５０の駆動制御部５６（図３参照）が、駆動機構１１を制御している。駆動機構１１が、試料４０における検出領域を相対的に移動させる。駆動制御部５６が、ステージ１０をＸＹ方向に移動させることで、試料４０において、照明光Ｌ１１による照明位置を変化させることができる。

このため、試料４０の任意の位置を撮像することができ、試料４０のほぼ全面を検査することができる。もちろん、駆動制御部５６が、ステージ１０ではなく、撮像光学系２０を駆動してもよい。すなわち、ステージ１０に対する撮像光学系２０の相対位置が移動可能になっていればよい。あるいは、光スキャナなどを用いて、照明光Ｌ１１を走査してもよい。

具体的には、ステージ１０は試料４０をＹ方向に移動させることができる。照明光Ｌ１１は、試料４０においてＸ方向に沿ったライン状の領域を照明している。また、光検出器２４における画素の配列方向がＸ方向になっている。つまり、画素の配列方向と、ステージ１０の駆動方向が互いに直交している。このようにすることで、ストライプ状の領域が撮像される。

図２は、試料４０の検査領域４００の撮像画像を説明するための模式図である。検査領域４００は、比較検査が行われる領域であり、試料４０の有効領域に対応している。例えば、試料４０において、検査領域４００は、フォトリソグラフィ工程において転写されるパターンが形成された領域となっている。試料４０が矩形状の場合、検査領域４００は、試料４０の周縁の額縁領域を除いた領域となる。もちろん、検査領域４００の形状は特に限定されるものではない。

検査領域４００の撮像画像は、複数のストライプ領域７１～ストライプ領域８１に分けて取得される。ストライプ領域７１～ストライプ領域８１のそれぞれは、Ｙ方向を長手方向とし、Ｘ方向を短手方向とする短冊状（帯状）の領域である。ストライプ領域８１の短手方向は、光検出器２４の画素の配列方向と平行になっている。ストライプ領域８１の短手方向の大きさ（ストライプ幅ともいう）は、撮像光学系２０の視野に対応している。例えば、ストライプ領域８１の短手方向の大きさは、１１０μｍ程度である。Ｘ方向における光検出器２４の画素数は、例えば、２５６０ピクセルとなっている。

ストライプ領域７１～ストライプ領域８１の長手方向は、ステージ１０の駆動方向となっている。例えば、ステージ１０がＹ方向に移動することで、光検出器２４がストライプ領域７１を撮像する。ストライプ領域７１の撮像画像が取得されると、ストライプ領域７２を撮像するために、ステージ１０がＸ方向に移動する。つまり、ステージ１０がストライプ幅に対応する距離だけ、－Ｘ方向に移動する。これにより、照明位置、及び検出位置がＸ方向にずれる。そして、ステージ１０が再度Ｙ方向に移動することで、光検出器２４がストライプ領域７２を撮像する。

上記のように、ステージ１０が、Ｙ方向の移動と、Ｘ方向の移動とを交互に繰り返している。このようにすることで、ストライプ領域７１、ストライプ領域７２、・・・、ストライプ領域８１の順番で撮像される。処理装置５０が、複数のストライプ領域の撮像画像を順次取得する。処理装置５０が、ストライプ領域７１～８１の画像を合成することで、検査領域４００の全体の撮像画像を生成することができる。なお、ストライプ領域７１～８１の画像はその端部が一部重複していてもよい。

ストライプ領域７１～８１の長手方向（Ｙ方向）を主走査方向とし、ストライプ領域７１～８１の短手方向（Ｘ方向）を副走査方向とする。図３では、検査領域４００に含まれるストライプ領域の数が１１となっているが、ストライプ領域の数は特に限定されるものではない。つまり、ストライプ領域の数は、検査領域４００の大きさやストライプ幅に応じて決まる。また、主走査方向は、画素の配列方向と直交する方向に限らず、交差する方向であればよい。

隣接する２つのストライプ領域において、Ｙ方向の移動方向が反対方向になっている。つまり、隣接するストライプ領域では、主走査方向が反転する。例えば、奇数番目のストライプ領域７１、７３、７５、７７、７９、８１では、ステージ１０が＋Ｙ方向に移動することで、それぞれの撮像画像が取得される。一方、偶数番目のストライプ領域７２，７４，７６、７８、８０では、ステージ１０が－Ｙ方向荷移動することで、それぞれの撮像画像が取得される。このように、駆動機構１１がステージ１０をジグザグに移動することで、光検出器２４が検査領域４００の全体を撮像している。

図３は、処理装置５０の構成を示す制御ブロック図である。処理装置５０は、第１画像取得部５１と、第２画像取得部５２と、比較部５３と、参照画像記憶部５４と、参照画像生成部５５と、駆動制御部５６とを備えている。駆動制御部５６は、上記の通り、ステージ１０を制御する。そして駆動制御部５６は、ステージ１０の駆動位置を比較部５３に出力する。比較部５３は、第１画像と第２画像とを比較することで、検査を行う。

参照画像記憶部５４はメモリなどを有しており、検査領域４００全体の参照画像を格納している。参照画像記憶部５４に記憶されている参照画像が第１画像取得部５１によって読み出される。つまり、第１画像取得部５１は、参照画像記憶部５４に記憶されている参照画像を、第１画像として取得する。第２画像取得部５２は、光検出器２４が新たに撮像した撮像画像を第２画像として取得する。

例えば、比較部５３は、第１画像（参照画像）と第２画像（撮像画像）との階調値の差分値を求め、差分値を閾値と比較する。比較部５３は、差分値と閾値との比較結果によって、パターン異常、異物などの欠陥を検出する。すなわち、異物などが付着した欠陥箇所では、差分値が閾値よりも大きくなる。比較部５３は、欠陥箇所と、その位置座標を対応付けて出力する。なお、欠陥箇所の位置座標は、駆動制御部５６の駆動位置などによって特定される。ステージ１０の駆動位置と光検出器２４における画素位置に基づいて、比較部５３が検査領域４００におけるＸＹ座標を求める。

このようにして、比較部５３が画像の比較検査を行う。なお、比較部５３における処理は、従来と同様に種々の処理を用いることができる。したがって、詳細な説明を省略する。比較部５３は、ストライプ領域毎に画像を比較している。すなわち、比較部５３での比較では、１つのストライプ領域が単位となっている。例えば、比較部５３は、図２に示すように、ストライプ領域７１に対応する参照画像Ｒ７１と撮像画像Ｉ７１を比較する。以下、参照画像と試料画像との比較検査を実検査とする。

参照画像生成部５５は、実検査に先立って、参照画像を生成する。参照画像生成部５５は生成した参照画像を参照画像記憶部５４に書き込む。図１～図３とともに、図４～図７を参照して、参照画像を生成する方法について説明する。図４は、参照画像を生成する方法を示すフローチャートである。処理装置５０は、最初に撮像したキャプチャ画像に突発的な異常があるか否かを検証する処理を行う。図５～図７は、参照画像を生成するための処理を示す模式図である。

まず、処理装置５０が、キャプチャ画像を取得する（Ｓ１１）。具体的には、上記のように駆動機構１１がステージ１０をジグザクに移動させることで、光検出器２４が検査領域４００全体のキャプチャ画像を撮像する。駆動制御部５６が駆動機構１１をＸ方向とＹ方向とに交互に駆動させることで、ストライプ領域を複数含むキャプチャ画像を取得する。キャプチャ画像は、図２に示したように複数のストライプ領域７１～８１の撮像画像を含む画像である。また、図５等に示すように、キャプチャ画像Ｃにおいて、ストライプ領域７１～７３に対応する画像をそれぞれキャプチャ画像Ｃ７１～Ｃ７３とする。検査領域全体のキャプチャ画像が参照画像として参照画像記憶部５４に格納される。

次に処理装置５０が、検証を実行する（Ｓ１２）。そのため、光検出器２４が１ストライプ目の検証画像を撮像する。具体的には、ステージ１０がＹ方向のみに直線移動することで、光検出器２４がストライプ領域７１の検証画像を撮像する。図５に示すようにストライプ領域７１の検証画像を検証画像Ｖ７１－１とする。検証画像Ｖ７１－１は、第１の検証画像ともいう。

比較部５３が、１番目のストライプ領域７１の検証画像Ｖ７１－１を取得する。比較部５３がキャプチャ画像Ｃ７１と検証画像Ｖ７１－１とを比較する（第１の比較処理）。これにより、ストライプ領域７１における欠陥が検出される。比較部５３は、上記の通り、差分値を閾値と比較することで、欠陥を検出する。処理装置５０は、第１の比較処理での結果を第１の比較結果とする。

処理装置５０が、第１の比較結果が良好である否かを判定する（Ｓ１３）。参照画像生成部５５は、第１の比較処理で検出された欠陥の数が所定値以上か否かを判定する。参照画像生成部５５は、欠陥数が所定値未満の場合、欠陥が多数発生していないため、第１の比較結果が良好と判定する。参照画像生成部５５は、欠陥数が所定値以上の場合、欠陥が多数発生しているため、第１の比較結果が良好でないと判定する。比較結果の良否判定は、欠陥の数に限らず、欠陥サイズなどを用いて行われていてもよい。

第１の比較結果が良好である場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、ストライプ領域７１におけるキャプチャ画像Ｃ７１に異常がないため、ステップＳ２０に移行する。ここでは、キャプチャ画像Ｃ７１が参照画像として採用される。つまり、参照画像生成部５５は、キャプチャ画像Ｃ７１に基づいて、ストライプ領域７１の参照画像を生成する。

第１の比較結果が良好でない場合（Ｓ１３のＮＯ）、同一ストライプの検証を実行する（Ｓ１４）。そのため、まず、処理装置５０が１ストライプ目の検証画像を再取得する。つまり、光検出器２４が１番目のストライプ領域７１の検証画像を再度撮像する。具体的には、駆動機構１１がステージ１０をＹ方向のみに直線移動させることで、光検出器２４がストライプ領域７１の検証画像を撮像する。

Ｓ１４で再取得された検証画像を、図６に示すように、再取得画像Ｖ７１－２とする。再取得画像Ｖ７１－２は、第２の検証画像ともいう。再取得画像Ｖ７１－２は、検証画像Ｖ７１－１と同一のストライプ領域７１の画像である。比較部５３がキャプチャ画像Ｃ７１と再取得画像Ｖ７１－２とを比較する（第２の比較処理）。これにより、ストライプ領域７１における欠陥が検出される。処理装置５０は、第２の比較処理の結果を第２の比較結果とする。

処理装置５０が、第２の比較処理での比較結果が良好か否かを判定する（Ｓ１５）。つまり、参照画像生成部５５が、第２の比較処理で検出された欠陥数等に応じて、Ｓ１３と同様に第２の比較結果の良否判定を行う。第２の比較結果が良好である場合（Ｓ１５ののＹＥＳ）、ストライプ領域７１には、キャプチャ画像Ｃ７１に異常がないため、処理装置５０は、ステップＳ２０に移行する。

参照画像生成部５５は、図５に示すように、検証画像Ｖ７１－１の撮像時に異常４２が発生していたと推定する。参照画像生成部５５は、キャプチャ画像Ｃ７１を参照画像として採用する。つまり、キャプチャ画像Ｃ７１に基づいて、ストライプ領域７１の参照画像を生成する。なお、撮像時の突発的な異常４２としては、例えば、撮像時のステージ精度のばらつき、光学系の揺らぎ、データの破損等がある。

第２の比較結果が良好でない場合（Ｓ１５のＮＯ）、参照画像生成部５５は、キャプチャ画像Ｃ７１に異常があると判定する（Ｓ１６）。この場合、第１及び第２の比較処理の２回とも、多数の欠陥が発生したことになる。従って、図６に示すように、参照画像生成部５５は、キャプチャ画像Ｃ７１の撮像時に異常４２が発生していたと推定する。参照画像生成部５５は、キャプチャ画像Ｃ７１を参照画像として採用しない。

参照画像生成部５５が、ストライプ領域７１におけるキャプチャ画像Ｃ７１と再取得画像Ｖ７１－２との入れ替えを実施する（Ｓ１７）。図７に示すように、検査領域４００の全体のキャプチャ画像Ｃから、ストライプ領域７１に対応するキャプチャ画像Ｃ７１を抜き出して、再取得画像Ｖ７１－２に置き換える。参照画像生成部５５は、再取得画像Ｖ７１－２を用いて、参照画像記憶部５４の参照画像を書き換える。これにより、ストライプ領域７１の参照画像が、再取得画像Ｖ７１－２となる。

処理装置５０が、同一ストライプの再検証を行う（Ｓ１８）。具体的には、比較部５３が再取得画像Ｖ７１－２と検証画像Ｖ７１－１とを比較する（第３の比較処理）。これにより、ストライプ領域７１における欠陥が検出される。処理装置５０は、第３の比較処理の結果を第３の比較結果とする。

処理装置５０が、第３の比較結果が良好か否かを判定する（Ｓ１９）。つまり、参照画像生成部５５が、第３の比較処理で検出された欠陥数等に応じて、Ｓ１３と同様に第３の比較結果の良否判定を行う。第３の比較結果が良好である場合（Ｓ１９のＹＥＳ）、１番目のストライプ領域７１には、再取得画像Ｖ７１－２に異常がないため、処理装置５０は、ステップＳ２０に移行する。参照画像生成部５５は、再取得画像Ｖ７１－２を参照画像として採用する。つまり、参照画像生成部５５は、再取得画像Ｖ７１－２に基づいて、ストライプ領域７１の参照画像を生成する。参照画像生成部５５は、再取得画像Ｖ７１－２を用いて、参照画像記憶部５４の参照画像を書き換える。これにより、ストライプ領域７１の参照画像が、再取得画像Ｖ７１－２となる。

第３の比較結果が良好でない場合（Ｓ１９のＮＯ）、ステップＳ１４に戻り、処理を繰り返す。つまり、光検出器２４が１番目のストライプ領域７１の検証画像を新たに撮像する。参照画像生成部５５が、新たに撮像されたストライプ領域７１の撮像画像を第３の検証画像とする。さらに、比較部５３が、再取得画像Ｖ７１－２である第２の検証画像と、第３の検証画像とを比較して、その結果を第４の比較結果とする。なお、第２の検証画像は、Ｓ１７の入れ替えで参照画像（キャプチャ画像Ｃ７１）となっている。参照画像生成部５５が第４の比較結果の良否判定を行う。

ステップＳ１９で比較結果が良好と判定されるまで、ステップＳ１４～ステップＳ１９の処理が繰り替えされる。つまり、Ｓ１５又はＳ１９での比較結果が良好と判定されるまで、ストライプ領域７１の検証画像の撮像と、検証画像同士の比較処理とを繰り返すように、処理装置５０が処理を行う。

ステップＳ１３，ステップＳ１５、又はステップＳ１９で比較結果が良好になった場合、参照画像生成部５５が、全ストライプが終了したか否かを判定する（Ｓ２０）。全ストライプ終了していない場合（Ｓ２０のＮＯ）、次のストライプを検証する（Ｓ２１）。つまり、２番目のストライプ領域７２についての検証を行う。

そのため、まず、処理装置５０がストライプ領域７２の検証画像を取得する。ステージ１０が１ストライプ目の終了位置からストライプ幅分だけＸ方向に移動する。さらに、駆動機構１１がステージ１０をＹ方向に移動して、光検出器２４が２番目のストライプ領域７２を撮像する。２番目のストライプ領域７２のキャプチャ画像Ｃ７２と検証画像とを比較する。そして、Ｓ１３に戻り、１番目のストライプ領域７１と同様の処理を行う。そして、全ストライプが終了するまで（Ｓ２０のＹＥＳ）、処理を繰り返す。

上記のように、処理装置５０は、ストライプ領域毎に、キャプチャ画像の検証を行っている。処理装置５０は、ストライプ領域毎に画像比較を行うことで、キャプチャ画像に異常があるか否かを判定している。参照画像生成部５５は、異常が生じたストライプ領域のみキャプチャ画像を検証画像に入れ替えて、参照画像を更新している。換言すると、参照画像生成部５５は、異常が生じていないストライプ領域では、キャプチャ画像をそのまま用いて、参照画像を生成している。

図８は、参照画像生成部５５が生成した参照画像Ｒの一例を示す。ここでは、ストライプ領域７１、７９の２つにおいて、キャプチャ画像Ｃ７１、Ｃ７９に異常４２が生じていた場合を示している。つまり、参照画像生成部５５が、再取得画像Ｖ７１－２、キャプチャ画像Ｃ７２～Ｃ７８、再取得画像Ｖ７９－２、キャプチャ画像Ｃ８０、Ｃ８１に基づいて、参照画像Ｒを生成する。参照画像においてストライプ領域７１，７９の部分が、再取得画像Ｖ７１－２、再取得画像Ｖ７９－２に書き換えられる。参照画像生成部５５が、再取得画像Ｖ７１－２、キャプチャ画像Ｃ７２～Ｃ７８、再取得画像Ｖ７９－２、キャプチャ画像Ｃ８０、Ｃ８１を合成することで、検査領域全体の参照画像Ｒを生成する。

このようにすることで、処理装置５０が、適切な参照画像を生成することができる。つまり、キャプチャ画像の撮像時に、突発的な異常４２が発生した場合、異常４２が発生したストライプ領域の参照画像が検証画像に置き換えられる。したがって、異常４２のない、あるいは、異常４２の少ない参照画像を生成することができる。これにより、実検査における疑似欠陥の発生を抑制することができ、高い検出感度で欠陥を検出することができる。よって、高い精度で実検査を行うことができる。

また、ステップＳ１３，ステップＳ１５、又はステップＳ１９で比較結果が良好になった場合、次のストライプの検証に移行している。したがって、比較結果が不良の場合、駆動機構１１がＹ方向にステージ１０を駆動することで、光検出器２４が同一ストライプ領域の検証画像を再度撮像する。したがって、検査領域４００の全面についての検証画像の再取得動作を省略することができる。つまり、異常４２が発生したストライプ領域のみについて、検証画像を再取得すればよいため、異常４２が発生していないストライプ領域の検証画像の再取得が不要となる。これにより、参照画像を生成するための処理時間を短縮することができる。例えば、検査領域４００が１０００個のストライプ領域を有する場合、検査領域全体を撮像するために１時間程度の長時間が必要となる。本実施の形態の方法により、このような長時間の再取得動作を省略することができる。

また、検証処理をリアルタイムで行うようにしてもよい。例えば、ｎ（ｎは１以上の整数）番目のストライプ領域の検証画像の撮像が終了する前に、ｎ番目のストライプ領域の比較検査を行ってもよい。これにより、検証を遅延なく実行することができる。さらに、各ストライプ領域の検証が完了するまでは、Ｘ方向にステージ１０が移動することがない。これにより、処理装置５０は、各ストライプ領域について、適切な参照画像を速やかに生成することができる。

ステージ１０の駆動制御には、ばらつきが存在する。したがって、検証画像の撮像前に、ステージ１０の位置合わせを行ってもよい。例えば、キャプチャ画像Ｃ７１の撮像時と、検証画像Ｖ７１－１の撮像時とで、ステージ１０にわずかな位置ずれが生じることがある。具体的には、全体のキャプチャ画像Ｃを撮像した後、ステージ１０がストライプ領域７１の位置に戻るとき、ステージ１０に、数ピクセル単位のずれが存在する場合がある。そのため、処理装置５０が、検証画像Ｖ７１－１を撮像する前に、ステージ１０の位置合わせを行っている。つまり、ステージ１０の位置を調整することで、キャプチャ画像Ｃ７１と検証画像Ｖ７１－１との位置合わせで、１ピクセル以下まで位置ずれを軽減することが可能になる。ステージ１０の位置合わせは、例えば２つの画像を比較することで行われる。

キャプチャ画像の撮像後、第１の検証画像の撮像前に、駆動機構１１がキャプチャ画像と第１の検証画像との位置合わせを行っている。駆動機構１１がＸ方向にステージ１０を位置合わせした後に、Ｙ方向の駆動を開始する。第１の検証画像の位置が、キャプチャ画像の位置と一致するように、駆動機構１１がステージ１０を位置合わせしている。駆動機構１１がステージ１０の位置合わせを行うことで、再取得画像Ｖ７１－２とキャプチャ画像Ｃ７１とをそのまま入れ替えることができる。本実施の形態では、各ストライプ領域の検証が完了するまでは、Ｘ方向にステージ１０が移動することがない。つまり、ステップＳ１３～ステップＳ１９までの間、Ｘ方向におけるステージ１０の位置は一定となっている。よって、検証画像Ｖ７１－１の撮像時と、再取得画像Ｖ７１－２の撮像時との間に、Ｘ方向においてステージ１０の位置合わせを行う必要がない。よって、より簡便に再取得画像を撮像することができる。

上記の検査装置１００によって、マスクツーマスク検査を精度良く行うことができる。マスクツーマスク検査では、１つのマスクの経時的な変化をモニタすることができる。例えば、ＥＵＶフォトリソグラフィでは、現状ペリクル付きマスクが開発段階であるため、ペリクル付きマスクが実用化されるまではペリクル無しマスクが用いられる。ペリクル無しマスクでは、時間経過とともにマスク表面にゴミなどが付着してしまう。マスク全面検査を行うことで、ゴミの増加を評価することができる。もちろん、検査装置１００は、マスクツーマスク検査以外の検査、例えば、ダイツーダイ検査を行ってもよい。

なお、Ｓ１７ではキャプチャ画像Ｃ７１と再取得画像Ｖ７１－２とを入れ替えたが、キャプチャ画像Ｃ７１と検証画像Ｖ７１－１を入れ替えてもよい。また、第３の比較結果が良好な場合、参照画像生成部５５が検証画像Ｖ７１－１を用いて、参照画像を生成してもよい。参照画像生成部５５は、比較結果が良好になった時の２つの検証画像の一方を用いて、参照画像を更新すればよい。

また、参照画像生成時の比較検査（Ｓ１２、Ｓ１４，Ｓ１８）における閾値を実検査における閾値よりも厳しく設定してもよい。これにより、より完全性の高い参照画像を生成することができる。実検査は、上記の通り、参照画像と試料画像との比較検査である。

処理装置５０は物理的に単一の装置に限られるものではない。つまり、処理装置５０における処理は、複数の装置に分散されて実施されていてもよい。例えば、光検出器２４からの検出データを取得する処理装置と、参照画像を生成するための演算処理を行う処理装置が物理的に異なる装置であってもよい。また、処理装置５０が生成した参照画像を他の検査装置に送信してもよい。つまり、１つの検査装置１００が生成した参照画像を用いて、他の検査装置が実検査を行ってもよい。

参照画像の生成に用いられる試料４０は、パターンが形成された直後のフォトマスクとすることが好ましい。つまり、フォトマスクがフォトリソグラフィ工程に使用される前に、検査装置１００がキャプチャ画像を撮像することが好ましい。このようにすることで、異物などが付着する前のクリーンな状態、又は、パターンが欠ける等の欠陥が生成される前の状態でキャプチャ画像を撮像することできる。これにより、検査精度を向上することができる。実検査により欠陥が検出された場合、フォトマスクに洗浄又は修正が施される。

上記した処理装置５０の処理のうちの一部又は全部は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅａｄａｂｌｅｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅｓｔｏｒａｇｅｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲＯＭ)、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰＲＯＭ)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅａｄａｂｌｅｍｅｄｉｕｍ)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。

１００検査装置
１０ステージ
１１駆動機構
２０撮像光学系
２１光源
２２ビームスプリッタ
２３対物レンズ
２４光検出器
４０試料
４１パターン
４２異常
５０処理装置
５１第１画像取得部
５２第２画像取得部
５３比較部
５４参照画像記憶部
５５参照画像生成部
５６駆動制御部
４００検査領域

Claims

試料を保持するステージと、
前記試料を照明する照明光を発生する光源と、
複数の画素を備え、前記照明光で照明された検出領域からの検出光を検出する光検出器と、
前記試料に対する前記検出領域の相対位置を移動させる駆動機構と、
前記光検出器によって前記試料を撮像するために、前記駆動機構を制御する処理装置であって、前記試料に対する画像比較検査に用いられる参照画像を生成する処理装置と、を備え、
前記処理装置が、
前記画素の配列方向と前記配列方向に交差する交差方向とに前記駆動機構を交互に駆動させることで、前記交差方向を長手方向とするストライプ領域を複数含むキャプチャ画像を取得し、
前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第１の検証画像として取得し、
同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第１の検証画像とを比較して、第１の比較結果とし、
前記第１の比較結果が良好な場合、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像を前記ストライプ領域についての前記参照画像とし、
前記第１の比較結果が良好でない場合に、前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで再度撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第２の検証画像として取得し、
前記同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第２の検証画像とを比較して、第２の比較結果とし、
前記第２の比較結果が良好な場合に、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像を前記ストライプ領域についての前記参照画像とする、検査装置。
試料を保持するステージと、
前記試料を照明する照明光を発生する光源と、
複数の画素を備え、前記照明光で照明された検出領域からの検出光を検出する光検出器と、
前記試料に対する前記検出領域の相対位置を移動させる駆動機構と、
前記光検出器によって前記試料を撮像するために、前記駆動機構を制御する処理装置であって、前記試料に対する画像比較検査に用いられる参照画像を生成する処理装置と、を備え、
前記処理装置が、
前記画素の配列方向と前記配列方向に交差する交差方向とに前記駆動機構を交互に駆動させることで、前記交差方向を長手方向とするストライプ領域を複数含むキャプチャ画像を取得し、
前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第１の検証画像として取得し、
同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第１の検証画像とを比較して、第１の比較結果とし、
前記第１の比較結果が良好な場合、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像に基づいて前記参照画像を生成し、
前記第１の比較結果が良好でない場合に、前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで再度撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第２の検証画像として取得し、
前記同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第２の検証画像とを比較して、第２の比較結果とし、
前記第２の比較結果が良好な場合に、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像に基づいて、前記参照画像を生成し、
前記第２の比較結果が良好でない場合に、前記第１の検証画像と前記第２の検証画像とを比較して、第３の比較結果とし、
前記第３の比較結果が良好の場合に、前記第１の検証画像又は前記第２の検証画像に基づいて、前記参照画像を生成する、検査装置。
前記第２の比較結果が良好でない場合に、前記第１の検証画像と前記第２の検証画像とを比較して、第３の比較結果とし、
前記第３の比較結果が良好の場合に、前記第１の検証画像又は前記第２の検証画像に基づいて、前記参照画像を生成する請求項１に記載の検査装置。
前記第３の比較結果が良好でない場合に、前記ストライプ領域に対する２つの検証画像の比較結果が良好となるまで、前記ストライプ領域の撮像を繰り返す請求項２または３に記載の検査装置。
前記第１の比較結果、又は前記第２の比較結果が良好である場合、次のストライプ領域の検証画像を撮像するために、前記処理装置が前記駆動機構を前記配列方向に駆動させる請求項１～４のいずれか１項に記載の検査装置。
前記キャプチャ画像を撮像した後、前記第１の検証画像を撮像する前に、前記駆動機構が位置合わせを行う請求項１～５のいずれか１項に記載の検査装置。
試料を保持するステージと、
前記試料を照明する照明光を発生する光源と、
複数の画素を備え、前記照明光で照明された検出領域からの検出光を検出する光検出器と、
前記試料に対する前記検出領域の相対位置を移動させる駆動機構と、を備えた検査装置での画像比較検査に用いられる参照画像の生成方法であって、
前記画素の配列方向と前記配列方向に交差する交差方向とに前記駆動機構を交互に駆動させることで、前記交差方向を長手方向とするストライプ領域を複数含むキャプチャ画像を取得するステップと、
前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第１の検証画像として取得するステップと、
同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第１の検証画像とを比較して、第１の比較結果とするステップと、
前記第１の比較結果が良好な場合、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像を前記ストライプ領域についての参照画像とするステップと、
前記第１の比較結果が良好でない場合に、前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで再度撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第２の検証画像として取得するステップと、
前記同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第２の検証画像とを比較して、第２の比較結果とするステップと、
前記第２の比較結果が良好な場合に、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像を前記ストライプ領域についての参照画像とするステップと、を備えた参照画像の生成方法。
試料を保持するステージと、
前記試料を照明する照明光を発生する光源と、
複数の画素を備え、前記照明光で照明された検出領域からの検出光を検出する光検出器と、
前記試料に対する前記検出領域の相対位置を移動させる駆動機構と、を備えた検査装置での画像比較検査に用いられる参照画像の生成方法であって、
前記画素の配列方向と前記配列方向に交差する交差方向とに前記駆動機構を交互に駆動させることで、前記交差方向を長手方向とするストライプ領域を複数含むキャプチャ画像を取得するステップと、
前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第１の検証画像として取得するステップと、
同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第１の検証画像とを比較して、第１の比較結果とするステップと、
前記第１の比較結果が良好な場合、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像に基づいて前記参照画像を生成するステップと、
前記第１の比較結果が良好でない場合に、前記交差方向に前記駆動機構を駆動させることで再度撮像された前記ストライプ領域の撮像画像を、第２の検証画像として取得するステップと、
前記同一のストライプ領域について、前記キャプチャ画像と前記第２の検証画像とを比較して、第２の比較結果とするステップと、
前記第２の比較結果が良好な場合に、前記ストライプ領域の前記キャプチャ画像に基づいて、前記参照画像を生成するステップと、
前記第２の比較結果が良好でない場合に、前記第１の検証画像と前記第２の検証画像とを比較して、第３の比較結果とし、
前記第３の比較結果が良好の場合に、前記第１の検証画像又は前記第２の検証画像に基づいて、前記参照画像を生成する参照画像の生成方法。
前記第２の比較結果が良好でない場合に、前記第１の検証画像と前記第２の検証画像とを比較して、第３の比較結果とし、
前記第３の比較結果が良好の場合に、前記第１の検証画像又は前記第２の検証画像に基づいて、前記参照画像を生成する請求項７に記載の参照画像の生成方法。
前記第３の比較結果が良好でない場合に、前記ストライプ領域に対する２つの検証画像の比較結果が良好となるまで、前記ストライプ領域の撮像を繰り返す請求項８または９に記載の参照画像の生成方法。
前記第１の比較結果、又は前記第２の比較結果が良好である場合、次のストライプ領域の検証画像を撮像するために、前記駆動機構を前記配列方向に駆動させる請求項７～１０のいずれか１項に記載の参照画像の生成方法。
前記キャプチャ画像を撮像した後、前記第１の検証画像を撮像する前に、前記駆動機構が前記キャプチャ画像と前記第１の検証画像との位置合わせを行う請求項７～１１のいずれか１項に記載の参照画像の生成方法。