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JP7036574B2 - Pattern inspection device and pattern inspection method - Google Patents

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JP7036574B2
JP7036574B2 JP2017217013A JP2017217013A JP7036574B2 JP 7036574 B2 JP7036574 B2 JP 7036574B2 JP 2017217013 A JP2017217013 A JP 2017217013A JP 2017217013 A JP2017217013 A JP 2017217013A JP 7036574 B2 JP7036574 B2 JP 7036574B2
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Description

本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、半導体製造に用いる露光用マスク基板の露光イメージを取得する装置及び方法、並びにかかる露光用マスク基板のパターン欠陥を検査する装置及び方法に関する。 The present invention relates to a pattern inspection device and a pattern inspection method. For example, the present invention relates to an apparatus and a method for acquiring an exposure image of an exposure mask substrate used for semiconductor manufacturing, and an apparatus and a method for inspecting a pattern defect of the exposure mask substrate.

近年、大規模集積回路(LSI)の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン(マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する)を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができる電子ビームを用いたパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。或いは、電子ビーム以外にもレーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発が試みられている。 In recent years, with the increasing integration and capacity of large-scale integrated circuits (LSIs), the circuit line width required for semiconductor devices has become narrower and narrower. These semiconductor elements use an original image pattern (also referred to as a mask or reticle, hereinafter collectively referred to as a mask) on which a circuit pattern is formed, and the pattern is exposed and transferred onto a wafer by a reduction projection exposure device called a so-called stepper. Manufactured by forming a circuit. Therefore, in manufacturing a mask for transferring such a fine circuit pattern to a wafer, a pattern drawing apparatus using an electron beam capable of drawing the fine circuit pattern is used. A pattern circuit may be drawn directly on the wafer using such a pattern drawing device. Alternatively, an attempt is being made to develop a laser beam drawing apparatus that draws using a laser beam in addition to the electron beam.

そして、多大な製造コストのかかるLSIの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、1ギガビット級のDRAM(ランダムアクセスメモリ)に代表されるように、LSIを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、半導体ウェハ上に形成されるLSIパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、LSI製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。 Further, improvement of the yield is indispensable for manufacturing LSI, which requires a large manufacturing cost. However, as typified by 1-gigabit class DRAM (random access memory), the patterns constituting the LSI are on the order of submicrons to nanometers. One of the major factors that reduce the yield is the pattern defect of the mask used when exposing and transferring an ultrafine pattern on a semiconductor wafer by photolithography technology. In recent years, with the miniaturization of LSI pattern dimensions formed on semiconductor wafers, the dimensions that must be detected as pattern defects have become extremely small. Therefore, it is necessary to improve the accuracy of the pattern inspection device for inspecting defects of the transfer mask used in LSI manufacturing.

検査手法としては、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「die to die(ダイ-ダイ)検査」や、パターン設計されたCADデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ(設計パターンデータ)を検査装置に入力して、これをベースに設計画像(参照画像)を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「die to database(ダイ-データベース)検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。 As an inspection method, an optical image obtained by capturing a pattern formed on a sample such as a lithography mask using a magnifying optical system at a predetermined magnification is compared with a design data or an optical image obtained by capturing the same pattern on the sample. There is a known method of inspecting by doing so. For example, as a pattern inspection method, "die to die inspection" in which optical image data obtained by capturing the same pattern in different places on the same mask are compared with each other, or a pattern is used as a mask using CAD data with a pattern design. The drawing data (design pattern data) converted into the device input format for input by the drawing device at the time of drawing is input to the inspection device, a design image (reference image) is generated based on this, and the pattern is imaged. There is a "die to database inspection" that compares the measured optical image with the measured data. In the inspection method in such an inspection device, the sample is placed on the stage, and the moving of the stage causes the luminous flux to scan the sample, and the inspection is performed. The sample is irradiated with a luminous flux by a light source and an illumination optical system. The light transmitted or reflected from the sample is imaged on the sensor via the optical system. The image captured by the sensor is sent to the comparison circuit as measurement data. In the comparison circuit, after the images are aligned with each other, the measurement data and the reference data are compared according to an appropriate algorithm, and if they do not match, it is determined that there is a pattern defect.

製品サイクルが短い半導体製品において、製造所要時間を短縮することは重要な項目である。欠陥のあるマスクパターンをウェハに露光転写すると、そのウェハから作られた半導体装置は不良品になる。そのため、マスクのパターン欠陥検査を行うことは重要である。そして、欠陥検査で見つかった欠陥は欠陥修正装置で修正される。しかしながら、見つかった欠陥をすべて修正すると製造所要時間の増加になり、製品価値を下げることにつながる。ここで、検査装置の開発が進むのに伴い、検査装置では、非常に小さなずれが生じた場合でもパターン欠陥有りと判定する。しかし、実際の露光装置でマスクパターンをウェハ上に転写する際、ウェハ上で回路の断線或いは/及び短絡等がかかる欠陥によって生じないのであれば、集積回路としては使用可能である。よって、露光装置でウェハ上に露光される露光イメージを取得することが望まれる。しかしながら、露光装置ではマスクパターンを縮小してウェハに結像するのに対して、検査装置ではマスクパターンを拡大してセンサに結像する。よって、マスク基板に対して2次側の光学系の構成がそもそも異なっている。よって、いくら照明光の状態を露光装置に合わせても、そのままでは露光装置で転写される場合のパターン画像を検査装置で再現することは困難である。 For semiconductor products with short product cycles, shortening the manufacturing time is an important item. When a defective mask pattern is exposed and transferred to a wafer, the semiconductor device made from the wafer becomes defective. Therefore, it is important to inspect the mask for pattern defects. Then, the defect found in the defect inspection is corrected by the defect correction device. However, fixing all the defects found will increase the manufacturing time and reduce the product value. Here, as the development of the inspection device progresses, the inspection device determines that there is a pattern defect even if a very small deviation occurs. However, when the mask pattern is transferred onto the wafer by an actual exposure apparatus, it can be used as an integrated circuit as long as it is not caused by a defect such as disconnection or / or short circuit of the circuit on the wafer. Therefore, it is desired to acquire an exposure image to be exposed on the wafer by the exposure apparatus. However, in the exposure device, the mask pattern is reduced and imaged on the wafer, whereas in the inspection device, the mask pattern is enlarged and imaged on the sensor. Therefore, the configuration of the optical system on the secondary side is different from that of the mask substrate. Therefore, no matter how much the state of the illumination light is adjusted to the exposure apparatus, it is difficult for the inspection apparatus to reproduce the pattern image transferred by the exposure apparatus as it is.

そのため、検査装置でマスク検査を行っているユーザ側では、露光装置で露光転写される露光イメージとして、例えば、空間像なる像を生成して検査するカールツァイス社製の専用機(例えば、特許文献1参照)を標準装置として生産現場に投入して、露光イメージでの検査を行っている。 Therefore, on the user side performing mask inspection with the inspection device, for example, a dedicated machine manufactured by Carl Zeiss Co., Ltd. (for example, a patent document) that generates and inspects an image called a spatial image as an exposure image to be exposed and transferred by the exposure device. (Refer to 1) is put into the production site as a standard device, and inspection is performed with an exposure image.

特表2013-504774号公報Special Table 2013-504774A

上述した空間像を用いた標準装置は計測に時間がかかる。そのため、マスク全面の空間像を作成するのではなく、検査装置によって欠陥と判定された個所について空間像を作成して、露光イメージ上での検査を行うことになる。しかしながら、上述したように、検査装置の開発が進むのに伴い、検査装置では、非常に小さなずれが生じてもパターン欠陥有りと判定するため、欠陥個所が多数発生する。これらについてすべて空間像を作成して、露光イメージ検査を行っていたのではマスク製造におけるスループットが非常に悪くなってしまう。そこで、検査装置においても、露光装置で転写される場合のパターン画像を再現し、検査装置において予め欠陥個所の数を少なく抑えることが求められている。そのため、検査装置では、通常のパターン欠陥検査の他に、かかる露光イメージを撮像可能なシステムの開発が進められている。 The standard device using the above-mentioned spatial image takes time to measure. Therefore, instead of creating a spatial image of the entire surface of the mask, a spatial image is created for the portion determined to be a defect by the inspection device, and the inspection is performed on the exposed image. However, as described above, as the development of the inspection device progresses, the inspection device determines that there is a pattern defect even if a very small deviation occurs, so that a large number of defect locations occur. If spatial images were created for all of these and the exposure image inspection was performed, the throughput in mask manufacturing would be extremely poor. Therefore, it is required that the inspection device also reproduces the pattern image when transferred by the exposure device and suppresses the number of defective parts in advance in the inspection device. Therefore, in the inspection device, in addition to the usual pattern defect inspection, the development of a system capable of capturing such an exposure image is underway.

以上のようにして開発されてきた検査装置で再現した露光イメージを使ったパターン寸法等の検査を行うと、得られる検査結果が上述した標準装置での検査結果とずれが生じてしまう場合がある。これは、装置構成がそもそも異なるので、得られる結果も異なってしまうからである。しかし、いずれもナノメートルオーダーでのパターン寸法を評価しているので、どちらの結果が正しいのか判断することは困難である。このままでは、ユーザ側において、いずれか装置での結果が正しいのか迷いながら、検査対象マスク基板が半導体製造に使用できるものなのか否かを判断しなければならない。現在、空間像を使った露光イメージでの検査を標準としているので、検査装置にて、かかる標準装置での検査結果と同じ結果が得られるようになることが望ましい。 When the pattern dimensions, etc. are inspected using the exposure image reproduced by the inspection device developed as described above, the obtained inspection result may be different from the inspection result by the above-mentioned standard device. .. This is because the device configurations are different in the first place, and the results obtained are also different. However, since all of them evaluate the pattern dimensions on the nanometer order, it is difficult to determine which result is correct. If nothing is done, the user must determine whether the mask substrate to be inspected can be used for semiconductor manufacturing while wondering whether the result of any of the devices is correct. Currently, the standard is to inspect an exposed image using a spatial image, so it is desirable that the inspection device can obtain the same results as the inspection results of the standard device.

そこで、本発明の一態様は、露光装置で転写される場合の転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像から、例えば標準装置となる外部の画像取得装置と同様の計測結果を得ることが可能な検査装置およびその方法を提供する。 Therefore, in one aspect of the present invention, it is possible to obtain the same measurement result as, for example, an external image acquisition device as a standard device from an exposure transfer simulated image simulating a transfer pattern image when transferred by an exposure device. An inspection device and a method thereof are provided.

本発明の一態様のパターン検査装置は、
パターンが形成された露光用のマスク基板に照明光を照射して、マスク基板から得られる透過光若しくは反射光を用いて、パターンの第1の光学画像を取得する第1の光学画像取得機構と、
取得された第1の光学画像に対応する第1の参照画像と第1の光学画像とを比較することによって、第1の光学画像の欠陥の有無を判定する比較部と、
判定により欠陥と判定された欠陥個所について、パターンを試料に露光転写した際に試料上に形成される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像となる第2の光学画像を取得する第2の光学画像取得機構と、
転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像を取得する、第2の光学画像取得機構とは異なる外部の画像取得装置により得られたデータを基に、第2の光学画像内のパターンの寸法を測定する測定閾値が補正された補正閾値が定義された補正テーブルを記憶する記憶装置と、
補正テーブルに定義された補正閾値を用いて第2の光学画像から測定された欠陥個所のパターンの測定パターン寸法と、第2の光学画像に対応する第2の参照画像から得られる欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法と、を用いて、寸法変化率を演算する寸法変化率演算部と、
を備えたことを特徴する。
The pattern inspection device of one aspect of the present invention is
With the first optical image acquisition mechanism that irradiates the mask substrate for exposure on which the pattern is formed with illumination light and acquires the first optical image of the pattern by using the transmitted light or the reflected light obtained from the mask substrate. ,
A comparison unit that determines the presence or absence of defects in the first optical image by comparing the first reference image corresponding to the acquired first optical image with the first optical image.
Second optics for acquiring a second optical image that is an exposure transfer simulated image that simulates the transfer pattern image formed on the sample when the pattern is exposed and transferred to the sample for the defect portion determined to be a defect by the determination. Image acquisition mechanism and
The dimensions of the pattern in the second optical image are measured based on the data obtained by an external image acquisition device different from the second optical image acquisition mechanism that acquires the exposure transfer simulated image that simulates the transfer pattern image. A storage device that stores a correction table in which the correction threshold for which the measurement threshold is corrected is defined, and
Corresponds to the measurement pattern dimensions of the defect pattern measured from the second optical image using the correction threshold defined in the correction table and the defect location obtained from the second reference image corresponding to the second optical image. The dimension change rate calculation unit that calculates the dimension change rate using the reference pattern dimension of the pattern to be used, and
It is characterized by being equipped with.

また、補正テーブルは、第2の光学画像取得機構を用いて基準となる基準マスク基板から得られた光学画像と、画像取得装置を用いて基準マスク基板から得られた光学画像とを用いて設定された補正閾値が定義されると好適である。 Further, the correction table is set by using an optical image obtained from a reference mask substrate as a reference using the second optical image acquisition mechanism and an optical image obtained from the reference mask substrate using an image acquisition device. It is preferable that the corrected correction threshold is defined.

また、基準マスク基板には、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズが異なる同種の複数のパターンからそれぞれ構成される複数種のパターン群が形成されると好適である。 Further, it is preferable that the reference mask substrate is formed with a plurality of types of patterns each composed of a plurality of patterns of the same type having different pattern sizes, arrangement pitches, defect types, and defect sizes.

また、補正テーブルは、第2の光学画像取得機構を用いて基準マスク基板から得られた光学画像内のパターンの寸法変化率が、画像取得装置を用いて基準マスク基板から得られた光学画像内のパターンの寸法変化率に一致するように測定閾値が補正された補正閾値が定義されると好適である。 Further, in the correction table, the dimensional change rate of the pattern in the optical image obtained from the reference mask substrate using the second optical image acquisition mechanism is in the optical image obtained from the reference mask substrate using the image acquisition device. It is preferable that a correction threshold is defined in which the measurement threshold is corrected so as to match the dimensional change rate of the pattern.

本発明の一態様のパターン検査方法は、
パターン検査装置にてパターンが形成された露光用のマスク基板に照明光を照射して、マスク基板から得られる透過光若しくは反射光を用いて、パターンの第1の光学画像を取得する工程と、
パターン検査装置にて、取得された第1の光学画像に対応する第1の参照画像と第1の光学画像とを比較することによって、第1の光学画像の欠陥の有無を判定する工程と、
パターン検査装置にて、判定により欠陥と判定された欠陥個所について、パターンを試料に露光転写した際に試料上に形成される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像となる第2の光学画像を取得する工程と、
転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像を取得する、パターン検査装置とは異なる外部の画像取得装置により得られたデータを基に、第2の光学画像内のパターンの寸法を測定する測定閾値が補正された補正閾値が定義された補正テーブルを作成する工程と、
補正テーブルに定義された補正閾値を用いて第2の光学画像から測定された欠陥個所のパターンの測定パターン寸法と、第2の光学画像に対応する第2の参照画像から得られる欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法と、を用いて、寸法変化率を演算し、出力する工程と、
を備えたことを特徴する。
The pattern inspection method of one aspect of the present invention is
A step of irradiating an exposure mask substrate on which a pattern is formed with a pattern inspection device with illumination light and acquiring a first optical image of the pattern using the transmitted light or the reflected light obtained from the mask substrate.
A step of determining the presence or absence of defects in the first optical image by comparing the first reference image corresponding to the acquired first optical image with the first optical image in the pattern inspection device.
A second optical image, which is an exposure transfer simulated image that imitates the transfer pattern image formed on the sample when the pattern is exposed and transferred to the sample, is obtained for the defect portion determined to be a defect by the pattern inspection device. The process to acquire and
The measurement threshold for measuring the dimensions of the pattern in the second optical image is based on the data obtained by an external image acquisition device different from the pattern inspection device that acquires the exposure transfer simulated image that simulates the transfer pattern image. The process of creating a correction table in which the corrected correction threshold is defined, and
Corresponds to the measurement pattern dimensions of the defect pattern measured from the second optical image using the correction threshold defined in the correction table and the defect location obtained from the second reference image corresponding to the second optical image. The process of calculating and outputting the dimensional change rate using the reference pattern dimension of the pattern to be used, and
It is characterized by being equipped with.

本発明の一態様によれば、露光装置で転写される場合の転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像から、例えば標準装置となる外部の画像取得装置と同様の計測結果を得ることができる。よって、検査装置において、欠陥判定された複数の個所の中から露光転写された場合に集積回路としては使用可能な個所を除くことができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to obtain the same measurement result as, for example, an external image acquisition device as a standard device from an exposure transfer simulated image simulating a transfer pattern image when transferred by an exposure device. Therefore, in the inspection device, it is possible to exclude the parts that can be used as an integrated circuit when the exposure is transferred from the plurality of parts where the defect is determined.

実施の形態1におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the pattern inspection apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における比較例となる露光装置の光学系の一部を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a part of the optical system of the exposure apparatus which becomes the comparative example in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検査装置の光学系の一部を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a part of the optical system of the inspection apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。It is a flowchart which shows the main part process of the pattern inspection method in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における基準マスク基板に形成される評価パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the evaluation pattern formed on the reference mask substrate in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における評価パターンを構成するパターン種の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pattern type which constitutes the evaluation pattern in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における評価パターンを構成するパターン種の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the pattern type which constitutes the evaluation pattern in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the defect type and defect size of the evaluation pattern in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the defect type and defect size of the evaluation pattern in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the defect type and defect size of the evaluation pattern in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the defect type and defect size of the evaluation pattern in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the defect type and defect size of the evaluation pattern in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における補正テーブル作成回路の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the correction table making circuit in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における線幅寸法の測定手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measuring method of a line width dimension in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における補正テーブルのフォーマットの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the format of the correction table in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における通常検査用光学系の構成の一例と露光イメージ検査用光学系の構成の一例とを示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the optical system for normal inspection and an example of the structure of the optical system for exposure image inspection in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における検査領域を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the inspection area in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における比較回路の内部構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the internal structure of the comparison circuit in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1と比較例とのパターン検査の流れを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the flow of the pattern inspection of Embodiment 1 and the comparative example.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。図1において、マスク基板101に形成されたパターンの欠陥を検査する検査装置100は、光学画像取得機構150、及び制御系回路160(制御部)を備えている。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a pattern inspection device according to the first embodiment. In FIG. 1, the inspection device 100 for inspecting defects in a pattern formed on a mask substrate 101 includes an optical image acquisition mechanism 150 and a control system circuit 160 (control unit).

光学画像取得機構150は、光源103、透過検査照明光学系170(透過照明光学系)、反射検査照明光学系175(反射照明光学系)、移動可能に配置されたXYθテーブル102、絞り173、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105(センサの一例)、センサ回路106、ストライプパターンメモリ123、及びレーザ測長システム122を有している。XYθテーブル102上には、基板101が載置される。基板101として、例えば、ウェハ等の半導体基板にパターンを転写する露光用のフォトマスク(露光用マスク基板)が含まれる。また、このフォトマスクには、検査対象となる複数の図形パターンによって構成されたパターンが形成されている。基板101は、例えば、パターン形成面を下側に向けてXYθテーブル102に配置される。 The optical image acquisition mechanism 150 includes a light source 103, a transmission inspection illumination optical system 170 (transmission illumination optical system), a reflection inspection illumination optical system 175 (reflection illumination optical system), a movablely arranged XYθ table 102, an aperture 173, and an enlargement. It has an optical system 104, a photodiode array 105 (an example of a sensor), a sensor circuit 106, a stripe pattern memory 123, and a laser length measuring system 122. The substrate 101 is placed on the XYθ table 102. The substrate 101 includes, for example, an exposure photomask (exposure mask substrate) that transfers a pattern onto a semiconductor substrate such as a wafer. Further, in this photomask, a pattern composed of a plurality of graphic patterns to be inspected is formed. The substrate 101 is arranged on the XYθ table 102, for example, with the pattern forming surface facing downward.

透過検査照明光学系170は、投影レンズ180、照明形状切替機構181、及び結像レンズ182を有している。また、透過検査照明光学系170は、その他のレンズ、ミラー、及び/又は光学素子を有していても構わない。反射検査照明光学系175は、光源103から透過検査照明光と分離された反射検査照明光を照明する少なくとも1つのレンズを有する。反射検査照明光学系175は、その他のレンズ、ミラー、及び/又は光学素子を有していても構わない。 The transmission inspection illumination optical system 170 includes a projection lens 180, an illumination shape switching mechanism 181 and an imaging lens 182. Further, the transmission inspection illumination optical system 170 may have other lenses, mirrors, and / or optical elements. The reflection inspection illumination optical system 175 has at least one lens that illuminates the reflection inspection illumination light separated from the transmission inspection illumination light from the light source 103. The reflection inspection illumination optical system 175 may have other lenses, mirrors, and / or optical elements.

拡大光学系104は、対物レンズ171、投影レンズ172、及び結像レンズ176を有している。対物レンズ171、投影レンズ172、及び結像レンズ176は、それぞれ少なくとも1つのレンズによって構成される。また、対物レンズ171と投影レンズ172の間、及び/又は投影レンズ172と結像レンズ176の間に、その他のレンズ、及び/又はミラーを有していても構わない。 The magnifying optical system 104 includes an objective lens 171 and a projection lens 172, and an imaging lens 176. The objective lens 171 and the projection lens 172, and the imaging lens 176 are each composed of at least one lens. Further, another lens and / or a mirror may be provided between the objective lens 171 and the projection lens 172 and / or between the projection lens 172 and the imaging lens 176.

フォトダイオードアレイ105として、例えば、TDI(タイム・ディレイ・インテグレーション)センサ等を用いると好適である。フォトダイオードアレイ105(イメージセンサ)は、基板101が載置されたXYθテーブル102が移動している状態で、基板101に形成されたパターンの対応する光学画像を撮像する。 As the photodiode array 105, for example, it is preferable to use a TDI (time delay integration) sensor or the like. The photodiode array 105 (image sensor) captures a corresponding optical image of a pattern formed on the substrate 101 while the XYθ table 102 on which the substrate 101 is placed is moving.

制御系回路160では、検査装置100全体を制御する制御計算機110が、バス120を介して、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、オートローダ制御回路113、テーブル制御回路114、モード切替制御回路140、露光模擬参照画像作成回路142、補正テーブル作成回路144、磁気ディスク装置109、磁気テープ装置115、フレシキブルディスク装置(FD)116、CRT117、パターンモニタ118、及びプリンタ119に接続されている。また、センサ回路106は、ストライプパターンメモリ123に接続され、ストライプパターンメモリ123は、比較回路108に接続されている。また、XYθテーブル102は、X軸モータ、Y軸モータ、θ軸モータにより駆動される。 In the control system circuit 160, the control computer 110 that controls the entire inspection device 100 uses the position circuit 107, the comparison circuit 108, the reference image creation circuit 112, the autoloader control circuit 113, the table control circuit 114, and the mode switching via the bus 120. It is connected to a control circuit 140, an exposure simulation reference image creation circuit 142, a correction table creation circuit 144, a magnetic disk device 109, a magnetic tape device 115, a flexible disk device (FD) 116, a CRT 117, a pattern monitor 118, and a printer 119. .. Further, the sensor circuit 106 is connected to the stripe pattern memory 123, and the stripe pattern memory 123 is connected to the comparison circuit 108. Further, the XYθ table 102 is driven by an X-axis motor, a Y-axis motor, and a θ-axis motor.

実施の形態1では、高倍率のパターン像を撮像して、かかるパターン像を検査する検査(通常検査モード(1))と露光イメージを取得して、かかる露光イメージを利用した検査(露光イメージ検査モード(2))と、を切り替え可能に構成される。通常検査モード(1)において、検査装置100の光学画像取得機構150では、光源103、透過検査照明光学系170、反射検査照明光学系175、XYθテーブル102、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105、及びセンサ回路106により高倍率の通常検査用光学系(検査用光学画像取得機構:第1の光学画像取得機構)が構成される。例えば、400~500倍の倍率の検査光学系が構成されている。露光イメージ検査モード(2)において、検査装置100の光学画像取得機構150では、光源103、透過検査照明光学系170、XYθテーブル102、絞り173、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105、及びセンサ回路106により露光イメージ検査用光学系(露光イメージ用光学画像取得機構:第2の光学画像取得機構)が構成される。通常検査用光学系と露光イメージ検査用光学系とは、大部分の光学機器を共通にして構成される。言い換えれば、構成の一部が同じ光学機器を流用して構成される。これにより、部品点数の増加を抑制できる。 In the first embodiment, a high-magnification pattern image is imaged, an inspection for inspecting the pattern image (normal inspection mode (1)) and an exposure image are acquired, and an inspection using the exposure image (exposure image inspection). Mode (2)) and can be switched. In the normal inspection mode (1), in the optical image acquisition mechanism 150 of the inspection device 100, the light source 103, the transmission inspection illumination optical system 170, the reflection inspection illumination optical system 175, the XYθ table 102, the magnifying optical system 104, the photodiode array 105, And the sensor circuit 106 constitutes a high-magnification normal inspection optical system (inspection optical image acquisition mechanism: first optical image acquisition mechanism). For example, an inspection optical system having a magnification of 400 to 500 times is configured. In the exposure image inspection mode (2), in the optical image acquisition mechanism 150 of the inspection apparatus 100, the light source 103, the transmission inspection illumination optical system 170, the XYθ table 102, the aperture 173, the magnifying optical system 104, the photodiode array 105, and the sensor circuit. The 106 constitutes an optical system for inspection of an exposure image (optical image acquisition mechanism for exposure image: second optical image acquisition mechanism). The optical system for normal inspection and the optical system for exposure image inspection are configured in common with most of the optical equipment. In other words, a part of the configuration is configured by diverting the same optical equipment. This makes it possible to suppress an increase in the number of parts.

また、XYθテーブル102は、制御計算機110の制御の下にテーブル制御回路114により駆動される。X方向、Y方向、θ方向に駆動する3軸(X-Y-θ)モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Xモータ、Yモータ、θモータは、例えばリニアモータを用いることができる。XYθテーブル102は、XYθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、対物レンズ171の位置を固定して、制御計算機110の制御の下に図示しないオートフォーカス(AF)制御回路によりXYθテーブル102を動的に光軸方向(Z軸方向)に移動させることにより、対物レンズ171の焦点位置がマスク基板101のパターン形成面に調整される。かかる場合、XYθテーブル102は、例えば、図示しないピエゾ素子によって光軸方向(Z軸方向)に移動させられることにより、焦点位置が調整される。或いは、対物レンズ171は、制御計算機110の制御の下に図示しないオートフォーカス(AF)制御回路により動的にマスク基板101のパターン形成面に焦点位置(光軸方向:Z軸方向)が調整されるようにしても好適である。かかる場合、対物レンズ171は、例えば、図示しないピエゾ素子によって光軸方向(Z軸方向)に移動させられることにより、焦点位置が調整される。XYθテーブル102上に配置されたマスク基板101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。位置回路107は、測定されるXYθテーブル102の位置から相対的に検査光の照射位置を演算する。 Further, the XYθ table 102 is driven by the table control circuit 114 under the control of the control computer 110. It can be moved by a drive system such as a 3-axis (XY−θ) motor that drives in the X direction, the Y direction, and the θ direction. As these X motors, Y motors, and θ motors, for example, linear motors can be used. The XYθ table 102 can be moved in the horizontal direction and the rotational direction by the motor of each axis of XYθ. Then, by fixing the position of the objective lens 171 and dynamically moving the XYθ table 102 in the optical axis direction (Z-axis direction) by an autofocus (AF) control circuit (not shown) under the control of the control computer 110. The focal position of the objective lens 171 is adjusted to the pattern forming surface of the mask substrate 101. In such a case, the focal position of the XYθ table 102 is adjusted by moving the XYθ table 102 in the optical axis direction (Z-axis direction) by, for example, a piezo element (not shown). Alternatively, the objective lens 171 is dynamically adjusted to the focal position (optical axis direction: Z-axis direction) on the pattern forming surface of the mask substrate 101 by an autofocus (AF) control circuit (not shown) under the control of the control computer 110. It is also suitable to do so. In such a case, the focal position of the objective lens 171 is adjusted by moving the objective lens 171 in the optical axis direction (Z-axis direction) by, for example, a piezo element (not shown). The moving position of the mask substrate 101 arranged on the XYθ table 102 is measured by the laser length measuring system 122 and supplied to the position circuit 107. The position circuit 107 calculates the irradiation position of the inspection light relative to the position of the measured XYθ table 102.

マスク基板101のパターン形成の基となる設計パターンデータ(描画データ)が検査装置100の外部から入力され、磁気ディスク装置109に格納されてもよい。 Design pattern data (drawing data) that is the basis of pattern formation of the mask substrate 101 may be input from the outside of the inspection device 100 and stored in the magnetic disk device 109.

ここで、図1では、実施の形態1を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置100にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。 Here, FIG. 1 describes the components necessary for explaining the first embodiment. It goes without saying that the inspection device 100 may usually include other necessary configurations.

図2は、実施の形態1における比較例となる露光装置の光学系の一部を示す概念図である。マスク基板300に形成されたパターンを半導体基板に露光転写するステッパ等の露光装置の光学系の一部を示している。露光装置では、図示しない照明光がマスク基板300に照明され、マスク基板300からの透過光301は、対物レンズ302に入射され、対物レンズ302を通過した光305が半導体基板304(ウェハ:被露光基板)へ結像する。なお、図2では、1つの対物レンズ302(縮小光学系)を示しているが、複数のレンズによる組み合わせであっても構わないことは言うまでもない。ここで、現状の露光装置では、マスク基板300に形成されたパターンを、例えば、1/4に縮小して半導体基板304に露光転写する。その際の露光装置の半導体基板304に対する開口数NAi(イメージi側の開口数)は、例えば、NAi=1.4に設定される。言い換えれば、対物レンズ302を通過可能な対物レンズ302の開口数NAi(イメージi側の開口数)は、例えば、NAi=1.4に設定される。露光装置では、マスク基板300からの透過光像を1/4に縮小しているので、対物レンズ302のマスク基板300に対する感度は1/4となる。言い換えれば、マスク基板300から対物レンズ302へ透過光が入射する場合の入射可能な対物レンズ302の開口数NAo(物体o側の開口数)は、NAiの1/4となり、NAo=0.35となる。よって、露光装置では、開口数NAo=0.35の光束のマスク基板300からの透過光像を非常に広い開口数NAi=1.4の光束の像として半導体基板304に露光転写していることになる。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing a part of the optical system of the exposure apparatus as a comparative example in the first embodiment. A part of an optical system of an exposure apparatus such as a stepper that exposes and transfers a pattern formed on a mask substrate 300 to a semiconductor substrate is shown. In the exposure apparatus, illumination light (not shown) is illuminated on the mask substrate 300, the transmitted light 301 from the mask substrate 300 is incident on the objective lens 302, and the light 305 passing through the objective lens 302 is the semiconductor substrate 304 (wafer: exposed). An image is formed on the substrate). Although one objective lens 302 (reduced optical system) is shown in FIG. 2, it goes without saying that a combination of a plurality of lenses may be used. Here, in the current exposure apparatus, the pattern formed on the mask substrate 300 is reduced to, for example, 1/4 and exposed and transferred to the semiconductor substrate 304. The numerical aperture NAi (numerical aperture on the image i side) of the exposure apparatus with respect to the semiconductor substrate 304 at that time is set to, for example, NAi = 1.4. In other words, the numerical aperture NAi (numerical aperture on the image i side) of the objective lens 302 that can pass through the objective lens 302 is set to, for example, NAi = 1.4. In the exposure apparatus, the transmitted light image from the mask substrate 300 is reduced to 1/4, so that the sensitivity of the objective lens 302 to the mask substrate 300 is 1/4. In other words, the numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) of the objective lens 302 that can be incident when the transmitted light is incident from the mask substrate 300 to the objective lens 302 is 1/4 of NAi, and NAo = 0.35. It becomes. Therefore, in the exposure apparatus, the transmitted light image from the mask substrate 300 having a luminous flux with a numerical aperture of NAo = 0.35 is exposed and transferred to the semiconductor substrate 304 as an image of a luminous flux having a numerical aperture of NAi = 1.4. become.

図3は、実施の形態1における検査装置の光学系の一部を示す概念図である。ここでは、実施の形態1における検査装置での開口数と図2に示した露光装置での開口数とを比較する。実施の形態1における検査装置100では、図3に示すように、図示しない照明光がマスク基板101に照明され、マスク基板101からの透過光11は、対物レンズを含む拡大光学系104に入射され、拡大光学系104を通過した光12がフォトダイオードアレイ105(イメージセンサ)へ結像する。その際、マスク基板101から拡大光学系104へ透過光11が入射する場合の入射可能な対物レンズの開口数NAo(物体o側の開口数)は、例えばNAo=0.9に設定する。検査装置100では、マスク基板300からの透過光像を検査で比較可能にするために200~500倍に拡大しているので、拡大光学系104のマスク基板101に対する感度は200~500となる。よって、拡大光学系104のフォトダイオードアレイ105に対する開口数NAi(イメージi側の開口数)は、NAoの1/500~1/200となり、例えば、開口数NAi=0.004になる。 FIG. 3 is a conceptual diagram showing a part of the optical system of the inspection device according to the first embodiment. Here, the numerical aperture of the inspection device according to the first embodiment and the numerical aperture of the exposure device shown in FIG. 2 are compared. In the inspection device 100 according to the first embodiment, as shown in FIG. 3, illumination light (not shown) is illuminated on the mask substrate 101, and the transmitted light 11 from the mask substrate 101 is incident on the magnifying optical system 104 including the objective lens. The light 12 that has passed through the magnifying optical system 104 forms an image on the photodiode array 105 (image sensor). At that time, the numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) of the objective lens that can be incident when the transmitted light 11 is incident from the mask substrate 101 to the magnifying optical system 104 is set to, for example, NAo = 0.9. In the inspection device 100, the transmitted light image from the mask substrate 300 is magnified 200 to 500 times in order to make it comparable in the inspection, so that the sensitivity of the magnifying optical system 104 to the mask substrate 101 is 200 to 500. Therefore, the numerical aperture NAi (numerical aperture on the image i side) of the magnifying optical system 104 with respect to the photodiode array 105 is 1/500 to 1/200 of NAo, and for example, the numerical aperture NAi = 0.004.

このように、NAo=0.35となる露光装置の対物レンズ302が入手する光の情報量と例えばNAo=0.9となる検査装置100の対物レンズが入手する光の情報量とでは、そもそも異なっている。よって、半導体基板304上の像は、フォトダイオードアレイ105の受光面上の像とは、光束数自体が異なるため、同じ像を得ることは困難である。そこで、露光装置の対物レンズ302と等しくするため、絞り173で光束を絞ることで、検査装置100の対物レンズのNAoを例えばNAo=0.35に設定する。これにより、光束数を合わせることができる。なお、図3では、拡大光学系104しか記載していないが、拡大光学系104内には複数のレンズが配置されている。拡大光学系104内には、上述したように、少なくとも対物レンズ171と投影レンズ172と結像レンズ176とを有している。 As described above, the amount of light information obtained by the objective lens 302 of the exposure device having NAo = 0.35 and the amount of light information obtained by the objective lens of the inspection device 100 having NAo = 0.9, for example, are in the first place. It's different. Therefore, it is difficult to obtain the same image on the semiconductor substrate 304 because the number of luminous fluxes itself is different from the image on the light receiving surface of the photodiode array 105. Therefore, in order to make it equal to the objective lens 302 of the exposure device, the NAo of the objective lens of the inspection device 100 is set to, for example, NAo = 0.35 by reducing the luminous flux with the diaphragm 173. This makes it possible to match the number of luminous fluxes. Although only the magnifying optical system 104 is shown in FIG. 3, a plurality of lenses are arranged in the magnifying optical system 104. As described above, the magnifying optical system 104 includes at least an objective lens 171, a projection lens 172, and an imaging lens 176.

よって、対物レンズ171は、マスク基板101が露光装置に配置された場合にマスク基板101からの透過光を入射して半導体基板304に結像する露光装置の対物レンズ302がマスク基板101からの透過光301を入射する場合と同様の開口数NAo(NAo=0.35)で、マスク基板101上に結像された照明光がマスク基板101を透過した透過光11を入射する。なお、結像レンズ176は、拡大光学系104内を通過した光を、露光装置の対物レンズ302よりも十分小さい開口数NAi(NAi=0.001)で結像させることになるが、マスク基板101を透過し、フォトダイオードアレイ105まで届く光の情報量を露光装置に合わせることができる。 Therefore, in the objective lens 171, when the mask substrate 101 is arranged in the exposure apparatus, the objective lens 302 of the exposure apparatus that incidents the transmitted light from the mask substrate 101 and forms an image on the semiconductor substrate 304 transmits from the mask substrate 101. With the same numerical aperture NAo (NAo = 0.35) as in the case of incident light 301, the illumination light imaged on the mask substrate 101 incidents the transmitted light 11 transmitted through the mask substrate 101. The imaging lens 176 forms an image of the light passing through the magnifying optical system 104 with a numerical aperture NAi (NAi = 0.001) sufficiently smaller than that of the objective lens 302 of the exposure apparatus. The amount of information of light that passes through 101 and reaches the photodiode array 105 can be adjusted to the exposure device.

図4は、実施の形態1におけるパターン検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図4において、実施の形態1におけるパターン検査方法は、基準マスク計測工程(S90)と、補正閾値探索工程(S92)と、補正テーブル作成工程(S94)と、モード選択工程(S102)と、しぼり解除工程(S104)と、検査用照明光学系配置工程(S106)と、スキャン工程(S108)と、参照画像作成工程(S110)と、フレーム分割工程(S112)と、比較工程(S114)と、絞り工程(S204)と、露光用照明光学系配置工程(S206)と、欠陥候補情報入力工程(S208)と、スキャン工程(S210)と、参照画像作成工程(S212)と、補正閾値算出工程(S214)と、CD測定工程(S216)と、CD測定工程(S218)と、寸法変化率演算工程(S220)と、判定工程(S222)と、の各工程を実施する。 FIG. 4 is a flowchart showing a main process of the pattern inspection method according to the first embodiment. In FIG. 4, the pattern inspection method according to the first embodiment is a reference mask measurement step (S90), a correction threshold search step (S92), a correction table creation step (S94), a mode selection step (S102), and a squeeze. A release step (S104), an inspection illumination optical system placement step (S106), a scan step (S108), a reference image creation step (S110), a frame division step (S112), a comparison step (S114), and the like. The aperture step (S204), the illumination optical system arrangement step for exposure (S206), the defect candidate information input step (S208), the scan step (S210), the reference image creation step (S212), and the correction threshold calculation step (S212). S214), a CD measurement step (S216), a CD measurement step (S218), a dimensional change rate calculation step (S220), and a determination step (S222) are carried out.

ここで、検査装置100で再現した露光イメージを使ったパターン寸法等の検査を行うと、得られる検査結果が外部の標準装置での検査結果とずれが生じてしまう場合がある。これは、装置構成がそもそも異なるので、得られる結果も異なってしまうからである。しかし、いずれもナノメートルオーダーでのパターン寸法を評価しているので、どちらの結果が正しいのか判断することは困難である。そこで、実施の形態1では、検査装置100にて、かかる標準装置での検査結果と同じ結果が得られるように測定閾値を補正する。かかる補正された補正閾値を得るために、まずは、同じ基準マスク基板を検査装置100と図示しない外部の標準装置とでそれぞれ測定して、検査装置100での測定結果と図示しない外部の標準装置での測定結果とを比較する。 Here, when the inspection of the pattern dimensions and the like using the exposure image reproduced by the inspection device 100 is performed, the obtained inspection result may be different from the inspection result of the external standard device. This is because the device configurations are different in the first place, and the results obtained are also different. However, since all of them evaluate the pattern dimensions on the nanometer order, it is difficult to determine which result is correct. Therefore, in the first embodiment, the inspection device 100 corrects the measurement threshold value so that the same result as the inspection result of the standard device can be obtained. In order to obtain such a corrected correction threshold value, first, the same reference mask substrate is measured by the inspection device 100 and an external standard device (not shown), and the measurement result of the inspection device 100 and the external standard device (not shown) are used. Compare with the measurement result of.

基準マスク計測工程(S90)として、検査装置100を用いて、基準となる基準マスク基板に形成された図形パターンを撮像し、かかる図形パターンの線幅寸法CDを測定する。また、図示しない外部の標準装置(例えばカールツァイス社製の専用機)でも、別途、かかる基準マスク基板に形成された図形パターンの線幅寸法CDを測定する。 As the reference mask measuring step (S90), the inspection device 100 is used to image a graphic pattern formed on the reference mask substrate, and the line width dimension CD of the graphic pattern is measured. Further, an external standard device (for example, a dedicated machine manufactured by Carl Zeiss) (for example, a dedicated machine manufactured by Carl Zeiss), which is not shown, also separately measures the line width dimension CD of the graphic pattern formed on the reference mask substrate.

ここでは、検査装置100では、露光イメージとして、基準マスク基板の画像を撮像する。よって、光源103、透過検査照明光学系170、XYθテーブル102、絞り173、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105、及びセンサ回路106による検査光学系(露光イメージ用光学画像取得機構:第2の光学画像取得機構)にて撮像する。具体的には、後述するように、絞り173の開口部の直径をしぼり、対物レンズ171のNAoを露光装置の対物レンズ302と等しくする。例えば、検査装置100の対物レンズのNAoを例えばNAo=0.35に設定する。さらに、照明形状切替機構181は、透過検査用の照明光(検査光)の形状が露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状になるようにレンズ、及びミラー等を含む光学素子を切り替える。 Here, the inspection device 100 captures an image of the reference mask substrate as an exposure image. Therefore, the light source 103, the transmission inspection illumination optical system 170, the XYθ table 102, the aperture 173, the magnifying optical system 104, the photodiode array 105, and the inspection optical system by the sensor circuit 106 (optical image acquisition mechanism for exposure image: second optical). Image acquisition mechanism). Specifically, as will be described later, the diameter of the opening of the aperture 173 is narrowed down, and the NAo of the objective lens 171 is made equal to the objective lens 302 of the exposure apparatus. For example, the NAo of the objective lens of the inspection device 100 is set to, for example, NAo = 0.35. Further, the illumination shape switching mechanism 181 switches optical elements including a lens, a mirror, and the like so that the shape of the illumination light (inspection light) for transmission inspection has the same illumination shape as the illumination shape used in the exposure apparatus.

図5は、実施の形態1における基準マスク基板に形成される評価パターンの一例を示す図である。図5において基準マスク基板300には、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズが異なる同種の複数のパターンからそれぞれ構成される複数種のパターン群が形成される。複数種のパターンとして、例えば、ホールパターン(A)、ホールパターン(A)と白黒反転させたピラーパターン(B)、x方向に並ぶラインアンドスペース(L/S)パターン(C)、及び/或いはy方向に並ぶラインアンドスペース(L/S)パターン(D)が挙げられる。 FIG. 5 is a diagram showing an example of an evaluation pattern formed on the reference mask substrate according to the first embodiment. In FIG. 5, the reference mask substrate 300 is formed with a plurality of types of pattern groups each composed of a plurality of patterns of the same type having different pattern sizes, arrangement pitches, defect types, and defect sizes. As a plurality of types of patterns, for example, a hole pattern (A), a pillar pattern (B) that is black-and-white inverted with the hole pattern (A), a line and space (L / S) pattern (C) arranged in the x direction, and / or A line and space (L / S) pattern (D) arranged in the y direction can be mentioned.

図6は、実施の形態1における評価パターンを構成するパターン種の一例を示す図である。図6(a)では、x方向幅サイズdxとy方向幅サイズdyの矩形パターンが、x方向にピッチPx、及びy方向にピッチPyで配置されるホールパターン(A)の一例が示されている。図6(b)では、x方向幅サイズdxとy方向幅サイズdyの矩形スペースパターンが、x方向にピッチPx、及びy方向にピッチPyで配置されるピラーパターン(B)の一例が示されている。 FIG. 6 is a diagram showing an example of pattern types constituting the evaluation pattern in the first embodiment. FIG. 6A shows an example of a hole pattern (A) in which rectangular patterns having a width size dx in the x direction and a width size dy in the y direction are arranged at a pitch Px in the x direction and a pitch Py in the y direction. There is. FIG. 6B shows an example of a pillar pattern (B) in which rectangular space patterns having a width size dx in the x direction and a width size dy in the y direction are arranged at a pitch Px in the x direction and a pitch Py in the y direction. ing.

図7は、実施の形態1における評価パターンを構成するパターン種の他の一例を示す図である。図7(a)では、x方向幅サイズdxのラインパターンがx方向にピッチPxで配置されるx方向に並ぶラインアンドスペース(L/S)パターン(C)の一例が示されている。図7(b)では、y方向幅サイズdyでラインパターンがy方向にピッチPyで配置されるy方向に並ぶラインアンドスペース(L/S)パターン(D)の一例が示されている。 FIG. 7 is a diagram showing another example of the pattern types constituting the evaluation pattern in the first embodiment. FIG. 7A shows an example of a line and space (L / S) pattern (C) in which line patterns having a width size dx in the x direction are arranged in the x direction at a pitch Px in the x direction. FIG. 7B shows an example of a line and space (L / S) pattern (D) arranged in the y direction in which line patterns are arranged in the y direction at a pitch Py with a width size dy in the y direction.

図8は、実施の形態1における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの一例を示す図である。図8(a)では、パターンの例えばx方向の両端部が共に欠陥サイズΔxだけ小さくなる欠陥タイプ(1)を示している。図8(b)では、パターンの例えばx方向の両端部のうち右側端部が欠陥サイズΔxだけ小さくなる欠陥タイプ(2)を示している。図8(c)では、パターンの例えばx方向の両端部のうち左側端部が欠陥サイズΔxだけ小さくなる欠陥タイプ(3)を示している。なお、ここでは、x方向端部について示しているが、y方向端部についても同様の欠陥タイプがあり得る。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a defect type and a defect size of the evaluation pattern in the first embodiment. FIG. 8A shows a defect type (1) in which, for example, both ends of the pattern in the x direction are both reduced by the defect size Δx. FIG. 8B shows a defect type (2) in which, for example, the right end portion of both ends of the pattern in the x direction is reduced by the defect size Δx. FIG. 8C shows a defect type (3) in which the left end portion of both ends of the pattern, for example, in the x direction, is reduced by the defect size Δx. Although the x-direction end is shown here, there may be a similar defect type for the y-direction end.

図9は、実施の形態1における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。図9(a)では、パターンの例えばx方向の両端部が共に欠陥サイズΔxだけ大きくなる欠陥タイプ(4)を示している。図9(b)では、パターンの例えばx方向の両端部のうち右側端部が欠陥サイズΔxだけ大きくなる欠陥タイプ(5)を示している。図9(c)では、パターンの例えばx方向の両端部のうち左側端部が欠陥サイズΔxだけ大きくなる欠陥タイプ(6)を示している。なお、ここでは、x方向端部について示しているが、y方向端部についても同様の欠陥タイプがあり得る。 FIG. 9 is a diagram showing another example of the defect type and the defect size of the evaluation pattern in the first embodiment. FIG. 9A shows a defect type (4) in which, for example, both ends of the pattern in the x direction are both increased by the defect size Δx. FIG. 9B shows a defect type (5) in which, for example, the right end of both ends of the pattern in the x direction is increased by the defect size Δx. FIG. 9C shows a defect type (6) in which, for example, the left end portion of both ends of the pattern in the x direction is increased by the defect size Δx. Although the x-direction end is shown here, there may be a similar defect type for the y-direction end.

図10は、実施の形態1における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。図10(a)では、パターンの例えばx方向の両端部のうち左側端部の一部にx方向に欠陥サイズΔx及びy方向に欠陥サイズΔyの凹部(切り欠き)が生じる欠陥タイプ(7)を示している。図10(b)では、パターンの例えばx方向の両端部のうち左側端部の一部にx方向に欠陥サイズΔx及びy方向に欠陥サイズΔyの凸部(出っ張り)が生じる欠陥タイプ(8)を示している。なお、ここでは、x方向端部について示しているが、y方向端部についても同様の欠陥タイプがあり得る。また、両端部のうち一方の端部について示しているが、他方の端部についても同様の欠陥タイプがあり得る。 FIG. 10 is a diagram showing another example of the defect type and the defect size of the evaluation pattern in the first embodiment. In FIG. 10A, a defect type (7) in which a recess (notch) having a defect size Δx in the x direction and a defect size Δy in the y direction is formed in a part of the left end portion of both ends of the pattern, for example, in the x direction. Is shown. In FIG. 10B, a defect type (8) in which a convex portion (protrusion) having a defect size Δx in the x direction and a defect size Δy in the y direction is formed in a part of the left end portion of both ends of the pattern, for example, in the x direction. Is shown. Although the x-direction end is shown here, there may be a similar defect type for the y-direction end. Further, although only one end of both ends is shown, there may be a similar defect type for the other end.

図11は、実施の形態1における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。図11(a)では、パターンの例えばx方向上部の角部にx方向に欠陥サイズΔx及びy方向に欠陥サイズΔyの矩形パターンが接続する欠陥タイプ(9)を示している。図11(b)では、パターンの例えばx方向上部の角部にx方向に欠陥サイズΔx及びy方向に欠陥サイズΔyの凹部(切り欠き)が生じる欠陥タイプ(10)を示している。なお、ここでは、パターンの4隅のうち1つの角部について示しているが、残りの他の角部についても同様の欠陥タイプがあり得る。 FIG. 11 is a diagram showing another example of the defect type and the defect size of the evaluation pattern in the first embodiment. FIG. 11A shows a defect type (9) in which a rectangular pattern having a defect size Δx in the x direction and a defect size Δy in the y direction is connected to, for example, an upper corner portion of the pattern in the x direction. FIG. 11B shows a defect type (10) in which a recess (notch) having a defect size Δx in the x direction and a defect size Δy in the y direction is formed at the upper corner portion of the pattern, for example, in the x direction. Although one corner of the four corners of the pattern is shown here, the same defect type may be present for the remaining other corners.

図12は、実施の形態1における評価パターンの欠陥タイプ及び欠陥サイズの他の一例を示す図である。図12(a)では、パターンの例えば中央部にx方向に欠陥サイズΔx及びy方向に欠陥サイズΔyの凹部(切り抜き)が生じる欠陥タイプ(11)を示している。図12(b)では、パターンの周辺近傍にx方向に欠陥サイズΔx及びy方向に欠陥サイズΔyの矩形パターンが隙間を開けて配置される欠陥タイプ(12)を示している。 FIG. 12 is a diagram showing another example of the defect type and the defect size of the evaluation pattern in the first embodiment. FIG. 12A shows a defect type (11) in which, for example, a recess (cutout) having a defect size Δx in the x direction and a defect size Δy in the y direction is formed in the central portion of the pattern. FIG. 12B shows a defect type (12) in which a rectangular pattern having a defect size Δx in the x direction and a defect size Δy in the y direction is arranged in the vicinity of the periphery of the pattern with a gap.

以上のようなパターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズを可変にした各パターン種のパターン群が基準マスク基板300上に形成される。図5の例では、例えば、ホールパターン(A)について、x方向に向かって欠陥タイプを順に変化させ、y方向に向かって欠陥サイズを順に大きくした複数のホールパターン群を、さらに、x方向に向かって配置ピッチを順に大きくし、y方向に向かってパターンサイズを順に大きくするように配置する。同様に、ピラーパターン(B)について、x方向に向かって欠陥タイプを順に変化させ、y方向に向かって欠陥サイズを順に大きくした複数のピラーパターン群を、さらに、x方向に向かって配置ピッチを順に大きくし、y方向に向かってパターンサイズを順に大きくするように配置する。同様に、x方向に並ぶラインアンドスペース(L/S)パターン(C)について、x方向に向かって欠陥タイプを順に変化させ、y方向に向かって欠陥サイズを順に大きくした複数のL/Sパターン群を、さらに、x方向に向かって配置ピッチを順に大きくし、y方向に向かってパターンサイズを順に大きくするように配置する。同様に、y方向に並ぶL/Sパターン(D)について、x方向に向かって欠陥タイプを順に変化させ、y方向に向かって欠陥サイズを順に大きくした複数のL/Sパターン群を、さらに、x方向に向かって配置ピッチを順に大きくし、y方向に向かってパターンサイズを順に大きくするように配置する。 A pattern group of each pattern type having a variable pattern size, arrangement pitch, defect type, and defect size as described above is formed on the reference mask substrate 300. In the example of FIG. 5, for example, with respect to the hole pattern (A), a plurality of hole pattern groups in which the defect types are sequentially changed in the x direction and the defect sizes are sequentially increased in the y direction are further formed in the x direction. The arrangement pitch is increased in order, and the pattern size is increased in order in the y direction. Similarly, for the pillar pattern (B), a plurality of pillar pattern groups in which the defect type is sequentially changed in the x direction and the defect size is increased in order in the y direction are further arranged and pitched in the x direction. The patterns are arranged so as to increase in order and increase the pattern size in order toward the y direction. Similarly, for the line and space (L / S) pattern (C) arranged in the x direction, a plurality of L / S patterns in which the defect type is sequentially changed in the x direction and the defect size is increased in order in the y direction. The group is further arranged so that the arrangement pitch is increased in order toward the x direction and the pattern size is increased in order toward the y direction. Similarly, for the L / S patterns (D) arranged in the y direction, a plurality of L / S pattern groups in which the defect types are sequentially changed in the x direction and the defect sizes are sequentially increased in the y direction are further formed. The arrangement pitch is increased in order toward the x direction, and the pattern size is increased in order toward the y direction.

以上のような基準マスク基板300上に形成された評価パターンについて、検査装置100における露光イメージ検査モード(2)に設定された光学画像取得機構150によって、それぞれ光学画像を撮像する。また、かかる評価パターンを基準マスク基板300に形成する基となる設計評価パターンのパターンデータを検査装置100の外部から入力し、記憶装置109に格納しておく。そして、参照画像作成回路112によりかかる評価パターンの参照画像を作成する。 The evaluation pattern formed on the reference mask substrate 300 as described above is imaged with an optical image by the optical image acquisition mechanism 150 set in the exposure image inspection mode (2) in the inspection apparatus 100. Further, the pattern data of the design evaluation pattern that is the basis for forming the evaluation pattern on the reference mask substrate 300 is input from the outside of the inspection device 100 and stored in the storage device 109. Then, the reference image of the evaluation pattern is created by the reference image creation circuit 112.

一方、検査装置100の比較対象となる図示しない標準装置側では、評価パターンの各パターンについて、パターンの幅寸法CDを測定し、評価パターンの各パターンについて、寸法変化率を演算する。寸法変化率は、例えば、測定された画像(空間画像)のCD寸法から設計CD寸法を差し引いた差分を設計CD寸法で割った値(或いは、かかる値に100を乗じた%値)で定義される。検査装置100側で寸法変化率を演算する場合には、例えば、光学画像のCD寸法から参照画像のCD寸法を差し引いた差分を参照画像のCD寸法で割った値(或いは、かかる値に100を乗じた%値)で定義できる。 On the other hand, on the standard device side (not shown) to be compared with the inspection device 100, the width dimension CD of the pattern is measured for each pattern of the evaluation pattern, and the dimensional change rate is calculated for each pattern of the evaluation pattern. The dimensional change rate is defined by, for example, a value obtained by dividing the difference obtained by subtracting the design CD dimension from the CD dimension of the measured image (spatial image) by the design CD dimension (or a% value obtained by multiplying such a value by 100). To. When calculating the dimensional change rate on the inspection device 100 side, for example, the difference obtained by subtracting the CD dimension of the reference image from the CD dimension of the optical image is divided by the CD dimension of the reference image (or 100 is added to the value). It can be defined by multiplying by% value).

図13は、実施の形態1における補正テーブル作成回路の内部構成を示す図である。図13において、実施の形態1における補正テーブル作成回路144内には、磁気ディスク装置等の記憶装置40,42,44、補正閾値探索部46、及び補正テーブル作成部48が配置される。補正閾値探索部46、及び補正テーブル作成部48といった各「~部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「~部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いても良いし、或いは異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。補正閾値探索部46、及び補正テーブル作成部48に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリにその都度格納される。 FIG. 13 is a diagram showing an internal configuration of the correction table creation circuit according to the first embodiment. In FIG. 13, a storage device 40, 42, 44 such as a magnetic disk device, a correction threshold value search unit 46, and a correction table creation unit 48 are arranged in the correction table creation circuit 144 according to the first embodiment. Each "-unit" such as the correction threshold value search unit 46 and the correction table creation unit 48 has a processing circuit. Such processing circuits include, for example, electrical circuits, computers, processors, circuit boards, quantum circuits, or semiconductor devices. For each "-part", a common processing circuit (same processing circuit) may be used, or different processing circuits (separate processing circuits) may be used. The information input / output to the correction threshold value search unit 46 and the correction table creation unit 48 and the information being calculated are stored in a memory (not shown) each time.

図14は、実施の形態1における線幅寸法の測定手法を説明するための図である。図14において、得られた光学画像は画素毎の階調値(画素値:画像強度)として得られるので、図14に示すように、縦軸に階調値(画素値:画像強度)、横軸に位置を示す階調プロファイルデータとして取得される。参照画像内のパターンの階調値プロファイルにおいて、図14のEF間寸法が所望する設計幅寸法になる測定閾値Thで、光学画像内のパターンの階調値プロファイルからAB間寸法を測定することで、光学画像内のパターンの幅寸法CDを得ることができる。 FIG. 14 is a diagram for explaining a method for measuring the line width dimension in the first embodiment. In FIG. 14, the obtained optical image is obtained as a gradation value (pixel value: image intensity) for each pixel. Therefore, as shown in FIG. 14, the vertical axis shows the gradation value (pixel value: image intensity) and the horizontal axis. It is acquired as gradation profile data indicating the position on the axis. By measuring the inter-AB dimension from the gradation value profile of the pattern in the optical image at the measurement threshold Th, where the inter-EF dimension in FIG. 14 becomes the desired design width dimension in the gradation value profile of the pattern in the reference image. , The width dimension CD of the pattern in the optical image can be obtained.

上述したように、標準装置と実施の形態1における検査装置100とでは、同じパターンを測定したにも関わらず、得られる寸法変化率が一致しない場合がある。そこで、実施の形態1では、参照画像内のパターンの階調値プロファイルにおいて、図14のEF間寸法が所望する設計幅寸法になる予め設定された測定閾値Thではなく、評価パターンの各パターンについて、標準装置で得られた寸法変化率と一致する寸法変化率が得られる測定閾値Th’を探索する。 As described above, the standard device and the inspection device 100 in the first embodiment may not match the obtained dimensional change rates even though the same pattern is measured. Therefore, in the first embodiment, in the gradation value profile of the pattern in the reference image, each pattern of the evaluation pattern is used instead of the preset measurement threshold Th of the dimension between the EFs in FIG. 14 to be the desired design width dimension. , Search for a measurement threshold Th'that gives a dimensional change rate that matches the dimensional change rate obtained with the standard device.

そこで、まず、露光イメージ検査モード(2)に設定された光学画像取得機構150によって、それぞれ取得された評価パターンの各パターンの光学画像のデータは、補正テーブル作成回路144に出力され、位置回路107により演算された位置情報と共に、記憶装置40に格納される。また、作成された評価パターンの各パターンの参照画像のデータは、補正テーブル作成回路144に出力され、設計データ上の位置情報と共に、記憶装置42に格納される。また、標準装置で得られた評価パターンの各パターンの寸法変化率のデータは、検査装置100の外部から入力され、記憶装置44に格納される。 Therefore, first, the optical image data of each pattern of the evaluation patterns acquired by the optical image acquisition mechanism 150 set in the exposure image inspection mode (2) is output to the correction table creation circuit 144, and the position circuit 107. It is stored in the storage device 40 together with the position information calculated by. Further, the data of the reference image of each pattern of the created evaluation pattern is output to the correction table creation circuit 144, and is stored in the storage device 42 together with the position information on the design data. Further, the dimensional change rate data of each pattern of the evaluation pattern obtained by the standard device is input from the outside of the inspection device 100 and stored in the storage device 44.

補正閾値探索工程(S92)として、まず、補正閾値探索部46は、評価パターンの各パターンについて、光学画像のデータと参照画像のデータと標準装置で得られた寸法変化率のデータとを、それぞれ対応する記憶装置から読み出し、標準装置で得られた寸法変化率と一致する寸法変化率が得られる光学画像のCD寸法と参照画像のCD寸法となる測定閾値Th’を探索する。 As the correction threshold search step (S92), first, the correction threshold search unit 46 uses the optical image data, the reference image data, and the dimensional change rate data obtained by the standard device for each pattern of the evaluation pattern. Read from the corresponding storage device and search for the measurement threshold Th'that is the CD dimension of the optical image and the CD dimension of the reference image that have a dimensional change rate that matches the dimensional change rate obtained by the standard device.

補正テーブル作成工程(S94)として、補正テーブル作成部48は、パターンの寸法を測定する測定閾値Thが補正された補正閾値が定義された補正テーブル32を作成する。 As the correction table creation step (S94), the correction table creation unit 48 creates a correction table 32 in which the correction threshold value corrected by the measurement threshold value Th for measuring the dimensions of the pattern is defined.

図15は、実施の形態1における補正テーブルのフォーマットの一例を示す図である。かかる補正テーブル32には、検査装置100の露光イメージ検査用光学系(露光イメージ用光学画像取得機構:第2の光学画像取得機構)を用いて基準となる基準マスク基板300から得られた光学画像と、外部の画像取得装置となる標準装置を用いて同じ基準マスク基板300から得られた光学画像と、を用いて設定された補正閾値が定義される。具体的には、補正テーブル作成部48は、図15に示すように、パターン種、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、欠陥サイズ、標準装置で得られた寸法変化率、及び補正閾値が関連するように、補正テーブル32を作成する。なお、補正閾値として、探索された測定閾値Th’そのものであっても良いし、検査装置100で予め設定されていた図14のEF間寸法が所望する設計幅寸法になる測定閾値Thから探索された測定閾値Th’になるための変化量(例えば差分値若しくは加算値)、或いは変化率であっても良い。言い換えれば、補正テーブル32は、検査装置100の露光イメージ検査用光学系(露光イメージ用光学画像取得機構:第2の光学画像取得機構)を用いて基準マスク基板300から得られた光学画像内のパターンの寸法変化率が、外部の画像取得装置となる標準装置を用いて同じ基準マスク基板300から得られた光学画像内のパターンの寸法変化率に一致するように測定閾値Thが補正された補正閾値が定義される。さらに言い換えれば、補正テーブル32は、検査装置100の露光イメージ検査用光学系(露光イメージ用光学画像取得機構:第2の光学画像取得機構)とは異なる外部の画像取得装置である標準装置により得られたデータを基に、検査装置100の露光イメージ検査用光学系で取得する、転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像(露光イメージ画像:第2の光学画像)内のパターンの寸法を測定する測定閾値Thが補正された補正閾値が定義される。作成された補正テーブル32は比較回路108に出力される。 FIG. 15 is a diagram showing an example of the format of the correction table in the first embodiment. On the correction table 32, an optical image obtained from a reference mask substrate 300 as a reference by using the exposure image inspection optical system (exposure image optical image acquisition mechanism: second optical image acquisition mechanism) of the inspection device 100 is used. And an optical image obtained from the same reference mask substrate 300 using a standard device as an external image acquisition device, and a correction threshold set by using are defined. Specifically, as shown in FIG. 15, the correction table creation unit 48 is related to a pattern type, a pattern size, an arrangement pitch, a defect type, a defect size, a dimensional change rate obtained by a standard device, and a correction threshold value. As described above, the correction table 32 is created. As the correction threshold value, the searched measurement threshold value Th'itself may be used, or the measurement threshold value Th in which the inter-EF dimension of FIG. 14 preset by the inspection device 100 becomes the desired design width dimension is searched for. It may be the amount of change (for example, a difference value or an added value) for achieving the measurement threshold Th', or the rate of change. In other words, the correction table 32 is in an optical image obtained from the reference mask substrate 300 using the exposure image inspection optical system (exposure image optical image acquisition mechanism: second optical image acquisition mechanism) of the inspection device 100. Correction in which the measurement threshold Th is corrected so that the dimensional change rate of the pattern matches the dimensional change rate of the pattern in the optical image obtained from the same reference mask substrate 300 using a standard device as an external image acquisition device. A threshold is defined. In other words, the correction table 32 is obtained by a standard device which is an external image acquisition device different from the exposure image inspection optical system (exposure image optical image acquisition mechanism: second optical image acquisition mechanism) of the inspection device 100. Based on the obtained data, the dimensions of the pattern in the exposure transfer simulated image (exposure image image: second optical image) simulating the transfer pattern image acquired by the exposure image inspection optical system of the inspection device 100 are measured. A correction threshold in which the measurement threshold Th is corrected is defined. The created correction table 32 is output to the comparison circuit 108.

以上の検査前処理が完了した後、実際の検査対象となる基板101についての検査を行う。 After the above pre-inspection process is completed, the substrate 101 to be actually inspected is inspected.

モード選択工程(S102)にて、高倍率のパターン像を撮像して、かかるパターン像を検査する通常検査モード(1)を選択した場合、通常検査モード(1)では、図4の各工程のうち、しぼり解除工程(S104)と、検査用照明光学系配置工程(S106)と、スキャン工程(S108)と、参照画像作成工程(S110)と、フレーム分割工程(S112)と、比較工程(S114)と、の各工程を実施する。 When the normal inspection mode (1) in which a high-magnification pattern image is imaged and the pattern image is inspected is selected in the mode selection step (S102), in the normal inspection mode (1), each step of FIG. 4 is performed. Of these, the squeeze release step (S104), the inspection illumination optical system placement step (S106), the scan step (S108), the reference image creation step (S110), the frame division step (S112), and the comparison step (S114). ) And each process.

モード選択工程(S102)にて、露光イメージ検査モード(2)を選択した場合、露光イメージ検査モード(2)では、図4の各工程のうち、絞り工程(S204)と、露光用照明光学系配置工程(S206)と、欠陥候補情報入力工程(S208)と、スキャン工程(S210)と、参照画像作成工程(S212)と、補正閾値算出工程(S214)と、CD測定工程(S216)と、CD測定工程(S218)と、寸法変化率演算工程(S220)と、判定工程(S222)と、の各工程を実施する。 When the exposure image inspection mode (2) is selected in the mode selection step (S102), in the exposure image inspection mode (2), among the steps of FIG. 4, the aperture step (S204) and the illumination optical system for exposure are selected. The placement process (S206), the defect candidate information input process (S208), the scanning process (S210), the reference image creation process (S212), the correction threshold calculation process (S214), the CD measurement process (S216), and the process. Each step of the CD measurement step (S218), the dimensional change rate calculation step (S220), and the determination step (S222) is carried out.

よって、まず、モード選択工程(S102)において、通常検査モード(1)と露光イメージ検査モード(2)の一方を選択させる。例えば、図示しないキーボード、マウス、タッチパネル等から、かかる検査モード(1)(2)の一方を選択させればよい。そして、かかる選択された検査モードの情報は、制御計算機110の制御のもと、モード切替制御回路140に出力される。モード切替制御回路140は、入力された検査モードの情報に従って、検査光学系の配置等を切り替える。実施の形態1では、まずは、通常検査モード(1)を選択する。 Therefore, first, in the mode selection step (S102), one of the normal inspection mode (1) and the exposure image inspection mode (2) is selected. For example, one of the inspection modes (1) and (2) may be selected from a keyboard, mouse, touch panel, etc. (not shown). Then, the information of the selected inspection mode is output to the mode switching control circuit 140 under the control of the control computer 110. The mode switching control circuit 140 switches the arrangement of the inspection optical system and the like according to the input inspection mode information. In the first embodiment, the normal inspection mode (1) is first selected.

しぼり解除工程(S104)として、モード切替制御回路140は、絞り173の開口部の直径を大きくし、通過可能な光束を増やすことで、対物レンズ171のNAoを通常の高解像の検査時と等しくする。例えば、検査装置100の対物レンズのNAoを例えばNAo=0.9に設定する。或いは、絞り173の開口部を完全開放してもよい。既に絞り173の開口部の直径が大きくなっている(或いは完全開放されている)状態であれば、特にかかる工程は省略さればよい。 As a squeezing release step (S104), the mode switching control circuit 140 increases the diameter of the opening of the aperture 173 and increases the light flux that can pass through, so that the NAo of the objective lens 171 is inspected at a normal high resolution. Make it equal. For example, the NAo of the objective lens of the inspection device 100 is set to, for example, NAo = 0.9. Alternatively, the opening of the aperture 173 may be completely opened. If the diameter of the opening of the diaphragm 173 has already been increased (or completely opened), such a step may be omitted.

検査用照明光学系配置工程(S106)として、モード切替制御回路140による制御のもと、照明形状切替機構181は、透過検査用の照明光(検査光)の形状が、通常の検査時に使用する照明形状になるように、露光装置の照明用の光学素子を光路上から光路外へと移動させる。或いは、通常検査用に、レンズ、及びミラー等を含む光学素子を切り替える。既に通常の検査時に使用する照明形状になっている状態であれば、特にかかる工程は省略さればよい。 As an inspection illumination optical system arrangement step (S106), under the control of the mode switching control circuit 140, the illumination shape switching mechanism 181 uses the shape of the illumination light (inspection light) for transmission inspection during normal inspection. The optical element for illumination of the exposure apparatus is moved from the optical path to the outside of the optical path so as to have an illumination shape. Alternatively, the optical element including a lens, a mirror, etc. is switched for normal inspection. If the lighting shape is already used for normal inspection, this step may be omitted.

図16は、実施の形態1における通常検査用光学系の構成の一例と露光イメージ検査用光学系の構成の一例とを示す図である。図16では、図1の構成の一部を示している。なお、図1と図16の各構成の位置の縮尺等については一致させていない。図16(a)では、通常検査用光学系の構成の一例が示されている。通常検査用光学系(検査用光学画像取得機構:第1の光学画像取得機構)では、透過検査照明光学系170の照明形状が通常の検査時に使用する照明形状に照明形状切替機構181により制御されている。そして、基板101から拡大光学系104へ透過光が入射する場合の入射可能な対物レンズ171の開口数NAo(物体o側の開口数)が例えばNAo=0.9になるようにしぼりが解除されている。図16(b)に示す露光イメージ検査用光学系の構成の一例については後述する。 FIG. 16 is a diagram showing an example of the configuration of the normal inspection optical system and the configuration of the exposure image inspection optical system according to the first embodiment. FIG. 16 shows a part of the configuration of FIG. It should be noted that the scales and the like of the positions of the configurations of FIGS. 1 and 16 do not match. FIG. 16A shows an example of the configuration of a normal inspection optical system. In the normal inspection optical system (inspection optical image acquisition mechanism: first optical image acquisition mechanism), the illumination shape of the transmission inspection illumination optical system 170 is controlled by the illumination shape switching mechanism 181 to the illumination shape used during normal inspection. ing. Then, the squeezing is released so that the numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) of the objective lens 171 that can be incident when the transmitted light is incident from the substrate 101 to the magnifying optical system 104 is, for example, NAo = 0.9. ing. An example of the configuration of the exposure image inspection optical system shown in FIG. 16B will be described later.

スキャン工程(S108)として、上述したしぼり解除と検査用照明光学系配置との各工程により通常検査用光学系(検査用光学画像取得機構:第1の光学画像取得機構)に構成された光学画像取得機構150は、パターンが形成された基板101(露光用マスク基板)に照明光を照射して、基板101から得られる透過光若しくは反射光を用いて、パターンの光学画像(第1の光学画像)を取得する。具体的には以下のように動作する。 As the scanning step (S108), an optical image configured in a normal inspection optical system (inspection optical image acquisition mechanism: first optical image acquisition mechanism) by each step of the above-mentioned squeezing release and inspection illumination optical system arrangement. The acquisition mechanism 150 irradiates the substrate 101 (exposure mask substrate) on which the pattern is formed with illumination light, and uses the transmitted light or the reflected light obtained from the substrate 101 to obtain an optical image of the pattern (first optical image). ). Specifically, it operates as follows.

図1及び図16(a)において、光源103から検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光(例えば、DUV光)が発生する。発生された光は、投影レンズ180によって照明形状切替機構181に照明され、照明形状切替機構181によって常の検査時に使用する照明形状となった照明光(第1の照明光)が、結像レンズ182によって、基板101のパターン形成面とは反対の裏面側から基板101のパターン形成面に結像される。基板101を透過した透過光(マスクパターン像)は、対物レンズ171に入射し、対物レンズ171によって投影レンズ172を介して結像レンズ176に進む。そして、結像レンズ176は、透過光(マスクパターン像)をフォトダイオードアレイ105の受光面に結像させる。そして、フォトダイオードアレイ105は、結像された像を撮像する。かかるスキャン動作の間、XYθテーブル102は連続移動している。 In FIGS. 1 and 16 (a), a laser beam having a wavelength below the ultraviolet region (for example, DUV light) to be inspection light is generated from the light source 103. The generated light is illuminated by the illumination shape switching mechanism 181 by the projection lens 180, and the illumination light (first illumination light) having the illumination shape used at the time of normal inspection by the illumination shape switching mechanism 181 is the imaging lens. By 182, an image is formed on the pattern forming surface of the substrate 101 from the back surface side opposite to the pattern forming surface of the substrate 101. The transmitted light (mask pattern image) transmitted through the substrate 101 is incident on the objective lens 171 and advances to the imaging lens 176 via the projection lens 172 by the objective lens 171. Then, the imaging lens 176 forms an image of transmitted light (mask pattern image) on the light receiving surface of the photodiode array 105. Then, the photodiode array 105 captures the image formed. During such a scanning operation, the XYθ table 102 is continuously moving.

なお、透過検査ではなく、反射検査であってもよい。そのためには、光源103から発生された光は、図示しないハーフミラーによって異なる軌道の2つの光線に分割され、一方の光線が反射検査照明光学系175(反射照明光学系)に入射される。他方の光線は、上述した透過検査照明光学系170(透過照明光学系)へと進めば良い。或いは遮断されてもよい。反射検査照明光学系175(反射照明光学系)は、図示しないビームスプリッタに光線を照明し、ビームスプリッタは、光線を反射して対物レンズ171に入射する。対物レンズ171は入射した光線を基板101のパターン形成面に結像する。そして、基板101から反射した反射光(マスクパターン像)は、対物レンズ171に入射し、対物レンズ171によって投影レンズ172を介して結像レンズ176に進む。そして、結像レンズ176は、透過光(マスクパターン像)をフォトダイオードアレイ105の受光面に結像させる。そして、フォトダイオードアレイ105は、結像された像を撮像する。或いは、透過及び反射の同時検査を行っても良い。かかる場合には、フォトダイオードアレイを2つ用意して、一方が基板101からの透過光を受光し、同時に他方が基板101からの反射光を受光するようにしてもよい。基板101への照射位置を透過検査光と反射検査光とで若干ずらすことで、透過光と反射光の軌道をずらせばよい。これによりパターンの透過像と反射像との両方の画像を同時に撮像できる。 It should be noted that a reflection test may be used instead of the transmission test. For that purpose, the light generated from the light source 103 is divided into two light rays having different orbits by a half mirror (not shown), and one light ray is incident on the reflection inspection illumination optical system 175 (reflection illumination optical system). The other light beam may proceed to the transmission inspection illumination optical system 170 (transmission illumination optical system) described above. Alternatively, it may be blocked. The reflection inspection illumination optical system 175 (reflection illumination optical system) illuminates a beam splitter (not shown) with a light beam, and the beam splitter reflects the light beam and enters the objective lens 171. The objective lens 171 forms an image of the incident light rays on the pattern forming surface of the substrate 101. Then, the reflected light (mask pattern image) reflected from the substrate 101 is incident on the objective lens 171 and advances to the imaging lens 176 via the projection lens 172 by the objective lens 171. Then, the imaging lens 176 forms an image of transmitted light (mask pattern image) on the light receiving surface of the photodiode array 105. Then, the photodiode array 105 captures the image formed. Alternatively, simultaneous inspection of transmission and reflection may be performed. In such a case, two photodiode arrays may be prepared so that one receives the transmitted light from the substrate 101 and the other receives the reflected light from the substrate 101 at the same time. By slightly shifting the irradiation position of the substrate 101 between the transmission inspection light and the reflection inspection light, the trajectories of the transmitted light and the reflected light may be shifted. This makes it possible to simultaneously capture both the transmitted image and the reflected image of the pattern.

図17は、実施の形態1における検査領域を説明するための概念図である。基板101の検査領域10(検査領域全体)は、図17に示すように、例えばy方向に向かって、スキャン幅Wの短冊状の複数の検査ストライプ20に仮想的に分割される。そして、検査装置100では、検査ストライプ20毎に画像(ストライプ領域画像)を取得していく。検査ストライプ20の各々に対して、レーザ光を用いて、当該ストライプ領域の長手方向(x方向)に向かって当該ストライプ領域内に配置される図形パターンの画像を撮像する。XYθテーブル102の移動によって、基板101がx方向に移動させられ、その結果、フォトダイオードアレイ105が相対的に-x方向に連続移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ105では、図17に示されるようなスキャン幅Wの光学画像を連続的に撮像する。言い換えれば、センサの一例となるフォトダイオードアレイ105は、XYθテーブル102と相対移動しながら、検査光を用いて基板101に形成されたパターンの光学画像を撮像する。実施の形態1では、1つの検査ストライプ20における光学画像を撮像した後、y方向に次の検査ストライプ20の位置まで移動して今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Wの光学画像を連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード(FWD)-バックフォワード(BWD)の方向で撮像を繰り返す。 FIG. 17 is a conceptual diagram for explaining the inspection area in the first embodiment. As shown in FIG. 17, the inspection region 10 (entire inspection region) of the substrate 101 is virtually divided into a plurality of strip-shaped inspection stripes 20 having a scan width W, for example, in the y direction. Then, the inspection device 100 acquires an image (stripe region image) for each inspection stripe 20. For each of the inspection stripes 20, a laser beam is used to capture an image of a graphic pattern arranged in the stripe region in the longitudinal direction (x direction) of the stripe region. By moving the XYθ table 102, the substrate 101 is moved in the x direction, and as a result, an optical image is acquired while the photodiode array 105 moves continuously in the −x direction. The photodiode array 105 continuously captures an optical image having a scan width W as shown in FIG. In other words, the photodiode array 105, which is an example of the sensor, captures an optical image of the pattern formed on the substrate 101 using the inspection light while moving relative to the XYθ table 102. In the first embodiment, after the optical image of one inspection stripe 20 is captured, the optical image of the scan width W is similarly moved to the position of the next inspection stripe 20 in the y direction and this time in the opposite direction. Images are taken continuously. That is, the imaging is repeated in the forward (FWD) -back forward (BWD) directions in the opposite directions on the outward and return paths.

ここで、撮像の方向は、フォワード(FWD)-バックフォワード(BWD)の繰り返しに限るものではない。一方の方向から撮像してもよい。例えば、FWD-FWDの繰り返しでもよい。或いは、BWD-BWDの繰り返しでもよい。 Here, the direction of imaging is not limited to the repetition of forward (FWD) -back forward (BWD). You may take an image from one direction. For example, FWD-FWD may be repeated. Alternatively, BWD-BWD may be repeated.

フォトダイオードアレイ105上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ105の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路106によってA/D(アナログ・デジタル)変換される。そして、ストライプパターンメモリ123に、測定対象の検査ストライプ20の画素データが格納される。かかる画素データ(ストライプ領域画像)を撮像する際、フォトダイオードアレイ105のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が60%入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いると好適である。 The image of the pattern formed on the photodiode array 105 is photoelectrically converted by each light receiving element of the photodiode array 105, and further A / D (analog-digital) converted by the sensor circuit 106. Then, the pixel data of the inspection stripe 20 to be measured is stored in the stripe pattern memory 123. When capturing such pixel data (striped region image), it is preferable to use, for example, a dynamic range in which the maximum gradation is when the amount of illumination light is 60% incident on the dynamic range of the photodiode array 105.

また、検査ストライプ20の光学画像を取得する際、レーザ測長システム122は、XYθテーブル102の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路107に出力される。位置回路107(演算部)は、測長された位置情報を用いて、基板101の照明光の照射位置を演算する。 Further, when acquiring the optical image of the inspection stripe 20, the laser length measuring system 122 measures the position of the XYθ table 102. The measured position information is output to the position circuit 107. The position circuit 107 (calculation unit) calculates the irradiation position of the illumination light of the substrate 101 by using the measured position information.

その後、ストライプ領域画像は、位置回路107から出力された基板101上の位置を示すデータと共に比較回路108に送られる。測定データ(画素データ)は例えば8ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調(光量)を表現している。比較回路108内に出力されたストライプ領域画像は、後述する記憶装置に格納される。 After that, the stripe region image is sent to the comparison circuit 108 together with the data indicating the position on the substrate 101 output from the position circuit 107. The measurement data (pixel data) is, for example, 8-bit unsigned data, and represents the gradation (light amount) of the brightness of each pixel. The stripe area image output in the comparison circuit 108 is stored in a storage device described later.

参照画像作成工程(S110)として、参照画像作成回路112は、基板101にパターンを形成する基になった設計データ(描画データ)に定義されたパターンデータに基づいて、検査ストライプ20が、例えば、スキャン幅Wと同じ幅で分割された複数のフレーム領域30のフレーム領域30毎に、参照画像を作成する。具体的には、以下のように動作する。まず、記憶装置109から制御計算機110を通して設計データ(描画データ)に定義されたパターンデータを読み出し、読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを2値ないしは多値のイメージデータに変換する。 As the reference image creation step (S110), in the reference image creation circuit 112, the inspection stripe 20 is, for example, based on the pattern data defined in the design data (drawing data) that is the basis for forming the pattern on the substrate 101. A reference image is created for each frame area 30 of a plurality of frame areas 30 divided by the same width as the scan width W. Specifically, it operates as follows. First, the pattern data defined in the design data (drawing data) is read from the storage device 109 through the control computer 110, and each graphic pattern defined in the read design pattern data is converted into binary or multi-valued image data. do.

ここで、設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標(x、y)、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。 Here, the figure defined in the design pattern data is, for example, a figure having a rectangle or a triangle as a basic figure, for example, a figure such as a coordinate (x, y), a side length, a rectangle or a triangle at a reference position of the figure. Graphical data that defines the shape, size, position, etc. of each pattern graphic is stored with information such as a graphic code that serves as an identifier for distinguishing species.

かかる図形データとなる設計パターンデータが参照画像作成回路112に入力されると図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして2値ないしは多値の設計パターン画像データに展開し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、nビットの占有率データを出力する。例えば、1つのマス目を1画素として設定すると好適である。そして、1画素に1/2(=1/256)の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ1/256の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、8ビットの占有率データとして参照回路112に出力する。かかるマス目(検査画素)は、測定データの画素に合わせればよい。 When the design pattern data to be the graphic data is input to the reference image creation circuit 112, the data is expanded to the data for each graphic, and the graphic code indicating the graphic shape of the graphic data, the graphic dimension, and the like are interpreted. Then, it is developed into binary or multi-valued design pattern image data as a pattern arranged in the squares having a grid of predetermined quantized dimensions as a unit and output. In other words, the design data is read, the occupancy rate of the figure in the design pattern is calculated for each cell created by virtually dividing the inspection area into cells with a predetermined dimension as a unit, and the n-bit occupancy rate data is obtained. Output. For example, it is preferable to set one square as one pixel. Then, assuming that one pixel has a resolution of 1/28 ( = 1/256), a small area of 1/256 is allocated to the area of the figure arranged in the pixel to determine the occupancy rate in the pixel. Calculate. Then, it is output to the reference circuit 112 as 8-bit occupancy rate data. Such squares (inspection pixels) may be matched with the pixels of the measurement data.

次に、参照画像作成回路112は、図形のイメージデータである設計パターンの設計画像データに適切なフィルタ処理を施す。測定画像としての光学画像データは、光学系によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度(濃淡値)がデジタル値の設計側のイメージデータである設計画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。作成された参照画像の画像データは、設計データ上の位置情報と共に、比較回路108に出力され、図示しないメモリに格納される。 Next, the reference image creation circuit 112 applies an appropriate filter process to the design image data of the design pattern, which is the image data of the figure. Since the optical image data as a measurement image is in a state in which a filter is acted by the optical system, in other words, in an analog state in which the image intensity (shade value) changes continuously, the image intensity (shade value) becomes the design image data on the design side of the digital value. By applying a filtering process, it can be adjusted to the measured data. The image data of the created reference image is output to the comparison circuit 108 together with the position information on the design data, and is stored in a memory (not shown).

図18は、実施の形態1における比較回路の内部構成の一例を示す図である。図18において、比較回路108内には、磁気ディスク装置等の記憶装置50,52,56,57,60,61,62,68、フレーム分割部54、位置合わせ部58、比較処理部59、欠陥情報解釈部64、測定閾値演算部66、CD測定部70,72、寸法変化率演算部74、及び比較処理部76が配置される。フレーム分割部54、位置合わせ部58、比較処理部59、欠陥情報解釈部64、測定閾値演算部66、CD測定部70,72、寸法変化率演算部74、及び比較処理部76といった各「~部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「~部」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いても良いし、或いは異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。フレーム分割部54、位置合わせ部58、比較処理部59、欠陥情報解釈部64、測定閾値演算部66、CD測定部70,72、寸法変化率演算部74、及び比較処理部76に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリにその都度格納される。 FIG. 18 is a diagram showing an example of the internal configuration of the comparison circuit according to the first embodiment. In FIG. 18, in the comparison circuit 108, a storage device such as a magnetic disk device 50, 52, 56, 57, 60, 61, 62, 68, a frame division unit 54, an alignment unit 58, a comparison processing unit 59, and a defect. The information interpretation unit 64, the measurement threshold calculation unit 66, the CD measurement units 70 and 72, the dimensional change rate calculation unit 74, and the comparison processing unit 76 are arranged. Each "... The unit has a processing circuit. Such processing circuits include, for example, electrical circuits, computers, processors, circuit boards, quantum circuits, or semiconductor devices. For each "-part", a common processing circuit (same processing circuit) may be used, or different processing circuits (separate processing circuits) may be used. Input / output to the frame division unit 54, alignment unit 58, comparison processing unit 59, defect information interpretation unit 64, measurement threshold calculation unit 66, CD measurement units 70 and 72, dimensional change rate calculation unit 74, and comparison processing unit 76. Information and information being calculated are stored in a memory (not shown) each time.

比較回路108に送られた参照画像のデータは、記憶装置50に格納される。また、比較回路108に送られたストライプ領域画像のデータは、記憶装置52に格納される。また、比較回路108に送られた補正テーブル32は、記憶装置68に格納される。 The data of the reference image sent to the comparison circuit 108 is stored in the storage device 50. Further, the data of the stripe area image sent to the comparison circuit 108 is stored in the storage device 52. Further, the correction table 32 sent to the comparison circuit 108 is stored in the storage device 68.

フレーム分割工程(S112)として、フレーム分割部54は、ストライプ領域画像を読み出し、ストライプ領域画像をx方向に所定のサイズ(例えば、スキャン幅Wと同じ幅)で分割する。例えば、512×512画素のフレーム画像に分割する。これにより、検査ストライプ20が、例えば、スキャン幅Wと同じ幅で分割された複数のフレーム領域30について、各フレーム領域30のフレーム画像を取得できる。フレーム画像は記憶装置56に格納される。 As the frame division step (S112), the frame division unit 54 reads out the stripe area image and divides the stripe area image in the x direction by a predetermined size (for example, the same width as the scan width W). For example, it is divided into a frame image of 512 × 512 pixels. As a result, the inspection stripe 20 can acquire a frame image of each frame area 30 for a plurality of frame areas 30 divided by the same width as the scan width W, for example. The frame image is stored in the storage device 56.

比較工程(S114)として、まず、位置合わせ部58は、比較対象となるフレーム画像(第1の光学画像)と、比較対象となる参照画像(第1の参照画像)とについて、所定のアルゴリズムで位置合わせを行う。例えば、最小2乗法を用いて位置合わせを行う。 As a comparison step (S114), first, the alignment unit 58 uses a predetermined algorithm for a frame image (first optical image) to be compared and a reference image (first reference image) to be compared. Perform alignment. For example, alignment is performed using the method of least squares.

比較処理部59(比較部)は、取得されたフレーム画像(第1の光学画像)に対応する参照画像(第1の参照画像)と、かかるフレーム画像(第1の光学画像)とを比較することによって、フレーム画像(第1の光学画像)の欠陥の有無を判定する。具体的には、比較処理部59は、位置合わせされたフレーム画像(第1の光学画像)と、比較対象となる参照画像(第1の参照画像)とを、画素毎に比較する。所定の判定閾値を用いて所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎の階調値差が予め設定された判定閾値よりも大きければ欠陥候補と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、記憶装置57、モニタ117、メモリ118に出力されればよい。或いはプリンタ119から出力されればよい。 The comparison processing unit 59 (comparison unit) compares the reference image (first reference image) corresponding to the acquired frame image (first optical image) with the frame image (first optical image). Thereby, the presence or absence of defects in the frame image (first optical image) is determined. Specifically, the comparison processing unit 59 compares the aligned frame image (first optical image) and the reference image to be compared (first reference image) pixel by pixel. Using a predetermined determination threshold value, the two are compared for each pixel according to a predetermined determination condition, and the presence or absence of a defect such as a shape defect is determined. For example, if the gradation value difference for each pixel is larger than the preset determination threshold value, it is determined as a defect candidate. Then, the comparison result is output. The comparison result may be output to the storage device 57, the monitor 117, and the memory 118. Alternatively, it may be output from the printer 119.

上述した例では、基板101にパターンを形成する基になった設計データ(描画データ)から作成した参照画像と光学画像とを比較する「die to database(ダイ-データベース)検査」について説明したが、これに限るものではない。同一基板101上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「die to die(ダイ-ダイ)検査」を行ってもよい。 In the above-mentioned example, the "die to database (die-database) inspection" for comparing the reference image and the optical image created from the design data (drawing data) on which the pattern is formed on the substrate 101 has been described. It is not limited to this. You may perform "die to die (die-die) inspection" comparing optical image data which imaged the same pattern in different places on the same substrate 101.

例えば、上述したストライプ領域画像には、同じパターンが形成された2つのダイの画像が含まれ得る。そこで、ダイ-ダイ検査の場合、ダイ(1)のフレーム領域30のフレーム画像に対応する、ダイ(2)のフレーム領域30のフレーム画像を同様に生成する。ここでは、例えば、ダイ(2)のフレーム領域30のフレーム画像がダイ(1)のフレーム領域30のフレーム画像に対応する参照画像(第1の参照画像)になる。そして、位置合わせ部58は、ダイ(1)のフレーム画像とダイ(2)のフレーム画像との間で位置合わせを行う。そして、比較処理部59は、ダイ(1)のフレーム画像とダイ(2)のフレーム画像とを、画素毎に比較する。比較結果は、記憶装置57、モニタ117、メモリ118に出力されればよい。或いはプリンタ119から出力されればよい。 For example, the striped area image described above may include images of two dies with the same pattern formed. Therefore, in the case of the die-die inspection, the frame image of the frame area 30 of the die (2) corresponding to the frame image of the frame area 30 of the die (1) is similarly generated. Here, for example, the frame image of the frame area 30 of the die (2) becomes a reference image (first reference image) corresponding to the frame image of the frame area 30 of the die (1). Then, the alignment unit 58 aligns between the frame image of the die (1) and the frame image of the die (2). Then, the comparison processing unit 59 compares the frame image of the die (1) and the frame image of the die (2) for each pixel. The comparison result may be output to the storage device 57, the monitor 117, and the memory 118. Alternatively, it may be output from the printer 119.

以上のようにして、検査装置100によって、基板101に形成されたパターンの欠陥有無が検査され、欠陥個所が取得される。但し、上述したように、実際の露光装置でマスクパターンをウェハ上に転写した際に、ウェハ上で回路の断線或いは/及び短絡等がかかる欠陥によって生じないのであれば、集積回路としては使用可能である。但し、マスク基板の段階での断線或いは/及び短絡が生じていない場合でも、半導体装置として使用することによって、断線或いは/及び短絡が生じる可能性が高い状態のものも排除する必要がある。そのため、かかる判断に上述した寸法変化率をパラメータとして用いる。そこで、実施の形態1の検査装置100では、通常検査モード(1)による通常検査に引き続き、欠陥個所について露光イメージ検査モード(2)による露光イメージ検査を行う。 As described above, the inspection device 100 inspects the presence or absence of defects in the pattern formed on the substrate 101, and acquires the defective portion. However, as described above, it can be used as an integrated circuit as long as it is not caused by a defect such as a circuit disconnection or / or a short circuit on the wafer when the mask pattern is transferred onto the wafer by an actual exposure apparatus. Is. However, even if there is no disconnection or / or short circuit at the stage of the mask substrate, it is necessary to exclude those in a state where there is a high possibility that the disconnection / / and short circuit will occur by using the mask substrate. Therefore, the above-mentioned dimensional change rate is used as a parameter for such determination. Therefore, in the inspection device 100 of the first embodiment, following the normal inspection in the normal inspection mode (1), the exposure image inspection in the exposure image inspection mode (2) is performed on the defective portion.

よって、モード選択工程(S102)に戻り、今度は、露光イメージ検査モード(2)を選択する。かかる選択された検査モードの情報は、制御計算機110の制御のもと、モード切替制御回路140に出力される。モード切替制御回路140は、入力された検査モードの情報に従って、検査光学系の配置等を切り替える。 Therefore, the process returns to the mode selection step (S102), and this time, the exposure image inspection mode (2) is selected. The information of the selected inspection mode is output to the mode switching control circuit 140 under the control of the control computer 110. The mode switching control circuit 140 switches the arrangement of the inspection optical system and the like according to the input inspection mode information.

絞り工程(S204)として、モード切替制御回路140は、絞り173の開口部の直径をしぼり、通過可能な光束を絞ることで、対物レンズ171のNAoを露光装置の対物レンズ302と等しくする。例えば、検査装置100の対物レンズのNAoを例えばNAo=0.35に設定する。 As a diaphragm step (S204), the mode switching control circuit 140 narrows the diameter of the opening of the diaphragm 173 and narrows the light flux that can pass through to make the NAo of the objective lens 171 equal to the objective lens 302 of the exposure device. For example, the NAo of the objective lens of the inspection device 100 is set to, for example, NAo = 0.35.

露光用照明光学系配置工程(S206)として、モード切替制御回路140による制御のもと、照明形状切替機構181は、透過検査用の照明光(検査光)の形状が露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状になるようにレンズ、及びミラー等を含む光学素子を切り替える。かかる光学素子は、露光装置の照明条件に合わせて予め切り換え可能に配置しておけばよい。 As an exposure illumination optical system arrangement step (S206), under the control of the mode switching control circuit 140, the illumination shape switching mechanism 181 has an illumination shape used in the exposure apparatus for the shape of the illumination light (inspection light) for transmission inspection. The optical elements including the lens, the mirror, and the like are switched so as to have the same illumination shape as the above. Such optical elements may be arranged in advance so as to be switchable according to the illumination conditions of the exposure apparatus.

上述した図16(b)では露光イメージ検査用光学系の構成の一例が示されている。図16(b)に示すように、露光イメージ検査用光学系(露光イメージ用光学画像取得機構:第2の光学画像取得機構)では、透過検査照明光学系170の照明形状が露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状になるように光学素子が照明形状切替機構181により制御されている。そして、基板101から拡大光学系104へ透過光が入射する場合の入射可能な対物レンズ171の開口数NAo(物体o側の開口数)が例えばNAo=0.35になるように光束がしぼられている。 FIG. 16B described above shows an example of the configuration of the optical system for exposure image inspection. As shown in FIG. 16B, in the exposure image inspection optical system (exposure image optical image acquisition mechanism: second optical image acquisition mechanism), the illumination shape of the transmission inspection illumination optical system 170 is used in the exposure apparatus. The optical element is controlled by the illumination shape switching mechanism 181 so as to have an illumination shape similar to the illumination shape. Then, the luminous flux is squeezed so that the numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) of the objective lens 171 that can be incident when the transmitted light is incident from the substrate 101 to the magnifying optical system 104 is, for example, NAo = 0.35. ing.

欠陥候補情報入力工程(S208)として、制御計算機110は、記憶装置57から通常の欠陥検査の検査結果のデータを読み出し、欠陥と判定された欠陥(現時点では欠陥候補)個所の情報を入力する。かかる欠陥個所の情報には、欠陥個所の位置(座標)、欠陥個所のパターンの設計データ、及び欠陥個所を含むフレーム画像のデータが含まれる。かかる欠陥個所の情報は、比較回路108、露光模擬参照画像作成回路142、及びテーブル制御回路114に出力される。例えば、比較回路108に出力された欠陥個所の情報は、記憶装置61に格納される。 As the defect candidate information input step (S208), the control computer 110 reads out the inspection result data of the normal defect inspection from the storage device 57, and inputs the information of the defect (currently, the defect candidate) determined to be a defect. The information on the defective portion includes the position (coordinates) of the defective portion, the design data of the pattern of the defective portion, and the data of the frame image including the defective portion. The information on the defective portion is output to the comparison circuit 108, the exposure simulation reference image creation circuit 142, and the table control circuit 114. For example, the defect location information output to the comparison circuit 108 is stored in the storage device 61.

そして、テーブル制御回路114は、検査光の照明位置が欠陥個所を含む領域(例えばフレーム領域30)の撮像開始位置になるように、或いは撮像方向に対してかかる欠陥個所の手前近傍になるようにXYθテーブル102を移動させる。或いは、テーブル制御回路114は、欠陥個所を含む検査ストライプ20の撮像開始位置にXYθテーブル102を移動させる。ここでは、一例として、検査光の照明位置が欠陥個所を含むフレーム領域30の撮像開始位置になるようにXYθテーブル102を移動させる。 Then, the table control circuit 114 sets the illumination position of the inspection light to be the imaging start position of the region including the defective portion (for example, the frame region 30), or to be near the front of the defective portion with respect to the imaging direction. The XYθ table 102 is moved. Alternatively, the table control circuit 114 moves the XYθ table 102 to the imaging start position of the inspection stripe 20 including the defective portion. Here, as an example, the XYθ table 102 is moved so that the illumination position of the inspection light becomes the imaging start position of the frame region 30 including the defective portion.

スキャン工程(S210)として、上述したしぼりと露光用照明光学系配置との各工程により露光イメージ検査用光学系(露光イメージ用光学画像取得機構:第2の光学画像取得機構)に構成された光学画像取得機構150は、検査により欠陥と判定された欠陥個所について、パターンを試料(例えば、半導体ウェハ)に露光転写した際に試料上に形成される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像となる光学画像(第2の光学画像)を取得する。具体的には、以下のように撮像する。 As the scanning step (S210), the optics configured in the exposure image inspection optical system (exposure image optical image acquisition mechanism: second optical image acquisition mechanism) by each step of the above-mentioned squeezing and exposure illumination optical system arrangement. The image acquisition mechanism 150 is an exposure transfer simulated image simulating a transfer pattern image formed on a sample when a pattern is exposed and transferred to a sample (for example, a semiconductor wafer) for a defect portion determined to be a defect by inspection. An optical image (second optical image) is acquired. Specifically, the image is taken as follows.

図1及び図16(b)において、光源103から発生された検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光(例えば、DUV光)は、投影レンズ180によって照明形状切替機構181に照明され、照明形状切替機構181によって露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状となった照明光(第2の照明光)が、結像レンズ182によって、基板101のパターン形成面とは反対の裏面側から基板101のパターン形成面に結像される。基板101を透過した透過光(マスクパターン像)は、しぼり173によって光束が絞られた後、対物レンズ171に入射し、対物レンズ171によって投影レンズ172を介して結像レンズ176に進む。そして、結像レンズ176は、透過光(露光イメージ像)をフォトダイオードアレイ105の受光面に結像させる。そして、フォトダイオードアレイ105は、結像された像を撮像する。かかるスキャン動作の間、XYθテーブル102は連続移動している。 In FIGS. 1 and 16B, the laser beam having a wavelength below the ultraviolet region (for example, DUV light), which is the inspection light generated from the light source 103, is illuminated by the projection lens 180 on the illumination shape switching mechanism 181 to illuminate. Illumination light (second illumination light) having an illumination shape similar to that used in the exposure apparatus by the shape switching mechanism 181 is emitted from the back surface side opposite to the pattern forming surface of the substrate 101 by the imaging lens 182. An image is formed on the pattern forming surface of the substrate 101. The transmitted light (mask pattern image) transmitted through the substrate 101 is focused by the squeezing 173, then enters the objective lens 171 and advances to the imaging lens 176 via the projection lens 172 by the objective lens 171. Then, the imaging lens 176 forms a transmitted light (exposure image image) on the light receiving surface of the photodiode array 105. Then, the photodiode array 105 captures the image formed. During such a scanning operation, the XYθ table 102 is continuously moving.

また、欠陥個所を含む欠陥領域(例えばフレーム領域30、或いは検査ストライプ20)の露光転写模擬画像となる光学画像(露光イメージ画像:第2の光学画像)を取得する際、レーザ測長システム122は、XYθテーブル102の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路107に出力される。位置回路107は、測長された位置情報を用いて、基板101の照明光の照射位置を演算する。 Further, when acquiring an optical image (exposure image image: second optical image) as an exposure transfer simulated image of a defect region (for example, a frame region 30 or an inspection stripe 20) including a defect portion, the laser length measuring system 122 , XYθ Measure the position of the table 102. The measured position information is output to the position circuit 107. The position circuit 107 calculates the irradiation position of the illumination light of the substrate 101 by using the measured position information.

その後、欠陥個所を含む欠陥領域の露光イメージ画像(露光転写模擬画像:第2の光学画像)は、位置回路107から出力された基板101上の位置を示すデータと共に比較回路108に送られる。測定データ(画素データ)は例えば8ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調(光量)を表現している。比較回路108内に出力された露光イメージ画像は、記憶装置62に格納される。 After that, the exposure image image (exposure transfer simulated image: second optical image) of the defect region including the defect portion is sent to the comparison circuit 108 together with the data indicating the position on the substrate 101 output from the position circuit 107. The measurement data (pixel data) is, for example, 8-bit unsigned data, and represents the gradation (light amount) of the brightness of each pixel. The exposure image image output in the comparison circuit 108 is stored in the storage device 62.

参照画像作成工程(S212)として、露光模擬参照画像作成回路142は、設計データ(描画データ)に定義されたパターンデータに基づいて、欠陥個所のパターンを露光装置で露光転写した場合に得られると想定される露光模擬参照画像(第2の参照画像)を作成する。露光模擬参照画像は、露光イメージ画像と同じサイズ、例えば、フレーム領域30に合わせたサイズで作成される。まず、記憶装置109から制御計算機110を通して設計データ(描画データ)に定義されたパターンデータを読み出し、読み出された設計パターンデータに定義された各図形パターンを2値ないしは多値のイメージデータに変換する。かかる場合に、露光転写した場合に得られる形状になるように画像を生成するための変換関数を予めシミュレーション等により設定しておくと好適である。作成された露光模擬参照画像の画像データは、設計データ上の位置情報と共に、比較回路108に出力され、メモリ60に格納される。 As the reference image creation step (S212), the exposure simulation reference image creation circuit 142 is obtained when the pattern at the defective portion is exposed and transferred by the exposure apparatus based on the pattern data defined in the design data (drawing data). The expected exposure simulation reference image (second reference image) is created. The exposure simulation reference image is created with the same size as the exposure image image, for example, a size suitable for the frame area 30. First, the pattern data defined in the design data (drawing data) is read from the storage device 109 through the control computer 110, and each graphic pattern defined in the read design pattern data is converted into binary or multi-valued image data. do. In such a case, it is preferable to set a conversion function for generating an image in advance by simulation or the like so as to obtain a shape obtained by exposure transfer. The image data of the created exposure simulation reference image is output to the comparison circuit 108 together with the position information on the design data and stored in the memory 60.

補正閾値算出工程(S214)として、まず、欠陥情報解釈部64は、記憶装置61から欠陥個所の情報(欠陥情報)を読み出し、欠陥情報を解釈する。ここでは、欠陥とされたパターンのパターン種、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズを解釈する。例えば、欠陥個所のパターンの設計データからパターンのパターン種、パターンサイズ、及び配置ピッチを解釈する。そして、欠陥個所を含むフレーム画像のデータからパターンに生じた欠陥の欠陥タイプ、及び欠陥サイズを解釈する。 As the correction threshold calculation step (S214), first, the defect information interpretation unit 64 reads the information (defect information) of the defect location from the storage device 61 and interprets the defect information. Here, the pattern type, pattern size, placement pitch, defect type, and defect size of the pattern that is regarded as a defect are interpreted. For example, the pattern type, pattern size, and placement pitch of the pattern are interpreted from the design data of the pattern at the defect location. Then, the defect type and the defect size of the defect generated in the pattern are interpreted from the data of the frame image including the defect location.

測定閾値演算部66は、記憶装置68から補正テーブル32を読み出し、欠陥個所の情報から解釈されたパターン種、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズに対応する(或いは最も近い)補正閾値を演算する(或いは検索する)。2つの補正閾値の間に相当する場合には、線形補間した補正閾値を演算により求めても好適である。得られた補正閾値は、CD測定部70,72に出力される。 The measurement threshold value calculation unit 66 reads the correction table 32 from the storage device 68, and the correction threshold value corresponding to (or closest to) the pattern type, pattern size, arrangement pitch, defect type, and defect size interpreted from the information of the defect location. Is calculated (or searched). When it corresponds to between two correction threshold values, it is also preferable to obtain the correction threshold value linearly interpolated by calculation. The obtained correction threshold value is output to the CD measuring units 70 and 72.

CD測定工程(S216)として、CD測定部70は、演算された補正閾値を用いて露光転写模擬画像となる光学画像(露光イメージ画像:第2の光学画像)から欠陥個所のパターンの測定パターン寸法(光学画像のCD寸法)を測定する。補正閾値が測定閾値Th’そのものとして定義されていた場合、CD測定部70は、図14に示す露光転写模擬画像となる光学画像の階調プロファイルにおいて測定閾値Th’で切り取られるA’B’間寸法を測定する。補正閾値が、検査装置100に予め設定された測定閾値Thからの変化量(例えば差分値若しくは加算値)として定義されていた場合、CD測定部70は、検査装置100に予め設定された測定閾値Thに補正閾値を加算或いは測定閾値Thから差し引いた測定閾値Th’で、図14に示す露光転写模擬画像となる光学画像の階調プロファイルにおいて切り取られるA’B’間寸法を測定する。補正閾値が、検査装置100に予め設定された測定閾値Thからの変化率として定義されていた場合、CD測定部70は、検査装置100に予め設定された測定閾値Thに補正閾値を乗じて得られる測定閾値Th’で、図14に示す露光転写模擬画像となる光学画像の階調プロファイルにおいて切り取られるA’B’間寸法を測定する。 In the CD measurement step (S216), the CD measurement unit 70 uses the calculated correction threshold value to measure the measurement pattern dimension of the pattern at the defect portion from the optical image (exposure image image: second optical image) which is an exposure transfer simulated image. (CD size of optical image) is measured. When the correction threshold value is defined as the measurement threshold value Th'itself, the CD measurement unit 70 is cut between A'B'cut by the measurement threshold value Th'in the gradation profile of the optical image to be the exposure transfer simulated image shown in FIG. Measure the dimensions. When the correction threshold value is defined as a change amount (for example, a difference value or an addition value) from the measurement threshold value Th preset in the inspection device 100, the CD measurement unit 70 uses the measurement threshold value preset in the inspection device 100. With the measurement threshold value Th'in which the correction threshold value is added to Th or the measurement threshold value is subtracted from the measurement threshold value Th, the dimension between A'B'cut out in the gradation profile of the optical image to be the exposure transfer simulated image shown in FIG. 14 is measured. When the correction threshold value is defined as the rate of change from the measurement threshold value Th preset in the inspection device 100, the CD measurement unit 70 obtains the measurement threshold value Th preset in the inspection device 100 by multiplying the correction threshold value. With the measured threshold value Th', the dimension between A'B'that is cut out in the gradation profile of the optical image that is the exposure transfer simulated image shown in FIG. 14 is measured.

CD測定工程(S218)として、CD測定部72は、演算された補正閾値を用いて露光模擬参照画像(第2の参照画像)から欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法(参照画像のCD寸法)を測定する。補正閾値が測定閾値Th’そのものとして定義されていた場合、CD測定部72は、図14に示す露光模擬参照画像の階調プロファイルにおいて測定閾値Th’で切り取られるE’F’間寸法を測定する。補正閾値が、検査装置100に予め設定された測定閾値Thからの変化量(例えば差分値若しくは加算値)として定義されていた場合、CD測定部72は、検査装置100に予め設定された測定閾値Thに補正閾値を加算或いは測定閾値Thから差し引いた測定閾値Th’で、図14に示す露光模擬参照画像の階調プロファイルにおいて切り取られるE’F’間寸法を測定する。補正閾値が、検査装置100に予め設定された測定閾値Thからの変化率として定義されていた場合、CD測定部70は、検査装置100に予め設定された測定閾値Thに補正閾値を乗じて得られる測定閾値Th’で、図14に示す露光模擬参照画像の階調プロファイルにおいて切り取られるE’F’間寸法を測定する。 In the CD measurement step (S218), the CD measurement unit 72 uses the calculated correction threshold value to display the reference pattern dimension (CD dimension of the reference image) of the pattern corresponding to the defect portion from the exposure simulated reference image (second reference image). ) Is measured. When the correction threshold value is defined as the measurement threshold value Th'itself, the CD measurement unit 72 measures the E'F'interval dimension cut out at the measurement threshold value Th'in the gradation profile of the exposure simulation reference image shown in FIG. .. When the correction threshold value is defined as a change amount (for example, a difference value or an addition value) from the measurement threshold value Th preset in the inspection device 100, the CD measurement unit 72 uses the measurement threshold value preset in the inspection device 100. With the measurement threshold value Th'in which the correction threshold value is added to Th or the measurement threshold value is subtracted from the measurement threshold value Th, the E'F'interval dimension cut out in the gradation profile of the exposure simulation reference image shown in FIG. 14 is measured. When the correction threshold value is defined as the rate of change from the measurement threshold value Th preset in the inspection device 100, the CD measurement unit 70 obtains the measurement threshold value Th preset in the inspection device 100 by multiplying the correction threshold value. With the measured threshold value Th', the E'F' dimension cut out in the gradation profile of the exposure simulation reference image shown in FIG. 14 is measured.

寸法変化率演算工程(S220)として、寸法変化率演算部74は、補正テーブル32に定義された補正閾値を用いて露光転写模擬画像となる光学画像(露光イメージ画像:第2の光学画像)から測定された欠陥個所のパターンの測定パターン寸法と、かかる露光転写模擬画像に対応する露光模擬参照画像(第2の参照画像)から得られる欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法と、を用いて、寸法変化率を演算する。寸法変化率は、露光転写模擬画像の測定パターン寸法(CD寸法)から露光模擬参照画像の参照パターン寸法(CD寸法)を差し引いた差分を露光模擬参照画像の参照パターン寸法(CD寸法)で割った値(或いは、かかる値に100を乗じた%値)で定義できる。演算された寸法変化率は、比較処理部76に出力される。或いは、さらに、記憶装置109、モニタ117、メモリ118に出力されてもよい。或いはプリンタ119から出力されてもよい。 In the dimensional change rate calculation step (S220), the dimensional change rate calculation unit 74 uses an optical image (exposure image image: second optical image) to be an exposure transfer simulated image using the correction threshold defined in the correction table 32. Using the measurement pattern size of the measured defect location pattern and the reference pattern dimension of the pattern corresponding to the defect location obtained from the exposure simulation reference image (second reference image) corresponding to the exposure transfer simulation image. , Calculate the dimensional change rate. The dimensional change rate is obtained by dividing the difference obtained by subtracting the reference pattern dimension (CD dimension) of the exposure simulation reference image from the measurement pattern dimension (CD dimension) of the exposure simulation reference image by the reference pattern dimension (CD dimension) of the exposure simulation reference image. It can be defined as a value (or a% value obtained by multiplying such a value by 100). The calculated dimensional change rate is output to the comparison processing unit 76. Alternatively, it may be further output to the storage device 109, the monitor 117, and the memory 118. Alternatively, it may be output from the printer 119.

判定工程(S222)として、比較処理部76は、欠陥個所毎に、演算された寸法変化率が予め設定された判定閾値よりも大きいかどうかを比較判定する。そして、演算された寸法変化率が予め設定された判定閾値よりも大きい場合には、かかる欠陥個所は、本当の欠陥個所として記憶装置109、モニタ117、メモリ118に出力される。或いはプリンタ119から出力されてもよい。演算された寸法変化率が予め設定された判定閾値よりも大きくない場合には、疑似欠陥として、欠陥として判定された欠陥グループから除外される。 As a determination step (S222), the comparison processing unit 76 compares and determines whether or not the calculated dimensional change rate is larger than the preset determination threshold value for each defect location. When the calculated dimensional change rate is larger than the preset determination threshold value, the defective portion is output to the storage device 109, the monitor 117, and the memory 118 as a true defective portion. Alternatively, it may be output from the printer 119. If the calculated dimensional change rate is not larger than the preset determination threshold value, it is excluded from the defect group determined as a defect as a pseudo defect.

図19は、実施の形態1と比較例とのパターン検査の流れを説明するための図である。図19(a)では、比較例として、露光イメージ検査を行わずに欠陥検査を行う検査装置を用いた場合の検査の流れを示す。図19(b)では、実施の形態1の検査装置100により露光イメージ検査を行う場合の検査の流れを示す。図19(a)において、露光マスク等の基板101は、従来の検査装置で欠陥検査が行われる。検査装置では、非常に小さなずれが生じてもパターン欠陥有りと判定するため、欠陥個所が多数発生する。かかる多数のマスクパターンの欠陥個所の情報は、空間像を用いて露光イメージを検査する外部の標準装置400に出力される。そして、これら多数のマスクパターンの欠陥個所について、それぞれ寸法変化率を演算する。その結果、全個所OKとなれば、露光装置500にてウェハ等の試料にマスクパターンが露光転写されることになる。逆に、NGとなる個所が1か所でもあれば、マスクの修理或いは廃棄が行われることになる。空間像を用いた標準装置は計測に時間がかかる。そのため、多数のマスクパターンの欠陥個所についてすべて空間像を作成して、露光イメージ検査を行っていたのではマスク製造におけるスループットが非常に悪くなってしまう。 FIG. 19 is a diagram for explaining the flow of pattern inspection between the first embodiment and the comparative example. FIG. 19A shows, as a comparative example, the flow of inspection when an inspection device that performs defect inspection without performing exposure image inspection is used. FIG. 19B shows an inspection flow when an exposure image inspection is performed by the inspection apparatus 100 of the first embodiment. In FIG. 19A, the substrate 101 such as an exposure mask is inspected for defects by a conventional inspection device. In the inspection device, even if a very small deviation occurs, it is determined that there is a pattern defect, so that many defect locations occur. Information on the defective portion of such a large number of mask patterns is output to an external standard device 400 that inspects the exposure image using the spatial image. Then, the dimensional change rate is calculated for each of these many defective parts of the mask pattern. As a result, if all the locations are OK, the mask pattern is exposed and transferred to a sample such as a wafer by the exposure apparatus 500. On the contrary, if there is even one place where NG occurs, the mask will be repaired or discarded. A standard device using a spatial image takes time to measure. Therefore, if a spatial image is created for all the defective parts of a large number of mask patterns and an exposure image inspection is performed, the throughput in mask manufacturing becomes very poor.

これに対して、図19(b)に示すように、実施の形態1では、検査装置100においても、通常の欠陥検査において欠陥と判定されたマスクパターンの欠陥個所について、露光装置500で転写される場合のパターン画像を再現し、それぞれ寸法変化率を演算する。その結果、検査装置100において予め欠陥個所の数を少なく抑えることができる。さらに、実施の形態1では、寸法変化率を演算する場合の寸法測定に用いる測定閾値を外部の標準装置400で測定した場合の寸法変化率に合うように補正している。そのため、外部の標準装置400と同様の判定条件で、外部の標準装置400に出力される欠陥個所の数を少なく抑えることができる。よって、標準装置400での欠陥確認作業にかかる時間を大幅に縮小することができ、マスク製造におけるスループットを向上させることができる。或いは、標準装置400での欠陥確認作業を省略しても構わない。それにより、さらにスループットを向上させることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 19B, in the first embodiment, even in the inspection device 100, the defect portion of the mask pattern determined to be a defect in the normal defect inspection is transferred by the exposure apparatus 500. The pattern image is reproduced and the dimensional change rate is calculated for each. As a result, the number of defective parts can be reduced in advance in the inspection device 100. Further, in the first embodiment, the measurement threshold value used for the dimensional measurement when calculating the dimensional change rate is corrected so as to match the dimensional change rate when measured by the external standard device 400. Therefore, the number of defective parts output to the external standard device 400 can be suppressed to a small number under the same determination conditions as that of the external standard device 400. Therefore, the time required for the defect confirmation work in the standard device 400 can be significantly reduced, and the throughput in mask manufacturing can be improved. Alternatively, the defect confirmation work in the standard device 400 may be omitted. Thereby, the throughput can be further improved.

以上のように、実施の形態1によれば、露光装置500で転写される場合の転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像から、例えば標準装置400となる外部の画像取得装置と同様の計測結果を得ることができる。よって、検査装置100において、欠陥判定された複数の個所の中から露光転写された場合に集積回路としては使用可能な個所を除くことができる。 As described above, according to the first embodiment, from the exposure transfer simulated image simulating the transfer pattern image when transferred by the exposure apparatus 500, the measurement result similar to that of the external image acquisition apparatus which is, for example, the standard apparatus 400. Can be obtained. Therefore, in the inspection device 100, it is possible to exclude the parts that can be used as an integrated circuit when the exposure is transferred from the plurality of parts where the defect is determined.

以上の説明において、各「~回路」は、処理回路を有し、その処理回路として、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等を用いることができる。また、各「~回路」は、共通する処理回路(同じ処理回路)を用いてもよい。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、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ればよい。例えば、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、モード切替制御回路140、露光模擬参照画像作成回路142、および補正テーブル作成回路144等は、上述した少なくとも1つの回路で構成されてもよい。 In the above description, each "-circuit" has a processing circuit, and as the processing circuit, an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, a semiconductor device, or the like can be used. Further, a common processing circuit (same processing circuit) may be used for each "-circuit". Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. The program for executing the processor or the like may be recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, an FD, or a ROM (read-only memory). For example, the position circuit 107, the comparison circuit 108, the reference image creation circuit 112, the mode switching control circuit 140, the exposure simulation reference image creation circuit 142, the correction table creation circuit 144, and the like may be configured by at least one circuit described above. good.

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、寸法変化率を得るためのパターン寸法として、矩形等のパターン部分の寸法の他、複数の矩形等のパターン部分間のスペース寸法についても測定されると好適である。その結果、パターン間距離の寸法変化率を得ることができるので、短絡等の故障予備群を検査によって取得することができる。 The embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, as the pattern dimension for obtaining the dimensional change rate, it is preferable to measure not only the dimension of the pattern portion such as a rectangle but also the space dimension between the pattern portions such as a plurality of rectangles. As a result, since the dimensional change rate of the distance between patterns can be obtained, a failure preliminary group such as a short circuit can be obtained by inspection.

また、露光イメージ画像を撮像する場合に、基板101の透過光を複数の偏光波に分離して、偏向波毎に撮像した後に、所定のモデル関数により重み付けをしながら合成してもよい。 Further, when an exposure image image is imaged, the transmitted light of the substrate 101 may be separated into a plurality of polarized waves, imaged for each deflection wave, and then combined while being weighted by a predetermined model function.

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。 Further, although the description of parts not directly required for the description of the present invention such as the device configuration and the control method is omitted, the required device configuration and the 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偏光イメージ取得装置、パターン検査装置、及び偏光イメージ取得方法は、本発明の範囲に包含される。 In addition, all polarized image acquisition devices, pattern inspection devices, and polarized image acquisition methods that include the elements of the present invention and can be appropriately designed and modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

10 検査領域
11 透過光
12 光
20 検査ストライプ
30 フレーム領域
32 補正テーブル
40,42,44 記憶装置
46 補正閾値探索部
48 補正テーブル作成部
50,52,56,57,60,61,62,68 記憶装置
54 フレーム分割部
58 位置合わせ部
59 比較処理部
64 欠陥情報解釈部
66 測定閾値演算部
70,72 CD測定部
74 寸法変化率演算部
76 比較処理部
100 検査装置
101 基板
102 XYθテーブル
103 光源
104 拡大光学系
105 フォトダイオードアレイ
106 センサ回路
107 位置回路
108 比較回路
109 磁気ディスク装置
110 制御計算機
112 参照画像作成回路
113 オートローダ制御回路
114 テーブル制御回路
115 磁気テープ装置
116 FD
117 CRT
118 パターンモニタ
119 プリンタ
120 バス
122 レーザ測長システム
123 ストライプパターンメモリ
140 モード切替制御回路
142 露光模擬参照画像作成回路
144 補正テーブル作成回路
150 光学画像取得機構
160 制御系回路
170 透過検査照明光学系
171 対物レンズ
172 投影レンズ
173 絞り
175 反射検査照明光学系
176 結像レンズ
180 投影レンズ
181 照明形状切替機構
182 結像レンズ
300 マスク基板
301 透過光
302 対物レンズ
304 半導体基板
305 光
400 標準装置
500 露光装置
10 Inspection area 11 Transmitted light 12 Light 20 Inspection stripe 30 Frame area 32 Correction table 40, 42, 44 Storage device 46 Correction threshold search unit 48 Correction table creation unit 50, 52, 56, 57, 60, 61, 62, 68 Storage Device 54 Frame division unit 58 Alignment unit 59 Comparison processing unit 64 Defect information interpretation unit 66 Measurement threshold calculation unit 70, 72 CD measurement unit 74 Dimension change rate calculation unit 76 Comparison processing unit 100 Inspection device 101 Board 102 XYθ table 103 Light source 104 Magnifying optical system 105 Photodiode array 106 Sensor circuit 107 Position circuit 108 Comparison circuit 109 Magnetic disk device 110 Control computer 112 Reference image creation circuit 113 Autoloader control circuit 114 Table control circuit 115 Magnetic tape device 116 FD
117 CRT
118 Pattern monitor 119 Printer 120 Bus 122 Laser length measurement system 123 Stripe pattern memory 140 Mode switching control circuit 142 Exposure simulation reference image creation circuit 144 Correction table creation circuit 150 Optical image acquisition mechanism 160 Control system circuit 170 Transmission inspection Illumination optical system 171 Objective Lens 172 Projection lens 173 Aperture 175 Reflection inspection Illumination optical system 176 Imaging lens 180 Projection lens 181 Illumination shape switching mechanism 182 Imaging lens 300 Mask substrate 301 Transmitted light 302 Objective lens 304 Semiconductor substrate 305 Light 400 Standard device 500 Exposure device

Claims (5)

パターンが形成された露光用のマスク基板に照明光を照射して、前記マスク基板から得られる透過光若しくは反射光を用いて、前記パターンの第1の光学画像を取得する第1の光学画像取得機構と、
取得された前記第1の光学画像に対応する第1の参照画像と前記第1の光学画像とを比較することによって、前記第1の光学画像の欠陥の有無を判定する比較部と、
前記判定により欠陥と判定された欠陥個所について、前記パターンを試料に露光転写した際に前記試料上に形成される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像となる第2の光学画像を取得する第2の光学画像取得機構と、
前記転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像を取得する、前記第2の光学画像取得機構とは異なる外部の画像取得装置により得られたデータを基に、前記第2の光学画像内のパターンの寸法を測定する測定閾値が補正された補正閾値が定義された補正テーブルを記憶する記憶装置と、
前記補正テーブルに定義された前記補正閾値を用いて前記第2の光学画像から測定された前記欠陥個所のパターンの測定パターン寸法と、前記第2の光学画像に対応する第2の参照画像から得られる前記欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法と、を用いて、寸法変化率を演算する寸法変化率演算部と、
を備えたことを特徴するパターン検査装置。
A first optical image acquisition that irradiates an exposure mask substrate on which a pattern is formed with illumination light and acquires a first optical image of the pattern by using the transmitted light or the reflected light obtained from the mask substrate. Mechanism and
A comparison unit for determining the presence or absence of defects in the first optical image by comparing the first reference image corresponding to the acquired first optical image with the first optical image.
A second optical image, which is an exposure transfer simulated image simulating a transfer pattern image formed on the sample when the pattern is exposed and transferred to the sample, is acquired for the defect portion determined to be a defect by the determination . 2 optical image acquisition mechanism and
The pattern in the second optical image is based on the data obtained by an external image acquisition device different from the second optical image acquisition mechanism that acquires the exposure transfer simulated image simulating the transfer pattern image. A storage device that stores a correction table in which a correction threshold is defined, in which the measurement threshold for measuring dimensions is corrected.
Obtained from the measurement pattern dimensions of the pattern of the defect portion measured from the second optical image using the correction threshold defined in the correction table, and the second reference image corresponding to the second optical image. A dimensional change rate calculation unit that calculates a dimensional change rate using a reference pattern dimension of a pattern corresponding to the defect location, and a dimensional change rate calculation unit.
A pattern inspection device characterized by being equipped with.
前記補正テーブルは、前記第2の光学画像取得機構を用いて基準となる基準マスク基板から得られた光学画像と、前記画像取得装置を用いて前記基準マスク基板から得られた光学画像とを用いて設定された前記補正閾値が定義されることを特徴する請求項1記載のパターン検査装置。 The correction table uses an optical image obtained from a reference mask substrate using the second optical image acquisition mechanism and an optical image obtained from the reference mask substrate using the image acquisition device. The pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein the correction threshold set is defined. 前記基準マスク基板には、パターンサイズ、配置ピッチ、欠陥タイプ、及び欠陥サイズが異なる同種の複数のパターンからそれぞれ構成される複数種のパターン群が形成されることを特徴する請求項2記載のパターン検査装置。 The pattern according to claim 2, wherein a plurality of types of pattern groups composed of a plurality of patterns of the same type having different pattern sizes, arrangement pitches, defect types, and defect sizes are formed on the reference mask substrate. Inspection equipment. 前記補正テーブルは、前記第2の光学画像取得機構を用いて前記基準マスク基板から得られた前記光学画像内のパターンの寸法変化率が、前記画像取得装置を用いて前記基準マスク基板から得られた前記光学画像内のパターンの寸法変化率に一致するように前記測定閾値が補正された前記補正閾値が定義されることを特徴する請求項2記載のパターン検査装置。 In the correction table, the dimensional change rate of the pattern in the optical image obtained from the reference mask substrate using the second optical image acquisition mechanism is obtained from the reference mask substrate using the image acquisition device. The pattern inspection apparatus according to claim 2, wherein the correction threshold is defined in which the measurement threshold is corrected so as to match the dimensional change rate of the pattern in the optical image. パターン検査装置にてパターンが形成された露光用のマスク基板に照明光を照射して、前記マスク基板から得られる透過光若しくは反射光を用いて、前記パターンの第1の光学画像を取得する工程と、
前記パターン検査装置にて、取得された前記第1の光学画像に対応する第1の参照画像と前記第1の光学画像とを比較することによって、前記第1の光学画像の欠陥の有無を判定する工程と、
前記パターン検査装置にて、前記判定により欠陥と判定された欠陥個所について、前記パターンを試料に露光転写した際に前記試料上に形成される転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像となる第2の光学画像を取得する工程と、
前記転写パターン像を模擬した露光転写模擬画像を取得する、前記パターン検査装置とは異なる外部の画像取得装置により得られたデータを基に、前記第2の光学画像内のパターンの寸法を測定する測定閾値が補正された補正閾値が定義された補正テーブルを作成する工程と、
前記補正テーブルに定義された前記補正閾値を用いて前記第2の光学画像から測定された前記欠陥個所のパターンの測定パターン寸法と、前記第2の光学画像に対応する第2の参照画像から得られる前記欠陥個所に対応するパターンの参照パターン寸法と、を用いて、寸法変化率を演算し、出力する工程と、
を備えたことを特徴するパターン検査方法。
A step of irradiating an exposure mask substrate on which a pattern is formed with a pattern inspection device with illumination light and acquiring a first optical image of the pattern using the transmitted light or the reflected light obtained from the mask substrate. When,
By comparing the first reference image corresponding to the acquired first optical image with the first optical image by the pattern inspection apparatus, it is determined whether or not there is a defect in the first optical image. And the process to do
A second exposure transfer simulated image simulating a transfer pattern image formed on a sample when the pattern is exposed and transferred to a sample for a defect portion determined to be a defect by the pattern inspection device. And the process of acquiring an optical image of
The dimensions of the pattern in the second optical image are measured based on the data obtained by an external image acquisition device different from the pattern inspection device that acquires the exposure transfer simulated image simulating the transfer pattern image. The process of creating a correction table in which the correction threshold is corrected and the correction threshold is defined,
Obtained from the measurement pattern dimensions of the pattern of the defect portion measured from the second optical image using the correction threshold defined in the correction table, and the second reference image corresponding to the second optical image. A process of calculating and outputting a dimensional change rate using a reference pattern dimension of a pattern corresponding to the defect location, and a process of calculating and outputting the dimensional change rate.
A pattern inspection method characterized by being equipped with.
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