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TWI625701B - Method for measuring offset of pattern width size and pattern inspection device - Google Patents

Method for measuring offset of pattern width size and pattern inspection device Download PDF

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TWI625701B
TWI625701B TW105125175A TW105125175A TWI625701B TW I625701 B TWI625701 B TW I625701B TW 105125175 A TW105125175 A TW 105125175A TW 105125175 A TW105125175 A TW 105125175A TW I625701 B TWI625701 B TW I625701B
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TW
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pattern
width dimension
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optical image
image
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Application number
TW105125175A
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TW201719575A (zh
Inventor
Kazuhiko Inoue
Riki Ogawa
Original Assignee
Nuflare Technology Inc
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Publication date
Application filed by Nuflare Technology Inc filed Critical Nuflare Technology Inc
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Abstract

本發明之一態樣的圖案寬度尺寸之偏移量測定方法之特徵為：使用對應包含圖形圖案的設計寬度尺寸的設計尺寸資訊被設定為可變之焦點位置對寬度尺寸的影響成為更小的階調值位準的檢測臨限值，由光學畫像的階調值輪廓資料，計測光學畫像內的複數圖形圖案的寬度尺寸；使用該檢測臨限值，由參照畫像的階調值輪廓資料，計測參照畫像內相對應的複數圖形圖案的寬度尺寸；且按光學畫像內經計測出的每個圖形圖案的寬度尺寸，將由參照畫像內經計測出之相對應的圖形圖案的寬度尺寸偏移的尺寸偏移量進行運算且輸出。

Description

圖案寬度尺寸之偏移量測定方法及圖案檢查裝置
本發明係關於圖案寬度尺寸之偏移量測定方法及圖案檢查裝置。關於例如照射光而取得圖案像的光學畫像，來檢查圖案的檢查裝置的圖案寬度尺寸之偏移量測定方法。
近年來，伴隨大規模積體電路(LSI)的高積體化及大容量化，半導體元件所被要求的電路線寬日益狹窄。該等半導體元件係藉由使用形成有電路圖案的原畫圖案(亦稱為遮罩(mask)或光柵(reticle)。以下統稱為遮罩)，以被稱為所謂步進機(stepper)的縮小投影曝光裝置，在晶圓上曝光轉印圖案而形成電路來製造。因此，在製造用以將該微細電路圖案轉印在晶圓的遮罩時，係使用採用可描繪微細電路圖案的電子束的圖案描繪裝置。亦有使用該圖案描繪裝置而在晶圓直接描繪圖案電路的情形。或者，嘗試開發除了電子束之外，亦使用雷射束來進行描繪的雷射束描繪裝置。
接著，對耗費龐大製造成本的LSI的製造而言，良率的提升不可或缺。但是，如1十億位元(Giga Bits)級的 DRAM(隨機存取記憶體)所代表，構成LSI的圖案係由次微米形成為奈米級。以使良率降低的較大要因之一而言，列舉將超微細圖案以光微影技術曝光、轉印在半導體晶圓上時所使用的遮罩的圖案缺陷。近年來，伴隨形成在半導體晶圓上的LSI圖案尺寸的微細化，形成為圖案缺陷而必須檢測的尺寸亦成為極小者。因此，檢查被使用在LSI製造的轉印用遮罩的缺陷的圖案檢查裝置的高精度化即成為必須。
以檢查手法而言，已知一種藉由將使用放大光學系，以預定倍率對形成在微影遮罩等試料上的圖案進行攝像的光學畫像、與設計資料、或對試料上的同一圖案進行攝像的光學畫像作比較來進行檢查的方法。例如，以圖案檢查方法而言，係有：將對同一遮罩上不同場所的相同圖案進行攝像的光學畫像資料彼此作比較的「die to die(晶粒-晶粒)檢查」；或將已轉換成供當在遮罩描繪圖案時描繪裝置輸入經圖案設計的CAD資料之用的裝置輸入格式的描繪資料(設計圖案資料)輸入至檢查裝置，以此為基礎生成設計畫像資料(參照畫像)，將其與對圖案攝像後之成為測定資料的光學畫像作比較的「die to database(晶粒-資料庫)檢查」。在該檢查裝置之檢查方法中，試料係被載置於載台上，因載台移動，光束在試料上掃描，且進行檢查。在試料係藉由光源及照明光學系，被照射光束。在試料透過或反射的光係透過光學系而被成像在感測器上。以感測器被攝像到的畫像係作為測定資料而被送至 比較電路。在比較電路中，在畫像彼此對位後，按照適當的演算法，將測定資料與參照資料進行比較，若不相一致，即判定為有圖案缺陷。
在圖案檢查中，除了圖案缺陷(形狀缺陷)檢查之外，亦要求圖案的線寬(CD)偏移的測定。以往，圖案的線寬(CD)偏移的測定係利用專用的計測裝置，但是在圖案缺陷檢查時，若可同時測定該等，由成本面及檢查時間面來看，優點大。因此，對於檢查裝置，圖求該測定功能的要求增高。關於CD偏移的測定，提出一種測定按每個被設定的區域而得的畫像內的圖案的線寬偏移的檢查手法(參照例如日本特開2014-181966號公報)。
為了以檢查裝置實現CD偏移的測定，必須對遮罩設計資料，測定形成在實際遮罩的圖案的寬度尺寸偏移。因此，對實際遮罩的光學畫像進行攝像。攝像時，一邊使載置有實際遮罩的載台移動一邊進行。此外，因焦點位置隨圖案的凹凸而改變，因此必須動態地使聚焦位置改變。因此，若自動對焦調整無法追隨載台的移動速度，會產生聚焦位置的追蹤誤差。若產生聚焦位置的追蹤誤差，被攝像的像的輪廓會改變，因此難以計測正確的線寬。結果，有在CD偏移的測定發生誤差，且測定精度劣化的問題。
為了減低聚焦位置的追蹤誤差，若降低載台的移動速度，會造成檢查時間長期化，因此檢查裝置的產出量會劣化。因此，圖求不降低載台的移動速度地抑制測定精度劣化。
本發明係提供即使產生聚焦位置的追蹤誤差，亦可進行高精度之CD偏移的測定的圖案寬度尺寸之偏移量測定方法及圖案檢查裝置。
本發明之一態樣的圖案寬度尺寸之偏移量測定方法之特徵為：取得形成在遮罩基板的複數圖形圖案的光學畫像；根據成為用以將複數圖形圖案形成在遮罩基板之基礎的設計資料，作成與光學畫像相對應的區域的參照畫像；使用對應包含圖形圖案的設計寬度尺寸的設計尺寸資訊被設定為可變之焦點位置對寬度尺寸的影響成為更小的階調值位準的檢測臨限值，由光學畫像的階調值輪廓資料，計測光學畫像內的複數圖形圖案的寬度尺寸；使用該檢測臨限值，由參照畫像的階調值輪廓資料，計測參照畫像內相對應的複數圖形圖案的寬度尺寸；且按光學畫像內經計測出的每個圖形圖案的寬度尺寸，將由參照畫像內經計測出之相對應的圖形圖案的寬度尺寸偏移的尺寸偏移量進行運算且輸出。
本發明之一態樣的圖案檢查裝置之特徵為：具備有：光學畫像取得機構，其係具有：載置形成有複數圖形圖案的遮罩基板的載台；及照明前述遮罩基板的照明光學系，且取得形成在前述遮罩基板的前述複數圖形圖案的光 學畫像；參照畫像作成處理電路，其係根據成為用以將前述複數圖形圖案形成在前述遮罩基板之基礎的設計資料，作成與前述光學畫像相對應的區域的參照畫像；第1寬度尺寸運算處理電路，其係使用對應包含圖形圖案的設計寬度尺寸的設計尺寸資訊被設定為可變之焦點位置對寬度尺寸的影響成為更小的階調值位準的檢測臨限值，由前述光學畫像的階調值輪廓資料，計測前述光學畫像內的複數圖形圖案的寬度尺寸；第2寬度尺寸運算處理電路，其係使用前述檢測臨限值，由前述參照畫像的階調值輪廓資料，計測前述參照畫像內相對應的複數圖形圖案的寬度尺寸；及尺寸偏移量運算處理電路，其係按前述光學畫像內經計測出的每個圖形圖案的寬度尺寸，將由前述參照畫像內經計測出之相對應的圖形圖案的寬度尺寸偏移的尺寸偏移量進行運算。
10‧‧‧檢查區域
12、13、16、17‧‧‧線圖案
20‧‧‧檢查條紋
30‧‧‧圖框區域
40、41、43、46‧‧‧記憶裝置
42‧‧‧圖框分割部
44‧‧‧對位部
45‧‧‧比較處理部
50、52、54‧‧‧記憶裝置
60‧‧‧聚焦位置設定部
62‧‧‧掃描處理部
64‧‧‧聚焦位置變更部
66‧‧‧判定部
68‧‧‧圖框分割部
70‧‧‧合成部
72‧‧‧檢測臨限值抽出部
74‧‧‧相關表格作成部
80‧‧‧邊緣成對檢測部
81‧‧‧線寬資訊解釋部
82‧‧‧檢查臨限值Th抽出部
83‧‧‧寬度尺寸計測部
84‧‧‧光學畫像線寬計測部
85‧‧‧參照畫像線寬計測部
86、87、91、92、93‧‧‧記憶裝置
88‧‧‧寬度尺寸誤差△CD運算部
89‧‧‧平均寬度尺寸誤差△CDave運算部
90‧‧‧寬度尺寸誤差△CD圖作成部
100‧‧‧檢查裝置
101‧‧‧遮罩基板
102‧‧‧XY θ平台
103‧‧‧光源
104‧‧‧放大光學系
105‧‧‧光電二極體陣列
106‧‧‧感測器電路
107‧‧‧位置電路
108‧‧‧比較電路
109‧‧‧磁碟裝置
110‧‧‧控制計算機
111‧‧‧展開電路
112‧‧‧參照電路
113‧‧‧自動裝載器控制電路
114‧‧‧平台控制電路
115‧‧‧磁帶裝置
116‧‧‧可撓性碟片裝置(FD)
117‧‧‧CRT
118‧‧‧圖案監視器
119‧‧‧印表機
120‧‧‧匯流排
122‧‧‧雷射測長系統
123‧‧‧條紋圖案記憶體
140‧‧‧相關表格作成電路
142‧‧‧CD偏移(△CD)圖作成電路
143‧‧‧壓電元件
144‧‧‧自動對焦(AF)控制電路
150‧‧‧光學畫像取得機構
160‧‧‧控制系電路(控制部)
170‧‧‧照明光學系
300‧‧‧評估基板
L‧‧‧線寬
P‧‧‧配置間距
S‧‧‧線寬
圖1係顯示實施形態1中之圖案檢查裝置的構成的構成圖。
圖2係顯示實施形態1中之光學畫像內的圖案與參照畫像內的圖案的輪廓之一例的圖。
圖3係顯示實施形態1中之聚焦位置改變時的光學畫像內的圖案的輪廓之一例的圖。
圖4A及圖4B係顯示實施形態1中之不同線寬的圖案輪廓與檢測臨限值之一例的圖。
圖5係用以說明實施形態1中之檢測臨限值的設定方法的圖。
圖6係顯示實施形態1中之圖案寬度尺寸之偏移量測定方法的要部工程的流程圖。
圖7係顯示實施形態1中之相關表格作成電路的內部構成的圖。
圖8係顯示實施形態1中之評估圖案之一例的圖。
圖9係用以說明實施形態1中之檢查區域的概念圖。
圖10係顯示實施形態1中之比較電路及△CD圖作成電路的內部構成的圖。
圖11係用以說明實施形態1中之濾波處理的圖。
圖12係顯示實施形態1中之所計測的線寬之一例的圖。
圖13A及圖13B係顯示實施形態1中之寬度尺寸誤差△CD之一例的圖。
實施形態1.
以下，在實施形態1中說明即使產生聚焦位置的追蹤誤差，亦可高精度的CD偏移的測定的測定方法及檢查裝置。
以檢查裝置之檢查感度所被要求的精度而言，假想例 如數nm左右。因此，若由已產生聚焦位置的追蹤誤差的成像，直接測定是否為所希望的設計寬度尺寸，係難以滿足圖案的線寬CD偏移(△CD)的測定所要的精度。因此，在實施形態1中，有別於設計寬度尺寸，使用檢查用寬度尺寸來測定CD偏移(△CD)。
圖1係顯示實施形態1中之圖案檢查裝置的構成的構成圖。在圖1中，檢查試料，例如形成在遮罩基板的圖案的缺陷及圖案的線寬CD偏移(△CD)的檢查裝置100係具備有：光學畫像取得機構150、及控制系電路160(控制部)。
光學畫像取得機構150係具有：光源103、照明光學系170、配置成可移動的XY θ平台102、放大光學系104、及光電二極體陣列105(感測器之一例)、感測器電路106、條紋圖案記憶體123、及雷射測長系統122。在XY θ平台102上配置有遮罩基板101。以遮罩基板101而言，包含例如在晶圓轉印圖案的曝光用光罩。此外，在該光罩形成有成為檢查對象的複數圖形圖案。遮罩基板101係例如將圖案形成面朝向下側而被配置在XY θ平台102。
在控制系電路160中，成為電腦的控制計算機110透過匯流排120，而與位置電路107、比較電路108、展開電路111、參照電路112、自動裝載器控制電路113、平台控制電路114、相關表格作成電路140、CD偏移(△CD)圖作成電路142、自動對焦(AF)控制電路144、 磁碟裝置109、磁帶裝置115、可撓性碟片裝置(FD)116、CRT117、圖案監視器118、及印表機119相連接。此外，感測器電路106係與條紋圖案記憶體123相連接，且條紋圖案記憶體123係與比較電路108相連接。此外，XY θ平台102係藉由X軸馬達、Y軸馬達、θ軸馬達予以驅動。XY θ平台102係成為載台之一例。成為用以將複數圖形圖案形成在遮罩基板101之基礎的設計資料由檢查裝置100的外部被輸入，且被儲存在磁碟裝置109。
在檢查裝置100中，藉由光源103、XY θ平台102、照明光學系170、放大光學系104、光電二極體陣列105、及感測器電路106，構成高倍率的檢查光學系。此外，XY θ平台102係在控制計算機110的控制之下，藉由平台控制電路114予以驅動。可藉由如以X方向、Y方向、θ方向驅動的3軸(X-Y-θ)馬達般的驅動系來移動。該等X馬達、Y馬達、θ馬達係可使用例如步進馬達。XY θ平台102係可藉由XY θ各軸的馬達，以水平方向及旋轉方向移動。接著，XY θ平台102的移動位置係藉由雷射測長系統122來測定，且被供給至位置電路107。此外，放大光學系104對遮罩基板101的圖案形成面的焦點位置(聚焦位置)係藉由被AF控制電路144所控制的壓電元件143，藉由控制放大光學系104的光軸方向的高度位置來作調整。
在此，在圖1中係記載在說明實施形態1時為必要的構成部分。對檢查裝置100而言，通常亦可包含必要的其 他構成，自不待言。
圖2係顯示實施形態1中之光學畫像內的圖案與參照畫像內的圖案的輪廓之一例的圖。形成在遮罩基板101上的圖案的寬度尺寸誤差(△CD)係如後所述，藉由比較：對遮罩基板101的圖案形成區域攝像後的光學畫像內的圖案的階調值輪廓、及由對應該圖案的設計資料所作成的參照畫像內的圖案的階調值輪廓而得。在圖2中，在參照畫像內的圖案的階調值輪廓中，以圖2的EF間尺寸成為所希望的設計寬度尺寸的檢測臨限值Th0，由光學畫像內的圖案的階調值輪廓測定AB間尺寸(例如空間圖案的寬幅)，藉此可得形成在遮罩基板101的圖案的寬度尺寸CD。因此，圖案的寬度尺寸偏移(△CD：線寬尺寸誤差)係可形成為由該臨限值Th0中之光學畫像的AB間尺寸減掉參照畫像的EF間尺寸後的差分值來運算。該臨限值Th0係針對全部圖案，使用相同的值。換言之，按照以該臨限值Th0取得在設計資料上為所希望的尺寸的臨限值模型，作成參照畫像，並且光學畫像被攝像。
圖3係顯示實施形態1中之聚焦位置改變時的光學畫像內的圖案的輪廓之一例的圖。在圖3中，以實線表示在聚焦位置對合的狀態下進行攝像後的結果所得的圖案的輪廓。在聚焦位置對合的狀態下被攝像到的圖案的寬度尺寸CD係由上述臨限值Th0被檢測為AB間尺寸。但是，若在聚焦位置呈偏移的狀態下被攝像，相同圖案的輪廓，如虛線所示，與在聚焦位置對合的狀態下被攝像到的情形為 不同。在以虛線所示之聚焦位置呈偏移的狀態下被攝像到的圖案的寬度尺寸CD係由上述臨限值Th0被檢測為ab間尺寸。如圖3所示，若聚焦位置不同，被攝像的成像的輪廓會改變，因此難以計測正確的線寬。結果，在CD偏移的測定發生誤差，測定精度劣化。換言之，若發生因自動對焦控制所造成的聚焦位置的追蹤誤差，難以計測正確的線寬。
圖4A及圖4B係顯示實施形態1中之不同線寬的圖案輪廓與檢測臨限值之一例的圖。如圖3中說明所示，若聚焦位置不同，被攝像的成像的輪廓會改變，因此若以習知的檢測臨限值Th0來檢測線寬，在被檢測到的圖案的寬度尺寸CD會產生誤差。但是，如圖4A所示，若將相同圖案一邊改變聚焦位置一邊進行攝像，雖然輪廓分別改變，但是存在具有相同線寬的位置。在圖4A之例中，存在：在聚焦位置對合的狀態下被攝像到的圖案的輪廓(實線)的A1B1間尺寸、與在聚焦位置呈偏移的狀態下被攝像到的圖案的輪廓(虛線)的a1b1間尺寸相一致的階調值位準。在圖4A之例中，係僅顯示1個聚焦位置發生偏移的狀態，但是若以即使將聚焦位置錯開在複數位置的情形下亦為A1B1間尺寸與a1b1間尺寸相一致的階調值位準，即使在將聚焦位置錯開在其他位置的情形下，亦發現尺寸相一致。該階調值位準係成為聚焦位置對寬度尺寸的影響變得更小(例如，不取決於聚焦位置的線寬尺寸相一致、或者例如聚焦位置對寬度尺寸的影響變得最小)的位準。 因此，藉由將檢測臨限值Th，設定為A1B1間尺寸與a1b1間尺寸相一致的該階調值位準，而非為檢測臨限值Th0，可取得不取決於聚焦位置的檢測臨限值Th。
其中，如圖2所示，例如，若降低檢測臨限值Th0的階調值位準而設定為檢測臨限值Th’時，以該檢測臨限值Th’被檢測的光學畫像的A’B’間尺寸係與以檢測臨限值Th0被檢測的光學畫像的AB間尺寸為不同。同樣地，以該檢測臨限值Th’被檢測的參照畫像的E’F’間尺寸係與以檢測臨限值Th0被檢測的光學畫像的EF間尺寸為不同。但是，利用由光學畫像中之圖案的線寬減掉參照畫像中之圖案的線寬之以(A’B’間尺寸-E’F’間尺寸)所得的差分值所定義的CD尺寸偏移(△CD)係與以(A’B’間尺寸-E’F’間尺寸)所得的差分值相一致、或大致相一致。因此，即使在降低檢測臨限值Th0的階調值位準而設定為檢測臨限值Th’的情形下，若為CD尺寸偏移(△CD)，亦可與以檢測臨限值Th0進行檢測的情形實質上同樣地進行運算。
同樣地，例如，若提高檢測臨限值Th0的階調值位準而設定為檢測臨限值Th”時，以該檢測臨限值Th”被檢測的光學畫像的A”B”間尺寸係與以檢測臨限值Th0被檢測的光學畫像的AB間尺寸為不同。同樣地，以該檢測臨限值Th”被檢測的參照畫像的E”F”間尺寸係與以檢測臨限值Th0被檢測的參照畫像的EF間尺寸為不同。但是，成為由光學畫像中之圖案的線寬減掉參照畫像中之圖案的線寬 之CD尺寸偏移(△CD)之以(A”B”間尺寸-E”F”間尺寸)所得的差分值、與以(AB間尺寸-EF間尺寸)所得的差分值係相一致、或大致相一致。因此，即使在提高檢測臨限值Th0的階調值位準而設定為檢測臨限值Th”的情形下，若為CD尺寸偏移(△CD)，亦可與以檢測臨限值Th0進行檢測的情形為實質上同樣地進行運算。
因此，如圖4A所示，以聚焦位置對寬度尺寸的影響變得更小(例如，不取決於聚焦位置的線寬尺寸相一致、或例如聚焦位置對寬度尺寸的影響為最小)的檢測臨限值Th，檢測光學畫像的A1B1間尺寸(a1b1間尺寸)，同樣地，以聚焦位置對寬度尺寸的影響變得更小(例如，不取決於聚焦位置的線寬尺寸相一致、或例如聚焦位置對寬度尺寸的影響成為最小)的檢測臨限值Th，檢測參照畫像之未圖示之E1F1間尺寸。接著，若將以(A1B1間尺寸-E1F1間尺寸)所得的差分值進行運算，可得與在聚焦位置對合的狀態下以(AB間尺寸-EF間尺寸)所得的差分值(△CD)為相同的值。
但是，關於在設計資料上為不同的寬度尺寸的圖案，如圖4B所示，可知在以圖4A所示之圖案，A1B1間尺寸與a1b1間尺寸相一致的階調值位準中，在聚焦位置對合的狀態下被攝像到的圖案的輪廓(實線)的A2B2間尺寸與在聚焦位置呈偏移的狀態下被攝像到的圖案的輪廓(虛線)的a2b2間尺寸不相一致。但是，在圖4B所示之線寬不同的圖案中，在與A1B1間尺寸與a1b1間尺寸相一致的 階調值位準為不同的位置，存在A3B3間尺寸與a3b3間尺寸相一致的階調值位準。如上所示，至少按每個圖案的寬度尺寸，存在聚焦位置對寬度尺寸的影響變得更小(例如，不取決於聚焦位置的線寬尺寸相一致、或例如聚焦位置對寬度尺寸的影響成為最小)的階調值位準。因此，在實施形態1中，如以下所示設定檢測臨限值。
圖5係用以說明實施形態1中之檢測臨限值的設定方法的圖。關於階調值位準進行檢討的結果，發現不取決於聚焦位置的線寬尺寸相一致的階調值位準係除了在設計資料上的圖案的寬度尺寸之外，取決於在設計資料上的該圖案的負載(Duty)比(線圖案(或矩形圖案)與空間圖案的線寬比率)與在設計資料上的配置間距P。因此，在實施形態1中，按定義在設計資料上的圖案的寬度尺寸與在設計資料上的該圖案的負載比與在設計資料上的配置間距P的每個設計尺寸資訊，將聚焦位置對寬度尺寸的影響變得更小(例如，不取決於聚焦位置的線寬尺寸相一致、或例如聚焦位置對寬度尺寸的影響成為最小)的階調值位準設定為檢測臨限值Th。亦即，如圖5所示，並非為取得在設計資料上所示之該圖案的線寬CD的檢測臨限值Th0，而使用表示不取決於聚焦位置而相一致的線寬尺寸(AB間尺寸與ab間尺寸)的檢測臨限值Th，按每個圖案求出△CD。換言之，並非為測定設計資料上的線寬CD(設計寬度尺寸)，而是測定未取決於聚焦位置而相一致的線寬(檢查用寬度尺寸)。
圖6係顯示實施形態1中之圖案寬度尺寸之偏移量測定方法的要部工程的流程圖。在圖6中，實施形態1中之圖案寬度尺寸之偏移量測定方法係實施以下一連串工程：前處理工程、條紋畫像攝像工程(S202)、圖框分割工程(S204)、參照畫像作成工程(S206)、邊緣成對(pair)檢測工程(S208)、線寬資訊解釋工程(S210)、檢測臨限值Th抽出工程(S212)、線寬計測工程(S214)、寬度尺寸誤差△CD運算工程(S220)、平均寬度尺寸誤差△CDave運算工程(S222)、及寬度尺寸誤差△CD圖作成工程(S224)。
線寬計測工程(S214)係實施以下一連串工程：光學畫像線寬計測工程(S216)、及參照畫像線寬計測工程(S218)，作為其內部工程。
此外，上述之前處理工程係實施以下一連串工程：聚焦位置設定工程(S102)、評估圖案攝像工程(S104)、判定工程(S106)、聚焦位置變更工程(S108)、輪廓合成工程(S110)、檢測臨限值抽出工程(S112)、及線寬CD資訊-檢測臨限值Th相關表格作成工程(S114)，作為其內部工程。
圖7係顯示實施形態1中之相關表格作成電路的內部構成的圖。在圖7中，在實施形態1中之相關表格作成電路140內係配置有：磁碟裝置等記憶裝置50、52、54、聚焦位置設定部60、掃描處理部62、聚焦位置變更部64、判定部66、圖框分割部68、合成部70、檢測臨限值 抽出部72、及相關表格作成部74。聚焦位置設定部60、掃描處理部62、聚焦位置變更部64、判定部66、圖框分割部68、合成部70、檢測臨限值抽出部72、及相關表格作成部74等各「~部」係具有處理電路，可使用電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等，作為其處理電路。此外，各「~部」亦可使用共通的處理電路(相同的處理電路)。或者，亦可使用不同的處理電路(個別的處理電路)。相關表格作成電路140內所需的輸入資料或被運算出的結果係每次均被記憶在未圖示之記憶體。
在實施形態1中，在開始形成在遮罩基板101上的圖案線寬偏移檢查之前，以前處理工程而言，使用形成有評估圖案的評估基板，藉由實驗，求出取決於包含設計資料上的圖形圖案的寬度尺寸(設計寬度尺寸)的設計尺寸資訊的聚焦位置對寬度尺寸的影響變得更小(例如，不取決於焦點位置而成為相同的寬度尺寸、或例如聚焦位置對寬度尺寸的影響成為最小)的階調值位準。接著，將不取決於所得的每個設計尺寸資訊的焦點位置而相一致的寬度尺寸作為檢查用寬度尺寸，將成為該檢查用寬度尺寸的階調值位準，形成為針對對應該設計尺寸資訊的圖形圖案的檢測臨限值Th。因此，首先求出設計尺寸資訊與檢測臨限值Th的關係。
圖8係顯示實施形態1中之評估圖案之一例的圖。在評估基板300係形成有分配有圖形圖案的線寬(矩形圖案 部分及/或空間圖案部分)、配置間距P、及Duty比的複數圖形圖案，作為評估圖案。在圖8之例中，沿著橫軸(x軸)，依序加大矩形圖案的配置間距，沿著縱軸(y軸)，使Duty比改變。例如，由下段側依序改變矩形圖案的線寬L與空間圖案的線寬S的比(L：S)為1：1、1：2、1：3、…，作為Duty比。在圖8之例中係顯示出在相同段(y方向)，形成有相同Duty比的圖形圖案群，在相同列(x方向)，形成有相同間距P的圖形圖案群的情形。此外，在圖8之例中，係使用矩形圖案，但是並非為侷限於此者。例如，亦可使用朝y方向延伸的線圖案。矩形圖案的露出表面與空間圖案的露出表面的高度方向(z方向：亦稱為光軸方向)的段差係以配合與成為檢查對象的遮罩基板101的段差為相同的尺寸為適合。例如，較佳為50~80nm左右。評估基板300係例如若在玻璃基板上以使用鉻(Cr)膜等的遮光膜形成有矩形圖案即可。若為該構成，矩形圖案的露出表面係成為遮光膜表面，空間圖案的露出表面係成為玻璃基板表面(圖案形成面側表面)。露出表面的材質亦可為相反。構成該評估圖案的複數圖形圖案的設計資料上的資料係被儲存在記憶裝置54。
該評估基板300被載置在XY θ平台102上，作為前處理。評估基板300係若使用與設為檢查對象的遮罩基板101為相同尺寸者較為適合。但是並非為侷限於此者。若為可載置在XY θ平台102上的尺寸即可。
以聚焦位置設定工程(S102)而言，聚焦位置設定部60係將放大光學系104對遮罩基板101面(圖案形成面)的聚焦位置(焦點位置)設定為初期位置。例如，預先決定包含配合矩形圖案的露出表面的高度位置的最佳聚焦位置(合焦點位置)之其前後的複數焦點位置，由其中，將1個焦點位置設為初期位置即可。例如，將由最佳聚焦位置對負側的最大錯開位置(例如-100nm)設定為初期位置。接著，將在該位置用以控制放大光學系104對遮罩基板101面(圖案形成面)側的聚焦位置的請求訊號輸出至AF控制電路144。AF控制電路144係使壓電元件143驅動，以聚焦位置成為該位置的方式調整放大光學系104的高度位置。
以評估圖案攝像工程(S104)而言，掃描處理部62係以在該聚焦位置，對構成評估圖案的複數圖形圖案進行攝像的方式，將控制訊號輸出至控制計算機110。接受該控制訊號而在控制計算機110的控制之下，光學畫像取得機構150係取得構成形成在評估基板300的評估圖案的複數圖形圖案的光學畫像。
在形成在評估基板300的複數圖形圖案係由適當的光源103，透過照明光學系170被照射成為檢查光的紫外光區域以下的波長的雷射光(例如DUV光)。透過評估基板300的光係透過放大光學系104，成為光學像而成像且入射在光電二極體陣列105(感測器之一例)。以光電二極體陣列105而言，若使用例如TDI(Time Delay Integration，時間延遲積分)感測器等較為適合。
圖9係用以說明實施形態1中之檢查區域的概念圖。遮罩基板101的檢查區域10(檢查區域全體)係如圖9所示，例如朝向Y方向，假想被分割成掃描寬幅W的長條狀的複數檢查條紋20。接著，在檢查裝置100中，按每個檢查條紋20取得畫像(條紋區域畫像)。對於檢查條紋20的各個，使用雷射光，朝向該條紋區域的長邊方向(X方向)，對被配置在該條紋區域內的圖形圖案的畫像進行攝像。藉由XY θ平台102的移動，一邊光電二極體陣列105相對地朝X方向連續移動一邊取得光學畫像。在光電二極體陣列105中，係對圖9所示之掃描寬幅W的光學畫像連續攝像。換言之，成為感測器之一例的光電二極體陣列105係一邊與XY θ平台102(載台)相對移動，一邊使用檢查光，對被形成在遮罩基板101的圖案的光學畫像進行攝像。在實施形態1中，對1個檢查條紋20中之光學畫像進行攝像後，朝Y方向移動至接下來的檢查條紋20的位置，這次係一邊朝反方向移動一邊同樣地對掃描幅W的光學畫像連續攝像。亦即，以在往路及返路朝向反方向的正向(FWD)-反向(BWD)的方向反覆攝像。
在此，攝像的方向並非為侷限於正向(FWD)-反向(BWD)的反覆者。亦可由其中一方向進行攝像。例如亦可為FWD-FWD的反覆。或者，亦可為BWD-BWD的反覆。關於評估基板300，亦與遮罩基板101同樣地取得光 學畫像。
成像在光電二極體陣列105上的圖案的像係藉由光電二極體陣列105的各受光元件被光電轉換，另外藉由感測器電路106被A/D(類比‧數位)轉換。接著，按每個檢查條紋20，像素資料被儲存在條紋圖案記憶體123。當對該像素資料(條紋區域畫像)進行攝像時，光電二極體陣列105的動態範圍係例如使用將照明光的光量入射100%時設為最大階調的動態範圍。之後，條紋區域畫像係連同由位置電路107被輸出之表示XY θ平台102上之光罩101的位置的資料一起被送至相關表格作成電路140。測定資料(像素資料)係例如8位元之無符號的資料，呈現各像素的明亮度的階調(光量)。被輸出至相關表格作成電路140內的條紋區域畫像係被儲存在記憶體50。
如上所述，按將遮罩基板101的檢查區域10假想分割成長條狀的複數檢查條紋20(條紋區域)的每個檢查條紋20，取得條紋區域畫像(光學畫像)。此外，如後所述，條紋區域畫像係以x方向，以與檢查條紋20的寬幅為相同的寬幅，例如掃描寬幅W被分割成複數圖框畫像。因此，檢查區域10係被假想分割成該圖框畫像尺寸的複數圖框區域30。換言之，將光罩的檢查區域10以圖框區域30的其中一方的尺寸(y方向尺寸)假想分割成長條狀的複數檢查條紋20，且將各檢查條紋20以圖框區域30的其他尺寸(x方向尺寸)假想分割成複數圖框區域30。
關於由評估基板300被攝像到的條紋區域畫像，亦同樣地配合複數圖框區域30而使畫像被分割。具體而言，圖框分割部68係按每個檢查條紋20朝x方向以預定的尺寸(例如與掃描寬幅W為相同的寬幅)，將條紋區域畫像(光學畫像)分割成複數圖框畫像(光學畫像)。例如，分割成512×512像素的圖框畫像。換言之，將按每個檢查條紋20的條紋區域畫像，分別以與檢查條紋20的寬幅為相同的寬幅，例如掃描寬幅W，分割成複數圖框畫像(光學畫像)。藉由該處理，取得對應複數圖框區域30的複數圖框畫像(光學畫像)。評估圖案的複數圖框畫像係被儲存在記憶體52。
以判定工程(S106)而言，判定部66係判定預先設定有聚焦位置之改變預定次數的位置(上述之複數焦點位置)的評估圖案的攝像是否已結束。若預定次數在聚焦位置的攝像已結束，係進至輪廓合成工程(S110)。若預定次數在聚焦位置的攝像尚未結束，則進至聚焦位置變更工程(S108)。
以聚焦位置變更工程(S108)而言，聚焦位置變更部64係將放大光學系104對遮罩基板101面(圖案形成面)的聚焦位置(焦點位置)由初期位置變更為其他位置。若由預先決定的複數焦點位置之中變更為初期位置的接下來的位置即可。例如，由初期位置(-100nm)變更為接下來的位置(-80nm)。接著，返回至評估圖案攝像工程(S104)，且在判定工程(S106)中，反覆由評估圖案 攝像工程(S104)至聚焦位置變更工程(S108)的各工程，至被判定為預定次數在聚焦位置的攝像已結束為止。反覆時，聚焦位置變更工程(S108)若依序將聚焦位置變更為預先決定的複數焦點位置的任一者即可。
如以上所示，光學畫像取得機構150係使用形成有使負載比及間距尺寸為可變的評估圖案的評估基板300，一邊使焦點位置為可變，一邊取得複數光學畫像。因此，在記憶裝置52係被蓄積聚焦位置(焦點位置)為不同之相同區域的複數圖框畫像。
以輪廓合成工程(S110)而言，合成部70係由記憶裝置52讀出焦點位置(聚焦位置)為不同之相同區域的複數圖框畫像，按每個畫像內的圖形，將相同圖形圖案彼此的階調值輪廓資料相重疊(合成)。結果，如圖5中之說明所示，按每個聚焦位置而異的階調值輪廓資料相重疊。在評估圖案中，由矩形圖案的線寬L、Duty比、及間距的各尺寸為可變的複數圖形圖案所構成。因此，按各自的每個圖形圖案，進行輪廓合成。
以檢測臨限值抽出工程(S112)而言，檢測臨限值抽出部72係將與在不同的焦點位置所取得的複數圖框畫像(光學畫像)內的相同圖形圖案彼此的階調值輪廓資料相重疊時為相一致的寬度尺寸的階調值位準，抽出作為檢測臨限值。換言之，將按藉由矩形圖案的線寬L、Duty比、及間距P的組合所得之每個設計尺寸、及按藉由空間圖案的線寬S、Duty比、及間距P的組合所得之每個設計尺 寸、聚焦位置對寬度尺寸的影響變得更小(例如，不取決於聚焦位置的線寬尺寸(在圖5之例中係以AB間尺寸與ab間尺寸表示)相一致、或例如聚焦位置對寬度尺寸的影響成為最小)的階調值位準，抽出作為檢測臨限值Th。
以線寬CD資訊-檢測臨限值Th相關表格作成工程(S114)而言，相關表格作成部74係作成使檢測臨限值、與成為用以將對應該檢測臨限值的圖形圖案形成在評估基板之基礎的設計資料上的圖形圖案的設計尺寸資訊產生對應的相關關係資訊。在此係作成相關表格作為相關關係資訊。具體而言，相關表格作成部74係由記憶裝置54讀出構成評估圖案的複數圖形圖案的設計資料上的資料。接著，相關表格作成部74係將藉由矩形圖案的線寬L、Duty比、及間距P的組合所得之設計尺寸的條件資訊作為1個線寬CD資訊(設計尺寸資訊)，同樣地，將藉由空間圖案的線寬S、Duty比、及間距P的組合所得之設計尺寸的條件資訊作為1個線寬CD資訊(設計尺寸資訊)，作成表示各線寬CD資訊、與對應其之不取決於聚焦位置的線寬尺寸(在圖5之例中係以AB間尺寸及ab間尺寸表示)相一致的檢測臨限值Th的相關關係的相關表格(相關關係資訊)。作成的相關表格係被儲存在磁碟裝置109。
如以上所示，在實施形態1中，預先作成可參照按照包含圖形圖案的設計寬度尺寸的線寬CD資訊被設定為可 變的檢測臨限值的相關表格。使用該相關表格，針對檢查對象的遮罩基板101，測定圖案寬度尺寸之偏移量。首先，排出評估基板300，將檢查對象的遮罩基板101載置於XY θ平台102上。此時，將圖案形成面朝下載置。
圖10係顯示實施形態1中之比較電路及△CD圖作成電路的內部構成的圖。在圖10中，在實施形態1中之比較電路108內係配置有磁碟裝置等記憶裝置40、41、43、46、圖框分割部42、對位部44、及比較處理部45。圖框分割部42、對位部44、及比較處理部45等各「~部」係具有處理電路，可使用電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等作為其處理電路。此外，各「~部」亦可使用共通的處理電路(相同的處理電路)。或者，亦可使用不同的處理電路(個別的處理電路)。比較電路108內所需之輸入資料或經運算的結果係其每次均被記憶在未圖示之記憶體。
在圖10中，在實施形態1中之△CD圖作成電路142內，係配置磁碟裝置等記憶裝置86、87、91、92、93、邊緣成對檢測部80、線寬資訊解釋部81、檢查臨限值Th抽出部82、寬度尺寸計測部83、寬度尺寸誤差△CD運算部88、平均寬度尺寸誤差△CDave運算部89、及寬度尺寸誤差△CD圖作成部90。邊緣成對檢測部80、線寬資訊解釋部81、檢查臨限值Th抽出部82、寬度尺寸計測部83、寬度尺寸誤差△CD運算部88、平均寬度尺寸誤差△CDave運算部89、及寬度尺寸誤差△CD圖作成部90 等各「~部」係具有處理電路，可使用電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等，作為其處理電路。此外，各「~部」亦可使用共通的處理電路(相同的處理電路)。或者，亦可使用不同的處理電路(個別的處理電路)。△CD圖作成電路142內所需之輸入資料或經運算的結果係其每次均被記憶在未圖示之記憶體。
此外，在寬度尺寸計測部83內係被配置光學畫像線寬計測部84及參照畫像線寬計測部85。光學畫像線寬計測部84及參照畫像線寬計測部85等各「~部」係具有處理電路，可使用電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等，作為其處理電路。此外，各「~部」亦可使用共通的處理電路(相同的處理電路)。或者，亦可使用不同的處理電路(個別的處理電路)。光學畫像線寬計測部84及參照畫像線寬計測部85所需之輸入資料或經運算的結果係其每次均被記憶在未圖示之記憶體。
以條紋畫像攝像工程(S202)而言，光學畫像取得機構150係取得形成在遮罩基板101的複數圖形圖案的光學畫像。如上所述，按將遮罩基板101的檢查區域10假想分割成長條狀旳複數檢查條紋20(條紋區域)的每個檢查條紋20，取得條紋區域畫像(光學畫像)。
在形成在遮罩基板101的圖案，係由適當的光源103，透過照明光學系170被照射成為檢查光的紫外光區域以下的波長的雷射光(例如DUV光)。透過遮罩基板 101的光係透過放大光學系104，成為光學像而成像且入射在電二極體陣列105(感測器之一例)。
成像在光電二極體陣列105上的圖案的像係藉由光電二極體陣列105的各受光元件被光電轉換，另外藉由感測器電路106被A/D(類比‧數位)轉換。接著，按每個檢查條紋20，像素資料被儲存在條紋圖案記憶體123。當對該像素資料(條紋區域畫像)攝像時，光電二極體陣列105的動態範圍係使用例如將照明光的光量入射100%時設為最大階調的動態範圍。之後，條紋區域畫像係連同由位置電路107被輸出之表示XY θ平台102上之光罩101的位置的資料一起被送至比較電路108。測定資料(像素資料)係例如8位元之無符號的資料，呈現各像素的明亮度的階調(光量)。被輸出至比較電路108內的條紋區域畫像係被儲存在記憶體41。
以圖框分割工程(S204)而言，圖框分割部42係按每個檢查條紋20朝x方向以預定的尺寸(例如與掃描寬幅W為相同的寬幅)，將條紋區域畫像(光學畫像)分割成複數圖框畫像(光學畫像)。例如，分割成512×512像素的圖框畫像。換言之，將每個檢查條紋20的條紋區域畫像，以分別與檢查條紋20的寬幅為相同的寬幅，例如掃描寬幅W，分割成複數圖框畫像(光學畫像)。藉由該處理，取得對應複數圖框區域30的複數圖框畫像(光學畫像)。複數圖框畫像係被儲存在記憶體43。如以上所示，遮罩基板101的檢查區域10係被分割為複數圖框 區域30(檢查小區域)。接著，按複數圖框區域30(檢查小區域)的每個圖框區域30，取得圖框畫像(光學畫像)。
以參照畫像作成工程(S206)而言，展開電路111及參照電路112等參照畫像作成部(參照畫像作成處理電路)係根據成為用以將複數圖形圖案形成在遮罩基板101之基礎的設計資料，作成對應圖框畫像(光學畫像)的區域的參照畫像。在此係作成對應複數圖框區域30的複數參照畫像(設計畫像)。具體而言，如以下所示進行動作。首先，展開電路111係由磁碟裝置109透過控制計算機110來讀出設計資料，且將被定義為所被讀出的設計資料的各圖框區域的各圖形圖案轉換成2值或多值的影像資料，該影像資料被送至參照電路112。該設計資料係藉由與以各像素的像素值(階調值)被定義的畫像資料為不同之例如向量資料等，來定義圖形圖案的資訊。
在此，被定義成設計資料的圖形係例如將長方形或三角形設為基本圖形者，例如儲存有以成為圖形的基準位置中的座標(x、y)、邊長、區別長方形或三角形等之圖形種類的識別碼的圖形碼等資訊，定義各圖案圖形的形式、大小、位置等的圖形資料。
若成為該圖形資料的設計圖案的資訊被輸入至展開電路111，即展開成每個圖形的資料，解釋表示該圖形資料的圖形形狀的圖形碼、圖形尺寸等。接著，形成為被配置在將預定的量子化尺寸的格柵(grid)設為單位的方格內 的圖案而將2值或多值的設計畫像資料展開，且輸出。換言之，讀入設計資料，按將檢查區域進行假想分割成為將預定尺寸設為單位的方格所形成的每個方格，運算設計圖案中之圖形所佔之佔有率，且輸出n位元的佔有率資料。例如，若將1個方格設定為1像素較為適合。接著，若使1像素具有1/28(=1/256)的分解能，以被配置在像素內的圖形的區域份分配1/256的小區域，來運算像素內的佔有率。接著，作為8位元的佔有率資料而輸出至參照電路112。
接著，參照電路112係對被送來的圖形的影像資料亦即設計畫像資料施行適當的濾波處理。
圖11係用以說明實施形態1中之濾波處理的圖。由感測器電路106所得之作為光學畫像的測定資料由於處於藉由放大光學系104的解像特性或光電二極體陣列105的孔徑效應等而使濾波發揮作用的狀態，換言之呈連續變化的類比狀態，因此對畫像強度(濃淡值)為數位值的設計側的影像資料亦即設計畫像資料亦施行濾波處理，藉此可配合測定資料。如上所示作成與圖框畫像(光學畫像)相比較的設計畫像(參照畫像)。所作成的參照畫像係被輸出至比較電路108，且被輸出至比較電路108內的參照畫像係被儲存在記憶體40。
如以上所示，作成對應根據在位置不同的複數圖框區域30分別被定義複數圖形圖案的設計資料的複數圖框區域30的複數圖形圖案的複數參照畫像。藉此，作成與由 遮罩基板101被攝像到的各檢查條紋20的複數圖框畫像相對應的複數參照畫像。
以邊緣成對檢測工程(S208)而言，邊緣成對檢測部80係按每個圖框畫像(圖框區域30)，由對應的參照畫像，辨識圖案的邊緣部(外周邊)的位置，檢測與參照畫像的圖案邊緣部形成為成對的圖框畫像內的邊緣部。接著，由構成圖案的寬度尺寸(CD)的兩端(兩外周邊)的邊緣所構成的邊緣成對係例如以像素單位予以檢測。例如，關於x方向線與空間圖案的圖框區域，係針對外周邊以y方向延伸的線圖案的外周邊上的各像素，檢測成對。關於y方向線與空間圖案的圖框區域，針對外周邊以x方向延伸的線圖案的外周邊上的各像素，檢測成對。關於複數矩形圖案的圖框區域，針對各矩形圖案之以y方向延伸的外周邊上的各像素，檢測成對。關於複數矩形圖案的圖框區域，針對各矩形圖案之以x方向延伸的外周邊上的各像素，檢測成對。
其中，按每個圖框區域30，不僅存在圖案的黑部的CD，關於相鄰的圖案彼此間的空間部分(白部)的CD，亦被檢測邊緣成對，亦較為適合。
以線寬資訊解釋工程(S210)而言，線寬資訊解釋部81(第1抽出處理電路)係根據設計資料，抽出與圖框畫像(光學畫像)相對應的區域內的複數圖形圖案的設計尺寸資訊。具體而言，線寬資訊解釋部81係參照被儲存在磁碟裝置109的設計資料，按被檢測出的邊緣成對所示之 每個圖形圖案，讀出包含該圖形圖案的設計寬度尺寸(CD)的設計尺寸資訊。接著，線寬資訊解釋部81係由該圖形圖案的設計尺寸資訊，解釋該圖形圖案的設計寬度尺寸(CD)、配置間距P、及負載比。接著，將所得的設計寬度尺寸(CD)、配置間距P、及負載比之各資訊，輸出至檢查臨限值Th抽出部82。
以檢測臨限值Th抽出工程(S212)而言，檢查臨限值Th抽出部82(第2抽出處理電路)係使用圖形圖案的設計尺寸資訊與檢測臨限值的相關關係資訊，讀出所被抽出的圖形圖案的每個設計尺寸資訊的檢測臨限值Th。具體而言，檢查臨限值Th抽出部82係參照被儲存在磁碟裝置109的相關表格，讀出與該圖形圖案的設計寬度尺寸(CD)、配置間距P、及負載比相對應的檢測臨限值Th。
以線寬計測工程(S214)而言，寬度尺寸計測部83係使用對應設計尺寸資訊的檢測臨限值Th，由圖框畫像(光學畫像)與參照畫像的各階調值輪廓資料，計測畫像區域內的複數圖形圖案的檢查用寬度尺寸。具體而言，實施如下。
以光學畫像線寬計測工程(S216)而言，光學畫像線寬計測部84(第1寬度尺寸運算部(第1寬度尺寸運算處理電路))係使用對應包含圖形圖案的設計寬度尺寸的設計尺寸資訊而被設定為可變之聚焦位置對寬度尺寸的影響成為更小(例如，不取決於聚焦位置的線寬尺寸相一 致、或者例如聚焦位置對寬度尺寸的影響成為最小)的階調值位準，作為檢測臨限值Th，由圖框畫像(光學畫像)的階調值輪廓資料，計測該圖框畫像(光學畫像)內的複數圖形圖案的檢查用寬度尺寸。在此係按所被檢測到的邊緣成對所示之每個圖形圖案，並非如上所述測定設計資料上的線寬CD(設計寬度尺寸)，而是如圖5所示，使用檢測臨限值Th，測定不取決於聚焦位置而相一致的線寬(檢查用寬度尺寸)。
圖12係顯示實施形態1中被計測之線寬之一例的圖。如圖12所示，不僅空間圖案的線寬S1、S2、S3，關於線圖案的線寬L1、L2、L3亦同樣地被計測即可。
以參照畫像線寬計測工程(S218)而言，參照畫像線寬計測部85(第2寬度尺寸運算部(第2寬度尺寸運算處理電路))係分別使用相同的檢測臨限值Th，由參照畫像的階調值輪廓資料，計測參照畫像內相對應的複數圖形圖案的檢查用寬度尺寸。在此係按被檢測到的邊緣成對所示之每個圖形圖案，使用與在圖框畫像(光學畫像)的測定為相同的檢測臨限值Th，由參照畫像的階調值輪廓資料，測定在光學畫像中與聚焦位置對寬度尺寸的影響變得更小(例如，不取決於聚焦位置而線寬尺寸相一致、或例如聚焦位置對寬度尺寸的影響成為最小)的線寬(檢查用寬度尺寸)為相同的階調值位準的線寬。
以寬度尺寸誤差△CD運算工程(S220)而言，寬度尺寸誤差△CD運算部88(尺寸偏移量運算部(尺寸偏移 量運算處理電路))係按圖框畫像(光學畫像)內經計測出的每個圖形圖案的檢查用寬度尺寸，將由參照畫像內經計測出之相對應的圖形圖案的檢查用寬度尺寸偏移的尺寸偏移量進行運算。如圖2所示，若對用以測定設計資料上的線寬CD(設計寬度尺寸)的檢測臨限值Th0，將實施形態1中之檢測臨限值Th，例如設定為Th’時，光學畫像線寬計測部84係測定A’B’間尺寸作為檢查用寬度尺寸。此外，參照畫像線寬計測部85係測定E’F’間尺寸作為檢查用寬度尺寸。接著，寬度尺寸誤差△CD運算部88係由A’B’間尺寸減掉E’F’間尺寸，藉此運算寬度尺寸誤差△CD。被運算出的寬度尺寸誤差△CD係被輸出且記憶在記憶裝置91。
圖13A與圖13B係顯示實施形態1中之寬度尺寸誤差△CD之一例的圖。在圖13A中係顯示出由以y方向延伸的光學畫像的線圖案12的線寬減掉參照畫像的線圖案16的線寬的x方向的寬度尺寸誤差△CD。在圖13B中係顯示出由以x方向延伸的光學畫像的線圖案13的線寬減掉參照畫像的線圖案17的線寬的y方向的寬度尺寸誤差△CD。如上所述，由以用以測定設計資料上的線寬CD(設計寬度尺寸)的檢測臨限值Th0被檢測出的光學畫像的線圖案12的線寬減掉參照畫像的線圖案16的線寬的差分值、與由以用以測定聚焦位置對寬度尺寸的影響變得更小(例如，不取決於聚焦位置的線寬尺寸相一致、或例如聚焦位置對寬度尺寸的影響成為最小)的檢查用寬度尺寸 的檢測臨限值Th被檢測到的光學畫像的線圖案12的線寬減掉參照畫像的線圖案16的線寬的差分值，係實質上相一致。因此，若運算檢查用寬度尺寸彼此的差分值，可求出與以設計資料上的線寬CD(設計寬度尺寸)進行測定時為相同的寬度尺寸誤差△CD。
以平均寬度尺寸誤差△CDave運算工程(S222)而言，平均寬度尺寸誤差△CDave運算部89係針對相同的圖框畫像(光學畫像)內的複數圖形圖案的寬度尺寸誤差△CD，運算統計值，例如平均值(平均寬度尺寸誤差△CDave)。例如，運算x方向的寬度尺寸誤差△CD的平均值與y方向的寬度尺寸誤差△CD的平均值。或者，亦可將x、y方向的寬度尺寸誤差△CD彙總來運算平均值。藉此，可按每個圖框區域30，運算針對x方向的1個△CDave與針對y方向的1個△CDave。被運算出的平均寬度尺寸誤差△CDave係被輸出且記憶在記憶裝置92。除了平均值以外，亦可將中央值、最大值、或最初值作為統計值來進行運算。
以寬度尺寸誤差△CD圖作成工程(S224)而言，寬度尺寸誤差△CD圖作成部90係作成按每個圖框區域30(檢查小區域)定義出圖形圖案的寬度尺寸之偏移量△CD(△CDave)的寬度尺寸之偏移量△CD圖。在偏移量△CD圖係分別被定義每個圖框區域30的圖形圖案的寬度尺寸的偏移量的統計值，例如平均值。所作成的△CD圖係被輸出且記憶在記憶裝置93。被記憶在記憶裝置93 的△CD圖係被輸出至例如磁碟裝置109、磁帶裝置115、FD116、CRT117、圖案監視器118、或印表機119。或者，亦可被輸出至外部。
如以上所示，藉由實施形態1，即使發生AF控制中之聚焦位置(焦點位置)的追蹤誤差，亦可進行高精度的CD偏移(△CD)的測定。因此，可作成高精度的△CD圖。結果，可檢查形成在遮罩基板101的複數圖形圖案是否位在被要求的精度的CD偏移內。此外，按每個圖框區域30定義△CDave，因此可掌握取決於位置的偏移量。
在以上說明中，各「~電路」係具有處理電路，可使用電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等，作為其處理電路。此外，各「~電路」亦可使用共通的處理電路(相同的處理電路)。或者，亦可使用不同的處理電路(個別的處理電路)。處理電路由至少1個電腦、或至少1個處理器構成時所使用的程式係被記錄在磁碟裝置、磁帶裝置、FD、或ROM(唯讀記憶體)等記錄媒體。例如，構成運算控制部的位置電路107、比較電路108、展開電路111、參照電路112、自動裝載器控制電路113、平台控制電路114、相關表格作成電路140、CD偏移(△CD)圖作成電路142、及AF控制電路144等可由電路所構成，亦可藉由控制計算機110等至少1個電腦、至少1個處理器來實現。
以上一邊參照具體例，一邊說明實施形態。但是，本發明並非為限定於該等具體例者。例如，在實施形態中， 係顯示使用透過光之透過照明光學系作為照明光學系170，惟並非為侷限於此者。例如，亦可為使用反射光的反射照明光學系。或者，亦可使用將透過照明光學系及反射照明光學系組合，而同時使用透過光及反射光。
此外，關於裝置構成或控制手法等在本發明之說明中未直接必要的部分等，係省略記載，但是亦可適當選擇使用必要的裝置構成或控制手法。例如，關於控制檢查裝置100的控制部構成，係省略記載，但是當然可適當選擇使用必要的控制部構成。
此外，具備本發明之要素，且該領域熟習該項技術者可適當設計變更的全部圖案檢查裝置、圖案檢查方法、及檢查感度評估方法係包含在本發明之範圍內。
以上說明本發明之幾個實施形態，惟該等實施形態係提示為例者，並非意圖限定發明之範圍。該等新穎的實施形態係可以其他各種形態實施，可在未脫離發明之要旨的範圍內，進行各種省略、置換、變更。該等實施形態或其變形係包含在發明範圍或要旨，並且包含在申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。

Claims (10)

  1. 一種圖案寬度尺寸之偏移量測定方法，其特徵為：具備有：取得形成在遮罩基板的複數圖形圖案的光學畫像的工程；根據成為用以將前述複數圖形圖案形成在前述遮罩基板之基礎的設計資料，作成與前述光學畫像相對應的區域的參照畫像的工程；使用按照包含圖形圖案的設計寬度尺寸的設計尺寸資訊而被設定為可變、且焦點位置對寬度尺寸的影響成為更小的階調值位準的檢測臨限值，由前述光學畫像的階調值輪廓資料，計測前述光學畫像內的複數圖形圖案的寬度尺寸的工程；使用前述檢測臨限值，由前述參照畫像的階調值輪廓資料，計測前述參照畫像內相對應的複數圖形圖案的寬度尺寸的工程；及按前述光學畫像內經計測出的每個圖形圖案的寬度尺寸，將由前述參照畫像內經計測出之相對應的圖形圖案的寬度尺寸偏移的尺寸偏移量進行運算且輸出的工程。
  2. 如申請專利範圍第1項之圖案寬度尺寸之偏移量測定方法，其中，在前述取得光學畫像的工程及前述作成參照畫像的工程之後，另外具備有：根據前述設計資料，抽出與前述光學畫像相對應的區 域內的複數圖形圖案的設計尺寸資訊的工程；及使用圖形圖案的設計尺寸資訊與檢測臨限值的相關關係資訊，讀出被抽出的每個圖形圖案的設計尺寸資訊的檢測臨限值的工程。
  3. 如申請專利範圍第2項之圖案寬度尺寸之偏移量測定方法，其中，在前述取得光學畫像的工程之前，另外具備有：使用形成有使負載比與間距尺寸成為可變的評估圖案的評估基板，一邊使焦點位置成為可變一邊取得複數光學畫像的工程；將與將在不同的焦點位置所取得的複數光學畫像內的相同圖形圖案彼此的階調值輪廓資料相重疊時為相一致的寬度尺寸的階調值位準，抽出作為檢測臨限值的工程；及作成使前述檢測臨限值、與成為用以將與該檢測臨限值相對應的圖形圖案形成在前述評估基板之基礎的設計資料上的圖形圖案的設計尺寸資訊相對應的前述相關關係資訊的工程。
  4. 如申請專利範圍第1項之圖案寬度尺寸之偏移量測定方法，其中，前述遮罩基板的檢查區域係被分割為複數檢查小區域，前述光學畫像係按前述複數檢查小區域的每個檢查小區域而取得，另外具備有：作成按每個檢查小區域定義出圖形圖案的寬度尺寸的偏移量的寬度尺寸的偏移量圖的工程。
  5. 如申請專利範圍第4項之圖案寬度尺寸之偏移量測定方法，其中，若在相同檢查小區域內配置複數圖形圖案時，前述相同檢查小區域內的前述複數圖形圖案的寬度尺寸的偏移量的統計值被定義在前述寬度尺寸的偏移量圖。
  6. 如申請專利範圍第5項之圖案寬度尺寸之偏移量測定方法，其中，使用與前述遮罩基板為不同的評估基板，在取得形成在前述遮罩基板的前述複數圖形圖案的光學畫像之前，預先測定與設計尺寸資訊相對應的前述檢測臨限值。
  7. 一種圖案檢查裝置，其特徵為：具備有：光學畫像取得機構，其係具有：載置形成有複數圖形圖案的遮罩基板的載台；及照明前述遮罩基板的照明光學系，且取得形成在前述遮罩基板的前述複數圖形圖案的光學畫像；參照畫像作成處理電路，其係根據成為用以將前述複數圖形圖案形成在前述遮罩基板之基礎的設計資料，作成與前述光學畫像相對應的區域的參照畫像；第1寬度尺寸運算處理電路，其係使用按照包含圖形圖案的設計寬度尺寸的設計尺寸資訊而被設定為可變、且焦點位置對寬度尺寸的影響成為更小的階調值位準的檢測臨限值，由前述光學畫像的階調值輪廓資料，計測前述光學畫像內的複數圖形圖案的寬度尺寸； 第2寬度尺寸運算處理電路，其係使用前述檢測臨限值，由前述參照畫像的階調值輪廓資料，計測前述參照畫像內相對應的複數圖形圖案的寬度尺寸；及尺寸偏移量運算處理電路，其係按前述光學畫像內經計測出的每個圖形圖案的寬度尺寸，將由前述參照畫像內經計測出之相對應的圖形圖案的寬度尺寸偏移的尺寸偏移量進行運算。
  8. 如申請專利範圍第7項之圖案檢查裝置，其中，另外具備有第1抽出處理電路，其係根據前述設計資料，抽出與前述光學畫像相對應的區域內的前述圖形圖案的設計尺寸資訊。
  9. 如申請專利範圍第8項之圖案檢查裝置，其中，另外具備有第2抽出處理電路，其係抽出與所被抽出的前述圖形圖案的設計尺寸資訊相對應的前述檢測臨限值。
  10. 如申請專利範圍第9項之圖案檢查裝置，其中，在前述圖形圖案的設計尺寸資訊係包含有：設計寬度尺寸、配置間距、及負載比。
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