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JP7703426B2 - Mask inspection apparatus and mask inspection method - Google Patents
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Description

本発明は、マスク検査装置及びマスク検査方法に関する。例えば、マスク基板のパターンの欠陥を検査する検査装置に関する。 The present invention relates to a mask inspection apparatus and a mask inspection method. For example, the present invention relates to an inspection apparatus that inspects a pattern on a mask substrate for defects.

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。 In recent years, as large-scale integrated circuits (LSIs) have become more highly integrated and have larger capacities, the circuit line width required for semiconductor elements has become increasingly narrow. These semiconductor elements are manufactured by forming circuits by exposing and transferring a pattern onto a wafer using a reduced projection exposure device known as a stepper, using an original pattern (also called a mask or reticle, hereafter collectively referred to as a mask) on which a circuit pattern is formed.

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。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の形状欠陥、及び/或いは寸法欠陥等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。 And improving yields is essential for the manufacture of LSIs, which incur huge manufacturing costs. One of the major factors that reduce yields is pattern defects, such as shape defects and/or dimensional defects, in the patterns of masks used when exposing and transferring ultra-fine patterns onto semiconductor wafers using photolithography technology. In recent years, as the dimensions of LSI patterns formed on semiconductor wafers become finer, the dimensions that must be detected as pattern defects have become extremely small. For this reason, there is a need for high-precision pattern inspection devices that inspect defects in transfer masks used in LSI manufacturing.

検査手法としては、例えば、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(設計データ)を検査装置に入力して、これをベースに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。 Inspection techniques include, for example, "die-to-die inspection," which compares optical image data captured of the same pattern in different locations on the same mask, and "die-to-database inspection," which converts pattern-designed CAD data into a device input format for input by a drawing device when drawing the pattern on a mask, inputs the drawing data (design data) into an inspection device, generates a reference image based on this, and compares it with an optical image that serves as measurement data captured by capturing the pattern.

ここで、マスク上のパターンを撮像するための検査光となるレーザ光は光量が時間的に変化する。従来、時間的な光量の変化は、照明系で検査光の一部を分岐して、レンズで集光し、全光束をまとめてセンサで光束全体の光量を測定していた。そして、測定された光束全体の光量の変化を用いて画像の画素値を補正するといった手法が検討されていた(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、光量は、照野全体で一意ではなく分布が生じる。かかる照明の分布ムラの変化が、撮像された画像の誤差要因になってしまう。この測定手法では、マスク共役位置での照野の分布ムラの変化を監視することが困難であった。そのため、全光束による光量を測定しても、光量分布の位置に応じた変化はわからないといった問題があった。光量補正の手法として、撮像センサの一部の領域で光量を測定するといった手法も検討されるものの、照明光の分布ムラの変化に追従することが困難であり、別の手法が求められている。 Here, the amount of light of the laser light, which is the inspection light for imaging the pattern on the mask, changes over time. Conventionally, the change in the amount of light over time was measured by branching a part of the inspection light in the illumination system, collecting it with a lens, and collecting the entire light beam and measuring the amount of light of the entire light beam with a sensor. A method was considered in which the pixel value of the image was corrected using the change in the amount of light of the entire measured light beam (see, for example, Patent Document 1). However, the amount of light is not unique throughout the entire illumination field, but is distributed. Such changes in the unevenness of the illumination distribution become an error factor in the captured image. With this measurement method, it was difficult to monitor the change in the unevenness of the distribution of the illumination field at the mask conjugate position. Therefore, even if the amount of light by the entire light beam is measured, there was a problem that the change according to the position of the light amount distribution could not be determined. As a method of light amount correction, a method of measuring the amount of light in a part of the image sensor area has been considered, but it is difficult to follow the change in the unevenness of the illumination light distribution, and another method is required.

特開2006-250944号公報JP 2006-250944 A

そこで、本発明の実施形態は、照明光の分布ムラの変化を測定可能な検査装置及び方法を提供する。 Therefore, an embodiment of the present invention provides an inspection device and method capable of measuring changes in unevenness in the distribution of illumination light.

本発明の一態様のマスク検査装置は、
検査光を分岐するビームスプリッタと、
検査光のうち分岐された第1の光をパターンが形成されたマスク基板に照射して得られるマスク基板の像を撮像し、画像データを出力する時間遅延積分(TDI)センサと、
検査光のうち分岐された第2の光を受光して、TDIセンサの蓄積方向と直交する方向の光量分布の時間的変化を測定するラインセンサと、
時間的変化する光量分布の値を用いて、TDIセンサから出力される画像データを光量分布の位置に応じて補正する補正部と、
補正された画像データを用いた被検査画像を所定の画像と比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。
A mask inspection apparatus according to one aspect of the present invention includes:
a beam splitter for splitting the inspection light;
a time delay integration (TDI) sensor that captures an image of a mask substrate formed with a pattern by irradiating a first branched light of the inspection light onto the mask substrate and outputs image data;
a line sensor that receives a second branched light of the inspection light and measures a time change in light amount distribution in a direction perpendicular to the accumulation direction of the TDI sensor;
a correction unit that corrects image data output from the TDI sensor according to a position of the light quantity distribution using a value of the light quantity distribution that changes over time;
a comparison unit for comparing an inspection image using the corrected image data with a predetermined image;
The present invention is characterized by comprising:

また、補正部は、画像データの対象位置にマスク面換算で対応する光量分布の位置の値を用いて、当該対象位置の画像データを補正すると好適である。 It is also preferable that the correction unit corrects the image data at the target position using the value of the position of the light intensity distribution that corresponds to the target position of the image data when converted into a mask surface value.

また、補正部は、TDIセンサによってマスク基板の対象画素の像を撮像した時間帯に測定された光量分布の値を用いて、当該対象画素の画像データを補正すると好適である。 It is also preferable that the correction unit corrects the image data of the target pixel using the value of the light intensity distribution measured during the time period when the image of the target pixel on the mask substrate is captured by the TDI sensor.

また、検査光は、ケーラー照明を用いて照明されると好適である。 It is also preferable that the inspection light be illuminated using Kohler illumination.

また、補正部は、TDIセンサによってマスク基板の対象画素の像を撮像した時間帯に測定された光量分布の各値の移動平均値を用いて、当該対象画素の画像データを補正すると好適である。 The correction unit preferably corrects the image data of the target pixel using a moving average value of each value of the light intensity distribution measured during the time period when the image of the target pixel on the mask substrate is captured by the TDI sensor.

本発明の一態様のマスク検査方法は、
検査光を分岐する工程と、
時間遅延積分(TDI)センサを用いて、検査光のうち分岐された第1の光をパターンが形成されたマスク基板に照射して得られるマスク基板の像を撮像し、画像データを出力する工程と、
ラインセンサを用いて、検査光のうち分岐された第2の光を受光して、TDIセンサの蓄積方向と直交する方向の光量分布の時間的変化を測定する工程と、
時間的変化する光量分布の値を用いて、TDIセンサから出力される画像データを光量分布の位置に応じて補正する工程と、
補正された画像データを用いた被検査画像を所定の画像と比較し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
A mask inspection method according to one aspect of the present invention includes:
splitting the inspection light;
capturing an image of a mask substrate on which a pattern is formed by irradiating a first branched light of the inspection light onto the mask substrate using a time delay integration (TDI) sensor, and outputting image data;
receiving a second branched light of the inspection light using a line sensor and measuring a time change in light amount distribution in a direction perpendicular to the accumulation direction of the TDI sensor;
correcting image data output from the TDI sensor according to a position of the light quantity distribution using a value of the light quantity distribution that changes over time;
a step of comparing an inspection image using the corrected image data with a predetermined image and outputting the result;
The present invention is characterized by comprising:

本発明の実施形態によれば、照明光の分布ムラの変化を測定できる。よって、分布ムラの位置に応じた変化を補正ができる。その結果、装置の再現性を高めることができる。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to measure changes in the unevenness of the illumination light distribution. Therefore, it is possible to correct changes according to the position of the unevenness of the distribution. As a result, it is possible to improve the reproducibility of the device.

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。1 is a configuration diagram showing a configuration of a pattern inspection device according to a first embodiment; 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。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining an inspection area in the first embodiment. 実施の形態1における光量分布の時間的変化を説明するための図である。4A to 4C are diagrams for explaining changes over time in light quantity distribution in the first embodiment. 実施の形態1における照明の分布ムラを測定する手法を説明するための図である。5A to 5C are diagrams for explaining a method for measuring unevenness in illumination distribution in the first embodiment. 実施の形態1の比較例における光量測定を説明するための図である。11 is a diagram for explaining light quantity measurement in a comparative example of the first embodiment. FIG. 実施の形態1における光量測定を説明するための図である。4A to 4C are diagrams for explaining light quantity measurement in the first embodiment. 実施の形態1における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。FIG. 2 is a flowchart showing main steps of the inspection method according to the first embodiment. 実施の形態1における補正の仕方を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a correction method in the first embodiment. 実施の形態1における各位置での倍率と像サイズとの関係を説明するための図である。5A to 5C are diagrams for explaining the relationship between magnification and image size at each position in the first embodiment. 実施の形態1における光量分布の各位置とTDIセンサの像の位置との関係を説明するための図である。10A to 10C are diagrams for explaining the relationship between each position of the light amount distribution and the position of the image of the TDI sensor in the first embodiment. 実施の形態1におけるフィルタ処理を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a filter process in the first embodiment. 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。4 is a diagram showing an example of an internal configuration of a comparison circuit according to the first embodiment;

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、基板101(検査対象基板の一例)に形成されたパターン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 the configuration of a pattern inspection device in embodiment 1. In Fig. 1, an inspection device 100 that inspects pattern defects formed on a substrate 101 (an example of a substrate to be inspected) includes an optical image acquisition mechanism 150 and a control system circuit 160 (a control unit).

光学画像取得機構150は、レーザ光を発生する光源103、ケーラー照明光学系300、リレーレンズ31、ビームスプリッタ32、透過照明光学系170、反射照明光学系270、XYθテーブル102、対物レンズ104、ビームスプリッタ176、ミラー177、結像光学系178、結像光学系278、撮像センサ105、センサ回路106、補正回路117、ストライプパターンメモリ123、撮像センサ205、センサ回路206、補正回路217、ストライプパターンメモリ223、ビームスプリッタ190、シリンダレンズ192、ラインセンサ194、メモリ196、ビームスプリッタ290、シリンダレンズ292、ラインセンサ294、及びメモリ296を有する。 The optical image acquisition mechanism 150 includes a light source 103 that generates laser light, a Kohler illumination optical system 300, a relay lens 31, a beam splitter 32, a transmitted illumination optical system 170, a reflected illumination optical system 270, an XYθ table 102, an objective lens 104, a beam splitter 176, a mirror 177, an imaging optical system 178, an imaging optical system 278, an image sensor 105, a sensor circuit 106, a correction circuit 117, a stripe pattern memory 123, an image sensor 205, a sensor circuit 206, a correction circuit 217, a stripe pattern memory 223, a beam splitter 190, a cylinder lens 192, a line sensor 194, a memory 196, a beam splitter 290, a cylinder lens 292, a line sensor 294, and a memory 296.

透過照明光学系170は、1つ若しくは複数のレンズ、及び/或いは1つ若しくは複数のミラーによって構成される。図1の例では、透過照明光学系170は、ミラー134、ミラー138、及びレンズ171を有する。 The transmitted illumination optical system 170 is composed of one or more lenses and/or one or more mirrors. In the example of FIG. 1, the transmitted illumination optical system 170 has mirror 134, mirror 138, and lens 171.

反射照明光学系270は、1つ若しくは複数のレンズ、及び/或いは1つ若しくは複数のミラーによって構成される。図1の例では、反射照明光学系270は、レンズ271を有する。 The reflective illumination optical system 270 is composed of one or more lenses and/or one or more mirrors. In the example of FIG. 1, the reflective illumination optical system 270 has a lens 271.

XYθテーブル102上には、図示しないオートローダから搬送された基板101が配置されている。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。 A substrate 101 transported from an autoloader (not shown) is placed on the XYθ table 102. The substrate 101 includes, for example, a photomask for exposure that transfers a pattern onto a semiconductor substrate such as a wafer. In addition, this photomask has a plurality of geometric patterns formed thereon to be inspected. The substrate 101 is placed on the XYθ table 102 with, for example, the pattern-forming surface facing downwards.

撮像センサ105,205として、例えば、TDI(時間遅延積分)センサを用いると好適である。TDIセンサは、2次元状に配列される複数のフォトセンサ素子を有する。各フォトセンサ素子は画像を撮像する際に、所定の画像蓄積時間(或いはスキャン時間という場合がある。以下において、同様である。)が設定される。TDIセンサでは、スキャン方向に並ぶ複数のフォトセンサ素子の出力が積分されて出力される。スキャン方向に並ぶ複数のフォトセンサ素子は、XYθテーブル102の移動に応じて時間をずらしながら同じ画素を撮像することになる。 For example, it is preferable to use a TDI (time delay integration) sensor as the imaging sensor 105, 205. A TDI sensor has multiple photosensor elements arranged two-dimensionally. When capturing an image, a predetermined image accumulation time (sometimes called a scan time; the same applies below) is set for each photosensor element. In a TDI sensor, the output of multiple photosensor elements lined up in the scan direction is integrated and output. Multiple photosensor elements lined up in the scan direction capture the same pixel while shifting the time in response to the movement of the XYθ table 102.

ビームスプリッタ190は、透過照明光学系170内に配置される。ラインセンサ194は、基板101のパターン形成面と共役位置に配置される。ビームスプリッタ290は、反射照明光学系270内に配置される。ラインセンサ294は、基板101のパターン形成面と共役位置に配置される。 The beam splitter 190 is disposed within the transmitted illumination optical system 170. The line sensor 194 is disposed at a position conjugate with the pattern-forming surface of the substrate 101. The beam splitter 290 is disposed within the reflected illumination optical system 270. The line sensor 294 is disposed at a position conjugate with the pattern-forming surface of the substrate 101.

ラインセンサ194,294は、スキャン方向と直交する方向(例えばY方向)に並ぶ複数のフォトセンサ素子を有する。ラインセンサ194,294のフォトセンサ素子の数は、撮像センサ105,205のスキャン方向と直交する方向(例えばY方向)に並ぶ複数のフォトセンサ素子の数と同じであっても良いし、異なっても構わない。 The line sensor 194, 294 has a number of photosensor elements arranged in a direction perpendicular to the scanning direction (e.g., the Y direction). The number of photosensor elements of the line sensor 194, 294 may be the same as or different from the number of photosensor elements arranged in a direction perpendicular to the scanning direction (e.g., the Y direction) of the image sensor 105, 205.

ケーラー照明光学系300は、例えば、ビームエキスパンダ302、回転位相板306、分割レンズ304、コリメータレンズ308、及び照明スリット310を有する。 The Kohler illumination optical system 300 includes, for example, a beam expander 302, a rotating phase plate 306, a splitting lens 304, a collimator lens 308, and an illumination slit 310.

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、磁気ディスク装置109、メモリ111、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、及びテーブル制御回路114に接続されている。 In the control system circuit 160, a control computer 110 that controls the entire inspection device 100 is connected to a magnetic disk device 109, a memory 111, a position circuit 107, a comparison circuit 108, a reference image creation circuit 112, and a table control circuit 114 via a bus 120.

補正回路117は、ストライプパターンメモリ123に接続され、補正回路217は、ストライプパターンメモリ223に接続される。ストライプパターンメモリ123,223は、比較回路108に接続されている。補正回路117は、センサ回路106内にその機能が搭載されても好適である。同様に、補正回路217は、センサ回路206内にその機能が搭載されても好適である。 The correction circuit 117 is connected to the stripe pattern memory 123, and the correction circuit 217 is connected to the stripe pattern memory 223. The stripe pattern memories 123 and 223 are connected to the comparison circuit 108. It is also preferable that the correction circuit 117 has its function implemented in the sensor circuit 106. Similarly, it is also preferable that the correction circuit 217 has its function implemented in the sensor circuit 206.

ラインセンサ194の出力は、メモリ196に接続され、ラインセンサ294の出力は、メモリ296に接続される。メモリ196は補正回路117に接続される。メモリ296は補正回路217に接続される。 The output of line sensor 194 is connected to memory 196, and the output of line sensor 294 is connected to memory 296. Memory 196 is connected to correction circuit 117. Memory 296 is connected to correction circuit 217.

また、XYθテーブル102は、駆動機構115により駆動される。駆動機構115は、例えば、X軸モータ、Y軸モータ、及びθ軸モータを有し、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。XYθテーブル102は、ステージの一例となる。また、参照画像作成回路112は、比較回路108に接続される。 The XYθ table 102 is driven by a driving mechanism 115. The driving mechanism 115 has, for example, an X-axis motor, a Y-axis motor, and a θ-axis motor, and the XYθ table 102 is driven by the X-axis motor, the Y-axis motor, and the θ-axis motor. The XYθ table 102 is an example of a stage. The reference image creation circuit 112 is connected to the comparison circuit 108.

これらの、X軸モータ、Y軸モータ、及びθ軸モータは、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、XYθテーブル102は、制御計算機110の制御の下に基板101のパターン形成面と撮像センサ105,205との焦点位置(光軸方向:Z軸方向)に調整される。XYθテーブル102上に配置された基板101の移動位置は、図示しないレーザ測長システムにより測定され、位置回路107に供給される。 The X-axis motor, Y-axis motor, and θ-axis motor can be, for example, a linear motor. The XYθ table 102 can be moved horizontally and rotationally by the motors of the XYθ axes. The XYθ table 102 is adjusted to the focal position (optical axis direction: Z-axis direction) between the pattern formation surface of the substrate 101 and the image sensors 105, 205 under the control of the control computer 110. The movement position of the substrate 101 placed on the XYθ table 102 is measured by a laser length measurement system (not shown) and supplied to the position circuit 107.

なお、位置回路107、比較回路108、参照画像作成回路112、及びテーブル制御回路114といった一連の「~回路」は、処理回路を有する。かかる処理回路には、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、半導体装置等が含まれる。或いは、異なる処理回路(別々の処理回路)を用いても良い。例えば、比較回路108、参照画像作成回路112、及びテーブル制御回路114といった一連の「~回路」は、制御計算機110によって構成され、実行されても良い。比較回路108、参照画像作成回路112、及びテーブル制御回路114に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度各回路内の図示しないメモリ若しくはメモリ111に記憶される。制御計算機110に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度制御計算機110内の図示しないメモリ若しくはメモリ111に記憶される。コンピュータ、或いは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109等の記録媒体に記録されればよい。 The series of "circuits" such as the position circuit 107, the comparison circuit 108, the reference image creation circuit 112, and the table control circuit 114 have a processing circuit. Such processing circuits include electric circuits, computers, processors, circuit boards, quantum circuits, or semiconductor devices. Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. For example, the series of "circuits" such as the comparison circuit 108, the reference image creation circuit 112, and the table control circuit 114 may be configured and executed by the control computer 110. Input data or calculated results required for the comparison circuit 108, the reference image creation circuit 112, and the table control circuit 114 are stored in a memory (not shown) in each circuit or in the memory 111. Input data or calculated results required for the control computer 110 are stored in a memory (not shown) in the control computer 110 or in the memory 111. The program for executing the computer or the processor may be recorded on a recording medium such as the magnetic disk device 109.

検査装置100では、光源103、ケーラー照明光学系300、リレーレンズ31、ビームスプリッタ32、透過照明光学系170、対物レンズ104、ビームスプリッタ176、ミラー177、結像光学系178、撮像センサ105、センサ回路106、及び補正回路117により高い倍率M1の透過検査光学系が構成されている。倍率M1として、例えば、200~300倍の倍率の検査光学系が構成されている。 In the inspection device 100, a transmission inspection optical system with a high magnification M1 is configured by the light source 103, the Kohler illumination optical system 300, the relay lens 31, the beam splitter 32, the transmission illumination optical system 170, the objective lens 104, the beam splitter 176, the mirror 177, the imaging optical system 178, the image sensor 105, the sensor circuit 106, and the correction circuit 117. The inspection optical system has a magnification M1 of, for example, 200 to 300 times.

同様に、検査装置100では、光源103、ケーラー照明光学系300、リレーレンズ31、ビームスプリッタ32、反射照明光学系270、ビームスプリッタ176、対物レンズ104、結像光学系278、撮像センサ205、センサ回路206、及び補正回路217により高い倍率M1の反射検査光学系が構成されている。倍率M1として、例えば、200~300倍の倍率の検査光学系が構成されている。 Similarly, in the inspection device 100, a reflection inspection optical system with a high magnification M1 is configured by the light source 103, the Kohler illumination optical system 300, the relay lens 31, the beam splitter 32, the reflection illumination optical system 270, the beam splitter 176, the objective lens 104, the imaging optical system 278, the image sensor 205, the sensor circuit 206, and the correction circuit 217. The inspection optical system has a magnification M1 of, for example, 200 to 300 times.

被検査基板101のパターン形成の基となる描画データ(設計データ)が検査装置100の外部から入力され、磁気ディスク装置109に格納される。描画データには、複数の図形パターンが定義され、各図形パターンは、通常、複数の要素図形の組合せにより構成される。なお、1つの図形で構成される図形パターンがあっても構わない。被検査基板101上には、かかる描画データに定義された各図形パターンに基づいて、それぞれ対応するパターンが形成されている。 Drawing data (design data) that is the basis for forming a pattern on the inspected substrate 101 is input from outside the inspection device 100 and stored in the magnetic disk device 109. The drawing data defines multiple graphic patterns, and each graphic pattern is usually composed of a combination of multiple element graphics. However, a graphic pattern composed of a single graphic may also exist. On the inspected substrate 101, a corresponding pattern is formed based on each of the graphic patterns defined in the drawing data.

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 shows the components necessary for explaining the first embodiment. It goes without saying that the inspection device 100 may also include other components that are normally required.

光源103からは、検査照明光として、例えば、190~200nm程度の波長のレーザ光(例えば、DUV光)(紫外光の一例)が発生する。光源103から発せられたレーザ光301をケーラー照明光学系300に入射することで、理想的には面を均一に照明可能な検査光を生成する。具体的には、以下のように動作する。光源103から発せられたレーザ光301をビームエキスパンダ302で拡大し、回転位相板306を通すことによって空間コヒーレンシーが低減される。回転位相板306を通過した光は分割レンズ304で面光源を生成する。その後、コリメータレンズ308によって面光源のフーリエ面を生成し、このフーリエ面の位置に照明スリット310が配置される。 The light source 103 generates, as the inspection illumination light, a laser light (e.g., DUV light) (an example of ultraviolet light) with a wavelength of, for example, about 190 to 200 nm. By making the laser light 301 emitted from the light source 103 incident on the Kohler illumination optical system 300, inspection light that can ideally illuminate a surface uniformly is generated. Specifically, it operates as follows. The laser light 301 emitted from the light source 103 is expanded by the beam expander 302, and spatial coherency is reduced by passing it through the rotating phase plate 306. The light that passes through the rotating phase plate 306 generates a surface light source by the splitting lens 304. After that, the Fourier plane of the surface light source is generated by the collimator lens 308, and the illumination slit 310 is placed at the position of this Fourier plane.

照明スリット310を通過した検査光は、リレーレンズ31によってビームスプリッタ32に投影される。ビームスプリッタ32は、透過照明用の光と反射照明用の光とに検査光を分岐する。反射検査を行わない場合には、反射照明光学系270へと分岐する光を遮蔽すればよい。逆に透過検査を行わない場合には、透過照明光学系170へと分岐する光を遮蔽すればよい。図1において、ビームスプリッタ32で分離された透過検査用の検査光及び像は点線で示している。図1において、ビームスプリッタ32で分離された反射検査用の検査光及び像は実線で示している。 The inspection light that passes through the illumination slit 310 is projected onto the beam splitter 32 by the relay lens 31. The beam splitter 32 splits the inspection light into light for transmitted illumination and light for reflected illumination. If a reflected illumination inspection is not performed, the light that branches to the reflected illumination optical system 270 can be blocked. Conversely, if a transmitted illumination inspection is not performed, the light that branches to the transmitted illumination optical system 170 can be blocked. In FIG. 1, the inspection light and image for transmitted illumination separated by the beam splitter 32 are shown by dotted lines. In FIG. 1, the inspection light and image for reflected illumination separated by the beam splitter 32 are shown by solid lines.

透過検査において、ビームスプリッタ32で分離された透過検査用の検査光は、ミラー134で反射され、ビームスプリッタ190に入射する。そして、透過検査用の検査光は、ビームスプリッタ190によって、2つ光路に分岐される。例えば、透過検査用の検査光の0.1~10%(例えば、1%)がシリンダレンズ192側へと補正用の光として分離される。検査光の残部が透過照明光となる。検査光のうちビームスプリッタ190で分岐された透過照明光(第1の光)は、ミラー138で反射され、レンズ171によって基板101を照明する。基板101を透過した透過光は対物レンズ104を介して、ビームスプリッタ176を通過する。そして、ミラー177で反射され、結像光学系178により光学像(透過像)として撮像センサ105に結像させられ、入射する。このようにして撮像センサ105は透過像を撮像する。 In the transmission inspection, the inspection light for the transmission inspection separated by the beam splitter 32 is reflected by the mirror 134 and enters the beam splitter 190. The inspection light for the transmission inspection is then split into two optical paths by the beam splitter 190. For example, 0.1 to 10% (for example, 1%) of the inspection light for the transmission inspection is separated as light for correction toward the cylindrical lens 192 side. The remaining part of the inspection light becomes the transmitted illumination light. The transmitted illumination light (first light) of the inspection light split by the beam splitter 190 is reflected by the mirror 138 and illuminates the substrate 101 by the lens 171. The transmitted light that has passed through the substrate 101 passes through the beam splitter 176 via the objective lens 104. It is then reflected by the mirror 177 and is imaged by the imaging optical system 178 as an optical image (transmitted image) on the imaging sensor 105 and enters it. In this way, the imaging sensor 105 captures the transmitted image.

撮像センサ105上に結像されたパターンの像は、撮像センサ105の各フォトセンサ素子によって光電変換され、スキャン方向に並ぶ複数のフォトセンサ素子の積分後の値がセンサ回路106に出力される。そして、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。 The image of the pattern formed on the image sensor 105 is photoelectrically converted by each photosensor element of the image sensor 105, and the integrated value of the multiple photosensor elements arranged in the scanning direction is output to the sensor circuit 106. The sensor circuit 106 then performs A/D (analog-to-digital) conversion.

或いは/及び反射検査において、ビームスプリッタ32で分離された反射検査用の検査光は、ビームスプリッタ290に入射する。そして、反射検査用の検査光は、ビームスプリッタ290によって、2つ光路に分岐される。例えば、反射検査用の検査光の0.1~10%(例えば、1%)がシリンダレンズ292側へと補正用の光として分離される。検査光の残部が反射照明光となる。検査光のうちビームスプリッタ290で分岐された反射照明光(第2の光)は、ビームスプリッタ176で反射して、対物レンズ104により基板101に照射される。言い換えれば、反射照明光学系170、ビームスプリッタ176、及び対物レンズ104で構成される照明光学系は、パターンが形成された被検査基板101を照明する。基板101から反射した反射光は対物レンズ104及びビームスプリッタ174を通過して、結像光学系278により光学像(反射像)として撮像センサ205に結像させられ、入射する。このようにして撮像センサ205は反射像を撮像する。 Or/and in the reflection inspection, the inspection light for the reflection inspection separated by the beam splitter 32 enters the beam splitter 290. Then, the inspection light for the reflection inspection is split into two optical paths by the beam splitter 290. For example, 0.1 to 10% (for example, 1%) of the inspection light for the reflection inspection is split as light for correction to the cylindrical lens 292 side. The remaining part of the inspection light becomes the reflected illumination light. The reflected illumination light (second light) of the inspection light split by the beam splitter 290 is reflected by the beam splitter 176 and irradiated onto the substrate 101 by the objective lens 104. In other words, the illumination optical system composed of the reflection illumination optical system 170, the beam splitter 176, and the objective lens 104 illuminates the inspected substrate 101 on which a pattern is formed. The light reflected from the substrate 101 passes through the objective lens 104 and the beam splitter 174, and is focused as an optical image (reflected image) by the imaging optical system 278 onto the image sensor 205, where it is incident. In this way, the image sensor 205 captures the reflected image.

撮像センサ205上に結像されたパターンの像は、撮像センサ205の各フォトセンサ素子によって光電変換され、スキャン方向に並ぶ複数のフォトセンサ素子の積分後の値がセンサ回路206に出力される。そして、センサ回路206によってA/D(アナログ・デジタル)変換される。 The image of the pattern formed on the image sensor 205 is photoelectrically converted by each photosensor element of the image sensor 205, and the integrated value of the multiple photosensor elements arranged in the scanning direction is output to the sensor circuit 206. The sensor circuit 206 then performs A/D (analog-to-digital) conversion.

図2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2に示すように、例えばY方向に向かって、TDIセンサ105のスキャン幅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(検査光)を用いて、当該ストライプ領域の長手方向(X方向)に向かって当該検査ストライプ20内に配置される図形パターンの画像を撮像する。なお、画像の取りこぼしを防ぐために、複数の検査ストライプ20は、隣接する検査ストライプ20同士間が所定のマージン幅でオーバーラップするように設定されると好適である。 Figure 2 is a conceptual diagram for explaining the inspection area in the first embodiment. As shown in Figure 2, the inspection area 10 (whole inspection area) of the substrate 101 is virtually divided into a plurality of rectangular inspection stripes 20 with the scan width W of the TDI sensor 105, for example, in the Y direction. The inspection device 100 then acquires an image (stripe area image) for each inspection stripe 20. For each inspection stripe 20, an image of the figure pattern arranged within the inspection stripe 20 is captured in the longitudinal direction (X direction) of the stripe area using laser light (inspection light). In order to prevent missing images, it is preferable that the inspection stripes 20 are set so that adjacent inspection stripes 20 overlap with a predetermined margin width.

XYθテーブル102の移動によってTDIセンサ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。TDIセンサ105では、図2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、TDIセンサ105は、TDIセンサ105の積分方向に相対的に移動しながら複数の図形パターンが形成された基板101面上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。 The movement of the XYθ table 102 causes the TDI sensor 105 to move continuously in the X direction relative to the substrate 101, thereby acquiring optical images. The TDI sensor 105 continuously captures optical images of a scan width W as shown in FIG. 2. In other words, the TDI sensor 105 captures optical images of the substrate 101 surface on which multiple graphic patterns are formed, while moving relatively in the integral direction of the TDI sensor 105. In the first embodiment, after capturing an optical image of one inspection stripe 20, the sensor moves in the Y direction to the position of the next inspection stripe 20, and then moves in the reverse direction to capture optical images of the scan width W in the same manner. In other words, imaging is repeated in the forward (FWD)-backward (BWD) directions, which go in opposite directions on the outward and return paths.

また、実際の検査にあたって、各検査ストライプ20のストライプ領域画像は、図2に示すように、矩形の複数のフレーム領域30の画像に分割される。そして、フレーム領域30の画像毎に検査を行っていく。例えば、1024×1024画素のサイズに分割される。よって、フレーム領域30のフレーム画像31と比較される参照画像も同様にフレーム領域30毎に作成されることになる。 Furthermore, for actual inspection, the stripe area image of each inspection stripe 20 is divided into a number of rectangular frame area 30 images, as shown in FIG. 2. Then, inspection is carried out for each frame area 30 image. For example, it is divided into images of 1024 x 1024 pixels. Therefore, a reference image to be compared with the frame image 31 of the frame area 30 is also created for each frame area 30.

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。 The imaging direction is not limited to repeated forward (FWD)-backward (BWD). Imaging may be performed from one direction. For example, FWD-FWD may be repeated. Or BWD-BWD may be repeated.

図3は、実施の形態1における光量分布の時間的変化を説明するための図である。図3の例では、撮像センサ105(205)がY=Y0~Y1に位置する検査ストライプ20を撮像する場合を示している。図3に示すように、スキャン方向に並ぶ領域Aのスキャン方向と直交する方向(Y方向)には、検査光の光量分布が存在する。スキャンを進めていき、領域Bのスキャンを行う際、領域Bのスキャン方向と直交する方向(Y方向)の検査光の光量分布は、領域Aのスキャン方向と直交する方向(Y方向)の検査光の光量分布とは異なってくる。言い換えれば、検査光の光量分布は、時間的変化を生じる。このように、光量は、照野全体で一意ではなく分布が生じる。かかる照明の分布ムラの変化が、撮像された画像の誤差要因になってしまう。全光束による光量を測定する従来の測定手法では、マスク共役位置での照野の分布ムラの変化を監視することが困難であった。そのため、全光束による光量を測定しても、光量分布の位置に応じた変化はわからないといった問題があった。光量補正の手法として、撮像センサの一部の領域で光量を測定するといった手法も検討されるものの、照明光の分布ムラの変化に追従することが困難であり、別の手法が求められている。そこで、実施の形態1では、図1において説明したように、マスク共役位置に配置されるラインセンサ194(294)によって、照明の分布ムラの変化を測定する。 Figure 3 is a diagram for explaining the change over time in the light amount distribution in the first embodiment. In the example of Figure 3, the image sensor 105 (205) captures the inspection stripe 20 located at Y = Y0 to Y1. As shown in Figure 3, the light amount distribution of the inspection light exists in the direction (Y direction) perpendicular to the scanning direction of the area A arranged in the scanning direction. When the scan proceeds and the area B is scanned, the light amount distribution of the inspection light in the direction (Y direction) perpendicular to the scanning direction of the area B becomes different from the light amount distribution of the inspection light in the direction (Y direction) perpendicular to the scanning direction of the area A. In other words, the light amount distribution of the inspection light changes over time. In this way, the light amount is not unique throughout the entire illumination field, but a distribution occurs. Such a change in the unevenness of the illumination distribution becomes an error factor in the captured image. In the conventional measurement method that measures the light amount by the total light beam, it was difficult to monitor the change in the unevenness of the distribution of the illumination field at the mask conjugate position. Therefore, even if the light amount by the total light beam is measured, there was a problem that the change according to the position of the light amount distribution could not be understood. Although a method of light intensity correction in which the light intensity is measured in a partial area of the image sensor has been considered, it is difficult to follow the changes in the unevenness of the illumination light distribution, and another method is required. Therefore, in the first embodiment, as described in FIG. 1, the change in the unevenness of the illumination distribution is measured by a line sensor 194 (294) placed at a position conjugate with the mask.

図4は、実施の形態1における照明の分布ムラを測定する手法を説明するための図である。図4の例では、ケーラー照明光学系300以降の照明光学系の図示を省略している。ケーラー照明光学系300によって、検査光は、理想的には面内均一な光量に制御されるものの基板101面上では、図4に示すように光量分布が生じる。さらに、光源103から射出されるレーザ光の、例えば、ビーム径や光軸の変化によって、光量分布が時間的に変化する。そこで、実施の形態1では、撮像センサ105のスキャン方向と直交する方向の光量分布をラインセンサ194で測定する。 Figure 4 is a diagram for explaining a method for measuring unevenness in illumination distribution in embodiment 1. In the example of Figure 4, the illumination optical system after the Kohler illumination optical system 300 is omitted. Although the inspection light is ideally controlled to a uniform light amount within the surface by the Kohler illumination optical system 300, a light amount distribution is generated on the surface of the substrate 101 as shown in Figure 4. Furthermore, the light amount distribution changes over time due to, for example, changes in the beam diameter or optical axis of the laser light emitted from the light source 103. Therefore, in embodiment 1, the light amount distribution in a direction perpendicular to the scanning direction of the image sensor 105 is measured by the line sensor 194.

図5は、実施の形態1の比較例における光量測定を説明するための図である。図5の比較例では、照明光11を集光する集光レンズに球面レンズを用いる場合を示している。そのため照明光11の全光束が1点に集光され、集光された光は、例えば1つのフォトセンサ300によって測定される。かかる場合、得られたデータから光量分布を取得することは困難となる。 Figure 5 is a diagram for explaining light quantity measurement in a comparative example of embodiment 1. The comparative example in Figure 5 shows a case where a spherical lens is used as a condenser lens that condenses the illumination light 11. Therefore, the entire luminous flux of the illumination light 11 is condensed to one point, and the condensed light is measured by, for example, one photosensor 300. In such a case, it is difficult to obtain the light quantity distribution from the obtained data.

図6は、実施の形態1における光量測定を説明するための図である。図6に示すように、実施の形態1では、検査光のうちビームスプリッタ190(290)で分岐された照明光11(第2の光:補正用の光)を集光する集光レンズに円柱状或いは半円柱状のシリンダレンズ192(292)を用いる。シリンダレンズ192(292)の母線方向(延びる方向)が撮像センサ105(205)のスキャン方向と直交する方向に対応する方向になるように配置される。そして、ラインセンサ194(294)の長手方向も同様に、スキャン方向と直交する方向に対応する方向になるように配置される。これにより、分岐された照明光11は、シリンダレンズ192(292)によって集光される際、照明光11の進行方向に直交する面内においてシリンダレンズ192(292)の延びる方向に広がった光は集光せず、シリンダレンズ192(292)の延びる方向と直交する方向に広がった光を1点に集光する。シリンダレンズ192(292)を通過した光は、ラインセンサ194(294)の長手方向に並ぶ複数のフォトセンサ素子によって測定される。よって、ラインセンサ194(294)の短手方向にだけ集光された、ラインセンサ194(294)の長手方向の光量分布を測定できる。ラインセンサ194(294)の長手方向は、撮像センサ105(205)のスキャン方向と直交する方向に対応する方向である。よって、撮像センサ105(205)のスキャン方向に集光された、撮像センサ105(205)のスキャン方向と直交する方向の光量分布を測定できる。かかる方向の光量分布をモニタすることにより、光量分布の時間的変化を測定できる。 Figure 6 is a diagram for explaining the light quantity measurement in the first embodiment. As shown in Figure 6, in the first embodiment, a cylindrical or semi-cylindrical cylinder lens 192 (292) is used as a focusing lens for focusing the illumination light 11 (second light: light for correction) split by the beam splitter 190 (290) from the inspection light. The cylinder lens 192 (292) is arranged so that the generatrix direction (extension direction) corresponds to the direction perpendicular to the scanning direction of the image sensor 105 (205). The longitudinal direction of the line sensor 194 (294) is also arranged so that it corresponds to the direction perpendicular to the scanning direction. As a result, when the branched illumination light 11 is focused by the cylinder lens 192 (292), the light that spreads in the direction in which the cylinder lens 192 (292) extends in a plane perpendicular to the direction of travel of the illumination light 11 is not focused, and the light that spreads in a direction perpendicular to the direction in which the cylinder lens 192 (292) extends is focused to one point. The light that passes through the cylinder lens 192 (292) is measured by a plurality of photosensor elements arranged in the longitudinal direction of the line sensor 194 (294). Therefore, the light amount distribution in the longitudinal direction of the line sensor 194 (294) that is focused only in the short direction of the line sensor 194 (294) can be measured. The longitudinal direction of the line sensor 194 (294) corresponds to the direction perpendicular to the scanning direction of the image sensor 105 (205). Therefore, it is possible to measure the light amount distribution in a direction perpendicular to the scanning direction of the image sensor 105 (205) that is focused in the scanning direction of the image sensor 105 (205). By monitoring the light amount distribution in this direction, it is possible to measure the change in the light amount distribution over time.

図7は、実施の形態1における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図7において、実施の形態1における検査方法は、キャリブレーション工程(S102)と、補正用基準値設定工程(S104)と、スキャン工程(S110)と、光量分布測定工程(S112)と、補正工程(S120)と、参照画像作成工程(S130)と、比較工程(S140)と、いう一連の工程を実施する。 Figure 7 is a flow chart showing the main steps of the inspection method in embodiment 1. In Figure 7, the inspection method in embodiment 1 carries out a series of steps including a calibration step (S102), a correction reference value setting step (S104), a scanning step (S110), a light quantity distribution measurement step (S112), a correction step (S120), a reference image creation step (S130), and a comparison step (S140).

キャリブレーション工程(S102)として、撮像センサ105(205)のキャリブレーションを行う。例えば、256階調のセンサであれば、白パターンを撮像した際の階調レベルが例えば200階調程度になるように感度を調整すると良い。その際の照明光の光量分布をラインセンサ194(294)で測定しておく。測定された光量分布のデータはメモリ196(296)に格納されると共に補正回路117(207)に出力される。ここで得られた光量分布が、それぞれの位置での基準値となる。 In the calibration step (S102), the image sensor 105 (205) is calibrated. For example, if the sensor has 256 gradations, the sensitivity may be adjusted so that the gradation level when capturing an image of a white pattern is, for example, about 200 gradations. The light quantity distribution of the illumination light at this time is measured by the line sensor 194 (294). The measured light quantity distribution data is stored in the memory 196 (296) and is also output to the correction circuit 117 (207). The light quantity distribution obtained here becomes the reference value at each position.

補正用基準値設定工程(S104)として、補正回路117(207)は、キャリブレーション工程(S102)において校正された際にラインセンサ194(294)で測定された光量分布のデータを入力し、補正用基準値S0として設定する。 In the correction reference value setting step (S104), the correction circuit 117 (207) inputs the data of the light quantity distribution measured by the line sensor 194 (294) when calibrated in the calibration step (S102), and sets it as the correction reference value S0.

スキャン工程(S110)として、光学画像取得機構150は、キャリブレーションが実施された撮像センサ105(205)を用いて、透過検査光のうち検査照明光用にビームスプリッタ190で分岐された光(第1の光)をパターンが形成された基板101に照射して得られる基板101の像を撮像し、撮像された光学画像データを出力する。そのために、まず、光学画像取得機構150は、検査ストライプ20上をレーザ光(検査光)でスキャンして、検査ストライプ20毎に、撮像センサ105(205)によりストライプ領域画像を撮像する。具体的には、以下のように動作する。対象となる検査ストライプ20が撮像可能な位置にXYθテーブル102を移動させる。透過検査では、基板101の透過光が撮像センサ105に光学像として結像させられ、入射する。或いは/及び反射検査では、基板101からの反射光が撮像センサ205に光学像として結像させられ、入射する。 In the scanning step (S110), the optical image acquisition mechanism 150 uses the calibrated image sensor 105 (205) to capture an image of the substrate 101 on which a pattern is formed by irradiating the substrate 101 with light (first light) split by the beam splitter 190 for use as inspection illumination light from the transmitted inspection light, and outputs the captured optical image data. To this end, the optical image acquisition mechanism 150 first scans the inspection stripe 20 with a laser beam (inspection light) and captures a stripe region image for each inspection stripe 20 with the image sensor 105 (205). Specifically, the operation is as follows. The XYθ table 102 is moved to a position where the target inspection stripe 20 can be imaged. In the transmission inspection, the transmitted light of the substrate 101 is imaged as an optical image on the image sensor 105 and enters it. Or/and in the reflection inspection, the reflected light from the substrate 101 is imaged as an optical image on the image sensor 205 and enters it.

撮像センサ105上に結像されたパターンの像は、撮像センサ105の各フォトセンサ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。その際、センサ回路106によってスキャン方向に並ぶ複数のフォトセンサ素子の積分後の出力が階調値に変換されて補正回路117に出力される。 The image of the pattern formed on the image sensor 105 is photoelectrically converted by each photosensor element of the image sensor 105, and is further A/D (analog-to-digital) converted by the sensor circuit 106. At that time, the integrated output of the multiple photosensor elements arranged in the scanning direction is converted by the sensor circuit 106 into a gradation value and output to the correction circuit 117.

或いは/及び撮像センサ205上に結像されたパターンの像は、撮像センサ205の各フォトセンサ素子によって光電変換され、更にセンサ回路206によってA/D(アナログ・デジタル)変換される。その際、センサ回路206によってスキャン方向に並ぶ複数のフォトセンサ素子の積分後の出力が階調値に変換されて補正回路217に出力される。 Alternatively, the image of the pattern formed on the image sensor 205 is photoelectrically converted by each photosensor element of the image sensor 205, and is further A/D (analog-to-digital) converted by the sensor circuit 206. At that time, the output after integration of the multiple photosensor elements arranged in the scanning direction by the sensor circuit 206 is converted into a gradation value and output to the correction circuit 217.

光量分布測定工程(S112)として、撮像センサ105での撮像と並行して、ラインセンサ194は、透過検査光のうち測定用にビームスプリッタ190で分岐された光(第2の光)を受光して、撮像センサ105の蓄積方向と直交する方向の光量分布の時間的変化を測定する。言い換えれば、ラインセンサ194は、撮像センサ105での撮像に利用した照明光を同時期に測定する。測定された光量分布のデータは、メモリ196に格納され、蓄積される。 In the light quantity distribution measurement process (S112), in parallel with the imaging by the image sensor 105, the line sensor 194 receives the light (second light) that is split by the beam splitter 190 for measurement out of the transmitted inspection light, and measures the temporal change in the light quantity distribution in a direction perpendicular to the accumulation direction of the image sensor 105. In other words, the line sensor 194 synchronously measures the illumination light used for imaging by the image sensor 105. The measured light quantity distribution data is stored and accumulated in the memory 196.

或いは/及び撮像センサ205での撮像と並行して、ラインセンサ294は、反射検査光のうち測定用にビームスプリッタ290で分岐された光(第2の光)を受光して、撮像センサ205の蓄積方向と直交する方向の光量分布の時間的変化を測定する。言い換えれば、ラインセンサ294は、撮像センサ205での撮像に利用した照明光を同時期に測定する。測定された光量分布のデータは、メモリ296に格納され、蓄積される。 Alternatively, in parallel with the imaging by the image sensor 205, the line sensor 294 receives the reflected inspection light split by the beam splitter 290 for measurement (second light) and measures the temporal change in the light intensity distribution in a direction perpendicular to the accumulation direction of the image sensor 205. In other words, the line sensor 294 synchronously measures the illumination light used for imaging by the image sensor 205. The measured light intensity distribution data is stored and accumulated in the memory 296.

補正工程(S120)として、補正回路117(207)(補正部)は、時間的変化する光量分布の値を用いて、撮像センサ105(205)から出力される画像データを光量分布の位置に応じて補正する。 In the correction step (S120), the correction circuit 117 (207) (correction unit) uses the time-varying light intensity distribution value to correct the image data output from the image sensor 105 (205) according to the position of the light intensity distribution.

図8は、実施の形態1における補正の仕方を説明するための図である。撮像センサ105(205)に配置されるスキャン方向に並ぶ複数のフォトセンサ素子は、XYθテーブル102の移動に応じて時間をずらしながら同じ画素を撮像することになる。図8に示すように、撮像センサ105(205)は、スキャン方向に並ぶ複数のフォトセンサ素子によって時間をずらして撮像された同じ画素のデータが積分されて出力される。例えば、スキャン方向にN個のフォトセンサ素子が配置される。各フォトセンサ素子にはそれぞれ1画素あたりの画像蓄積時間(受光時間、露光時間)がXYθテーブル102の移動速度によって設定される。よって、蓄積されるフォトセンサ素子の数×画像蓄積時間で計算される時間t、各画素は、画像取得のために照明光を受け続けている。また、各フォトセンサ素子は、画像蓄積時間毎に撮像する基板101上の画素の領域をスキャン方向にずらしていく。 Figure 8 is a diagram for explaining the method of correction in the first embodiment. A plurality of photosensor elements arranged in the scanning direction in the imaging sensor 105 (205) capture the same pixel while shifting the time according to the movement of the XYθ table 102. As shown in Figure 8, the imaging sensor 105 (205) integrates and outputs data of the same pixel captured by a plurality of photosensor elements arranged in the scanning direction while shifting the time. For example, N photosensor elements are arranged in the scanning direction. The image accumulation time (light receiving time, exposure time) per pixel is set for each photosensor element according to the moving speed of the XYθ table 102. Therefore, for the time t calculated by the number of photosensor elements to be accumulated x the image accumulation time, each pixel continues to receive illumination light to acquire an image. In addition, each photosensor element shifts the pixel area on the substrate 101 to be imaged in the scanning direction for each image accumulation time.

一方、ラインセンサ194(294)は、各画素の撮像に使用されるスキャン方向のフォトセンサ素子の数×画像蓄積時間で得られる時間tの間に、複数回の測定が実施される。例えば1024回の測定が行われる。そして、測定毎の光量分布のデータはメモリ196(296)に格納される。 On the other hand, the line sensor 194 (294) performs multiple measurements during a time t, which is calculated by multiplying the number of photosensor elements in the scanning direction used to capture each pixel by the image accumulation time. For example, 1024 measurements are performed. Then, the light quantity distribution data for each measurement is stored in the memory 196 (296).

補正回路117(207)は、撮像センサ105(205)によって基板101の対象画素の像を撮像した時間帯に測定された光量分布の値を用いて、当該対象画素の画像データを補正する。具体的には以下のように動作する。補正回路117(207)は、撮像センサ105(205)によって基板101の対象画素の像を撮像した時間帯に測定された複数の光量分布のデータをメモリ196(296)から読み出す。そして、補正回路117(207)は、光量分布の位置毎に、読み出された複数の光量分布における該当位置での値kを合計し、測定回数nで割った移動平均値Sを算出する。 The correction circuit 117 (207) corrects the image data of the target pixel using the light intensity distribution value measured during the time period when the image of the target pixel of the substrate 101 is captured by the imaging sensor 105 (205). Specifically, it operates as follows. The correction circuit 117 (207) reads out from the memory 196 (296) multiple pieces of light intensity distribution data measured during the time period when the image of the target pixel of the substrate 101 is captured by the imaging sensor 105 (205). Then, for each position of the light intensity distribution, the correction circuit 117 (207) calculates a moving average value S by adding up the values k at the corresponding positions in the multiple light intensity distributions read out and dividing the total by the number of measurements n.

次に、補正回路117(207)は、対象画素の像を撮像した時間帯に複数回にわたって測定された光量分布の各値の移動平均値を用いて、当該対象画素の画像データを補正する。具体的には、補正回路117(207)は、センサ回路106(206)によって算出された対象画素の階調値dに基準値S0を移動平均値Sで割った比を乗じることで補正する。言い換えれば、キャリブレーション時の照明光の光量に対する実際の撮像時の光量の比を乗じることにより補正する。 Next, the correction circuit 117 (207) corrects the image data of the target pixel using the moving average value of each value of the light intensity distribution measured multiple times during the time period when the image of the target pixel was captured. Specifically, the correction circuit 117 (207) performs the correction by multiplying the gradation value d of the target pixel calculated by the sensor circuit 106 (206) by the ratio of the reference value S0 divided by the moving average value S. In other words, the correction is performed by multiplying the ratio of the amount of light during actual capture to the amount of light of the illumination light during calibration.

対象画素がスキャン方向にずれた場合には、対象画素の像を撮像した時間帯も一部重なりながらもずれる。時間帯がずれた分、メモリ196(296)から読み出す複数の光量分布のデータについても異なるものになる。よって、スキャン方向に並ぶ各画素を補正するための基になる複数の光量分布のデータの組も撮像時間帯に応じてそれぞれ異なってくる。よって、移動平均値Sも違う値になるので光量分布の時間的変化に応じた補正ができる。 When a target pixel is shifted in the scanning direction, the time periods in which the image of the target pixel was captured also shift, although there is some overlap. The multiple light intensity distribution data read from memory 196 (296) will also differ by the amount of the time period shift. Therefore, the multiple sets of light intensity distribution data that are the basis for correcting each pixel lined up in the scanning direction will also differ depending on the imaging time period. Therefore, the moving average value S will also be a different value, making it possible to make corrections in accordance with the changes in light intensity distribution over time.

その際、補正回路117(207)は、画像データの対象位置にマスク面換算で対応する光量分布の位置の値を用いて、当該対象位置の画像データを補正する。 At that time, the correction circuit 117 (207) corrects the image data at the target position using the value of the position of the light intensity distribution that corresponds to the target position of the image data in terms of the mask surface.

図9は、実施の形態1における各位置での倍率と像サイズとの関係を説明するための図である。光学系では、結像する際の倍率が異なる場合がある。例えば、図9に示すように、マスク基板面(倍率1)の撮像領域サイズをL1とした場合、撮像センサ105(205)上では、倍率がM1となる。この場合、撮像センサ105(205)で撮像されるマスク基板面の撮像領域の像のサイズは、L1に倍率M1を乗じたサイズとなる。一方、ラインセンサ194(294)上では、倍率がM2となる。この場合、ラインセンサ194(294)上で測定されるマスク基板面の撮像領域の像のサイズは、L1に倍率M2を乗じたサイズとなる。このように、マスク基板上でL1だった像が撮像センサ105(205)上とラインセンサ194(294)上ではそのサイズが異なる。よって、ラインセンサ194(294)によって測定される光量分布の各位置が、そのまま撮像センサ105(205)で撮像される像のスキャン方向と直交する方向の位置になるわけではない。倍率の違いによって対応位置が異なることになる。そのため、ラインセンサ194(294)上の位置と撮像センサ105(205)上の位置との関係性に基準が必要となる。ここでは、マスク面換算でラインセンサ194(294)上の位置と撮像センサ105(205)上の位置とを対応付ける。 Figure 9 is a diagram for explaining the relationship between the magnification and the image size at each position in the first embodiment. In the optical system, the magnification when forming an image may differ. For example, as shown in Figure 9, if the imaging area size of the mask substrate surface (magnification 1) is L1, the magnification on the imaging sensor 105 (205) is M1. In this case, the size of the image of the imaging area of the mask substrate surface imaged by the imaging sensor 105 (205) is L1 multiplied by the magnification M1. On the other hand, on the line sensor 194 (294), the magnification is M2. In this case, the size of the image of the imaging area of the mask substrate surface measured on the line sensor 194 (294) is L1 multiplied by the magnification M2. In this way, the image that was L1 on the mask substrate has a different size on the imaging sensor 105 (205) and the line sensor 194 (294). Therefore, each position of the light quantity distribution measured by the line sensor 194 (294) does not necessarily correspond to a position in a direction perpendicular to the scanning direction of the image captured by the image sensor 105 (205). The corresponding positions differ depending on the difference in magnification. Therefore, a standard is required for the relationship between the positions on the line sensor 194 (294) and the positions on the image sensor 105 (205). Here, the positions on the line sensor 194 (294) are associated with the positions on the image sensor 105 (205) in terms of the mask surface.

図10は、実施の形態1における光量分布の各位置とTDIセンサの像の位置との関係を説明するための図である。図10の例では、マスク基板上のY=Y0の位置からY1の位置までの領域の像を撮像する場合を示している。図10の例では、ラインセンサ194(294)では、n3個のフォトセンサ素子が配置される。一方、撮像センサ105(205)では、スキャン方向と直交するY方向にm個のフォトセンサ素子が配置される。例えば、mは、n3よりも数倍大きい。しかし、マスク面換算で見ると、マスク基板上のY=Y0の位置が、ラインセンサ194(294)では、n1画素目のフォトセンサに対応する。この場合に撮像センサ105(205)では1画素目のフォトセンサに対応する。マスク基板上のY=Y1の位置が、ラインセンサ194(294)では、n2画素目のフォトセンサに対応する。この場合に撮像センサ105(205)ではm画素目のフォトセンサに対応する。このように、マスク面換算で、マスク基板上の各位置が、ラインセンサ194(294)上と撮像センサ105(205)上とでそれぞれどの位置に割り当てられるのか予め設定しておけばよい。言い換えれば、マスク面換算でラインセンサ194(294)上の位置と撮像センサ105(205)上の位置とが関連付けされる。光量分布のデータに撮像センサ105(205)上の対象位置に該当するデータが無い場合には、例えば前後の位置のデータを使って線形補間した値を用いればよい。ラインセンサ194(294)の長手方向サイズは、マスク面換算で撮像センサ105(205)の長手方向サイズ以上あれば良い。 Figure 10 is a diagram for explaining the relationship between each position of the light quantity distribution and the position of the image of the TDI sensor in the first embodiment. The example of Figure 10 shows a case where an image of an area from the position Y = Y0 to the position Y1 on the mask substrate is captured. In the example of Figure 10, n3 photosensor elements are arranged in the line sensor 194 (294). On the other hand, m photosensor elements are arranged in the Y direction perpendicular to the scanning direction in the image sensor 105 (205). For example, m is several times larger than n3. However, when viewed in terms of the mask surface, the position Y = Y0 on the mask substrate corresponds to the photosensor of the n1th pixel in the line sensor 194 (294). In this case, it corresponds to the photosensor of the 1st pixel in the image sensor 105 (205). The position Y = Y1 on the mask substrate corresponds to the photosensor of the n2th pixel in the line sensor 194 (294). In this case, it corresponds to the photosensor of the mth pixel in the image sensor 105 (205). In this way, it is sufficient to set in advance which positions on the mask substrate are assigned to which positions on the line sensor 194 (294) and the image sensor 105 (205) in terms of the mask surface. In other words, positions on the line sensor 194 (294) and positions on the image sensor 105 (205) are associated in terms of the mask surface. If there is no data in the light quantity distribution data that corresponds to the target position on the image sensor 105 (205), a value obtained by linear interpolation using data from previous and subsequent positions may be used. The longitudinal size of the line sensor 194 (294) in terms of the mask surface may be equal to or greater than the longitudinal size of the image sensor 105 (205).

以上のようにスキャン方向と直交する方向の光量分布を用いることで、スキャン方向と直交する方向の光量の違いに応じた補正ができる。さらに、スキャン方向の光量の時間的変化は移動平均値を用いることで平均化できる。 As described above, by using the light intensity distribution in the direction perpendicular to the scanning direction, correction can be made according to the difference in the light intensity in the direction perpendicular to the scanning direction. Furthermore, the temporal change in the light intensity in the scanning direction can be averaged by using a moving average value.

補正回路117(207)で補正された各画素の階調値(画像データ)は、ストライプパターンメモリ123(223)に出力される。 The gradation value (image data) of each pixel corrected by the correction circuit 117 (207) is output to the stripe pattern memory 123 (223).

そして、ストライプパターンメモリ123(223)に、測定対象の検査ストライプ20の画素値のデータが格納される。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。検査ストライプ20の画素値のデータは比較回路108に出力される。 Then, pixel value data of the inspection stripe 20 to be measured is stored in the stripe pattern memory 123 (223). The measurement data (pixel data) is, for example, 8-bit unsigned data, and represents the brightness gradation (amount of light) of each pixel. The pixel value data of the inspection stripe 20 is output to the comparison circuit 108.

参照画像作成工程(S130)として、参照画像作成回路112は、図形パターンデータ(設計データ)を用いて、リファレンスとなる参照画像を作成する。参照画像の作成は、検査ストライプ20毎に、当該検査ストライプ20のスキャン動作と並行して実施される。具体的には、以下のように動作する。参照画像作成回路112は、対象となる検査ストライプ20の各フレーム領域30について、図形パターンデータ(設計データ)を入力し、図形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。 In the reference image creation step (S130), the reference image creation circuit 112 uses the graphic pattern data (design data) to create a reference image that serves as a reference. The creation of the reference image is performed for each inspection stripe 20 in parallel with the scanning operation of that inspection stripe 20. Specifically, it operates as follows. The reference image creation circuit 112 inputs graphic pattern data (design data) for each frame area 30 of the target inspection stripe 20, and converts each graphic pattern defined in the graphic pattern data into binary or multi-value image data.

図形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。 The figures defined in the figure pattern data are, for example, rectangles and triangles as basic figures, and the figure data stored defines the shape, size, position, etc. of each pattern figure using information such as the coordinates (x, y) at the reference position of the figure, the length of the sides, and a figure code that serves as an identifier to distinguish the type of figure, such as a rectangle or triangle.

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、フレーム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(設計画像データ)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作成する。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 that becomes such figure data is input to the reference image creation circuit 112, it is expanded to data for each figure, and the figure code and figure dimensions indicating the figure shape of the figure data are interpreted. Then, it is expanded into binary or multi-value design pattern image data as a pattern arranged in a grid with a predetermined quantization dimension as a unit, and output. In other words, the design data is read, and the occupancy rate of the figure in the design pattern is calculated for each grid formed by virtually dividing the frame area into grids with a predetermined dimension as a unit, and n-bit occupancy data (design image data) is output. For example, it is preferable to set one grid as one pixel. Then, if one pixel has a resolution of 1/2 8 (=1/256), a small area of 1/256 is assigned to the area of the figure arranged in the pixel, and the occupancy rate in the pixel is calculated. Then, it is created as 8-bit occupancy data. Such grids (inspection pixels) can be aligned 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、フィルタ関数を使ってフィルタ処理を施す。 Next, the reference image creation circuit 112 applies filtering to the design image data of the design pattern, which is image data of the figure, using a filter function.

図11は、実施の形態1におけるフィルタ処理を説明するための図である。基板101から撮像される光学画像の画素データは、撮像に使用される光学系の解像特性等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、例えば、図11に示すように、画像強度(濃淡値)がデジタル値の展開画像(設計画像)とは異なっている。一方、図形パターンデータでは、上述したように、図形コード等により定義されるので、展開された設計画像では、画像強度(濃淡値)がデジタル値になる場合があり得る。そのため、参照画像作成回路112は、展開画像に画像加工(フィルタ処理)を施して光学画像に近づけた参照画像を作成する。これにより、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を測定データ(光学画像)の像生成特性に合わせることができる。作成された参照画像は比較回路108に出力される。 Figure 11 is a diagram for explaining the filter processing in the first embodiment. The pixel data of the optical image captured from the substrate 101 is in a state where a filter has been applied due to the resolution characteristics of the optical system used for capturing the image, in other words, in an analog state that changes continuously, so that, for example, as shown in Figure 11, the image intensity (gray value) is different from the developed image (design image) in which the image intensity (gray value) is a digital value. On the other hand, as described above, the figure pattern data is defined by the figure code, etc., so that the image intensity (gray value) may be a digital value in the developed design image. Therefore, the reference image creation circuit 112 creates a reference image that is close to the optical image by performing image processing (filter processing) on the developed image. This allows the design image data, which is the image data on the design side with the image intensity (gray value) being a digital value, to be matched to the image generation characteristics of the measurement data (optical image). The created reference image is output to the comparison circuit 108.

図12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12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70,72,76、フレーム画像作成部74、位置合わせ部78、及び比較処理部79が配置されている。フレーム画像作成部74、位置合わせ部78、及び比較処理部79といった一連の「~部」は、処理回路を有する。かかる処理回路には、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、半導体装置等が含まれる。また、各「~部」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。フレーム画像作成部74、位置合わせ部78、及び比較処理部79に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度比較回路108内の図示しないメモリ若しくはメモリ111に記憶される。 Figure 12 is a diagram showing an example of the internal configuration of the comparison circuit in the first embodiment. In Figure 12, the comparison circuit 108 includes storage devices 70, 72, 76 such as magnetic disk devices, a frame image creation unit 74, a positioning unit 78, and a comparison processing unit 79. A series of "~ units" such as the frame image creation unit 74, the positioning unit 78, and the comparison processing unit 79 have processing circuits. Such processing circuits include electric circuits, computers, processors, circuit boards, quantum circuits, or semiconductor devices. In addition, each "~ unit" may use a common processing circuit (the same processing circuit). Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. Input data or calculation results required for the frame image creation unit 74, the positioning unit 78, and the comparison processing unit 79 are stored in a memory (not shown) in the comparison circuit 108 or memory 111 each time.

比較回路108に入力されたストライプデータ(ストライプ領域画像)は、記憶装置70に格納される。比較回路108に入力された参照画像データは、記憶装置72に格納される。 The stripe data (stripe area image) input to the comparison circuit 108 is stored in the storage device 70. The reference image data input to the comparison circuit 108 is stored in the storage device 72.

比較工程(S140)として、比較回路108(比較部の一例)は、補正された画像データを用いた被検査画像を所定の画像と比較する。具体的には、以下のように動作する。 In the comparison step (S140), the comparison circuit 108 (an example of a comparison unit) compares the inspection image using the corrected image data with a specified image. Specifically, it operates as follows.

比較回路108では、まず、フレーム画像作成部74は、所定の幅でストライプ領域画像(光学画像)が分割された複数のフレーム画像31を生成する。具体的には、図2に示すように、ストライプ領域画像は、矩形の複数のフレーム領域30のフレーム画像に分割される。例えば、512×512画素のサイズに分割される。各フレーム領域30のデータは、記憶装置76に格納される。 In the comparison circuit 108, the frame image creation unit 74 first generates a plurality of frame images 31 by dividing the stripe region image (optical image) at a predetermined width. Specifically, as shown in FIG. 2, the stripe region image is divided into a plurality of rectangular frame region 30 frame images. For example, it is divided into a size of 512 x 512 pixels. The data of each frame region 30 is stored in the storage device 76.

次に、位置合わせ部78は、フレーム領域30毎に、対応するフレーム画像31と、対応する参照画像とを記憶装置72,76から読み出し、所定のアルゴリズムでフレーム画像31と、対応する参照画像との位置合わせを行う。例えば、最小2乗法を用いて位置合わせを行う。 Next, the alignment unit 78 reads out the corresponding frame image 31 and the corresponding reference image for each frame region 30 from the storage devices 72 and 76, and aligns the frame image 31 with the corresponding reference image using a predetermined algorithm. For example, the alignment is performed using the least squares method.

そして、比較処理部79(比較部の他の一例)は、フレーム画像31と、当該フレーム画像31に対応する参照画像とを比較する。例えば画素毎に比較する。ここでは、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。判定条件としては、例えば、所定のアルゴリズムに従って画素毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する。例えば、画素毎に両画像の画素値の差分値を演算し、差分値が閾値Thより大きい場合を欠陥と判定する。そして、比較結果は、例えば、磁気ディスク装置109、或いは図示しないパターンモニタに出力される、或いは図示しないプリンタから出力されればよい。 Then, the comparison processing unit 79 (another example of a comparison unit) compares the frame image 31 with the reference image corresponding to the frame image 31. For example, it compares them pixel by pixel. Here, the two are compared pixel by pixel according to a predetermined judgment condition to judge the presence or absence of a defect, such as a shape defect. The judgment condition may be, for example, to compare the two pixel by pixel according to a predetermined algorithm to judge the presence or absence of a defect. For example, the difference value between the pixel values of the two images is calculated for each pixel, and if the difference value is greater than a threshold value Th, it is judged to be a defect. The comparison result may then be output, for example, to the magnetic disk device 109 or a pattern monitor (not shown), or output from a printer (not shown).

上述した例では、ダイ-データベース検査の場合を説明したが、ダイ-ダイ検査であっても構わない。かかる場合、比較回路108は、複数のフレーム領域30のうち、ダイ-ダイ検査を行うフレーム領域同士については、フレーム領域同士の一方の領域について取得されたダイ2のフレーム画像(光学画像)をリファレンス(参照画像)として用いる。まず、位置合わせ部78は、ダイ-ダイ検査を行うフレーム領域30毎に、対応するダイ1のフレーム画像31と、ダイ2のフレーム画像とを記憶装置76から読み出し、所定のアルゴリズムでダイ1のフレーム画像31とダイ2のフレーム画像との位置合わせを行う。例えば、最小2乗法を用いて位置合わせを行う。そして、比較処理部79(比較部)は、ダイ-ダイ検査を行うフレーム領域30毎に、対応するダイ1のフレーム画像31と、ダイ2のフレーム画像とを画素毎に比較する。 In the above example, the case of die-database inspection has been described, but die-die inspection may also be performed. In such a case, the comparison circuit 108 uses the frame image (optical image) of die 2 acquired for one of the frame areas 30 for which die-die inspection is performed as a reference (reference image). First, the alignment unit 78 reads out the frame image 31 of die 1 and the frame image of die 2 from the storage device 76 for each frame area 30 for which die-die inspection is performed, and aligns the frame image 31 of die 1 with the frame image of die 2 using a predetermined algorithm. For example, the alignment is performed using the least squares method. Then, the comparison processing unit 79 (comparison unit) compares the frame image 31 of die 1 with the frame image of die 2 for each frame area 30 for which die-die inspection is performed, pixel by pixel.

以上のように、実施の形態1によれば、照明光の分布ムラの変化を測定できる。よって、分布ムラの位置に応じた変化を補正ができる。その結果、装置の再現性を高めることができる。また、ケーラー照明では、理想的には面内均一になる。よって、分布ムラが生じる場合でもそのムラの差は小さい。実施の形態1では、例えば、ケーラー照明光学系300によるケーラー照明光を作成している。実施の形態1では、このケーラー照明による微細な分布ムラについても分布ムラの位置に応じた変化を補正ができる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to measure changes in the uneven distribution of illumination light. Therefore, it is possible to correct changes according to the position of the uneven distribution. As a result, it is possible to improve the reproducibility of the device. Furthermore, with Kohler illumination, ideally, the illumination is uniform within the plane. Therefore, even if uneven distribution occurs, the difference in unevenness is small. In the first embodiment, for example, Kohler illumination light is created by the Kohler illumination optical system 300. In the first embodiment, it is possible to correct changes according to the position of the uneven distribution even for minute uneven distribution caused by this Kohler illumination.

以上の説明において、「~回路」と記載したものは、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「~回路」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。また、プログラムを用いる場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、或いはROM(リードオンリメモリ)等の記録媒体に記録される。 In the above description, the term "circuit" has a processing circuit. Such processing circuits include, for example, an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, or a semiconductor device. Each "circuit" may use a common processing circuit (the same processing circuit), or may use different processing circuits (separate processing circuits). In addition, when a program is used, the program is recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, a FD, or a ROM (read-only memory).

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

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、検査装置100を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。 In addition, although the description of the device configuration, control method, and other parts that are not directly necessary for the explanation of the present invention have been omitted, the required device configuration and control method can be appropriately selected and used. For example, although the description of the control unit configuration that controls the inspection device 100 has been omitted, it goes without saying that the required control unit configuration 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パターン検査装置、及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。 All other pattern inspection devices and pattern inspection methods that incorporate the elements of the present invention and that can be modified by those skilled in the art are included within the scope of the present invention.

10 検査領域
11 照明光
20 検査ストライプ
30 フレーム領域
31 投影レンズ
32 ビームスプリッタ
70,72,76 記憶装置
74 フレーム画像作成部
78 位置合わせ部
79 比較処理部
100 検査装置
101 マスク基板
102 XYθテーブル
103 光源
104 拡大光学系
105,205 撮像センサ
106,206 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
111 メモリ
112 参照画像作成回路
114 テーブル制御回路
115 駆動機構
117,217 補正回路
120 バス
123,223 ストライプパターンメモリ
134 ミラー
138 ミラー
150 光学画像取得機構
160 制御系回路
176 ビームスプリッタ
171,271 レンズ
170 透過照明光学系
177 ミラー
178,278 結像光学系
190,290 ビームスプリッタ
192 シリンダレンズ
194,294 ラインセンサ
196,296 メモリ
270 反射照明光学系
300 ケーラー照明光学系
302 ビームエキスパンダ
304 分割レンズ
306 回転位相板
308 コリメータレンズ
310 照明スリット
10 Inspection area 11 Illumination light 20 Inspection stripe 30 Frame area 31 Projection lens 32 Beam splitter 70, 72, 76 Storage device 74 Frame image creation unit 78 Alignment unit 79 Comparison processing unit 100 Inspection device 101 Mask substrate 102 XYθ table 103 Light source 104 Magnification optical system 105, 205 Image sensor 106, 206 Sensor circuit 107 Position circuit 108 Comparison circuit 109 Magnetic disk device 110 Control computer 111 Memory 112 Reference image creation circuit 114 Table control circuit 115 Drive mechanism 117, 217 Correction circuit 120 Bus 123, 223 Stripe pattern memory 134 Mirror 138 Mirror 150 Optical image acquisition mechanism 160 Control system circuit 176 Beam splitter 171, 271 Lens 170 Transmitted illumination optical system 177 Mirrors 178, 278 Imaging optical system 190, 290 Beam splitter 192 Cylinder lens 194, 294 Line sensor 196, 296 Memory 270 Reflection illumination optical system 300 Kohler illumination optical system 302 Beam expander 304 Split lens 306 Rotating phase plate 308 Collimator lens 310 Illumination slit

Claims (6)

検査光を分岐するビームスプリッタと、
前記検査光のうち分岐された第1の光をパターンが形成されたマスク基板に照射して得られる前記マスク基板の像を撮像し、画像データを出力する時間遅延積分(TDI)センサと、
前記検査光のうち分岐された第2の光を受光して、前記TDIセンサの蓄積方向と直交する方向の光量分布の時間的変化を測定するラインセンサと、
時間的変化する前記光量分布の値を用いて、前記TDIセンサから出力される画像データを前記光量分布の位置に応じて補正する補正部と、
補正された画像データを用いた被検査画像を所定の画像と比較する比較部と、
を備えたことを特徴とするマスク検査装置。
a beam splitter for splitting the inspection light;
a time delay integration (TDI) sensor that captures an image of a mask substrate on which a pattern is formed by irradiating a first light beam branched from the inspection light beam onto the mask substrate and outputs image data;
a line sensor that receives a second branched light of the inspection light and measures a time change in a light amount distribution in a direction perpendicular to an accumulation direction of the TDI sensor;
a correction unit that corrects image data output from the TDI sensor according to a position of the light quantity distribution by using the value of the light quantity distribution that changes over time;
a comparison unit for comparing an inspection image using the corrected image data with a predetermined image;
A mask inspection apparatus comprising:
前記補正部は、前記画像データの対象位置にマスク面換算で対応する前記光量分布の位置の値を用いて、当該対象位置の画像データを補正することを特徴とする請求項1記載のマスク検査装置。 The mask inspection device according to claim 1, characterized in that the correction unit corrects the image data at the target position using the value of the position of the light quantity distribution that corresponds to the target position of the image data in terms of the mask surface. 前記補正部は、前記TDIセンサによって前記マスク基板の対象画素の像を撮像した時間帯に測定された前記光量分布の値を用いて、当該対象画素の画像データを補正することを特徴とする請求項1又は2記載のマスク検査装置。 The mask inspection device according to claim 1 or 2, characterized in that the correction unit corrects the image data of the target pixel using the value of the light quantity distribution measured during the time period when the image of the target pixel on the mask substrate is captured by the TDI sensor. 前記検査光は、ケーラー照明を用いて照明されることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のマスク検査装置。 A mask inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the inspection light is illuminated using Kohler illumination. 前記補正部は、前記TDIセンサによって前記マスク基板の対象画素の像を撮像した時間帯に測定された前記光量分布の各値の移動平均値を用いて、当該対象画素の画像データを補正することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のマスク検査装置。 A mask inspection device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the correction unit corrects the image data of the target pixel using a moving average value of each value of the light quantity distribution measured during the time period when the image of the target pixel on the mask substrate is captured by the TDI sensor. 検査光を分岐する工程と、
時間遅延積分(TDI)センサを用いて、前記検査光のうち分岐された第1の光をパターンが形成されたマスク基板に照射して得られる前記マスク基板の像を撮像し、画像データを出力する工程と、
ラインセンサを用いて、前記検査光のうち分岐された第2の光を受光して、前記TDIセンサの蓄積方向と直交する方向の光量分布の時間的変化を測定する工程と、
時間的変化する前記光量分布の値を用いて、前記TDIセンサから出力される画像データを前記光量分布の位置に応じて補正する工程と、
補正された画像データを用いた被検査画像を所定の画像と比較し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とするマスク検査方法。
splitting the inspection light;
capturing an image of a mask substrate on which a pattern is formed by irradiating a first branched light of the inspection light onto the mask substrate using a time delay integration (TDI) sensor, and outputting image data;
receiving a second branched light of the inspection light using a line sensor and measuring a time change in a light amount distribution in a direction perpendicular to an accumulation direction of the TDI sensor;
correcting image data output from the TDI sensor according to a position of the light quantity distribution using a value of the light quantity distribution that changes over time;
a step of comparing an inspection image using the corrected image data with a predetermined image and outputting the result;
A mask inspection method comprising:
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