JP2003294651A - 撮像装置及びフォトマスクの欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速スキャンを可能とする撮像装置及びフォト
マスクの欠陥検査装置を提供すること。 【解決手段】本発明は、ラインコンフォーカル光学系を
構成し、かつ複数回のライン照明を行う構成を有してい
る。そして、本発明では、特に、回折格子３２が、ｍ×
ｎ本のサブビームを発生させる。さらに、ｍ×ｎ本のサ
ブビームは、音響光学素子３３により連続するように偏
向される。したがって、ｍ×ｎ本のサブビームによりビ
ームを走査しているので、短期間で走査を完了すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンフォーカル光
学系を利用した高解像度及び高いＳ／Ｎ比を有する撮像
装置に関するものである。さらに、本発明は、このよう
な撮像装置を有するフォトマスクの欠陥検査装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フォトマスクの欠陥検査装置にお
いては、検査すべきフォトマスクを照明用の光ビームで
高速走査し、フォトマスクからの透過光又は反射光を１
次元イメージセンサで受光し、イメージセンサからの出
力信号をデータベースに記憶されているデータと比較し
たり出力信号同士を比較して、異物の存在及び遮光パタ
ーンの欠陥等が検出されている。

【０００３】別の欠陥検査装置として、フォトマスクか
らの透過光又は反射光を２次元ＣＣＤカメラで受光し、
ＣＣＤカメラの各受光素子からの出力信号をデータベー
スに記憶されているデータと比較したり出力信号同士を
比較して欠陥を検出する方法が既知である。

【０００４】ＬＳＩの高集積化及び高密度化に伴い、フ
ォトマスクのパターンも微細化しており、フォトマスク
の欠陥検査装置の分解能を一層高くすると共に高Ｓ／Ｎ
比の欠陥検出信号を得ることが強く要請されている。上
述したフォトマスクからの光を１次元イメージセンサで
受光する方法は、コンフォーカリティが維持されるた
め、比較的高い分解能が得られる利点がある。しかしな
がら、イメージセンサの受光素子に蓄積される電荷は照
明光の照明時間すなわち電荷の蓄積時間に比例するた
め、光ビームを用いて高速走査する方法ではフォトマス
クからの光がイメージセンサに入射する時間が短いた
め、受光素子に蓄積される電荷量が少なくなり、欠陥検
査信号のＳ／Ｎ比の点において限界があった。

【０００５】一方、フォトマスクからの光を２次元ＣＣ
Ｄカメラで受光する方法では、照明時間を比較的長くす
ることができるため、Ｓ／Ｎ比の点について良好な特性
が得られる。しかしながら、フォトマスクの反射像又は
透過像を２次元ＣＣＤカメラで撮像する場合、フレァや
グレァ等の迷光が各受光素子に入射してしまい、解像度
に限界があり、微細パターンの欠陥検査には限界があっ
た。

【０００６】さらに、微細パターンの欠陥を光学的に検
査するためには、用いる照明光として短波長の光すなわ
ち紫外光を用いることが望ましい。しかし、紫外光は光
学素子による吸収が大きく且つフォトダイオードの感度
も低いため、従来の欠陥検査装置では十分な検出感度が
得られにくい不都合が指摘されている。さらに、欠陥の
種類として、異物付着による欠陥及びクロムの遮光パタ
ーンが正確に形成されないことに起因するパターン欠陥
等があり、これらの欠陥の種類が判別できれば、欠陥検
査装置の用途を一層拡大することができる。

【０００７】このような問題点を解決するための手段
が、特許３１９０９１３号公報に開示されている。この
文献に開示された撮像装置では、照明光を試料の移動方
向と直交する方向に延在する複数のスリットを有する空
間フィルタを介してライン照明光として投射すると共
に、試料からの透過光又は反射光を同様に試料の移動方
向と直交する方向に延在する複数のスリットを有する空
間フィルタを介して画像検出器において受光しているの
で、ラインコンフォーカル光学系が構成され、この結果
フレァやグレァ等の迷光が大幅に低減され高い解像度を
有する画像を撮像することができる。

【０００８】さらに、試料の移動速度と画像検出器のラ
イン転送速度とが互いに対応するように構成しているの
で、すなわち、試料ステージの移動速度と前記画像検出
器の電荷転送速度とを、試料の、第１の空間フィルタの
ｉ番目のスリットを通過した照明光が入射する位置から
隣接するｉ＋１番目のスリットを通過した照明光が入射
する位置まで移動する時間と、画像検出器の、第２の空
間フィルタのｉ番目のスリットを通過した光が入射する
受光素子列に蓄積された電荷が隣接するｉ＋１番目のス
リットを通過した照明光が入射する受光素子列に転送さ
れるまでの時間とが互いに等しくなるように設定してい
るので、試料の同一の部位が複数回照明されると共に複
数回の照明によりそれぞれ発生した電荷が蓄積されるの
で、ノイズが大幅に低減されＳ／Ｎ比を大幅に改善する
ことができる。この結果、分解能及びＳ／Ｎ比の両方を
同時に改良することができ、このような高分解能及び高
いＳ／Ｎ比を有する撮像装置をフォトマスクの欠陥検出
装置の撮像光学系として用いることにより、一層高精度
な欠陥検出装置を実現することができる。

【０００９】この文献の図３に示す実施例では、反射型
の撮像光学系として、レーザ光源と、回折格子と、ビー
ム偏向装置を用いている。この回折格子により発生した
サブビームの本数は、反射光受光用の第２の画像検出器
の前面に配置した第２の空間フィルタのスリット数に対
応するものである。そのため、第２の空間フィルタのス
リット全体をサブビームにより照射するためにはサブビ
ームをスリットの長さ全体に亘って走査しなければなら
ない。従って、走査時間は長時間化し、高速スキャンの
要請に反するという問題点があった。

【００１０】他方、ビーム偏向装置には、ＡＯ偏向素子
（音響光学素子）を使うことが多い。この音響光学素子
は、超音波の圧力波を結晶に与えて入射光を、圧力波で
構成する回折格子によって回折させる。回折角は、結晶
内の音速と、与える超音波の周波数で決定される格子定
数によって決まる。ここで与える超音波の周波数を変え
れば、偏向角が変わり、結果としてレーザビームを走査
(スキャン)することができるのである。スキャンしてい
る間、与える周波数を一定の率で変化させるが、この変
化も音速で結晶内を進むため結晶の音波進行方向の位置
により少しずつ偏向角が変わる。これをシリンドリカル
エフェクトと言うことがある。この現象により、スキャ
ンされたレーザビームは楕円形に伸びてしまうため、そ
の補正が必要になる。また、スキャンされたビームを高
速で元の角度まで戻す帰線期間も、超音波が結晶内を通
り過ぎる時間だけかかることになる。この帰線期間は、
偏向角が大きく取れる二酸化テルル（ＴｅＯ2）の超音
波経路が５mmの結晶で約７．５マイクロ秒（μｓ）かか
ってしまう。マルチタップ出力を持つＴＤＩ（TimeDela
y & Integration）センサの高速スキャン特性を持って
すれば６μｓ／１走査線ほどの撮像速度を実現するのは
容易である。このような高速スキャンをするのに、帰線
期間が７．５μｓもかかってしまうと実用性を損なう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の撮
像装置では、レーザビームの走査に長時間を有し、高速
スキャンの要請に応えることが困難という問題点があっ
た。

【００１２】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、高速スキャンを可能とする撮像装
置及びフォトマスクの欠陥検査装置を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる撮像装置
は、撮像すべき試料を第１の方向に移動させる試料ステ
ージと、光ビームを発生する光源と、この光ビームから
第１の方向に対応する方向及び当該第１の方向と直交す
る第２の方向に沿って所定の間隔でｍ×ｎ本のサブビー
ムを発生させる回折格子と、前記ｍ×ｎ本のサブビーム
を第１の方向に偏向するビーム偏向装置と、前記試料か
らの透過光又は反射光を受光する画像検出器であって、
前記第１及び第２の方向に沿って２次元アレイ状に配列
された複数の受光素子を有し、第１の方向に配列された
各ラインの受光素子に蓄積された電荷を所定のライン転
送速度で１ライン毎に順次転送し、受光素子に蓄積され
た電荷を順次出力する画像検出器と、前記試料ステージ
と前記画像検出器との間に配置され、第１の方向に沿っ
て所定のピッチで形成され第１の方向に延在する複数の
スリットを有する空間フィルタと、前記画像検出器及び
ビーム偏向装置の駆動を制御する駆動制御回路とを備
え、前記試料表面を走査するｍ×ｎ本のサブビームによ
る反射光又は透過光が前記空間フィルタの各スリットを
経て前記画像検出器に入射するように構成し、前記試料
ステージの移動速度と前記画像検出器の電荷転送速度と
を、前記試料の、ｉ番目のサブビーム列が入射する位置
から第２の方向に隣接するｉ＋１番目のサブビーム列が
入射する位置まで移動する時間と、前記画像検出器の、
空間フィルタのｉ番目のスリットを通過した光が入射す
る受光素子列に蓄積された電荷が隣接するｉ＋１番目の
スリットを通過した照明光が入射する受光素子列に転送
されるまでの時間とが互いに等しくなるように設定し、
前記駆動制御回路は、前記ｍ×ｎ本のサブビームが第１
の方向に連続するようにビーム偏向装置を駆動制御した
ものである。このような構成により、高解像度を実現
し、Ｓ／Ｎ比を大幅に改善することができるとともに、
ｍ×ｎ本のサブビームによりビームを走査しているの
で、短期間で走査を完了することができる。

【００１４】好適な実施の形態では、前記駆動制御回路
は、一走査期間に、前記ｍ×ｎ本のサブビームが第１の
方向に連続するようにビーム偏向装置を駆動制御され
る。

【００１５】また、前記駆動制御回路は、ｉ番目のサブ
ビーム列が入射する位置から第１の方向に隣接するｉ＋
１番目のサブビーム列が入射する位置まで移動する時間
に、前記ｍ×ｎ本のサブビームが第２の方向に連続する
ようにビーム偏向装置を駆動制御すると、さらに効率的
にビームを走査することが可能となる。

【００１６】さらに、前記駆動制御回路は、前記ｍ×ｎ
本のサブビームを第１の方向に移動させることによって
走査するとともに、第１の方向と反対の方向に移動させ
ることによっても走査するとよい。このように走査する
ことによって、鋸歯状のイメージの歪みを低減すること
ができる。

【００１７】好適な実施の形態において、前記ビーム偏
向装置は、音響光学素子である。

【００１８】上述の撮像装置を、フォトマスクを欠陥検
出するフォトマスクの欠陥検出装置において用いるとよ
い。

【００１９】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態１．図１は、本
発明にかかる撮像装置及びフォトマスク欠陥検査装置の
構成を示す図である。本例では、透過型及び反射型の両
方を個別に又は同時に行うことができる装置について説
明する。

【００２０】最初に透過光による撮像について説明す
る。

【００２１】例えば、水銀ランプのような第１の光源１
を照明光源として用い、この第１の光源１の前面に３６
５ｎｍの波長光だけを透過する波長フィルタ２を配置
し、その後段に第１の空間フィルタ３を配置する。この
第１の空間フィルタ３は、紙面と直交する方向である第
１の方向に延在する複数のスリットが所定のピッチで形
成されている。第１の空間フィルタ３の各スリットを通
過した照明光は照明レンズ４を経て試料ステージ５に支
持されている試料６に互いに平行なラインビームとして
入射する。本例では、試料６として、透明基板上にクロ
ムの遮光パターンが形成されているフォトマスクとす
る。試料ステージ５は矢印の方向、すなわち空間フィル
タ３のスリットの延在方向と直交する第２の方向に所定
の速度で移動する。従って、フォトマスク６は複数のラ
イン状の照明光により複数回照明されることになる。

【００２２】フォトマスク６を透過した照明光は、対物
レンズ７、ダイクロイックミラー３８を透過し、第２の
空間フィルタ１０を経て第１の画像検出器１１に入射す
る。第２の空間フィルタ１０は第１の画像検出器１１の
前面に配置され、第１の空間フィルタ３と同様に紙面と
直交する第１の方向に延在する複数のスリットが所定の
ピッチで形成されている空間フィルタとする。そして、
この第２の空間フィルタ１０は、第１の空間フィルタ３
のスリットを通過しフォトマスクを透過したライン状の
各透過光がスリットをそれぞれ通過するように配置す
る。

【００２３】第１の画像検出器１１は第１及び第２の方
向に２次元アレイ状に配列された複数の受光素子を有す
る画像検出器とし、本例では第１の方向に２０４８個、
第２の方向に２００個の受光素子列が配列されている。
ここで、第２の方向は、ライン方向と称する場合もあ
る。画像検出器１０は１ラインが２０４８個の受光素子
で形成され、２００ラインの受光素子が配列されてい
る。第１の空間フィルタ３、フォトマスク６、第１の画
像検出器１１は共役な関係に配置する。従って、第１の
空間フィルタのスリットの像がフォトマスク６に投影さ
れ、フォトマスクの透過像が対物レンズ７を介して第１
の画像検出器上に投影されることになる。このように構
成することにより、ラインコンフォーカルの共焦点光学
系が構成され、解像度を一層高めることができる。尚、
画像検出器と空間フィルタとが一体化され、特定のライ
ンの受光素子だけに光が入射するように構成した、所謂
ＴＤＩセンサを用いることもできる。

【００２４】次に反射光による撮像について説明する。

【００２５】反射型撮像装置の光源として例えば４８８
ｎｍの波長の光ビームを発生するアルゴンレーザ３０を
用いる。このアルゴンレーザ３０から放出されたレーザ
ビームをエキスパンダ３１により拡大平行光束とする。

【００２６】さらに本発明の実施の形態では、この拡大
平行光束を、回折格子３２により、紙面と直交する方向
である第１の方向と、試料の移動方向と対応する方向で
ある第２の方向の両方向に回折させる。即ち、回折格子
３２は、拡大平行光束を第１の方向にｍ本、第２の方向
にｎ本のｍ×ｎの２次元配列からなるサブビームを発生
させる。この回折格子３２による回折については、後に
詳述する。これらｍ×ｎ本のサブビームは音響光学素子
３３に入射し、第１の方向に所定の偏向周波数で偏向す
る。この音響光学素子の偏向周波数は、必ずしも画像検
出器１６のライン転送周波数と一致する必要はないが、
画像検出器１６のライン転送周波数の整数分の１（等倍
を含む）に設定することが好適である。ここで、音響光
学偏光素子の偏向周波数を画像検出器１６のライン転送
速度のｋ分の１としよう。

【００２７】サブビームは、レンズ３４、全反射ミラー
３５、偏向ビームスプリッタ３６及び１／４波長板３７
を経てダイクロイックミラー３８に入射する。この例で
は、透過像撮像用として、光源１の前面に３６５ｎｍの
光を透過する波長フィルタ２を配置しているので、試料
からの透過光と反射光とを分離するためにダイクロイッ
クミラー３８を用いる。波長４８８ｎｍのｍ×ｎ本のサ
ブビームは、ダイクロイックミラー３８で反射し、対物
レンズ７を介して試料であるフォトマスク６にスポット
状に集束して入射する。従って、フォトマスク６上に
は、フォトマスクの移動方向である第２の方向に沿って
所定のピッチで等間隔で離間するとともに第１の方向に
対しても所定ピッチで等間隔に離間するｍ×ｎ個の光ス
ポットが形成され、試料５は、これら光スポットにより
フォトマスクの移動方向と直交する第１の方向にライン
転送周波数のｋ分の１の周波数で走査される。１ライン
転送時間のうちに、ちょうど第１の方向のサブビームｍ
本の間隔に等しい角度だけ音響光学素子３３の偏向を行
うように調整すると、フォトマスクの各部位はｍ×ｎ本
の光ビームによりｎ回走査されることになる。

【００２８】試料６の表面からの反射光は対物レンズ７
を経て、ダイクロイックミラー３８で反射し、１／４波
長板３７を通過して偏向ビームスプリッタ３６に入射す
る。この反射光は１／４波長板を２回透過しているの
で、その偏向面が９０°回転している。よって、反射光
は偏向ビームスプリッタ３６を透過し、第２の空間フィ
ルタ１５に入射する。ここで、反射光学系の光学素子
は、試料で第１の方向に走査されるｍ×ｎ本のサブビー
ムによって形成される各光スポットからの反射光が試料
と共役の位置にある空間フィルタ１５の各スリットにそ
れぞれ入射するように設定する。従って、空間フィルタ
の各スリットは、第１の方向に振動するｍ×ｎ本の反射
光により走査され、これら反射光はスリットをそれぞれ
通過し、背後に配置した第２の画像検出器１６の各ライ
ンの受光素子列に入射する。すなわち、第２の画像検出
器の、空間フィルタ１５の各スリットとそれぞれ対応す
る各ラインの受光素子列が、音響光学素子４３により偏
向されたサブビームにより走査されることになる。尚、
画像検出器と空間フィルタとが一体化され、特定のライ
ンの受光素子だけに光が入射するように構成した、所謂
ＴＤＩセンサを用いることもできる。

【００２９】次に、この撮像装置の駆動制御について説
明する。駆動制御を行うために同期信号発生回路４０を
設け、この同期信号発生回路４０から送出される駆動信
号に基づいて各装置を制御する。同期信号発生回路４０
から、モータドライバ４１にステージ送りパルスを供給
し、モータドライバ４１からの駆動信号によりステージ
駆動モータ４２を駆動し、試料ステージ５を第１及び第
２の方向に駆動する。

【００３０】同期信号発生回路４０から第１及び第２の
画像検出器１１及び１６にラインシフトパルスをそれぞ
れ供給し、例えば４０ｋＨｚのライン転送速度で１ライ
ン毎に各受光素子列に蓄積された電荷を順次転送し直列
に出力する。さらに、同期信号発生回路４０から、音響
光学素子３３の駆動制御を行う音響光学素子制御回路４
３に４０ｋＨｚの駆動パルスを供給し、音響光学素子３
３を画像検出器のライン転送速度と同一の周波数で駆動
制御する。従って、ｍ×ｎ本のサブビームで走査する場
合、試料及び各受光素子はｎ回走査されることになる。

【００３１】本発明の実施の形態においては、試料の移
動速度と画像検出器のライン転送速度との間で正確な同
期をとる必要がある。このため、この例では、レーザ干
渉計のようなステージ位置検出装置４４を用いて、試料
ステージ４の位置を検出し、その結果を同期信号発生回
路４０に供給する。同期信号発生回路では、検出された
試料ステージの位置に応じて、画像検出器のライン転送
速度と試料ステージの移動速度とが対応するように画像
検出器用のラインシフトパルスの周波数を修正する。こ
のようなフィードバック系を用いることにより、ステー
ジの移動に僅かな速度誤差が生じても、画像検出器の転
送速度とステージの移動速度とを正確に対応させること
ができる。

【００３２】第１及び第２の画像検出器１１、１６の出
力を欠陥検出回路に供給し、加算器を用いてこれら画像
検出器の出力信号の和信号を発生させ、この和信号を閾
値と比較することにより異物の存在を検出することがで
きる。

【００３３】次に、画像検出器とその前面に配置した空
間フィルタとの関係について説明する。図２は第２の画
像検出器１６の受光素子の配列とその前面に配置した第
２の空間フィルタ１５のスリットの配列との関係を示す
線図である。第２の画像検出器１６は第１の方向（Ｈ方
向）と対応する方向に沿って２，０４８個の受光素子が
配列されて１ラインを構成し、第１の方向と直交する第
２の方向（Ｖ方向）に２００ラインの受光素子が配列さ
れている。

【００３４】空間フィルタ１５のスリットＳ１〜Ｓｎ
は、画像検出器１６の第３ライン、第８ライン、第１３
ライン......上に５ライン毎に配列する。従って、画像
検出器の第３ライン、第８ライン、第１３ライン......
（５ｌ＋３）..... 番目のラインの受光素子にだけ試料
であるフォトマスクからの反射光が入射する。従って、
５ｌ＋１番目の受光素子列の受光素子にだけ光が入射
し、これら受光素子列間に位置する受光素子は転送され
たきた電荷を次段の受光素子列に転送する機能果たすも
のである。画像検出器１６には、Ｖ方向ＣＣＤ回路２０
及びＨ方向ＣＣＤ回路２１を接続する。Ｖ方向ＣＣＤ回
路２０の制御により各ラインの受光素子にそれぞれ生じ
た電荷は１ライン毎に次段の受光素子に順次転送し、Ｈ
方向ＣＣＤ回路２１の駆動制御により各ラインの受光素
子に蓄積された電荷を直列に順次出力する。

【００３５】この例では、試料台の移動速度と画像検出
器のＶ方向（第２の方向に対応する方向）の転送速度と
を対応させる。すなわち、試料がｉ番目のサブビーム列
により走査された後隣接するｉ＋１番目のサブビーム列
により走査されるまでの時間と、受光側の空間フィルタ
１５のｉ番目のスリットと対応する受光素子列に蓄積さ
れた電荷が隣接するｉ＋１番目のスリットに対応する受
光素子列に転送されるまでの時間とが一致するように設
定する。このように構成することにより、試料はライン
状の照明光により複数回走査されたことと等価であり、
一方画像検出器の受光素子は電荷蓄積能力を有している
ので、各走査によりそれぞれ生じた電荷が順次蓄積され
ることになる。この結果、光学素子等に起因するノイズ
が大幅に低減され、Ｓ／Ｎ比の高い高感度の出力信号を
出力することができる。しかも、受光素子の電荷蓄積能
力を積極的に利用しているので、光学素子に対する吸収
率の高い紫外光を用いても高い出力レベルの高感度の出
力信号を発生させることができる。

【００３６】図３は、レーザビームの照射を示す図であ
る。本発明にかかる撮像装置における画像形成は、第２
の方向（Ｖ方向）に１００〜２００ライン電荷を移動す
る間に行われるので、その間に全画素をスキャンされた
照明光が埋め尽くせば良い。第２のフィルタ１５は、２
００ラインの第２の方向の受光素子の５ラインのうち1
ラインだけ開口している。従って、画像検出器１６にお
いて、４０ラインの受光素子列により撮像することにな
る。本発明の実施の形態では、この４０ラインの受光素
子列を効率良く照明している。

【００３７】上述のように、回折格子３２は、レーザー
ビームをｍ×ｎの２次元配列に回折させるものである。
この回折格子は、図３に示されるように、例えば４１×
２０１の８２４１点のサブビーム１００を生成する。通
常、格子の点数は、奇数×奇数に設計される。この４１
×２０１のサブビーム１００において、第２の方向に相
当する４１個のサブビームのピッチは、第２の空間フィ
ルタ１５の間隔に合致している。そして、図３に示され
るように、これらの８２４１点のサブビーム１００を第
１の方向に対して音響光学素子３３により一斉に移動さ
せる。これらのサブビームは、サブビームが移動するこ
とによって形成される４１本の照射域が連続するよう
に、隣のサブビームの最初の位置と隣接する位置まで移
動し、元の位置に戻る。このとき、元の位置に戻る場合
には、電気光学（ＥＯ）素子を用いて、音響光学素子に
入るレーザビームをカットすることが望ましい。

【００３８】図４は、レーザビームの走査を示すタイミ
ング図である。図４では、１点のサブビーム１００の照
射位置の変化を時系列的に示したものである。縦軸は、
第１の方向の位置を示す。縦軸の０は、最初にサブビー
ム１００が位置する地点を示す。縦軸のＤは、移動した
サブビーム１００が１Ｈ期間後に位置する地点を示す。
このＤ点は、隣のサブビームの最初の位置と隣接する地
点に一致させる様に、音響光学偏向素子のスキャン速度
を調整する。横軸は時間を示す。Ｈは、一走査期間を示
す。これは、前記のライン転送周波数の逆数である。図
４に示されるように、サブビーム１００は、一走査期間
内にＤ点まで移動する。次の走査期間の開始時には、Ｄ
点より走査を開始する。音響光学偏向素子の偏向周波数
は、ライン転送周波数の１／ｋに設定してあるので、ｋ
Ｈ期間走査されたのちに元の原点０に戻り、そこから次
の走査を行う。図４は、１点のサブビームの照射位置の
変化を示すものであるが、８２４１点の全サブビームも
同様に移動する。

【００３９】以上説明したように、この発明の実施の形
態１にかかる撮像装置では、回折格子によりｍ×ｎの２
次元のサブビームを形成し、これらのサブビームを同時
に移動させることにより、１本あたりのサブビームの移
動距離を短くでき、結果として高速スキャンを実現でき
る。

【００４０】発明の実施の形態２．図５は、発明の実施
の形態２にかかる撮像装置におけるレーザビームの走査
を示すタイミング図である。前記のｋの値を２０とし、
１走査線でスキャンする量を隣接するサブビームのスポ
ット間の４分の１としている。即ち、図５に示されるよ
うに５走査線の時間５Ｈで隣接するサブビームのスポッ
ト間の距離とあと４分の１だけスキャンしている。この
間にＴＤＩ上の電荷は再び感度のあるライン部分に達す
るが、走査されたサブビームは、原点０にあった時、ひ
とつ隣にあったビームが１Ｈ後に達した地点に一致し、
そこからスキャンを開始する。従って、１走査線でサブ
ビームが移動する量は、発明の実施の形態１にて説明し
た場合に比べて４分の１でよい。この方法で照明する
と、走査線間隔が時間にして６μｓほどでも、レーザス
キャンの周期をその２０倍に引き伸ばせるから帰線期間
の影響も２０分の１となる。

【００４１】この発明の実施の形態２では、ｉ番目のサ
ブビーム列が入射する位置から第１の方向に隣接するｉ
＋１番目のサブビーム列が入射する位置まで移動する時
間に、ｍ×ｎ本のサブビームが第２の方向に連続するよ
うに音響光学素子を駆動制御しているため、さらに効率
的にビームを走査することが可能となる。

【００４２】発明の実施の形態３．発明の実施の形態３
にかかる撮像装置は、イメージの歪みを改善する手段を
有する。まず、イメージの歪みが発生する要因について
説明する。レーザビームのスポットは、第１の方向に移
動する。このとき、同時に、試料６も連続的に第２の方
向に移動する。そうすると、レーザビームのスポット１
００ａは、図６に示されるように、試料６上を斜めに走
査されることになる。即ち、レーザビームのスポット１
００ａは、第１の方向に移動するとともに、第２の方向
と反対の方向に移動する。そして、試料６上を反射又は
透過したレーザビームのスポット１００ａは、画像検出
器１６のＣＣＤ素子により検出される。このとき、ＣＣ
Ｄ素子により検出される入射光は、試料６上で斜めに走
査された部分に対応するものである。これに対して、Ｃ
ＣＤ素子は、一走査時間ごとに電荷が移動する。従っ
て、斜めに走査された部分に対応する入射光を、第１の
方向と平行な領域を走査された部分として検出すること
になる。従って、第１の方向に隣接するサブビームのス
ポット間を繰り返し周期として、鋸刃状にイメージが歪
んでしまう。

【００４３】この現象を防ぐために、本発明の実施の形
態３にかかる撮像装置は、ある程度第１の方向にレーザ
をスキャンしたら、今度は逆方向に振り戻すようにす
る。こうすると鋸刃の方向が逆転し、結果としてスムー
ズな画像を得ることができる。

【００４４】図７は、試料上のレーザビームの動きを説
明するための図である。図７に示されるように、サブビ
ーム１００ａは、ａの矢印に示す方向（以下、順方向）
へ走査するのみならず、サブビーム１００ｂをｂの矢印
に示す方向（以下、逆方向）へも走査する。即ち、サブ
ビーム１００ｂを、第１の方向と反対の方向及び第２の
方向と反対の方向へも同時に移動させる動作を、サブビ
ーム１００ａの順方向への走査のうちに含ませる。

【００４５】具体的には、このような動作は、音響光学
素子３３を音響光学素子制御回路４３によって制御する
ことによって実現する。例えば、図８に示すタイミング
チャートに従って制御する。この例では、最初の走査期
間（０〜Ｈ）、次の走査期間（Ｈ〜２Ｈ）、さらに次の
走査期間（２Ｈ〜３Ｈ）は、サブビーム１００ａを順方
向へ走査する。その次の走査期間（３Ｈ〜４Ｈ）は、サ
ブビーム１００ｂを逆方向へ走査する。そして走査期間
（４Ｈ〜５Ｈ）、次の走査期間（５Ｈ〜６Ｈ）、さらに
次の走査期間（６Ｈ〜７Ｈ）は、サブビーム１００ａを
順方向へ走査する。その次の走査期間（７Ｈ〜８Ｈ）
は、サブビーム１００ｂを逆方向へ走査する。

【００４６】このように走査することによって、鋸歯上
のイメージの歪みを低減することができる。

【００４７】発明の実施の形態４．発明の実施の形態４
は、発明の実施の形態１乃至３において説明した撮像装
置を備えたフォトマスクの欠陥検出装置に関する。この
フォトマスクの欠陥検出装置の構成は、例えば、特許３
１９０９１３号公報にて詳細に説明されるものである。
この例では、２個の撮像ヘッドを用いてダイトウダイ比
較により欠陥を検出する。多くのフォトマスクは同一の
ダイ即ちチップが複数個形成されているので、同一構成
の２個の撮像ヘッドを用いてダイ対ダイ或いはチップ対
チップの関係で２個の隣接するマスクパターンを撮像
し、その結果を比較することにより欠陥検出を行なうこ
とができる。

【００４８】その他の発明の実施の形態．上述の例で
は、試料からの反射光を検出する場合にｍ×ｎ本のサブ
ビームを用いたが、これに限らず、試料からの透過光を
検出する場合に用いるようにしてもよい。この場合に
は、図１に示される第１の光源１、波長フィルタ２、第
１の空間フィルタ３及び照明レンズ４が、アルゴンレー
ザ３０、エキスパンダ３１、回折格子３２、音響光学素
子３３、レンズ３４と置き換わる。

【００４９】また、回折格子３２によって形成されるサ
ブビームは、２次元状に形成されればよく、必ずしも照
射すべき領域全体に亘って一様である必要はない。

【００５０】発明の実施の形態４では、フォトマスクの
欠陥検査に適用する例について説明したが、これに限ら
ず、各種の基板上に形成されたパターンの撮像及び欠陥
検査についても適用できる。例えば、半導体デバイスの
製造工程中に半導体ウエハの表面に形成されたパターン
の撮像装置や欠陥検査装置として適用できる。さらに、
コンフォーカル光学系は、焦点深度が比較的短いため、
基板等の表面の平坦性や基板の反り等の検査にも適用す
ることができ、従ってパターンの形成されていない試料
例えばフォトマスクブランクスや半導体ウエハブランク
スの欠陥検査にも利用できる。さらに、液晶表示装置の
基板の欠陥検査にも利用することができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、高速スキャンを可能と
する撮像装置及びフォトマスクの欠陥検査装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる撮像装置及びフォトマスク欠陥
検査装置の構成を示す図である。

【図２】画像検出器と空間フィルタとの関係を示す線図
である。

【図３】レーザビームの照射を説明するための図であ
る。

【図４】レーザビームの走査を示すタイミング図であ
る。

【図５】他のレーザビームの走査を示すタイミング図で
ある。

【図６】試料上のレーザビームの動きを説明するための
図である。

【図７】試料上のレーザビームの動きを説明するための
図である。

【図８】他のレーザビームの走査を示すタイミング図で
ある。

【符号の説明】

１ 第１の光源 ２ 波長フィルタ ３ 第１の空間フィルタ ４ 照明レンズ ５ 試料ステージ ６ 試料 ７ 対物レンズ １０ 第２の空間フィルタ １１ 第１の画像検出器 １５ 第２の空間フィルタ １６ 第２の画像検出器 ３０ アルゴンレーザ ３２ 回折格子 ３３ 音響光学素子 ３４ レンズ ３５ 全反射ミラー ３６ 偏向ビームスプリッタ ３７ １／４波長板 ４０ 同期信号発生回路 ４３ 音響光学素子制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB02 BA10 BB07 BB20 BC05 BC10 CA03 CB01 CB02 CD06 DA07 4M106 AA01 AA02 CA39 CA47 DB04 DB08 DB11 DJ18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像すべき試料を第１の方向に移動させる
   試料ステージと、 光ビームを発生する光源と、 この光ビームから第１の方向に対応する方向及び当該第
   １の方向と直交する第２の方向に沿って所定の間隔でｍ
   ×ｎ本のサブビームを発生させる回折格子と、 前記ｍ×ｎ本のサブビームを第１の方向に偏向するビー
   ム偏向装置と、 前記試料からの透過光又は反射光を受光する画像検出器
   であって、前記第１及び第２の方向に沿って２次元アレ
   イ状に配列された複数の受光素子を有し、第１の方向に
   配列された各ラインの受光素子に蓄積された電荷を所定
   のライン転送速度で１ライン毎に順次転送し、受光素子
   に蓄積された電荷を順次出力する画像検出器と、 前記試料ステージと前記画像検出器との間に配置され、
   第２の方向に沿って所定のピッチで形成され第１の方向
   に延在する複数のスリットを有する空間フィルタと、 前記画像検出器及びビーム偏向装置の駆動を制御する駆
   動制御回路とを備え、 前記試料表面を走査するｍ×ｎ本のサブビームによる反
   射光又は透過光が前記空間フィルタの各スリットを経て
   前記画像検出器に入射するように構成し、 前記試料ステージの移動速度と前記画像検出器の電荷転
   送速度とを、前記試料の、ｉ番目のサブビーム列が入射
   する位置から第２の方向に隣接するｉ＋１番目のサブビ
   ーム列が入射する位置まで移動する時間と、前記画像検
   出器の、空間フィルタのｉ番目のスリットを通過した光
   が入射する受光素子列に蓄積された電荷が隣接するｉ＋
   １番目のスリットを通過した照明光が入射する受光素子
   列に転送されるまでの時間とが互いに等しくなるように
   設定し、 前記駆動制御回路は、前記ｍ×ｎ本のサブビームが第１
   の方向に連続するようにビーム偏向装置を駆動制御した
   撮像装置。
2. 【請求項２】前記駆動制御回路は、一走査期間に、前記
   ｍ×ｎ本のサブビームが第１の方向に連続するようにビ
   ーム偏向装置を駆動制御したことを特徴とする請求項１
   記載の撮像装置。
3. 【請求項３】前記駆動制御回路は、ｉ番目のサブビーム
   列が入射する位置から第２の方向に隣接するｉ＋１番目
   のサブビーム列が入射する位置まで移動する時間に、前
   記ｍ×ｎ本のサブビームが第１の方向に連続するように
   ビーム偏向装置を駆動制御したことを特徴とする請求項
   １記載の撮像装置。
4. 【請求項４】前記駆動制御回路は、前記ｍ×ｎ本のサブ
   ビームを第１の方向に移動させることによって走査する
   とともに、第１の方向と反対の方向に移動させることに
   よっても走査することを特徴とする請求項１記載の撮像
   装置。
5. 【請求項５】前記ビーム偏向装置は、音響光学素子であ
   ることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の撮像
   装置。
6. 【請求項６】前記請求項１、２、３、４又は５記載の撮
   像装置を有し、試料としてフォトマスクを欠陥検出する
   フォトマスクの欠陥検出装置。