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JP2023073914A - Mask inspection device and mask inspection method - Google Patents

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JP2023073914A JP2021186688A JP2021186688A JP2023073914A JP 2023073914 A JP2023073914 A JP 2023073914A JP 2021186688 A JP2021186688 A JP 2021186688A JP 2021186688 A JP2021186688 A JP 2021186688A JP 2023073914 A JP2023073914 A JP 2023073914A
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JP
Japan
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light
image
inspection
sensor
image data
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JP2021186688A
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Japanese (ja)
Inventor
寿明 大瀧
Hisaaki Otaki
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Nuflare Technology Inc
Original Assignee
Nuflare Technology Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide an inspection device capable of measuring a change in an uneven distribution of illumination light.CONSTITUTION: A mask inspection device 100 includes a beam splitter 190 that splits inspection light, a TDI sensor (imaging sensor 105) that captures an image of a mask substrate obtained by irradiating the mask substrate on which a pattern is formed with first light split from the inspection light and outputs image data, a line sensor 194 that receives second light split from the inspection light and measures a change over time in a light intensity distribution in a direction orthogonal to the accumulation direction of the TDI sensor, a correction circuit 117 that corrects the image data output from the TDI sensor in accordance with the location of the light intensity distribution using the value of the light intensity distribution that changes over time, a comparison circuit 108 that compares an image to be inspected using the corrected image data with a predetermined image.SELECTED DRAWING: Figure 1

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, it relates to an inspection apparatus for inspecting a pattern defect of a mask substrate.

近年、大規模集積回路(LSI)の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン(マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する)を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。 2. Description of the Related Art In recent years, as large-scale integrated circuits (LSIs) have become highly integrated and have large capacities, the circuit line width required for semiconductor elements has become increasingly narrow. These semiconductor elements are manufactured by exposing and transferring the pattern onto a wafer using a reduction projection exposure apparatus called a stepper using an original image pattern (also called a mask or reticle, hereinafter collectively referred to as a mask) on which a circuit pattern is formed. Manufactured by circuit forming.

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。 In addition, the improvement of yield is essential for the manufacture of LSIs, which requires a great manufacturing cost. One of the major factors that reduce the yield is pattern defects such as shape defects and/or dimensional defects of the mask used when exposing and transferring ultrafine patterns onto semiconductor wafers by photolithography technology. be done. In recent years, as the dimensions of LSI patterns formed on semiconductor wafers have become finer, the dimensions that must be detected as pattern defects have become extremely small. Therefore, it is necessary to improve the precision of pattern inspection apparatuses for inspecting 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。 As an inspection method, for example, a "die to die inspection" that compares optical image data obtained by imaging the same pattern at different locations on the same mask, and a pattern designing CAD data as a mask. The drawing data (design data) converted into the device input format for input by the drawing device at the time of drawing is input to the inspection device, and based on this, a reference image is generated, and it becomes measurement data that captures the pattern. There is a "die to database inspection" that compares optical images.

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 light amount of the laser light, which is the inspection light for imaging the pattern on the mask, changes with time. Conventionally, changes in the amount of light over time have been measured by splitting a portion of the inspection light in an illumination system, condensing the light with a lens, collecting the entire luminous flux, and measuring the light amount of the entire luminous flux with a sensor. A method of correcting pixel values of an image using changes in the measured light intensity of the entire luminous flux has been studied (see, for example, Patent Document 1). However, the amount of light is distributed rather than uniquely in the entire illumination field. Such a change in distribution unevenness of the illumination causes an error in the captured image. With this measurement method, it was difficult to monitor changes in the uneven distribution of the illumination field at the mask conjugate position. Therefore, there is a problem that even if the light amount of the total luminous flux is measured, the change according to the position of the light amount distribution cannot be detected. As a method for correcting the amount of light, a method of measuring the amount of light in a part of the image sensor is being considered, but it is difficult to follow changes in the uneven distribution of the illumination light, 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。 Accordingly, embodiments of the present invention provide an inspection apparatus and method capable of measuring changes in distribution unevenness 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 that splits the inspection light;
a time delay integration (TDI) sensor that captures an image of a mask substrate obtained by irradiating a mask substrate having a pattern formed thereon with a first light branched from inspection light and outputs image data;
a line sensor that receives the second branched light of the inspection light and measures a temporal change in the light amount distribution in the direction orthogonal to the accumulation direction of the TDI sensor;
a correction unit that corrects the image data output from the TDI sensor according to the position of the light intensity distribution using the value of the light intensity distribution that changes over time;
a comparison unit that compares the image to be inspected using the corrected image data with a predetermined image;
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。 Further, it is preferable that the correction unit corrects the image data at the target position using the value of the position of the light amount distribution corresponding to the target position of the image data in terms of the mask surface.

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。 Further, it is preferable that the correcting 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 of 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。 Also, the inspection light is preferably illuminated using Koehler 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。 Further, it is preferable that the correcting unit 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:
a step of branching the inspection light;
A step of capturing an image of the mask substrate obtained by irradiating the mask substrate on which the pattern is formed with the first branched light of the inspection light using a time delay integration (TDI) sensor, and outputting image data. and,
a step of using a line sensor to receive the second light branched from the inspection light and measuring a temporal change in the light amount distribution in a direction orthogonal to the accumulation direction of the TDI sensor;
correcting the image data output from the TDI sensor according to the position of the light intensity distribution using the value of the light intensity distribution that changes with time;
comparing the image under inspection using the corrected image data to a predetermined image and outputting the results;
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 the embodiments of the present invention, changes in distribution unevenness of illumination light can be measured. Therefore, the change according to the position of the distribution unevenness can be corrected. As a result, the reproducibility of the device can be improved.

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 the configuration of a pattern inspection apparatus according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1における検査領域を説明するための概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining an inspection area according to Embodiment 1; FIG. 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。FIG. 4 is a diagram for explaining a temporal change in light amount distribution in Embodiment 1; 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。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of measuring distribution unevenness of illumination according to Embodiment 1; FIG. 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。FIG. 10 is a diagram for explaining light amount measurement in a comparative example of the first embodiment; 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 and 4B are diagrams for explaining light intensity measurement in Embodiment 1. FIG. 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 flow chart showing main steps of an inspection method according to Embodiment 1; 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. 4 is a diagram for explaining a correction method according to the first embodiment; FIG. 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。4 is a diagram for explaining the relationship between magnification and image size at each position in Embodiment 1. FIG. 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。4 is a diagram for explaining the relationship between each position of the light amount distribution and the position of the image of the TDI sensor in Embodiment 1. FIG. 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. 4 is a diagram for explaining filter processing according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1における比較回路の内部構成の一例を示す図である。2 is a diagram showing an example of an internal configuration of a comparison circuit according to Embodiment 1; FIG.

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 the pattern inspection apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, an inspection apparatus 100 for inspecting 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 (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 Koehler illumination optical system 300, a relay lens 31, a beam splitter 32, a transmission illumination optical system 170, a reflection illumination optical system 270, an XYθ table 102, an objective lens 104, a beam Splitter 176, mirror 177, imaging optical system 178, imaging optical system 278, imaging sensor 105, sensor circuit 106, correction circuit 117, stripe pattern memory 123, imaging sensor 205, sensor circuit 206, correction circuit 217, 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, transillumination optics 170 includes 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 reflected illumination optical system 270 is composed of one or more lenses and/or one or more mirrors. In the example of FIG. 1, the reflected illumination optics 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 transferred from an autoloader (not shown) is placed on the XYθ table 102 . The substrate 101 includes, for example, an exposure photomask for transferring a pattern to a semiconductor substrate such as a wafer. A plurality of graphic patterns to be inspected are formed on this photomask. The substrate 101 is placed, for example, on the XYθ table 102 with the pattern formation surface facing downward.

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。 As the imaging sensors 105 and 205, for example, TDI (time delay integration) sensors are preferably used. A TDI sensor has a plurality of photosensor elements arranged two-dimensionally. Each photosensor element is set with a predetermined image accumulation time (or sometimes referred to as a scan time; the same shall apply hereinafter) when capturing an image. The TDI sensor integrates and outputs the outputs of a plurality of photosensor elements arranged in the scanning direction. A plurality of photosensor elements arranged in the scanning direction pick up images of the same pixels while shifting the time according 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。 Beam splitter 190 is positioned within transillumination optics 170 . The line sensor 194 is arranged at a position conjugate with the pattern formation surface of the substrate 101 . Beam splitter 290 is positioned within reflective illumination optics 270 . The line sensor 294 is arranged at a position conjugate with the pattern formation 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 sensors 194 and 294 have a plurality of photosensor elements arranged in a direction perpendicular to the scanning direction (eg Y direction). The number of photosensor elements of the line sensors 194 and 294 may be the same as or different from the number of photosensor elements arranged in a direction perpendicular to the scanning direction of the imaging sensors 105 and 205 (for example, the Y direction). I don't mind.

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。 Koehler illumination optics 300 includes, for example, beam expander 302 , rotating phase plate 306 , splitting lens 304 , collimating lens 308 , and 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, the control computer 110 that controls the inspection apparatus 100 as a whole is connected via the bus 120 to the magnetic disk device 109, the memory 111, the position circuit 107, the comparison circuit 108, the reference image creation circuit 112, and the table control circuit. 114.

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 comparator circuit 108 . The function of the correction circuit 117 is preferably installed in the sensor circuit 106 as well. Similarly, correction circuit 217 may preferably be implemented with its functionality within 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。 Also, the XYθ table 102 is driven by a drive mechanism 115 . The drive 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, Y-axis motor, and θ-axis motor. The XYθ table 102 is an example of a stage. The reference image generation circuit 112 is also 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。 Linear motors, for example, can be used for these X-axis motor, Y-axis motor, and θ-axis motor. The XYθ table 102 can be moved in horizontal and rotational directions by motors for the XYθ axes. The XYθ table 102 is adjusted to the focal position (optical axis direction: Z-axis direction) between the pattern forming surface of the substrate 101 and the imaging sensors 105 and 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。 A series of "circuits" such as the position circuit 107, the comparison circuit 108, the reference image generation circuit 112, and the table control circuit 114 have processing circuits. Such processing circuits include electrical circuits, computers, processors, circuit boards, quantum circuits, or semiconductor devices. Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. For example, a series of “circuits” such as comparison circuit 108 , reference image generation circuit 112 , and table control circuit 114 may be configured and executed by control computer 110 . Input data required for the comparison circuit 108, the reference image generation circuit 112, and the table control circuit 114 or the results of calculations are stored in a memory (not shown) or the memory 111 in each circuit each time. Input data necessary for the control computer 110 or results of calculation are stored in a memory (not shown) in the control computer 110 or the memory 111 each time. A program that causes a computer, processor, or the like to be executed may be recorded on a recording medium such as the magnetic disk device 109 or the like.

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 inspection apparatus 100, light source 103, Koehler illumination optical system 300, relay lens 31, beam splitter 32, transmission illumination optical system 170, objective lens 104, beam splitter 176, mirror 177, imaging optical system 178, imaging sensor 105, sensor The circuit 106 and the correction circuit 117 constitute a transmission inspection optical system with a high magnification M1. As the magnification M1, for example, an inspection optical system with a magnification of 200 to 300 is configured.

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 apparatus 100, the light source 103, the Koehler illumination optical system 300, the relay lens 31, the beam splitter 32, the reflected illumination optical system 270, the beam splitter 176, the objective lens 104, the imaging optical system 278, the imaging sensor 205, the sensor The circuit 206 and the correction circuit 217 constitute a reflection inspection optical system with a high magnification M1. As the magnification M1, for example, an inspection optical system with a magnification of 200 to 300 is configured.

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), which is the basis for pattern formation on the substrate to be inspected 101 , is input from the outside of the inspection apparatus 100 and stored in the magnetic disk device 109 . A plurality of figure patterns are defined in the drawing data, and each figure pattern is usually composed of a combination of a plurality of element figures. Note that there may be a figure pattern composed of one figure. A corresponding pattern is formed on the substrate 101 to be inspected based on each figure pattern defined by 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, in FIG. 1, constituent parts necessary for explaining the first embodiment are described. It goes without saying that other configurations normally required for the inspection apparatus 100 may be included.

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 emits, for example, laser light (for example, DUV light) having a wavelength of about 190 to 200 nm (an example of ultraviolet light) as inspection illumination light. By making the laser beam 301 emitted from the light source 103 incident on the Koehler illumination optical system 300, ideally, inspection light capable of uniformly illuminating the surface is generated. Specifically, it operates as follows. A laser beam 301 emitted from a light source 103 is expanded by a beam expander 302 and passed through a rotating phase plate 306 to reduce spatial coherency. Light passing through the rotating phase plate 306 generates a surface light source at the split lens 304 . After that, a collimator lens 308 generates a Fourier plane of the surface light source, and an illumination slit 310 is arranged 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 has passed 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. When reflection inspection is not performed, the light branched to the reflection illumination optical system 270 may be shielded. Conversely, when transmission inspection is not performed, the light branched to the transmission illumination optical system 170 may be blocked. In FIG. 1, the inspection light for transmission inspection and the image separated by the beam splitter 32 are indicated by dotted lines. In FIG. 1, the inspection light and image for reflection inspection separated by the beam splitter 32 are indicated 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 transmission inspection, inspection light for transmission inspection separated by the beam splitter 32 is reflected by the mirror 134 and enters the beam splitter 190 . The inspection light for transmission inspection is split into two optical paths by the beam splitter 190 . For example, 0.1 to 10% (for example, 1%) of the inspection light for transmission inspection is separated toward the cylinder lens 192 as correction light. The remainder of the inspection light becomes transmitted illumination light. Of the inspection light, transmitted illumination light (first light) split by the beam splitter 190 is reflected by the mirror 138 and illuminates the substrate 101 through the lens 171 . Transmitted light that has passed through the substrate 101 passes through the beam splitter 176 via the objective lens 104 . Then, it is reflected by the mirror 177, formed as an optical image (transmission image) by the imaging optical system 178 on the imaging sensor 105, and enters. In this manner, the imaging sensor 105 captures a transmission 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。 A pattern image formed on the image sensor 105 is photoelectrically converted by each photosensor element of the image sensor 105 , and a value after integration of a plurality of photosensor elements arranged in the scanning direction is output to the sensor circuit 106 . Then, it is A/D (analog/digital) converted by the sensor circuit 106 .

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。 Alternatively/and in reflection inspection, the inspection light for reflection inspection separated by the beam splitter 32 enters the beam splitter 290 . The inspection light for 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 reflection inspection is separated toward the cylinder lens 292 as correction light. The remainder of the inspection light becomes the reflected illumination light. Of the inspection light, the reflected illumination light (second 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 reflective illumination optical system 170, the beam splitter 176, and the objective lens 104 illuminates the patterned substrate 101 to be inspected. Reflected light from the substrate 101 passes through the objective lens 104 and the beam splitter 174, is formed as an optical image (reflected image) by the imaging optical system 278 on the imaging sensor 205, and enters the imaging sensor 205. FIG. In this manner, the imaging sensor 205 captures a 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。 A pattern image formed on the image sensor 205 is photoelectrically converted by each photosensor element of the image sensor 205 , and a value after integration of a plurality of photosensor elements arranged in the scanning direction is output to the sensor circuit 206 . Then, it is A/D (analog/digital) converted by the sensor circuit 206 .

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。 FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining inspection areas in the first embodiment. As shown in FIG. 2, the inspection area 10 (entire inspection area) of the substrate 101 is virtually divided into a plurality of strip-shaped inspection stripes 20 having a scanning width W of the TDI sensor 105 in the Y direction, for example. . Then, the inspection apparatus 100 acquires an image (stripe area image) for each inspection stripe 20 . For each inspection stripe 20, a laser beam (inspection light) is used to pick up an image of a graphic pattern arranged in the inspection stripe 20 in the longitudinal direction (X direction) of the stripe region. In order to prevent an image from being lost, it is preferable that the plurality of inspection stripes 20 be set so that adjacent inspection stripes 20 overlap each other 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。 As the XYθ table 102 moves, the TDI sensor 105 relatively continuously moves in the X direction to acquire an optical image. The TDI sensor 105 continuously captures optical images with a scan width W as shown in FIG. In other words, the TDI sensor 105 picks up an optical image on the surface of the substrate 101 on which a plurality of figure patterns are formed while relatively moving in the integration direction of the TDI sensor 105 . In the first embodiment, after an optical image of one inspection stripe 20 is captured, the optical image of the scan width W is similarly captured while moving in the Y direction to the position of the next inspection stripe 20 and then moving in the opposite direction. Take images continuously. That is, imaging is repeated in the forward (FWD)-back forward (BWD) directions in opposite directions on the outbound and return trips.

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。 In the actual inspection, the stripe area image of each inspection stripe 20 is divided into images of a plurality of rectangular frame areas 30, as shown in FIG. Then, each image in the frame area 30 is inspected. For example, it is divided into a size of 1024×1024 pixels. Therefore, a reference image to be compared with the frame image 31 of the frame area 30 is similarly 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。 Here, the imaging direction is not limited to repetition of forward (FWD)-back forward (BWD). You may image from one direction. For example, FWD-FWD may be repeated. Alternatively, 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。 3A and 3B are diagrams for explaining temporal changes in the light amount distribution according to the first embodiment. FIG. The example of FIG. 3 shows the case where the imaging sensor 105 (205) images the inspection stripe 20 located at Y=Y0 to Y1. As shown in FIG. 3, there is a light amount distribution of the inspection light in the direction (Y direction) orthogonal to the scanning direction in the area A arranged in the scanning direction. As scanning progresses, when scanning area B, the light intensity distribution of the inspection light in the direction (Y direction) perpendicular to the scanning direction of area B is different from the inspection light amount distribution in the direction (Y direction) perpendicular to the scanning direction of area A. It differs from the light quantity distribution of light. In other words, the light amount distribution of the inspection light changes with time. In this way, the amount of light is not unique but distributed over the entire illumination field. Such a change in distribution unevenness of the illumination causes an error in the captured image. With the conventional measurement method of measuring the amount of light by the total luminous flux, it was difficult to monitor changes in the uneven distribution of the illumination field at the mask conjugate position. Therefore, there is a problem that even if the light amount of the total luminous flux is measured, the change according to the position of the light amount distribution cannot be detected. As a method for correcting the amount of light, a method of measuring the amount of light in a part of the image sensor is being considered, but it is difficult to follow changes in the uneven distribution of the illumination light, and another method is required. . Therefore, in Embodiment 1, as described with reference to FIG. 1, the line sensor 194 (294) arranged at the mask conjugate position measures the change in the illumination distribution unevenness.

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。 4A and 4B are diagrams for explaining a method of measuring the distribution unevenness of illumination according to the first embodiment. FIG. In the example of FIG. 4, illustration of the illumination optical system after the Koehler illumination optical system 300 is omitted. Although the Koehler illumination optical system 300 ideally controls the inspection light to have an in-plane uniform light intensity, a light intensity distribution occurs on the substrate 101 surface as shown in FIG. Furthermore, the light intensity distribution of the laser light emitted from the light source 103 changes with time due to, for example, changes in beam diameter and optical axis. Therefore, in Embodiment 1, the line sensor 194 measures the light quantity distribution in the direction orthogonal to the scanning direction of the imaging sensor 105 .

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。 FIG. 5 is a diagram for explaining light amount measurement in a comparative example of the first embodiment. The comparative example of FIG. 5 shows a case where a spherical lens is used as a condensing lens for condensing the illumination light 11 . Therefore, the entire luminous flux of the illumination light 11 is condensed at one point, and the condensed light is measured by one photosensor 300, for example. In such a case, it becomes difficult to acquire the light amount 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。 6A and 6B are diagrams for explaining light intensity measurement in the first embodiment. FIG. As shown in FIG. 6, in the first embodiment, the illumination light 11 (second light: light for correction) split by the beam splitter 190 (290) out of the inspection light is condensed into a condensing lens having a circular shape. A columnar or semi-cylindrical cylinder lens 192 (292) is used. The cylinder lens 192 (292) is arranged so that the generatrix direction (extending direction) of the cylinder lens 192 (292) is aligned with the direction perpendicular to the scanning direction of the imaging sensor 105 (205). Similarly, the longitudinal direction of the line sensor 194 (294) is arranged so as to correspond to the direction orthogonal to the scanning direction. As a result, when the divided illumination light 11 is condensed by the cylinder lens 192 (292), the light spread in the direction in which the cylinder lens 192 (292) extends in the plane perpendicular to the traveling direction of the illumination light 11 is Light that spreads in a direction perpendicular to the extending direction of the cylinder lens 192 (292) without condensing is condensed to one point. Light passing 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, it is possible to measure the light amount distribution in the longitudinal direction of the line sensor 194 (294), which is focused only in the lateral direction of the line sensor 194 (294). The longitudinal direction of the line sensor 194 (294) is a direction perpendicular to the scanning direction of the imaging sensor 105 (205). Therefore, it is possible to measure the light quantity distribution in the direction orthogonal to the scanning direction of the imaging sensor 105 (205), which is condensed in the scanning direction of the imaging sensor 105 (205). By monitoring the light quantity distribution in this direction, it is possible to measure the temporal change of the light quantity distribution.

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。 FIG. 7 is a flow chart showing main steps of the inspection method according to the first embodiment. 7, the inspection method in Embodiment 1 includes a calibration step (S102), a correction reference value setting step (S104), a scanning step (S110), a light amount distribution measuring step (S112), and 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。 As the calibration step (S102), the imaging sensor 105 (205) is calibrated. For example, in the case of a sensor with 256 gradations, the sensitivity should be adjusted so that the gradation level when capturing an image of a white pattern is, for example, about 200 gradations. The light amount distribution of the illumination light at that time is measured by the line sensor 194 (294). The measured light amount distribution data is stored in the memory 196 (296) and output to the correction circuit 117 (207). The light amount 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。 As the correction reference value setting step (S104), the correction circuit 117 (207) inputs the data of the light amount distribution measured by the line sensor 194 (294) when calibrated in the calibration step (S102), and corrects it. It is set as the reference value S0 for use.

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 imaging sensor 105 (205) to split the transmitted inspection light from the beam splitter 190 for inspection illumination light (second An image of the substrate 101 obtained by irradiating the substrate 101 on which the pattern is formed with the light of No. 1) is captured, and the captured optical image data is output. For this purpose, first, the optical image acquisition mechanism 150 scans the inspection stripe 20 with a laser beam (inspection light), and the imaging sensor 105 (205) captures a stripe area image for each inspection stripe 20 . Specifically, it operates as follows. The XYθ table 102 is moved to a position where the target inspection stripe 20 can be imaged. In the transmission inspection, light transmitted through the substrate 101 is imaged as an optical image on the imaging sensor 105 and enters. Alternatively/and in reflection inspection, reflected light from the substrate 101 is imaged as an optical image on the imaging sensor 205 and enters.

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 pattern image formed on the imaging sensor 105 is photoelectrically converted by each photosensor element of the imaging sensor 105 and further A/D (analog/digital) converted by the sensor circuit 106 . At that time, the sensor circuit 106 converts the integrated outputs of the plurality of photosensor elements arranged in the scanning direction into gradation values and outputs the gradation values 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/and the pattern image formed on the image sensor 205 is photoelectrically converted by each photosensor element of the image sensor 205 and further A/D (analog-digital) converted by the sensor circuit 206 . At this time, the sensor circuit 206 converts the integrated outputs of the plurality of photosensor elements arranged in the scanning direction into gradation values and outputs the gradation values 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 amount distribution measuring step (S112), in parallel with the imaging by the imaging sensor 105, the line sensor 194 receives the light (second light) split by the beam splitter 190 for measurement out of the transmitted inspection light. to measure the temporal change in the light amount distribution in the direction orthogonal to the accumulation direction of the imaging sensor 105 . In other words, the line sensor 194 simultaneously measures the illumination light used for imaging by the imaging sensor 105 . The measured light amount 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/and in parallel with the imaging by the imaging sensor 205, the line sensor 294 receives the light (second light) split by the beam splitter 290 for measurement out of the reflected inspection light, and outputs it to the imaging sensor 205. A temporal change in the light quantity distribution in the direction orthogonal to the accumulation direction is measured. In other words, the line sensor 294 simultaneously measures the illumination light used for imaging by the imaging sensor 205 . The measured light amount 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) corrects the image data output from the imaging sensor 105 (205) according to the position of the light amount distribution using the value of the light amount distribution that changes with time. to correct.

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。 FIG. 8 is a diagram for explaining a correction method according to the first embodiment. A plurality of photosensor elements arranged in the scanning direction arranged in the imaging sensor 105 (205) pick up images of the same pixels while shifting the time according to the movement of the XYθ table 102 . As shown in FIG. 8, the image sensor 105 (205) integrates and outputs data of the same pixel captured at different times by a plurality of photosensor elements arranged in the scanning direction. For example, N photosensor elements are arranged in the scanning direction. An image storage 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×image accumulation time, each pixel continues to receive illumination light for image acquisition. In addition, each photosensor element shifts the area of pixels 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 the time t obtained by multiplying the number of photo sensor elements in the scanning direction used for imaging each pixel by the image accumulation time. For example, 1024 measurements are made. Data of the light amount distribution 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 value of the light quantity distribution measured during the time period when the image of the target pixel on the substrate 101 was captured by the imaging sensor 105 (205). Specifically, it operates as follows. The correction circuit 117 (207) reads out, from the memory 196 (296), data of a plurality of light amount distributions measured during the time period when the image of the target pixel on the substrate 101 was captured by the image sensor 105 (205). Then, the correction circuit 117 (207) calculates the moving average value S by totaling the value k at the corresponding position in the plurality of read light intensity distributions for each position of the light intensity distribution and dividing by the number of times of measurement 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 quantity distribution measured multiple times during the time period when the image of the target pixel was captured. Specifically, the correction circuit 117 (207) corrects by multiplying the gradation value d of the target pixel calculated by the sensor circuit 106 (206) by a ratio obtained by dividing the reference value S0 by the moving average value S. In other words, correction is performed by multiplying the ratio of the amount of illumination light during calibration to the amount of light during actual imaging.

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 the target pixel shifts in the scanning direction, the time period in which the image of the target pixel is captured also shifts while partially overlapping. Due to the deviation of the time zone, the plurality of light amount distribution data read from the memory 196 (296) are also different. Therefore, sets of a plurality of data sets of light amount distributions, which are the basis for correcting each pixel arranged in the scanning direction, also differ depending on the imaging time period. Therefore, since the moving average value S also becomes a different value, it is possible to perform correction according to the temporal change of the light intensity distribution.

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 this time, the correction circuit 117 (207) corrects the image data at the target position using the value of the position of the light amount distribution corresponding 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。 FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between magnification and image size at each position according to the first embodiment. The optical system may have different magnifications when forming an image. For example, as shown in FIG. 9, when the imaging region size of the mask substrate surface (magnification 1) is L1, the magnification is M1 on the imaging sensor 105 (205). In this case, the size of the image of the imaging region of the mask substrate surface imaged by the imaging sensor 105 (205) is the size obtained by multiplying L1 by the magnification M1. On the other hand, the magnification is M2 on the line sensor 194 (294). 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 the size obtained by multiplying L1 by the magnification M2. In this way, the size of the image L1 on the mask substrate is different on the imaging sensor 105 (205) and on the line sensor 194 (294). Therefore, each position of the light amount distribution measured by the line sensor 194 (294) does not necessarily correspond to the position in the direction orthogonal to the scanning direction of the image captured by the imaging sensor 105 (205). Corresponding positions differ depending on the difference in magnification. Therefore, a reference is required for the relationship between the position on the line sensor 194 (294) and the position on the imaging sensor 105 (205). Here, the position on the line sensor 194 (294) and the position on the imaging sensor 105 (205) are associated 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。 FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between each position of the light amount distribution and the position of the image of the TDI sensor according to the first embodiment. The example of FIG. 10 shows the case where the image of the area from the position Y=Y0 to the position Y1 on the mask substrate is captured. In the example of FIG. 10, n3 photosensor elements are arranged in the line sensor 194 (294). On the other hand, in the imaging sensor 105 (205), m photosensor elements are arranged in the Y direction orthogonal to the scanning direction. For example, m is several times larger than n3. However, in terms of mask surface conversion, the position of Y=Y0 on the mask substrate corresponds to the n1-th pixel photosensor in the line sensor 194 (294). In this case, the image sensor 105 (205) corresponds to the first pixel photosensor. The position of Y=Y1 on the mask substrate corresponds to the n2-th pixel photosensor in the line sensor 194 (294). In this case, the image sensor 105 (205) corresponds to the m-th pixel photosensor. In this way, each position on the mask substrate may be assigned to each position on the line sensor 194 (294) and the imaging sensor 105 (205) in terms of the mask surface. In other words, the position on the line sensor 194 (294) and the position on the imaging sensor 105 (205) are associated in terms of the mask surface. If there is no data corresponding to the target position on the imaging sensor 105 (205) in the light amount distribution data, for example, a value obtained by linear interpolation using data of positions before and after the target position may be used. The longitudinal size of the line sensor 194 (294) should be equal to or greater than the longitudinal size of the imaging sensor 105 (205) in terms of the mask surface.

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 amount distribution in the direction perpendicular to the scanning direction, it is possible to perform correction according to the difference in the light amount in the direction perpendicular to the scanning direction. Furthermore, temporal changes in the amount of light 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, the 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 expresses the brightness gradation (light amount) 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。 As a reference image creation step (S130), the reference image creation circuit 112 creates a reference image that serves as a reference using figure pattern data (design data). The reference image is created for each inspection stripe 20 in parallel with the scanning operation of the inspection stripe 20 . Specifically, it operates as follows. The reference image generating circuit 112 inputs graphic pattern data (design data) for each frame region 30 of the target inspection stripe 20, and converts each graphic pattern defined in the graphic pattern data into binary or multi-valued image data. Convert to

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. The figure data defining the shape, size, position, etc. of each pattern figure is stored with information such as figure code, which is an identifier for each pattern.

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 as such graphic data is input to the reference image generating circuit 112, it is developed into data for each graphic, and the graphic code, graphic dimensions, etc. indicating the graphic shape of the graphic data are interpreted. Then, it develops into binary or multi-valued design pattern image data as a pattern to be arranged in a grid of a predetermined quantization size as a unit, and outputs the data. In other words, the design data is read, and the occupancy rate of the figure in the design pattern is calculated for each square obtained by virtually dividing the frame area into squares having a predetermined size as a unit, and n-bit occupancy rate data ( design image data). For example, it is preferable to set one square as one pixel. Assuming that one pixel has a resolution of 1/2 8 (=1/256), a small area of 1/256 is allocated for the area of the figure arranged in the pixel, and the occupancy rate in the pixel is reduced. Calculate. Then, it is created as 8-bit occupation rate data. Such squares (inspection pixels) may 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 generation circuit 112 performs filter processing on 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。 FIG. 11 is a diagram for explaining filter processing according to the first embodiment. Pixel data of an optical image captured from the substrate 101 is in a state in which a filter is applied due to the resolution characteristics of the optical system used for imaging, in other words, in a continuously changing analog state. In addition, the image intensity (gradation value) is different from the developed image (design image) of digital values. On the other hand, in the graphic pattern data, as described above, the graphic pattern data is defined by the graphic code or the like, so the image intensity (gradation value) may be a digital value in the developed design image. Therefore, the reference image creation circuit 112 performs image processing (filtering) on the developed image to create a reference image that is closer to the optical image. As a result, the design image data, which is image data on the design side in which the image intensity (gradation value) is a digital value, can be matched with 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。 FIG. 12 is a diagram showing an example of an internal configuration of a comparison circuit according to Embodiment 1. FIG. 12, storage devices 70, 72, 76 such as magnetic disk devices, a frame image forming section 74, an alignment section 78, and a comparison processing section 79 are arranged in the comparison circuit 108. FIG. A series of "sections" such as the frame image creation section 74, the alignment section 78, and the comparison processing section 79 have processing circuits. Such processing circuits include electrical circuits, computers, processors, circuit boards, quantum circuits, or semiconductor devices. Also, each of the "-units" may use a common processing circuit (same processing circuit). Alternatively, different processing circuits (separate processing circuits) may be used. Input data necessary for the frame image creating section 74, the alignment section 78, and the comparison processing section 79 or the results of calculations are stored in the memory (not shown) in the comparison circuit 108 or the 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。 As a comparison step (S140), the comparison circuit 108 (an example of a comparison unit) compares the image to be inspected using the corrected image data with a predetermined 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, first, the frame image generator 74 generates a plurality of frame images 31 obtained by dividing the stripe area image (optical image) by a predetermined width. Specifically, as shown in FIG. 2, the stripe area image is divided into frame images of a plurality of rectangular frame areas 30 . For example, it is divided into a size of 512×512 pixels. Data for each frame area 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 positioning unit 78 reads the corresponding frame image 31 and the corresponding reference image from the storage devices 72 and 76 for each frame region 30, and aligns the frame image 31 and the corresponding reference image with a predetermined algorithm. are aligned. For example, alignment is performed using the method of least squares.

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 section 79 (another example of the comparison section) compares the frame image 31 with the reference image corresponding to the frame image 31 . For example, each pixel is compared. Here, both are compared for each pixel according to a predetermined determination condition, and the presence or absence of a defect such as a shape defect is determined. As a judgment condition, for example, both are compared for each pixel according to a predetermined algorithm to judge the presence or absence of a defect. For example, a difference value between pixel values of both images is calculated for each pixel, and if the difference value is greater than a threshold value Th, it is determined as a defect. The comparison result may be output to, for example, the magnetic disk device 109, a pattern monitor (not shown), or 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-to-database inspection was explained, but die-to-die inspection may also be used. In such a case, the comparison circuit 108 refers to the frame image (optical image) of the die 2 acquired for one of the frame regions for which the die-to-die inspection is performed among the plurality of frame regions 30. (reference image). First, the alignment unit 78 reads out the frame image 31 of the corresponding die 1 and the frame image of the die 2 from the storage device 76 for each frame region 30 in which the die-to-die inspection is performed. The frame image 31 and the frame image of the die 2 are aligned. For example, alignment is performed using the method of least squares. Then, the comparison processing unit 79 (comparing unit) compares the corresponding frame image 31 of the die 1 and the corresponding frame image of the die 2 pixel by pixel in each frame region 30 where the die-to-die inspection is performed.

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 distribution unevenness of illumination light. Therefore, the change according to the position of the distribution unevenness can be corrected. As a result, the reproducibility of the device can be improved. Further, in the Koehler illumination, ideally, the in-plane uniformity is obtained. Therefore, even if distribution unevenness occurs, the difference in the unevenness is small. In Embodiment 1, for example, Koehler illumination light is created by the Koehler illumination optical system 300 . In Embodiment 1, it is possible to correct a change according to the position of the fine distribution unevenness caused by Koehler 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, those described as "-circuit" have a processing circuit. Such processing circuits include, for example, electrical circuits, computers, processors, circuit boards, quantum circuits, or semiconductor devices. Each "-circuit" may use a common processing circuit (the same processing circuit) or may use different processing circuits (separate processing circuits). When using a program, the program is recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, magnetic tape device, FD, or 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 embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the 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, descriptions of parts that are not directly necessary for the explanation of the present invention, such as the device configuration and control method, are omitted, but the required device configuration and control method can be appropriately selected and used. For example, although the description of the configuration of the control unit that controls the inspection apparatus 100 has been omitted, it goes without saying that the required configuration of the control unit is 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。 In addition, all pattern inspection apparatuses and pattern inspection methods that have the elements of the present invention and whose designs can be modified as appropriate by those skilled in the art are included in 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 splitters 70, 72, 76 storage device 74 frame image creating unit 78 alignment unit 79 comparison processing unit 100 inspection device 101 mask substrate 102 XYθ table 103 light source 104 Enlargement optical system 105, 205 Image sensor 106, 206 Sensor circuit 107 Position circuit 108 Comparison circuit 109 Magnetic disk unit 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 splitters 171, 271 Lens 170 Transmission illumination optical system 177 Mirrors 178, 278 Imaging optical system 190, 290 Beam splitter 192 Cylinder lenses 194, 294 Line sensor 196, 296 memory 270 reflected illumination optical system 300 Koehler illumination optical system 302 beam expander 304 division 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 that splits the inspection light;
a time delay integration (TDI) sensor that captures an image of the mask substrate obtained by irradiating the mask substrate on which a pattern is formed with a first light branched from the inspection light and outputs image data;
a line sensor that receives the second light branched from the inspection light and measures a temporal change in the light amount distribution in a direction orthogonal to the accumulation direction of the TDI sensor;
a correction unit that corrects the image data output from the TDI sensor according to the position of the light intensity distribution using the value of the light intensity distribution that changes over time;
a comparison unit that compares the image to be inspected 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。 2. The mask inspection according to claim 1, wherein the correcting unit corrects the image data at the target position by using the value of the position of the light amount distribution corresponding to the target position of the image data in terms of the mask surface. Device. 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 correcting unit corrects the image data of the target pixel by using the value of the light amount distribution measured during the time period when the image of the target pixel on the mask substrate is captured by the TDI sensor. 3. The mask inspection apparatus according to item 1 or 2. 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。 4. The mask inspection apparatus according to claim 1, wherein said inspection light is illuminated using Koehler 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。 The correction unit corrects the image data of the target pixel by using a moving average value of each value of the light amount distribution measured during the time period when the image of the target pixel on the mask substrate is captured by the TDI sensor. 5. The mask inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized by: 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。
a step of branching the inspection light;
A time delay integration (TDI) sensor is used to pick up an image of the mask substrate obtained by irradiating the mask substrate on which the pattern is formed with the first light branched out of the inspection light, and output image data. and
a step of using a line sensor to receive the second light branched from the inspection light and measuring a temporal change in the light amount distribution in a direction perpendicular to the accumulation direction of the TDI sensor;
a step of correcting the image data output from the TDI sensor according to the position of the light intensity distribution using the value of the light intensity distribution that changes with time;
comparing the image under inspection using the corrected image data to a predetermined image and outputting the results;
A mask inspection method comprising:
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