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JP6032828B2 - Synchronizer and inspection device - Google Patents

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JP6032828B2
JP6032828B2 JP2013121692A JP2013121692A JP6032828B2 JP 6032828 B2 JP6032828 B2 JP 6032828B2 JP 2013121692 A JP2013121692 A JP 2013121692A JP 2013121692 A JP2013121692 A JP 2013121692A JP 6032828 B2 JP6032828 B2 JP 6032828B2
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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Description

本発明は、同一の対物レンズを介して撮像された2種類の画像を同期して出力する同期装置及びこのような同期装置を具える検査装置に関するものである。   The present invention relates to a synchronizer that synchronously outputs two types of images captured through the same objective lens, and an inspection apparatus including such a synchronizer.

フォトマスクの欠陥を検査する検査装置として、落射照明系を用いてフォトマスクを照明し、フォトマスクから出射した透過光及び反射光をそれぞれ受光して透過像及び反射像を撮像し、これら透過像及び反射像に基づいて欠陥を検出する検査装置が既知である(例えば、特許文献1参照)。この検査装置では、パターンエッジにおいて回折作用が生じるため、パターンエッジにおける検出感度が低下し、パターンエッジ付近に存在する欠陥を検出しにくい欠点があった。   As an inspection apparatus for inspecting defects in a photomask, the incident light illumination system is used to illuminate the photomask, and the transmitted light and reflected light emitted from the photomask are received to capture the transmitted image and the reflected image. In addition, an inspection apparatus that detects a defect based on a reflected image is known (for example, see Patent Document 1). In this inspection apparatus, since a diffraction action occurs at the pattern edge, the detection sensitivity at the pattern edge is lowered, and it is difficult to detect a defect near the pattern edge.

上述した課題を解決するマスク検査装置として、フォトマスクの透過像と反射像とから成る合成画像と透過像とを撮像し、これら合成画像と透過像に基づいて欠陥を検出するマスク検査装置が既知である(例えば、特許文献2参照)。この既知のマスク検査装置では、ステージの主走査方向と直交する方向において対物レンズの視野を2分割し、一方の視野領域に透過照明光と反射照明光とを同時に投射して反射像と透過像との合成画像を撮像し、隣接する他方の視野領域に透過照明光を投射して透過像を撮像している。そして、検査すべきフォトマスクをステージ上に配置し、ステージをジッグザッグ状に移動させ、フォトマスクの全面にわたる合成画像及び透過像が撮像されている。
米国特許第7664310 特開2008−190938号公報
As a mask inspection apparatus that solves the above-described problems, a mask inspection apparatus that captures a composite image composed of a transmission image and a reflection image of a photomask and a transmission image and detects defects based on the composite image and the transmission image is known. (For example, see Patent Document 2). In this known mask inspection apparatus, the field of view of the objective lens is divided into two in the direction orthogonal to the main scanning direction of the stage, and the reflected illumination light and the reflected illumination light are simultaneously projected onto one field area to reflect the reflected image and the transmitted image. And a transmitted image is captured by projecting transmitted illumination light onto the other adjacent visual field region. Then, a photomask to be inspected is placed on the stage, the stage is moved in a zigzag shape, and a composite image and a transmission image are captured over the entire surface of the photomask.
U.S. Patent No. 7664310 JP 2008-190938 A

上述したフォトマスクの合成画像と透過像とを撮像するマスク検査装置は、フォトマスクのパターンエリアに透過照明光と反射照明光の両方が入射し、パターンのエッジ部に適切な光量の照明光が入射するため、パターンエッジ部に存在する欠陥をより高い検出感度で検出できる利点がある。しかしながら、合成画像と透過像とが個別に時間的にずれて撮像されるため、合成画像に基づく閾値検査と透過像に基づく閾値検査とを同期して行うためには、2つの撮像素子から出力される画像信号を同期させる同期装置が必要となる。   In the mask inspection apparatus that captures the composite image and transmission image of the photomask described above, both transmitted illumination light and reflected illumination light are incident on the pattern area of the photomask, and an appropriate amount of illumination light is incident on the edge of the pattern. Since it is incident, there is an advantage that defects existing in the pattern edge portion can be detected with higher detection sensitivity. However, since the composite image and the transmission image are individually captured with a time shift, in order to synchronize the threshold inspection based on the composite image and the threshold inspection based on the transmission image, output from the two image sensors. Therefore, a synchronization device that synchronizes the generated image signal is required.

2つの撮像素子から出力される画像信号を同期させる方法として、各撮像素子から出力される画像信号を一旦画像メモリに取り込み、メモリに記憶された画像信号を同期して欠陥検出装置に出力する方法が想定される。しかしながら、一旦画像メモリに取り込んで同期出力する方法では、撮像素子から順次出力される画像信号を用いてリアルタイムで閾値検査を行うことができず、欠陥検査のスループットが低下する欠点がある。また、大容量のメモリ装置が必要となり、信号処理装置が大型化し製造コストが増大する欠点もある。   As a method of synchronizing the image signals output from the two image sensors, a method of temporarily capturing the image signals output from the image sensors into the image memory and outputting the image signals stored in the memory to the defect detection apparatus in synchronization Is assumed. However, in the method of once fetching into the image memory and synchronously outputting, there is a drawback that the threshold inspection cannot be performed in real time using the image signals sequentially output from the image sensor, and the defect inspection throughput is reduced. In addition, a large-capacity memory device is required, and there is a disadvantage that the signal processing device becomes large and the manufacturing cost increases.

本発明の目的は、同一の対物レンズを介して撮像される2種類の画像信号をリアルタイムで同期させることができ、リアルタイムで欠陥検査を行うために好適な同期装置を実現することにある。
本発明の目的は、大容量のメモリ装置を用いることなくリアルタイムで2種類の画像信号を同期出力することができる同期装置を実現することにある。
さらに、本発明の別の目的は、時間的にずれて撮像される合成画像信号と透過像信号とを同期させ、リアルタイムで欠陥検査を行うことができる検査装置を提供することにある。
An object of the present invention is to realize a synchronization device that can synchronize two kinds of image signals picked up through the same objective lens in real time and is suitable for performing defect inspection in real time.
An object of the present invention is to realize a synchronization device capable of synchronously outputting two types of image signals in real time without using a large-capacity memory device.
Furthermore, another object of the present invention is to provide an inspection apparatus that can synchronize a composite image signal and a transmission image signal that are imaged with a time lag and perform defect inspection in real time.

参考として記載する本発明による同期装置は、第1の走査方向及び第1の走査方向と反対向きの第2の走査方向にジッグザッグ状に移動するステージ上に配置された試料の画像を同一の対物レンズを介して撮像する第1及び第2の撮像素子からそれぞれ出力される第1及び第2の画像信号を同期して出力する同期装置であって、
入力した画像信号を、所定の時間期間だけ遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段と前記第1及び第2の撮像素子との間に配置され、ステージが第1の走査方向に移動する期間中第1の撮像素子と遅延手段とを接続し、ステージが第2の走査方向に移動する期間中第2の撮像素子と遅延手段とを接続する第1のスイッチと、
前記第1及び第2の撮像素子にそれぞれ接続した第1及び第2の入力部、前記遅延手段に接続した第3の入力部、並びに前記第1の画像信号を出力する第1の出力部及び第2の画像信号を出力する第2の出力部を有し、ステージが第1の走査方向に移動する期間中第3の入力部と第1の出力部とを接続すると共に第2の入力部と第2の出力部とを接続し、ステージが第2の走査方向に移動する期間中第1の入力部と第1の出力部とを接続すると共に第3の入力部と第2の出力部とを接続する第2のスイッチとを有し、
前記第1及び第2の出力部から第1及び第2の画像信号が同期して出力されることを特徴とする。
The synchronizer according to the present invention, which is described as a reference , uses an image of a sample placed on a stage that moves in a zigzag manner in a first scanning direction and a second scanning direction opposite to the first scanning direction. A synchronizer that outputs first and second image signals output from first and second image sensors that respectively image through a lens in synchronization;
Delay means for delaying the input image signal by a predetermined time period;
The first imaging device and the delaying unit are connected during the period in which the stage moves in the first scanning direction, and the stage is connected to the second imaging unit. The stage is disposed between the delaying unit and the first and second imaging devices. A first switch for connecting the second image sensor and the delay means during the period of movement in the scanning direction;
First and second input units connected to the first and second imaging elements, a third input unit connected to the delay means, a first output unit for outputting the first image signal, and A second output unit that outputs a second image signal, and connects the third input unit and the first output unit during a period in which the stage moves in the first scanning direction; And the second output unit, and the first input unit and the first output unit are connected while the stage moves in the second scanning direction, and the third input unit and the second output unit are connected. And a second switch for connecting
The first and second image signals are output in synchronization from the first and second output units.

ステージの主走査方向に離間して配置した2つの撮像素子から出力される画像信号は、撮像素子の離間距離に対応した時間だけ時間的にずれて出力される。従って、リアルタイムで信号処理を行うには、一方の撮像素子から出力される画像信号を所定の時間期間だけ遅延させる必要がある。また、ステージがジッグザッグ状に移動する場合、撮像素子から直接出力される画像信号を切り換える必要がある。そこで、本発明では、2つの撮像素子と遅延手段との間に第1のスイッチ手段を配置すると共に2つの撮像素子及び遅延手段の後段に第2のスイッチ手段を設ける。第1のスイッチ手段は、ステージの走査方向に応じて遅延手段に入力する画像信号を切り換える。また、第2のスイッチ手段は、ステージの走査方向に応じて、遅延手段を介することなく撮像素子から直接出力される画像信号を切り換える。これら2つのスイッチ手段をステージの移動方向に応じて切り換え制御することにより、ステージが互いに反対の走査方向にジッグザッグ状に移動しても、2つの画像信号を同期させ、同期した2つの画像信号をリアルタイムで出力することが可能になる。   Image signals output from two image sensors that are spaced apart from each other in the main scanning direction of the stage are output with a time shift corresponding to the distance corresponding to the distance between the image sensors. Therefore, in order to perform signal processing in real time, it is necessary to delay the image signal output from one image sensor by a predetermined time period. Further, when the stage moves in a zigzag shape, it is necessary to switch the image signal directly output from the image sensor. Therefore, in the present invention, the first switch means is disposed between the two image sensors and the delay means, and the second switch means is provided at the subsequent stage of the two image sensors and the delay means. The first switch means switches the image signal input to the delay means according to the scanning direction of the stage. The second switch means switches the image signal output directly from the image sensor without using the delay means according to the scanning direction of the stage. By controlling the switching of these two switch means in accordance with the moving direction of the stage, the two image signals are synchronized even if the stage moves in a zigzag manner in the opposite scanning directions, and the two synchronized image signals are It becomes possible to output in real time.

本発明による検査装置は、パターン部及び光透過部が形成されているパターン形成面と、パターン形成面と対向する裏面とを有するフォトマスクを検査する検査装置であって、
検査すべきフォトマスクを支持すると共に、第1の走査方向及び第1の走査方向と反対向きの第2の走査方向にジッグザッグ状に移動するステージと、
検査すべきフォトマスクの裏面に向けて透過照明ビームを投射し、フォトマスクの第1のエリアを照明する透過照明光学系、及び、フォトマスクのパターン形成面に向けて反射照明ビームを投射し、光軸方向において前記第1のエリアとオーバラップすると共に第1のエリアよりも小さい第2のエリアを照明する反射照明光学系を有する照明光学系と、
前記フォトマスクの第2のエリアから出射する反射光と透過光との合成光を受光してフォトマスクの透過像と反射像とが光学的に合成された合成画像を撮像する第1の撮像素子、及び、前記第1のエリアの第2のエリアを除く残りの第3のエリアから出射する透過光を受光してフォトマスクの透過像を撮像する第2の撮像素子を有する検出系と、
前記第1及び第2の撮像素子からそれぞれ出力される第1及び第2の画像信号を同期させる同期装置、及び、同期装置から出力される画像信号を処理して欠陥を示すデータを出力する欠陥検出装置を有する信号処理装置とを具え、
前記同期装置は、入力した画像信号を、所定の時間期間だけ遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段と前記第1及び第2の撮像素子との間に配置され、ステージが第1の走査方向に移動する期間中第1の撮像素子と遅延手段とを接続し、ステージが第2の走査方向に移動する期間中第2の撮像素子と遅延手段とを接続する第1のスイッチと、
前記第1及び第2の撮像素子にそれぞれ接続した第1及び第2の入力部、前記遅延手段に接続した第3の入力部、並びに前記第1の画像信号を出力する第1の出力部及び第2の画像信号を出力する第2の出力部を有し、ステージが第1の走査方向に移動する期間中第3の入力部と第1の出力部とを接続すると共に第2の入力部と第2の出力部とを接続し、ステージが第2の走査方向に移動する期間中第1の入力部と第1の出力部とを接続すると共に第3の入力部と第2の出力部とを接続する第2のスイッチとを有し、
前記欠陥検出装置は、前記第1及び第2の画像信号について信号処理を行う信号処理手段、信号処理された第1及び第2の画像信号を加算して加算合成信号を生成する加算手段、及び加算合成信号を閾値と比較する比較手段を有し、
前記透過照明光学系及び反射照明光学系は、前記合成画像のパターン部の画像の輝度値をb1とし、光透過部の画像の輝度値をb2とした場合に、b2<b1となるように設定され、
前記信号処理手段は、前記第1の撮像素子から出力される第1の画像信号について、式b2<b0<b1を満たす輝度値b0以下の信号部分を消去し又は輝度値b1以下の輝度値を示す信号に一律に変換するリミッタ処理を行うリミッタ手段を含み、
前記加算手段により、リミッタ処理された第1の画像信号と信号処理された第2の画像信号とが加算されることを特徴とする。



An inspection apparatus according to the present invention is an inspection apparatus that inspects a photomask having a pattern formation surface on which a pattern portion and a light transmission portion are formed and a back surface opposite to the pattern formation surface,
A stage that supports a photomask to be inspected and moves in a zigzag manner in a first scanning direction and a second scanning direction opposite to the first scanning direction;
Projecting a transmitted illumination beam toward the back surface of the photomask to be inspected, projecting a reflected illumination beam toward the pattern forming surface of the photomask, and a transmitted illumination optical system that illuminates the first area of the photomask; An illumination optical system having a reflective illumination optical system that illuminates a second area that overlaps the first area in the optical axis direction and is smaller than the first area;
A first image sensor that receives a combined light of the reflected light and the transmitted light emitted from the second area of the photomask and captures a combined image obtained by optically combining the transmitted image and the reflected image of the photomask. And a detection system having a second imaging element that receives transmitted light emitted from the remaining third area excluding the second area of the first area and captures a transmission image of the photomask;
A synchronization device that synchronizes the first and second image signals output from the first and second image sensors, respectively, and a defect that processes the image signal output from the synchronization device and outputs data indicating a defect A signal processing device having a detection device,
The synchronization device includes delay means for delaying an input image signal by a predetermined time period;
The first imaging device and the delaying unit are connected during the period in which the stage moves in the first scanning direction, and the stage is connected to the second imaging unit. The stage is disposed between the delaying unit and the first and second imaging devices. A first switch for connecting the second image sensor and the delay means during the period of movement in the scanning direction;
First and second input units connected to the first and second imaging elements, a third input unit connected to the delay means, a first output unit for outputting the first image signal, and A second output unit that outputs a second image signal, and connects the third input unit and the first output unit during a period in which the stage moves in the first scanning direction; And the second output unit, and the first input unit and the first output unit are connected while the stage moves in the second scanning direction, and the third input unit and the second output unit are connected. And a second switch for connecting
The defect detection apparatus includes a signal processing unit that performs signal processing on the first and second image signals, an adding unit that adds the first and second image signals subjected to signal processing to generate an added composite signal, and Comparing means for comparing the added composite signal with a threshold value,
The transmission illumination optical system and the reflection illumination optical system are set so that b2 <b1 when the brightness value of the pattern portion image of the composite image is b1 and the brightness value of the light transmission portion image is b2. And
The signal processing means erases a signal portion having a luminance value b0 or less satisfying the expression b2 <b0 <b1 or a luminance value having a luminance value of b1 or less from the first image signal output from the first image sensor. Limiter means for performing a limiter process to uniformly convert the signal to be shown,
The addition means adds the first image signal subjected to limiter processing and the second image signal subjected to signal processing .



本発明による検査装置では、フォトマスクの透過像と反射像とから構成される合成画像を示す第1の画像信号と、透過像を示す第2の画像信号とがリアルタイムで同期し、互いに同期した2つの画像信号が欠陥検出装置に供給されるので、リアルタイムで欠陥検出を行うことが可能になる。この結果、合成画像を示す画像信号と透過像を示す画像信号について、同期して種々の信号処理を行うことができる。特に、合成画像と透過像とが加算される加算合成信号をリアルタイムで形成できるので、有益な欠陥検出が可能になる。   In the inspection apparatus according to the present invention, the first image signal indicating the composite image composed of the transmission image and the reflection image of the photomask and the second image signal indicating the transmission image are synchronized in real time and are synchronized with each other. Since two image signals are supplied to the defect detection device, it becomes possible to detect the defect in real time. As a result, various signal processing can be performed in synchronization with respect to the image signal indicating the composite image and the image signal indicating the transmission image. In particular, since an added composite signal in which the composite image and the transmission image are added can be formed in real time, useful defect detection can be performed.

本発明においては、1つの遅延メモリと2つのスイッチ手段を設けるだけで、2つの撮像素子から出力される画像信号をリアルタイムで同期させることができる。この結果、リアルタイムで欠陥検出を行うことが可能になると共に2種類の画像信号を用いて種々の信号処理を行うことが可能になる。   In the present invention, the image signals output from the two image sensors can be synchronized in real time only by providing one delay memory and two switch means. As a result, defect detection can be performed in real time, and various signal processing can be performed using two types of image signals.

本発明による検査装置の光学系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical system of the test | inspection apparatus by this invention. 透過照明光と反射照明光により形成される照明エリアを示す図である。It is a figure which shows the illumination area formed of transmitted illumination light and reflected illumination light. 信号処理装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a signal processing apparatus. 図4は、第1及び第2の撮像素子18及び19とステージ移動との関係を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the first and second image sensors 18 and 19 and the stage movement. 検査におけるイネーブル信号を示す図である。It is a figure which shows the enable signal in a test | inspection. 本発明による同期装置の一例を示す図である。第1の検査アルゴリズムにおける信号形態を示す図である。It is a figure which shows an example of the synchronizer by this invention. It is a figure which shows the signal form in a 1st test | inspection algorithm. 欠陥検出における処理された信号形態を示す図である。It is a figure which shows the signal form processed in the defect detection. 欠陥検出における処理された信号形態を示す図である。It is a figure which shows the signal form processed in the defect detection. 欠陥検出のアルゴリズムを示す図である。It is a figure which shows the algorithm of a defect detection.

図1は本発明による検査装置の光学系の一例を示す図である。照明光源として、レーザ光源1を用いる。レーザ光源から出射したレーザビームは、スペックルパターン低減装置(図示せず)を介して全反射ミラー2で反射し、第1のビームスプリッタ3に入射する。第1のビームスプリッタ3で反射したレーザビームは透過照明ビームを形成し、第1のビームスプリッタ3を透過したレーザビームは反射照明ビームを形成する。透過照明ビームは、減衰器4、1/4波長板5を通過し、NDフィルタ6に入射する。このNDフィルタは、交換可能に装着され、対物レンズの片側半分の視野に入射するビーム部分の強度を調整する手段として機能する。すなわち、NDフィルタ6は、合成画像中の透過像の輝度値を調整する作用を果たし、検査目的に応じて透過照明の照明光量を調整することができる。例えば、透過率の異なる複数のNDフィルタを用意し、NDフィルタを交換することにより、合成画像中の光透過部の画像の輝度値を調整することができる。従って、NDフィルタを交換することにより、合成画像中のパターン部の画像の輝度値と光透過部の画像の輝度値との差が調整される。NDフィルタ6から出射した透過照明ビームは、全反射ミラー7で反射し、コンデンサレンズ8に入射する。   FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical system of an inspection apparatus according to the present invention. A laser light source 1 is used as an illumination light source. The laser beam emitted from the laser light source is reflected by the total reflection mirror 2 via a speckle pattern reduction device (not shown) and is incident on the first beam splitter 3. The laser beam reflected by the first beam splitter 3 forms a transmitted illumination beam, and the laser beam transmitted through the first beam splitter 3 forms a reflected illumination beam. The transmitted illumination beam passes through the attenuator 4 and the quarter-wave plate 5 and enters the ND filter 6. This ND filter is mounted so as to be replaceable, and functions as a means for adjusting the intensity of the beam portion incident on the field of view on one half of the objective lens. That is, the ND filter 6 functions to adjust the luminance value of the transmission image in the composite image, and can adjust the illumination light amount of the transmission illumination according to the inspection purpose. For example, by preparing a plurality of ND filters having different transmittances and exchanging the ND filters, it is possible to adjust the luminance value of the image of the light transmission part in the composite image. Therefore, by replacing the ND filter, the difference between the luminance value of the image of the pattern portion and the luminance value of the image of the light transmitting portion in the composite image is adjusted. The transmitted illumination beam emitted from the ND filter 6 is reflected by the total reflection mirror 7 and enters the condenser lens 8.

透過照明ビームは、ステージ9上に配置した検査すべきフォトマスク10の裏面に入射し、フォトマスクの裏面に第1の照明エリアを形成する。検査の対象となるフォトマスクとして、バイナリー型のフォトマスク、ハーフトーン型のフォトマスク及びトライトーン型のフォトマスク等の各種のフォトマスクを用いることができる。尚、照明エリアについては後述する。ステージ9は、XYステージにより構成され、主走査方向及びこれと直交する副走査方向にジッグザッグ状に移動する。ステージの主装置方向及び副走査方向の位置は、例えばリニアスケール(リニアエンコーダ)のような位置センサ11により検出され、後述する信号処理装置に供給する。フォトマスク10を透過した透過光は、対物レンズ12により集光され、1/4波長板13及び第2のビームスプリッタ14を透過して全反射ミラー15に入射する。さらに、全反射ミラー15で反射し、結像レンズ16を経て視野分割ミラー17に入射する。対物レンズから出射した一部の透過光は視野分割ミラーで反射して第1の撮像素子18に入射し、残りの透過光は視野分割ミラーを通過して第2の撮像素子19に入射する。これら撮像素子は、TDIセンサにより構成することができる。TDIセンサの受光素子の配列方向は、ステージの主走査方向(主移動方向)と直交する方向に設定され、電荷転送方向はステージの主走査方向に設定する。また、電荷転送速度とステージの移動速度は互いに同期させる。尚、TDIセンサの代りにラインセンサを用いることも可能である。   The transmitted illumination beam is incident on the back surface of the photomask 10 to be inspected arranged on the stage 9, and forms a first illumination area on the back surface of the photomask. As a photomask to be inspected, various photomasks such as a binary photomask, a halftone photomask, and a tritone photomask can be used. The illumination area will be described later. The stage 9 is composed of an XY stage, and moves in a zigzag manner in the main scanning direction and the sub-scanning direction orthogonal thereto. The positions of the stage in the main apparatus direction and the sub-scanning direction are detected by a position sensor 11 such as a linear scale (linear encoder) and supplied to a signal processing apparatus described later. The transmitted light that has passed through the photomask 10 is collected by the objective lens 12, passes through the quarter-wave plate 13 and the second beam splitter 14, and enters the total reflection mirror 15. Further, the light is reflected by the total reflection mirror 15 and enters the field dividing mirror 17 through the imaging lens 16. A part of the transmitted light emitted from the objective lens is reflected by the field dividing mirror and enters the first image sensor 18, and the remaining transmitted light passes through the field dividing mirror and enters the second image sensor 19. These image sensors can be composed of TDI sensors. The arrangement direction of the light receiving elements of the TDI sensor is set to a direction orthogonal to the main scanning direction (main movement direction) of the stage, and the charge transfer direction is set to the main scanning direction of the stage. The charge transfer speed and the stage moving speed are synchronized with each other. It is also possible to use a line sensor instead of the TDI sensor.

第1のビームスプリッタ3を透過したレーザビームは、反射照明ビームを形成する。反射照明ビームは、全反射ミラー20で反射し、視野絞り21に入射する。視野絞りは、反射照明ビームの片側半分のビーム部分を遮光し、残りの半分のビーム部分だけを通過させる。視野絞りから出射した反射照明ビームは、第2のビームスプリッタ14で反射し、1/4波長板13及び対物レンズ12を介してフォトマスク10の素子形成面に入射し、第2の照明エリアを形成する。図2に示すように、第2の照明エリアの面積は、透過照明ビームにより形成される第1の照明エリアの面積の半分に設定され、第1の照明エリアと重なり合うように形成される。フォトマスクの表面(素子形成面)で反射した反射ビームは、対物レンズ12により集光され、1/4波長板13を経て第2のビームスプリッタ14に入射する。さらに、反射ビームは、第2のビームスプリッタ14を透過し、全反射ミラー15に入射する。さらに、結像レンズ16及び視野分割ミラー17を通過して第2の撮像素子19に入射する。第1及び第2の撮像素子から出力される画像信号は、信号処理装置22に供給される。信号処理装置22は、これらの画像信号を用いて、フォトマスクに存在する欠陥を検出する。   The laser beam that has passed through the first beam splitter 3 forms a reflected illumination beam. The reflected illumination beam is reflected by the total reflection mirror 20 and enters the field stop 21. The field stop shields one half of the beam portion of the reflected illumination beam and passes only the remaining half beam portion. The reflected illumination beam emitted from the field stop is reflected by the second beam splitter 14, enters the element formation surface of the photomask 10 via the quarter-wave plate 13 and the objective lens 12, and passes through the second illumination area. Form. As shown in FIG. 2, the area of the second illumination area is set to half the area of the first illumination area formed by the transmitted illumination beam, and is formed so as to overlap the first illumination area. The reflected beam reflected by the surface of the photomask (element formation surface) is collected by the objective lens 12 and enters the second beam splitter 14 through the quarter-wave plate 13. Further, the reflected beam passes through the second beam splitter 14 and enters the total reflection mirror 15. Further, the light passes through the imaging lens 16 and the field dividing mirror 17 and enters the second image sensor 19. Image signals output from the first and second imaging elements are supplied to the signal processing device 22. The signal processing device 22 detects defects existing in the photomask using these image signals.

本発明では、対物レンズの視野を2分割し、一方の視野領域には透過照明光を投射して透過像を撮像し、他方の視野領域には反射照明光及び透過照明光を投射して合成画像を撮像する。図2は、フォトマスクに投射される透過照明光と反射照明光により形成される照明エリア、対物レンズの視野及び撮像素子を示す図である。図2(A)は対物レンズの光軸方向に見た対物レンズの視野及び照明エリアを示し、図2(B)は対物レンズの光軸を含みステージの移動方向を含む面として示す図である。本発明による検査装置では、対物レンズの視野30は分割線Lにより2分割し、第1の視野領域31はフォトマスクの合成画像を撮像し、第2の視野領域32は透過像を撮像する。   In the present invention, the field of view of the objective lens is divided into two, the transmitted illumination light is projected on one field of view to capture a transmitted image, and the reflected illumination light and the transmitted illumination light are projected on the other field of view and combined. Take an image. FIG. 2 is a diagram illustrating an illumination area formed by transmitted illumination light and reflected illumination light projected onto a photomask, a field of view of an objective lens, and an image sensor. FIG. 2A shows the field of view and illumination area of the objective lens viewed in the optical axis direction of the objective lens, and FIG. 2B shows the plane including the optical axis of the objective lens and the moving direction of the stage. . In the inspection apparatus according to the present invention, the visual field 30 of the objective lens is divided into two by the dividing line L, the first visual field region 31 captures a composite image of the photomask, and the second visual field region 32 captures a transmission image.

フォトマスクの透過像及び合成画像を撮像するため、本発明の検査装置は、フォトマスクに対して表面側から反射検査用の照明光を投射する反射照明光学系と、フォトマスクの裏面側から透過検査用の照明光を投射する透過照明光学系とを有する。図2(B)に示すように、透過照明光学系から出射した透過照明ビームは、フォトマスク上に第1の照明エリア33を形成し、反射照明光学系から出射した反射照明光はフォトマスク上に第1の照明エリアと重なり合うように第2の照明エリア34を形成する。第2の照明エリアの面積は第1の照明エリアの半分の面積に設定される。第1の照明エリアは視野分割線Lにより2つの区域に分割され、一方の区域は反射照明光が入射する第2の照明エリアを構成し、残りの半分の区域は透過照明光だけが入射する第3の照明エリア35を形成する。   In order to capture a transmission image and a composite image of a photomask, the inspection apparatus of the present invention transmits a reflection illumination optical system for projecting illumination light for reflection inspection from the front side to the photomask, and transmits from the back side of the photomask. A transmission illumination optical system that projects illumination light for inspection. As shown in FIG. 2B, the transmitted illumination beam emitted from the transmitted illumination optical system forms a first illumination area 33 on the photomask, and the reflected illumination light emitted from the reflected illumination optical system is on the photomask. The second illumination area 34 is formed so as to overlap the first illumination area. The area of the second illumination area is set to be half the area of the first illumination area. The first illumination area is divided into two areas by a field dividing line L, one area constitutes a second illumination area where the reflected illumination light is incident, and the other half area is incident only with the transmitted illumination light. A third illumination area 35 is formed.

検査されるフォトマスクの第2の照明エリア34において、裏面側から透過照明ビームが入射し、表面側から反射照明ビームが入射する。従って、第2の照明エリア34は反射照明光と透過照明光により同時に照明される。よって、第2の照明エリアにおいては、フォトマスクの表面で反射した反射光及びフォトマスクを透過した透過光が出射する。また、第3の照明エリア35には、裏面側から透過照明ビームが入射し、透過照明光だけにより照明される。よって、第3の照明エリアから、フォトマスクを透過した透過ビームだけが出射する。従って、第2の照明エリア34は合成画像を撮像する第1の視野領域31に対応し、第3の照明エリア35は透過像を撮像する第2の視野領域32に対応する。   In the second illumination area 34 of the photomask to be inspected, the transmitted illumination beam is incident from the back side and the reflected illumination beam is incident from the front side. Accordingly, the second illumination area 34 is illuminated simultaneously by the reflected illumination light and the transmitted illumination light. Therefore, in the second illumination area, reflected light reflected by the surface of the photomask and transmitted light transmitted through the photomask are emitted. In addition, a transmitted illumination beam is incident on the third illumination area 35 from the back side, and is illuminated only by the transmitted illumination light. Therefore, only the transmitted beam that has passed through the photomask is emitted from the third illumination area. Accordingly, the second illumination area 34 corresponds to the first visual field region 31 that captures the composite image, and the third illumination area 35 corresponds to the second visual field region 32 that captures the transmission image.

視野分割ミラー17は、第2の照明エリアから出射した合成光と第3の照明エリアから出射した透過光とを分離する作用を果たす。すなわち、フォトマスクの第3の照明エリアから出射した透過光は視野分割ミラー17で反射し、第1の撮像素子18に入射する。また、第2の照明エリアから出射した反射光と透過光との合成光は、視野分割ミラーをそのまま通過し、第2の撮像素子19に入射する。従って第1の撮像素子18には、フォトマスクを透過した透過光だけが入射し、フォトマスクの透過像が撮像される。また、第2の撮像素子19には、フォトマスクで反射した反射光及びフォトマスクを透過した透過光が入射し、フォトマスクから出射した透過光と反射光とを光学的に加算する作用を果たし、透過光と反射光が光学的に加算された合成光を検出する。すなわち、第2の撮像素子19により検出される光は反射光と透過光とが光学的に加算された光であり、第2の撮像素子はフォトマスクの透過像と反射像とを光学的に加算する作用を果たす。従って、第2の撮像素子19は、フォトマスクの透過像と反射像により構成される合成画像を撮像する。   The field division mirror 17 functions to separate the combined light emitted from the second illumination area and the transmitted light emitted from the third illumination area. That is, the transmitted light emitted from the third illumination area of the photomask is reflected by the field division mirror 17 and enters the first image sensor 18. Further, the combined light of the reflected light and the transmitted light emitted from the second illumination area passes through the field division mirror as it is and enters the second image sensor 19. Accordingly, only the transmitted light that has passed through the photomask is incident on the first image sensor 18, and a transmitted image of the photomask is captured. In addition, the reflected light reflected by the photomask and the transmitted light transmitted through the photomask are incident on the second image sensor 19, and the transmitted light emitted from the photomask and the reflected light are optically added. The combined light obtained by optically adding the transmitted light and the reflected light is detected. That is, the light detected by the second image sensor 19 is a light obtained by optically adding the reflected light and the transmitted light, and the second image sensor optically transmits the transmitted image and reflected image of the photomask. It performs the action of adding. Therefore, the second image sensor 19 captures a composite image composed of a transmission image and a reflection image of the photomask.

フォトマスク10は、ステージの主走査により、2つの照明エリア34及び35の分割線Lと直交する矢印a及びb方向に移動する。従って、フォトマスクは、例えば初めに合成照明ビームに走査されて第1の視野領域31の合成画像が撮像され、所定の時間経過後に透過照明ビームにより走査されて第2の視野領域32の透過像が撮像される。また、逆方向に移動する場合、透過照明ビームにより走査され、所定の時間経過後合成照明ビームにより走査される。一方、本発明では、欠陥検査において、合成画像と透過像とを加算し、加算合成画像を閾値と比較することにより欠陥を検出する。そのため、2つの撮像素子から出力される画像信号を互いに同期させる必要がある。   The photomask 10 moves in the directions of arrows a and b orthogonal to the dividing line L of the two illumination areas 34 and 35 by main scanning of the stage. Therefore, for example, the photomask is first scanned with the combined illumination beam to capture a composite image of the first visual field region 31, and is scanned with the transmitted illumination beam after a predetermined time has elapsed to transmit the transmitted image of the second visual field region 32. Is imaged. When moving in the reverse direction, scanning is performed with the transmitted illumination beam, and after a predetermined time has elapsed, scanning is performed with the combined illumination beam. On the other hand, in the present invention, in the defect inspection, the synthesized image and the transmission image are added, and the defect is detected by comparing the added synthesized image with a threshold value. Therefore, it is necessary to synchronize the image signals output from the two image sensors.

図3は信号処理装置22の概要を示す図である。第1及び第2の撮像素子18及び19から出力した画像信号並びに位置センサ11から出力されるステージ位置情報は、信号処理装置22に供給される。信号処理装置は同期装置40及び欠陥検出装置41を有する。2つの撮像素子18及び19から出力される画像信号は、同期装置40により互いに同期し、同期した状態で欠陥検出装置41に供給され、互いに同期した2つの画像信号に基づいて欠陥検出が行われる。   FIG. 3 is a diagram showing an outline of the signal processing device 22. The image signals output from the first and second image sensors 18 and 19 and the stage position information output from the position sensor 11 are supplied to the signal processing device 22. The signal processing device includes a synchronization device 40 and a defect detection device 41. The image signals output from the two image sensors 18 and 19 are synchronized with each other by the synchronization device 40, supplied to the defect detection device 41 in a synchronized state, and defect detection is performed based on the two image signals synchronized with each other. .

次に、本発明による同期方法を説明する。図4は、第1及び第2の撮像素子18及び19とステージ移動との関係を模式的に示す図である。対物レンズの視野30中に光学系を介して2つの撮像素子が配置されているものとする。ステージは第1の走査方向に移動し、ステージ走査によりフォトマスクの特定の部位は、位置P1に到達し、検査領域の電荷の読出が開始する。第1の撮像素子(第1のTDIセンサ)の位置P1で発生した電荷は、ステージに設けたリニアスケールからの出力信号から形成される電荷転送同期信号(HD SYNC)により順次転送され、位置P2において読み出される。続いて、ステージが距離dだけ移動すると、当該部位から出射した光は第2の撮像素子(第2のTDIセンサ)の位置P3に入射する。位置P3で発生した電荷は順次転送され、位置P4において読み出される。   Next, the synchronization method according to the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the first and second image sensors 18 and 19 and the stage movement. It is assumed that two image pickup devices are arranged in the field 30 of the objective lens via an optical system. The stage moves in the first scanning direction, and a specific portion of the photomask reaches the position P1 by the stage scanning, and reading of charges in the inspection region starts. The charges generated at the position P1 of the first image sensor (first TDI sensor) are sequentially transferred by the charge transfer synchronization signal (HD SYNC) formed from the output signal from the linear scale provided on the stage, and the position P2 Is read out. Subsequently, when the stage moves by the distance d, the light emitted from the part enters the position P3 of the second image sensor (second TDI sensor). The charges generated at the position P3 are sequentially transferred and read out at the position P4.

本例において、2つ撮像素子間の離間距離はdとし、フォトマスク上におけるピクセルサイズをPsとすると、2つの撮像素子間に形成される遅延時間は、撮像素子(TDIセンサ)の転送ライン数で示すと、N=d/Psラインとなる。従って、ステージが第1の走査方向に移動する期間中、例えば第1の撮像素子から出力される画像信号をN=d/Psラインに相当する時間期間Tだけ遅延させ、第1の走査方向とは反対向きの第2の走査方向に移動する期間中第2の撮像素子から出力される画像信号をN=d/Psラインに相当する時間期間Tだけ遅延させることにより、2つの撮像素子から出力される画像信号を互いに同期させることができる。   In this example, if the distance between two image sensors is d and the pixel size on the photomask is Ps, the delay time formed between the two image sensors is the number of transfer lines of the image sensor (TDI sensor). In this case, N = d / Ps line. Therefore, during the period in which the stage moves in the first scanning direction, for example, the image signal output from the first image sensor is delayed by a time period T corresponding to the N = d / Ps line, and the first scanning direction Is output from the two image sensors by delaying the image signal output from the second image sensor during a period of movement in the opposite second scanning direction by a time period T corresponding to the N = d / Ps line. Can be synchronized with each other.

図5は第1の走査方向におけるイネーブル信号を示す。図5(A)は、第1の撮像素子の検査領域イネーブル信号を示し、(B)は第2の撮像素子の検査領域イネーブル信号を示し、(C)は第1の撮像素子の遅延した画像信号を示し、(D)は欠陥検査イネーブル信号を示す。本例では、第1の撮像素子にイネーブル信号が供給され、画像信号の書込が開始される。続いて、時間期間T=N=d/Ps経過後に第2の撮像素子の書込が開始される。第1の撮像素子から出力される画像信号は遅延手段により時間T=Nラインだけ遅延してから出力欠陥検査装置に供給される。尚、第1の走査方向とは反対向きの第2の走査方向に移動する期間中は、図5(A)及び(B)において、第1の撮像素子と第2の撮像素子とが入れ代わった状態となる。   FIG. 5 shows an enable signal in the first scanning direction. 5A shows an inspection area enable signal of the first image sensor, FIG. 5B shows an inspection area enable signal of the second image sensor, and FIG. 5C shows a delayed image of the first image sensor. (D) shows a defect inspection enable signal. In this example, an enable signal is supplied to the first image sensor and writing of an image signal is started. Subsequently, writing of the second image sensor is started after the time period T = N = d / Ps has elapsed. The image signal output from the first image sensor is supplied to the output defect inspection apparatus after being delayed by time T = N lines by the delay means. Note that during the period of movement in the second scanning direction opposite to the first scanning direction, the first image sensor and the second image sensor are interchanged in FIGS. 5A and 5B. It becomes a state.

図6は同期装置40の一例を示す図である。本例では、同期装置40は第1のスイッチ手段50、入力した画像信号をN=d/Psの転送ライン数に相当する時間Tだけ遅延させる遅延手段51、第1のスイッチ手段51と連動する第2のスイッチ手段52を含む。これらスイッチ手段の制御は、図示しない制御装置により、ステージの位置情報を用いて行われる。第1のスイッチ手段50は、第1及び第2の撮像素子18及び19にそれぞれ接続した2つの入力部50a及び50bと、1つの出力部50cを有する。第1の走査方向にステージが移動する場合第1の入力部50aと出力部50cとが接続され(実線で示す)、第2の走査方向に移動する場合第2の入力部50bと出力部50cとが接続される(破線で示す)。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the synchronization device 40. In this example, the synchronization device 40 is linked to the first switch means 50, the delay means 51 for delaying the input image signal by a time T corresponding to the number of transfer lines of N = d / Ps, and the first switch means 51. Second switch means 52 is included. The control of these switch means is performed using the position information of the stage by a control device (not shown). The first switch means 50 includes two input units 50a and 50b connected to the first and second imaging elements 18 and 19, respectively, and one output unit 50c. When the stage moves in the first scanning direction, the first input unit 50a and the output unit 50c are connected (shown by a solid line), and when moved in the second scanning direction, the second input unit 50b and the output unit 50c. Are connected (indicated by a broken line).

第2のスイッチ手段52は、遅延手段51に接続した第1の入力部52a、第1の撮像素子に接続した第2の入力部52b、及び第2の撮像素子に接続した第3の入力部52cの3つの入力部と、第1の撮像素子から出力した画像信号を出力する第1の出力部52d及び第2の撮像素子から出力される画像信号を出力する第2の出力部52eとの2つの出力部を有する。第2のスイッチ手段52において、ステージが第1の走査方向に移動する場合第1の入力部52aと第1の出力部52dとが接続されると共に第3の入力部52cと第2の出力部52eとが接続される(実線で示す)。また、第2の走査方向に移動する場合、第2の入力部52bと第1の出力部52dとが接続されると共に第1の入力部52aと第3の出力部52eとが接続される(破線で示す)。尚、第1及び第2のスイッチ手段は、位置センサから出力されるステージ位置情報を用いてコントローラ(図示せず)の制御のもとで制御される。   The second switch unit 52 includes a first input unit 52a connected to the delay unit 51, a second input unit 52b connected to the first image sensor, and a third input unit connected to the second image sensor. Three input units 52c, a first output unit 52d that outputs an image signal output from the first image sensor, and a second output unit 52e that outputs an image signal output from the second image sensor It has two outputs. In the second switch means 52, when the stage moves in the first scanning direction, the first input section 52a and the first output section 52d are connected and the third input section 52c and the second output section are connected. 52e is connected (indicated by a solid line). Further, when moving in the second scanning direction, the second input unit 52b and the first output unit 52d are connected, and the first input unit 52a and the third output unit 52e are connected ( (Shown with a dashed line). The first and second switch means are controlled under the control of a controller (not shown) using stage position information output from the position sensor.

本例では、図5に示すように、ステージは第1の走査方向に移動し、第1の撮像素子に検査領域イネーブル信号に供給され、時間期間Tだけ遅延して第2の撮像素子にイネーブル信号が供給されるものとする。第1の撮像素子18から出力される画像信号は、第1のスイッチ手段50を介して遅延手段51に供給され、N=d/Psだけ遅延する。その後、第2のスイッチ手段の第1の入力部52a及び第1の出力部52dを経て欠陥検査装置41に供給される。また、第2の撮像素子19から出力される画像信号は、遅延手段を介することなく第2のスイッチの第3の入力部に供給され、第2の出力部52eを経て欠陥検査装置に供給される。この結果、第1及び第2の撮像素子から出力される画像信号は、互いに同期して欠陥検査装置に供給される。   In this example, as shown in FIG. 5, the stage moves in the first scanning direction, is supplied to the first image sensor with the inspection area enable signal, and is delayed by the time period T and enabled to the second image sensor. A signal shall be supplied. The image signal output from the first image sensor 18 is supplied to the delay means 51 via the first switch means 50 and is delayed by N = d / Ps. Thereafter, the defect is supplied to the defect inspection apparatus 41 via the first input unit 52a and the first output unit 52d of the second switch means. The image signal output from the second image sensor 19 is supplied to the third input unit of the second switch without passing through the delay unit, and is supplied to the defect inspection apparatus via the second output unit 52e. The As a result, the image signals output from the first and second imaging elements are supplied to the defect inspection apparatus in synchronization with each other.

次に、本発明の欠陥検査の原理について説明する。本発明では、互いに同期した第1の撮像素子から出力される透過像と第2の撮像素子から出力される合成画像とを加算し、加算合成画像から欠陥を検出する。図7及び図8は、画像信号の処理形態を示す。図7(A)は第2の撮像素子19から出力される合成画像信号を示す。フォトマスクから反射光と透過光とから構成される合成画像において、パターンのエッジに相当する位置に急激に輝度が低下したドロップ画像が形成されるため、合成画像を閾値と直接比較して欠陥を検出すると、疑似欠陥が多発する問題が発生する。また、合成画像と透過像とを直接加算しても、同様に疑似欠陥が多発する問題が発生する。そこで、合成画像からドロップ画像を消去する信号処理が必要となる。   Next, the principle of defect inspection according to the present invention will be described. In the present invention, a transmission image output from the first image sensor synchronized with each other and a composite image output from the second image sensor are added, and a defect is detected from the added composite image. 7 and 8 show image signal processing modes. FIG. 7A shows a composite image signal output from the second image sensor 19. In a composite image composed of reflected light and transmitted light from a photomask, a drop image with a sharp drop in brightness is formed at a position corresponding to the edge of the pattern. If detected, a problem that pseudo defects occur frequently occurs. Further, even if the composite image and the transmission image are directly added, a problem that pseudo defects occur frequently occurs. Therefore, signal processing for deleting the drop image from the composite image is required.

本例では、リミッタ処理により、合成画像から透過像及びドロップ画像を消去する信号処理を行う。ドロップ画像を消去するリミッタ処理を行うため、本発明では、合成画像を形成する際、パターン部の画像の輝度レベルと光透過部の画像の輝度レベルとの間に差異を形成するように照明光学系を設定する。すなわち、合成画像中のパターン部の画像の輝度値をb1とし、光透過部の画像の輝度値をb2とした場合、b2<b1となるように照明光学系を設定する。すなわち、パターン部から出射する光の信号強度レベルは256階調の200レベル程度に設定され、光透過部から出射する光の信号強度レベルは150レベル程度に設定する。このように、信号レベルに差異を設けることにより、画像信号においてパターン部の画像と光透過部の画像とが区別される。また、リミッタ処理におけるリミットレベルの輝度値をb0とした場合、b2<b0<b1となるようにリミッタ処理のレベルを設定する。さらに、リミッタ処理において、リミットレベルの輝度値b0以下の輝度値の画素の輝度値は消去するか又は輝度値b1以下の輝度値を示す信号に一律に変換する。本例では、輝度値b0以下の輝度値の画素の輝度値は輝度値b0の信号に一律に変換する。このリミッタ処理により、合成画像から透過像及びドロップ画像が消去される。リミッタ処理された合成画像を図7(B)に示す。   In this example, signal processing for erasing the transmission image and the drop image from the composite image is performed by the limiter process. In order to perform a limiter process for erasing a drop image, in the present invention, when forming a composite image, illumination optics is formed so as to form a difference between the brightness level of the pattern portion image and the light transmission portion image. Set the system. That is, the illumination optical system is set so that b2 <b1, where b1 is the luminance value of the image of the pattern portion in the composite image and b2 is the luminance value of the image of the light transmitting portion. That is, the signal intensity level of the light emitted from the pattern portion is set to about 200 levels of 256 gradations, and the signal intensity level of the light emitted from the light transmitting portion is set to about 150 levels. Thus, by providing a difference in signal level, the image of the pattern portion and the image of the light transmission portion are distinguished in the image signal. Further, when the luminance value of the limit level in the limiter process is b0, the limiter process level is set so that b2 <b0 <b1. Further, in the limiter process, the luminance values of the pixels having the luminance value equal to or lower than the limit level luminance value b0 are deleted or uniformly converted into a signal indicating the luminance value equal to or lower than the luminance value b1. In this example, the luminance value of the pixel having the luminance value equal to or lower than the luminance value b0 is uniformly converted into a signal having the luminance value b0. By this limiter processing, the transmission image and the drop image are erased from the composite image. The combined image subjected to the limiter process is shown in FIG.

次に、リミッタ処理された合成画像信号についてオフセット調整処理を実行する。このオフセット調整処理は、リミッタ処理された合成画像の信号レベルを所定の基準レベルに対して整合するように調整する。例えば、リミッタ処理された画像部分の信号レベルの基準信号レベルからのオフセット量を予め定めたオフセット量と一致するように信号レベルを調整する。   Next, an offset adjustment process is executed for the combined image signal subjected to the limiter process. In the offset adjustment process, the signal level of the combined image subjected to the limiter process is adjusted so as to be matched with a predetermined reference level. For example, the signal level is adjusted so that the offset amount from the reference signal level of the signal level of the image portion subjected to the limiter process matches the predetermined offset amount.

次に、オフセット処理された合成画像信号についてゲイン調整処理を実行する。このゲイン調整は、例えばパターン部の画像の輝度値とリミット値との間の輝度値の差分が、透過像における光透過部の画像の輝度値とパターン部の画像の輝度値との差分とがほぼ一致するようにゲインを調整する。ゲイン調整された合成画像信号を図7(C)に示す。   Next, a gain adjustment process is executed for the composite image signal subjected to the offset process. In this gain adjustment, for example, the difference between the luminance value of the image of the pattern portion and the limit value is the difference between the luminance value of the light transmitting portion image and the luminance value of the image of the pattern portion in the transmission image. Adjust the gain so that they are almost the same. FIG. 7C shows the composite image signal whose gain has been adjusted.

次に、透過像について、光透過部の画像のエッジについて膨張処理を行う。合成画像のリミッタ処理された画像部分は、ドロップ画像に対応する画素数だけサイズが小さくなっているため、リミッタ処理された合成画像とオリジナルの透過像との間に対称性がなく、これらの画像を加算した場合、光透過部のエッジにおいて不連続性が発生する。そのため、透過像について、光透過部のエッジが1画素〜数画素だけ膨張するように膨張処理が行われる。膨張処理として、例えば3×3の画素マトリックスを用い、中心の画素の輝度値を最も高い輝度値に置き換える膨張処理を利用することができる。膨張処理後の透過像を図4(E)に示す。   Next, expansion processing is performed on the edge of the image of the light transmission portion of the transmission image. Since the limiter-processed image portion of the composite image is reduced in size by the number of pixels corresponding to the drop image, there is no symmetry between the limiter-processed composite image and the original transmission image. Is added, discontinuity occurs at the edge of the light transmitting portion. Therefore, expansion processing is performed on the transmission image so that the edge of the light transmission portion expands by one pixel to several pixels. As the expansion process, for example, a 3 × 3 pixel matrix can be used, and an expansion process in which the luminance value of the center pixel is replaced with the highest luminance value can be used. A transmission image after the expansion processing is shown in FIG.

次に、図8に示すように、オフセット及びゲイン調整された合成画像と膨張処理された透過像とを加算する加算処理を行い、加算合成画像を形成する。オフセット処理及びゲイン調整処理することにより、加算合成画像において光透過部の画像の輝度値とパターン部の画像の輝度値とがほぼ一致する。このため、加算合成信号について閾値比較検査を行うことにより、欠陥を検出することができる。すなわち、加算合成信号と第1の閾値と比較し、その差分が第2の閾値を超えるか否かを以て欠陥像を検出することができる。このように、透過像信号と合成画像信号とを同期させ、合成画像について光透過部の画像及びドロップ画像を消去するリミッタ処理を行い、リミッタ処理された合成画像と透過像とを加算することにより、パターンエッジ部の検出感度が増大すると共にドロップ画像による影響を受けない欠陥検査が可能になる。   Next, as shown in FIG. 8, addition processing is performed to add the combined image that has been adjusted for offset and gain and the transmitted image that has been subjected to expansion processing, thereby forming an added combined image. By performing the offset processing and gain adjustment processing, the luminance value of the image of the light transmission portion and the luminance value of the image of the pattern portion substantially coincide with each other in the addition composite image. For this reason, it is possible to detect a defect by performing a threshold comparison inspection on the added composite signal. That is, it is possible to detect a defect image by comparing the added composite signal with the first threshold value and determining whether the difference exceeds the second threshold value. In this way, by synchronizing the transmission image signal and the composite image signal, performing a limiter process for erasing the image of the light transmission part and the drop image on the composite image, and adding the composite image and the transmission image subjected to the limiter process As a result, the detection sensitivity of the pattern edge portion increases, and defect inspection that is not affected by the drop image becomes possible.

図9は検査アルゴリズムを示す。検査すべきフォトマスクの透過像及び合成画像をそれぞれ示す第1及び第2の撮像素子18及び19から出力される画像信号は、同期装置40に供給され、互いに同期した画像信号として欠陥検出装置41に供給される。フォトマスクの透過像を示す第1の撮像素子から出力される画像信号は膨張手段60に供給され、透過像の光透過部の画像のエッジを1〜数画素分膨張させる。膨張処理された画像信号は加算手段61に供給する。フォトマスクの合成画像を撮像する第2の撮像素子19から出力される画像信号はリミッタ手段62に供給され、リミッタ処理が行われる。リミッタ処理された画像信号は、オフセット・ゲイン調整手段63に供給され、オフセット調整及びゲイン調整が行われる。オフセット及びゲイン調整された画像信号は加算手段61に供給される。   FIG. 9 shows the inspection algorithm. Image signals output from the first and second imaging elements 18 and 19 respectively indicating a transmission image and a composite image of the photomask to be inspected are supplied to the synchronization device 40, and the defect detection device 41 is synchronized with each other. To be supplied. An image signal output from the first image sensor indicating the transmission image of the photomask is supplied to the expansion means 60, and the edge of the image of the light transmission portion of the transmission image is expanded by one to several pixels. The expanded image signal is supplied to the adding means 61. The image signal output from the second image sensor 19 that captures the composite image of the photomask is supplied to the limiter 62, and the limiter process is performed. The image signal subjected to the limiter process is supplied to the offset / gain adjusting means 63, and offset adjustment and gain adjustment are performed. The offset and gain adjusted image signal is supplied to the adding means 61.

加算手段61は、膨張処理された透過像信号と、リミッタ処理及びオフセット・ゲイン調整された合成画像信号を加算し、加算合成信号を形成する。加算合成信号は差分手段64に供給され、加算合成信号と第1の閾値との差分を検出し、検出された差分値は比較手段65に供給する。比較手段65は、検出された差分値と第2の閾値とを比較し、差分値が第2の閾値を超える場合、欠陥であると判定し、欠陥検出信号を発生する。欠陥検出信号は、対応するアドレス情報と共にメモリに供給され、欠陥及びそのアドレスがメモリに記憶される。この際、欠陥の画像を別のメモリに記憶することができる。欠陥像をメモリに記憶することにより、欠陥像をモニタ上に表示してレビューすることができる。   The adding means 61 adds the transmitted image signal subjected to the expansion process and the combined image signal subjected to the limiter process and the offset / gain adjustment to form an added combined signal. The added synthesized signal is supplied to the difference means 64, the difference between the added synthesized signal and the first threshold value is detected, and the detected difference value is supplied to the comparing means 65. The comparing means 65 compares the detected difference value with the second threshold value, and if the difference value exceeds the second threshold value, determines that it is a defect and generates a defect detection signal. The defect detection signal is supplied to the memory together with corresponding address information, and the defect and its address are stored in the memory. At this time, the defect image can be stored in another memory. By storing the defect image in the memory, the defect image can be displayed on the monitor for review.

本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、撮像素子としてTDIセンサを用いたが、複数の受光素子がライン状に配列されたラインセンサを用いることも可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made. For example, in the above-described embodiment, a TDI sensor is used as an image sensor, but a line sensor in which a plurality of light receiving elements are arranged in a line shape may be used.

さらに、上述した実施例では、フォトマスクの透過像と合成画像を撮像する構成としたが、第1の撮像素子によりフォトマスクの透過像を撮像し、第2の撮像素子により反射像を撮像し、透過像と反射像とを同期して出力することも可能である。   Further, in the above-described embodiment, the transmission image of the photomask and the composite image are captured. However, the transmission image of the photomask is captured by the first image sensor, and the reflection image is captured by the second image sensor. It is also possible to output the transmitted image and the reflected image in synchronization.

1 レーザ光源
2,7,14,20 全反射ミラー
3 第1のビームスプリッタ
4 減衰器45
5 1/4波長板
6 NDフィルタ
8 コンデンサレンズ
9 ステージ
10 フォトマスク
11 位置センサ
12 対物レンズ
13 1/4波長板
14 第2のビームスプリッタ
16 結像レンズ
17 視野分割ミラー
18 第1の撮像素子
19 第2の撮像素子
21 視野絞り
22 信号処理装置
30 対物レンズの視野
31 第1の視野領域
32 第2の視野領域
33 第1の照明エリア
34 第2の照明エリア
40 同期装置
41 欠陥検出装置

1 Laser light source 2, 7, 14, 20 Total reflection mirror
3 First beam splitter 4 Attenuator 45
5 1/4 wavelength plate 6 ND filter
8 Condenser lens 9 Stage 10 Photomask 11 Position sensor 12 Objective lens 13 1/4 wavelength plate 14 Second beam splitter 16 Imaging lens 17 Field division mirror 18 First image sensor 19 Second image sensor 21 Field stop 22 Signal processing apparatus 30 Field of view 31 of objective lens First field area 32 Second field area 33 First illumination area 34 Second illumination area 40 Synchronizer 41 Defect detection apparatus

Claims (4)

パターン部及び光透過部が形成されているパターン形成面と、パターン形成面と対向する裏面とを有するフォトマスクを検査する検査装置であって、
検査すべきフォトマスクを支持すると共に、第1の走査方向及び第1の走査方向と反対向きの第2の走査方向にジッグザッグ状に移動するステージと、
検査すべきフォトマスクの裏面に向けて透過照明ビームを投射し、フォトマスクの第1のエリアを照明する透過照明光学系、及び、フォトマスクのパターン形成面に向けて反射照明ビームを投射し、光軸方向において前記第1のエリアとオーバラップすると共に第1のエリアよりも小さい第2のエリアを照明する反射照明光学系を有する照明光学系と、
前記フォトマスクの第2のエリアから出射する反射光と透過光との合成光を受光してフォトマスクの透過像と反射像とが光学的に合成された合成画像を撮像する第1の撮像素子、及び、前記第1のエリアの第2のエリアを除く残りの第3のエリアから出射する透過光を受光してフォトマスクの透過像を撮像する第2の撮像素子を有する検出系と、
前記第1及び第2の撮像素子からそれぞれ出力される第1及び第2の画像信号を同期させる同期装置、及び、同期装置から出力される画像信号を処理して欠陥を示すデータを出力する欠陥検出装置を有する信号処理装置とを具え、
前記同期装置は、入力した画像信号を、所定の時間期間だけ遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段と前記第1及び第2の撮像素子との間に配置され、ステージが第1の走査方向に移動する期間中第1の撮像素子と遅延手段とを接続し、ステージが第2の走査方向に移動する期間中第2の撮像素子と遅延手段とを接続する第1のスイッチと、
前記第1及び第2の撮像素子にそれぞれ接続した第1及び第2の入力部、前記遅延手段に接続した第3の入力部、並びに前記第1の画像信号を出力する第1の出力部及び第2の画像信号を出力する第2の出力部を有し、ステージが第1の走査方向に移動する期間中第3の入力部と第1の出力部とを接続すると共に第2の入力部と第2の出力部とを接続し、ステージが第2の走査方向に移動する期間中第1の入力部と第1の出力部とを接続すると共に第3の入力部と第2の出力部とを接続する第2のスイッチとを有し、
前記欠陥検出装置は、前記第1及び第2の画像信号について信号処理を行う信号処理手段、信号処理された第1及び第2の画像信号を加算して加算合成信号を生成する加算手段、及び加算合成信号を閾値と比較する比較手段を有し、
前記透過照明光学系及び反射照明光学系は、前記合成画像のパターン部の画像の輝度値をb1とし、光透過部の画像の輝度値をb2とした場合に、b2<b1となるように設定され、
前記信号処理手段は、前記第1の撮像素子から出力される第1の画像信号について、式b2<b0<b1を満たす輝度値b0以下の信号部分を消去し又は輝度値b1以下の輝度値を示す信号に一律に変換するリミッタ処理を行うリミッタ手段を含み、
前記加算手段により、リミッタ処理された第1の画像信号と信号処理された第2の画像信号とが加算されることを特徴とする検査装置。
An inspection apparatus for inspecting a photomask having a pattern formation surface on which a pattern portion and a light transmission portion are formed and a back surface opposite to the pattern formation surface,
A stage that supports a photomask to be inspected and moves in a zigzag manner in a first scanning direction and a second scanning direction opposite to the first scanning direction;
Projecting a transmitted illumination beam toward the back surface of the photomask to be inspected, projecting a reflected illumination beam toward the pattern forming surface of the photomask, and a transmitted illumination optical system that illuminates the first area of the photomask; An illumination optical system having a reflective illumination optical system that illuminates a second area that overlaps the first area in the optical axis direction and is smaller than the first area;
A first image sensor that receives a combined light of the reflected light and the transmitted light emitted from the second area of the photomask and captures a combined image obtained by optically combining the transmitted image and the reflected image of the photomask. And a detection system having a second imaging element that receives transmitted light emitted from the remaining third area excluding the second area of the first area and captures a transmission image of the photomask;
A synchronization device that synchronizes the first and second image signals output from the first and second image sensors, respectively, and a defect that processes the image signal output from the synchronization device and outputs data indicating a defect A signal processing device having a detection device,
The synchronization device includes delay means for delaying an input image signal by a predetermined time period;
The first imaging device and the delaying unit are connected during the period in which the stage moves in the first scanning direction, and the stage is connected to the second imaging unit. The stage is disposed between the delaying unit and the first and second imaging devices. A first switch for connecting the second image sensor and the delay means during the period of movement in the scanning direction;
First and second input units connected to the first and second imaging elements, a third input unit connected to the delay means, a first output unit for outputting the first image signal, and A second output unit that outputs a second image signal, and connects the third input unit and the first output unit during a period in which the stage moves in the first scanning direction; And the second output unit, and the first input unit and the first output unit are connected while the stage moves in the second scanning direction, and the third input unit and the second output unit are connected. And a second switch for connecting
The defect detection apparatus includes a signal processing unit that performs signal processing on the first and second image signals, an adding unit that adds the first and second image signals subjected to signal processing to generate an added composite signal, and Comparing means for comparing the added composite signal with a threshold value,
The transmission illumination optical system and the reflection illumination optical system are set so that b2 <b1 when the brightness value of the pattern portion image of the composite image is b1 and the brightness value of the light transmission portion image is b2. And
The signal processing means erases a signal portion having a luminance value b0 or less satisfying the expression b2 <b0 <b1 or a luminance value having a luminance value of b1 or less from the first image signal output from the first image sensor. Limiter means for performing a limiter process to uniformly convert the signal to be shown,
An inspection apparatus characterized in that the adding means adds the first image signal subjected to limiter processing and the second image signal subjected to signal processing.
請求項1に記載の検査装置において、前記欠陥検出装置の信号処理手段は、さらに前記第2の撮像素子から出力される画像信号に対して、光透過部に対応する画像のエッジについて膨張処理を行う膨張手段を有し、前記リミッタ処理された信号と膨張処理された信号とを加算して加算合成信号を出力することを特徴とする検査装置。   2. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the signal processing unit of the defect detection apparatus further performs an expansion process on an edge of an image corresponding to the light transmission portion with respect to the image signal output from the second imaging element. An inspection apparatus comprising expansion means for performing addition, and adding the signal subjected to the limiter process and the signal subjected to the expansion process to output an added composite signal. 請求項2に記載の検査装置において、前記欠陥検出装置の信号処理手段は、前記リミッタ手段の後段にオフセット及びゲイン調整手段を有し、リミッタ処理された第1の画像信号はオフセット調整処理及びゲイン調整処理された後前記加算手段に供給されることを特徴とする検査装置。   3. The inspection apparatus according to claim 2, wherein the signal processing means of the defect detection apparatus includes an offset and gain adjusting means at a subsequent stage of the limiter means, and the first image signal subjected to the limiter processing is an offset adjustment process and a gain. An inspection apparatus which is supplied to the adding means after being adjusted. 請求項1から3までのいずれか1項に記載の検査装置において、前記第1及び第2の撮像素子は、前記ステージの主走査方向に距離dだけ離間した位置の画像を撮像するように構成され、
前記遅延手段は、入力した画像信号を前記ステージが距離dだけ移動する時間期間だけ遅延させることを特徴とする検査装置。



4. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the first and second imaging elements are configured to capture images at positions separated by a distance d in the main scanning direction of the stage. 5. And
The inspection apparatus delays the input image signal by a time period during which the stage moves by a distance d.



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