(57)【要約】【目的】パルス光を用いた場合のＴＤＩセンサの出力変動を補正可能な検査装置を提供することを目的とする。【構成】パターン検査装置１００は、パルス光源１０３と、フォトマスク１０１を載置するＸＹθテーブル１０２と、パルス光がフォトマスク１０１に照射されて得られるフォトマスク１０１の光学画像を撮像するＴＤＩセンサ１０５と、照射された後のパルス光の光量を検知する光量センサ１７２と、検知された光量を入力し、パルス光の周期に同期させて、パルス毎の光量を測定する光量モニタ回路１４２と、パルス毎の光量とＴＤＩセンサ１０５から出力された積分された画素値を入力し、光学画像の画素毎に、該当するパルス毎の光量の総光量を用いてＴＤＩセンサ１０５から出力された積分された画素値を補正するセンサ回路１０６と、補正後の積分された画素値を用いて、パターンの欠陥の有無を検査する比較回路１０８と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2010091552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光を発生するパルス光源と、
パターンが形成された被検査試料を載置するステージと、
前記パルス光が前記被検査試料に照射されて得られる前記被検査試料の光学画像の各画素値を時間遅延しながら複数回検知して、検知された各画素値を前記光学画像の画素毎に積分する時間遅延積分型（ＴＤＩ）センサと、
前記被検査試料に照射された後の前記パルス光の光量を検知する光量センサと、
前記光量センサにより検知された光量を入力し、前記パルス光の周期に同期させて、パルス毎の光量を測定する光量測定回路と、
前記パルス毎の光量と前記ＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を入力し、前記光学画像の画素毎に、該当する前記パルス毎の光量の総光量を用いて前記ＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を補正する補正部と、
補正後の積分された画素値を用いて、前記パターンの欠陥の有無を検査する検査部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記ＴＤＩセンサが検知する各画素値のパルス数を可変にすることで、前記総光量は可変にされることを特徴とする請求項１記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記総光量に使用される光量のパルス数は、前記ＴＤＩセンサが積分する画素値の数の整数倍であることを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記光学画像の画素毎に、基準総光量と前記総光量との比を演算することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記ＴＤＩセンサから出力された積分された画素値に前記比を乗じることを特徴とする請求項４記載のパターン検査装置。
【請求項６】
パルス光を発生するパルス光源と、
パターンが形成された被検査試料を載置するステージと、
前記パルス光が前記被検査試料に照射されて得られる前記被検査試料の光学画像の各画素値を時間遅延しながら複数回検知して、検知された各画素値を前記光学画像の画素毎に積分する時間遅延積分型（ＴＤＩ）センサと、
前記被検査試料に照射される前の前記パルス光の光量を検知する光量センサと、
前記光量センサにより検知された光量を入力し、前記パルス光の周期に同期させて、パルス毎の光量を測定する光量測定回路と、
前記パルス毎の光量と前記ＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を入力し、前記光学画像の画素毎に、該当する前記パルス毎の光量の総光量を用いて前記ＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を補正する補正部と、
補正後の積分された画素値を用いて、前記パターンの欠陥の有無を検査する検査部と、
を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項７】
前記ＴＤＩセンサが検知する各画素値のパルス数を可変にすることで、前記総光量は可変にされることを特徴とする請求項６記載のパターン検査装置。
【請求項８】
前記総光量に使用される光量のパルス数は、前記ＴＤＩセンサが積分する画素値の数の整数倍であることを特徴とする請求項６又は７記載のパターン検査装置。
【請求項９】
パルス光を発生し、
時間遅延積分型（ＴＤＩ）センサを用いて、パターンが形成された被検査試料に前記パルス光が照射されて得られる前記被検査試料の光学画像の各画素値を時間遅延しながら複数回検知して、検知された各画素値を前記光学画像の画素毎に積分し、
前記被検査試料に照射された後の前記パルス光の光量を検知し、
検知された光量を入力し、前記パルス光の周期に同期させて、パルス毎の光量を測定し、
前記パルス毎の光量と前記ＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を入力し、前記光学画像の画素毎に、該当する前記パルス毎の光量の総光量を用いて前記ＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を補正し、
補正後の積分された画素値を用いて、前記パターンの欠陥の有無を検査することを特徴とするパターン検査方法。
【請求項１０】
パルス光を発生し、
時間遅延積分型（ＴＤＩ）センサを用いて、パターンが形成された被検査試料に前記パルス光が照射されて得られる前記被検査試料の光学画像の各画素値を時間遅延しながら複数回検知して、検知された各画素値を前記光学画像の画素毎に積分し、
前記被検査試料に照射される前の前記パルス光の光量を検知し、
検知された光量を入力し、前記パルス光の周期に同期させて、パルス毎の光量を測定し、
前記パルス毎の光量と前記ＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を入力し、前記光学画像の画素毎に、該当する前記パルス毎の光量の総光量を用いて前記ＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を補正し、
補正後の積分された画素値を用いて、前記パターンの欠陥の有無を検査することを特徴とするパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、パルス光と時間遅延積分型（ＴＤＩ）センサを用いてパターンを検査する検査装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができる電子ビームを用いたパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。或いは、電子ビーム以外にもレーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発が試みられている。
【０００３】
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。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。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。
【０００４】
一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査するパターン検査装置の開発も急務となってきている。
【０００５】
検査手法としては、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、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（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ（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。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。
【０００６】
ここで、パターン形成されたマスクの検査を行なう際に、検査装置で微細な欠陥を検出するためには短波長（紫外域）の光を照明光として使用する必要がある。従来、照明光としては、光量をフィードバックすることで一定光量となるように制御された連続発振レーザ光を採用していた。そして、マスクのパターン像を撮像するセンサとして、ｘｙ方向の２次元エリアセンサをｘ方向にステージと同期させながらシフトさせて得られる画素値を時間遅延積分する時間遅延積分型（ＴＤＩ）センサを用いていた。このようにＴＤＩセンサを用いることでかかる連続光を所定回数分累積露光してセンサ素子の感度不足を補う仕組みを採用していた。一方、光量をフィードバックしていない連続発振レーザでは、光量変動が生じ得るため、光源側に光量センサを配置して、照射された連続光の光量でＴＤＩセンサの出力変動を補正するといった技術が文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
ここで、短波長（紫外域）の光は、上述した連続発振レーザ光だけではない。短波長の光として、例えば、ＡｒＦエキシマレーザ光が挙げられる。エキシマレーザ光源は、従来の連続発振レーザ光源に比べて小型で効率のよい光源である。よって、検査装置の光源としての搭載が望まれる。しかし、エキシマレーザ光はパルスレーザ光であり、ミリ秒（ｍＳｅｃ）程度の時間にナノ秒（ｎＳｅｃ）程度の発光しか得られない。照明光として、このパルス光を用いた場合、１パルス毎の光量がばらつく影響で、ＴＤＩセンサを１画素分シフトする時間中に仮に複数パルスが照射されるとしても累積センサ光量は大きく変動し得るといった問題があった。連続光では光量が変動したとしてもＴＤＩセンサを１画素分シフトする時間中に常に照射されるので累積センサ光量はかなり平均化されたものになるが、パルス光では、１画素分シフトする時間中の照射時間が連続光に比べて大幅に少ないので照明光の光量変動の影響を大きく受けることになるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１０１４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、検査装置の照明光として、パルス光を用いた場合、１パルス毎の光量がばらつく影響で、ＴＤＩセンサへの累積光量が連続光を用いた場合よりも大きく変動し得るといった問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、パルス光を用いた場合のＴＤＩセンサの出力変動を補正可能な検査装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、パルス光を用いた場合のＴＤＩセンサの出力変動を補正可能な検査装置および方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の一態様のパターン検査装置は、
パルス光を発生するパルス光源と、
パターンが形成された被検査試料を載置するステージと、
パルス光が被検査試料に照射されて得られる被検査試料の光学画像の各画素値を時間遅延しながら複数回検知して、検知された各画素値を光学画像の画素毎に積分する時間遅延積分型（ＴＤＩ）センサと、
被検査試料に照射された後のパルス光の光量を検知する光量センサと、
光量センサにより検知された光量を入力し、パルス光の周期に同期させて、パルス毎の光量を測定する光量測定回路と、
パルス毎の光量とＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を入力し、光学画像の画素毎に、該当するパルス毎の光量の総光量を用いてＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を補正する補正部と、
補正後の積分された画素値を用いて、前記パターンの欠陥の有無を検査する検査部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の態様のパターン検査装置は、
パルス光を発生するパルス光源と、
パターンが形成された被検査試料を載置するステージと、
パルス光が被検査試料に照射されて得られる被検査試料の光学画像の各画素値を時間遅延しながら複数回検知して、検知された各画素値を前記光学画像の画素毎に積分する時間遅延積分型（ＴＤＩ）センサと、
被検査試料に照射される前のパルス光の光量を検知する光量センサと、
光量センサにより検知された光量を入力し、パルス光の周期に同期させて、パルス毎の光量を測定する光量測定回路と、
パルス毎の光量とＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を入力し、光学画像の画素毎に、該当する前記パルス毎の光量の総光量を用いてＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を補正する補正部と、
補正後の積分された画素値を用いて、パターンの欠陥の有無を検査する検査部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の一態様のパターン検査方法は、
パルス光を発生し、
時間遅延積分型（ＴＤＩ）センサを用いて、パターンが形成された被検査試料にパルス光が照射されて得られる被検査試料の光学画像の各画素値を時間遅延しながら複数回検知して、検知された各画素値を光学画像の画素毎に積分し、
被検査試料に照射された後のパルス光の光量を検知し、
検知された光量を入力し、パルス光の周期に同期させて、パルス毎の光量を測定し、
パルス毎の光量とＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を入力し、光学画像の画素毎に、該当するパルス毎の光量の総光量を用いてＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を補正し、
補正後の積分された画素値を用いて、パターンの欠陥の有無を検査することを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の態様のパターン検査方法は、
パルス光を発生し、
時間遅延積分型（ＴＤＩ）センサを用いて、パターンが形成された被検査試料にパルス光が照射されて得られる被検査試料の光学画像の各画素値を時間遅延しながら複数回検知して、検知された各画素値を光学画像の画素毎に積分し、
被検査試料に照射される前のパルス光の光量を検知し、
検知された光量を入力し、パルス光の周期に同期させて、パルス毎の光量を測定し、
パルス毎の光量とＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を入力し、光学画像の画素毎に、該当するパルス毎の光量の総光量を用いてＴＤＩセンサから出力された積分された画素値を補正し、
補正後の積分された画素値を用いて、パターンの欠陥の有無を検査することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、パルス光を用いた場合のＴＤＩセンサの出力変動を補正することができる。よって、パルス光源を検査装置に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。
【図３】実施の形態１におけるパルス発光タイミングとＴＤＩセンサ受光素子との同期関係の一例を示す概念図である。
【図４】実施の形態１におけるセンサ回路内の構成を示す概念図である。
【図５】実施の形態１におけるダイ−ダイ検査を行うフォトマスクの一例を示す図である。
【図６】実施の形態１におけるダイ−ダイ検査の場合における光量補正の効果を説明するための図である。
【図７】実施の形態１における積算回路の内部構成の一例を示す概念図である。
【図８】実施の形態１における積算回路の内部構成の他の一例を示す概念図である。
【図９】実施の形態１における積算回路の内部構成の他の一例を示す概念図である。
【図１０】実施の形態２におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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概念図である。図１において、試料、例えばマスクの欠陥を検査する検査装置１００は、光学画像取得部１５０と制御系回路１６０を備えている。光学画像取得部１５０は、パルス光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、時間遅延積分型（ＴＤＩ）センサ１０５、センサ回路１０６、光量センサ１７２、レーザ測長システム１２２、及びオートローダ１３０を備えている。制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、パルスコントローラ１４０、光量モニタ回路１４２、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。光量センサ１７２は、ＴＤＩセンサ１０５の手前、すなわち、ＸＹθテーブル１０２を透過後であってＴＤＩセンサ１０５で受光する前の光の光量を検知できる位置に配置されている。また、センサ回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続され、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、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。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。
【００１９】
検査装置１００では、パルス光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、ＴＤＩセンサ１０５、光量センサ１７２及びセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。
【００２０】
被検査試料となるフォトマスク１０１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に設けられたＸＹθテーブル１０２上に載置される。そして、フォトマスク１０１に形成されたパターンには、例えば、ＡｒＦエキシマレーザ光源等のパルス光源１０３によってＡｒＦエキシマレーザ光等の紫外域の波長のパルス光が照明光学系１７０を介して照射される。パルス光源１０３の発光タイミング（周期）は、パルスコントローラ１４０によって制御される。フォトマスク１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、ＴＤＩセンサ１０５に光学像として結像し、入射する。その際、フォトマスク１０１を透過した後であってＴＤＩセンサ１０５に受光する前の光の光量が光量センサによって検知される。
【００２１】
図２は、実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。被検査領域２２は、図２に示すように、例えばＹ方向に向かって、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、その分割された各検査ストライプ２０が連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御される。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（第１の方向）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。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、スキャン幅ＷずつＹ方向にずれた位置で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。
【００２２】
ＴＤＩセンサ１０５上に結像されたパターンの像は、ＴＤＩセンサ１０５の各受光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。そして、検査ストライプ２０毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが格納される。その後、画素データは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。測定データは例えば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。
【００２３】
図３は、実施の形態１におけるパルス発光タイミングとＴＤＩセンサ受光素子との同期関係の一例を示す概念図である。光学画像の１つの画素の画素値を得るために、ＴＤＩセンサ１０５は、例えば、１６列のセンサ画素（受光素子）を１画素ずつずらしながら光を受光し、１６列のセンサ画素が受光した値の累積（積分）値を出力する。このように、ＴＤＩセンサ１０５は、フォトマスク１０１の光学画像の各画素値を時間遅延しながら複数回検知して、検知された各画素値（パルス強度：ｔ１，ｔ２，・・・，ｔｎ）を光学画像の画素毎に累積（積分）する。この累積値が光学画像の１つの画素の画素値となる。ここで、図３では、ＴＤＩセンサ１０５がセンサ画素１画素分だけ相対移動する際にパルス光源１０３は例えば１パルスの光を発生する場合を示している。図３に示すように、発生されるパルス光の光量にはばらつきがあり、例えば、３０％程度のばらつきが生じる。そのため、１６列のセンサ画素の累積値もかかる光量変動の影響を受けて変動してしまうことになる。
【００２４】
そこで、実施の形態１では、パルス毎にＴＤＩセンサ１０５が受光するパルス光の光量を光量センサ１７２及び光量モニタ回路１４２で測定する。光量モニタ回路１４２（光量測定回路）は、パルスコントローラ１４０から発光タイミング（周期）の情報を得て、パルス光の周期に同期させて、光量センサ１７２により検知された光量を取り込む（入力する）。そして、光量モニタ回路１４２は、パルス毎の光量を測定の上、光量データをデジタルデータに変換する。測定されたパルス毎の光量は、センサ回路１０６に出力される。そして、センサ回路１０６内で、光学画像の画素毎に、該当するパルス光の光量和（総光量）でＴＤＩセンサ１０５から出力された累積値を補正する。
【００２５】
図４は、実施の形態１におけるセンサ回路内の構成を示す概念図である。センサ回路１０６は、ＴＤＩセンサ１０５が順方向（ＦＷＤ）に相対移動する場合に光学画像の１画素分に相当する必要列数（例えば１６列）のセンサ画素３０の画素値の累積値（アナログデータ）を入力し、センサ回路１０６内で、アンプ５２が入力した累積値を増幅する。そして、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５６が、アンプ５２により増幅後のアナログデータをデジタルデータに変換して、デジタルアンプ４６に出力する。また、センサ回路１０６は、ＴＤＩセンサ１０５が逆方向（ＢＷＤ）に相対移動する場合に光学画像の１画素分に相当する必要列数（例えば１６列）のセンサ画素３０の画素値の累積値（アナログデータ）を入力し、センサ回路１０６内で、アンプ５４が入力した累積値を増幅する。そして、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５８が、アンプ５４により増幅後のアナログデータをデジタルデータに変換して、デジタルアンプ４６に出力する。また、センサ回路１０６は、光量モニタ回路１４２から測定されたパルス毎の光量を順次入力する。センサ回路１０６内では、積算回路４２により、光学画像の１画素分に相当する必要列数（例えば１６列）のセンサ画素３０が受光するパルス数分のパルス光の光量を積算（累積加算）して、積算された総光量が補正係数算出部４４に出力される。積算回路４２内には、光学画像の１画素分に相当するセンサ画素３０の必要列数（例えば１６列）のシフトレジスタ４０が配置されている。積算回路４２内での積算方法についての詳細は後述する。
【００２６】
ここで、光量センサ１７２により検知し光量モニタ回路１４２で観測する光量は、測定パターンの形状密度に依存して変動するが、ある観測領域における理想的な総光量Ｔｉ（基準総光量）は、その領域の設計パターンデータに基づき参照回路１１２が生成したパターンデータを用いて、パターン密度、および被検査マスクの透過率・反射率などから算出して求めることができる。
【００２７】
補正係数算出部４４では、積算回路４２により積算された総光量Ｔが理想的な総光量Ｔｉから変動してしまうことに備えて、補正係数Ｔｉ／Ｔを算出し、デジタルアンプ４６に出力する。デジタルアンプ４６（補正部）は、光学画像の画素毎に、該当するパルス毎の光量の総光量Ｔを用いてＴＤＩセンサ１０５から出力された画素値（累積値）を補正する。すなわち、デジタルアンプ４６は、光学画像の画素毎に、該当する補正係数Ｔｉ／ＴをＴＤＩセンサ１０５からの累積値に乗じる。乗じることでパルス毎の光量変動に起因して変動するＴＤＩセンサ１０５の出力レベルを平準化する補正を行なうことができる。そして、補正後の画素値は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路４８を介してストライプパターンメモリ１２３に出力される。
【００２８】
図５は、実施の形態１におけるダイ−ダイ検査を行うフォトマスクの一例を示す図である。図５において、フォトマスク１０１の中に同一の設計データから描画された被検査領域（ダイ）が２つ以上あることが前提となる。図５では、被検査領域１０と被検査領域１２との同一の設計データに基づく２つの被検査領域がフォトマスク１０１の中に描画されている。ここで、ダイ−ダイ検査を行う場合、かかる２つの被検査領域１０，１２を含む全体の検査領域が、図２に示したように、例えばＹ方向に向かって、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。よって、２つの対応する領域が１つの検査ストライプ２０内に含まれることになる。そして、その分割された各検査ストライプ２０が連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御される。
【００２９】
次に、ダイ−ダイ検査の場合には、以下のように検査する。共に撮像された被検査領域１０，１２の測定データが、ストライプパターンメモリ１２３に検査ストライプ２０毎に格納された後、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータとともに比較回路１０８（検査部）に送られる。そして、検査ストライプのサイズの画像が、例えば、５１２×５１２画素のサイズの検査用画像に切り出される。そして、被検査領域１０，１２の対応する領域の検査用画像同士の位置合わせを行なう。そして、各検査用画像の各画素データを所定のアルゴリズムに従って画素毎に比較し、パターンの欠陥の有無を判定する。そして、比較された結果は出力される。比較された結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。
【００３０】
図６は、実施の形態１におけるダイ−ダイ検査の場合における光量補正の効果を説明するための図である。図６において、一方の被検査領域１２を撮像する際にパルス光の光量変動があった場合、図６（ｃ）に示すように、センサ画素の出力変動により撮像されたパターン３８には、ある画素３２ｂと画素３４ｂにおいてパターンの形状に変形３１が生じた如く撮像されてしまう。これに対し、他方の被検査領域１０を撮像する際にパルス光の光量変動がない場合、図６（ａ）に示すように、撮像されたパターン３６には、対応する画素３２ａと画素３４ａにおいてパターンの形状に変形が生じない。よって、そのまま、比較すると画素３２と画素３４において欠陥と誤判定されてしまうことになる。しかし、実施の形態１では、上述したように、センサ画素の出力変動を総光量で補正しているので、図６（ｂ）に示すように、撮像されたパターン３８では、対応する画素３２ｂと画素３４ｂにおけるパターンの形状の変形３１が補正される。よって、両者を比較しても欠陥と誤判定されてしまうことを防止することができる。
【００３１】
ここで、ダイ−データベース検査の場合には、以下のように検査する。比較回路１０８（検査部）は、検査ストライプ２０毎にストライプパターンメモリ１２３から画素データを入力する。他方、参照回路１１２は、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計データを読み出す。そして、読み出されたフォトマスク１０１の設計データを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、参照データ（参照画像）を作成する。そして、参照データは、比較回路１０８（検査部）に送られる。
【００３２】
そして、測定データと参照データとの位置合わせを行なう。そして、測定データの各画素データと参照データの参照画素データとを所定のアルゴリズムに従って画素毎に比較し、欠陥の有無を判定する。そして、比較された結果は出力される。比較された結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。
【００３３】
ダイ−データベース検査の場合でも、図６Ａに示すパターン３６を参照画像のパターンと見なせば、ダイ−ダイ検査の場合と同様の効果を達成することができる。
【００３４】
ここで、図１で示したように、ＴＤＩセンサ１０５がフォトマスク１０１を透過した透過光を受光する場合には、理想とされるＴＤＩセンサ１０５の蓄積光量が反射光を受光する場合に比べて少なくても構わない。よって、実施の形態１では、図３に示すように、ＴＤＩセンサ１０５がセンサ画素１画素分だけ相対移動する際にパルス光源１０３は例えば１パルスの光を発生する場合を示している。しかし、これに限るものではない。実施の形態１では、ＴＤＩセンサ１０５がフォトマスク１０１を透過した透過光を受光する場合に限るものではなく、フォトマスク１０１を反射した反射光を受光する場合であっても構わない。かかる場合には、反射効率が透過効率より悪い材料のマスクになる場合があり、その場合には、理想とされるＴＤＩセンサ１０５の蓄積光量が透過光を受光する場合に比べて大きい方が好適である。よって、例えば、ＴＤＩセンサ１０５がセンサ画素１画素分だけ相対移動する際にパルス光源１０３は例えば２パルスの光を発生させるとよい。或いは、３パルス以上の光を発生させるとよい。
【００３５】
以上のように、使用される光学系の構成やフォトマスク１０１の材料に合わせて、ＴＤＩセンサ１０５が検知する各画素値のパルス数を可変にするとよい。それに合わせて、積算回路４２により積算される総光量Ｔが可変になる。
【００３６】
例えば、ＴＤＩセンサ１０５がセンサ画素１画素分だけ相対移動する際にパルス光源１０３が１パルスの光を発生する場合、光学画像の１つの画素の画素値を得るために使用されるＴＤＩセンサ１０５のセンサ画素数と総光量Ｔに使用される光量のパルス数が一致することになる。また、ＴＤＩセンサ１０５がセンサ画素１画素分だけ相対移動する際にパルス光源１０３は２パルスの光を発生する場合、光学画像の１つの画素の画素値を得るために使用されるＴＤＩセンサ１０５のセンサ画素数に対して総光量Ｔに使用される光量のパルス数が２倍になる。同様に、３パルスの光を発生すれば３倍となる。このように、総光量Ｔに使用される光量のパルス数は、ＴＤＩセンサ１０５が積分する画素値の数（１画素あたりのセンサ画素数）の整数倍になるようにすると好適である。
【００３７】
図７は、実施の形態１における積算回路の内部構成の一例を示す概念図である。センサ回路１０６内の積算回路４２は、光学画像の１画素分に相当するセンサ画素３０の必要列数（例えば１６列）のシフトレジスタ４０ａ〜４０ｐと、加算器４１が配置される。そして、１列目のシフトレジスタ４０ａから例えば１６列目のシフトレジスタ４０ｐまで、各パルスで測定された光量が順に送られる。そして、それぞれのシフトレジスタ４０が一時的に格納した光量値が加算器４１にパルス周期で送られ、その都度、光量が累積加算され、総光量Ｔが演算される。このようにして、パルス周期で総光量Ｔが演算され、演算された総光量Ｔはパルス周期で順次出力される。図７では、１つの加算器４１しか示していないが、通常、１６個の値を同時に入力して加算することは困難なので、加算器４１の内部構成として、２入力の加算器を複数組み合わせて演算すればよい。積算回路４２の内部構成は図７の構成に限るものではない。
【００３８】
図８は、実施の形態１における積算回路の内部構成の他の一例を示す概念図である。センサ回路１０６内の積算回路４２は、光学画像の１画素分に相当するセンサ画素３０の必要列数（例えば１６列）のシフトレジスタ４０ａ〜４０ｐと、加算器６２と、減算器６４とレジスタ６６とが配置される。そして、１列目のシフトレジスタ４０ａから例えば１６列目のシフトレジスタ４０ｐまで、各パルスで測定された光量が順に送られる。そして、１列目のシフトレジスタ４０ａが一時的に格納した光量値とレジスタ６６に格納された光量値が加算器６２にパルス周期で送られ、その都度、光量が加算される。減算器６４は、加算器６２により加算された加算値を正極（＋）側に、最終列目（例えば１６列目）のシフトレジスタ４０ｐが一時的に格納した光量値を負極（−）側に入力して、正極（＋）側の値から負極（−）側の値を減算する。減算器６４の出力は、レジスタ６６に格納されると共に、総光量Ｔとしてパルス周期で順次出力される。図８の構成では、図７と異なり、加算器６２と減算器６４とが１つずつあれば足りる。よって、上述したように、反射系と透過系で必要パルス数を変える場合など、総光量Ｔに用いるパルス数を可変にした場合でも、シフトレジスタ４０の数を増減させるだけで済むのでさらに好適である。積算回路４２の内部構成は図８の構成に限るものではない。
【００３９】
図９は、実施の形態１における積算回路の内部構成の他の一例を示す概念図である。センサ回路１０６内の積算回路４２は、光学画像の１画素分に相当するセンサ画素３０の必要列数（例えば１６列）のシフトレジスタ７４ａ〜７４ｐと、シフトレジスタ７４と同数の加算器７２ａ〜７２ｐと、レジスタ７０とが配置される。そして、レジスタ７０に一時的に格納された１パルス目の光量が、１列目の加算器７２ａの一方の入力端子に入力され、他方の端子は地絡されている。そして、加算器７２ａでの加算値が１列目のシフトレジスタ７４ａに一時的に格納される。そして、レジスタ７０に一時的に格納された２パルス目の光量が、２列目の加算器７２ｂの一方の入力端子に、１列目のシフトレジスタ７４ａに格納された値が他方の端子に入力される。そして、加算器７２ｂでの加算値が２列目のシフトレジスタ７４ｂに一時的に格納される。このようにして、最終列まで順次、カスケード加算が行われ、最終列目（例えば１６列目）のシフトレジスタ７４ｐに格納された値が総光量Ｔとしてパルス周期で順次出力される。
【００４０】
以上のように、実施の形態１では、パルス光が被検査試料に照射されて得られる被検査試料の光学画像をＴＤＩセンサ１０５で撮像する。その際にパルス光の光量変動によって生じるＴＤＩセンサ１０５の出力強度の変動をＴＤＩセンサ１０５側の光量センサ１７２で検知した光量の総和を使った補正係数で補正することができる。被検査試料の膜面の材質によって透過率や反射率が変化するなか、特に、ＴＤＩセンサ１０５側での光量を光量センサ１７２で検知することでＴＤＩセンサ１０５が受像する真の光量で補正することができる。
【００４１】
実施の形態２．
実施の形態１では、被検査試料を透過或いは反射した光であってＴＤＩセンサ１０５が受光する前の光の光量を測定したが、これに限るものではない。実施の形態２では、フォトマスク１０１を透過する前の光の光量を光量センサによって検知する構成について説明する。
【００４２】
図１０は、実施の形態２におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。図１０において、光量センサ１７２の代わりに、光量センサ１７４をパルス光源１０３側に配置した点以外は図１と同様である。すなわち、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１に照射される前のパルス光の光量を検知できる位置に配置されている。なお、実施の形態２では、被検査パターン通過前に光量センサ１７４で光量を観測するので、理想的な総光量Ｔｉ（基準総光量）はパターンに依存しない。よって、実施の形態２における理想的な総光量Ｔｉは、検査開始前に、予め充分な安定した理想光量として採用できる光量を観測し、保持しておき、検査中のパルス光量変動に備えればよい。その他のパターン検査装置１００の構成や動作内容は、実施の形態１と同様である。
【００４３】
以上のように、実施の形態２では、パルス光が被検査試料に照射されて得られる被検査試料の光学画像をＴＤＩセンサ１０５で撮像する。その際にパルス光の光量変動によって生じるＴＤＩセンサ１０５の出力強度の変動をパルス光源１０３側の光量センサ１７２で検知した光量の総和を使った補正係数で補正することができる。パルス光源１０３側の光量を光量センサ１７２で検知することで、パターンの内容による透過光或いは反射光の光量が変化の影響を排除することができる。
【００４４】
以上のように、実施の形態１ではＴＤＩセンサ側で、実施の形態２では光源側で、それぞれパルス光の周期に同期させてパルス光のパルス毎の光量を測定する。そして、光学画像の画素毎に、該当するパルス毎の光量の総光量を用いてＴＤＩセンサから出力された画素値を補正する。かかる補正により、パルス光であってもＴＤＩセンサの出力変動を補正することができる。
【００４５】
実施の形態１，２によれば、パルス光を用いた場合のＴＤＩセンサの出力変動を補正することができる。よって、パルス光源を検査装置に搭載することができる。
【００４６】
以上の説明において、「〜部」、或いは「〜回路」と記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、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。例えば、演算制御部を構成するオートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、参照回路１１２、比較回路１０８及び位置回路１０７内の各回路等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。
【００４７】
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。例えば、以上の説明では、透過光学系とフォトマスク１０１の透過光を使った検査装置について説明したが、反射光学系とフォトマスク１０１の反射光を使った検査装置であっても本発明は有効である。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【符号の説明】
【００５０】
１０，１２  被検査領域
２０  検査ストライプ
２２  被検査領域
３０  センサ画素
３１  変形
３２，３４  画素
３６，３８  パターン
４０，７４  シフトレジスタ
４１，６２，７２  加算器
４２  積算回路
４４  補正係数算出部
４６  デジタルアンプ
４８  Ｉ／Ｆ回路
５２，５４  アンプ
５６，５８  Ａ／Ｄ変換器
６６，７０  レジスタ
６４  減算器
１００  検査装置
１０１  フォトマスク
１０２  ＸＹθテーブル
１０３  パルス光源
１０４  拡大光学系
１０５  ＴＤＩセンサ
１０６  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
１１２  参照回路
１１３  オートローダ制御回路
１１４  テーブル制御回路
１１５  磁気テープ装置
１１６  ＦＤ
１１７  ＣＲＴ
１１８  パターンモニタ
１１９  プリンタ
１２０  バス
１２２  レーザ測長システム
１２３  ストライプパターンメモリ
１３０  オートローダ
１４０  パルスコントローラ
１４２  光量モニタ回路
１５０  光学画像取得部
１６０  制御系回路
１７０  照明光学系
１７２，１７４  光量センサ
【図１】
2010091552.tif 000003
【図２】
2010091552.tif 000004
【図３】
2010091552.tif 000005
【図４】
2010091552.tif 000006
【図５】
2010091552.tif 000007
【図６】
2010091552.tif 000008
【図７】
2010091552.tif 000009
【図８】
2010091552.tif 000010
【図９】
2010091552.tif 000011
【図１０】
2010091552.tif 000012