(57)【要約】【課題】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。【解決手段】本発明の同期装置は、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（５１）と、ステージの走査方向に応じて遅延手段に供給される画像信号を切り換える第１のスイッチ手段（５０）と、走査方向に応じて撮像素子から直接出力された画像信号を切り換える第２のスイッチ手段（５２）とを有し、第２のスイッチ手段から２つの画像信号が同期して出力する。【選択図】図６
2014238360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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のスイッチ手段と、
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のスイッチ手段とを有し、
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同期装置。
【請求項２】
請求項１に記載の同期装置において、前記対物レンズの視野は、前記ステージの主走査方向に第１及び第２の視野領域に２分割され、前記第１の撮像素子は第１の視野領域の画像を撮像し、第２の撮像素子は第２の視野領域の画像を撮像することを特徴とする同期装置。
【請求項３】
請求項２に記載の同期装置において、前記第１及び第２の撮像素子は、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同期装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の同期装置において、前記試料としてフォトマスクが用いられ、前記第１の視野領域は透過照明光が投射され、前記第２の視野領域は透過照明光及び反射照明光が投射され、前記第１の撮像素子はフォトマスクの透過像を撮像し、前記第２の撮像素子はフォトマスクの透過像と反射像とが合成された合成画像を撮像することを特徴とする同期装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の同期装置において、前記第１及び第２の撮像素子はTDIセンサにより構成されていることを特徴とする同期装置。
【請求項６】
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、
前記同期装置の第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欠陥検出装置に出力されることを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検査装置において、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、比較結果に基づいて欠陥を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の検査装置において、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。
【請求項９】
請求項８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。
【請求項１０】
請求項９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。
【請求項１１】
請求項６から１０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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【特許文献１】米国特許第７６６４３１０
【特許文献２】特開２００８−１９０９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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、
前記同期装置の第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欠陥検出装置に出力されることを特徴とする。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による検査装置の光学系の構成を示す図である。
【図２】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。
【図３】信号処理装置の概要を示す図である。
【図４】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。
【図５】検査におけるイネーブル信号を示す図である。
【図６】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。
【図７】欠陥検出における処理された信号形態を示す図である。
【図８】欠陥検出における処理された信号形態を示す図である。
【図９】欠陥検出のアルゴリズムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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）。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。  
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【符号の説明】
【００３８】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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