(57)【要約】【課題】ＴＤＩセンサを用いて被検査物を撮像する際、センサの画素方向に被検査物が変動した場合であっても、画像ぼけや画像歪みを防止できる検査装置を提供すること。【解決手段】照射光をフォトマスクＭに照射する照明光学系６２と、フォトマスクＭを蓄積方向に沿って移動させるステージ６４と、フォトマスクＭの透過像を電気信号に変換するＴＤＩセンサ６７と、ＴＤＩセンサ６７を画素方向に移動させるＴＤＩセンサステージ７２と、ステージ６４の画素方向変動量を検出する変動量検出センサ７０と、変動量検出センサ７０によって検出された画素方向変動量に基づいてＴＤＩセンサステージ７２の画素方向への駆動量を制御する検出器コントローラ７１と、画像データＤ１と参照データＤ２とを比較し、フォトマスクＭの欠陥を検出する比較回路４０部とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光を被検査体に照射する照明光学系と、
上記被検査体を上記照射光の照射方向に交差する第１方向に沿って移動させる被検査体搭載ステージと、
上記被検査体の透過像又は反射像を電気信号に変換する蓄積型センサと、
上記蓄積型センサを、上記照射方向及び上記第１方向に交差する第２方向に移動させるセンサ駆動部と、
上記被検査体搭載ステージの上記第２方向変動量を検出する変動量検出部と、
この変動量検出部によって検出された第２方向変動量に基づいて上記センサ駆動部の第２方向への駆動量を制御する制御部と、
上記被検査体の参照データを生成する参照データ生成部と、
上記被検査体画像データと上記参照データとを比較し、上記被検査体の欠陥を検出するデータ比較部とを備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
上記参照データは、上記被検査体の設計データに基づいて生成するものであることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
上記参照データは、異なる時間に撮像した被検査体画像データに基づいて生成されるものであることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
照射光を被検査体に照射する照明光学系と、
上記被検査体を上記照射光の照射方向に交差する第１方向に沿って移動させる被検査体搭載ステージと、
上記被検査体の透過像又は反射像を電気信号に変換する蓄積型センサと、
上記蓄積型センサを、上記照射方向及び上記第１方向に交差する第２方向に移動させるセンサ駆動部と、
上記被検査体搭載ステージの上記第２方向変動量を検出する変動量検出部と、
この変動量検出部によって検出された第２方向変動量に基づいて上記センサ駆動部の第２方向への駆動量を制御する制御部とを備えていることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造に用いる半導体フォトマスクやウエーハのパターン等の検査を行う検査装置及び撮像装置に関し、特に画像取り込み精度を向上させたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程に適用される検査装置として、フォトマスクのマスクパターンを検査するフォトマスク装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６はフォトマスク検査装置１０の構成の一例を示す説明図である。フォトマスク検査装置１０は、マスク画像取込装置２０と、参照データ生成装置３０と、データ比較回路４０とを備えている。
【０００４】
マスク画像取込装置２０は、レーザ光源２１と、このレーザ光源２１からの光を均一化し、フォトマスクＭに照射するための照明光学系２２と、照明光学系２２からの光をフォトマスクＭに導くコンデンサレンズ２３と、フォトマスクＭを載置するステージ２４と、このステージ２４の照射方向と直交する蓄積方向（図６中矢印Ｘ方向）に移動させるステージ駆動機構２５と、フォトマスクＭを透過した光を後述するＴＤＩセンサ２７に結像させるための対物レンズ２６と、互いに直交する蓄積方向及び画素方向に画素が配列されたＴＤＩセンサ２７とを備えている。ＴＤＩセンサ２７からはフォトマスクＭの画像データＤ１が出力される。
【０００５】
参照データ生成装置３０は、フォトマスクＭの設計データに基づいて参照データを生成する参照データ生成回路３１を備え、フォトマスクの参照データＤ２が出力される。データ比較回路４０は、フォトマスクＭの画像データＤ１と参照データＤ２とを比較し、その結果に基づいて比較データＤ３を出力し、欠陥Ｐを検出する機能を有している。
【特許文献１】特開平１１−７２９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したフォトマスクの検査装置では、次のような問題があった。すなわち、フォトマスクのパターンが微細化されることにより、レーザ光源の波長も短波長化されており、センサに入力される光の強度は微弱となる。ＴＤＩセンサは蓄積型のラインセンサであり、微弱光を蓄積段数分増幅することができるため、高精度のフォトマスク検査に適している。
【０００７】
しかしながら、ステージの移動速度をＴＤＩの蓄積時間に合わせないと画像ボケの問題が発生する。このため、ＴＤＩセンサにてフォトマスクを撮像するにはＴＤＩセンサの蓄積時間に合わせてステージの移動速度を決めて撮像する必要がある。蓄積時間より算出したステージ速度が実際のステージ移動速度に合わない場合にはぼけた画像になる。このためステージの位置をモニタできるようにしてＴＤＩセンサの蓄積時間を可変させ位置同期をとりながらＴＤＩセンサでフォトマスクを撮像している。ＴＤＩセンサの蓄積方向の速度変動は改善する。
【０００８】
一方、蓄積中にステージが蓄積方向に直交する画素方向に変動した場合も画像ぼけや画像歪みを起こす問題がある。ＴＤＩセンサの蓄積時間を可変しても、この問題は解消できない。
【０００９】
そこで本発明は、ＴＤＩセンサ等の蓄積型センサを用いて被検査物を撮像する際、センサの画素方向に被検査物が変動した場合であっても、画像ぼけや画像歪みを防止できる検査装置及び撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の検査装置及び撮像装置は次のように構成されている。
【００１１】
（１）照射光を被検査体に照射する照明光学系と、上記被検査体を上記照射光の照射方向に交差する第１方向に沿って移動させる被検査体搭載ステージと、上記被検査体の透過像又は反射像を電気信号に変換する蓄積型センサと、上記蓄積型センサを、上記照射方向及び上記第１方向に交差する第２方向に移動させるセンサ駆動部と、上記被検査体搭載ステージの上記第２方向変動量を検出する変動量検出部と、この変動量検出部によって検出された第２方向変動量に基づいて上記センサ駆動部の第２方向への駆動量を制御する制御部と、上記被検査体の参照データを生成する参照データ生成部と、上記被検査体画像データと上記参照データとを比較し、上記被検査体の欠陥を検出するデータ比較部とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
（２）前記（１）に記載された検査装置であって、上記参照データは、上記被検査体の設計データに基づいて生成するものであることを特徴とする。
【００１３】
（３）前記（１）に記載された検査装置であって、上記参照データは、異なる時間に撮像した被検査体画像データに基づいて生成されるものであることを特徴とする。
【００１４】
（４）照射光を被検査体に照射する照明光学系と、上記被検査体を上記照射光の照射方向に交差する第１方向に沿って移動させる被検査体搭載ステージと、上記被検査体の透過像又は反射像を電気信号に変換する蓄積型センサと、上記蓄積型センサを、上記照射方向及び上記第１方向に交差する第２方向に移動させるセンサ駆動部と、上記被検査体搭載ステージの上記第２方向変動量を検出する変動量検出部と、この変動量検出部によって検出された第２方向変動量に基づいて上記センサ駆動部の第２方向への駆動量を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＴＤＩセンサ等の蓄積型センサを用いて被検査物を撮像する際、センサの画素方向に被検査物が変動した場合であっても、画像ぼけや画像歪みを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態に係るフォトマスク検査装置（検査装置）５０の構成を示す図である。なお、図１において図６と同一機能部分には同一符号を付した。なお、図１中矢印Ｘ方向はＴＤＩセンサ６７における蓄積方向、矢印Ｙ方向はこの蓄積方向に直交する画素方向を示している。
【００１７】
フォトマスク検査装置５０は、マスク画像取込装置６０と、参照データ生成装置３０と、データ比較回路４０とを備えている。
【００１８】
マスク画像取込装置６０は、レーザ光源６１と、このレーザ光源６１からの光を均一化し、フォトマスクＭに照射するための照明光学系６２と、照明光学系６２からの光をフォトマスクＭに導くコンデンサレンズ６３と、フォトマスクＭを載置するステージ６４と、このステージ６４の照射方向と直交する蓄積方向（図１中矢印Ｘ方向）に移動させるステージ駆動機構６５と、フォトマスクＭを透過した光を後述するＴＤＩセンサ６７に結像させるための対物レンズ６６と、互いに直交する蓄積方向及び画素方向に画素が配列されたＴＤＩセンサ６７とを備えている。
【００１９】
ＴＤＩセンサ６７は、例えば１ライン数千画素程度、数百ライン程度の任意の数の画素数、ライン数を有する光電変換素子からなるものである。ＴＤＩセンサ６７はフォトマスクＭ、すなわちステージ６４の移動スピードに同期させて、１ラインからの光強度出力信号を隣のラインからの光強度出力信号に順次足しあわせながら蓄積し、全ライン分の強度信号が蓄積された時点でこれを出力する特殊な機能を有するものである。このようにしてＴＤＩセンサ６７からはフォトマスクＭの画像データＤ１が出力される。
【００２０】
また、ステージ６４には、変動量検出センサ７０が取り付けられている。変動量検出センサ７０は、ステージ６４の矢印Ｙ方向の変動量を検出するものであり、この出力は検出器コントローラ７１に入力される。変動量検出センサ７０は、加速度センサやレーザ干渉計等により構成されている。
【００２１】
検出器コントローラ７１は、ステージ６４の変動量に基づいて、後述するＴＤＩセンサステージ７２への駆動量を算出し、後述するような補正を行うための駆動信号を出力するフィードバック制御機能を有している。
【００２２】
ＴＤＩセンサステージ７２は、ＴＤＩセンサ６７を図１中矢印Ｙ方向に沿って往復動させる機能を有しており、上述した検出器コントローラ７１からの駆動信号に基づいて駆動される。
【００２３】
参照データ生成装置３０は、フォトマスクＭの設計データに基づいて参照データを生成する参照データ生成回路３１を備え、フォトマスクの参照データＤ２を出力する。データ比較回路４０は、フォトマスクＭの画像データＤ１と参照データＤ２とを比較し、その結果に基づいて比較データＤ３を出力し、欠陥Ｐを検出する機能を有している。
【００２４】
このように構成されたフォトマスク検査装置５０では、次のようにしてフォトマスクＭの欠陥検査を行う。すなわち、レーザ光源６１から照射されたレーザ光は照明光学系６２において均一化された後、コンデンサレンズ６３を介してフォトマスクＭに照射される。フォトマスクＭは、ステージ６４により所定の速度で図１中Ｘ方向に移動する。
【００２５】
フォトマスクＭを透過した透過光は、対物レンズ６６を介して、ＴＤＩセンサ６７上に結像される。ＴＤＩセンサ６７では、入射した透過光に基づいて、画像データＤ１を生成し、データ比較回路４０に出力する。
【００２６】
データ比較回路４０では、画像データＤ１と参照データＤ２とを比較し、その結果に基づいて比較データＤ３を出力し、欠陥Ｐを検出する。
【００２７】
次に、ＴＤＩセンサステージ７２による補正について説明する。ステージ６４の図１矢印Ｙ方向の変動量は変動量検出センサ７０によって検出される。１ラインのスキャン時間内の変動は、ＴＤＩセンサ６７内で蓄積されるため無視し、当該スキャン時間以上の変動量を計測する。この変動量に基づいて検出器コントローラ７１によりＴＤＩセンサステージ７２の駆動量が算出され、駆動信号が出力される。次に、ＴＤＩセンサステージ７２は駆動信号に基づいてＴＤＩセンサ６７を図１中矢印Ｙ方向に駆動する（図２）。
【００２８】
これにより、例えばフォトマスクＭの図２に示すI−I′線の位置の画像を取り込んだ場合、補正した場合と補正しない場合とでは次のような違いが生ずる。すなわち、補正した場合はステージ６４のＹ方向の変動量が補正され、ＴＤＩセンサ６７に入力される。このため、図３に示すようにフォトマスクＭのパターンＳが直線状に入力され、高いコントラスト（Ｋ１）で入力される。
【００２９】
これに対し、補正を行わない場合は、ステージ６４のＹ方向の変動がそのまま反映されるため、図４に示すようにフォトマスクＭのパターンＳが変動に沿って歪んで入力となる。このため、蓄積された画像においては、図５に示すような信号強度の違いとなって現れ、低いコントラストの画像となって入力される（Ｋ２）。これが画像データＤ１における画像ボケの要因となる。
【００３０】
上述したように本実施の形態に係るフォトマスク検査装置５０においては、ステージ６４の画素方向における変動を補正することができるため、画像ボケの発生を防止し、正確な欠陥検査を行うことができる。
【００３１】
なお、上述した実施の形態においては、フォトマスク検査装置として説明したが、フォトマスク撮像装置として用いてもよい。また、フォトマスクのような透過画像を用いる場合だけではなく、ウエハのように透過しない被検査体においては反射画像を取り込むようにしてもよい。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るフォトマスク検査装置の構成を示す説明図。
【図２】同フォトマスク検査装置の制御原理を示す説明図。
【図３】同フォトマスク検査装置における制御後の画像を示す模式図。
【図４】同フォトマスク検査装置における制御前の画像を示す模式図。
【図５】同フォトマスク検査装置におけるコントラストの比較を示す説明図。
【図６】従来のフォトマスク検査装置の一例を示す説明図。
【符号の説明】
【００３４】
３０…参照データ生成装置、４０…データ比較回路、５０…フォトマスク検査装置、６０…マスク画像取込装置、６１…レーザ光源、６２…照明光学系、６４…ステージ、６５…ステージ駆動機構、６７…ＴＤＩセンサ、７０…変動量検出センサ、７１…検出器コントローラ、７２…ＴＤＩセンサステージ。
【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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