(57)【要約】【課題】  分解能を容易に向上させることが可能な欠陥検査装置を提供する。【解決手段】  パターン形成面を有するマスク６に照明光を照射する照明光学系１〜５と、照明光が照射されたマスクからの出射光のほぼ結像位置に配置され、出射光を二つに分離する分離部８と、分離された二つの出射光の画像をそれぞれ撮像する第１及び第２の撮像部１１、１２と、第１及び第２の撮像部で撮像された画像に基づいてマスクの欠陥を検出する欠陥検出部１３、１４とを備え、第１及び第２の撮像部のパターン形成面上における視野は、その長手方向が互いに平行であり、且つ長手方向において互いに（２ｎ＋１）×ｄ／２ずれている（ただし、ｄは第１及び第２の撮像部のパターン形成面上における長手方向の画素寸法、ｎは０以上の整数）。【選択図】      図１
2006112912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成面を有するマスクに照明光を照射する照明光学系と、
前記照明光が照射されたマスクからの出射光のほぼ結像位置に配置され、前記出射光を二つに分離する分離部と、
前記分離された二つの出射光の画像をそれぞれ撮像する第１及び第２の撮像部と、
前記第１及び第２の撮像部で撮像された画像に基づいて前記マスクの欠陥を検出する欠陥検出部と、
を備え、
前記第１及び第２の撮像部の前記パターン形成面上における視野は、その長手方向が互いに平行であり、且つ長手方向において互いに（２ｎ＋１）×ｄ／２ずれている（ただし、ｄは前記第１及び第２の撮像部の前記パターン形成面上における長手方向の画素寸法、ｎは０以上の整数）
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の撮像部の前記パターン形成面上における視野は、前記長手方向に垂直な方向において互いに（２ｍ＋１）×ｄ’／２ずれている（ただし、ｄ’は前記第１及び第２の撮像部の前記パターン形成面上における前記長手方向に垂直な方向の画素寸法、ｍは１以上の整数）
ことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記分離された二つの出射光の画像をそれぞれ第１及び第２の撮像部に結像させる第１及び第２の結像光学系と、
前記第１及び第２の結像光学系の倍率に応じて第１及び第２の撮像部の位置関係を調整する位置調整部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化に伴い、レチクル等のマスクに形成されるマスクパターンの微細化が進んできている。そのため、マスクパターンの欠陥検査装置にも高性能のものが求められている。欠陥検査装置としては、マスクパターンをＣＣＤ等の撮像素子で撮像し、その撮像画像を基準画像と比較することで、欠陥を検出するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
欠陥検査装置の分解能を向上させるための方法としては、検出光学系の倍率を増大する方法や撮像素子の画素数を増加する方法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、検出光学系の倍率を増大させる場合には、マスクのパターン形成面上の視野領域が縮小されるため、撮像回数が増加し、必然的にスループットが低下する。一方、撮像素子の画素数を増加させる場合には、照明光の照野が拡大するため、照明光の効率的な活用が阻害されるという問題が生じる。特に、ＴＤＩ（Time Delay Integration）動作型の撮像素子等の縦長形状を有する撮像素子を用いる場合には、そのような問題が顕著となる。例えば、画素数の増加によって撮像素子の縦方向の寸法が２倍に増大したとすると、照明光の照野は通常は円形であるため、照野は４倍に拡大する。そのため、マスクのパターン形成面上において、撮像素子の視野領域以外の領域を照射する照明光の光量も必然的に増大する。その結果、照明光量の無駄が増大して、照明光の効率的な活用が阻害されることとなる。
【特許文献１】特開平１０−１７７２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、欠陥検査装置の高性能のためには、欠陥検査装置の分解能を向上させることが重要であるが、従来は、スループットが低下するといった問題や照明光の効率的な活用が阻害されるといった問題があり、欠陥検査装置の分解能を向上させることは容易ではなかった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に対してなされたものであり、分解能を容易に向上させることが可能な欠陥検査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】
【０００７】
本発明の一視点に係る欠陥検査装置は、パターン形成面を有するマスクに照明光を照射する照明光学系と、前記照明光が照射されたマスクからの出射光のほぼ結像位置に配置され、前記出射光を二つに分離する分離部と、前記分離された二つの出射光の画像をそれぞれ撮像する第１及び第２の撮像部と、前記第１及び第２の撮像部で撮像された画像に基づいて前記マスクの欠陥を検出する欠陥検出部と、を備え、前記第１及び第２の撮像部の前記パターン形成面上における視野は、その長手方向が互いに平行であり、且つ長手方向において互いに（２ｎ＋１）×ｄ／２ずれている（ただし、ｄは前記第１及び第２の撮像部の前記パターン形成面上における長手方向の画素寸法、ｎは０以上の整数）ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、照明光学系の照野を拡大せずに高解像度の画像を取得することができ、照明光の効率的な活用とともに欠陥検査装置の分解能を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の一例を示したブロック図である。
【００１１】
光源１から出射された光（例えばレーザー光）は、照明光学系により、所望のマスクパターンが形成されたマスク（レチクル等）６のマスク面（パターン形成面）上に均一にケーラー照明される。照明光学系には、エキスパンダ２、フライアイレンズ３、レーザー可干渉性低減機構４及びコンデンサレンズ５が含まれる。
【００１２】
マスク６に照射された照明光はマスクの透過部分を透過し、マスクからの透過光は対物レンズ７を介して結像面（マスクパターンの結像面）に到達する。結像面の位置には分離ミラー８が配置されており、この分離ミラー８によってマスクからの透過光（出射光）が二つの光束に分離される。分離ミラー８によって分離された一方の光束は結像光学系９を介して撮像素子１１に入射し、一方の光束の画像が撮像素子１１で撮像される。分離ミラー８によって分離された他方の光束は結像光学系１０を介して撮像素子１２に入射し、他方の光束の画像が撮像素子１２で撮像される。撮像素子１１及び１２には、例えばＴＤＩ型の撮像素子等、縦長形状を有する撮像素子を用いる。
【００１３】
図２は、マスク６のパターン形成面上における照明光学系の照野並びに撮像素子１１及び１２の視野を示した図である。図２に示すように、撮像素子１１の視野Ｓ１及び撮像素子１２の視野Ｓ２がいずれも照明光学系の照野内に位置するように、撮像素子１１及び撮像素子１２は配置されている。対物レンズ７によって結像されるマスクパターンの結像位置に分離ミラー８が配置されているため、図２に示すように、撮像素子１１の視野Ｓ１と撮像素子１２の視野Ｓ２とを確実に分離することが可能である。
【００１４】
撮像素子１１及び撮像素子１２のマスク６のパターン形成面上における１画素の画素寸法は互いに等しく、Ｙ方向（撮像素子１１の視野Ｓ１及び撮像素子１２の視野Ｓ２の長手方向）及びＸ方向（長手方向に垂直な方向）いずれにおいても、画素寸法はｄとなっている。また、撮像素子１１の視野Ｓ１と撮像素子１２の視野Ｓ２とは、長手方向において互いに平行であり、且つ長手方向において互いにずれている。長手方向（Ｙ方向）における視野Ｓ１と視野Ｓ２とのずれ量は、半画素寸法の奇数倍すなわち、（２ｎ＋１）×ｄ／２（ただし、ｎは０以上の整数）となっている。図に示した例では、ずれ量はｄ／２である。また、長手方向に垂直な方向（Ｘ方向）における視野Ｓ１と視野Ｓ２とのずれ量も半画素寸法の奇数倍であるが、Ｘ方向において視野Ｓ１と視野Ｓ２とが分離されている（視野Ｓ１と視野Ｓ２とが重ならない）ため、そのずれ量は、（２ｍ＋１）×ｄ／２（ただし、ｍは１以上の整数）となっている。
【００１５】
撮像動作は、マスク６を載置したステージ１６を、光学系の光軸と直行する平面（ＸＹ平面）でスキャンすることで、マスク全面にわたって行われる。具体的には、まずステージ１６をＸ方向（図２のＸ方向に対応）に検査領域の端から端まで連続的にスキャンし、その後、ステージ１６をＹ方向（図２のＹ方向に対応）にステップ移動し、今度はステージ１６を−Ｘ方向に連続的にスキャンする。このように、Ｘ方向への連続移動及びＹ方向へのステップ移動を繰り返すことで、マスクの検査領域全体について、撮像素子１１及び撮像素子１２それぞれで撮像動作が行われる。ステージ１６の移動動作及び撮像素子１１及び１２の撮像動作等は、ホストコンピュータ１７によって制御される。
【００１６】
撮像素子１１及び撮像素子１２で撮像された画像は、マージ部１３によって重ね合わされる。撮像素子１１の視野Ｓ１と撮像素子１２の視野Ｓ２とは互いに半画素寸法の奇数倍ずれているため、撮像素子１１で撮像された画像と撮像素子１２で撮像された画像も同様に半画素寸法の奇数倍ずれている。したがって、マージ部１３で合成された画像は、撮像素子１１及び撮像素子１２の個々で撮像された画像よりも解像度が高くなっている。したがって、マスク６のパターン形成面上に形成されたマスクパターンの画像を高解像度で取得することができる。
【００１７】
マージ部１３で得られた高解像度の画像は、比較部１４へ送られ、記憶部１５に記憶されている基準画像と比較される。その結果、マージ部１３で得られた高解像度の画像と基準画像との差異が、マスクパターンの欠陥として検出される。
【００１８】
なお、本実施形態の欠陥検査装置は、結像光学系９及び１０の倍率を変更可能な変倍機構１８及び１９を備えている。結像光学系９及び１０の倍率が変更されると、マスク６のパターン形成面上における撮像素子１１及び１２の視野も変化する。この場合にも、図２に示したような関係を維持するため、結像光学系９及び１０の倍率に応じて撮像素子１１及び１２の位置関係を調整する位置調整部を設けている。具体的には、位置調整部として撮像素子１２の位置を移動可能な移動機構２０を設けている。この移動機構２０と変倍機構１８及び１９はホストコンピュータ１７によって自動的に制御されており、結像光学系９及び１０の倍率が変更されても、撮像素子１１及び１２の視野が図２に示したような関係を常に維持することができる。
【００１９】
次に、上述した欠陥検査装置における画像取得動作の詳細を説明する。
【００２０】
例えば、図３に示すように、撮像素子１１及び１２の視野Ｓ１及びＳ２が並んだ領域を、マスク６のパターン形成面に形成された三角形の遮光パターンＡが移動する場合について説明する。ここでは説明の簡単化のため、撮像素子１１及び１２はいずれも、１×６画素構成であるとする。遮光パターンＡの移動方向はＸ方向（ステージ１６の連続移動方向）であり、撮像素子１１及び１２の撮像タイミングは同一で、視野Ｓ１と視野Ｓ２のずれ量は、Ｘ方向で９ｄ／２、Ｙ方向で３ｄ／２とする。三角形の破線パターンは、撮像素子１１及び１２の各撮像タイミングにおける遮光パターンＡの位置を示している。
【００２１】
図４は、撮像素子１１及び１２で得られる画像の強度分布を示した図である。図４（ａ）は撮像素子１１（視野Ｓ１）で取得された画像の画素強度分布を、図４（ｂ）は撮像素子１２（視野Ｓ２）で取得された画像の画素強度分布を示している。図中、ドットで示した部分が、遮光パターンＡの形状に対応している。
【００２２】
図５は、撮像素子１１及び１２で取得された画像を合成した画像の画素強度分布を示したものである。撮像素子１１で取得された画像（図４（ａ））と撮像素子１２で取得された画像（図４（ｂ））とは、Ｘ方向及びＹ方向ともに互いに半画素寸法分ずれている。したがって、撮像素子１１で取得された画像と撮像素子１２で取得された画像とを重ね合わせることで画素数が４倍となり、高解像度の画像を得ることができる。高解像度画像の各画素の画素強度には、撮像素子１１で得られた画像の各画素の画素強度と撮像素子１２で得られた画像の各画素の画素強度との平均値を設定する。例えば、図４（ａ）の太線で囲んだ画素の画素強度は、図５の太線で囲んだ４つの画素の画素強度の設定に用いられ、同様に、図４（ｂ）のドット線で囲んだ画素の画素強度は、図５のドット線で囲んだ４つの画素の画素強度の設定に用いられる。このようにして、図５に示すような画素強度分布を有する高解像度画像を生成することができる。
【００２３】
以上述べたように、本実施形態では、撮像素子１１の視野Ｓ１と撮像素子１２の視野Ｓ２とが、マスク６のパターン形成面上において互いに半画素寸法の奇数倍ずれているため、撮像素子１１で撮像された画像と撮像素子１２で撮像された画像とを合成することで、解像度の高い画像を取得することができる。また、マスクパターンの結像位置に分離ミラー８が配置されているため、撮像素子１１の視野Ｓ１と撮像素子１２の視野Ｓ２とを確実に分離することができ、照明光学系の照野内において視野Ｓ１と視野Ｓ２とを並列に並べることができる。したがって、照明光学系の照野を拡大せずに、高解像度の画像を取得することができ、照明光の効率的な活用とともに欠陥検査装置の分解能を向上させることが可能となる。
【００２４】
なお、上述した実施形態では、マスク６のパターン形成面上において、撮像素子１１の視野Ｓ１と撮像素子１２の視野Ｓ２とが、Ｙ方向（視野の長手方向）及びＸ方向（長手方向に垂直な方向）いずれにおいても、互いに半画素寸法の奇数倍ずれるようにしたが、Ｘ方向については、そのように視野を設定しなくてもよい。すなわち、Ｘ方向については、マスクが連続移動しているため、撮像素子１１の撮像タイミングと撮像素子１２の撮像タイミングとを異ならせることにより、撮像素子１１の撮像領域と撮像素子１２の撮像領域とを半画素寸法分ずらすことが可能である。
【００２５】
また、上述した実施形態では、マスク６のパターン形成面上において、Ｘ方向の画素寸法とＹ方向の画素寸法をいずれもｄとしたが、Ｘ方向の画素寸法（ｄ）とＹ方向の画素寸法（ｄ’）とが異なっていてもよい。
【００２６】
また、上述した実施形態では、透過光学系を例に説明したが、反射光学系についても上述した手法を適用することが可能である。
【００２７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の一例を示したブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係り、マスクのパターン形成面上における撮像素子の視野を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の画像取得動作を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の画像取得動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の画像取得動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…光源      ２…エキスパンダ      ３…フライアイレンズ
４…レーザー可干渉性低減機構      ５…コンデンサレンズ
６…マスク      ７…対物レンズ      ８…分離ミラー
９、１０…結像光学系      １１、１２…撮像素子
１３…マージ部      １４…比較部      １５…記憶部
１６…ステージ      １７…ホストコンピュータ
１８、１９…変倍機構      ２０…移動機構
【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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