(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生させる光源と、
パターンが形成された被検査試料に前記レーザ光を照明する照明光学系と、
前記光源と前記被検査試料との間に設けられ、光の一部を分岐して前記レーザ光の光量を測定する光量センサと、
前記被検査試料を透過或いは反射したレーザ光を受光して、前記パターンの光学画像を撮像する撮像センサと、
前記撮像センサの出力タイミングが前記光量センサの出力タイミングより早い場合に、前記撮像センサの出力タイミングと前記光量センサの出力タイミングとの時間差分の期間、前記撮像センサの出力データを一時的に記憶する第１の記憶装置と、
前記光量センサの出力タイミングが前記撮像センサの出力タイミングより早い場合に、前記撮像センサの出力タイミングと前記光量センサの出力タイミングとの時間差分の期間、前記光量センサの出力データを一時的に記憶する第２の記憶装置と、
前記撮像センサにより撮像された光学画像の階調値を前記時間差分ずらした時刻に前記光量センサから出力された光量値を用いて補正する補正部と、
比較対照となる参照画像を入力し、階調値が補正された光学画像と前記参照画像とを画素単位で比較する比較部と、
前記被検査試料を載置する移動可能なステージと、
前記ステージの移動方向と移動速度とのうち少なくとも一方の条件を可変にして得られた、前記撮像センサの出力タイミングと前記光量センサの出力タイミングとの複数の時間差を示す複数の時間差情報を記憶する第３の記憶装置と、
撮像する際の条件に応じて前記複数の時間差のうちの１つを選択する選択部と、
を備え、
前記補正部は、選択された時間差分ずらした時刻に前記光量センサから出力された光量値を用いて前記撮像センサにより撮像された光学画像の階調値を補正することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記撮像センサは、前記ステージの移動方向と移動速度とのうち少なくとも一方の条件を可変にして、条件毎に、前記パターンの光学画像を撮像し、
前記光量センサは、前記撮像センサが撮像する条件で、条件毎に、前記レーザ光の光量を測定し、
撮像された光学画像と測定された光量とを用いて、条件毎の前記時間差を演算する時間差演算部をさらに備えた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】
光源からレーザ光を発生させる工程と、
パターンが形成された被検査試料に前記レーザ光を照明する工程と、
光量センサを用いて、前記被検査試料に照明される前の前記レーザ光の光量を測定する工程と、
撮像センサを用いて、前記被検査試料を透過或いは反射したレーザ光を受光して、前記パターンの光学画像を撮像する工程と、
前記撮像センサの出力タイミングと前記光量センサの出力タイミングとの時間差分の期間、前記撮像センサにより撮像された光学画像のデータと前記光量センサより測定された光量のデータとのうち、出力タイミングが早い方のデータを一時的に記憶装置に記憶する工程と、
撮像された光学画像の階調値を前記時間差分ずらした時刻に前記光量センサから出力された光量値を用いて補正する工程と、
比較対照となる参照画像を入力し、階調値が補正された光学画像と前記参照画像とを画素単位で比較する工程と、
前記被検査試料を載置する移動可能なステージの移動方向と移動速度とのうち少なくとも一方の条件を可変にして得られた、前記撮像センサの出力タイミングと前記光量センサの出力タイミングとの複数の時間差を示す複数の時間差情報を記憶する記憶装置から複数の時間差情報を読み出し、撮像する際の条件に応じて前記複数の時間差のうちの１つを選択する工程と、
を備え、
前記撮像センサにより撮像された光学画像の階調値は、選択された時間差分ずらした時刻に前記光量センサから出力された光量値を用いて補正され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係り、例えば、光源からのレーザ光の光量変動を補正して試料となる物体のパターン欠陥を検査するパターン検査装置およびその方法に関する。
【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。例えば、電子ビームやレーザビームを用いて描画される。
【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】
ここで、パターン検査装置では、光源或いは光学系に起因した光量変動が取得画像の階調変動となり、検査性能に影響を与えている。特に、ＣＤ測定精度に悪影響を与える。従来、光量変動を補正するために光量センサで光量を測定することが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、光量センサ出力の応答周波数の帯域と画像取得用のセンサ出力の応答周波数の帯域とに違いがあると光量変動の補正が不十分となり、補正誤差を残すことになるといった問題があった。特に、高周波の変動の補正が不十分となりやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４１２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、光量センサ出力の応答周波数の帯域と画像取得用のセンサ出力の応答周波数の帯域とに違いがあると光量変動の補正が不十分になるといった問題があった。従来、かかる点について対処できていなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、光量センサ出力の応答速度と画像取得用のセンサ出力の応答速度のずれによる補正誤差を低減可能なパターン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】
【０００９】
本発明の一態様のパターン検査装置は、
レーザ光を発生させる光源と、
パターンが形成された被検査試料にレーザ光を照明する照明光学系と、
前記光源と前記被検査試料との間に設けられ、光の一部を分岐してレーザ光の光量を測定する光量センサと、
被検査試料を透過或いは反射したレーザ光を受光して、パターンの光学画像を撮像する撮像センサと、
撮像センサの出力タイミングが光量センサの出力タイミングより早い場合に、撮像センサの出力タイミングと前記光量センサの出力タイミングとの時間差分の期間、前記撮像センサの出力データを一時的に記憶する第１の記憶装置と、
光量センサの出力タイミングが撮像センサの出力タイミングより早い場合に、撮像センサの出力タイミングと光量センサの出力タイミングとの時間差分の期間、光量センサの出力データを一時的に記憶する第２の記憶装置と、
撮像センサにより撮像された光学画像の階調値を時間差分ずらした時刻に光量センサから出力された光量値を用いて補正する補正部と、
比較対照となる参照画像を入力し、階調値が補正された光学画像と参照画像とを画素単位で比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、被検査試料を載置する移動可能なステージと、
ステージの移動方向と移動速度とのうち少なくとも一方の条件を可変にして得られた、撮像センサの出力タイミングと光量センサの出力タイミングとの複数の時間差を示す複数の時間差情報を記憶する第３の記憶装置と、
撮像する際の条件に応じて複数の時間差のうちの１つを選択する選択部と、
をさらに備え、
補正部は、選択された時間差分ずらした時刻に光量センサから出力された光量値を用いて撮像センサにより撮像された光学画像の階調値を補正すると好適である。
【００１１】
また、撮像センサは、ステージの移動方向と移動速度とのうち少なくとも一方の条件を可変にして、条件毎に、パターンの光学画像を撮像し、
光量センサは、撮像センサが撮像する条件で、条件毎に、レーザ光の光量を測定し、
撮像された光学画像と測定された光量とを用いて、条件毎の時間差を演算する時間差演算部をさらに備えると好適である。
【００１２】
本発明の一態様のパターン検査方法は、
光源からレーザ光を発生させる工程と、
パターンが形成された被検査試料にレーザ光を照明する工程と、
光量センサを用いて、被検査試料に照明される前のレーザ光の光量を測定する工程と、
撮像センサを用いて、被検査試料を透過或いは反射したレーザ光を受光して、パターンの光学画像を撮像する工程と、
撮像センサの出力タイミングと光量センサの出力タイミングとの時間差分の期間、撮像センサにより撮像された光学画像のデータと光量センサより測定された光量のデータとのうち、出力タイミングが早い方のデータを一時的に記憶装置に記憶する工程と、
撮像された光学画像の階調値を時間差分ずらした時刻に光量センサから出力された光量値を用いて補正する工程と、
比較対照となる参照画像を入力し、階調値が補正された光学画像と前記参照画像とを画素単位で比較する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、被検査試料を載置する移動可能なステージの移動方向と移動速度とのうち少なくとも一方の条件を可変にして得られた、撮像センサの出力タイミングと光量センサの出力タイミングとの複数の時間差を示す複数の時間差情報を記憶する記憶装置から複数の時間差情報を読み出し、撮像する際の条件に応じて複数の時間差のうちの１つを選択する工程をさらに備え、
撮像センサにより撮像された光学画像の階調値は、選択された時間差分ずらした時刻に光量センサから出力された光量値を用いて補正されるように構成すると好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、撮像された光学画像の階調値を撮像センサの出力タイミングと光量センサの出力タイミングとの時間差分ずらした時刻に光量センサから出力された光量値で補正できる。よって、光量センサ出力の出力タイミングと撮像センサ出力の出力タイミングのずれを解消できる。したがって、より高精度な検査ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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図である。
【図３】実施の形態１におけるＴＤＩセンサ出力タイミングと光量センサ出力タイミングとのずれの一例を示すグラフである。
【図４】実施の形態１におけるパターン検査前処理方法とパターン検査方法との要部工程を示すフローチャート図である。
【図５】実施の形態１におけるＴＤＩセンサでの出力タイミングの変動を説明するための概念図である。
【図６】実施の形態１におけるＴＤＩセンサの階調変動と時間差との関係の一例を示すグラフである。
【図７】別の光学画像取得手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、マスク等の基板を試料として、かかる試料の欠陥を検査するパターン検査装置１００は、光学画像取得部１５０と制御回路１６０を備えている。光学画像取得部１５０は、光源１０３、照明光学系１７０、ハーフミラー１７２、光量センサ１４４、ＸＹθテーブル１０２（ステージ）、拡大光学系１０４、タイムディレイインテグレータ（ＴＤＩ）センサ１０５、センサ回路１０６、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。制御回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、比較部の一例となる比較回路１０８、展開回路１１１、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、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、プリンタ１１９、バッファ用の記憶装置１４０，１４２、バッファ制御回路１４５、積分回路１４６、補正回路１４８、測定回路１８０、時間差演算回路１８２、及び選択回路１８４に接続されている。
【００１７】
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。図１では、本実施の形態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。パターン検査装置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。
【００１８】
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図である。被検査領域は、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に仮想的に分割される。そして、更にその分割された各検査ストライプ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、Ｘ方向に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の画像を連続的に入力する。そして、第１の検査ストライプにおける画像を取得した後、第２の検査ストライプにおける画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。そして、第３の検査ストライプにおける画像を取得する場合には、第２の検査ストライプにおける画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプにおける画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。ここでは、フォワード（ＦＷＤ）−バックワード（ＢＷＤ）手法を用いているが、これに限るものではなくフォワード（ＦＷＤ）−フォワード（ＦＷＤ）手法を用いても構わない。
【００１９】
図３は、実施の形態１におけるＴＤＩセンサ出力タイミングと光量センサ出力タイミングとのずれの一例を示すグラフである。ここでは、一例として、光量センサ出力タイミングの方がＴＤＩ出力タイミングよりも遅くなっているが、これに限るものではなく、逆の場合があっても構わない。
【００２０】
このように、ＴＤＩセンサ１０５の出力に本来対応するべき光量信号は、ＴＤＩセンサ１０５の出力より遅れて光量センサ１４４から出力される。遅れの要因としては、例えば光量センサのアナログ的な遅延が考えられる。光源１０３から発生したレーザ光がＴＤＩセンサ１０５に届くまでの時間と光源１０３から発生したレーザ光が光量センサ１４４に届くまでの時間の差は実質無視できるほど短い。そのため、そのままでは、光量変動を補正する際に、ＴＤＩセンサ１０５の出力タイミングで光量センサ１４４から出力された光量、すなわち、ここではＴＤＩセンサ１０５が撮像した時点より前に測定された光量で補正してしまうことになる。そこで、実施の形態１では、かかる時間差により生じたＴＤＩセンサ１０５で撮像された像と光量センサ１４４が測定した光量との対応関係のずれを無くすように構成する。
【００２１】
なお、ここでは、複数段の受光素子によって連続的に１つの画素領域の階調値を撮像して各センサ値を積分するＴＤＩセンサ１０５を用いた例を示しているが、これに限るものではない。１段の受光素子によって１つの画素領域の階調値を撮像するセンサであっても構わない。かかる場合でも、撮像センサ出力タイミングと光量センサ出力タイミングとのずれが生じる点で同様である。
【００２２】
図４は、実施の形態１におけるパターン検査前処理方法とパターン検査方法との要部工程を示すフローチャート図である。図４において、まず、実施の形態１におけるパターン検査前処理方法は、測定条件設定工程（Ｓ１０２）と、測定工程（Ｓ１０４）と、時間差演算工程（Ｓ１０６）という一連の工程を実施する。また、実施の形態１におけるパターン検査方法は、選択工程（Ｓ１１０）と、時間差設定工程（Ｓ１１２）と、光量測定工程（Ｓ１１４）と、積分工程（Ｓ１１６）と、ＴＤＩ撮像工程（Ｓ１１８）と、階調補正工程（Ｓ１２０）と、比較工程（Ｓ１２２）という一連の工程を実施する。
【００２３】
ＴＤＩセンサ出力タイミングと光量センサ出力タイミングとのずれによる時間差は、ＸＹθテーブル１０２の移動速度や移動方向によって変化する。
【００２４】
図５は、実施の形態１におけるＴＤＩセンサでの出力タイミングの変動を説明するための概念図である。図５において、ＴＤＩセンサ１０５は、２次元に配列したフォトダイオード群１０によって構成され、ＸＹθテーブル１０２と同期して電荷を右ないしは左方向に転送する。左端から右端ないしは右端から左端まで転送されている間の電荷を積分（累積加算）し、最終的に、右端ないしは左端から電荷を読み出す。従って、ＴＤＩセンサは電荷を転送する時間だけ露光するラインセンサとして機能する。２０および２２のハッチングは遮光部であり、この領域も電荷は転送されて端に到達した瞬間に読み出される。遮光部では光が当たらないため、この領域を通過するのに要する時間はそのままＴＤＩセンサの時間遅れとなる。この遅れ量ΔＴは電荷の転送周期ｔと遮光部の画素数Ｎによって決まり、ΔＴ＝Ｎｔとなる。電荷の転送周期ｔはＸＹθテーブルのＸ移動速度ｖの逆数に比例するため、Δｔ＝α・Ｎ／ｖ（αは比例係数）と表される。従って、ΔＴは遮光部の画素数および、ＸＹθテーブルのｘ移動速度ｖに依存することとなる。
【００２５】
ところで、遮光部２０、２２は、一般的に読み出し部近傍はセンサ特性が劣るため、その領域を使用しないために設けるものであり、金属製の絞りなどが使用される。この絞りは、その目的から、ＴＤＩセンサに対して精度良く置かれる必要がない。従って、遮光される領域の幅は右側２０と左側２２で異なる場合が多い。従って、電荷を転送する方向、すなわちＸＹθテーブルを移動する方向によってΔＴが異なる結果となる。以上、まとめると、遅れ量ΔＴはＸＹθテーブルのＸ移動速度ｖおよび移動方向の双方に依存することとなる。
【００２６】
そこで、実施の形態１では、パターン検査前処理方法として、これらＸＹθテーブル１０２の移動速度および移動方向を可変にして、複数の組み合わせによる複数の条件を設定し、条件毎にＴＤＩセンサ出力と光量センサ出力の時間差を求める。かかる時間差を求めるため、各条件でテストパターンが形成された試料となるフォトマスクをＸＹθテーブル１０２上に載置し、かかるテストパターンを撮像する。階調変動を確認することが目的であるため、本テストパターンはパターンのないブランクスマスクであってもかまわない。
【００２７】
測定条件設定工程（Ｓ１０２）として、測定回路１８０は、ＸＹθテーブル１０２の移動速度および移動方向の組からなる測定条件を設定する。
【００２８】
測定工程（Ｓ１０４）として、測定回路１８０は、テストパターンが形成された試料となるフォトマスクをＸＹθテーブル１０２上に載置し、かかるテストパターンをＴＤＩセンサ１０５で撮像する。その際、光源１０３からのレーザ光をフォトマスクの手前において一部をハーフミラー１７２で分岐して光量センサ１４４で光量を測定する。光量センサ１４４での測定結果は、所定の範囲の時間だけ連続的に記録しておく。
【００２９】
時間差演算工程（Ｓ１０６）として、時間差演算回路１８２は、ある時刻にＴＤＩセンサ１０５から出力された階調値について、その時刻と前後する複数の時刻に光量センサ１４４から出力された光量で補正する。具体的には、まず、ＴＤＩセンサ１０５における光量の積分効果を模擬するために、積分回路１４６は光量センサ１４４から出力された信号に対してＴＤＩセンサ１０５の蓄積時間に相当する期間の積分（累積加算）を行う。そして、かかる累積加算された光量の逆数をＴＤＩセンサ１０５から出力された階調値に乗じることで、階調値を補正する。積分回路１４６によって積分された信号に対して、タイミングをずらして意図的な時間差を与えたうえで、ＴＤＩセンサ１０５から出力された階調値を補正する。この際、前記意図的に与える時間差をある範囲にわたって複数点変化させ、複数の補正後の階調値変動量を算出する。
【００３０】
図６は、実施の形態１における補正後のＴＤＩセンサの階調変動量と光量センサ信号に意図的に与えた時間差との関係の一例を示すグラフである。白抜き丸のプロットはある条件（条件１）でテストパターンを撮像した場合のＴＤＩセンサ１０５から出力された補正後の階調変動量を示している。ＴＤＩセンサと光量センサの時間差をちょうど打ち消すように意図的な時間差を与えたときに補正後の階調変動量が最小となるため、ここでは、ｔ１が補正のために与えるべき時間差とみなすことができる。よって、時間差演算回路１８２は、条件毎に、かかるグラフの最小値を演算する。
【００３１】
そして、１つの条件で与えるべき時間差を演算したら、またＳ１０２に戻り、ＸＹθテーブル１０２の移動方向と移動速度とのうち少なくとも一方の条件を可変にしながら、測定条件設定工程（Ｓ１０２）から時間差演算工程（Ｓ１０６）までの各工程を繰り返す。このように、ＴＤＩセンサ１０５（撮像センサ）は、ＸＹθテーブル１０２（ステージ）の移動方向と移動速度とのうち少なくとも一方の条件を可変にして、条件毎に、パターンの光学画像を撮像する。そして、光量センサ１４４は、ＴＤＩセンサ１０５が撮像する条件で、条件毎に、レーザ光の光量を測定する。そして、時間差演算回路１８２（時間差演算部）は、撮像された光学画像と測定された光量とを用いて、条件毎のかかる時間差を演算する。例えば、図６の例では、条件１で時間差ｔ１が最小値となり、条件２で時間差ｔ２が最小値となる。そして、条件毎に得られた時間差の情報は、条件と対応させて磁気ディスク装置１０９に格納しておく。言い換えれば、ＸＹθテーブル１０２の移動方向と移動速度とのうち少なくとも一方の条件を可変にして得られた、ＴＤＩセンサ１０５の出力タイミングと光量センサ１４４の出力タイミングとの複数の時間差を示す複数の時間差情報を磁気ディスク装置１０９（第２の記憶装置）に記憶する。以上のようにして、条件と出力タイミングの時間差との相関データを蓄積しておく。かかる前処理が完了した後に、実際の被検査試料（検査対象）となるフォトマスク１０１に形成されたパターンの欠陥検査を行う。この前処理は検査毎に行う必要は無く、装置立上げ時に実施し、条件毎の時間差情報を磁気ディスク装置１０９に記録しておけばよい。
【００３２】
上述した前処理後、検査を開始前に、まず、オートローダ制御回路１１３により制御されたオートローダ１３０により、パターン形成された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上にロードされ、そして、ＸＹθテーブル１０２上に載置される。また、フォトマスク１０１のパターン形成時に用いた設計パターンの情報（設計パターンデータ）は、装置外部からパターン検査装置１００に入力され、記憶装置（記憶部）の一例である磁気ディスク装置１０９に記憶される。
【００３３】
選択工程（Ｓ１１０）として、選択回路１８４は、磁気ディスク装置１０９に格納された複数の時間差情報を読み出し、複数の時間差情報の中から、今回の検査での撮像する際の条件に応じて、ＴＤＩセンサ１０５（撮像センサ）の出力タイミングと光量センサ１４４の出力タイミングとの複数の時間差のうちの１つを示す時間差情報を選択する。選択回路１８４は、選択部の一例である。
【００３４】
時間差設定工程（Ｓ１１２）として、選択回路１８４は、選択された時間差情報をバッファ制御回路１４５に出力し、バッファ制御回路１４５は、入力された時間差情報が示す時間差を設定し、時間差に基づいてバッファとなる記憶装置１４０，１４２を制御する。具体的には、例えば、時間差ｔ１だけ光量センサ１４４の出力タイミングがＴＤＩセンサ１０５の出力タイミングよりも遅い場合、ＴＤＩセンサ１０５からの情報を一時的に記憶する記憶装置１４０に時間差ｔ１の期間だけ蓄積し、その後に出力するように設定する。他方、光量センサ１４４からの情報を一時的に記憶する記憶装置１４２に入力された情報を直ちに出力するように設定する。言い換えれば、蓄積時間ゼロに設定する。逆に、例えば、時間差ｔ２だけＴＤＩセンサ１０５の出力タイミングが光量センサ１４４の出力タイミングよりも遅い場合、光量センサ１４４からの情報を一時的に記憶する記憶装置１４２に時間差ｔ２の期間だけ蓄積し、その後に出力するように設定する。他方、ＴＤＩセンサ１０５からの情報を一時的に記憶する記憶装置１４０に入力された情報を直ちに出力するように設定する。言い換えれば、蓄積時間ゼロに設定する。以上のように記憶装置１４０，１４２にそれぞれのバッファ時間が設定される。検査する際の撮像は、検査ストライプ毎に行われる。また、上述したように、ＸＹθテーブル１０２の移動方向によってバッファ時間（時間差情報）が異なるため、検査ストライプ毎に上述した選択工程（Ｓ１１０）と時間差設定工程（Ｓ１１２）とが行われる。そして、検査が開始となる。
【００３５】
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、例えばリニアモータや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。また、拡大光学系１０４は、例えば圧電変換素子等によって駆動され、フォトダイオードアレイ１０５へと像の焦点が合わされる。
【００３６】
ＸＹθテーブル１０２の上方に配置されている上述した光源１０３からレーザ光を発生させる。そして、照明光学系１７０は、パターンが形成されたフォトマスク１０１にレーザ光を照明する。
【００３７】
光量測定工程（Ｓ１１４）として、光量センサ１４４は、フォトマスク１０１に照明される前のレーザ光の光量を測定する。具体的には、フォトマスク１０１に照明される前のレーザ光はハーフミラー１７２によってその一部が分岐され、光量センサ１４４に入射される。そして、光量センサ１４４で入射光の光量が測定される。測定された光量データは、積分回路１４６に出力される。
【００３８】
積分工程（Ｓ１１６）として、積分回路１４６は、ＴＤＩセンサ１０５において１段目の受光素子１０が受光する時刻から最終段の受光素子１０が受光する時刻までの蓄積時間分の光量を積分（累積加算）する。そして、かかる累積加算された累積光量は、バッファとなる記憶装置１４２に出力される。例えば、時間差ｔ１だけ光量センサ１４４の出力タイミングがＴＤＩセンサ１０５の出力タイミングよりも遅い場合、記憶装置１４２では、入力された累積時間データを直ちに補正回路１８０に出力する。逆に、例えば、時間差ｔ２だけＴＤＩセンサ１０５の出力タイミングが光量センサ１４４の出力タイミングよりも遅い場合、記憶装置１４２では、入力された累積時間データを時間差ｔ２の期間だけ蓄積し、その後に補正回路１８０に出力する。
【００３９】
ＴＤＩ撮像工程（Ｓ１１８）として、ＴＤＩセンサ１０５は、フォトマスク１０１を透過或いは反射したレーザ光を受光して、パターンの光学画像を撮像する。図１の例では、透過型検査装置なので、ＴＤＩセンサ１０５は、フォトマスク１０１を透過したレーザ光を受光して、パターンの光学画像を撮像する。反射型検査装置の場合には、ＴＤＩセンサ１０５は、フォトマスク１０１を反射したレーザ光を受光して、パターンの光学画像を撮像すればよい。具体的には、照明によってフォトマスク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。ＴＤＩセンサ１０５上に結像されたパターンの像は、ＴＤＩセンサ１０５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。以上のようにして、光学画像取得部１５０は、被検査試料の検査ストライプ毎の光学画像データ（ストライプデータ）を取得する。そして、撮像された光学画像データは、バッファとなる記憶装置１４０に出力される。例えば、時間差ｔ１だけ光量センサ１４４の出力タイミングがＴＤＩセンサ１０５の出力タイミングよりも遅い場合、記憶装置１４０では、入力された光学画像データを時間差ｔ２の期間だけ蓄積し、その後に補正回路１８０に出力する。逆に、例えば、時間差ｔ２だけＴＤＩセンサ１０５の出力タイミングが光量センサ１４４の出力タイミングよりも遅い場合、記憶装置１４０では、入力された光学画像データを直ちに補正回路１８０に出力する。
【００４０】
以上のように、記憶装置１４０，１４２は、ＴＤＩセンサ１０５の出力タイミングと光量センサ１４４の出力タイミングとの時間差分の期間、ＴＤＩセンサ１０５により撮像された光学画像のデータと光量センサ１４４より測定された光量（累積光量）のデータとのうち、出力タイミングが早い方のデータを一時的に記憶し、その後出力する。一方、出力タイミングが遅い方のデータは入力後直ちに出力する。以上により、光学画像データと累積光量データとを出力タイミングが合った状態で補正回路１８０に入力させることができる。
【００４１】
ここでは、出力タイミングが早い方のデータを時間差分の期間だけ記憶してから出力しているが、これに限るものではない。出力タイミングが早い方のデータを時間差分の期間からさらに時間ｔ０だけ記憶してから出力してもよい。かかる場合には、出力タイミングが遅い方のデータも入力後直ちに出力するのではなく、時間差分の期間からさらに延ばした時間ｔ０後に出力すればよい。
【００４２】
階調補正工程（Ｓ１２０）として、補正回路１４８は、ＴＤＩセンサ１０５により撮像された光学画像の階調値をかかる時間差分ずらした時刻に光量センサ１４４から出力された光量値を用いて補正する。言い換えれば、補正回路１４８は、選択された時間差分ずらした時刻に光量センサ１４４から出力された光量値を用いてＴＤＩセンサ１０５により撮像された光学画像の階調値を補正する。補正回路１４８は、補正部の一例である。具体的には、補正回路１４８は、例えば、累積加算された光量の逆数をＴＤＩセンサ１０５から出力された光学画像の階調値に乗じることで、階調値を補正する。
【００４３】
補正回路１４８で補正された各検査ストライプの測定データ（光学画像データ）は、検査ストライプ毎に、順に、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に出力される。測定データは、画素毎に例えば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を例えば０〜２５５で表現している。これらの光源１０３、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、ＴＤＩセンサ１０５、及びセンサ回路１０６によって高倍率の検査光学系が構成されている。
【００４４】
展開回路１１１（参照画像作成部の一例）は、所定の領域毎に、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出されたフォトマスク１０１の設計パターンデータを２値ないしは多値のイメージデータである設計画像データ（参照画像データ）に変換（展開処理）する。所定の領域は、比較対象となる光学画像に対応する画像の領域（エリア）とすればよい。
【００４５】
設計パターンデータに定義されるパターンを構成する図形は長方形や三角形を基本図形としたもので、設計パターンデータには、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。
【００４６】
かかる図形データが展開回路１１１に入力されると、図形ごとのデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の画像データを展開する。そして、展開された画像データ（展開画像データ）は、回路内の図示しないパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９内に格納される。言い換えれば、設計パターンデータを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目ごとに設計パターンにおける図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データを図示しないパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９に出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、展開された画像データは、各画素に対して８ビットの占有率データで定義されたエリア単位の画像データとしてパターンメモリ、或いは磁気ディスク装置１０９に格納される。
【００４７】
そして、参照回路１１２は、展開された画像データに対してデータ処理（画像処理）を行い、適切なフィルタ処理を施す。光学画像データ（測定データ）は、拡大光学系１０４の解像特性やＴＤＩセンサ１０５のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にある。そのため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである展開画像データにも所定のモデルに沿ったフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。例えば、拡大或いは縮小処理をおこなうリサイズ処理、コーナー丸め処理、或いはぼかし処理といったフィルタ処理を施す。このようにして光学画像と比較する参照画像を作成する。所定の領域は、比較対象となる光学画像に対応する画像の領域（エリア）とすればよい。作成された参照画像データは比較回路１０８に出力される。
【００４８】
比較工程（Ｓ１２２）として、比較回路１０８は、比較対照となる参照画像を入力し、階調値が補正された光学画像と参照画像とを画素単位で比較する。具体的には、以下のように動作する。比較回路１０８（比較部）内では、ストライプ毎の光学画像データを読み出し、光学画像データを参照データと同じサイズの領域の画像となるように光学画像データを切り出す。そして、比較回路１０８は、所定の判定条件で、対応する光学画像データと参照データとを位置合わせをおこなってから画素毎に比較する。かかる検査手法は、ダイーツーデータベース検査である。そして、比較結果が出力される。比較結果は、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。
【００４９】
或いは、同一の設計パターンで描画された複数のパターン領域（被検査領域）が形成されているフォトマスク１０１を用いて、ダイーツーダイ検査を行なっても良い。かかる場合、例えば２つのパターン領域を合わせた全体が図２で示した複数の検査ストライプに仮想分割される。そして、光学画像取得部１５０によって、検査ストライプ毎に光学画像データ（測定データ）が取得される。そのため、１つの検査ストライプの測定データには、２つのパターン領域の両方の画像が含まれている。そして、２つの領域の一方の画像を検査対象画像とし、他方を参照画像として、ダイーツーダイ検査を行なっても良い。
【００５０】
以上のように、実施の形態１によれば、撮像された光学画像の階調値をＴＤＩセンサ１０５の出力タイミングと光量センサ１４４の出力タイミングとの時間差分ずらした時刻に光量センサ１４４から出力された光量値で補正できる。よって、光量センサ出力の出力タイミングとＴＤＩセンサ出力の出力タイミングのずれを解消できる。したがって、より高精度な検査ができる。
【００５１】
図７は、別の光学画像取得手法を説明するための図である。図１等の構成では、スキャン幅Ｗの画素数を同時に入射するＴＤＩセンサ１０５を用いているが、これに限るものではなく、図７に示すように、ＸＹθテーブル１０２をＸ方向に定速度で送りながら、レーザ干渉計で一定ピッチの移動を検出した毎にＹ方向に図示していないレーザスキャン光学装置でレーザビームをＹ方向に走査し、透過光或いは反射光を検出して所定の大きさのエリア毎に二次元画像を取得する手法を用いても構わない。
【００５２】
以上の説明において、「〜部」、「〜回路」或いは「〜工程」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、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、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、バッファ制御回路１４５、積分回路１４６、補正回路１４８、測定回路１８０、時間差演算回路１８２、及び選択回路１８４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。
【００５３】
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、実施の形態では、透過光を用いて透過型の光学系を用いているが、反射光あるいは、透過光と反射光を同時に用いる構成としてよい。
【００５４】
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。
【００５５】
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或いはパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【００５６】
また、半導体製造用の光露光用マスクやＥＵＶ露光用マスクのブランクスにおける欠陥検査あるいはブランクスにおける欠陥検査方法についても、光量補正の効果が期待できるため、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５７】
１０  受光素子
２０，２２  遮光部
１００  パターン検査装置
１０１  フォトマスク
１０２  ＸＹθテーブル
１０３  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  設計画像作成回路
１１５  磁気テープ装置
１２０  バス
１４０，１４２  記憶装置
１４４  光量センサ
１４５  バッファ制御回路
１４６  積分回路
１４８  補正回路
１５０  光学画像取得部
１６０  制御回路
１７０  照明光学系
１７２  ハーフミラー
１８０  測定回路
１８２  時間差演算回路
１８４  選択回路
【図１】
0005684628.tif 000002
【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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