(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像すべき試料を第１の方向に移動させる試料ステージと、
光ビームを発生する光源と、
この光ビームから第１の方向に対応する方向及び当該第１の方向と直交する第２の方向に沿って所定の間隔でｍ×ｎ本（ただし、ｍ及びｎは２以上の整数）のサブビームを発生させる回折格子と、
前記ｍ×ｎ本のサブビームを第１の方向に偏向するビーム偏向装置と、
前記試料からの透過光又は反射光を受光する画像検出器であって、前記第１及び第２の方向に沿って２次元アレイ状に配列された複数の受光素子を有し、第１の方向に配列された各ラインの受光素子に蓄積された電荷を所定のライン転送速度で１ライン毎に順次転送し、受光素子に蓄積された電荷を順次出力する画像検出器と、
前記試料ステージと前記画像検出器との間に配置され、第２の方向に沿って所定のピッチで形成され第１の方向に延在する複数のスリットを有する空間フィルタと、
前記画像検出器及びビーム偏向装置の駆動を制御する駆動制御回路とを備え、
前記試料表面を走査するｍ×ｎ本のサブビームによる反射光又は透過光が前記空間フィルタの各スリットを経て前記画像検出器に入射するように構成し、
前記試料ステージの移動速度と前記画像検出器の電荷転送速度とを、前記試料の、ｉ番目のサブビーム列が入射する位置から第２の方向に隣接するｉ＋１番目のサブビーム列が入射する位置まで移動する時間と、前記画像検出器の、空間フィルタのｉ番目のスリットを通過した光が入射する受光素子列に蓄積された電荷が隣接するｉ＋１番目のスリットを通過した照明光が入射する受光素子列に転送されるまでの時間とが互いに等しくなるように設定し、
前記駆動制御回路は、ｉ番目のサブビーム列が入射する位置から第２の方向に隣接するｉ＋１番目のサブビーム列が入射する位置まで移動する時間に、前記ｍ×ｎ本のサブビームが第１の方向に連続するようにビーム偏向装置を駆動制御したことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ビーム偏向装置は、音響光学素子であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２記載の撮像装置を有し、試料としてフォトマスクを欠陥検出するフォトマスクの欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンフォーカル光学系を利用した高解像度及び高いＳ／Ｎ比を有する撮像装置に関するものである。さらに、本発明は、このような撮像装置を有するフォトマスクの欠陥検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フォトマスクの欠陥検査装置においては、検査すべきフォトマスクを照明用の光ビームで高速走査し、フォトマスクからの透過光又は反射光を１次元イメージセンサで受光し、イメージセンサからの出力信号をデータベースに記憶されているデータと比較したり出力信号同士を比較して、異物の存在及び遮光パターンの欠陥等が検出されている。
【０００３】
別の欠陥検査装置として、フォトマスクからの透過光又は反射光を２次元ＣＣＤカメラで受光し、ＣＣＤカメラの各受光素子からの出力信号をデータベースに記憶されているデータと比較したり出力信号同士を比較して欠陥を検出する方法が既知である。
【０００４】
ＬＳＩの高集積化及び高密度化に伴い、フォトマスクのパターンも微細化しており、フォトマスクの欠陥検査装置の分解能を一層高くすると共に高Ｓ／Ｎ比の欠陥検出信号を得ることが強く要請されている。上述したフォトマスクからの光を１次元イメージセンサで受光する方法は、コンフォーカリティが維持されるため、比較的高い分解能が得られる利点がある。しかしながら、イメージセンサの受光素子に蓄積される電荷は照明光の照明時間すなわち電荷の蓄積時間に比例するため、光ビームを用いて高速走査する方法ではフォトマスクからの光がイメージセンサに入射する時間が短いため、受光素子に蓄積される電荷量が少なくなり、欠陥検査信号のＳ／Ｎ比の点において限界があった。
【０００５】
一方、フォトマスクからの光を２次元ＣＣＤカメラで受光する方法では、照明時間を比較的長くすることができるため、Ｓ／Ｎ比の点について良好な特性が得られる。しかしながら、フォトマスクの反射像又は透過像を２次元ＣＣＤカメラで撮像する場合、フレァやグレァ等の迷光が各受光素子に入射してしまい、解像度に限界があり、微細パターンの欠陥検査には限界があった。
【０００６】
さらに、微細パターンの欠陥を光学的に検査するためには、用いる照明光として短波長の光すなわち紫外光を用いることが望ましい。しかし、紫外光は光学素子による吸収が大きく且つフォトダイオードの感度も低いため、従来の欠陥検査装置では十分な検出感度が得られにくい不都合が指摘されている。さらに、欠陥の種類として、異物付着による欠陥及びクロムの遮光パターンが正確に形成されないことに起因するパターン欠陥等があり、これらの欠陥の種類が判別できれば、欠陥検査装置の用途を一層拡大することができる。
【０００７】
このような問題点を解決するための手段が、特許３１９０９１３号公報に開示されている。この文献に開示された撮像装置では、照明光を試料の移動方向と直交する方向に延在する複数のスリットを有する空間フィルタを介してライン照明光として投射すると共に、試料からの透過光又は反射光を同様に試料の移動方向と直交する方向に延在する複数のスリットを有する空間フィルタを介して画像検出器において受光しているので、ラインコンフォーカル光学系が構成され、この結果フレァやグレァ等の迷光が大幅に低減され高い解像度を有する画像を撮像することができる。
【０００８】
さらに、試料の移動速度と画像検出器のライン転送速度とが互いに対応するように構成しているので、すなわち、試料ステージの移動速度と前記画像検出器の電荷転送速度とを、試料の、第１の空間フィルタのｉ番目のスリットを通過した照明光が入射する位置から隣接するｉ＋１番目のスリットを通過した照明光が入射する位置まで移動する時間と、画像検出器の、第２の空間フィルタのｉ番目のスリットを通過した光が入射する受光素子列に蓄積された電荷が隣接するｉ＋１番目のスリットを通過した照明光が入射する受光素子列に転送されるまでの時間とが互いに等しくなるように設定しているので、試料の同一の部位が複数回照明されると共に複数回の照明によりそれぞれ発生した電荷が蓄積されるので、ノイズが大幅に低減されＳ／Ｎ比を大幅に改善することができる。この結果、分解能及びＳ／Ｎ比の両方を同時に改良することができ、このような高分解能及び高いＳ／Ｎ比を有する撮像装置をフォトマスクの欠陥検出装置の撮像光学系として用いることにより、一層高精度な欠陥検出装置を実現することができる。
【０００９】
この文献の図３に示す実施例では、反射型の撮像光学系として、レーザ光源と、回折格子と、ビーム偏向装置を用いている。この回折格子により発生したサブビームの本数は、反射光受光用の第２の画像検出器の前面に配置した第２の空間フィルタのスリット数に対応するものである。そのため、第２の空間フィルタのスリット全体をサブビームにより照射するためにはサブビームをスリットの長さ全体に亘って走査しなければならない。従って、走査時間は長時間化し、高速スキャンの要請に反するという問題点があった。
【００１０】
他方、ビーム偏向装置には、ＡＯ偏向素子（音響光学素子）を使うことが多い。この音響光学素子は、超音波の圧力波を結晶に与えて入射光を、圧力波で構成する回折格子によって回折させる。回折角は、結晶内の音速と、与える超音波の周波数で決定される格子定数によって決まる。ここで与える超音波の周波数を変えれば、偏向角が変わり、結果としてレーザビームを走査(スキャン)することができるのである。スキャンしている間、与える周波数を一定の率で変化させるが、この変化も音速で結晶内を進むため結晶の音波進行方向の位置により少しずつ偏向角が変わる。これをシリンドリカルエフェクトと言うことがある。この現象により、スキャンされたレーザビームは楕円形に伸びてしまうため、その補正が必要になる。また、スキャンされたビームを高速で元の角度まで戻す帰線期間も、超音波が結晶内を通り過ぎる時間だけかかることになる。この帰線期間は、偏向角が大きく取れる二酸化テルル（ＴｅＯ2）の超音波経路が５mmの結晶で約７．５マイクロ秒（μｓ）かかってしまう。マルチタップ出力を持つＴＤＩ（Time Delay & Integration）センサの高速スキャン特性を持ってすれば６μｓ／１走査線ほどの撮像速度を実現するのは容易である。このような高速スキャンをするのに、帰線期間が７．５μｓもかかってしまうと実用性を損なう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の撮像装置では、レーザビームの走査に長時間を有し、高速スキャンの要請に応えることが困難という問題点があった。
【００１２】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、高速スキャンを可能とする撮像装置及びフォトマスクの欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる撮像装置は、撮像すべき試料を第１の方向に移動させる試料ステージと、光ビームを発生する光源と、この光ビームから第１の方向に対応する方向及び当該第１の方向と直交する第２の方向に沿って所定の間隔でｍ×ｎ本（ただし、ｍ及びｎは２以上の整数）のサブビームを発生させる回折格子と、前記ｍ×ｎ本のサブビームを第１の方向に偏向するビーム偏向装置と、前記試料からの透過光又は反射光を受光する画像検出器であって、前記第１及び第２の方向に沿って２次元アレイ状に配列された複数の受光素子を有し、第１の方向に配列された各ラインの受光素子に蓄積された電荷を所定のライン転送速度で１ライン毎に順次転送し、受光素子に蓄積された電荷を順次出力する画像検出器と、前記試料ステージと前記画像検出器との間に配置され、第２の方向に沿って所定のピッチで形成され第１の方向に延在する複数のスリットを有する空間フィルタと、前記画像検出器及びビーム偏向装置の駆動を制御する駆動制御回路とを備え、前記試料表面を走査するｍ×ｎ本のサブビームによる反射光又は透過光が前記空間フィルタの各スリットを経て前記画像検出器に入射するように構成し、前記試料ステージの移動速度と前記画像検出器の電荷転送速度とを、前記試料の、ｉ番目のサブビーム列が入射する位置から第２の方向に隣接するｉ＋１番目のサブビーム列が入射する位置まで移動する時間と、前記画像検出器の、空間フィルタのｉ番目のスリットを通過した光が入射する受光素子列に蓄積された電荷が隣接するｉ＋１番目のスリットを通過した照明光が入射する受光素子列に転送されるまでの時間とが互いに等しくなるように設定し、前記駆動制御回路は、ｉ番目のサブビーム列が入射する位置から第２の方向に隣接するｉ＋１番目のサブビーム列が入射する位置まで移動する時間に、前記ｍ×ｎ本のサブビームが第１の方向に連続するようにビーム偏向装置を駆動制御したものである。このような構成により、高解像度を実現し、Ｓ／Ｎ比を大幅に改善することができるとともに、ｍ×ｎ本のサブビームによりビームを走査しているので、短期間で走査を完了することができる。
【００１６】
さらに、前記駆動制御回路は、前記ｍ×ｎ本のサブビームを第１の方向に移動させることによって走査するとともに、第１の方向と反対の方向に移動させることによっても走査するとよい。このように走査することによって、鋸歯状のイメージの歪みを低減することができる。
【００１７】
好適な実施の形態において、前記ビーム偏向装置は、音響光学素子である。
【００１８】
上述の撮像装置を、フォトマスクを欠陥検出するフォトマスクの欠陥検出装置において用いるとよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１は、本発明にかかる撮像装置及びフォトマスク欠陥検査装置の構成を示す図である。本例では、透過型及び反射型の両方を個別に又は同時に行うことができる装置について説明する。
【００２０】
最初に透過光による撮像について説明する。
【００２１】
例えば、水銀ランプのような第１の光源１を照明光源として用い、この第１の光源１の前面に３６５ｎｍの波長光だけを透過する波長フィルタ２を配置し、その後段に第１の空間フィルタ３を配置する。この第１の空間フィルタ３は、紙面と直交する方向である第１の方向に延在する複数のスリットが所定のピッチで形成されている。第１の空間フィルタ３の各スリットを通過した照明光は照明レンズ４を経て試料ステージ５に支持されている試料６に互いに平行なラインビームとして入射する。本例では、試料６として、透明基板上にクロムの遮光パターンが形成されているフォトマスクとする。試料ステージ５は矢印の方向、すなわち空間フィルタ３のスリットの延在方向と直交する第２の方向に所定の速度で移動する。従って、フォトマスク６は複数のライン状の照明光により複数回照明されることになる。
【００２２】
フォトマスク６を透過した照明光は、対物レンズ７、ダイクロイックミラー３８を透過し、第２の空間フィルタ１０を経て第１の画像検出器１１に入射する。第２の空間フィルタ１０は第１の画像検出器１１の前面に配置され、第１の空間フィルタ３と同様に紙面と直交する第１の方向に延在する複数のスリットが所定のピッチで形成されている空間フィルタとする。そして、この第２の空間フィルタ１０は、第１の空間フィルタ３のスリットを通過しフォトマスクを透過したライン状の各透過光がスリットをそれぞれ通過するように配置する。
【００２３】
第１の画像検出器１１は第１及び第２の方向に２次元アレイ状に配列された複数の受光素子を有する画像検出器とし、本例では第１の方向に２０４８個、第２の方向に２００個の受光素子列が配列されている。ここで、第２の方向は、ライン方向と称する場合もある。画像検出器１０は１ラインが２０４８個の受光素子で形成され、２００ラインの受光素子が配列されている。第１の空間フィルタ３、フォトマスク６、第１の画像検出器１１は共役な関係に配置する。従って、第１の空間フィルタのスリットの像がフォトマスク６に投影され、フォトマスクの透過像が対物レンズ７を介して第１の画像検出器上に投影されることになる。このように構成することにより、ラインコンフォーカルの共焦点光学系が構成され、解像度を一層高めることができる。尚、画像検出器と空間フィルタとが一体化され、特定のラインの受光素子だけに光が入射するように構成した、所謂ＴＤＩセンサを用いることもできる。
【００２４】
次に反射光による撮像について説明する。
【００２５】
反射型撮像装置の光源として例えば４８８ｎｍの波長の光ビームを発生するアルゴンレーザ３０を用いる。このアルゴンレーザ３０から放出されたレーザビームをエキスパンダ３１により拡大平行光束とする。
【００２６】
さらに本発明の実施の形態では、この拡大平行光束を、回折格子３２により、紙面と直交する方向である第１の方向と、試料の移動方向と対応する方向である第２の方向の両方向に回折させる。即ち、回折格子３２は、拡大平行光束を第１の方向にｍ本、第２の方向にｎ本のｍ×ｎの２次元配列からなるサブビームを発生させる。この回折格子３２による回折については、後に詳述する。これらｍ×ｎ本のサブビームは音響光学素子３３に入射し、第１の方向に所定の偏向周波数で偏向する。この音響光学素子の偏向周波数は、必ずしも画像検出器１６のライン転送周波数と一致する必要はないが、画像検出器１６のライン転送周波数の整数分の１（等倍を含む）に設定することが好適である。ここで、音響光学偏光素子の偏向周波数を画像検出器１６のライン転送速度のｋ分の１としよう。
【００２７】
サブビームは、レンズ３４、全反射ミラー３５、偏向ビームスプリッタ３６及び１／４波長板３７を経てダイクロイックミラー３８に入射する。この例では、透過像撮像用として、光源１の前面に３６５ｎｍの光を透過する波長フィルタ２を配置しているので、試料からの透過光と反射光とを分離するためにダイクロイックミラー３８を用いる。波長４８８ｎｍのｍ×ｎ本のサブビームは、ダイクロイックミラー３８で反射し、対物レンズ７を介して試料であるフォトマスク６にスポット状に集束して入射する。従って、フォトマスク６上には、フォトマスクの移動方向である第２の方向に沿って所定のピッチで等間隔で離間するとともに第１の方向に対しても所定ピッチで等間隔に離間するｍ×ｎ個の光スポットが形成され、試料５は、これら光スポットによりフォトマスクの移動方向と直交する第１の方向にライン転送周波数のｋ分の１の周波数で走査される。１ライン転送時間のうちに、ちょうど第１の方向のサブビームｍ本の間隔に等しい角度だけ音響光学素子３３の偏向を行うように調整すると、フォトマスクの各部位はｍ×ｎ本の光ビームによりｎ回走査されることになる。
【００２８】
試料６の表面からの反射光は対物レンズ７を経て、ダイクロイックミラー３８で反射し、１／４波長板３７を通過して偏向ビームスプリッタ３６に入射する。この反射光は１／４波長板を２回透過しているので、その偏向面が９０°回転している。よって、反射光は偏向ビームスプリッタ３６を透過し、第２の空間フィルタ１５に入射する。ここで、反射光学系の光学素子は、試料で第１の方向に走査されるｍ×ｎ本のサブビームによって形成される各光スポットからの反射光が試料と共役の位置にある空間フィルタ１５の各スリットにそれぞれ入射するように設定する。従って、空間フィルタの各スリットは、第１の方向に振動するｍ×ｎ本の反射光により走査され、これら反射光はスリットをそれぞれ通過し、背後に配置した第２の画像検出器１６の各ラインの受光素子列に入射する。すなわち、第２の画像検出器の、空間フィルタ１５の各スリットとそれぞれ対応する各ラインの受光素子列が、音響光学素子４３により偏向されたサブビームにより走査されることになる。尚、画像検出器と空間フィルタとが一体化され、特定のラインの受光素子だけに光が入射するように構成した、所謂ＴＤＩセンサを用いることもできる。
【００２９】
次に、この撮像装置の駆動制御について説明する。駆動制御を行うために同期信号発生回路４０を設け、この同期信号発生回路４０から送出される駆動信号に基づいて各装置を制御する。同期信号発生回路４０から、モータドライバ４１にステージ送りパルスを供給し、モータドライバ４１からの駆動信号によりステージ駆動モータ４２を駆動し、試料ステージ５を第１及び第２の方向に駆動する。
【００３０】
同期信号発生回路４０から第１及び第２の画像検出器１１及び１６にラインシフトパルスをそれぞれ供給し、例えば４０ｋＨｚのライン転送速度で１ライン毎に各受光素子列に蓄積された電荷を順次転送し直列に出力する。さらに、同期信号発生回路４０から、音響光学素子３３の駆動制御を行う音響光学素子制御回路４３に４０ｋＨｚの駆動パルスを供給し、音響光学素子３３を画像検出器のライン転送速度と同一の周波数で駆動制御する。従って、ｍ×ｎ本のサブビームで走査する場合、試料及び各受光素子はｎ回走査されることになる。
【００３１】
本発明の実施の形態においては、試料の移動速度と画像検出器のライン転送速度との間で正確な同期をとる必要がある。このため、この例では、レーザ干渉計のようなステージ位置検出装置４４を用いて、試料ステージ４の位置を検出し、その結果を同期信号発生回路４０に供給する。同期信号発生回路では、検出された試料ステージの位置に応じて、画像検出器のライン転送速度と試料ステージの移動速度とが対応するように画像検出器用のラインシフトパルスの周波数を修正する。このようなフィードバック系を用いることにより、ステージの移動に僅かな速度誤差が生じても、画像検出器の転送速度とステージの移動速度とを正確に対応させることができる。
【００３２】
第１及び第２の画像検出器１１、１６の出力を欠陥検出回路に供給し、加算器を用いてこれら画像検出器の出力信号の和信号を発生させ、この和信号を閾値と比較することにより異物の存在を検出することができる。
【００３３】
次に、画像検出器とその前面に配置した空間フィルタとの関係について説明する。図２は第２の画像検出器１６の受光素子の配列とその前面に配置した第２の空間フィルタ１５のスリットの配列との関係を示す線図である。第２の画像検出器１６は第１の方向（Ｈ方向）と対応する方向に沿って２，０４８個の受光素子が配列されて１ラインを構成し、第１の方向と直交する第２の方向（Ｖ方向）に２００ラインの受光素子が配列されている。
【００３４】
空間フィルタ１５のスリットＳ１〜Ｓｎは、画像検出器１６の第３ライン、第８ライン、第１３ライン......上に５ライン毎に配列する。従って、画像検出器の第３ライン、第８ライン、第１３ライン......（５ｌ＋３）..... 番目のラインの受光素子にだけ試料であるフォトマスクからの反射光が入射する（ただし、「ｌ」は０以上の整数）。従って、５ｌ＋３番目の受光素子列の受光素子にだけ光が入射し、これら受光素子列間に位置する受光素子は転送されてきた電荷を次段の受光素子列に転送する機能を果たすものである。画像検出器１６には、Ｖ方向ＣＣＤ回路２０及びＨ方向ＣＣＤ回路２１を接続する。Ｖ方向ＣＣＤ回路２０の制御により各ラインの受光素子にそれぞれ生じた電荷は１ライン毎に次段の受光素子に順次転送し、Ｈ方向ＣＣＤ回路２１の駆動制御により各ラインの受光素子に蓄積された電荷を直列に順次出力する。
【００３５】
この例では、試料台の移動速度と画像検出器のＶ方向（第２の方向に対応する方向）の転送速度とを対応させる。すなわち、試料がｉ番目のサブビーム列により走査された後隣接するｉ＋１番目のサブビーム列により走査されるまでの時間と、受光側の空間フィルタ１５のｉ番目のスリットと対応する受光素子列に蓄積された電荷が隣接するｉ＋１番目のスリットに対応する受光素子列に転送されるまでの時間とが一致するように設定する。このように構成することにより、試料はライン状の照明光により複数回走査されたことと等価であり、一方画像検出器の受光素子は電荷蓄積能力を有しているので、各走査によりそれぞれ生じた電荷が順次蓄積されることになる。この結果、光学素子等に起因するノイズが大幅に低減され、Ｓ／Ｎ比の高い高感度の出力信号を出力することができる。しかも、受光素子の電荷蓄積能力を積極的に利用しているので、光学素子に対する吸収率の高い紫外光を用いても高い出力レベルの高感度の出力信号を発生させることができる。
【００３６】
図３は、レーザビームの照射を示す図である。本発明にかかる撮像装置における画像形成は、第２の方向（Ｖ方向）に１００〜２００ライン電荷を移動する間に行われるので、その間に全画素をスキャンされた照明光が埋め尽くせば良い。第２のフィルタ１５は、２００ラインの第２の方向の受光素子の５ラインのうち1ラインだけ開口している。従って、画像検出器１６において、４０ラインの受光素子列により撮像することになる。本発明の実施の形態では、この４０ラインの受光素子列を効率良く照明している。
【００３７】
上述のように、回折格子３２は、レーザービームをｍ×ｎの２次元配列に回折させるものである。この回折格子は、図３に示されるように、例えば４１×２０１の８２４１点のサブビーム１００を生成する。通常、格子の点数は、奇数×奇数に設計される。この４１×２０１のサブビーム１００において、第２の方向に相当する４１個のサブビームのピッチは、第２の空間フィルタ１５の間隔に合致している。そして、図３に示されるように、これらの８２４１点のサブビーム１００を第１の方向に対して音響光学素子３３により一斉に移動させる。これらのサブビームは、サブビームが移動することによって形成される４１本の照射域が連続するように、隣のサブビームの最初の位置と隣接する位置まで移動し、元の位置に戻る。このとき、元の位置に戻る場合には、電気光学（ＥＯ）素子を用いて、音響光学素子に入るレーザビームをカットすることが望ましい。
【００３８】
図４は、レーザビームの走査を示すタイミング図である。図４では、１点のサブビーム１００の照射位置の変化を時系列的に示したものである。縦軸は、第１の方向の位置を示す。縦軸の０は、最初にサブビーム１００が位置する地点を示す。縦軸のＤは、移動したサブビーム１００が１Ｈ期間後に位置する地点を示す。このＤ点は、隣のサブビームの最初の位置と隣接する地点に一致させる様に、音響光学偏向素子のスキャン速度を調整する。横軸は時間を示す。Ｈは、一走査期間を示す。これは、前記のライン転送周波数の逆数である。図４に示されるように、サブビーム１００は、一走査期間内にＤ点まで移動する。次の走査期間の開始時には、Ｄ点より走査を開始する。音響光学偏向素子の偏向周波数は、ライン転送周波数の１／ｋに設定してあるので、ｋＨ期間走査されたのちに元の原点０に戻り、そこから次の走査を行う。図４は、１点のサブビームの照射位置の変化を示すものであるが、８２４１点の全サブビームも同様に移動する。
【００３９】
以上説明したように、この発明の実施の形態１にかかる撮像装置では、回折格子によりｍ×ｎの２次元のサブビームを形成し、これらのサブビームを同時に移動させることにより、１本あたりのサブビームの移動距離を短くでき、結果として高速スキャンを実現できる。
【００４０】
発明の実施の形態２．
図５は、発明の実施の形態２にかかる撮像装置におけるレーザビームの走査を示すタイミング図である。前記のｋの値を２０とし、１走査線でスキャンする量を隣接するサブビームのスポット間の４分の１としている。即ち、図５に示されるように５走査線の時間５Ｈで隣接するサブビームのスポット間の距離とあと４分の１だけスキャンしている。この間にＴＤＩ上の電荷は再び感度のあるライン部分に達するが、走査されたサブビームは、原点０にあった時、ひとつ隣にあったビームが１Ｈ後に達した地点に一致し、そこからスキャンを開始する。従って、１走査線でサブビームが移動する量は、発明の実施の形態１にて説明した場合に比べて４分の１でよい。この方法で照明すると、走査線間隔が時間にして６μｓほどでも、レーザスキャンの周期をその２０倍に引き伸ばせるから帰線期間の影響も２０分の１となる。
【００４１】
この発明の実施の形態２では、ｉ番目のサブビーム列が入射する位置から第１の方向に隣接するｉ＋１番目のサブビーム列が入射する位置まで移動する時間に、ｍ×ｎ本のサブビームが第２の方向に連続するように音響光学素子を駆動制御しているため、さらに効率的にビームを走査することが可能となる。
【００４２】
発明の実施の形態３．
発明の実施の形態３にかかる撮像装置は、イメージの歪みを改善する手段を有する。まず、イメージの歪みが発生する要因について説明する。レーザビームのスポットは、第１の方向に移動する。このとき、同時に、試料６も連続的に第２の方向に移動する。そうすると、レーザビームのスポット１００ａは、図６に示されるように、試料６上を斜めに走査されることになる。即ち、レーザビームのスポット１００ａは、第１の方向に移動するとともに、第２の方向と反対の方向に移動する。そして、試料６上を反射又は透過したレーザビームのスポット１００ａは、画像検出器１６のＣＣＤ素子により検出される。このとき、ＣＣＤ素子により検出される入射光は、試料６上で斜めに走査された部分に対応するものである。これに対して、ＣＣＤ素子は、一走査時間ごとに電荷が移動する。従って、斜めに走査された部分に対応する入射光を、第１の方向と平行な領域を走査された部分として検出することになる。従って、第１の方向に隣接するサブビームのスポット間を繰り返し周期として、鋸刃状にイメージが歪んでしまう。
【００４３】
この現象を防ぐために、本発明の実施の形態３にかかる撮像装置は、ある程度第１の方向にレーザをスキャンしたら、今度は逆方向に振り戻すようにする。こうすると鋸刃の方向が逆転し、結果としてスムーズな画像を得ることができる。
【００４４】
図７は、試料上のレーザビームの動きを説明するための図である。図７に示されるように、サブビーム１００ａは、ａの矢印に示す方向（以下、順方向）へ走査するのみならず、サブビーム１００ｂをｂの矢印に示す方向（以下、逆方向）へも走査する。即ち、サブビーム１００ｂを、第１の方向と反対の方向及び第２の方向と反対の方向へも同時に移動させる動作を、サブビーム１００ａの順方向への走査のうちに含ませる。
【００４５】
具体的には、このような動作は、音響光学素子３３を音響光学素子制御回路４３によって制御することによって実現する。例えば、図８に示すタイミングチャートに従って制御する。この例では、最初の走査期間（０〜Ｈ）、次の走査期間（Ｈ〜２Ｈ）、さらに次の走査期間（２Ｈ〜３Ｈ）は、サブビーム１００ａを順方向へ走査する。その次の走査期間（３Ｈ〜４Ｈ）は、サブビーム１００ｂを逆方向へ走査する。そして走査期間（４Ｈ〜５Ｈ）、次の走査期間（５Ｈ〜６Ｈ）、さらに次の走査期間（６Ｈ〜７Ｈ）は、サブビーム１００ａを順方向へ走査する。その次の走査期間（７Ｈ〜８Ｈ）は、サブビーム１００ｂを逆方向へ走査する。
【００４６】
このように走査することによって、鋸歯上のイメージの歪みを低減することができる。
【００４７】
発明の実施の形態４．
発明の実施の形態４は、発明の実施の形態１乃至３において説明した撮像装置を備えたフォトマスクの欠陥検出装置に関する。このフォトマスクの欠陥検出装置の構成は、例えば、特許３１９０９１３号公報にて詳細に説明されるものである。この例では、２個の撮像ヘッドを用いてダイトウダイ比較により欠陥を検出する。多くのフォトマスクは同一のダイ即ちチップが複数個形成されているので、同一構成の２個の撮像ヘッドを用いてダイ対ダイ或いはチップ対チップの関係で２個の隣接するマスクパターンを撮像し、その結果を比較することにより欠陥検出を行なうことができる。
【００４８】
その他の発明の実施の形態．
上述の例では、試料からの反射光を検出する場合にｍ×ｎ本のサブビームを用いたが、これに限らず、試料からの透過光を検出する場合に用いるようにしてもよい。この場合には、図１に示される第１の光源１、波長フィルタ２、第１の空間フィルタ３及び照明レンズ４が、アルゴンレーザ３０、エキスパンダ３１、回折格子３２、音響光学素子３３、レンズ３４と置き換わる。
【００４９】
また、回折格子３２によって形成されるサブビームは、２次元状に形成されればよく、必ずしも照射すべき領域全体に亘って一様である必要はない。
【００５０】
発明の実施の形態４では、フォトマスクの欠陥検査に適用する例について説明したが、これに限らず、各種の基板上に形成されたパターンの撮像及び欠陥検査についても適用できる。例えば、半導体デバイスの製造工程中に半導体ウエハの表面に形成されたパターンの撮像装置や欠陥検査装置として適用できる。さらに、コンフォーカル光学系は、焦点深度が比較的短いため、基板等の表面の平坦性や基板の反り等の検査にも適用することができ、従ってパターンの形成されていない試料例えばフォトマスクブランクスや半導体ウエハブランクスの欠陥検査にも利用できる。さらに、液晶表示装置の基板の欠陥検査にも利用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、高速スキャンを可能とする撮像装置及びフォトマスクの欠陥検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる撮像装置及びフォトマスク欠陥検査装置の構成を示す図である。
【図２】画像検出器と空間フィルタとの関係を示す線図である。
【図３】レーザビームの照射を説明するための図である。
【図４】レーザビームの走査を示すタイミング図である。
【図５】他のレーザビームの走査を示すタイミング図である。
【図６】試料上のレーザビームの動きを説明するための図である。
【図７】試料上のレーザビームの動きを説明するための図である。
【図８】他のレーザビームの走査を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１  第１の光源
２  波長フィルタ
３  第１の空間フィルタ
４  照明レンズ
５  試料ステージ
６  試料
７  対物レンズ
１０  第２の空間フィルタ
１１  第１の画像検出器
１５  第２の空間フィルタ
１６  第２の画像検出器
３０  アルゴンレーザ
３２  回折格子
３３  音響光学素子
３４  レンズ
３５  全反射ミラー
３６  偏向ビームスプリッタ
３７  １／４波長板
４０  同期信号発生回路
４３  音響光学素子制御回路
【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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