JP2005003689A - Method and apparatus for inspecting defect in pattern on object to be inspected - Google Patents

Method and apparatus for inspecting defect in pattern on object to be inspected Download PDF

Info

Publication number
JP2005003689A
JP2005003689A JP2004212010A JP2004212010A JP2005003689A JP 2005003689 A JP2005003689 A JP 2005003689A JP 2004212010 A JP2004212010 A JP 2004212010A JP 2004212010 A JP2004212010 A JP 2004212010A JP 2005003689 A JP2005003689 A JP 2005003689A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
light
inspected
pupil
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004212010A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunji Maeda
俊二 前田
Yasuhiko Nakayama
保彦 中山
Minoru Yoshida
実 吉田
Kenji Oka
健次 岡
Hitoshi Kubota
仁志 窪田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2004212010A priority Critical patent/JP2005003689A/en
Publication of JP2005003689A publication Critical patent/JP2005003689A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a defect inspection method and a defect-inspecting apparatus for detecting minute patterns with high resolution, and to provide a method for manufacturing a semiconductor substrate with high yields. <P>SOLUTION: A lamp house 24 for forming zone-like illumination, comprises an Xe lamp 3, an elliptic mirror 4, and a mask 5, allows a wafer 1 (object to be inspected), wherein a fine pattern is formed, placed on an XYZ stage 2 to be subjected to circular or elliptical polarization by a circular or ellipticably polarized light conversion element via a collimator lens 6, a filter 14 for adjusting the quantity of light, and a capacitance lens 7 by zone-like illumination light for irradiation via an objective lens 9. The image of the reflected light is detected by an image sensor 12a via half mirrors 8a, 8b, and a zoom lens 13. The wafer 1 is moved on the stage XYZ and is scanned by a sensor 12a for obtaining an image signal. The image output is converted by an A/D converter 15a and is compared with a reference image for detecting non-conformance as a defect. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、微細な回路パターンまたは配線パターンを有する半導体ウエハ、TFT液晶基板、薄膜多層基板、プリント基板等の半導体基板を高歩留まりで製造する半導体基板の製造方法、半導体ウエハ、TFT(Thin Film Transistor)液晶基板、薄膜多層基板、プリント基板等の被検査対象物上に形成された微細な回路パターンまたは配線パターンからなる被検査パターンの高精度な寸法を測定、検出する被検査対象物上のパターン検出方法及びその装置、前記被検査対象物上のパターンにおける微細な欠陥検査を行う被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法及びその装置、並びにそれらに用いられる顕微鏡に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor substrate manufacturing method for manufacturing a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer having a fine circuit pattern or a wiring pattern, a TFT liquid crystal substrate, a thin film multilayer substrate, and a printed circuit board at a high yield, a semiconductor wafer, and a TFT (Thin Film Transistor). ) Pattern on the inspection object that measures and detects the high-precision dimension of the inspection pattern consisting of a fine circuit pattern or wiring pattern formed on the inspection object such as a liquid crystal substrate, a thin film multilayer substrate, and a printed circuit board The present invention relates to a detection method and apparatus therefor, a pattern defect inspection method and apparatus therefor for performing a fine defect inspection on a pattern on the inspection object, and a microscope used therefor.

最近、例えば、半導体ウエハ、TFT液晶基板、薄膜多層基板、プリント基板等上に形成された回路パターンまたは配線パターンからなる被検査パターンは、高集積化のニーズに対応して微細化が図られている。ところで、高集積化に伴って回路パターンまたは配線パターンは益々微細化されるため、検出しなければならない欠陥についても益々微小なものとなる。このように微小な欠陥の検出が、回路パターンまたは配線パターンを製造する際、これら回路パターンまたは配線パターンの良否を判定する上で非常に重要な課題となってきている。しかし、前記微細化が更に進んで、回路パターンまたは配線パターン等の被検査パターンにおいて、微小欠陥検出が結像光学系の解像限界に達してきたので、本質的な解像度の向上が求められている。このように本質的な解像度の向上を図る従来技術としては、特開平5−160002号公報が知られている。この従来技術には、マスク上に形成された微細な回路パターンに対して、光源空間フィルタにより多数の仮想の点光源を配列して構成された輪帯状の拡散照明を施す照明手段と、該照明手段によってほぼ一様に拡散照明されたマスクを透過若しくは反射する上記微細なパターンからの回折光を十分に取り込み、この取り込まれた光の内、0次回折光又は低次回折光の少なくとも一部を遮光する結像空間フィルタを有する光学的瞳を有し、該光学的瞳を通過して結像された回路パターンを受光して画像信号を得る受光手段と、該受光手段から得られる画像信号とマスクパターンデータ又はウエハパターンデータ又は転写シュミレータからのデータと比較してパターンを検査する比較手段とを備えたパターン検査装置について記載されている。またこの従来技術においては、パターン形状データに応じて光源空間フィルタ及び結像空間フィルタの形状を制御することについて記載されている。   Recently, for example, a pattern to be inspected consisting of a circuit pattern or a wiring pattern formed on a semiconductor wafer, a TFT liquid crystal substrate, a thin film multilayer substrate, a printed circuit board, etc. has been miniaturized in response to the need for high integration. Yes. By the way, the circuit pattern or the wiring pattern is further miniaturized as the degree of integration increases, so that the defects that must be detected are also increasingly minute. Detection of such minute defects has become a very important issue in determining the quality of these circuit patterns or wiring patterns when manufacturing circuit patterns or wiring patterns. However, since the miniaturization has further progressed and minute defect detection has reached the resolution limit of the imaging optical system in a pattern to be inspected such as a circuit pattern or a wiring pattern, an improvement in essential resolution is required. Yes. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-160002 is known as a conventional technique for improving the resolution essentially. In this prior art, there is provided an illuminating means for irradiating a minute circuit pattern formed on a mask with a ring-shaped diffused illumination in which a large number of virtual point light sources are arranged by a light source spatial filter, and the illumination The diffracted light from the fine pattern that is transmitted or reflected through the mask that is diffusely illuminated almost uniformly by the means is sufficiently captured, and at least a part of the 0th-order diffracted light or the low-order diffracted light is shielded from the captured light. A light receiving means for receiving a circuit pattern formed through the optical pupil and obtaining an image signal, and an image signal obtained from the light receiving means and a mask. A pattern inspection apparatus including a comparison unit that inspects a pattern in comparison with pattern data, wafer pattern data, or data from a transfer simulator is described. This prior art also describes controlling the shapes of the light source spatial filter and the imaging spatial filter in accordance with the pattern shape data.

特開平5−160002号公報JP-A-5-160002

最近、例えば、半導体ウエハ、TFT液晶基板、薄膜多層基板、プリント基板等の半導体基板上に形成された回路パターンまたは配線パターンからなる被検査パターンは、高集積化のニーズに対応して微細化が図られている。ところで、高集積化に伴って回路パターンまたは配線パターンは益々微細化(高密度化)されるため、検出しなければならない欠陥についても益々微小なものとなる。しかしながら、上記従来技術においては、被検査対象物上の微細なパターンに対して輪帯状の拡散照明を施して、対物レンズの開口(瞳)内に上記微細なパターンからの回折光を十分に取り込んで、高解像度の画像信号を得て微細なパターンの欠陥を検出しているが、被検査対象物上に存在する様々な微細パターンに対応させて高信頼度で微細な欠陥を検出する点について十分考慮されていないという課題を有していた。また微細なパターンを有する半導体ウエハ、TFT液晶基板、薄膜多層基板、プリント基板等の半導体基板を、欠陥の発生を低減して高歩留まりで製造することについても十分考慮されていないという課題を有していた。   Recently, for example, a pattern to be inspected consisting of a circuit pattern or a wiring pattern formed on a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer, a TFT liquid crystal substrate, a thin film multilayer substrate, or a printed substrate has been miniaturized in response to the need for high integration. It is illustrated. By the way, since circuit patterns or wiring patterns are increasingly miniaturized (densified) with higher integration, defects that must be detected also become increasingly minute. However, in the above prior art, an annular diffuse illumination is applied to the fine pattern on the object to be inspected, and the diffracted light from the fine pattern is sufficiently taken into the aperture (pupil) of the objective lens. With this method, high-definition image signals are obtained and fine pattern defects are detected. However, it is highly reliable to detect fine defects corresponding to various fine patterns existing on the object to be inspected. It had the problem of not being fully considered. In addition, there is a problem that a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer having a fine pattern, a TFT liquid crystal substrate, a thin film multilayer substrate, and a printed circuit board is not sufficiently considered in manufacturing a high yield by reducing the occurrence of defects. It was.

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、半導体ウエハ、TFT液晶基板、薄膜多層基板、プリント基板等の微細なパターンを有する半導体基板を高歩留まりで製造するようにした半導体基板の製造方法を提供することにある。また本発明の他の目的は、半導体ウエハ、TFT液晶基板、薄膜多層基板、プリント基板等の被検査対象物上に存在する様々な微細パターンに対応させて高信頼度で微細パターンを検出できるようにした被検査対象物上のパターンの検出方法及びその装置(顕微鏡システム)を提供することにある。また本発明の他の目的は、半導体ウエハ、TFT液晶基板、薄膜多層基板、プリント基板等の被検査対象物上に存在する様々な微細パターンに対応させて高信頼度で微細パターンの微細な欠陥を検査する被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。   An object of the present invention is to manufacture a semiconductor substrate that solves the above-described problems of the prior art and manufactures a semiconductor substrate having a fine pattern, such as a semiconductor wafer, a TFT liquid crystal substrate, a thin film multilayer substrate, and a printed substrate, at a high yield. It is to provide a method. Another object of the present invention is to detect a fine pattern with high reliability corresponding to various fine patterns existing on an object to be inspected such as a semiconductor wafer, a TFT liquid crystal substrate, a thin film multilayer substrate, and a printed circuit board. Another object of the present invention is to provide a pattern detection method and apparatus (microscope system) for an object to be inspected. Another object of the present invention is to provide a highly reliable fine defect in a fine pattern corresponding to various fine patterns existing on an object to be inspected such as a semiconductor wafer, a TFT liquid crystal substrate, a thin film multilayer substrate, and a printed circuit board. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for inspecting a defect on a pattern on an inspection object.

上記目的を達成するため、本発明は、各種のプロセス装置によって構成された製造ラインによりパターンを有する半導体基板を製造する半導体基板の製造方法において、予め前記半導体基板上に発生するパターンの欠陥情報と前記製造ラインにおけるパターンの欠陥を発生させる欠陥発生原因または欠陥発生要因との因果関係を示す履歴データまたはデータベースを蓄積して因果関係を示す履歴データまたはデータベースを構築する履歴データまたはデータベース構築工程と、前記製造ラインの所望箇所に至った前記半導体基板に対して、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して集光して照射し、前記半導体基板上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較してパターンの欠陥情報を検出する欠陥検査工程と、この欠陥検査工程により検出されたパターンの欠陥情報と前記履歴データまたはデータベース構築工程で構築された因果関係を示す履歴データまたはデータベースとに基づいて前記製造ラインの所望箇所より上流の製造ラインにおいてパターンの欠陥を発生させる欠陥発生原因または欠陥発生要因を解析する欠陥発生解析工程と、この欠陥発生解析工程によって解析された欠陥発生原因または欠陥発生要因を取り除くように前記上流の製造ラインにおけるプロセス条件を制御するプロセス条件制御工程とを有することを特徴とする半導体基板の製造方法である。   In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor substrate manufacturing method for manufacturing a semiconductor substrate having a pattern by a manufacturing line constituted by various process apparatuses, and includes defect information on a pattern generated on the semiconductor substrate in advance. History data or database construction step of building history data or database showing causal relationship by accumulating history data or database showing defect cause or defect cause causing pattern defect in the production line; The semiconductor substrate that has reached a desired location on the production line is irradiated with condensed diffused illumination light formed from a number of virtual point light sources through the pupil of an objective lens. 1st order or diffracted light including 0th order diffracted light reflected from the pattern and entering the pupil of the objective lens The image of the pattern on the object to be inspected obtained by condensing the second-order diffracted light is received by the image sensor and converted into a pattern image signal, and the image signal of this pattern is compared with the image signal of the reference pattern A defect inspection process for detecting defect information of the pattern, and the defect information of the pattern detected by the defect inspection process and the history data or database indicating the causal relationship constructed in the history data or database construction process A defect occurrence analysis step for analyzing a defect occurrence cause or a defect occurrence factor causing a pattern defect in a production line upstream from a desired location of the production line, and a defect occurrence cause or a defect occurrence factor analyzed by this defect occurrence analysis step A process condition system for controlling process conditions in the upstream production line to eliminate Is a manufacturing method of a semiconductor substrate, characterized by a step.

また本発明は、各種のプロセス装置によって構成された製造ラインによりパターンを有する半導体基板を製造する半導体基板の製造方法において、予め前記半導体基板上に発生するパターンの欠陥情報と前記製造ラインにおけるパターンの欠陥を発生させる欠陥発生原因または欠陥発生要因との因果関係を示す履歴データまたはデータベースを蓄積して因果関係を示す履歴データまたはデータベースを構築する履歴データまたはデータベース構築工程と、前記製造ラインの所望箇所に至った前記半導体基板に対して、この半導体基板上に形成されたパターンに適するように制御された多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して集光して照射し、前記半導体基板上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの高解像度の画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較してパターンの欠陥情報を検出する欠陥検査工程と、この欠陥検査工程により検出されたパターンの欠陥情報と前記履歴データまたはデータベース構築工程で構築された因果関係を示す履歴データまたはデータベースとに基づいて前記製造ラインの所望箇所より上流の製造ラインにおいてパターンの欠陥を発生させる欠陥発生原因または欠陥発生要因を解析する欠陥発生解析工程と、この欠陥発生解析工程によって解析された欠陥発生原因または欠陥発生要因を取り除くように前記上流の製造ラインにおけるプロセス条件を制御するプロセス条件制御工程とを有することを特徴とする半導体基板の製造方法である。   According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate manufacturing method for manufacturing a semiconductor substrate having a pattern by a manufacturing line constituted by various process apparatuses. In the semiconductor substrate manufacturing method, pattern defect information generated on the semiconductor substrate in advance and the pattern in the manufacturing line are detected. History data or database construction process for building history data or database showing causal relationship by accumulating history data or database showing defect cause or cause of defect causing defect, and desired location of said production line The annular diffused illumination light formed from a number of virtual point light sources controlled so as to be suitable for the pattern formed on the semiconductor substrate is condensed through the pupil of the objective lens. The objective lens reflected from the pattern on the semiconductor substrate A high-resolution image of the pattern on the object to be inspected obtained by condensing the first-order or second-order diffracted light including the 0th-order diffracted light incident on the pupil is received by the image sensor and converted into a pattern image signal. A defect inspection process for detecting defect information of the pattern by comparing the image signal of the pattern with the image signal of the reference pattern, the defect information of the pattern detected by the defect inspection process, and the history data or database construction process A defect occurrence analysis step of analyzing a defect occurrence cause or a defect occurrence factor that causes a pattern defect in a production line upstream of a desired location of the production line based on history data or a database showing a causal relationship constructed in The upstream manufacturing so as to remove the cause of the defect or the cause of the defect analyzed by this defect occurrence analysis process. Is a manufacturing method of a semiconductor substrate characterized by having a process condition control step of controlling the process conditions in the in.

また本発明は、各種のプロセス装置によって構成された製造ラインによりパターンを有する半導体基板を製造する半導体基板の製造方法において、予め前記半導体基板上に発生するパターンの欠陥情報と前記製造ラインにおけるパターンの欠陥を発生させる欠陥発生原因または欠陥発生要因との因果関係を示す履歴データまたはデータベースを蓄積して因果関係を示す履歴データまたはデータベースを構築する履歴データまたはデータベース構築工程と、前記製造ラインの所望箇所に至った前記半導体基板に対して、対物レンズの瞳上の画像に基づいて制御された多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して集光して照射し、前記半導体基板上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの高解像度の画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較してパターンの欠陥情報を検出する欠陥検査工程と、この欠陥検査工程により検出されたパターンの欠陥情報と前記履歴データまたはデータベース構築工程で構築された因果関係を示す履歴データまたはデータベースとに基づいて前記製造ラインの所望箇所より上流の製造ラインにおいてパターンの欠陥を発生させる欠陥発生原因または欠陥発生要因を解析する欠陥発生解析工程と、この欠陥発生解析工程によって解析された欠陥発生原因または欠陥発生要因を取り除くように前記上流の製造ラインにおけるプロセス条件を制御するプロセス条件制御工程とを有することを特徴とする半導体基板の製造方法である。   According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate manufacturing method for manufacturing a semiconductor substrate having a pattern by a manufacturing line constituted by various process apparatuses. In the semiconductor substrate manufacturing method, pattern defect information generated on the semiconductor substrate in advance and the pattern in the manufacturing line are detected. History data or database construction process for building history data or database showing the causal relationship by accumulating history data or database showing cause of defect or cause-and-effect relationship that causes defect, and desired location of the production line Condensed illumination light, which is formed from a large number of virtual point light sources controlled based on the image on the pupil of the objective lens, is condensed and irradiated through the pupil of the objective lens to the semiconductor substrate that has reached 0 reflected from the pattern on the semiconductor substrate and entering the pupil of the objective lens A high-resolution image of a pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including diffracted light is received by an image sensor and converted into a pattern image signal, and the image of this pattern A defect inspection process for detecting defect information of a pattern by comparing a signal with an image signal of a reference pattern, and the causal relationship established by the defect information of the pattern detected by this defect inspection process and the history data or database construction process A defect occurrence analysis step for analyzing a defect occurrence cause or a defect occurrence factor for generating a pattern defect in a production line upstream of a desired location of the production line based on history data or a database indicating In order to remove the analyzed cause of the defect or the cause of the defect, Is a manufacturing method of a semiconductor substrate characterized by having a process condition control step of controlling the scan condition.

また本発明は、各種のプロセス装置によって構成された製造ラインによりパターンを有する半導体基板を製造する半導体基板の製造方法において、予め前記半導体基板上に発生するパターンの欠陥情報と前記製造ラインにおけるパターンの欠陥を発生させる欠陥発生原因または欠陥発生要因との因果関係を示す履歴データまたはデータベースを蓄積して因果関係を示す履歴データまたはデータベースを構築する履歴データまたはデータベース構築工程と、前記製造ラインの所望箇所に至った前記半導体基板に対して、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を更に偏光を加えて形成される偏光・輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して集光して照射し、前記半導体基板上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較してパターンの欠陥情報を検出する欠陥検査工程と、この欠陥検査工程により検出されたパターンの欠陥情報と前記履歴データまたはデータベース構築工程で構築された因果関係を示す履歴データまたはデータベースとに基づいて前記製造ラインの所望箇所より上流の製造ラインにおいてパターンの欠陥を発生させる欠陥発生原因または欠陥発生要因を解析する欠陥発生解析工程と、この欠陥発生解析工程によって解析された欠陥発生原因または欠陥発生要因を取り除くように前記上流の製造ラインにおけるプロセス条件を制御するプロセス条件制御工程とを有することを特徴とする半導体基板の製造方法である。   According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate manufacturing method for manufacturing a semiconductor substrate having a pattern by a manufacturing line constituted by various process apparatuses. In the semiconductor substrate manufacturing method, pattern defect information generated on the semiconductor substrate in advance and the pattern in the manufacturing line are detected. History data or database construction process for building history data or database showing the causal relationship by accumulating history data or database showing cause of defect or cause-and-effect relationship that causes defect, and desired location of the production line Polarized / annular diffuse illumination light, which is formed by further applying polarized light to the annular diffuse illumination light formed from a number of virtual point light sources, is collected through the pupil of the objective lens. Irradiate with light, reflect from the pattern on the semiconductor substrate and enter the pupil of the objective lens An image of the pattern on the object to be inspected obtained by condensing the first-order or second-order diffracted light including the 0th-order diffracted light that is emitted is received by an image sensor and converted into a pattern image signal. A defect inspection process for detecting defect information of a pattern by comparing a signal with an image signal of a reference pattern, and the causal relationship established by the defect information of the pattern detected by this defect inspection process and the history data or database construction process A defect occurrence analysis step for analyzing a defect occurrence cause or a defect occurrence factor for generating a pattern defect in a production line upstream of a desired location of the production line based on history data or a database indicating In order to remove the analyzed cause of the defect or the cause of the defect, Is a manufacturing method of a semiconductor substrate characterized by having a process condition control step of controlling the scan condition.

また本発明は、前記半導体基板の製造方法において、前記欠陥検査工程における偏光が、円または楕円偏光であることを特徴とする。また本発明は、各種のプロセス装置によって構成された製造ラインによりパターンを有する半導体基板を製造する半導体基板の製造方法において、予め前記半導体基板上に発生するパターンの欠陥情報と前記製造ラインにおけるパターンの欠陥及びパターン上の異物を発生させる欠陥・異物発生原因または欠陥・異物発生要因との因果関係を示す履歴データまたはデータベースを蓄積して因果関係を示す履歴データまたはデータベースを構築する履歴データまたはデータベース構築工程と、前記製造ラインの所望箇所に至った前記半導体基板に対して、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して集光して照射し、前記半導体基板上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較してパターンの欠陥情報を検出する欠陥検査工程と、前記製造ラインの所望箇所に至った前記半導体基板に対して、暗視野照明を施して前記半導体基板上のパターン上の異物から反射して前記対物レンズの瞳内に入射する散乱光を集光して得られる被検査対象物上のパターン上の異物をイメージセンサにより受光して異物を示す信号に変換してパターン上の異物情報を検出する異物検査工程と、前記欠陥検査工程により検出されたパターンの欠陥情報および前記異物検査工程により検出されたパターン上の異物情報と前記履歴データまたはデータベース構築工程で構築された因果関係を示す履歴データまたはデータベースとに基づいて前記製造ラインの所望箇所より上流の製造ラインにおいてパターンの欠陥及びパターン上の異物を発生させる欠陥・異物発生原因または欠陥・異物発生要因を解析する欠陥・異物発生解析工程と、この欠陥・異物発生解析工程によって解析された欠陥・異物発生原因または欠陥・異物発生要因を取り除くように前記上流の製造ラインにおけるプロセス条件を制御するプロセス条件制御工程とを有することを特徴とする半導体基板の製造方法である。   In the method for manufacturing a semiconductor substrate, the present invention is characterized in that the polarized light in the defect inspection step is circular or elliptically polarized light. According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate manufacturing method for manufacturing a semiconductor substrate having a pattern by a manufacturing line constituted by various process apparatuses. Historical data or database construction that builds historical data or database that shows the causal relationship by accumulating historical data or database that shows the cause of the defect and foreign matter on the pattern and the cause of the defect or the cause of the defect or foreign matter. Irradiating the semiconductor substrate that has reached a desired location on the manufacturing line with a ring-shaped diffused illumination light formed from a number of virtual point light sources through a pupil of an objective lens. The 0th-order diffracted light reflected from the pattern on the substrate and entering the pupil of the objective lens The image of the pattern on the object to be inspected obtained by condensing the first-order or second-order diffracted light is received by an image sensor and converted into a pattern image signal. A defect inspection process for detecting defect information of a pattern in comparison with an image signal, and a dark field illumination is performed on the semiconductor substrate reaching a desired location on the manufacturing line to detect foreign matter on the pattern on the semiconductor substrate. Foreign matter on the pattern on the object to be inspected obtained by condensing scattered light that is reflected and incident on the pupil of the objective lens is received by the image sensor and converted into a signal indicating the foreign matter, and the foreign matter on the pattern Foreign matter inspection process for detecting information, defect information on the pattern detected by the defect inspection process, foreign matter information on the pattern detected by the foreign matter inspection process, and history data Is a defect that causes a pattern defect and a foreign matter on the pattern in the production line upstream of the desired location of the production line based on the history data or database showing the causal relationship constructed in the database construction process・ Defect / foreign matter generation analysis process for analyzing the cause of foreign matter generation, and process conditions in the upstream production line so as to remove the defect / foreign matter generation cause or defect / foreign matter generation cause analyzed by this defect / foreign matter generation analysis step A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising: a process condition control step for controlling.

また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法及びその装置である。また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この変換されたパターンの画像信号に基づいて被検査対象物上のパターンを検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出方法及びその装置である。   Further, the present invention condenses and irradiates a ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources onto a pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. A subject to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light that is reflected from a pattern on the subject to be inspected by an annular diffused illumination light and enters the pupil of the objective lens The pattern image on the object is received by the image sensor and converted into a pattern image signal. The pattern image signal is compared with the image signal of the reference pattern, and the pattern on the object to be inspected is erased by matching. A defect inspection method and apparatus for a pattern on an object to be inspected, wherein a defect is detected by mismatch. Further, the present invention condenses and irradiates a ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources onto a pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. A quantity of light that partially changes the intensity or quantity of the first-order or second-order diffracted light including the 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected by the ring-shaped diffuse illumination light and enters the pupil of the objective lens A pattern image on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including 0th-order diffracted light obtained through the control filter is received by an image sensor and converted into a pattern image signal; A pattern detecting method and apparatus for detecting an object to be inspected, wherein the pattern on the object to be inspected is detected based on the image signal of the converted pattern.

また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光の一部分の光量を制御する光量制御フィルタを通して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この変換されたパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法及びその装置である。   Further, the present invention condenses and irradiates a ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources onto a pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. The incident light enters the pupil of the objective lens through a light amount control filter that controls the light amount of a part of the zero-order diffracted light reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffused illumination light and incident on the pupil of the objective lens. The first or second order diffracted light including the zeroth order diffracted light is partially obtained by condensing the first or second order diffracted light including the zeroth order diffracted light obtained through a light amount control filter that changes the intensity or the light amount. The pattern image on the inspection object is received by the image sensor and converted into a pattern image signal. The image signal of the converted pattern is compared with the image signal of the reference pattern and inspected by matching. A defect inspection method and apparatus of the pattern on the inspected object, characterized in that to erase a pattern on elephant product to detect the defect by mismatch.

また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この変換されたパターンの画像信号に基づいて被検査対象物上のパターンを検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出方法及びその装置である。また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳内に入射した0次を含む回折光の局所性の分布の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この変換されたパターンの画像信号に基づいて被検査対象物上のパターンを検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出方法及びその装置である。   Further, the present invention condenses and irradiates a ring-shaped diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources onto a pattern on an object to be inspected through the pupil of the objective lens, The zonal diffused illumination light in the light source is controlled based on the image signal of the pupil obtained by receiving and converting the image of the image by the second image sensor. An image of the pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected and enters the pupil of the objective lens. A pattern on the object to be inspected, which is received by the first image sensor and converted into a pattern image signal, and a pattern on the object to be inspected is detected based on the converted image signal of the pattern Detection method It is a device of the benefactor. Further, the present invention condenses and irradiates a ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources through a pupil of the objective lens onto a pattern on the object to be inspected. The annular illumination light in the light source is controlled based on the image signal of the pupil obtained by receiving and converting the image of the locality distribution of the diffracted light including the zeroth order incident on the second image sensor. The first-order or second-order diffracted light including the 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected and incident on the pupil of the objective lens is collected by the condensed and irradiated annular illumination light. The pattern image on the object to be inspected is received by the first image sensor and converted into a pattern image signal, and the pattern on the object to be inspected is converted based on the image signal of the converted pattern. Features that detect The detection method and apparatus of the pattern on the inspected object to.

また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この第1のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法及びその装置である。また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳内に入射した0次を含む回折光の局所性の分布の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この第1のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法及びその装置である。   Further, the present invention condenses and irradiates a ring-shaped diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources onto a pattern on an object to be inspected through the pupil of the objective lens, The zonal diffused illumination light in the light source is controlled based on the image signal of the pupil obtained by receiving and converting the image of the image by the second image sensor. An image of the pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected and enters the pupil of the objective lens. The light is received by the first image sensor and converted into a pattern image signal. The pattern image signal obtained from the first image sensor is compared with the image signal of the reference pattern, and the pattern on the object to be inspected is matched. The A defect inspection method and apparatus of the pattern on the inspected object, wherein detecting the defect by mismatch and removed by. Further, the present invention condenses and irradiates a ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources through a pupil of the objective lens onto a pattern on the object to be inspected. The annular illumination light in the light source is controlled based on the image signal of the pupil obtained by receiving and converting the image of the locality distribution of the diffracted light including the zeroth order incident on the second image sensor. The first-order or second-order diffracted light including the 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected and incident on the pupil of the objective lens is collected by the condensed and irradiated annular illumination light. The pattern image on the object to be inspected is received by the first image sensor and converted into a pattern image signal, and the pattern image signal obtained from the first image sensor is used as a reference pattern image. Compare with signal A defect inspection method and apparatus of the pattern on the inspected object, wherein detecting the defect by mismatch erase the pattern on the inspected object by matching Te.

また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記パターンの検出光学系における光量制御用フィルタによる強度または光量を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この変換されたパターンの画像信号に基づいて被検査対象物上のパターンを検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出方法及びその装置である。また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記パターンの検出光学系における光量制御用フィルタによる強度または光量を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光の一部分の光量を制御する光量制御フィルタを通して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この第1のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法及びその装置である。   Further, the present invention condenses and irradiates a ring-shaped diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources onto a pattern on an object to be inspected through the pupil of the objective lens, The intensity or amount of light is controlled by the light amount control filter in the pattern detection optical system based on the image signal of the pupil obtained by receiving and converting the image of the image by the second image sensor. Light amount control for partially changing the intensity or light amount of first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected by the belt-like diffuse illumination light and enters the pupil of the objective lens A pattern image on the object to be inspected obtained by condensing the first-order or second-order diffracted light including the 0th-order diffracted light obtained through the filter for use is received by the image sensor into a pattern image signal. And conversion is the detection method and apparatus of the pattern on the inspected object, characterized by detecting a pattern on the inspected object based on the image signal of the transformed pattern. Further, the present invention condenses and irradiates a ring-shaped diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources onto a pattern on an object to be inspected through the pupil of the objective lens, The intensity or amount of light is controlled by the light amount control filter in the pattern detection optical system based on the image signal of the pupil obtained by receiving and converting the image of the image by the second image sensor. 0 incident on the pupil of the objective lens through a light amount control filter that controls the amount of light of a part of the 0th-order diffracted light reflected from the pattern on the object to be inspected by the band-like diffuse illumination light and incident on the pupil of the objective lens. Condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light obtained through a light amount control filter that partially changes the intensity or light amount of first-order or second-order diffracted light including second-order diffracted light The pattern image on the object to be inspected is received by the first image sensor and converted into a pattern image signal, and the pattern image signal obtained from the first image sensor is compared with the image signal of the reference pattern. A pattern defect inspection method and apparatus therefor, wherein a pattern on an inspection object is erased by coincidence and a defect is detected by mismatch.

また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を更に偏光を加えて形成される偏光・輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号に基づいて被検査対象物上のパターンを検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出方法及びその装置である。   The present invention also provides polarized / annular diffuse illumination light formed by adding polarized light to an annular diffuse illumination light formed from a number of virtual point light sources on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. 1 which includes 0th-order diffracted light that is focused on and irradiated to the pattern, reflected from the pattern on the object to be inspected by this condensed and irradiated annular illumination light, and incident on the pupil of the objective lens The image of the pattern on the object to be inspected obtained by condensing the second or second order diffracted light is received by the image sensor and converted into an image signal of the pattern, and the object to be inspected based on the image signal of this pattern A pattern detection method and apparatus for an object to be inspected, wherein the pattern is detected.

また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を更に偏光を加えて形成される偏光・輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法及びその装置である。   The present invention also provides polarized / annular diffuse illumination light formed by adding polarized light to an annular diffuse illumination light formed from a number of virtual point light sources on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. 1 which includes 0th-order diffracted light that is focused on and irradiated to the pattern, reflected from the pattern on the object to be inspected by this condensed and irradiated annular illumination light, and incident on the pupil of the objective lens The image of the pattern on the object to be inspected obtained by condensing the second or second order diffracted light is received by the image sensor and converted into an image signal of the pattern, and the image signal of this pattern is converted into the image signal of the reference pattern And a device for inspecting a defect on a pattern to be inspected, and a device for detecting the defect by non-matching.

また本発明は、被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法及びその装置において、前記偏光が、円または楕円偏光であることを特徴とする。   The present invention is also characterized in that in the pattern defect inspection method and apparatus therefor, the polarized light is circular or elliptically polarized light.

また本発明は、多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥情報を検出し、被検査対象物上のパターンに対して暗視野照明を施して前記半導体基板上のパターン上の異物から反射して前記対物レンズの瞳内に入射する散乱光を集光して得られる被検査対象物上のパターン上の異物をイメージセンサにより受光して異物を示す信号に変換してパターン上の異物情報を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法及びその装置である。また本発明は、対物レンズを介して被検査対象物の検出視野においてほぼ一様な輪帯状の照明光を施す照明手段と、前記被検査対象物からの反射光を光電変換手段により検出画像とする画像検出手段と、前記検出画像と基準画像との画像比較手段とを具備することを特徴とするパターン検査装置及びその方法である。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、前記輪帯状の照明光は、多数の仮想の点光源から構成されることを特徴とする。   Further, the present invention condenses and irradiates a ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources onto a pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. A subject to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light that is reflected from a pattern on the subject to be inspected by an annular diffused illumination light and enters the pupil of the objective lens The pattern image on the object is received by the image sensor and converted into a pattern image signal. The pattern image signal is compared with the image signal of the reference pattern, and the pattern on the object to be inspected is erased by matching. The defect information is detected by the mismatch, the dark field illumination is performed on the pattern on the inspection object, and the scattered light that is reflected from the foreign matter on the pattern on the semiconductor substrate and enters the pupil of the objective lens is collected. Obtained by light A defect inspection method for a pattern on an object to be inspected is characterized by detecting foreign matter information on the pattern by receiving the foreign matter on the pattern on the object to be inspected by an image sensor and converting it into a signal indicating the foreign matter And its device. The present invention also provides an illuminating means for applying substantially uniform ring-shaped illumination light in the detection field of the object to be inspected via the objective lens, and a reflected image from the object to be inspected as a detection image by a photoelectric conversion means. A pattern inspection apparatus and a method therefor, comprising: an image detection unit that performs image comparison, and an image comparison unit that compares the detected image with a reference image. According to the present invention, in the pattern inspection apparatus and method, the annular illumination light includes a large number of virtual point light sources.

また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、前記対物レンズの瞳上の画像を検出して瞳画像の情報を検出する瞳画像情報検出手段と、前記検出された瞳画像情報を用いて前記輪帯状の照明、いわゆるσ値などの入射角を制御する照明制御手段とを具備することを特徴とする。また本発明は、パターン検査装置及びその方法において、前記瞳画像情報検出手段は、対物レンズの瞳内に入射する0次回折光と±1次回折光の分布あるいは強度のいずれかまたは両方を検出するように構成したことを特徴とする。また本発明は、パターン検査装置及びその方法において、前記瞳画像情報検出手段により検出された0次光と±1次回折光の強度により、前記輪帯状の照明光を部分的に減衰させ、または前記±1次回折光を生じない前記輪帯状の照明光を部分的に遮光させるように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、前記対物レンズの瞳もしくはそれとに共役な位置のいずれかに部分的に光強度を制御する光強度制御部(光量制御用フィルタ)を備えたことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、前記光強度制御部は、前記0次回折光と前記±1次回折光の強度を同一もしくはほぼ等しくするように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、前記0次回折光の入射角度を変えるように、もしくは1次回折光の反射角度を変えるように輪帯状の照明光を制御するように構成したことを特徴とする。   According to the present invention, in the pattern inspection apparatus and the method thereof, using the pupil image information detection means for detecting the image on the pupil of the objective lens and detecting the information of the pupil image, and the detected pupil image information It is characterized by comprising illumination control means for controlling the angle of incidence such as the annular illumination, so-called σ value. According to the present invention, in the pattern inspection apparatus and method, the pupil image information detection means detects either or both of the distribution and / or intensity of the 0th-order diffracted light and the ± 1st-order diffracted light entering the pupil of the objective lens. It is characterized by comprising. In the pattern inspection apparatus and method therefor, the annular illumination light may be partially attenuated by the intensity of the 0th order light and ± 1st order diffracted light detected by the pupil image information detection means, or The annular illumination light that does not generate ± first-order diffracted light is partially shielded. In the pattern inspection apparatus and method therefor, the present invention further includes a light intensity control unit (light quantity control filter) that partially controls the light intensity at either the pupil of the objective lens or a position conjugate with the objective lens. It is characterized by that. Further, the present invention is characterized in that, in the pattern inspection apparatus and method, the light intensity control unit is configured such that the intensities of the 0th-order diffracted light and the ± 1st-order diffracted light are the same or substantially equal. According to the present invention, in the pattern inspection apparatus and method, the annular illumination light is controlled so as to change the incident angle of the 0th-order diffracted light or to change the reflection angle of the 1st-order diffracted light. It is characterized by.

また本発明は、パターン検査装置及びその方法において、前記検出画像より回路パターンの密度を算出するパターンの密度算出手段と、前記算出密度に応じて、前記照明手段を制御する照明制御手段とを具備することを特徴とする。また本発明は、パターン検査装置及びその方法において、前記検出された瞳画像を解析する手段と、前記解析結果に基づき、前記画像比較手段のパターン欠陥検査感度を制御する感度制御手段とを具備することを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、前記瞳画像情報より、周期性を有するパターンであるか否かを判断するように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、前記瞳画像情報より、パターン上の異物の有無を判断するように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置において、前記輪帯状の照明光の光量が所望値となるように制御するように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、前記輪帯状の照明光照射手段は、放電ランプ光を集光した二次光源位置にリング状の遮光板を複数配設し、前記複数の遮光板を切り換えて制御されるように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、前記輪帯状の照明光照射手段は、放電ランプを楕円鏡により集光した2次光源位置にリング状の遮光板を配置し、これらをその光軸方向に移動させて制御されるように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、前記画像検出手段には光学倍率可変機構を備えたことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、光学倍率可変機構により、検出画像の画素寸法をパターンの極大、極小値が保存されるように選ぶように構成したことを特徴とする。   Further, the present invention is a pattern inspection apparatus and method, comprising: a pattern density calculation unit that calculates a circuit pattern density from the detected image; and an illumination control unit that controls the illumination unit according to the calculated density. It is characterized by doing. According to the present invention, in the pattern inspection apparatus and the method thereof, there are provided means for analyzing the detected pupil image, and sensitivity control means for controlling the pattern defect inspection sensitivity of the image comparison means based on the analysis result. It is characterized by that. In the pattern inspection apparatus and method therefor, the present invention is characterized in that it is determined from the pupil image information whether the pattern has periodicity. In the pattern inspection apparatus and method, the present invention is characterized in that the presence or absence of foreign matter on the pattern is determined from the pupil image information. In the pattern inspection apparatus, the light intensity of the annular illumination light may be controlled to be a desired value. In the pattern inspection apparatus and method therefor, the ring-shaped illumination light irradiating means includes a plurality of ring-shaped light shielding plates arranged at a secondary light source position where the discharge lamp light is condensed, The light-shielding plate is switched and controlled. In the pattern inspection apparatus and method therefor, the ring-shaped illumination light irradiating means arranges a ring-shaped light shielding plate at a secondary light source position where a discharge lamp is condensed by an elliptical mirror, It is configured to be controlled by moving in the optical axis direction. According to the present invention, in the pattern inspection apparatus and method, the image detection means is provided with a variable optical magnification mechanism. Further, the present invention is characterized in that, in the pattern inspection apparatus and the method thereof, the pixel size of the detected image is selected so as to preserve the maximum and minimum values of the pattern by the optical magnification variable mechanism.

また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、照明光の偏光状態を制御することを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、円偏光照明若しくは円に近い楕円偏光照明を被検査対象物に照射することを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、直線偏光を円偏光若しくは楕円偏光に変換して被検査対象物に照射し、被検査対象物からの反射光を直線偏光に変換して検出するように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、偏光ビームスプリッタにより直線偏光を得、λ/4板により円又は楕円偏光を得、これを被検査対象物に照射し、反射光をこのλ/4板を通して直線偏光にし、この直線偏光を偏光ビームスプリッタを介して検出することを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、誘電多層膜をコーティングしたスプリッタにより直線偏光を得、λ/4板により円又は楕円偏光を得、これを被検査対象物に照射し、反射光をこのλ/4板を通して直線偏光にし、スプリッタを介して検出することを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、偏光を制御するための光学素子を無限遠補正系の対物レンズ及び結像レンズ(第2の対物レンズ或いはチューブレンズ)の間に挿入したことを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、照明光路途中に拡散板を挿入してパタ−ンに応じて照明光の指向性を制御することを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、少なくとも1次元イメージセンサの蓄積時間を検出光量に応じて可変とすることを特徴とする。また本発明は、前記パターン検査装置及びその方法において、検査中に、被検査対象物(試料)上の定めた位置の画像を記憶し、解析する手段を有することを特徴とする。   According to the present invention, in the pattern inspection apparatus and method, the polarization state of illumination light is controlled. In the pattern inspection apparatus and method, the present invention is characterized in that the object to be inspected is irradiated with circularly polarized illumination or elliptically polarized illumination close to a circle. According to the present invention, in the pattern inspection apparatus and method, linearly polarized light is converted into circularly polarized light or elliptically polarized light to irradiate the inspection object, and reflected light from the inspection object is converted into linearly polarized light and detected. It is characterized by having constituted so. In the pattern inspection apparatus and method therefor, the present invention obtains linearly polarized light by a polarizing beam splitter, obtains circular or elliptical polarized light by a λ / 4 plate, irradiates the object to be inspected, and applies reflected light to the λ / 4 plate is linearly polarized light, and this linearly polarized light is detected through a polarizing beam splitter. In the pattern inspection apparatus and method, the present invention obtains linearly polarized light by a splitter coated with a dielectric multilayer film, obtains circular or elliptical polarized light by a λ / 4 plate, irradiates the object to be inspected, and reflects it. Light is linearly polarized through the λ / 4 plate and detected through a splitter. According to the present invention, in the pattern inspection apparatus and method, an optical element for controlling polarization is inserted between the objective lens of the infinity correction system and the imaging lens (second objective lens or tube lens). It is characterized by. In the pattern inspection apparatus and method therefor, the present invention is characterized in that a diffusing plate is inserted in the illumination light path to control the directivity of the illumination light according to the pattern. In the pattern inspection apparatus and method, the present invention is characterized in that at least the accumulation time of the one-dimensional image sensor is variable according to the detected light amount. Further, the present invention is characterized in that the pattern inspection apparatus and method have means for storing and analyzing an image of a predetermined position on the inspection object (sample) during the inspection.

また本発明は、対物レンズを介して被検査対象物の検出視野においてほぼ一様に照明を施す輪帯状の照明手段と、対物レンズの瞳位置に結像するレンズを介して瞳画像を検出する手段と、対物レンズの瞳に共役な位置に部分的に光強度を制御する手段とを備え、前記検出した瞳画像情報を用い、前記輪帯状照明の制御もしくは前記部分的に光強度を制御のいずれかがなされるように構成したことを特徴とする顕微鏡システムである。   Further, the present invention detects a pupil image through an annular illumination means for illuminating substantially uniformly in the detection visual field of the object to be inspected through the objective lens and a lens that forms an image at the pupil position of the objective lens. Means for partially controlling the light intensity at a position conjugate to the pupil of the objective lens, and using the detected pupil image information, controlling the annular illumination or partially controlling the light intensity. The microscope system is configured to perform either one of the above.

上記各技術的手段の働きは次ぎのとおりである。本発明の構成によれば、半導体ウエハ、TFT基板、薄膜多層基板、プリント基板等の微細なパターン(例えばピッチが1μm以下(0.8〜0.4μm)のパターン)を有する半導体基板において微細な欠陥を高分解能で、かつ高感度に検出して半導体基板を微細な欠陥の発生を低減して高歩留まりで製造することができる。また本発明の構成によれば、例えば輪帯状の照明により、半導体基板(被検査対象物)に対して集束した照明光を斜めに入射させ、パターンが微細な場合においても、その反射光である0次回折光と1次回折光(+1次回折光あるいは−1次回折光のいずれか)を対物レンズの開口(瞳)内に十分に取り込むことが可能となり、その結果イメージセンサで受光してパターンの画像信号として十分な分解能が得られ、しかも対物レンズの瞳面の画像をモニタすることにより、反射光である0次回折光と1次回折光(+1次回折光あるいは−1次回折光のいずれか)を認識し、これにより、例えば輪帯状の照明を制御することにより、微細なパターンに対応させて常に最適な条件で、十分な分解能で、かつ深い焦点深度でパターンの画像信号を検出することができる。そして、このフーリエ変換面(瞳面)の画像により、反射光である0次回折光と1次回折光(+1次回折光あるいは−1次回折光のいずれか)の局所性分布もしくは強度分布を検出し、前記検出された回折光の局所性分布もしくは強度分布(パターンの密度に相応)に応じて、輪帯状の照明を制御すれば、例えば4MbDRAMメモリ素子では、パターン密度がそれほど高くないため、予め設定した条件の輪帯状の照明により通常の分解能で十分検査することができ、また例えば16MbDRAMメモリ素子においては、予め設定した条件のより高分解能となる輪帯状の照明で検査することができる。さらに、例えばメモリ素子のセル部ではパターン密度が高いため、予め設定した条件の輪帯状の照明により高分解能で検査し、セル部以外のラフな領域では検査感度を低下させてもよいため、通常の照明を用いて高速に検査することができる。   The functions of the above technical means are as follows. According to the configuration of the present invention, a semiconductor substrate, a TFT substrate, a thin film multilayer substrate, a printed substrate or the like has a fine pattern (for example, a pattern with a pitch of 1 μm or less (0.8 to 0.4 μm)). Defects can be detected with high resolution and high sensitivity, and a semiconductor substrate can be manufactured with high yield by reducing the occurrence of fine defects. According to the configuration of the present invention, the illumination light focused on the semiconductor substrate (object to be inspected) is incident obliquely by, for example, ring-shaped illumination, and the reflected light is used even when the pattern is fine. The 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light (either + 1st-order diffracted light or -1st-order diffracted light) can be sufficiently taken into the aperture (pupil) of the objective lens. As a result, the image signal is received by the image sensor. Sufficient resolution is obtained, and the pupil plane image of the objective lens is monitored to recognize the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light (either the + 1st-order diffracted light or the −1st-order diffracted light) as reflected light, As a result, for example, by controlling the annular illumination, the image signal of the pattern can be detected with a sufficient resolution and a deep depth of focus, always under the optimum conditions corresponding to a fine pattern. It can be. Then, the locality distribution or intensity distribution of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light (either the + 1st order diffracted light or the −1st order diffracted light) as reflected light is detected from the image of the Fourier transform plane (pupil plane), If the annular illumination is controlled in accordance with the locality distribution or intensity distribution (corresponding to the pattern density) of the detected diffracted light, the pattern density is not so high in a 4Mb DRAM memory device, for example. The ring-shaped illumination can be sufficiently inspected with a normal resolution. For example, in a 16 Mb DRAM memory device, the inspection can be performed with the annular-shaped illumination with higher resolution under a preset condition. Furthermore, for example, since the pattern density is high in the cell portion of the memory element, inspection may be performed with high resolution by ring-shaped illumination under preset conditions, and inspection sensitivity may be reduced in rough regions other than the cell portion. Can be inspected at high speed.

また本発明の構成によれば、被検査対象物上の微細なパターンに対して輪帯状の照明を施してこの微細なパターンから高解像度(高い分解能)の画像信号を検出し、この高解像度の画像信号を基準の高解像度の画像信号とチップ比較またはセル比較して一致により微細なパターンを消去することによって、微細なパターン上の欠陥を検出するようにしたので、微細なパターン上の欠陥を高信頼度で検査することができる。また本発明の構成によれば、輪帯状照明と偏光照明(特に円または楕円偏光照明が優れている。)とを併用して被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンからの画像もしくは画像信号を高解像度(高い分解能)で、且つ高い濃淡差(明るさ)でもって検出することができる。また本発明の構成によれば、輪帯状照明と偏光照明(特に円または楕円偏光照明が優れている。)とを併用して被検査対象物上の微細な様々な方向性を有するパターンに対して施すことにより、微細な様々な方向性を有するパターンからの画像もしくは画像信号を高解像度(高い分解能)で、且つ高い濃淡差(明るさ)でもって検出することができる。また本発明の構成によれば、輪帯状照明と偏光照明(特に円または楕円偏光照明が優れている。)とを併用して被検査対象物上の微細な様々な方向性を有するパターンに対して施してこの微細な様々な方向性を有するパターンから高解像度(高い分解能)で、且つ高い濃淡差(明るさ)を有する画像信号を検出し、この高解像度で、且つ高い濃淡差(明るさ)を有する画像信号を、基準の高解像度で、且つ高い濃淡差(明るさ)を有する画像信号と比較して一致により微細な様々な方向性を有するパターンを消去することによって、微細な様々な方向性を有するパターン上の欠陥を検出するようにしたので、微細な様々な方向性を有するパターン上の欠陥を高信頼度で検査することができる。   Further, according to the configuration of the present invention, an annular illumination is applied to a fine pattern on the object to be inspected to detect a high resolution (high resolution) image signal from the fine pattern, and this high resolution Since the image signal is compared with the reference high-resolution image signal by chip comparison or cell comparison and the fine pattern is erased by matching, the fine pattern defect is detected, so the fine pattern defect is detected. It can be inspected with high reliability. Further, according to the configuration of the present invention, the ring-shaped illumination and the polarized illumination (especially circular or elliptically polarized illumination is excellent) are used in combination on a fine pattern on the object to be inspected. An image or image signal from a simple pattern can be detected with a high resolution (high resolution) and with a high contrast (brightness). Further, according to the configuration of the present invention, a ring-shaped illumination and a polarized illumination (especially a circular or elliptically polarized illumination is excellent) are used in combination with a pattern having fine various directions on the object to be inspected. As a result, it is possible to detect an image or image signal from a pattern having a fine variety of directions with high resolution (high resolution) and with high contrast (brightness). Further, according to the configuration of the present invention, a ring-shaped illumination and a polarized illumination (especially a circular or elliptically polarized illumination is excellent) are used in combination with a pattern having fine various directions on the object to be inspected. To detect an image signal having a high resolution (high resolution) and a high density difference (brightness) from this fine pattern having various directions, and a high density difference (brightness). ) By erasing a pattern having various directions by matching the image signal having a high resolution and a high contrast (brightness) with a reference high resolution. Since the defect on the pattern having directionality is detected, the defect on the pattern having various fine directions can be inspected with high reliability.

また本発明の構成によれば、被検査対象物上の微細なパターンから発生して対物レンズの瞳内に入射する回折光に基づく画像を検出し、この画像に基づいて輪帯状照明(例えば、外σ値、内σ値)を制御し、この制御された輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンに対応させた高解像度(高い分解能)の画像もしくは画像信号を検出することができる。また本発明の構成によれば、被検査対象物上の微細なパターンから発生して対物レンズの瞳内に入射する回折光に基づく画像を検出し、この画像に基づいて輪帯状照明(例えば、外σ値、内σ値)を制御し、この制御された輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンに対応させた高解像度(高い分解能)の画像信号を検出し、この高解像度の画像信号を基準の高解像度の画像信号と比較して一致により微細なパターンを消去することによって、微細なパターン上の欠陥を検出するようにしたので、微細なパターン上の欠陥を高信頼度で検査することができる。   Further, according to the configuration of the present invention, an image based on diffracted light generated from a fine pattern on the object to be inspected and incident in the pupil of the objective lens is detected, and annular illumination (for example, (Outer σ value, inner σ value) is controlled, and this controlled ring-shaped illumination is applied to the minute pattern on the object to be inspected, thereby achieving high resolution (high resolution) corresponding to the minute pattern. An image or image signal can be detected. Further, according to the configuration of the present invention, an image based on diffracted light generated from a fine pattern on the object to be inspected and incident in the pupil of the objective lens is detected, and annular illumination (for example, (Outer σ value, inner σ value) is controlled, and this controlled ring-shaped illumination is applied to the minute pattern on the object to be inspected, thereby achieving high resolution (high resolution) corresponding to the minute pattern. By detecting the image signal and comparing the high-resolution image signal with the reference high-resolution image signal and erasing the fine pattern by coincidence, defects on the fine pattern are detected. It is possible to inspect defects on simple patterns with high reliability.

また本発明の構成によれば、被検査対象物上の微細なパターンから発生して対物レンズの瞳内に入射する0次回折光と1次回折光(+1次回折光或いは−1次回折光のいずれか)との局所性分布を、対物レンズの瞳モニタにより認識(観察もしくは検出)し、この認識(観察もしくは検出)された回折光の局所性分布に基づいて輪帯状照明(例えば、外σ値、内σ値)を制御し、この制御された輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンに対応させた高解像度(高い分解能)の画像もしくは画像信号を検出することができる。また本発明の構成によれば、被検査対象物上の微細なパターンから発生して対物レンズの瞳内に入射する0次回折光と1次回折光(+1次回折光或いは−1次回折光のいずれか)との局所性分布を、対物レンズの瞳モニタにより認識(観察もしくは検出)し、この認識(観察もしくは検出)された回折光の局所性分布に基づいて輪帯状照明(例えば、外σ値、内σ値)を制御し、この制御された輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンに対応させた高解像度(高い分解能)の画像信号を検出し、この高解像度の画像信号を基準の高解像度の画像信号と比較して一致により微細なパターンを消去することによって、微細なパターン上の欠陥を検出するようにしたので、微細なパターン上の欠陥を高信頼度で検査することができる。   According to the configuration of the present invention, the 0th-order diffracted light and the first-order diffracted light (either the + 1st-order diffracted light or the −1st-order diffracted light) that are generated from a fine pattern on the object to be inspected and enter the pupil of the objective lens. Is recognized (observed or detected) by the pupil monitor of the objective lens, and ring-shaped illumination (for example, outer σ value, inner) is recognized based on the recognized locality distribution of the diffracted light (observed or detected). (sigma value) is controlled, and this controlled ring-shaped illumination is applied to a fine pattern on the object to be inspected, so that a high resolution (high resolution) image or image signal corresponding to the fine pattern is obtained. Can be detected. According to the configuration of the present invention, the 0th-order diffracted light and the first-order diffracted light (either the + 1st-order diffracted light or the −1st-order diffracted light) that are generated from a fine pattern on the object to be inspected and enter the pupil of the objective lens. Is recognized (observed or detected) by the pupil monitor of the objective lens, and ring-shaped illumination (for example, outer σ value, inner) is recognized based on the recognized locality distribution of the diffracted light (observed or detected). (sigma value) is controlled, and this controlled annular illumination is applied to the minute pattern on the object to be inspected, thereby detecting a high resolution (high resolution) image signal corresponding to the minute pattern. The defect on the fine pattern is detected by comparing the high resolution image signal with the reference high resolution image signal and erasing the fine pattern by coincidence. The high Can be inspected with confidence.

また本発明によれば、被検査対象物上の微細なパターンから発生して対物レンズの瞳内に入射する回折光に基づく微細なパターンの密度を示す画像を検出し、この画像に基づいて輪帯状照明(例えば、外σ値、内σ値)を制御し、この制御された輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンに対応させた高解像度(高い分解能)の画像信号を検出し、この高解像度の画像信号を基準の高解像度の画像信号と比較して一致により微細なパターンを消去することによって、微細なパターン上の欠陥を検出するようにしたので、微細なパターン上の欠陥を高信頼度で検査することができる。   Further, according to the present invention, an image showing the density of a fine pattern based on diffracted light that is generated from a fine pattern on the object to be inspected and enters the pupil of the objective lens is detected. High resolution corresponding to the fine pattern by controlling the strip illumination (for example, outer σ value, inner σ value) and applying this controlled annular illumination to the minute pattern on the object to be inspected By detecting a (high resolution) image signal, comparing this high resolution image signal with a reference high resolution image signal and erasing the fine pattern by matching, a defect on the fine pattern is detected. Therefore, it is possible to inspect defects on a fine pattern with high reliability.

本発明によれば、半導体ウエハ、TFT基板、薄膜多層基板、プリント基板等の微細なパターンを有する半導体基板において微細なパターン上において発生する微細な欠陥を高信頼度で検査することができ、その結果を半導体基板の製造プロセスへフィードバックすることによって、微細なパターンを有する半導体基板を高歩留まりで製造することができる。また本発明によれば、輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施してこの微細なパターンから高解像度(高い分解能)の画像信号を検出し、この高解像度の画像信号を基準の高解像度の画像信号と比較して一致により微細なパターンを消去することによって、微細なパターン上の欠陥を検出するようにしたので、微細なパターン上の欠陥を高信頼度で検査することができる効果を奏する。また本発明によれば、輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施し、この微細なパターンから発生して対物レンズの瞳内に入射する0次回折光と1次回折光(+1次回折光或いは−1次回折光のいずれか)との内、0次回折光の少なくとも一部分を、対物レンズの瞳と共役な位置に設けられた光量を制御するフィルタにより減衰させて0次回折光と1次回折光とを受光することにより、この微細なパターンから高解像度(高い分解能)の画像信号を検出し、この高解像度の画像信号を基準の高解像度の画像信号と比較して一致により微細なパターンを消去することによって、微細なパターン上の欠陥を検出するようにしたので、微細なパターン上の欠陥を高信頼度で検査することができる効果を奏する。   According to the present invention, a fine defect generated on a fine pattern in a semiconductor substrate having a fine pattern such as a semiconductor wafer, a TFT substrate, a thin film multilayer substrate, or a printed board can be inspected with high reliability. By feeding back the result to the semiconductor substrate manufacturing process, a semiconductor substrate having a fine pattern can be manufactured at a high yield. Further, according to the present invention, annular illumination is applied to a fine pattern on the object to be inspected to detect a high resolution (high resolution) image signal from the fine pattern, and the high resolution image signal is The defect on the fine pattern is detected by erasing the fine pattern by coincidence compared with the standard high resolution image signal, so the defect on the fine pattern can be inspected with high reliability There is an effect that can. According to the present invention, the annular illumination is applied to a fine pattern on the object to be inspected, and the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light (+1) that are generated from the fine pattern and enter the pupil of the objective lens. The first-order diffracted light and the -1st-order diffracted light) are attenuated by a filter that controls the amount of light provided at a position conjugate with the pupil of the objective lens. By receiving the reflected light, a high resolution (high resolution) image signal is detected from the fine pattern, and the high resolution image signal is compared with the reference high resolution image signal to form a fine pattern by matching. Since the defect on the fine pattern is detected by erasing, the defect on the fine pattern can be inspected with high reliability.

また本発明によれば、輪帯状照明と偏光照明(特に円または楕円偏光照明が優れている。)とを併用して被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンからの画像もしくは画像信号を高解像度(高い分解能)で、且つ高い濃淡差(明るさ)でもって検出することができる効果を奏する。また本発明によれば、輪帯状照明と偏光照明(特に円または楕円偏光照明が優れている。)とを併用して被検査対象物上の微細な様々な方向性を有するパターンに対して施すことにより、微細な様々な方向性を有するパターンからの画像もしくは画像信号を高解像度(高い分解能)で、且つ高い濃淡差(明るさ)でもって検出することができる効果を奏する。また本発明によれば、輪帯状照明と偏光照明(特に円または楕円偏光照明が優れている。)とを併用して被検査対象物上の微細な様々な方向性を有するパターンに対して施してこの微細な様々な方向性を有するパターンから高解像度(高い分解能)で、且つ高い濃淡差(明るさ)を有する画像信号を検出し、この高解像度で、且つ高い濃淡差(明るさ)を有する画像信号を、基準の高解像度で、且つ高い濃淡差(明るさ)を有する画像信号と比較して一致により微細な様々な方向性を有するパターンを消去することによって、微細な様々な方向性を有するパターン上の欠陥を検出するようにしたので、微細な様々な方向性を有するパターン上の欠陥を高信頼度で検査することができる効果を奏する。   Further, according to the present invention, a fine pattern is formed by applying a ring-shaped illumination and a polarized illumination (especially circular or elliptically polarized illumination is excellent) to a fine pattern on the object to be inspected. It is possible to detect an image or an image signal from the image with high resolution (high resolution) and with high contrast (brightness). Further, according to the present invention, a ring-shaped illumination and polarized illumination (especially circular or elliptically polarized illumination is excellent) are used in combination on a pattern having a fine variety of directions on the object to be inspected. As a result, it is possible to detect an image or an image signal from a pattern having a fine variety of directions with high resolution (high resolution) and high contrast (brightness). Further, according to the present invention, a ring-shaped illumination and a polarized illumination (especially circular or elliptically polarized illumination is excellent) are used in combination on a pattern having various fine directions on the object to be inspected. The image signal having high resolution (high resolution) and high density difference (brightness) is detected from the pattern having the fine various directions, and this high resolution and high density difference (brightness) is detected. Compared with the image signal having the high resolution of the reference and the image signal having a high contrast (brightness), the pattern having the finer directionality is erased by matching the image signal. Since the defect on the pattern having the pattern is detected, it is possible to inspect the defect on the pattern having various fine directions with high reliability.

また本発明によれば、被検査対象物上の微細なパターンから発生して対物レンズの瞳内に入射する回折光に基づく画像を検出し、この画像に基づいて輪帯状照明(例えば、外σ値、内σ値)を制御し、この制御された輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンに対応させた高解像度(高い分解能)の画像もしくは画像信号を検出することができる効果を奏する。また本発明によれば、被検査対象物上の微細なパターンから発生して対物レンズの瞳内に入射する回折光に基づく画像を検出し、この画像に基づいて輪帯状照明(例えば、外σ値、内σ値)を制御し、この制御された輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンに対応させた高解像度(高い分解能)の画像信号を検出し、この高解像度の画像信号を基準の高解像度の画像信号と比較して一致により微細なパターンを消去することによって、微細なパターン上の欠陥を検出するようにしたので、微細なパターン上の欠陥を高信頼度で検査することができる効果を奏する。   Further, according to the present invention, an image based on diffracted light that is generated from a fine pattern on the object to be inspected and is incident on the pupil of the objective lens is detected, and annular illumination (for example, outside σ) is detected based on the image. Value, inner σ value), and by applying this controlled annular illumination to the fine pattern on the object to be inspected, a high resolution (high resolution) image corresponding to the fine pattern or There is an effect that an image signal can be detected. Further, according to the present invention, an image based on diffracted light that is generated from a fine pattern on the object to be inspected and is incident on the pupil of the objective lens is detected, and annular illumination (for example, outside σ) is detected based on the image. High-resolution (high resolution) image signal corresponding to the fine pattern by applying the controlled annular illumination to the fine pattern on the object to be inspected. The high-resolution image signal is compared with the reference high-resolution image signal and the fine pattern is erased by coincidence to detect defects on the fine pattern. There is an effect that the upper defect can be inspected with high reliability.

また本発明によれば、被検査対象物上の微細なパターンから発生して対物レンズの瞳内に入射する0次回折光と1次回折光(+1次回折光或いは−1次回折光のいずれか)との局所性分布を、対物レンズの瞳モニタにより認識(観察もしくは検出)し、この認識(観察もしくは検出)された回折光の局所性分布に基づいて輪帯状照明(例えば、外σ値、内σ値)を制御し、この制御された輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンに対応させた高解像度(高い分解能)の画像もしくは画像信号を検出することができる効果を奏する。また本発明によれば、被検査対象物上の微細なパターンから発生して対物レンズの瞳内に入射する0次回折光と1次回折光(+1次回折光或いは−1次回折光のいずれか)との局所性分布を、対物レンズの瞳モニタにより認識(観察もしくは検出)し、この認識(観察もしくは検出)された回折光の局所性分布に基づいて輪帯状照明(例えば、外σ値、内σ値)を制御し、この制御された輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンに対応させた高解像度(高い分解能)の画像信号を検出し、この高解像度の画像信号を基準の高解像度の画像信号と比較して一致により微細なパターンを消去することによって、微細なパターン上の欠陥を検出するようにしたので、微細なパターン上の欠陥を高信頼度で検査することができる効果を奏する。   According to the present invention, the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light (either + 1st-order diffracted light or -1st-order diffracted light) that are generated from a fine pattern on the object to be inspected and enter the pupil of the objective lens The locality distribution is recognized (observed or detected) by the pupil monitor of the objective lens, and ring-shaped illumination (for example, outer σ value, inner σ value) based on the recognized locality distribution of the diffracted light (observed or detected) ) And applying the controlled annular illumination to the fine pattern on the object to be inspected, a high resolution (high resolution) image or image signal corresponding to the fine pattern is detected. There is an effect that can be. According to the present invention, the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light (either + 1st-order diffracted light or -1st-order diffracted light) that are generated from a fine pattern on the object to be inspected and enter the pupil of the objective lens The locality distribution is recognized (observed or detected) by the pupil monitor of the objective lens, and ring-shaped illumination (for example, outer σ value, inner σ value) based on the recognized locality distribution of the diffracted light (observed or detected) ) And applying this controlled ring-shaped illumination to a fine pattern on the object to be inspected, a high resolution (high resolution) image signal corresponding to the fine pattern is detected. By comparing the high-resolution image signal with the reference high-resolution image signal and erasing the fine pattern by matching, the defect on the fine pattern is detected. Degree of reliability There is an effect that can be inspected.

また本発明によれば、被検査対象物上の微細なパターンから発生して対物レンズの瞳内に入射する回折光に基づく微細なパターンの密度を示す画像を検出し、この画像に基づいて輪帯状照明(例えば、外σ値、内σ値)を制御し、この制御された輪帯状照明を被検査対象物上の微細なパターンに対して施すことにより、微細なパターンに対応させた高解像度(高い分解能)の画像信号を検出し、この高解像度の画像信号を基準の高解像度の画像信号と比較して一致により微細なパターンを消去することによって、微細なパターン上の欠陥を検出するようにしたので、微細なパターン上の欠陥を高信頼度で検査することができる効果を奏する。   According to the present invention, an image showing the density of a fine pattern based on diffracted light that is generated from a fine pattern on the object to be inspected and enters the pupil of the objective lens is detected. High resolution corresponding to a fine pattern by controlling the strip illumination (for example, outer σ value, inner σ value) and applying this controlled annular illumination to the minute pattern on the object to be inspected By detecting a (high resolution) image signal, comparing this high resolution image signal with a reference high resolution image signal and erasing the fine pattern by matching, a defect on the fine pattern is detected. Therefore, there is an effect that a defect on a fine pattern can be inspected with high reliability.

本発明に係る被検査対象物上のパターンの検出並びにこのパターン上の欠陥検査についての実施例を図1ないし図37を参照して説明する。また本発明に係る被検査対象物の欠陥検査を半導体製造プロセスに適用した実施例について図38を用いて説明する。まず本実施例においては、対物レンズを介して被検査対象物の検出視野においてほぼ一様に照明を施す照明手段として、輪帯状の照明(輪帯状の拡散照明)を用いた場合について説明する。   An embodiment of detection of a pattern on an object to be inspected and inspection of a defect on the pattern according to the present invention will be described with reference to FIGS. An embodiment in which the defect inspection of the inspection object according to the present invention is applied to a semiconductor manufacturing process will be described with reference to FIG. First, in this embodiment, a description will be given of a case where annular illumination (annular diffuse illumination) is used as illumination means for performing illumination almost uniformly in the detection visual field of the object to be inspected via the objective lens.

〔第1の実施例〕
図1は、本発明に係わる輪帯状の照明を用いたパターン検査装置の一実施例を示すブロック図である。本発明に係わるパターン検査装置は、パターン検査をするLSIウエハ等の被検査対象物(被検査パターン)1と、該LSIウエハ等の被検査対象物1を載置するXYZθステージ2と、光源用のXeランプ3、集光用楕円鏡4及び多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の二次光源を形成する輪帯状の照明(輪帯状の拡散照明)形成用の円板状マスク5(輪帯状の照明用二次光源)から構成される輪帯状の照明用二次光源と、コリメータレンズ6、光量調整フイルタ14及びコンデンサレンズ7から構成された照明光学系と、ハーフミラー8a、8b、対物レンズ9、収束レンズ11、対物レンズ9の瞳面10aと共役な瞳面10bに減衰フィルタ38を設けたズームレンズ13、及び2次元又は1次元のイメージセンサ12a、12bから構成されたパターン検出光学系と、該イメージセンサ12a、12bから検出される画像信号をディジタル画像信号に変換するA/D変換器15a、15b、A/D変換器15aから得られるディジタル画像信号を記憶して遅延させる遅延メモリ16、該遅延メモリ16に記憶された遅延ディジタル画像信号と上記A/D変換器15aから得られるディジタル画像信号とを比較する比較回路17、A/D変換器15aから得られるディジタル画像信号からパターンのエッジを検出するエッジ検出器21、対物レンズ9の瞳面10aの画像を検出するイメージセンサ12bからA/D変換器15bを介して得られる対物レンズ9の瞳面10aのディジタル画像信号に基づいて移動機構19による二次光源である輪帯状の照明形成用の円板状マスク5の制御、及び移動機構39による減衰フィルタ38の制御と、エッジ検出器21から検出されるエッジ信号に基づいて比較回路17における比較と、ドライバ45によるXYZθステージ2の制御とを行うCPU21から構成された欠陥検出のための画像処理及び制御系から構成される。なお、18は比較回路17から得られる欠陥判定出力である。そしてこの欠陥判定出力18はCPU20にも入力されて被検査対象物1上における欠陥発生位置(座標)を付加して少なくとも被検査対象物1の単位毎、所定の製造工程からサンプリングされた複数の被検査対象物1の単位毎に記憶手段(図示せず)に記憶される。この記憶手段に記憶された少なくとも被検査対象物1の単位毎、所定の製造工程からサンプリングされた被検査対象物1の工程単位毎の欠陥情報40がCPU20から出力される。この欠陥情報40には、欠陥判定出力18に基づいて得られる被検査対象物1上における欠陥発生位置(座標)が含まれると共に、CPU20において欠陥判定出力18に基づいて分類される図23に示す欠陥の種類(突起欠陥231、欠け欠陥236、オープン欠陥232、ショート欠陥234、変色欠陥233、汚染物235等)が含まれる。必ずしも、これらの欠陥の種類は、明確に分類されなくても良い。
[First embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a pattern inspection apparatus using annular illumination according to the present invention. A pattern inspection apparatus according to the present invention includes an inspection target object (inspected pattern) 1 such as an LSI wafer for pattern inspection, an XYZθ stage 2 on which the inspection target object 1 such as an LSI wafer is placed, and a light source Disk-shaped mask 5 for forming an annular illumination (annular diffuse illumination) that forms an annular secondary light source formed from the Xe lamp 3, the condensing elliptical mirror 4, and a number of virtual point light sources (Secondary light source for ring-shaped illumination) secondary light source for ring-shaped illumination, illumination optical system composed of collimator lens 6, light quantity adjusting filter 14, and condenser lens 7, half mirrors 8a and 8b , Objective lens 9, convergent lens 11, zoom lens 13 provided with attenuation filter 38 on pupil plane 10b conjugate to pupil plane 10a of objective lens 9, and two-dimensional or one-dimensional image sensors 12a, 12b A digital image signal obtained from the pattern detection optical system composed of the A / D converters 15a and 15b and the A / D converter 15a for converting the image signals detected from the image sensors 12a and 12b into digital image signals. A delay memory 16 for storing and delaying, a comparison circuit 17 for comparing a delayed digital image signal stored in the delay memory 16 with a digital image signal obtained from the A / D converter 15a, and an A / D converter 15a The pupil of the objective lens 9 obtained via the A / D converter 15b from the edge detector 21 that detects the edge of the pattern from the digital image signal obtained from the image sensor 12b that detects the image of the pupil plane 10a of the objective lens 9 Based on the digital image signal of the surface 10a, a disk-shaped mask for forming an annular illumination as a secondary light source by the moving mechanism 19 From the CPU 21 that controls the disc 5 and the attenuation filter 38 by the moving mechanism 39, the comparison in the comparison circuit 17 based on the edge signal detected from the edge detector 21, and the control of the XYZθ stage 2 by the driver 45. It comprises an image processing and control system for configured defect detection. Reference numeral 18 denotes a defect determination output obtained from the comparison circuit 17. The defect determination output 18 is also input to the CPU 20 to add a defect occurrence position (coordinates) on the inspection object 1 and at least a plurality of units sampled from a predetermined manufacturing process for each unit of the inspection object 1. Each unit of the object to be inspected 1 is stored in a storage means (not shown). The CPU 20 outputs defect information 40 for each process unit of the inspection object 1 sampled from a predetermined manufacturing process, at least for each unit of the inspection object 1 stored in the storage means. The defect information 40 includes a defect occurrence position (coordinates) on the inspection object 1 obtained based on the defect determination output 18 and is classified based on the defect determination output 18 by the CPU 20 as shown in FIG. Types of defects (projection defect 231, chip defect 236, open defect 232, short defect 234, discoloration defect 233, contaminant 235, etc.) are included. It is not always necessary to clearly classify these defect types.

図1において、ライトハウス24は、一次光源であるXeランプ3と、該Xeランプ3から出射した光を集める楕円鏡4と、多数の仮想の点光源から形成される二次光源としての輪帯状の照明を形成するための円板状マスク5とによって構成される。CPU20からの指令により円板状マスク(輪帯状の照明用二次光源)5をステップ状に回転させて種類の異なる輪帯状の照明(例えば図3に示す。内σがない場合は通常の照明に近くなる。)を切り換える移動機構19が備えられている。上記円形状マスク5は、多数の仮想の点光源から形成される輪帯状の二次光源であるから、この輪帯状の二次光源5からは輪帯状の拡散照明となる。   In FIG. 1, a light house 24 is a ring-shaped secondary light source formed from an Xe lamp 3 as a primary light source, an elliptical mirror 4 for collecting light emitted from the Xe lamp 3, and a large number of virtual point light sources. And a disk-shaped mask 5 for forming the illumination. A disk-shaped mask (secondary light source for ring-shaped illumination) 5 is rotated stepwise in response to a command from the CPU 20, and different types of ring-shaped illumination (for example, shown in FIG. 3). A moving mechanism 19 for switching is provided. Since the circular mask 5 is an annular secondary light source formed from a large number of virtual point light sources, the annular secondary light source 5 provides annular diffuse illumination.

従って、円板状マスク(輪帯状の照明用二次光源)5から出射された輪帯状の照明は、コリメータレンズ6及びコリメータレンズ7により対物レンズ9の瞳10a上に図7、図9、図10に示すように入射照明光24として集光され、この集光された入射照明光は、対物レンズ9によって集光して、XYZステージ2(θステージは図示せず)上に載置されたLSIウエハ等の被検査対象物1上に照射する。なお、光量調整用フイルタ14は、被検査対象物1上に照射する光量を調整するものである。14aは、この光量調整用フィルタ14を駆動する駆動機構で、CPU20からの指令で制御される。上記LSIウエハ等の被検査対象物1上のパターンから0次反射回折光(正反射光)と、+、−側に1次、2次なる反射回折光とが生じる。このようにLSIウエハ等の被検査対象物1上のパターンから生じた0次反射回折光(正反射光)と、+、−側に1次、2次なる反射回折光との内、対物レンズ9の瞳10aに入射した反射回折光は、ハーフミラー8a及びハーフミラー8bで反射してズームレンズ13の瞳10b上に入射し、この反射回折光はズームレンズ13によってイメージセンサ12a上に集光されて結像される。イメージセンサ12aは、LSIウエハ等の被検査対象物1上のパターンから生じ、対物レンズ9の瞳10aに入射した反射回折光像を受光し、被検査対象物1上のパターンの反射回折光像の画像信号を出力することになる。対物レンズ9の瞳10aとズームレンズ13の瞳10bとは共役な関係にある。必要に応じて、このズームレンズ13の瞳10上に減衰フィルタ38を設けることによって対物レンズ9の瞳10aに入射した0次回折光を減衰させることができる。   Accordingly, the annular illumination emitted from the disc-shaped mask (secondary light source for annular illumination) 5 is applied to the pupil 10a of the objective lens 9 by the collimator lens 6 and the collimator lens 7 as shown in FIGS. As shown in FIG. 10, the incident illumination light 24 is condensed, and the collected incident illumination light is condensed by the objective lens 9 and placed on the XYZ stage 2 (the θ stage is not shown). Irradiation is performed on the inspection object 1 such as an LSI wafer. The light amount adjusting filter 14 adjusts the light amount irradiated onto the inspection object 1. Reference numeral 14 a denotes a drive mechanism that drives the light quantity adjustment filter 14 and is controlled by a command from the CPU 20. A zero-order reflected diffracted light (regularly reflected light) and primary and secondary reflected diffracted light are generated on the + and − sides from the pattern on the inspection object 1 such as the LSI wafer. Of the 0th-order reflected diffracted light (regularly reflected light) generated from the pattern on the inspection object 1 such as an LSI wafer and the first-order and second-order reflected diffracted light on the + and − sides, the objective lens 9 is reflected by the half mirror 8a and the half mirror 8b and is incident on the pupil 10b of the zoom lens 13. The reflected diffracted light is condensed on the image sensor 12a by the zoom lens 13. And imaged. The image sensor 12a receives a reflected diffracted light image that is generated from a pattern on the inspection object 1 such as an LSI wafer and is incident on the pupil 10a of the objective lens 9, and a reflected diffracted light image of the pattern on the inspection object 1 The image signal is output. The pupil 10a of the objective lens 9 and the pupil 10b of the zoom lens 13 are in a conjugate relationship. If necessary, by providing an attenuation filter 38 on the pupil 10 of the zoom lens 13, the 0th-order diffracted light incident on the pupil 10a of the objective lens 9 can be attenuated.

一方、対物レンズ9の瞳10aに入射した反射回折光像は、収束レンズ11によってイメージセンサ12b上に結像されるようになっている。従って、イメージセンサ12bは、対物レンズ9の瞳10aに入射した反射回折光像を受光して対物レンズ9の瞳10aに入射した反射回折光像の画像信号を出力し、該画像信号から対物レンズ9の瞳10aに入射した反射回折光の状態を検出することができる。即ち、図13と図14とに示すように、LSIウエハ等の被検査対象物1上のパターンの周期性が異なると入射照明光24に対する1次回折光の発生状況が変わってきて対物レンズ9の瞳10aに入射する1次回折光も変動することになる。図13は、被検査対象物1上のパターンの密度(周期性)が高い場合を示し、図14は、被検査対象物1上のパターンの密度(周期性)が低い場合を示す。また後述する(数2)式の関係からも被検査対象物1上のパターンのピッチP(密度(周期性))または入射照明光24の波長λが変化すると入射照明光24の入射角Ψに対する1次回折光の回折角度θも変化し、対物レンズ9の瞳10aに入射する1次回折光も変動することになる。   On the other hand, the reflected diffracted light image incident on the pupil 10 a of the objective lens 9 is formed on the image sensor 12 b by the converging lens 11. Accordingly, the image sensor 12b receives the reflected diffracted light image incident on the pupil 10a of the objective lens 9 and outputs an image signal of the reflected diffracted light image incident on the pupil 10a of the objective lens 9, and from the image signal, the objective lens The state of the reflected diffracted light incident on the 9 pupil 10a can be detected. That is, as shown in FIGS. 13 and 14, if the periodicity of the pattern on the inspection object 1 such as an LSI wafer is different, the generation state of the first-order diffracted light with respect to the incident illumination light 24 changes, and the objective lens 9 The first-order diffracted light incident on the pupil 10a also varies. FIG. 13 shows a case where the density (periodicity) of the pattern on the inspection object 1 is high, and FIG. 14 shows a case where the density (periodicity) of the pattern on the inspection object 1 is low. Further, also from the relationship of equation (2) described later, when the pitch P (density (periodicity)) of the pattern on the inspection object 1 or the wavelength λ of the incident illumination light 24 changes, the incident angle Ψ of the incident illumination light 24 is changed. The diffraction angle θ of the first-order diffracted light also changes, and the first-order diffracted light incident on the pupil 10a of the objective lens 9 also changes.

ところで、被検査対象物1において、例えばLSIウエハの場合、このLSIウエハの種類が変わると、パターンのピッチP(密度(周期性))も変わることになる。LSIのウエハにおいて、例えば256MDRAMや64MDRAMなどのように品種が変わるとパターンのピッチP(密度(周期性))も変化することになる。また品種が同一でも、工程が変わるとパターンの密度(周期性)も変わる場合があり、例えば配線工程における被検査対象物、拡散工程における被検査対象物などではパターンのピッチPが変わる。またLSIウエハにおける1つのチップ内においてメモリ部と周辺回路部においてパターンのピッチPが変化する。また被検査対象物1の断面構造に応じて入射照明光24の波長λを変えることが必要となる。例えば、被検査対象物1を形成する薄膜において膜厚変動が生じるため、この薄膜における光干渉によって被検査対象物からの反射光において変動が生じることになる。この反射光の変動を避けるために、薄膜における光干渉が生じにくい入射照明光24の波長λを選ぶために入射照明光24の波長λを変更することが必要となる。例えば、後の実施例に示すように、照明光学系において複数種類の波長の光を出射する光源を用いて波長選択フィルターによって入射照明光24の波長λを変更することができる。このように、被検査対象物1上のパターンのピッチP(密度(周期性))または入射照明光24の波長λが変化すると入射照明光24の入射角Ψに対する1次回折光の回折角度θも変化し、対物レンズ9の瞳10aに入射する1次回折光も変動することになる。そこで、被検査対象物1の種類や断面構造に応じて該被検査対象物から発生する回折光の内、特に1次回折光を最適な状態で対物レンズ9の瞳10aに入射するように、輪帯状の照明用二次光源5のσ、即ち、被検査対象物1に照射する照明光の入射角Ψを制御する必要がある。従って、CPU20は、イメージセンサ12bからA/D変換器15bを介して得られる対物レンズ9の瞳(フーリエ変換面)10a上のディジタルフーリエ変換画像信号に対してフーリエ変換画像解析を行い、このフーリエ変換画像解析結果に基づいてエッジ密度判定(被検査対象物1上のパターンの周期性密度判定)を行い、イメージセンサ12aから高密度の被検査対象物1上のパターンからの画像信号が忠実に得られるべく、対物レンズ9の瞳10aに入射した反射回折光像のディジタル画像信号が最適になるように、即ち、被検査対象物1上のパターンからの0次回折光と1次回折光とが対物レンズ9の瞳10aに十分入るように、移動機構19を駆動制御して最適な輪帯状の照明用二次光源5(例えば、図3及び図4に示す。図4には、内σが0の通常の光源も含まれている。)を選択する。   By the way, in the case of an LSI wafer, for example, in the inspection object 1, if the type of the LSI wafer changes, the pattern pitch P (density (periodicity)) also changes. In the LSI wafer, when the product type changes, for example, 256 MDRAM or 64 MDRAM, the pattern pitch P (density (periodicity)) also changes. Even if the type is the same, the pattern density (periodicity) may change when the process changes. For example, the pattern pitch P changes in the inspection object in the wiring process, the inspection object in the diffusion process, and the like. Further, the pattern pitch P changes in the memory section and the peripheral circuit section in one chip on the LSI wafer. Further, it is necessary to change the wavelength λ of the incident illumination light 24 in accordance with the cross-sectional structure of the inspection object 1. For example, since a film thickness variation occurs in the thin film forming the inspection object 1, the light reflected from the inspection object varies due to light interference in the thin film. In order to avoid the fluctuation of the reflected light, it is necessary to change the wavelength λ of the incident illumination light 24 in order to select the wavelength λ of the incident illumination light 24 that is unlikely to cause light interference in the thin film. For example, as shown in a later embodiment, the wavelength λ of the incident illumination light 24 can be changed by a wavelength selection filter using a light source that emits light of a plurality of types of wavelengths in the illumination optical system. Thus, when the pattern pitch P (density (periodicity)) on the inspection object 1 or the wavelength λ of the incident illumination light 24 changes, the diffraction angle θ of the first-order diffracted light with respect to the incident angle Ψ of the incident illumination light 24 also changes. The first-order diffracted light that changes and enters the pupil 10a of the objective lens 9 also fluctuates. In view of this, the diffracted light generated from the object to be inspected according to the type and cross-sectional structure of the object 1 to be inspected, and in particular, the first-order diffracted light is optimally incident on the pupil 10a of the objective lens 9. It is necessary to control σ of the strip-shaped secondary light source 5 for illumination, that is, the incident angle Ψ of illumination light applied to the object 1 to be inspected. Accordingly, the CPU 20 performs a Fourier transform image analysis on the digital Fourier transform image signal on the pupil (Fourier transform plane) 10a of the objective lens 9 obtained from the image sensor 12b via the A / D converter 15b, and this Fourier transform image analysis is performed. Edge density determination (periodic density determination of the pattern on the inspection object 1) is performed based on the converted image analysis result, and the image signal from the pattern on the inspection object 1 having a high density is faithfully received from the image sensor 12a. In order to obtain it, the digital image signal of the reflected diffracted light image incident on the pupil 10a of the objective lens 9 is optimized, that is, the 0th order diffracted light and the 1st order diffracted light from the pattern on the inspection object 1 are the objective. The moving mechanism 19 is driven and controlled so as to sufficiently enter the pupil 10a of the lens 9, and an optimal annular-shaped illumination secondary light source 5 (for example, shown in FIGS. 3 and 4). , The inner σ also includes the usual sources of zero.) Selects.

なお、照明は、いわゆる照明むらのないケーラー照明である。また、図示しないが、LSIウエハ等の被検査対象物1上のパターンからの反射回折光の像がイメージセンサ12aに明確に結ぶように焦点合わせがなされている。即ち、LSIウェーハ等の被検査対象物1上のパターン(表面)は、上述した検出光学系に対して自動焦点合わせされるものとする。そして、LSIウエハ等の被検査対象物1を載置したXステージを移動させながらイメージセンサ12aによりスキャン(走査)して撮像することによりイメージセンサ12aから被検査対象物1上のパターンの二次元の画像信号を得ることができる。この場合、Xステージの移動は、連続送り、ステップ送りでもよく、リピート送りでもよい。このようにしてイメージセンサ12aから得られる被検査対象物1上のパターンの二次元の画像信号を、A/D変換器15aによりA/D変換して二次元のディジタル画像信号を遅延メモリ16に記憶させて繰り返されるチップまたはセルの間遅延させ、この遅延された二次元のディジタル画像信号と、上記A/D変換器15aから出力された二次元のディジタル画像信号とを比較回路17によりチップ比較またはセル比較して、両ディジタル画像信号の不一致により欠陥18として検出する。   The illumination is so-called Koehler illumination with no illumination unevenness. Although not shown, focusing is performed so that an image of reflected diffracted light from a pattern on the inspection object 1 such as an LSI wafer is clearly formed on the image sensor 12a. That is, the pattern (surface) on the inspection object 1 such as an LSI wafer is automatically focused on the above-described detection optical system. Then, while moving the X stage on which the inspection object 1 such as an LSI wafer is moved, the image sensor 12a scans and images the two-dimensional pattern on the inspection object 1 from the image sensor 12a. Image signal can be obtained. In this case, the movement of the X stage may be continuous feed, step feed, or repeat feed. The two-dimensional image signal of the pattern on the inspection object 1 obtained from the image sensor 12a in this way is A / D converted by the A / D converter 15a, and the two-dimensional digital image signal is stored in the delay memory 16. A chip or cell that is stored and repeated is delayed, and the delayed two-dimensional digital image signal is compared with the two-dimensional digital image signal output from the A / D converter 15a by the comparison circuit 17. Alternatively, the cells are compared and detected as a defect 18 due to a mismatch between the two digital image signals.

上記比較回路17は公知の技術であり、詳細な説明は省略し、簡単に説明する。この比較回路17は、本来同一となるように形成された被検査対象物1上のパターンの各々について遅延メモリ16及びA/D変換器15aの各々から得られる二次元の濃淡画像信号(ディジタル画像信号)に対して微分処理を施し、この微分処理によって得られる各濃淡画像信号の極性を比較してこの極性の不一致の画素数が設定値以下となるように上記比較する二つの濃淡画像信号を位置合わせし、この位置合わせされた二つの濃淡画像信号の差画像信号を検出し、この差画像信号を所望の閾値で二値化して欠陥を検出するものようにしたものである。なお、この比較回路17における比較処理については、本発明者らの特開平3−209843号公報に詳細に記載されている。また、上記エッジ検出器21は、イメージセンサ12aによって検出され、A/D変換器15aを介して得られる二次元のディジタル画像信号に基づいて被検査対象物1上のパターンのエッジを検出するものである。CPU20は、エッジ検出器21で検出された被検査対象物1上のパターンのエッジ情報を取り込み、比較回路17にフィードバックすることによって、比較回路17において二つの濃淡画像信号(ディジタル画像信号)の位置合わせを実行し、更に遅延メモリ16から読みだすタイミングを制御することによってチップ比較またはセル比較を行うことができる。   The comparison circuit 17 is a known technique and will not be described in detail, but will be described briefly. The comparison circuit 17 is a two-dimensional grayscale image signal (digital image) obtained from each of the delay memory 16 and the A / D converter 15a for each of the patterns on the inspection object 1 that are originally formed to be the same. Signal) is compared, and the polarities of the gray image signals obtained by the differential processing are compared, and the two gray image signals to be compared are compared so that the number of pixels with mismatched polarities is less than or equal to the set value. The image is aligned, a difference image signal between the two gray image signals that have been aligned is detected, and the difference image signal is binarized with a desired threshold value to detect a defect. Note that the comparison processing in the comparison circuit 17 is described in detail in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3-209843 by the present inventors. The edge detector 21 detects an edge of a pattern on the inspection object 1 based on a two-dimensional digital image signal detected by the image sensor 12a and obtained via the A / D converter 15a. It is. The CPU 20 takes in the edge information of the pattern on the inspection object 1 detected by the edge detector 21 and feeds it back to the comparison circuit 17, whereby the position of the two grayscale image signals (digital image signals) in the comparison circuit 17. The chip comparison or the cell comparison can be performed by executing the alignment and further controlling the timing of reading from the delay memory 16.

また、前記比較回路17は、上記に説明した回路に限定されることなく、他のの構成の比較回路を用いて差し支えないことはいうまでもない。また、A/D変換器15aから得られる指定したステージ座標上の位置の二次元のディジタル画像信号を遅延メモリ16に記憶し、CPU20にてこれを読み取り、解析することもできる。特に検査対象として被検査対象物1における欠陥を含む場合は、欠陥の特徴を解析でき、従って最適な検査条件を見出すことができる。次に上記輪帯状の照明を形成するための円板状マスク(輪帯状の照明用二次光源)5について図2、3、4、5を参照して説明する。即ち、図2は、図1に示す実施例における円板状マスク(多数種類の輪帯状の照明用マスク要素を配列したもの)の略示説明図である。図3は、図2に示す円板状マスク(多数種類の輪帯状の照明用マスク要素を配列したもの)の具体的一実施例を示す図である。図4は、図2に示す円板状マスク(多数種類の輪帯状の照明用マスク要素を配列したもの)の他の具体的実施例を示す図である。図5は、図3及び図4に示す一つの輪帯状の照明用マスク要素について説明するための図である。図2に示すように、円板状マスク5は、例えば多数種類の輪帯状の照明用マスク要素5−1、5−2、・・5−nを形成し、この円板状マスク5を回転駆動させる移動機構19により切り換えるものである。図3は、図2に示される多数種類の輪帯状の照明用マスク要素5−1、5−2、・・5−nを5a−1、5a−2、・・5a−nによって詳細に示した図である。即ち、図3における5a−1は内σと外σとの間を透明にしたリング状のマスク要素を示し、5a−2は5a−1より内σも外σも大きくしたリング状のマスク要素を示し、5a−nはリング状の透明部の一部を遮蔽したリング状のマスク要素を示す。   The comparison circuit 17 is not limited to the circuit described above, and it is needless to say that a comparison circuit having another configuration may be used. It is also possible to store a two-dimensional digital image signal at a specified position on the stage coordinates obtained from the A / D converter 15a in the delay memory 16, and read and analyze it by the CPU 20. In particular, when a defect in the inspection target object 1 is included as an inspection target, the feature of the defect can be analyzed, and therefore an optimal inspection condition can be found. Next, a disk-shaped mask (secondary light source for annular illumination) 5 for forming the annular illumination will be described with reference to FIGS. That is, FIG. 2 is a schematic explanatory view of a disk-like mask (in which a large number of ring-shaped illumination mask elements are arranged) in the embodiment shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the disk-shaped mask (a plurality of kinds of annular-shaped illumination mask elements arranged) shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing another specific example of the disc-shaped mask (a plurality of kinds of annular-shaped illumination mask elements arranged) shown in FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining one annular illumination mask element shown in FIGS. 3 and 4. As shown in FIG. 2, the disk-shaped mask 5 is formed with, for example, many kinds of annular-shaped illumination mask elements 5-1, 5-2,. It is switched by the moving mechanism 19 to be driven. 3 shows in detail the various types of annular illumination mask elements 5-1, 5-2,... 5-n shown in FIG. 2 by 5a-1, 5a-2,. It is a figure. That is, 5a-1 in FIG. 3 indicates a ring-shaped mask element in which the space between the inner σ and the outer σ is transparent, and 5a-2 indicates a ring-shaped mask element in which the inner σ and the outer σ are larger than 5a-1. 5a-n denote ring-shaped mask elements in which a part of the ring-shaped transparent portion is shielded.

図4は、図2に示される多数種類の輪帯状の照明用マスク要素5−1、5−2、・・5−nを5b−1、5b−2、5b−3、5b−4、5b−5、5b−6、5b−7、5b−8、5b−9、5b−10によって詳細に示した図である。5b−1は内σが0.6、外σが1.0の間を透明にしたリング状のマスク要素を示し、5b−2は内σが0.4、外σが1.0の間を透明にしたリング状のマスク要素を示し、5b−3は内σが0.2、外σが1.0の間を透明にしたリング状のマスク要素を示し、5b−4は内σが0.4、外σが0.8の間を透明にしたリング状のマスク要素を示し、5b−5は内σが0.2、外σが0.8の間を透明にしたリング状のマスク要素を示し、5b−6は内σが0.4、外σが0.6の間を透明にしたリング状のマスク要素を示し、5b−7は内σが0.2、外σが0.6の間を透明にしたリング状のマスク要素を示す。これら5b−1〜5b−7までは輪帯状の照明用二次光源を形成する。5b−8はσが0.89の円形透明部で形成されたマスク要素を示し、5b−9はσが0.77の円形透明部で形成されたマスク要素を示し、5b−10はσが0.65の円形透明部で形成されたマスク要素を示す。これら5b−8〜5b−10まではσが異なる通常の二次光源を形成する。なお、σが1.0は、対物レンズ9の開口(NA(Numerical Aperture))(瞳の径に相当)と等しいことを示す。図5は、図4に示すリング状のマスク要素の具体的寸法を示すための図である。即ちMは遮光する不透明なマスク面である。そしてマスクの厚さtを2.3mmとする。そして5b−1〜5b−7までの各リング状のマスク要素における外σの直径の寸法、内σの直径の寸法を次の(表1)に示す。   FIG. 4 shows various types of annular illumination mask elements 5-1, 5-2,... 5-n shown in FIG. 2 as 5b-1, 5b-2, 5b-3, 5b-4, 5b. It is the figure shown in detail by -5, 5b-6, 5b-7, 5b-8, 5b-9, 5b-10. 5b-1 represents a ring-shaped mask element in which the inner σ is 0.6 and the outer σ is 1.0, and 5b-2 is the inner σ is 0.4 and the outer σ is 1.0. 5b-3 shows a ring-shaped mask element in which the inner σ is 0.2 and the outer σ is 1.0, and 5b-4 shows an inner σ. A ring-shaped mask element having a transparent area between 0.4 and an outer σ of 0.8 is shown. 5b-5 is a ring-shaped mask element having an inner σ of 0.2 and an outer σ of 0.8. 5b-6 is a ring-shaped mask element in which the inner σ is 0.4 and the outer σ is 0.6, and 5b-7 is a ring-shaped mask element. A ring-shaped mask element having a transparency between 0.6 is shown. From 5b-1 to 5b-7, an annular secondary light source for illumination is formed. 5b-8 represents a mask element formed of a circular transparent portion having a σ of 0.89, 5b-9 represents a mask element formed of a circular transparent portion having a σ of 0.77, and 5b-10 represents a mask element formed of a circular transparent portion. Fig. 5 shows a mask element formed with a 0.65 circular transparent part. From these 5b-8 to 5b-10, normal secondary light sources having different σ are formed. Note that σ of 1.0 is equal to the aperture (NA (Numerical Aperture)) (corresponding to the diameter of the pupil) of the objective lens 9. FIG. 5 is a view for showing specific dimensions of the ring-shaped mask element shown in FIG. That is, M is an opaque mask surface that shields light. The mask thickness t is set to 2.3 mm. The dimensions of the outer σ diameter and the inner σ diameter of each ring-shaped mask element from 5b-1 to 5b-7 are shown in the following (Table 1).

Figure 2005003689
Figure 2005003689

なお、上記各リング状のマスク要素において、内σの内側を不透明にしたが、不透明にすると光量が減少するので、内σの内側を半透明に形成して光量を著しく減少させることなく、高密度の被検査対象物1上のパターンに対応させることができる。また内σと外σとの間においては透明に近い状態であれば良い。また上記実施例の場合内σと外σとの間をリング状の透明部で形成したが、円形透明部をリング状に多数並べて形成しても良いことは明らかである。以上説明したように円板状のマスク5上に多数種類のマスク要素を形成することにより、多数種類の2次光源が形成できるので、様々な被検査対象物1に対して適切な入射照明光を得ることができる。その結果、様々な被検査対象物1から得られる0次回折光と1次回折光(+1次回折光あるいは−1次回折光のいずれか)を対物レンズ9の開口(瞳)10a内に取り込むことができ、様々な被検査対象物1に対して十分な分解能を有する二次元の画像信号をイメージセンサ12aから得ることができる。次に輪帯状の照明を用いることによって被検査対象物上の高密度パターンに対して十分な分解能でもって二次元の画像信号が得られる理由について説明する。即ち、通常の照明の場合、図12に示す入射照明光30の入射角Ψがほぼ0に近い状態となる。そして被検査対象物1のピッチPが細かい場合(高密度パターンの場合)後述する(数2)式の関係から0次回折光(m=0)の回折角θは上記入射角Ψと同じになって対物レンズ9の瞳10a内に入るが、+1次回折光、−1次回折光ともにピッチPが小さいため回折角θが大きくなって対物レンズ9の瞳10a内に入らないことになる。これにより被検査対象物上の高密度のパターンからは0次の回折光のみとなり、即ち直流成分の光のみとなり、回折光に基づく被検査対象物上のパターンからの画像が得られなくなる。   In each of the ring-shaped mask elements, the inner side of the inner σ is made opaque. However, since the amount of light decreases if the inner σ is made opaque, the inner side of the inner σ is made translucent to reduce the amount of light. It is possible to correspond to the pattern on the inspection object 1 having a high density. In addition, it is sufficient that the inner σ and the outer σ are nearly transparent. Further, in the case of the above embodiment, the ring-shaped transparent portion is formed between the inner σ and the outer σ, but it is obvious that a large number of circular transparent portions may be arranged in a ring shape. As described above, a large number of types of secondary light sources can be formed by forming a large number of types of mask elements on the disc-shaped mask 5, so that appropriate incident illumination light can be applied to various objects 1 to be inspected. Can be obtained. As a result, 0th-order diffracted light and 1st-order diffracted light (either + 1st-order diffracted light or -1st-order diffracted light) obtained from various inspection objects 1 can be taken into the aperture (pupil) 10a of the objective lens 9, A two-dimensional image signal having a sufficient resolution for various inspection objects 1 can be obtained from the image sensor 12a. Next, the reason why a two-dimensional image signal can be obtained with sufficient resolution for a high-density pattern on the object to be inspected by using an annular illumination will be described. That is, in the case of normal illumination, the incident angle Ψ of the incident illumination light 30 shown in FIG. When the pitch P of the inspection object 1 is fine (in the case of a high-density pattern), the diffraction angle θ of the 0th-order diffracted light (m = 0) is the same as the incident angle ψ from the relationship of the following equation (Equation 2). However, since the pitch P is small for both the + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light, the diffraction angle θ increases and the light does not enter the pupil 10a of the objective lens 9. As a result, only the 0th-order diffracted light from the high-density pattern on the object to be inspected, that is, only the direct current component light, and an image from the pattern on the object to be inspected based on the diffracted light cannot be obtained.

上記の事項を、いわゆるアッベの回折理論によりさらに詳しく説明できる。   The above matters can be explained in more detail by the so-called Abbe's diffraction theory.

すなわち、入射照明光30の光軸に対する入射角Ψと結像される空間周波数との関係については、アッベの回折理論が適用される。被検査対象物上の格子状パターンからの1次回折光が結像系(対物レンズ9)の瞳10a内を通過できるか否かにより、被検査対象物上の格子状パターンが結像できるかどうか決まる。回折光31が結像系(対物レンズ9)の瞳面10aの一点に集光し、この集光点が瞳10aの内側にあれば、回折光は結像系(対物レンズ9)を通過し、0次回折光と結像面上で干渉し、格子状パターンの像を結像する。なお、この構成おいては、焦点深度も深くなるという利点がある。被検査対象物上の格子状パターンの構造が細かくなると(ピッチPが細かくなると)、光軸に対する1次回折光のなす角度θは大きくなっていき、角度θが結像系(対物レンズ9)のNA(Numerical Aperture:開口)より大きくなると、結像系(対物レンズ9)の瞳10aを通過できず、上記格子状パターンは結像されなくなる。ところで、単なる斜め照明では光軸と光源を結ぶ面内で分解能が向上するが、他の面内では分解能は向上しない。このため任意の方向での分解能を向上させるには、上記したような輪帯状の照明を行って、更に被検査対象物のパターンの向きに応じて1次回折光が結像系(対物レンズ9)のNA内に入らない入射照明光を入射しないようにすることが必要である。なお、0次回折光が結像系(対物レンズ9)の瞳10a内に入らない照明方法は、いわゆる暗視野照明にあたる。もちろん、このように暗視野照明によって結像系(対物レンズ9)の開口内に1次回折光しか存在しなければ、分解能が極めて低いものとなる。   That is, Abbe's diffraction theory is applied to the relationship between the incident angle Ψ relative to the optical axis of the incident illumination light 30 and the spatial frequency to be imaged. Whether the lattice pattern on the object to be inspected can be imaged by whether or not the first-order diffracted light from the lattice pattern on the object to be inspected can pass through the pupil 10a of the imaging system (objective lens 9). Determined. If the diffracted light 31 is focused on one point of the pupil plane 10a of the imaging system (objective lens 9) and this focused point is inside the pupil 10a, the diffracted light passes through the imaging system (objective lens 9). , Interferes with the 0th-order diffracted light on the imaging surface to form an image of a lattice pattern. In this configuration, there is an advantage that the depth of focus becomes deep. When the structure of the lattice pattern on the object to be inspected becomes fine (when the pitch P becomes fine), the angle θ formed by the first-order diffracted light with respect to the optical axis increases, and the angle θ becomes the value of the imaging system (objective lens 9). If it becomes larger than NA (Numerical Aperture: aperture), it cannot pass through the pupil 10a of the imaging system (objective lens 9), and the lattice pattern is not imaged. By the way, with simple oblique illumination, the resolution is improved in the plane connecting the optical axis and the light source, but the resolution is not improved in other planes. For this reason, in order to improve the resolution in an arbitrary direction, the ring-shaped illumination as described above is performed, and the first-order diffracted light is changed into an imaging system (objective lens 9) according to the direction of the pattern of the inspection object. It is necessary to prevent incident illumination light that does not enter the NA of the light from entering. An illumination method in which the 0th-order diffracted light does not enter the pupil 10a of the imaging system (objective lens 9) corresponds to so-called dark field illumination. Of course, if only the first-order diffracted light exists in the aperture of the imaging system (objective lens 9) by the dark field illumination in this way, the resolution is extremely low.

図1において、CPU20は、対物レンズ9の瞳10aのモニタであるイメージセンサ12bにより検出される情報に基づき、被検査対象物1のパターンが変化しても、常に1次回折光及び0次回折光とが対物レンズ9の瞳10a内に入るように、移動機構19を駆動制御して円板状マスク5(輪帯状の照明用二次光源)から構成される輪帯状の照明用光源を切り替えて輪帯状の照明を制御する。具体的には、CPU20は、イメージセンサ12bにより検出されるフーリエ変換面(対物レンズ9の瞳10aの面)の画像を用いて、移動機構19を駆動制御して円板状マスク5を5a−1、5a−2、・・または5b−1、5b−2、・・等に切り換えることにより、被検査対象物1のパターンに応じて、1次回折光23が対物レンズ9の瞳10a内に入らない入射照明光を、遮光したりもしくは強度を低下させるべく、上記輪帯状の照明を制御する。ただし、被検査対象物1のパターンに周期性が見られない場合、即ち、様々な回折角を持った広がりを有する回折光(回折成分が連続している)の場合には、孤立パターン(周期性がみられないパターン)とみなせるので、入射照明光の過度な斜方入射はやめて、適度な輪帯状の照明用二次光源(円板状マスク5による図4に示すマスク要素5b−4、5b−5、5b−6、5b−7(外σが小さいもの))や通常の円形状の照明用光源(図4に示すマスク要素5b−8、5b−9、5b−10)の照明を選択する。   In FIG. 1, the CPU 20 always uses first-order diffracted light and zero-order diffracted light even if the pattern of the inspection object 1 changes based on information detected by the image sensor 12 b that is a monitor of the pupil 10 a of the objective lens 9. Is controlled by driving the moving mechanism 19 so that the ring-shaped illumination light source composed of the disc-shaped mask 5 (secondary light source for ring-shaped illumination) is switched. Control strip lighting. Specifically, the CPU 20 drives and controls the moving mechanism 19 using the image of the Fourier transform surface (the surface of the pupil 10a of the objective lens 9) detected by the image sensor 12b, so that the disc-shaped mask 5 is 5a-. By switching to 1, 5a-2,... Or 5b-1, 5b-2,..., Etc., the first-order diffracted light 23 enters the pupil 10a of the objective lens 9 according to the pattern of the object 1 to be inspected. The ring-shaped illumination is controlled so as to block the incident illumination light that is not present or reduce the intensity. However, in the case where periodicity is not observed in the pattern of the object 1 to be inspected, that is, in the case of diffracted light (spread diffraction components are continuous) having various diffraction angles, an isolated pattern (periodic) 4), it is considered that the incident illumination light is not excessively obliquely incident, and an appropriate secondary light source for annular illumination (a mask element 5b-4 shown in FIG. 5b-5, 5b-6, 5b-7 (with a small outside σ)) or a normal circular illumination light source (mask elements 5b-8, 5b-9, 5b-10 shown in FIG. 4). select.

また、エッジ検出器21は、イメージセンサ12aで検出される被検査対象物1のパターンの画像信号を微分し、しきい値処理によって被検査対象物1のパターンのエッジ情報を検出するものである。従って、CPU20は、エッジ検出器21で検出される被検査対象物1のパターンのエッジ情報に基づいて例えば、パターンのエッジで囲まれる面積を算出することによって被検査対象物1のパターン幅を算出し、この被検査対象物1のパターン幅に基づいて被検査対象物1の密度(ピッチP)を算出し、この算出された被検査対象物1のパターンの密度(ピッチP)に応じて、移動機構19を駆動制御して円板状マスク5から構成される輪帯状の照明用光源を切り替えて輪帯状の照明を制御する。例えば、パターンの密度が高いときは入射照明光をより斜めから入射させる。即ち、具体的には、CPU20は、算出される被検査対象物1のパターン密度を、予め設定された設定値と比較し、パターンの密度に応じて輪帯状の照明を制御、すなわち密度が高いほど斜め入射成分を多くするように、輪帯状の照明用光源として、図4に示すマスク要素5b−1、5b−2、5b−3(外σが大きいもの)を選択する。もちろん、CPU20が行う輪帯状の照明の制御は、前もって定めた条件(入力手段32によって入力されたステージ2に搭載される被検査対象物1のパターンの種類の情報または被検査対象物1の製造工程を管理しているホストコンピュータからのステージ2に搭載される被検査対象物1の工程を含めた種類の情報)により行ってもよい。即ち、ステージ2に搭載される被検査対象物1の種類が、例えば4MbDRAMメモリ素子の場合には、パターンの密度がそれほど高くなく、パターンを低分解能で認識できるため、予め設定した条件の輪帯状の照明(円形状の照明に近い輪帯状の照明(円板状マスク5による図4に示すマスク要素5b−4、5b−5、5b−6、5b−7(外σが小さいもの)))または円形状の照明(図4に示すマスク要素5b−8、5b−9、5b−10)を用い、16MbDRAMメモリ素子の場合には、高密度のパターンを高分解能で検出する必要があるため、予め設定した条件の高分解能となる輪帯状の照明(図4に示すマスク要素5b−1、5b−2、5b−3(外σが大きいもの))を用いるように輪帯状の照明を制御する必要がある。なお、円形状の照明において、σが図4に示すマスク要素5b−10(σが0.65)より小さい0.5程度のマスク要素を用いれば、深さが深い溝または穴のパターンの画像をイメージセンサ12aが受光して深さが深い溝または穴のパターンの高コントラストの画像信号を得ることができる。   The edge detector 21 differentiates the image signal of the pattern of the inspection object 1 detected by the image sensor 12a, and detects edge information of the pattern of the inspection object 1 by threshold processing. . Accordingly, the CPU 20 calculates the pattern width of the inspection object 1 by calculating, for example, the area surrounded by the pattern edge based on the edge information of the pattern of the inspection object 1 detected by the edge detector 21. Then, the density (pitch P) of the inspection target object 1 is calculated based on the pattern width of the inspection target object 1, and according to the calculated pattern density (pitch P) of the inspection target object 1, The moving mechanism 19 is driven and controlled, and the annular light source for illumination composed of the disc-shaped mask 5 is switched to control the annular illumination. For example, when the pattern density is high, the incident illumination light is incident more obliquely. Specifically, the CPU 20 compares the calculated pattern density of the inspection object 1 with a preset setting value, and controls the annular illumination according to the pattern density, that is, the density is high. Mask elements 5b-1, 5b-2, and 5b-3 (those having a large outer σ) shown in FIG. 4 are selected as ring-shaped illumination light sources so that the oblique incident components are increased. Of course, the control of the annular illumination performed by the CPU 20 is performed under predetermined conditions (information on the pattern type of the inspection object 1 mounted on the stage 2 input by the input means 32 or the manufacture of the inspection object 1). You may carry out by the information of the kind including the process of the to-be-inspected object 1 mounted in the stage 2 from the host computer which manages the process. That is, when the type of the object 1 to be inspected mounted on the stage 2 is, for example, a 4 Mb DRAM memory element, the pattern density is not so high and the pattern can be recognized with low resolution. Illumination (annular illumination close to circular illumination (mask elements 5b-4, 5b-5, 5b-6, 5b-7 shown in FIG. 4 by the disc-shaped mask 5 (those with a small outer σ))) Alternatively, in the case of a 16 Mb DRAM memory device using circular illumination (mask elements 5b-8, 5b-9, 5b-10 shown in FIG. 4), it is necessary to detect a high density pattern with high resolution. The zonal illumination is controlled so as to use the zonal illumination (mask elements 5b-1, 5b-2, and 5b-3 (those having a large outer σ) shown in FIG. 4) having high resolution under preset conditions. There is a need. In the circular illumination, if a mask element having a σ of about 0.5 smaller than the mask element 5b-10 (σ is 0.65) shown in FIG. 4 is used, an image of a deep groove or hole pattern is used. Can be received by the image sensor 12a to obtain a high-contrast image signal having a deep groove or hole pattern.

また、例えばメモリ素子のセル部ではパターンの密度が高いため、予め設定した条件の輪帯状の照明により高分解能で、セル部以外のラフな領域では検査感度を落さないように(入射照明光の照明強度を落さないように)、通常の円形状の照明を用いることも可能になる。このようにして、円形状の照明も含め、様々な輪帯状の照明を用いることにより、種々のパターン(回路パターン)に対して対物レンズ(結像光学系)9により高分解能で、且つ高感度で検出することができ、特に集積度が増加するのに伴って生じる高密度のパターンに対して対応することができる。また、焦点深度を犠牲にしないように、必要以上の対物レンズ(結像光学系)9のNA(Numerical Aperture:開口)を確保する必要もない。また、対物レンズ9の瞳10aの位置と共役な位置10bに光強度を部分的に制御する手段(減衰フィルタ38)を設け、この光強度を部分的に制御する手段(減衰フィルタ38)により、1次回折光が対物レンズ9の瞳10aに入らない場合、対物レンズ9の瞳10aに入って減衰フィルタ38に到達する0次回折光を遮光したり、もしくは強度を低下させる。また、+1次回折光と−1次回折光と0次回折光とが対物レンズ9の瞳10aに入る場合には、上記光強度を部分的に制御する手段(減衰フィルタ38)により、1次回折光と0次回折光との強度を一致させるように制御することもできる。即ち、CPU20は、対物レンズ9の瞳10aのモニタであるイメージセンサ12bにより検出される情報に基づき、被検査対象物1のパターンに応じて、イメージセンサ12aが0次回折光と1次回折光とをバランスさせて受光するように移動機構39を駆動制御して光強度を部分的に制御する手段(減衰フィルタ38)を切り替えて部分的に透過率(減衰率)を制御することができる。   Also, for example, since the pattern density is high in the cell portion of the memory element, high resolution is obtained by ring-shaped illumination under preset conditions, and inspection sensitivity is not lowered in rough regions other than the cell portion (incident illumination light It is also possible to use normal circular illumination (so as not to reduce the illumination intensity). In this way, by using various annular illuminations including circular illumination, the objective lens (imaging optical system) 9 can achieve high resolution and high sensitivity for various patterns (circuit patterns). In particular, it is possible to cope with a high-density pattern generated as the degree of integration increases. Further, it is not necessary to secure an NA (Numerical Aperture) of the objective lens (imaging optical system) 9 more than necessary so as not to sacrifice the depth of focus. Further, a means (attenuation filter 38) for partially controlling the light intensity is provided at a position 10b conjugate with the position of the pupil 10a of the objective lens 9, and a means (attenuation filter 38) for partially controlling the light intensity. When the 1st-order diffracted light does not enter the pupil 10a of the objective lens 9, the 0th-order diffracted light that enters the pupil 10a of the objective lens 9 and reaches the attenuation filter 38 is shielded or reduced in intensity. When the + 1st order diffracted light, the −1st order diffracted light, and the 0th order diffracted light enter the pupil 10a of the objective lens 9, the first order diffracted light and the 0th order are controlled by means for partially controlling the light intensity (attenuation filter 38). It is also possible to control the intensity so as to coincide with the next diffracted light. That is, based on the information detected by the image sensor 12b that is a monitor of the pupil 10a of the objective lens 9, the CPU 20 causes the image sensor 12a to generate 0th-order diffracted light and 1st-order diffracted light according to the pattern of the object 1 to be inspected. The transmission mechanism (attenuation rate) can be partially controlled by switching the means (attenuation filter 38) for partially controlling the light intensity by driving and controlling the moving mechanism 39 so as to receive light in a balanced manner.

次に、被検査対象物1として、図6に示すようなLSIウエハパターンにおける格子状のパターンを例にして、輪帯状の照明を用いて格子状のパターンを高解像度で検出することについて説明する。即ち、図6は、LSIウエハパターンの周辺回路部におけるラインとスペースとからなる格子状のパターンを示す略示図である。図6において、101はY軸方向に延びたパターンライン(ゲートも含む配線パターン)を示す。この格子状のパターンライン101はX軸方向にはピッチPで繰り返されるものである。またこのパターンライン101の間にはスペース(絶縁物等で形成される場合もある。)が形成されている。図7には、図6に示す格子状のパターンに対して照明する輪帯状の入射照明光24と、光軸33を通るXZ面において入射させる入射照明光24aによって図6に示す格子状のパターンから反射して得られる0次回折光22a及び+1次回折光25a、−1次回折光26aとを対物レンズ9の瞳10a上において概略示す略示説明図である。図8は、図7に示す入射照明光24aによって図6に示す格子状のパターンから反射して得られる0次回折光22a及び+1次回折光25a、−1次回折光26aとを光軸33を通るXZ面において概略示す略示説明図である。即ち、図7及び図8に示す如く、対物レンズ9の瞳10a上をモニタであるイメージセンサ12bにより検出した画像上では、瞳10a内において0次回折光22aと+1次回折光25aとが点状ではなく、面積を持ったものとして観測される。なお、34は、輪帯状の照明24による格子状のLSIウエハパターン上の照明範囲を示す。   Next, as an object 1 to be inspected, an example of a lattice-like pattern in an LSI wafer pattern as shown in FIG. 6 will be described for detecting a lattice-like pattern with high resolution using annular illumination. . That is, FIG. 6 is a schematic diagram showing a lattice-like pattern composed of lines and spaces in the peripheral circuit portion of the LSI wafer pattern. In FIG. 6, reference numeral 101 denotes a pattern line (a wiring pattern including a gate) extending in the Y-axis direction. The lattice pattern lines 101 are repeated at a pitch P in the X-axis direction. In addition, a space (may be formed of an insulator or the like) is formed between the pattern lines 101. FIG. 7 shows the grid-like pattern shown in FIG. 6 by the ring-shaped incident illumination light 24 illuminating the grid-like pattern shown in FIG. 6 and the incident illumination light 24a incident on the XZ plane passing through the optical axis 33. FIG. 3 is a schematic explanatory view schematically showing a zero-order diffracted light 22a, a + 1st-order diffracted light 25a, and a −1st-order diffracted light 26a obtained by reflecting the light on the pupil 10a of the objective lens 9; FIG. 8 shows XZ light passing through the optical axis 33 through the optical axis 33 with the 0th-order diffracted light 22a, the + 1st-order diffracted light 25a, and the −1st-order diffracted light 26a obtained by reflecting the incident illumination light 24a shown in FIG. FIG. That is, as shown in FIGS. 7 and 8, on the image detected on the pupil 10a of the objective lens 9 by the image sensor 12b as a monitor, the 0th-order diffracted light 22a and the + 1st-order diffracted light 25a are point-like in the pupil 10a. It is observed as having an area. Reference numeral 34 denotes an illumination range on the lattice-shaped LSI wafer pattern by the annular illumination 24.

図6に示す如く、格子状のLSIウエハパターンがY軸の方向に向いている場合では、図7及び図8に示すように0次回折光22aは後述する(数2)式の関係から入射照明光24aの入射角Ψと0次回折光22aの出射角θとは同一となり入射照明光24aと対称な位置に生じ、+1次回折光25a、−1次回折光26aは後述する(数2)式の関係でもって左右の位置に生じる。格子状のLSIウエハパターンがY軸の方向に向いているため、+1次回折光25a、−1次回折光26aは、瞳内の左右の位置に生じるが、上下の位置には生じないか、生じたとしても弱い。しかし、図7及び図8からわかるように、輪帯状の照明24をすることによって、0次回折光22はもとより、必ず+1次の回折光25または−1次の回折光26を対物レンズ9の瞳10a内に入射させることができ、イメージセンサ12aによって格子状のLSIウエハパターンの画像信号を高解像度で検出することができる。   As shown in FIG. 6, when the lattice-shaped LSI wafer pattern is oriented in the Y-axis direction, as shown in FIGS. 7 and 8, the 0th-order diffracted light 22a is incident illumination from the relationship of the formula (Equation 2) described later. The incident angle Ψ of the light 24a and the outgoing angle θ of the 0th-order diffracted light 22a are the same and occur at a position symmetrical to the incident illumination light 24a. The + 1st-order diffracted light 25a and the −1st-order diffracted light 26a Therefore, it occurs at the left and right positions. Since the lattice-like LSI wafer pattern is oriented in the Y-axis direction, the + 1st order diffracted light 25a and the −1st order diffracted light 26a are generated at the left and right positions in the pupil, but are not generated at the upper and lower positions or have occurred. Even weak. However, as can be seen from FIGS. 7 and 8, by applying the annular illumination 24, not only the 0th-order diffracted light 22 but also the + 1st-order diffracted light 25 or the −1st-order diffracted light 26 is always used as the pupil of the objective lens 9. The image sensor 12a can detect the image signal of the lattice-like LSI wafer pattern with high resolution.

図9は、図6に示す格子状のパターンに対して照明する輪帯状の入射照明光24と、光軸33を通るYZ面において入射させる入射照明光24bによって図6に示す格子状のパターンから反射して得られる0次回折光22b及び+1次回折光25b、−1次回折光26bとを対物レンズ9の瞳10a上において概略示す略示説明図である。即ち、格子状のLSIウエハパターンがY軸の方向に向いているため、0次回折光22bは後述する(数2)式の関係から入射照明光24bの入射角Ψと0次回折光22bの出射角θとは同一となり入射照明光24bと対称な位置に生じ、+1次回折光25b、−1次回折光26bは図9に示すように対物レンズ9の瞳10a内に入射する状態になる。しかし、格子状のLSIウエハパターンがY軸の方向に向いているため、+1次回折光25b、−1次回折光26bは対物レンズ9の瞳10a内に入射したとしても弱く、格子状のLSIウエハパターンの解像度に大きく寄与しないので、図3に示すマスク要素5a−nを用いてY軸方向の輪帯状の照明を除去しても良い。また、これらの1次回折光23bは0次回折光22bに比べて弱くなるが、図9に示すように、+1次の回折光25bと−1次の回折光26bの両方が対物レンズ9の瞳10a内に入射させた場合においては、0次回折光22bが対物レンズ9の瞳10aに入射してイメージセンサ12aで受光したとしても、格子状のLSIウエハパターンの解像度がそれ程低下することにはならない。   FIG. 9 shows an example of the ring-shaped incident illumination light 24 that illuminates the lattice-shaped pattern shown in FIG. 6 and the incident illumination light 24b incident on the YZ plane passing through the optical axis 33 from the lattice-shaped pattern shown in FIG. FIG. 6 is a schematic explanatory view schematically showing a zero-order diffracted light 22b, a + 1st-order diffracted light 25b, and a −1st-order diffracted light 26b obtained by reflection on the pupil 10a of the objective lens 9. That is, since the lattice-shaped LSI wafer pattern is oriented in the Y-axis direction, the 0th-order diffracted light 22b has an incident angle Ψ of the incident illumination light 24b and an exit angle of the 0th-order diffracted light 22b from the relation of the following formula (2). It becomes the same as θ and occurs at a position symmetrical to the incident illumination light 24b, and the + 1st order diffracted light 25b and the −1st order diffracted light 26b enter the pupil 10a of the objective lens 9 as shown in FIG. However, since the lattice-shaped LSI wafer pattern is oriented in the Y-axis direction, the + 1st-order diffracted light 25b and the −1st-order diffracted light 26b are weak even if they enter the pupil 10a of the objective lens 9, and the lattice-shaped LSI wafer pattern Therefore, the annular illumination in the Y-axis direction may be removed using the mask elements 5a-n shown in FIG. These first-order diffracted lights 23b are weaker than the 0th-order diffracted lights 22b. However, as shown in FIG. 9, both the + 1st-order diffracted lights 25b and the -1st-order diffracted lights 26b are used in the pupil 10a of the objective lens 9. In this case, even if the 0th-order diffracted light 22b enters the pupil 10a of the objective lens 9 and is received by the image sensor 12a, the resolution of the lattice-shaped LSI wafer pattern does not decrease so much.

図10には、対物レンズ9の瞳10a(NA)に対して輪帯状の照明の外σ及び内σのそれぞれを図7ないし図9に示すものより大きくした場合における図6に示す格子状のパターンに対して照明する輪帯状の入射照明光24'と、光軸33を通るXZ面及びYZ面において入射させる入射照明光24'a、24'bによって図6に示す格子状のパターンから反射して得られる0次回折光22'a、22'b及び+1次回折光25'a、25'b、−1次回折光26'a、26'bとを対物レンズ9の瞳10a上において概略示す略示説明図である。図10に示す如く、対物レンズ9の瞳10a(NA)に対して輪帯状の照明の外σ及び内σのそれぞれを図7ないし図9に示すものより大きくした場合には、両方の+1次回折光25'b、及び−1次回折光26'bが瞳10a内に入射されないことになり、0次回折光22'bをイメージセンサ12aで受光すると格子状のパターンの解像度を落すことになる。従って、これらY軸方向に向いた0次回折光22'bを発生させないように、図3に示すマスク要素5a−nを用いてY軸方向の輪帯状の照明をなくすことによって実現することができる。また図3に示すマスク要素5a−nと同様な光強度を部分的に制御する手段(減衰フィルタ38)を対物レンズ9の瞳10aの位置と共役な位置10bに設置してY軸方向に向いた0次回折光22'bを遮光することによって、0次回折光22'bをイメージセンサ12aで受光しないようにすることができる。このように構成すれば、輪帯状の照明の外σ及び内σのそれぞれを、対物レンズ9の瞳10a(NA)に対して大きくして照明しても格子状のパターンをイメージセンサ12aによって高解像度で検出することができる。   FIG. 10 shows a lattice shape shown in FIG. 6 when the outer σ and inner σ of the annular illumination with respect to the pupil 10a (NA) of the objective lens 9 are made larger than those shown in FIGS. Reflected from the lattice pattern shown in FIG. 6 by the ring-shaped incident illumination light 24 ′ for illuminating the pattern and the incident illumination lights 24′a and 24′b incident on the XZ plane and the YZ plane passing through the optical axis 33. The 0th-order diffracted lights 22′a and 22′b, the + 1st-order diffracted lights 25′a and 25′b, and the −1st-order diffracted lights 26′a and 26′b obtained on the pupil 10a of the objective lens 9 are schematically shown. FIG. As shown in FIG. 10, when the outer σ and inner σ of the annular illumination with respect to the pupil 10a (NA) of the objective lens 9 are made larger than those shown in FIGS. The folded light 25′b and the −1st order diffracted light 26′b are not incident on the pupil 10a, and when the 0th order diffracted light 22′b is received by the image sensor 12a, the resolution of the lattice pattern is lowered. Therefore, in order not to generate the 0th-order diffracted light 22′b oriented in the Y-axis direction, it can be realized by eliminating the annular illumination in the Y-axis direction using the mask elements 5a-n shown in FIG. . Further, a means (attenuation filter 38) for partially controlling the light intensity similar to the mask elements 5a-n shown in FIG. 3 is installed at a position 10b conjugate with the position of the pupil 10a of the objective lens 9 and directed in the Y-axis direction. By shielding the 0th-order diffracted light 22'b, the 0th-order diffracted light 22'b can be prevented from being received by the image sensor 12a. With this configuration, even if the outer σ and inner σ of the annular illumination are enlarged with respect to the pupil 10a (NA) of the objective lens 9, the lattice pattern is increased by the image sensor 12a. It can be detected with resolution.

ところで、図10に示す実施例においては、対物レンズ9の瞳10a(NA)に対して輪帯状の照明の外σ及び内σのそれぞれを図7ないし図9に示すものより大きくした場合について示したが、輪帯状の照明の外σ及び内σのそれぞれを図7ないし図9に示すものにして、対物レンズ9の瞳10a(NA)を小さくした場合も、対物レンズ9の瞳10a(NA)に入射する回折光の発生状態は、図10に示す実施例と同様になり、0次回折光22'bをイメージセンサ12aで受光しないようにすることが必要となる。また後述する(数2)式の関係から明らかなように格子状のパターンのピッチPが図7ないし図9に示す場合より細かくなった場合、また輪帯状の照明光の波長λが図7ないし図9に示す場合より長くなった場合には、対物レンズ9の瞳10a(NA)に入射する回折光の発生状態は、図10に示す実施例と同様になり、0次回折光22'bをイメージセンサ12aで受光しないようにすることが必要となる。次に、輪帯状の照明による格子状のパターンから得られる回折現象について説明する。まず、任意の輪帯状の照明のσ値と光軸33に対する入射角Ψとの関係を図11及び図12を参照して説明する。即ち、図11は、被検査対象物1の格子状パターン面へ照明する入射照明光30における対物レンズ9の光軸33に対するσ値とその入射角Ψとの関係を示す説明図、図12は、入射角Ψと回折光31の出射角(回折角)θとの関係を示す説明図である。図11において、対物レンズ9の瞳10aに入射する輪帯状の照明のσ値と被検査対象物1に照射される入射角Ψとでは、下式が成立する。   In the embodiment shown in FIG. 10, the outer σ and inner σ of the annular illumination with respect to the pupil 10a (NA) of the objective lens 9 are made larger than those shown in FIGS. However, even when the outer σ and inner σ of the annular illumination are respectively shown in FIGS. 7 to 9 and the pupil 10a (NA) of the objective lens 9 is reduced, the pupil 10a (NA) of the objective lens 9 is also reduced. The state of generation of the diffracted light incident on () is the same as that of the embodiment shown in FIG. Further, as apparent from the relationship of the formula (2) described later, when the pitch P of the lattice pattern becomes finer than that shown in FIGS. 7 to 9, the wavelength λ of the annular illumination light is changed from FIG. When the length is longer than that shown in FIG. 9, the state of generation of the diffracted light incident on the pupil 10a (NA) of the objective lens 9 is the same as in the embodiment shown in FIG. It is necessary to prevent the image sensor 12a from receiving light. Next, a diffraction phenomenon obtained from a lattice pattern by annular illumination will be described. First, the relationship between the σ value of arbitrary annular illumination and the incident angle Ψ with respect to the optical axis 33 will be described with reference to FIGS. 11 and 12. That is, FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship between the σ value with respect to the optical axis 33 of the objective lens 9 and the incident angle Ψ in the incident illumination light 30 that illuminates the lattice pattern surface of the inspection object 1, and FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between an incident angle Ψ and an emission angle (diffraction angle) θ of the diffracted light 31. In FIG. 11, the following equation is established by the σ value of the annular illumination incident on the pupil 10 a of the objective lens 9 and the incident angle Ψ irradiated on the inspection object 1.

σ:σ=sinψ:sinψ
sinψ=(σ/σ)×sinψ
本検討においては、対物レンズ9として色収差が補正されたもので、倍率が40倍(x40)でNA=0.8のものを用いる。この対物レンズ9の場合、最大入射角は、σ=1.0のときには、NA=sinΨmax=0.8を満足する。即ち、σ=1.0は、対物レンズ9のNA(開口)(射出瞳)を示している。
σ 1 : σ 2 = sin ψ 1 : sin ψ 2
sinψ 2 = (σ 2 / σ 1 ) × sinψ 1
In this study, the objective lens 9 having chromatic aberration corrected, having a magnification of 40 (x40) and NA = 0.8 is used. In the case of this objective lens 9, the maximum incident angle satisfies NA = sin Ψmax = 0.8 when σ = 1.0. That is, σ = 1.0 indicates the NA (aperture) (exit pupil) of the objective lens 9.

sinΨ=(σ/1)×0.8=0.8σ
これより入射角Ψは、次に示す(数1)式の関係から得られる。
sinΨ = (σ / 1) × 0.8 = 0.8σ
Accordingly, the incident angle Ψ can be obtained from the relationship expressed by the following equation (1).

Ψ=sin−1(0.8σ) (数1)
つぎに、入射角Ψと回折角θとの関係を説明する。
Ψ = sin −1 (0.8σ) (Equation 1)
Next, the relationship between the incident angle Ψ and the diffraction angle θ will be described.

図12において、第m次回折光31の回折角θは、次に示す(数2)式の関係を有する。   In FIG. 12, the diffraction angle θ of the m-th order diffracted light 31 has a relationship expressed by the following equation (Equation 2).

P=mλ/(sinΨ−sinθ)
sinθ=sinΨ−mλ/P
θ=asin(sinΨ−(mλ/P)) (数2)
なお、(数2)式において、λは照明光の波長(μm)、θは回折角(出射角)、Pはパターンピッチ(μm)、mは回折光の次数を示すものである。また(数2)式において、asinは、arcsinを表すものである。上記の(数1)式、(数2)式に基づき、波長λと被検査対象物のパターンピッチPとを変えたときの輪帯状の照明のσ値に対する理論値(入射角Ψと回折角θ)が下記の(表2)、(表3)、(表4)、(表5)に示される。
P = mλ / (sinΨ−sinθ)
sin θ = sin Ψ−mλ / P
θ = asin (sin Ψ− (mλ / P)) (Equation 2)
In the equation (2), λ is the wavelength (μm) of illumination light, θ is the diffraction angle (emission angle), P is the pattern pitch (μm), and m is the order of the diffracted light. In the formula (2), asin represents arcsin. Theoretical values (incident angle Ψ and diffraction angle) for the σ value of the annular illumination when the wavelength λ and the pattern pitch P of the object to be inspected are changed based on the above formulas (1) and (2). θ) is shown in the following (Table 2), (Table 3), (Table 4), and (Table 5).

Figure 2005003689
Figure 2005003689

Figure 2005003689
Figure 2005003689

Figure 2005003689
Figure 2005003689

Figure 2005003689
Figure 2005003689

上記(表2)は波長λが0.4μmで、パターンピッチPが0.61μmの場合を示し、上記(表3)は波長λが0.6μmで、パターンピッチPが0.61μmの場合を示し、上記(表4)は波長λが0.4μmで、パターンピッチPが0.7μmの場合を示し、上記(表5)は波長λが0.6μmで、パターンピッチPが0.7μmの場合を示し、入射角Ψと回折角θとは上記(数1)式及び(数2)式に基づいて算出される。なお、LSIウエハパターンにおいて、パターンピッチP=0.61μmは256Mbが対応し、パターンピッチP=0.7μmは64Mbが対応する。また、表中にて−印は、計算不可能(理論的には−1次回折光が発生しないこと)を示している。また、1次回折光の回折角θが53.13度以上の場合には、NA=0.8の対物レンズ9の瞳10a内に入らないことになる。   The above (Table 2) shows the case where the wavelength λ is 0.4 μm and the pattern pitch P is 0.61 μm, and the above (Table 3) shows the case where the wavelength λ is 0.6 μm and the pattern pitch P is 0.61 μm. (Table 4) shows the case where the wavelength λ is 0.4 μm and the pattern pitch P is 0.7 μm, and (Table 5) shows the case where the wavelength λ is 0.6 μm and the pattern pitch P is 0.7 μm. The incident angle Ψ and the diffraction angle θ are calculated based on the above formulas (1) and (2). In the LSI wafer pattern, the pattern pitch P = 0.61 μm corresponds to 256 Mb, and the pattern pitch P = 0.7 μm corresponds to 64 Mb. In the table,-indicates that calculation is not possible (theoretically, -1st order diffracted light is not generated). When the diffraction angle θ of the first-order diffracted light is 53.13 degrees or more, it does not enter the pupil 10a of the objective lens 9 with NA = 0.8.

これらの理論値による輪帯状の照明(σ値=0.4、0.6)24と格子状のパターン(図13がパターンピッチP=0.61μm、図14はパターンピッチP=0.7μm)から強められて得られる+1次回折光25、25”との関係を図13及び図14に示している。図13(a)は、σ値=0.4、0.6の輪帯状の照明(波長λは0.4μm〜0.6μmの範囲とする。)24によるパターンピッチP=0.61μmの格子状のパターン(LSIウエハパターンにおける256Mbに対応する。)から強められて得られる+1次回折光25を示し、図13(b)は、σ値=0.4、0.6の輪帯状の照明(波長λは0.4μm〜0.6μmの範囲とする。)24による入射角Ψと、パターンピッチP=0.61μmの格子状のパターン(LSIウエハパターンにおける256Mbに対応する。)から得られる+1次回折光の回折角θの範囲を示す線図である。図13(b)に示す+1次回折光の回折範囲(回折角θの範囲)は、(表2)及び(表3)におけるσ値=0.4、0.6の輪帯状の照明に対応するものである。そして図13(b)に示す斜線が交叉している領域が、σ値=0.4、0.6の輪帯状の照明によってパターンピッチP=0.61μmの格子状のパターンから強められて得られる+1次回折光の領域(輪帯状の照明光の平均波長(波長λが0.5μm)の場合における+1次回折光の領域に対応する。)を示す。即ち、図13(a)に、パターンピッチP=0.61μmの格子状のパターンから強められて対物レンズ9の瞳10a上に入射する+1次回折光の輪帯状の領域25を示す。   Ring-like illumination (σ value = 0.4, 0.6) 24 and a lattice pattern based on these theoretical values (FIG. 13 shows pattern pitch P = 0.61 μm, FIG. 14 shows pattern pitch P = 0.7 μm) FIG. 13 and FIG. 14 show the relationship with the + 1st order diffracted light 25, 25 ″ obtained by strengthening from FIG. 13A. FIG. 13A shows an annular illumination (σ value = 0.4, 0.6). The wavelength λ is in the range of 0.4 μm to 0.6 μm.) + 1st order diffracted light obtained by strengthening from a lattice pattern (corresponding to 256 Mb in an LSI wafer pattern) with a pattern pitch P = 0.61 μm by FIG. 13B shows an incident angle Ψ by an annular illumination with a σ value = 0.4, 0.6 (wavelength λ is in the range of 0.4 μm to 0.6 μm), Lattice pattern (LSI with pattern pitch P = 0.61 μm It is a diagram showing the range of the diffraction angle θ of the + 1st order diffracted light obtained from (corresponding to 256 Mb in the wafer pattern) .The diffraction range of the + 1st order diffracted light shown in FIG. This corresponds to the annular illumination with σ values of 0.4 and 0.6 in (Table 2) and (Table 3), and the region where the diagonal lines shown in FIG. A region of + 1st order diffracted light obtained by strengthening from a lattice-like pattern having a pattern pitch P = 0.61 μm by annular illumination with values = 0.4 and 0.6 (average wavelength of the annular illumination light (wavelength λ Corresponds to the region of the + 1st order diffracted light in the case where the objective lens 9 has a pattern pitch P = 0.61 μm and is strengthened from the lattice-like pattern in FIG. An annular zone of + 1st order diffracted light incident on the pupil 10a Region 25 is shown.

図14(a)は、σ値=0.4、0.6の輪帯状の照明(波長λは0.4μm〜0.6μmの範囲とする。)24によるパターンピッチP=0.7μmの格子状のパターン(LSIウエハパターンにおける64Mbに対応する。)から強められて得られる+1次回折光25”を示し、図14(b)は、σ値=0.4、0.6の輪帯状の照明(波長λは0.4μm〜0.6μmの範囲とする。)24による入射角Ψと、パターンピッチP=0.7μmの格子状のパターン(LSIウエハパターンにおける64Mbに対応する。)から得られる+1次回折光の回折角θの範囲を示す線図である。図14(b)に示す+1次回折光の回折範囲(回折角θの範囲)は、(表4)及び(表5)におけるσ値=0.4、0.6の輪帯状の照明に対応するものである。そして図14(b)に示す斜線が交叉している領域が、σ値=0.4、0.6の輪帯状の照明によってパターンピッチP=0.7μmの格子状のパターンから強められて得られる+1次回折光の領域(輪帯状の照明光の平均波長(波長λが0.5μm)の場合における+1次回折光の領域に対応する。)を示す。即ち、図14(a)に、パターンピッチP=0.7μmの格子状のパターンから強められて対物レンズ9の瞳10a上に入射する+1次回折光の輪帯状の領域25”を示す。   FIG. 14A shows a grating with a pattern pitch P = 0.7 μm by annular illumination with a σ value = 0.4, 0.6 (wavelength λ is in the range of 0.4 μm to 0.6 μm) 24. + 1st order diffracted light 25 ″ obtained by strengthening from a pattern of a pattern (corresponding to 64 Mb in an LSI wafer pattern), FIG. 14B shows an annular illumination with σ value = 0.4, 0.6 (The wavelength λ is in the range of 0.4 μm to 0.6 μm.) Obtained from the incident angle Ψ by 24 and a lattice pattern (corresponding to 64 Mb in an LSI wafer pattern) with a pattern pitch P = 0.7 μm. 15 is a diagram showing the range of the diffraction angle θ of the + 1st order diffracted light, and the diffraction range of the + 1st order diffracted light (the range of the diffraction angle θ) shown in FIG. = Corresponding to the annular illumination of 0.4, 0.6. 14B is obtained by strengthening from the lattice pattern with the pattern pitch P = 0.7 μm by the annular illumination with the σ values = 0.4 and 0.6. 14 shows the region of the + 1st order diffracted light (corresponding to the region of the + 1st order diffracted light when the average wavelength of the annular illumination light (wavelength λ is 0.5 μm)), that is, FIG. An annular region 25 ″ of + 1st order diffracted light that is strengthened from a lattice-like pattern of P = 0.7 μm and is incident on the pupil 10a of the objective lens 9 is shown.

この図13と図14とを比較するに、パターンピッチPが細かくなれば、1次回折光の回折角θが大きくなることが示され、輪帯状の照明が必要となることが明らかである。このように、図13及び図14に示すσ値=0.4、0.6の輪帯状の照明は、図4に示す5b−6のマスク要素を用いることによって実現することができる。以上の説明は、上記(数1)式及び(数2)式に基づくものであるが、実際発明者が実験したところ、対物レンズ9の瞳10a上をモニタであるイメージセンサ12bにより検出した画像からほぼ同様な結果(図13に示す結果:パターンピッチP=0.61μmの格子状のパターン(LSIウエハパターンにおける256Mbに対応する。)、図14に示す結果:パターンピッチP=0.7μmの格子状のパターン(LSIウエハパターンにおける64Mbに対応する。))が得られた。   Comparison of FIG. 13 and FIG. 14 shows that the diffraction angle θ of the first-order diffracted light increases as the pattern pitch P becomes fine, and it is clear that annular illumination is necessary. As described above, the annular illumination of σ values = 0.4 and 0.6 shown in FIGS. 13 and 14 can be realized by using the mask element 5b-6 shown in FIG. The above description is based on the above formulas (1) and (2), but when the inventor actually experimented, an image detected on the pupil 10a of the objective lens 9 by the image sensor 12b as a monitor. From FIG. 14, the result is almost the same (result shown in FIG. 13: pattern of pattern pitch P = 0.61 μm (corresponding to 256 Mb in the LSI wafer pattern)), result shown in FIG. 14: pattern pitch P = 0.7 μm A grid-like pattern (corresponding to 64 Mb in the LSI wafer pattern) was obtained.

以上、図7乃至図14に示す実施例では、図6に示すようにLSIウエハパターンにおいてX軸方向に繰り返される格子状のパターンの場合について説明したが、実際にはLSIウエハパターンにおいて図15に示すようなY軸方向に繰り返されるパターンライン102からなる格子状のパターンも存在することになる。そこで、輪帯状の照明24によって図15に示すようなY軸方向に繰り返されるパターンライン102からなる格子状のパターンから得られる回折光22a、25a、26aが対物レンズ9の瞳10aに入射する状態は、図16に示すようになる。図6に示すパターンライン101からなる格子状のパターンと図15に示すパターンライン102からなる格子状のパターンとは90度回転させたものであるため、図16に示す状態は、図7に示す状態を90度回転させたものとなる。従って、図15に示すパターンライン102からなる格子状のパターンについての回折光の発生状態は、図8乃至図10に示す回折光の発生状態を90度回転させたものとなる。即ち、輪帯状の入射照明光24の内、光軸33を通るYZ面において入射させる入射照明光24aによって図15に示す格子状のパターンから反射して得られる0次回折光22a及び+1次回折光25a、−1次回折光26aは、対物レンズ9の瞳10a上に図16に示すように入射することになり、パターンライン102と直交する方向の入射照明光24aが解像度の向上に有効であることがわかる。しかし、図9について説明したのと同様に、輪帯状の入射照明光24の内、光軸33を通るXZ面において入射させる入射照明光によって図15に示す格子状のパターンから反射して得られる+1次回折光25b、−1次回折光26bが対物レンズ9の瞳10a内に入射したとしても、0次回折光22bに比べて弱く、解像度の向上に寄与しないので、図3に示すマスク要素5a−mを用いて輪帯状の入射照明光24の内、X軸方向(光軸33を通るXZ面)において入射させる入射照明光を除去することが好ましい。   In the embodiment shown in FIGS. 7 to 14, the case of the lattice pattern repeated in the X-axis direction in the LSI wafer pattern as shown in FIG. 6 has been described. There also exists a lattice-like pattern composed of pattern lines 102 repeated in the Y-axis direction as shown. Therefore, the diffracted light 22a, 25a, 26a obtained from the lattice-like pattern composed of the pattern line 102 repeated in the Y-axis direction as shown in FIG. 15 by the annular illumination 24 is incident on the pupil 10a of the objective lens 9. Is as shown in FIG. Since the lattice-shaped pattern composed of the pattern lines 101 shown in FIG. 6 and the lattice-shaped pattern composed of the pattern lines 102 shown in FIG. 15 are rotated by 90 degrees, the state shown in FIG. The state is rotated 90 degrees. Therefore, the diffracted light generation state for the lattice pattern formed by the pattern lines 102 shown in FIG. 15 is obtained by rotating the diffracted light generation state shown in FIGS. 8 to 10 by 90 degrees. That is, the 0th-order diffracted light 22a and the + 1st-order diffracted light 25a obtained by reflecting the incident illumination light 24a incident on the YZ plane passing through the optical axis 33 from the lattice pattern shown in FIG. The first-order diffracted light 26a is incident on the pupil 10a of the objective lens 9 as shown in FIG. 16, and the incident illumination light 24a in the direction orthogonal to the pattern line 102 is effective for improving the resolution. Recognize. However, in the same manner as described with reference to FIG. 9, the incident illumination light incident on the XZ plane passing through the optical axis 33 in the annular illumination light 24 is reflected from the lattice pattern shown in FIG. Even if the + 1st order diffracted light 25b and the −1st order diffracted light 26b are incident on the pupil 10a of the objective lens 9, they are weaker than the 0th order diffracted light 22b and do not contribute to the improvement of the resolution. It is preferable to remove incident illumination light that is incident in the X-axis direction (XZ plane passing through the optical axis 33) from the annular incident illumination light 24.

何れにしても、CPU20は、輪帯状の照明によって格子状のパターンから発生して対物レンズ9の瞳10a内に入射する回折光の分布状態を、対物レンズ9の瞳10a(フーリエ変換面)上の画像(0次回折光25aの発生位置及びその明るさ、並びに+1次回折光25aの発生位置及びその明るさ)を受光するイメージセンサ12bから得られる画像信号に基づいて検出することができる。即ち、CPU20は、イメージセンサ12bから得られる画像信号に基づいて検出される対物レンズ9の瞳10a内に入射する回折光の分布状態(0次回折光25aの発生位置及びその明るさ、並びに+1次回折光25aの発生位置及びその明るさ)に基づいて、移動機構19を駆動制御してマスク要素を選択し、被検査対象物1の格子状のパターン(LSIウエハパターン)に適する輪帯状の照明を得ることができる。その結果、イメージセンサ12aから被検査対象物1の格子状のパターン(LSIウエハパターン)の高解像度の画像信号を得ることができる。   In any case, the CPU 20 determines the distribution state of the diffracted light generated from the lattice pattern by the annular illumination and entering the pupil 10a of the objective lens 9 on the pupil 10a (Fourier transform plane) of the objective lens 9. Can be detected based on an image signal obtained from the image sensor 12b that receives the image (the generation position and brightness of the 0th-order diffracted light 25a and the generation position and brightness of the + 1st-order diffracted light 25a). That is, the CPU 20 distributes the diffracted light incident on the pupil 10a of the objective lens 9 detected based on the image signal obtained from the image sensor 12b (the generation position of the 0th-order diffracted light 25a and its brightness, and the +1 next time. Based on the generation position of the folding light 25a and its brightness), the moving mechanism 19 is driven and controlled to select a mask element, and an annular illumination suitable for the lattice pattern (LSI wafer pattern) of the inspection object 1 is provided. Obtainable. As a result, a high-resolution image signal of the lattice pattern (LSI wafer pattern) of the inspection object 1 can be obtained from the image sensor 12a.

次に、対物レンズ9の瞳10aの位置と共役な位置10bに設けた光強度を部分的に制御する手段(減衰フィルタ38)の作用について説明する。即ち、図9及び図10に示すように、対物レンズ9の瞳10a内に入射し、イメージセンサ12aにより受光することの必要でない0次回折光22b,22'bなどを減衰フィルタ38で遮光することができる。この場合、減衰フィルタ38は空間フィルタの役目をすることになる。また図8及び図16に示すように対物レンズ9の瞳10a内に入射した0次回折光22aの強度を、図17及び図18に示すように対物レンズ9の瞳10aの位置と共役な位置10bに設けた減衰フィルタ38により制御することにより、イメージセンサ12aは対物レンズ9の瞳10a内に入射した0次回折光22aの強度と+1次回折光25aの強度とをバランスさせて受光することができ、その結果被検査対象物1の格子状のパターンの画像を高解像度で、且つ高コントラストで検出することができる。上記減衰フィルタ38の形状としては、図3に示すマスク要素5a−1・・と同様の形状をもつものである。ただし、図3に示す如く、リング状の形状をもつ必要は必ずしもなく、任意の位置の光強度を制御できるものであれば、どんな形状のものでもよい。しかし、減衰フィルタ38の形状としてリング状の形状を用いる場合には、0次回折光22aと+1次回折光25aとを同じリング状の領域に発生しないように、輪帯状の照明24を最適化する必要がある。   Next, the operation of the means (attenuation filter 38) for partially controlling the light intensity provided at the position 10b conjugate with the position of the pupil 10a of the objective lens 9 will be described. That is, as shown in FIGS. 9 and 10, 0th-order diffracted lights 22b and 22′b that are incident on the pupil 10a of the objective lens 9 and need not be received by the image sensor 12a are shielded by the attenuation filter 38. Can do. In this case, the attenuation filter 38 serves as a spatial filter. Also, as shown in FIGS. 8 and 16, the intensity of the 0th-order diffracted light 22a that has entered the pupil 10a of the objective lens 9 is a position 10b conjugate with the position of the pupil 10a of the objective lens 9 as shown in FIGS. The image sensor 12a can receive the light by balancing the intensity of the 0th-order diffracted light 22a and the intensity of the + 1st-order diffracted light 25a incident on the pupil 10a of the objective lens 9, As a result, it is possible to detect an image of a lattice pattern of the inspection object 1 with high resolution and high contrast. The shape of the attenuation filter 38 has the same shape as the mask element 5a-1 shown in FIG. However, as shown in FIG. 3, it is not always necessary to have a ring shape, and any shape can be used as long as the light intensity at an arbitrary position can be controlled. However, when a ring shape is used as the shape of the attenuation filter 38, it is necessary to optimize the annular illumination 24 so that the 0th-order diffracted light 22a and the + 1st-order diffracted light 25a are not generated in the same ring-shaped region. There is.

図17は、輪帯状の照明24aによって被検査対象物1の格子状のパターンから発生する0次回折光22a及び+1次回折光25a等が、対物レンズ9の瞳10a及びこの瞳10aと共役な位置の瞳10bに進む状態を示す図である。図18は対物レンズ9の瞳10aと共役な位置の瞳10b上に配置された減衰フィルタ38を示す図である。即ち、対物レンズ9の瞳10a内に入射した0次回折光22aと+1次回折光25aとの内、0次回折光22aが瞳10b上にて減衰フィルタ38により強度が制御されることがわかる。図19は減衰フィルタ38aを略示する図であり、(a)は減衰フィルタ38aの透過特性を示し、(b)はその形状を示す。図20は他の減衰フィルタ38bを略示する図であり、(a)は減衰フィルタ38bの透過特性を示し、(b)はその形状を示す。このように減衰フィルタ38の透過特性およびその形状を、輪帯状の照明24aによって被検査対象物1の格子状のパターンから発生する0次回折光22a及び+1次回折光25aに合わせて最適化すれば良い。   FIG. 17 shows that the 0th-order diffracted light 22a and the + 1st-order diffracted light 25a generated from the lattice pattern of the object 1 to be inspected by the annular illumination 24a are in a position conjugate with the pupil 10a of the objective lens 9 and the pupil 10a. It is a figure which shows the state which advances to the pupil 10b. FIG. 18 is a diagram showing the attenuation filter 38 disposed on the pupil 10b at a position conjugate with the pupil 10a of the objective lens 9. FIG. That is, it can be seen that the intensity of the 0th-order diffracted light 22a incident on the pupil 10a of the objective lens 9 is controlled by the attenuation filter 38 on the pupil 10b. FIG. 19 is a diagram schematically showing the attenuation filter 38a. (A) shows the transmission characteristic of the attenuation filter 38a, and (b) shows its shape. FIG. 20 is a diagram schematically showing another attenuation filter 38b, where (a) shows the transmission characteristics of the attenuation filter 38b, and (b) shows its shape. In this way, the transmission characteristics and the shape of the attenuation filter 38 may be optimized in accordance with the 0th-order diffracted light 22a and the + 1st-order diffracted light 25a generated from the lattice-like pattern of the inspection object 1 by the annular illumination 24a. .

なお、輪帯状の照明が被検査対象物1の格子状のパターン(LSIウエハパターン)に応じて最適化可能な場合には、上記減衰フィルタ38を設置する必要はない。しかし、輪帯状の照明だけで、最適化するためには、被検査対象物1上の様々なパターンに対応できるように様々な種類の輪帯状の照明を用意して選択することが必要となる。そこで、輪帯状の照明の選択を最小限にする場合には、受光する側で減衰フィルタ38などを用いて回折光の強度を制御してイメージセンサ12aにより被検査対象物1の格子状のパターンの画像を高解像度で、且つ高コントラストで検出することが望ましい。この減衰フィルタ38についても、CPU20は、イメージセンサ12bから得られる画像信号に基づいて検出される対物レンズ9の瞳10a内に入射する回折光の分布状態(0次回折光25aの発生位置及びその明るさ、並びに+1次回折光25aの発生位置及びその明るさ)に基づいて、移動機構39を駆動制御して減衰フィルタ38を選択し、被検査対象物1の格子状のパターン(LSIウエハパターン)に適する0次回折光及び1次回折光の強度を得ることができる。その結果、イメージセンサ12aから被検査対象物1の格子状のパターン(LSIウエハパターン)の高解像度の画像信号を得ることができる。   If the annular illumination can be optimized according to the lattice pattern (LSI wafer pattern) of the object 1 to be inspected, the attenuation filter 38 need not be installed. However, in order to optimize only with the ring-shaped illumination, it is necessary to prepare and select various types of ring-shaped illumination so as to correspond to various patterns on the inspection object 1. . Therefore, when the selection of the annular illumination is minimized, the intensity of the diffracted light is controlled by using the attenuation filter 38 or the like on the light receiving side, and the lattice pattern of the object 1 to be inspected by the image sensor 12a. It is desirable to detect the image with high resolution and high contrast. Regarding the attenuation filter 38, the CPU 20 also distributes the diffracted light incident on the pupil 10a of the objective lens 9 detected based on the image signal obtained from the image sensor 12b (the generation position of the 0th-order diffracted light 25a and its brightness). Further, based on the generation position and brightness of the + 1st order diffracted light 25a, the moving mechanism 39 is driven and controlled to select the attenuation filter 38, so that a lattice pattern (LSI wafer pattern) of the inspection object 1 is obtained. Suitable intensities of 0th-order diffracted light and 1st-order diffracted light can be obtained. As a result, a high-resolution image signal of the lattice pattern (LSI wafer pattern) of the inspection object 1 can be obtained from the image sensor 12a.

何れにしても、被検査対象物1上の様々なパターンに対応できるように輪帯状の照明だけで、最適化することは難しいので、上記の如く減衰フィルタ38を用いてイメージセンサ12aが受光する回折光の強度を制御し、また比較回路17またはCPU20が行う画像処理において閾値等を制御して検出感度を制御することが必要となる。このように比較回路17またはCPU20が行う画像処理における閾値等の制御は、イメージセンサ12bが検出する対物レンズ9の瞳10bの画像またはイメージセンサ12aが検出する被検査対象物1上のパターンの画像に基づいて行うようにすれば良い。CPU20は、例えば、イメージセンサ12bが検出するフーリエ変換面の画像(対物レンズ9の瞳10bの画像)における回折光の局所性分布(広がりを含めた発生位置およびその強度)に応じて、例えばメモリセルなどのように繰返し性の高いパターンを有する領域であると判断して、比較回路17またはCPU20が行う画像処理において閾値等を制御して検出感度を高めるようにすれば良い。逆に繰返し性の低いパターンを有する領域と判断される場合には、比較回路17またはCPU20が行う画像処理において閾値等を制御して検出感度を低くすれば良い。   In any case, since it is difficult to optimize only with the annular illumination so that various patterns on the inspection object 1 can be handled, the image sensor 12a receives light using the attenuation filter 38 as described above. It is necessary to control the detection sensitivity by controlling the intensity of the diffracted light and controlling the threshold value and the like in the image processing performed by the comparison circuit 17 or the CPU 20. As described above, the threshold value and the like in the image processing performed by the comparison circuit 17 or the CPU 20 are controlled by the image of the pupil 10b of the objective lens 9 detected by the image sensor 12b or the image of the pattern on the inspection target 1 detected by the image sensor 12a. Based on the above. For example, the CPU 20 stores, for example, a memory according to the locality distribution (the generation position including the spread and its intensity) of the diffracted light in the image of the Fourier transform plane (image of the pupil 10b of the objective lens 9) detected by the image sensor 12b. What is necessary is just to judge that it is an area | region which has a pattern with high repeatability like a cell, and to raise a detection sensitivity by controlling a threshold value etc. in the image processing which the comparison circuit 17 or CPU20 performs. Conversely, when it is determined that the region has a pattern with low repeatability, the detection sensitivity may be lowered by controlling the threshold value or the like in the image processing performed by the comparison circuit 17 or the CPU 20.

特に比較回路17またはCPU20が行う画像処理により、被検査対象物1上のパターンにおける欠陥を検査する場合にも、例えば、イメージセンサ12bが検出するフーリエ変換面の画像(対物レンズ9の瞳10bの画像)における回折光の局所性分布(広がりを含めた発生位置およびその強度)に応じて、閾値等を制御して検出感度を高めるようにすれば、輪帯状の照明により例えばメモリセルなどのように繰返し性の高いパターンを有する領域における欠陥を容易に検出することができる。次に、多数の仮想の点光源から形成される円板状マスク(輪帯状の照明用二次光源)5から出射される輪帯状の照明のリング形状を変える他の実施例を図21及び図22を用いて説明する。即ち、図21及び図22は、各々輪帯状の照明を制御する他の実施例を略示する図である。図21においては、Xeランプ3と楕円鏡4と輪帯照明を形成するための円板状マスク5とにより構成されたランプハウス24を、コリメータレンズ6に対して光軸方向に移動させることにより、リング形状を変え、輪帯状の照明を制御するものである。図22においては、コリメータレンズ6を、Xeランプ3と楕円鏡4と輪帯照明を形成するための円板状マスク5とにより構成されたランプハウス24に対して光軸方向に移動させることにより、リング形状を変え、輪帯状の照明を制御するものである。   In particular, when a defect in a pattern on the inspection object 1 is inspected by image processing performed by the comparison circuit 17 or the CPU 20, for example, an image of a Fourier transform plane detected by the image sensor 12b (an image of the pupil 10b of the objective lens 9). If the detection sensitivity is increased by controlling the threshold value or the like according to the locality distribution of the diffracted light in the image) (the generation position including the spread and its intensity), for example, a memory cell or the like can be obtained by annular illumination. In addition, it is possible to easily detect a defect in a region having a pattern with high repeatability. Next, another embodiment for changing the ring shape of the annular illumination emitted from the disk-shaped mask (secondary light source for annular illumination) 5 formed from a large number of virtual point light sources is shown in FIGS. 22 will be described. That is, FIG. 21 and FIG. 22 are diagrams schematically showing another embodiment for controlling the annular illumination. In FIG. 21, the lamp house 24 constituted by the Xe lamp 3, the elliptical mirror 4, and the disk-like mask 5 for forming the annular illumination is moved in the optical axis direction with respect to the collimator lens 6. The ring shape is changed to control the annular illumination. In FIG. 22, the collimator lens 6 is moved in the optical axis direction with respect to the lamp house 24 constituted by the Xe lamp 3, the elliptical mirror 4, and the disk-shaped mask 5 for forming the annular illumination. The ring shape is changed to control the annular illumination.

なお、図1、図21、図22に示す多数の仮想の点光源から形成される輪帯状の照明用二次光源5を形成するランプハウス24の実施例においては、Xeランプ3を縦方向に配置した場合を示すが、このようにXeランプ3を縦方向に配置した場合には光軸方向の光束が少なくなるので、Xeランプ3を横方向に配置して光軸方向の光束が多くなるように構成することもできる。また、ランプハウス24内の光源としては、Xeランプのみならず、Hgランプ、ハロゲンランプなども用いても差し支えない。また、多数の仮想の点光源から形成される円板状マスク(輪帯状の照明用二次光源)5を被検査対象物1のパターンに応じて選択した場合、輪帯状の照明用二次光源5から出射される輪帯状の照明の光量が大幅に変動することが生じるので、図1に示すイメージセンサ12aが受光する光量が大幅に変化しないように、CPU20はイメージセンサ12aからA/D変換器41を介して得られる画像信号41に基づいてNDフィルタ等の光量調整フィルタ14を制御することによって光量制御を行う。   In the embodiment of the lamp house 24 forming the annular light source for illumination 5 formed from a large number of virtual point light sources shown in FIGS. 1, 21, and 22, the Xe lamp 3 is arranged in the vertical direction. In the case where the Xe lamp 3 is arranged in the vertical direction as described above, the luminous flux in the optical axis direction is reduced. Therefore, the Xe lamp 3 is arranged in the horizontal direction to increase the luminous flux in the optical axis direction. It can also be configured as follows. Further, as the light source in the lamp house 24, not only the Xe lamp but also an Hg lamp, a halogen lamp or the like may be used. When a disk-shaped mask (annular illumination secondary light source) 5 formed from a large number of virtual point light sources is selected according to the pattern of the object 1 to be inspected, the annular illumination secondary light source Since the light amount of the annular illumination emitted from the image sensor 5 greatly fluctuates, the CPU 20 performs A / D conversion from the image sensor 12a so that the light amount received by the image sensor 12a shown in FIG. The light amount is controlled by controlling the light amount adjustment filter 14 such as an ND filter based on the image signal 41 obtained through the device 41.

〔第2の実施例〕
次ぎに、本発明に係る輪帯状の照明を用いた被検査対象物1のパターン検査等に用いられる顕微鏡システム(顕微鏡観察システム)について図23を用いて説明する。本実施例は、本発明に係る顕微鏡システム(顕微鏡観察システム)をLSIウエハパターン等の被検査対象物1のパターン検査に適用した場合である。図23は、本発明の第2の実施例に係る顕微鏡システム(顕微鏡観察システム)を略示した説明図である。図23において、図中、図1と同一符号は同等部分であるので再度の説明は省略する。図23に示す多数の仮想の点光源から形成される輪帯状の照明を用いた顕微鏡システムは、図1に示されるパターン検査装置と共通部分の説明を省略し、特徴部分のみを説明する。即ち、図23において、図1のイメージセンサ12a、12bには、TVカメラ12a'、12b'を使用し、その出力画像をモニタ27a,27bにより、作業者が目視観察できるようになっている。なお、12a'、12b'は画像を検出できるものであれば良く、TVカメラでなく、イメージセンサで構成しても良い。すなわち、TVカメラ12a'はパターン画像を、TVカメラ12b'は対物レンズ9の瞳10a上の画像を検出し、各々の画像をモニタ27a,27bに表示する。また、試料台2をドライバ45によりX,Y,Z,θ(回転)軸方向に駆動制御して移動できるように、コントローラ46が接続されている。このコントローラ46は、TVカメラ12b'で検出されてモニタ27b上に表示される対物レンズ9の瞳10a内に入射した0次を含む1次回折光の局所性分布の画像に基づいて、移動機構19、ランプハウス24、コリメータレンズ6を駆動制御して被検査対象物1のパターンに適切な輪帯状の照明または通常の円形状の照明を選択する。移動機構19による円板状マスク5を駆動制御する場合には、円板状マスク5に形成されたマスク要素を選択すれば良い。またランプハウス24、コリメータレンズ6を駆動制御する場合には、図21、図22に示すように、相対的に矢印方向に駆動制御すれば良い。
[Second Embodiment]
Next, a microscope system (microscope observation system) used for pattern inspection or the like of the inspection object 1 using the ring-shaped illumination according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the microscope system (microscope observation system) according to the present invention is applied to pattern inspection of an inspection object 1 such as an LSI wafer pattern. FIG. 23 is an explanatory diagram schematically showing a microscope system (microscope observation system) according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 23, the same reference numerals as those in FIG. In the microscope system using the annular illumination formed from a large number of virtual point light sources shown in FIG. 23, the description of the common part with the pattern inspection apparatus shown in FIG. 1 is omitted, and only the characteristic part is described. That is, in FIG. 23, TV cameras 12a ′ and 12b ′ are used as the image sensors 12a and 12b in FIG. 1, and the output images can be visually observed by the operator through the monitors 27a and 27b. It should be noted that 12a ′ and 12b ′ may be any one that can detect an image, and may be configured by an image sensor instead of a TV camera. That is, the TV camera 12a ′ detects a pattern image, and the TV camera 12b ′ detects an image on the pupil 10a of the objective lens 9, and displays each image on the monitors 27a and 27b. Further, a controller 46 is connected so that the sample stage 2 can be driven and controlled in the X, Y, Z, and θ (rotation) axis directions by a driver 45. The controller 46 detects the movement mechanism 19 based on the locality distribution image of the first-order diffracted light including the zeroth order that is detected by the TV camera 12b ′ and displayed on the monitor 27b and incident on the pupil 10a of the objective lens 9. Then, the lamp house 24 and the collimator lens 6 are driven and controlled, and an annular illumination or a normal circular illumination suitable for the pattern of the inspection object 1 is selected. When the disc-shaped mask 5 is driven and controlled by the moving mechanism 19, the mask element formed on the disc-shaped mask 5 may be selected. Further, when driving the lamp house 24 and the collimator lens 6 is controlled as shown in FIGS.

またコントローラ46は、TVカメラ12b'で検出されてモニタ27b上に表示される対物レンズ9の瞳10a内に入射した0次を含む1次回折光の局所性分布の画像に基づいて、移動機構39を駆動制御して被検査対象物1のパターンに適切な減衰フィルタ38を選択する。なお、輪帯状の照明用二次光源5により被検査対象物1のパターンに適切なまたは通常の円形状の照明が選択できれば、必ずしも減衰フィルタ38を設置する必要はない。またコントローラ46は、TVカメラ12a'で検出されてモニタ27a上に表示される被検査対象物1のパターンの画像に基づいて、制御機構14bを駆動制御して被検査対象物1のパターンから得られる光量が適切になるように、光量制御フィルタ14を制御する。このように輪帯状の照明を用いた顕微鏡観察システムによれば、LSIウエハパターンのように64MbDRAM,256MbDRAMのメモリ素子のように、格子状のパターンのピッチP(例えば0.7μm、0.61μm)が、照明光の波長λ(例えば400〜600nm)に近くなって高密度になったとしても、この高密度のパターンを、TVカメラ12a'で検出されてモニタ27a上に表示される被検査対象物1のパターンの画像により高解像度で、かつ高コントラストで観察することができる。なお、円形状の照明において、σが0.5程度のマスク要素を用いて照明すれば、深さが深い溝または穴の画像をTVカメラ12a'によって受光してモニタ27aに高コントラストで表示することができる。   Further, the controller 46 detects the movement mechanism 39 based on the locality distribution image of the first-order diffracted light including the 0th-order incident on the pupil 10a of the objective lens 9 detected by the TV camera 12b ′ and displayed on the monitor 27b. Is controlled to select an attenuation filter 38 suitable for the pattern of the inspection object 1. It should be noted that the attenuation filter 38 is not necessarily provided if the ring-shaped illumination secondary light source 5 can select appropriate or normal circular illumination for the pattern of the inspection object 1. Further, the controller 46 obtains from the pattern of the inspection object 1 by controlling the drive of the control mechanism 14b based on the pattern image of the inspection object 1 detected by the TV camera 12a ′ and displayed on the monitor 27a. The light amount control filter 14 is controlled so that the amount of light to be obtained becomes appropriate. Thus, according to the microscope observation system using the ring-shaped illumination, the pitch P (for example, 0.7 μm, 0.61 μm) of the lattice-like pattern as in the memory element of 64 Mb DRAM and 256 Mb DRAM as in the LSI wafer pattern. However, even if the wavelength becomes close to the wavelength λ (for example, 400 to 600 nm) of the illumination light, the high-density pattern is detected by the TV camera 12a ′ and displayed on the monitor 27a. The pattern image of the object 1 can be observed with high resolution and high contrast. In the circular illumination, if illumination is performed using a mask element having a σ of about 0.5, an image of a deep groove or hole is received by the TV camera 12a ′ and displayed on the monitor 27a with high contrast. be able to.

〔第3の実施例〕
次に、上記第1及び第2の実施例における変形例について説明する。
即ち、上記第1及び第2の実施例においては、輪帯状の照明及び円形状の照明に基づいて説明したが、上記輪帯状の照明には、いわゆる変形照明(斜め照明)(この変形照明は、少なくとも0次回折光および1次もしくは2次の回折光が対物レンズ9の瞳10a内に入射される照明条件をさすものである。)も含むものである。暗視野照明は、通常0次回折光が対物レンズ9の瞳10a内に入射されないので、変形照明(斜め照明)には、含まれない。また、上記第1及び第2の実施例においては、減衰フィルタ38として、図19及び図20に示すように光の透過率を減衰させるものであるが、位相シフト法と呼ばれる方法、すなわち位相膜を用いて0次回折光22aの位相をシフトさせてイメージセンサ12aが受光する+1次回折光25aに比べて0次回折光22aの光量を減衰させても良い。即ち、対物レンズ9の瞳10aの位置と共役な位置10bに光強度を部分的に制御する手段(減衰フィルタ)38を設けたが、この位置10bに位相板を置いてもよい。例えば、0次回折光22aの位相を+1次回折光25aの位相に対してΠ/2だけ進めてイメージセンサ12bで受光する0次回折光22aを弱めることができる。また、この位相板に吸収特性を具備させて、イメージセンサ12bで受光する0次回折光22aを弱めることもできる。
[Third embodiment]
Next, modifications of the first and second embodiments will be described.
That is, in the first and second embodiments, the explanation is based on the annular illumination and the circular illumination. However, the annular illumination includes so-called modified illumination (oblique illumination) (this modified illumination is , Which indicates an illumination condition in which at least zeroth-order diffracted light and first-order or second-order diffracted light are incident on the pupil 10a of the objective lens 9). The dark field illumination is not included in the modified illumination (oblique illumination) because normally the 0th-order diffracted light is not incident on the pupil 10a of the objective lens 9. In the first and second embodiments, the attenuation filter 38 attenuates the light transmittance as shown in FIGS. 19 and 20, but a method called a phase shift method, that is, a phase film May be used to attenuate the light amount of the 0th-order diffracted light 22a compared to the + 1st-order diffracted light 25a received by the image sensor 12a by shifting the phase of the 0th-order diffracted light 22a. That is, the means (attenuation filter) 38 for partially controlling the light intensity is provided at a position 10b conjugate with the position of the pupil 10a of the objective lens 9, but a phase plate may be placed at this position 10b. For example, the 0th-order diffracted light 22a received by the image sensor 12b can be weakened by advancing the phase of the 0th-order diffracted light 22a by Π / 2 with respect to the phase of the + 1st-order diffracted light 25a. Further, by providing the phase plate with an absorption characteristic, the 0th-order diffracted light 22a received by the image sensor 12b can be weakened.

また、上記第1及び第2の実施例においては、0次回折光と±1次回折光という枠組みで論じたが、0次回折光(非回折光)と回折光(±1次回折光または±2次回折光など)という枠組みにも適用できることはいうまでもない。即ち、パターンのピッチPが細かくなった(パターンが高密度になった)としても、パターンから得られる0次回折光と+2次回折光または−2次回折光とが対物レンズ9の瞳10a内に入射するように輪帯状の照明を施すようにしても良い。通常は前記(数2)式の関係で示されるように、1次回折角の方が2次回折角より小さいことになる。しかし、パターンのピッチPや輪帯状の照明の波長λにより2次回折角が1次回折角より小さくなる場合がありえる。また、上記第1及び第2の実施例においては、ライトハウス24内の光源として、例えばXeランプ3の実施例(寸法について明記していない。)を示したが、大きな光源(即ち、インコヒーレント光を照射する光源)でもよいし、点光源(即ち、コヒーレント光を照射する光源)でもよい。また、光源を選ぶことによって、1次光源のみ(マスク要素なし)で、適切なσ値を得ることもできる。また、上記第1及び第2の実施例においては、輪帯状の照明の波長λとして、通常の400〜600nmの波長で説明したが、上記各実施例において、照明波長について記述していないが、輪帯状の照明の波長λとして、所謂i線(約365nm)などの波長でも良いし、勿論エキシマレーザ光(紫外光)のような短波長でも良い。輪帯状の照明光として、エキシマレーザ光(紫外光)のような短波長の光を用いれば、解像度がより一層向上することはいうまでもない。   In the first and second embodiments described above, the framework of 0th order diffracted light and ± 1st order diffracted light is used. However, 0th order diffracted light (non-diffracted light) and diffracted light (± 1st order diffracted light or ± 2nd order diffracted light). Needless to say, it can also be applied to the framework. That is, even if the pitch P of the pattern becomes fine (the pattern becomes dense), the 0th-order diffracted light and the + 2nd-order diffracted light or -2nd-order diffracted light obtained from the pattern enter the pupil 10a of the objective lens 9. In this way, ring-shaped illumination may be applied. Usually, the first-order diffraction angle is smaller than the second-order diffraction angle, as shown by the relationship of the formula (2). However, the second-order diffraction angle may be smaller than the first-order diffraction angle depending on the pattern pitch P and the wavelength λ of the annular illumination. In the first and second embodiments, an example of the Xe lamp 3 (the dimensions are not specified) is shown as the light source in the light house 24. However, a large light source (that is, incoherent) is shown. A light source that emits light) or a point light source (that is, a light source that emits coherent light). Further, by selecting a light source, it is possible to obtain an appropriate σ value using only the primary light source (no mask element). Moreover, in the said 1st and 2nd Example, as wavelength lambda of ring-shaped illumination, although demonstrated by the normal wavelength of 400-600 nm, in each said Example, although the illumination wavelength is not described, The wavelength λ of the annular illumination may be a so-called i-line (about 365 nm) wavelength or, of course, a short wavelength such as excimer laser light (ultraviolet light). Needless to say, if the short-wavelength light such as excimer laser light (ultraviolet light) is used as the annular illumination light, the resolution is further improved.

また、上記第1及び第2の実施例における輪帯状の照明の制御は、被検査対象物のパターンの種類毎(例えばLSIウエハパターンの場合には、プロセス工程毎またはLSIウエハの品種毎)に行っても差し支えない。勿論、1つのLSIウエハ内で、輪帯状の照明をダイナミックに制御しても差し支えない。また被検査対象物1のパターンの欠陥検査の場合には、感度の制御を上記輪帯状の照明の制御と同様に被検査対象物のパターンの種類毎に行っても良く、また1つのLSIウエハ内でダイナミックに行っても良い。   The control of the annular illumination in the first and second embodiments is performed for each type of pattern of the object to be inspected (for example, in the case of an LSI wafer pattern, for each process step or for each type of LSI wafer). You can go. Of course, the ring-shaped illumination may be dynamically controlled within one LSI wafer. In the case of the defect inspection of the pattern of the inspection object 1, the sensitivity may be controlled for each type of pattern of the inspection object in the same manner as the control of the annular illumination, or one LSI wafer. It may be done dynamically within.

また、上記第1及び第2の実施例におけるランプハウス24内の一次光源(Xeランプ3)を含めた輪帯状の照明用二次光源の調整は、被検査対象物1として鏡面ウエハを用いて対物レンズ9の瞳10a上におけるリング状の照度分布(イメージセンサ12bで検出される対物レンズ9の瞳10a上におけるリング状の0次回折光22の分布)が一様になるように行えば良い。即ち、被検査対象物1として鏡面ウエハを用いてイメージセンサ12bで検出される対物レンズ9の瞳10a上におけるリング状の0次回折光22の分布が一様になるように、輪帯状の照明用二次光源を形成する例えばXeランプ3の位置や楕円鏡4の位置を調整することによって行えば良い。また、上記第1及び第2の実施例においては、イメージセンサ12b、12b'で検出される対物レンズ9の瞳10a上の回折光(0次回折光及び+1次回折光)の局所性分布(広がりを含めた位置及び明るさ)に基づく画像情報(モニタ情報)が、CPU20またはコントローラ46により各部の条件制御に使用されていることを説明した。即ち、この各部の条件制御として、輪帯状の照明の制御(例えば図3、図4に示した内σ、外σの値や入射範囲の制御)及び光量調整フィルタ14による光量の制御などの照明条件の制御、減衰フィルタ38による検出光量の制御、並びに比較器17等における検出感度の制御がある。またCPU20またはコントローラ46は、イメージセンサ12b、12b'で検出される対物レンズ9の瞳10a上の回折光の局所性分布に基づく画像情報から、例えばメモリ素子などでは繰返し部の領域か、それ以外の領域かを識別することができ、その結果、識別された繰返し部の領域か、それ以外の領域かに応じて適切な円形状の照明を含めて輪帯状の照明の制御を行うことができる。   In addition, the adjustment of the secondary light source for annular illumination including the primary light source (Xe lamp 3) in the lamp house 24 in the first and second embodiments is performed by using a mirror wafer as the object 1 to be inspected. The ring-shaped illuminance distribution on the pupil 10a of the objective lens 9 (the distribution of the ring-shaped zero-order diffracted light 22 on the pupil 10a of the objective lens 9 detected by the image sensor 12b) may be made uniform. That is, for the annular illumination, the distribution of the ring-shaped zero-order diffracted light 22 on the pupil 10a of the objective lens 9 detected by the image sensor 12b using a mirror wafer as the object 1 to be inspected is uniform. For example, the position of the Xe lamp 3 and the position of the elliptical mirror 4 that form the secondary light source may be adjusted. In the first and second embodiments, the locality distribution (spreading) of the diffracted light (0th order diffracted light and + 1st order diffracted light) on the pupil 10a of the objective lens 9 detected by the image sensors 12b and 12b ′. It has been described that image information (monitor information) based on the included position and brightness is used for condition control of each unit by the CPU 20 or the controller 46. That is, as the condition control of each part, illumination such as ring-shaped illumination control (for example, control of inner σ and outer σ values and incident range shown in FIGS. 3 and 4) and light amount control by the light amount adjustment filter 14. There are control of conditions, control of the amount of light detected by the attenuation filter 38, and control of detection sensitivity in the comparator 17 and the like. Further, the CPU 20 or the controller 46 determines whether the area is a repetitive portion in the memory element or the like from the image information based on the locality distribution of the diffracted light on the pupil 10a of the objective lens 9 detected by the image sensors 12b and 12b ′. As a result, it is possible to control the ring-shaped illumination including the appropriate circular illumination according to whether the region is the identified repetitive portion region or the other region. .

〔第4の実施例〕
次ぎに、輪帯状の照明を用いて光学的に解像度を向上させてLSIウエハパターンとしてメモリセル部における欠陥を検査する実施例について、図24〜図27を用いて説明する。即ち、図24は、LSIウエハパターンのメモリセル部における欠陥を示す図である。図25は、このLSIウエハパターンとA/D変換器15aから得られる検出画素との関係を示す図である。図26は、輪帯状の照明によって高密度パターンから高解像度でイメージセンサ12aによって受光して得られる画像信号波形を示す図である。図27には、図26に示す画像信号に対してA/D変換器15aで行うサンプリングについて説明するための図である。LSIウエハパターンのメモリセル部においては、図24に示す如く、パターン上に種々の欠陥(即ち突起231、オープン232、変色233、短絡234、欠け235、汚染物236等)が存在し、これらの欠陥231〜236を高信頼度で検出するためには、まずイメージセンサ12aにより前記パターンを画像信号として高解像度に検出できなければならない。ところで、輪帯状の照明を用いることにより、図26(a)に示すパターンに対してイメージセンサ12aからは、図26(b)に示す高解像度の画像信号が得られる。図26(a)は、図24に示すパターンの一部を拡大して示しており、図26(b)は、パターンA−A'において、横軸にその位置、縦軸にイメージセンサ12aから得られる画像信号(パターン検出信号)における明るさの波形を示すものである。図26においては、輪帯状の照明を用いてイメージセンサ12aから、ターンのエッジ情報が現われた高解像度の画像信号を得た場合を示す。ところで、輪帯状の照明を施した場合、突起欠陥231、欠け欠陥236および汚染物235等からは、様々な回折角をもった広がりをもった(だらだらっとした)+1次回折光が得られて、パターンとは異なる画像信号がイメージセンサ12aから得ることができる。また輪帯状の照明を施した場合、オープン欠陥232やショート欠陥234については、X軸方向の+1次回折光成分が発生しないため、パターンとは異なる画像信号がイメージセンサ12aから得ることができる。また輪帯状の照明を施した場合、変色欠陥233からは、変色欠陥のない領域に比べて、例えば0次回折光の発生状態が変わり、変色欠陥233を示す画像信号をイメージセンサ12aから得ることができる。
[Fourth embodiment]
Next, an example of inspecting a defect in the memory cell portion as an LSI wafer pattern by optically improving the resolution using an annular illumination will be described with reference to FIGS. That is, FIG. 24 is a diagram showing defects in the memory cell portion of the LSI wafer pattern. FIG. 25 is a diagram showing the relationship between this LSI wafer pattern and detection pixels obtained from the A / D converter 15a. FIG. 26 is a diagram illustrating an image signal waveform obtained by receiving light from the high-density pattern with high resolution by the image sensor 12a by the annular illumination. FIG. 27 is a diagram for explaining sampling performed by the A / D converter 15a on the image signal shown in FIG. In the memory cell portion of the LSI wafer pattern, as shown in FIG. 24, various defects (that is, protrusions 231, open 232, discoloration 233, short circuit 234, chipping 235, contaminants 236, etc.) exist on the pattern. In order to detect the defects 231 to 236 with high reliability, the image sensor 12a must first be able to detect the pattern as an image signal with high resolution. By the way, by using annular illumination, the image sensor 12a can obtain a high-resolution image signal shown in FIG. 26B for the pattern shown in FIG. FIG. 26A is an enlarged view of a part of the pattern shown in FIG. 24, and FIG. 26B shows the position along the horizontal axis and the image sensor 12a along the vertical axis in the pattern AA ′. The waveform of the brightness in the obtained image signal (pattern detection signal) is shown. FIG. 26 shows a case where a high-resolution image signal in which turn edge information appears is obtained from the image sensor 12a using annular illumination. By the way, when ring-shaped illumination is performed, + first-order diffracted light having a wide range of diffraction angles is obtained from the protrusion defect 231, the chip defect 236, the contaminant 235, and the like. An image signal different from the pattern can be obtained from the image sensor 12a. Further, when ring-shaped illumination is performed, the open defect 232 and the short defect 234 do not generate a + 1st order diffracted light component in the X-axis direction, so that an image signal different from the pattern can be obtained from the image sensor 12a. In addition, when ring-shaped illumination is performed, for example, the generation state of the 0th-order diffracted light is changed from the color change defect 233 as compared with a region having no color change defect, and an image signal indicating the color change defect 233 can be obtained from the image sensor 12a. it can.

図25には、図24に示すLSIウエハパターンに対してA/D変換器15aにおいてサンプリングする検出画素が大きい場合を示す。図25に示すように、A/D変換器15aにおいてサンプリングする検出画素241が大きい場合には、一つの検出画素241内にパターンのエッジが二つ存在することになり、パターンのエッジ情報が失われることになる。このようにパターンのエッジ情報が失われるのを防止するには、A/D変換器15aにおいてサンプリングする検出画素241の寸法を小さくすればよい。検出画素241の寸法を小にすると、A/D変換器15aから得られるサンプリングされたディジタル画像信号情報が増大し、比較回路17等で行う欠陥検出画像処理量が増大し、欠陥検出に時間を要することになる。従って、図27に示す如く、A/D変換器15aにおいて、パターンA−A'に対して、パターン明るさの極小値、極大値が保存されるような検出画素寸法(サイズ)でサンプリングして濃淡(明るさ)を示すディジタル画像信号に変換すれば良い。即ち、CPU20は、最初A/D変換器15aに対してサンプリングする画素サイズを小さくしてA/D変換器15aから得られるディジタル画像信号41(図27(a)に示す。)からパターン明るさの極小値(パターンのエッジ情報を示す。)、極大値の間隔を算出し、これらが割り切れるような検出画素寸法を設定する。A/D変換器15aは、CPU20において設定された検出画素寸法42に基づいてサンプリングすることにより、パターンのエッジの情報を失うことなく比較的大きな検出画素寸法でサンプリングされた濃淡(明るさ)を示すディジタル画像信号(図27(b)に示す。)を得ることができる。これにより、比較回路17等において行う欠陥検出画像処理の情報を低減して高速で、しかも高信頼度で欠陥検査を行うことができる。   FIG. 25 shows a case where detection pixels sampled by the A / D converter 15a are larger than the LSI wafer pattern shown in FIG. As shown in FIG. 25, when the detection pixels 241 to be sampled in the A / D converter 15a are large, there are two pattern edges in one detection pixel 241, and the pattern edge information is lost. It will be. In order to prevent the edge information of the pattern from being lost in this way, the size of the detection pixel 241 sampled in the A / D converter 15a may be reduced. When the size of the detection pixel 241 is reduced, the sampled digital image signal information obtained from the A / D converter 15a is increased, the amount of defect detection image processing performed by the comparison circuit 17 and the like is increased, and the time for defect detection is increased. It will take. Therefore, as shown in FIG. 27, in the A / D converter 15a, the pattern AA ′ is sampled with a detection pixel size (size) that preserves the minimum and maximum values of the pattern brightness. What is necessary is just to convert into the digital image signal which shows light and shade (brightness). That is, the CPU 20 reduces the pattern brightness from the digital image signal 41 (shown in FIG. 27A) obtained from the A / D converter 15a by reducing the pixel size to be initially sampled for the A / D converter 15a. The minimum value (indicating the edge information of the pattern) and the interval between the maximum values are calculated, and the detection pixel size is set such that these values are divisible. The A / D converter 15a samples the density (brightness) sampled with a relatively large detection pixel size without losing pattern edge information by sampling based on the detection pixel size 42 set in the CPU 20. The digital image signal shown (shown in FIG. 27B) can be obtained. Thereby, it is possible to reduce the information of defect detection image processing performed in the comparison circuit 17 and the like, and to perform defect inspection at high speed and with high reliability.

図27(a)を参照して説明すると、CPU20は、最初A/D変換器15aに対してサンプリングする画素サイズを小さくしてA/D変換器15aから得られるディジタル画像信号41からx=x=x=xであるx、x、x、x間の検出画素寸法をx/2と選び、極小値と極大値との間隔が大きいx、x部は、検出画素寸法を3x/2、2xになるように設定する。このように設定された検出画素寸法に相当する信号42がA/D変換器15aに提供される。 Referring to FIG. 27A, the CPU 20 first reduces the pixel size to be sampled with respect to the A / D converter 15a, and from the digital image signal 41 obtained from the A / D converter 15a, x 1 = x 2 = x 3 = a detection pixel size between x 4 x 1 is, x 2, x 3, x 4 selects the x 1/2, the minimum value and x 5 is large spacing between maxima, x 6 parts sets a detection pixel size such that the 3x 1 / 2,2x 1. A signal 42 corresponding to the detected pixel size set in this way is provided to the A / D converter 15a.

図27(b)は、A/D変換器15aにおいて、図27(a)に示すA−A'部の画像信号の波形に対してCPU20から提供された信号42に基づいてサンプリングされたディジタル画像信号の波形を示す。図27(b)から明らかなように、A/D変換器15aにおいて、イメージセンサ12aから出力される画像信号からパターンのエッジを示す最小値及び最大値が保存されたディジタル画像信号が得られる。これにより、比較回路17等において、遅延メモリ16においてセル間隔、またはチップ間隔遅延させたディジタル画像信号とA/D変換器15aから直接得られるディジタル画像信号とをセル比較またはチップ比較することによって高解像度で得られるパターンのエッジを示す画像信号を消去して欠陥を高速度で、且つ高信頼度で検査することができる。パターンのエッジを示す画像信号はセルの間隔またはチップの間隔で繰り返されるので、上記比較回路17等においてセル比較またはチップ比較する際一致して検出され、パターンのエッジを示す画像信号を消去することができる。その結果、上記比較回路17等におけるセル比較またはチップ比較において、欠陥を示す信号18を不一致として検出することができる。   FIG. 27B shows a digital image sampled by the A / D converter 15a based on the signal 42 provided from the CPU 20 with respect to the waveform of the image signal in the AA ′ section shown in FIG. The waveform of the signal is shown. As apparent from FIG. 27B, the A / D converter 15a obtains a digital image signal in which the minimum and maximum values indicating the edge of the pattern are stored from the image signal output from the image sensor 12a. Thereby, in the comparison circuit 17 or the like, the digital image signal delayed by the cell interval or the chip interval in the delay memory 16 and the digital image signal directly obtained from the A / D converter 15a are subjected to cell comparison or chip comparison. It is possible to inspect the defect at high speed and with high reliability by deleting the image signal indicating the edge of the pattern obtained at the resolution. Since the image signal indicating the edge of the pattern is repeated at the cell interval or the chip interval, the image signal indicating the pattern edge is erased when detected by the comparison circuit 17 or the like when performing cell comparison or chip comparison. Can do. As a result, the signal 18 indicating a defect can be detected as a mismatch in the cell comparison or chip comparison in the comparison circuit 17 or the like.

なお、CPU20が極小値と極大値との間もサンプリングすべく、検出画素寸法として、x=x/4あるいはx/8に設定することができる。これにより、A/D変換器15aは、上記設定された検出画素寸法(x=x/4あるいはx/8)でサンプリングして濃淡(明るさ)を示すディジタル画像信号を得ることができる。この場合、サンプリング間隔が狭くなっているので、イメージセンサ12aから得られる高解像度の画像信号を忠実にディジタル画像信号に変換することができる。 Incidentally, CPU 20 is in order to be sampled between the minimum value and the maximum value as the detection pixel size can be set to x = x 1/4 or x 1/8. Accordingly, A / D converter 15a can obtain the digital image signal shown by sampling shading (brightness) at the set detection pixel size (x = x 1/4 or x 1/8) . In this case, since the sampling interval is narrow, the high-resolution image signal obtained from the image sensor 12a can be faithfully converted into a digital image signal.

また、CPU20は、最初A/D変換器15aに対してサンプリングする画素サイズを小さくしてA/D変換器15aから得られるディジタル画像信号41に基づいて、図1に示す如く、ズームレンズ制御信号43によりズームレンズ13を制御することにより、イメージセンサ12aで受光する画像の倍率を変化させることができる。その結果、A/D変換器15aにおいて、検出画素寸法を決める信号42を一定にしておいても、サンプリングされる検出画素寸法を、ズームレンズ13による倍率に応じて変化させることができる。従って、ズームレンズ13による倍率を変えたい場合には、CPU20からの指令で制御することができる。更に、輪帯状の照明によって格子状のパターンから発生して対物レンズ9の瞳10a内に入射した0次回折光22aと+1次回折光25aとをイメージセンサ12aによって受光して得られる高解像度の画像信号についてのA/D変換器15aにおけるサンプリングについて、図28、図29、図30を参照して説明する。図28〜図30の(a)における格子状のパターン(ライン アンド スペースのウエハパターン)は、0.42μm幅のラインと0.42μm幅のスペースとからなるピッチP=0.84μmの繰り返しパターンである。   Further, the CPU 20 reduces the pixel size to be initially sampled with respect to the A / D converter 15a, and based on the digital image signal 41 obtained from the A / D converter 15a, as shown in FIG. By controlling the zoom lens 13 by 43, the magnification of the image received by the image sensor 12a can be changed. As a result, in the A / D converter 15a, the detected pixel size to be sampled can be changed according to the magnification by the zoom lens 13 even if the signal 42 for determining the detected pixel size is kept constant. Accordingly, when it is desired to change the magnification by the zoom lens 13, it can be controlled by a command from the CPU 20. Further, a high-resolution image signal obtained by receiving, by the image sensor 12a, the 0th-order diffracted light 22a and the + 1st-order diffracted light 25a, which are generated from the lattice pattern by the ring-shaped illumination and are incident on the pupil 10a of the objective lens 9. Sampling in the A / D converter 15a will be described with reference to FIGS. 28, 29, and 30. FIG. The lattice pattern (line and space wafer pattern) in FIGS. 28 to 30A is a repetitive pattern having a pitch P = 0.84 μm composed of 0.42 μm wide lines and 0.42 μm wide spaces. is there.

図28(b)に示すサンプリングされた濃淡(明るさ)を示すディジタル画像信号波形は、検出画素寸法を0.0175μmにした場合を示し、格子状のパターンのエッジ情報が鮮明に検出されていることがわかる。即ち、イメージセンサ12aで受光して得られる高分解能の画像信号がA/D変換器15aによって忠実に濃淡(明るさ)を示すディジタル画像信号に変換されたことを示す。図29(b)に示すサンプリングされた濃淡(明るさ)を示すディジタル画像信号波形は、検出画素寸法を0.14μmにした場合を示し、格子状のパターンのエッジ情報(極小値、極大値等の極値の情報)が保存された状態で検出されていることがわかる。図30(b)に示すサンプリングされた濃淡(明るさ)を示すディジタル画像信号波形は、検出画素寸法を0.28μmにした場合を示し、格子状のパターンのエッジ情報(極小値、極大値等の極値の情報)が一部失われて検出されることがわかる。従って、0.42μm幅のラインと0.42μm幅のスペースとからなるピッチP=0.84μmの繰り返しパターン(格子状のパターン)に対しては、A/D変換器15aにおいて、CPU20から信号42によって設定される検出画素寸法を約0.3μm以下にしてサンプリングして濃淡(明るさ)を示すディジタル画像信号に変換する必要がある。これにより、A/D変換器15aから得られる濃淡(明るさ)を示すディジタル画像信号には、格子状のパターンのエッジ情報(極小値、極大値等の極値の情報)が保存された状態で検出されることになり、欠陥と弁別して検出することが可能となり、比較回路17等においてセル比較またはチップ比較によって欠陥(即ち突起231、オープン232、変色233、短絡234、欠け235、汚染物236等)を検出することができる。即ち、A/D変換器15aにおいて、パターンの極小値、極大値が保存されるようなサンプリングを実施すると、大きな検出画素寸法でも、パターン情報は損なわれず、比較回路17等において高速で、且つ高精度な欠陥検査等が行なうことができる。上記図28〜図30に示す実施例では、1次元の格子状のパターンを例にしてサンプリングされた濃淡(明るさ)を示すディジタル画像信号波形について説明したが、2次元の格子状のパターンに対しても成り立つことはいうまでもない。   The digital image signal waveform indicating the sampled shading (brightness) shown in FIG. 28B shows the case where the detection pixel size is 0.0175 μm, and the edge information of the grid pattern is clearly detected. I understand that. That is, it indicates that the high-resolution image signal obtained by receiving light by the image sensor 12a has been faithfully converted into a digital image signal that shows light and shade (brightness) by the A / D converter 15a. The digital image signal waveform indicating the sampled shading (brightness) shown in FIG. 29B shows the case where the detected pixel size is 0.14 μm, and edge information (minimum value, maximum value, etc.) of the lattice pattern. It can be seen that the extreme value information) is detected in a stored state. The digital image signal waveform indicating the sampled shading (brightness) shown in FIG. 30B shows the case where the detection pixel size is 0.28 μm, and edge information (minimum value, maximum value, etc.) of the lattice pattern. It can be seen that a part of the extreme value information is detected and detected. Therefore, for a repetitive pattern (lattice pattern) having a pitch P = 0.84 μm composed of 0.42 μm wide lines and 0.42 μm wide spaces, the A / D converter 15a receives a signal 42 from the CPU 20. Therefore, it is necessary to convert the detection pixel size set by (1) to a digital image signal indicating lightness (brightness) by sampling with a size of about 0.3 μm or less. Thereby, the edge information (extreme value information such as the minimum value and the maximum value) of the lattice pattern is stored in the digital image signal indicating the light and shade (brightness) obtained from the A / D converter 15a. In the comparison circuit 17 or the like, it is possible to detect the defect (i.e., protrusion 231, open 232, discoloration 233, short circuit 234, chip 235, contaminant). 236). That is, when sampling is performed in the A / D converter 15a so that the minimum value and maximum value of the pattern are stored, the pattern information is not impaired even with a large detection pixel size, and the comparison circuit 17 or the like is high-speed and high. Accurate defect inspection and the like can be performed. In the embodiments shown in FIGS. 28 to 30 described above, the digital image signal waveform indicating the density (brightness) sampled by taking a one-dimensional grid pattern as an example has been described. Needless to say, this is true.

〔第5の実施例〕
前記実施例においては、被検査対象物1に形成されたパターン上の欠陥を検査する実施例と、被検査対象物1に形成されたパターンを観察する顕微鏡観察システムの実施例とについて説明したが、本発明は、被検査対象物1に形成されたパターン上に存在する異物検査および被検査対象物1に形成されたパターンの寸法測定に適用することができる。即ち、前記第4の実施例で説明したように、A/D変換器15aから被検査対象物1に形成されたパターンに忠実な濃淡(明るさ)を示すディジタル画像信号を得ることによって、例えばCPU20は上記パターンの寸法を高精度に測定することができる。また、前記第4の実施例で説明したように、欠陥検査と同様に、被検査対象物1に形成されたパターン(LSIウエハパターン)上に存在する異物も検出することができる。即ち、異物からは、突起欠陥231や欠け欠陥236等と同様に、様々な回折角をもった広がりを有する1次以上の回折光が対物レンズ9の瞳10a内に入射することになる。一方パターンからは、0次回折光及び+1次回折光が対物レンズ9の瞳10a内に入射することになり、イメージセンサ12aからは異なった画像信号が検出され、比較回路17等によりセル比較またはチップ比較することによって異物を検出することができる。勿論、鏡面ウエハ上の異物も同様に検出することができる。
[Fifth embodiment]
In the said Example, although the Example which inspects the defect on the pattern formed in the to-be-inspected target object 1 and the Example of the microscope observation system which observes the pattern formed in the to-be-inspected target object 1 were demonstrated. The present invention can be applied to foreign matter inspection existing on the pattern formed on the inspection target object 1 and dimension measurement of the pattern formed on the inspection target object 1. That is, as described in the fourth embodiment, by obtaining from the A / D converter 15a a digital image signal showing a light and shade (brightness) faithful to the pattern formed on the inspection object 1, for example, The CPU 20 can measure the dimension of the pattern with high accuracy. Further, as described in the fourth embodiment, the foreign matter existing on the pattern (LSI wafer pattern) formed on the inspection object 1 can be detected in the same manner as the defect inspection. That is, from the foreign matter, first-order or higher-order diffracted light having a spread with various diffraction angles enters the pupil 10a of the objective lens 9 in the same manner as the projection defect 231 and the chip defect 236. On the other hand, the 0th-order diffracted light and the + 1st-order diffracted light enter the pupil 10a of the objective lens 9 from the pattern, and different image signals are detected from the image sensor 12a. By doing so, foreign matter can be detected. Of course, foreign matter on the mirror wafer can be detected in the same manner.

また、後述する実施例において説明するように、パターンの情報をセル比較またはチップ比較で消去するのではなく、空間フィルタ309を用いることによって消去することができる。また、イメージセンサ12bが検出する対物レンズ9の瞳10a上の画像信号に基づいて、異物を検出することができる。即ち、鏡面ウエハ上の異物については、イメージセンサ12bが検出する対物レンズ9の瞳10a上の画像信号から直接検出することができる。被検査対象物1に形成されたパターン(LSIウエハパターン)上に存在する異物ついても、対物レンズ9の瞳10a内に入射する回折光の局所性分布が異物とパターンとでは異なることにより、イメージセンサ12bが検出する対物レンズ9の瞳10a上の画像信号からパターン情報を消去することによって検出することができる。即ち、遅延メモリ16と同様に、イメージセンサ12bが検出する異物が存在しない正常なパターンから得られる瞳10a上の基準の画像信号を記憶しておくことにより、比較回路等においてこの記憶された瞳10a上の基準の画像信号と実際イメージセンサ12bが検出する被検査のパターンから得られる瞳10a上の画像信号とを比較することによってパターン情報を消去して異物を検出することができる。また正常なパターンから得られる瞳10a上の回折光の局所性分布情報もしくはこれを反転した局所性分布情報(空間フィルタ(図31及び図33において309で示す。))で、被検査のパターンから得られる瞳10a上の回折光の局所性分布情報をマスキング(遮光)することによって、パターン情報を消去して異物を検出することができる。   Further, as will be described later in the embodiments, the pattern information can be erased by using the spatial filter 309 instead of being erased by cell comparison or chip comparison. Further, a foreign object can be detected based on an image signal on the pupil 10a of the objective lens 9 detected by the image sensor 12b. That is, the foreign matter on the mirror surface wafer can be directly detected from the image signal on the pupil 10a of the objective lens 9 detected by the image sensor 12b. Even for a foreign object existing on the pattern (LSI wafer pattern) formed on the inspection object 1, the locality distribution of the diffracted light incident on the pupil 10a of the objective lens 9 is different between the foreign object and the pattern. It can be detected by erasing the pattern information from the image signal on the pupil 10a of the objective lens 9 detected by the sensor 12b. That is, similar to the delay memory 16, by storing a reference image signal on the pupil 10a obtained from a normal pattern in which there is no foreign matter detected by the image sensor 12b, the stored pupil is stored in a comparison circuit or the like. By comparing the reference image signal on 10a with the image signal on the pupil 10a obtained from the pattern to be inspected, which is actually detected by the image sensor 12b, the pattern information can be erased to detect foreign matter. In addition, the locality distribution information of the diffracted light on the pupil 10a obtained from a normal pattern or the locality distribution information obtained by inverting this (spatial filter (shown by 309 in FIGS. 31 and 33)), from the pattern to be inspected. By masking (shading) the locality distribution information of the diffracted light on the obtained pupil 10a, foreign matter can be detected by erasing the pattern information.

〔第6の実施例〕
次に、図31及び図32を参照して、本発明に係るパターン検査装置における光学系の具体的構成について説明する。図31及び図32は、図1に示す実施例のパターン検査装置における光学系の具体的な構成図であり、図31はその平面図、図32はその正面図である。
[Sixth embodiment]
Next, a specific configuration of the optical system in the pattern inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 31 and 32 are specific configuration diagrams of the optical system in the pattern inspection apparatus of the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 31 is a plan view thereof, and FIG. 32 is a front view thereof.

図31及び図32に示すパターン検査装置における光学系の構成は、図1に示すパターン検査装置における光学系の構成と基本的には同一あり、図中、図1と同一符号は、同等部分であるので、再度の詳細な説明を省略する。本実施例の特徴的な部分について説明する。   The configuration of the optical system in the pattern inspection apparatus shown in FIGS. 31 and 32 is basically the same as the configuration of the optical system in the pattern inspection apparatus shown in FIG. 1, and the same reference numerals in FIG. Since there is, detailed description is omitted again. A characteristic part of the present embodiment will be described.

本実施例においては、画像観察用テレビカメラとして、輪帯状の照明(明視野照明)用TV及び暗視野照明用TV、対物レンズ9の瞳10aを観察する瞳観察用テレビカメラとして、暗視野照明用TVが追加されている。従って、輪帯状の照明(明視野照明)用TVカメラTV及び暗視野照明用TVカメラTVは、画像観察のために用いられる。なお、対物レンズ9の瞳10aを観察する瞳観察用テレビカメラとしての輪帯状の照明(明視野照明)用TVは、イメージセンサ12bと同じものを示す。即ち、輪帯状の照明(明視野照明)用TV(12b)で撮像する瞳10a上の画像(輪帯状の照明によって被検査対象物1上のパターンから得られる回折光の局所性分布)に基づいて、CPU20は輪帯状の照明用フィルタ(円板状マスク:開口絞り)5または0次回折光光量制御用瞳フィルタ(減衰フィルタ)38または比較回路17等における欠陥検出感度またはA/D変換器15aにおけるサンプリングによる検出画素寸法またはズームレンズ13による倍率等を選択制御する。また暗視野照明用TVで撮像する瞳10a上の画像(後述する暗視野照明によって被検査対象物1上のパターンから得られる散乱光の分布)に基づいて、CPU20は空間フィルタ309または比較回路等における異物の検出感度またはリニアイメージセンサ308から得られる画像信号をA/D変換するA/D変換器におけるサンプリングによる検出画素寸法等を選択制御する。これにより被検査対象物1上のパターンに対して最適化をはかることができる。なお、ダイクロイックミラー325は、600nm以下の波長の輪帯状の照明によって被検査対象物1から得られる回折光による瞳10aの画像の光を透過させ、後述する780〜800nmの波長の暗視野照明によって被検査対象物1から得られる散乱光による瞳10aの画像の光を反射させるものである。326はミラーである。 In the present embodiment, as the TV camera for image observation, the TV 1 for annular illumination (bright field illumination), the TV 2 for dark field illumination, and the TV camera for pupil observation for observing the pupil 10a of the objective lens 9 are dark. A TV 4 for field illumination is added. Accordingly, the TV camera TV 1 for annular illumination (bright field illumination) and the TV camera TV 2 for dark field illumination are used for image observation. An annular illumination (bright field illumination) TV 3 as a pupil observation television camera for observing the pupil 10a of the objective lens 9 is the same as the image sensor 12b. That is, the image on the pupil 10a (local distribution of diffracted light obtained from the pattern on the inspection object 1 by the annular illumination) captured by the annular illumination (bright field illumination) TV 3 (12b). Based on this, the CPU 20 detects the defect detection sensitivity or A / D converter in the ring-shaped illumination filter (disk-shaped mask: aperture stop) 5 or the zero-order diffracted light amount control pupil filter (attenuation filter) 38 or the comparison circuit 17. The detection pixel size by sampling in 15a or the magnification by the zoom lens 13 is selected and controlled. Further, based on the image on the pupil 10a imaged by the TV 4 for dark field illumination (distribution of scattered light obtained from the pattern on the inspection object 1 by dark field illumination described later), the CPU 20 performs the spatial filter 309 or the comparison circuit. The detection sensitivity of the foreign matter in the image sensor or the like, or the detection pixel size by sampling in the A / D converter for A / D converting the image signal obtained from the linear image sensor 308 is selected and controlled. As a result, the pattern on the inspection object 1 can be optimized. The dichroic mirror 325 transmits the light of the image of the pupil 10a by the diffracted light obtained from the object 1 to be inspected by annular illumination with a wavelength of 600 nm or less, and dark field illumination with a wavelength of 780 to 800 nm described later. The light of the image of the pupil 10a by the scattered light obtained from the inspection object 1 is reflected. Reference numeral 326 denotes a mirror.

また、ランプハウス24′内には、図1に示す1次光源3、4として、Hg−XeランプLとXeランプLとの2種類で構成し、これら2種類の1次光源を切換えミラー317で切り換えられるように構成している。Hg−XeランプLは、輝線スペクトルをもち、短波長幅での高輝度照明が可能であり、XeランプLは、白色光照明が可能である。即ち、輪帯状の照明用フィルタ(輪帯状の照明用二次光源:円板状マスク:開口絞り)5により円形状の照明も含めて輪帯状の照明をする場合、Hg−XeランプLを用いた短波長幅での高輝度照明とXeランプLを用いた白色光照明とを切り換えて照明することができる。なお、318は、Hg−XeランプL1またはXeランプLから出射される光の強度を均一化するインテグレータである。341は上記1次光源L,Lにおける照度の変動をモニタする照度モニタである。この照度モニタ341でモニタされた1次光源L,Lにおける照度の変動に応じて光量制御フィルタ14を制御したり、A/D変換器15における変換レベルを補正する。316は輪帯状の照明光の波長を例えば600nm以下に選択する波長選択フィルタである。319は円形状の照明も含め、輪帯状の照明以外の光を遮光する視野絞りである。301はミラーである。 Further, the lamp house 24 'within a primary light source 3 and 4 shown in FIG. 1, constituted by two types of Hg-Xe lamp L 1 and Xe lamp L 2, switches the two kinds of primary light sources The mirror 317 can be switched. Hg-Xe lamp L 1 has a line spectrum, are capable of high brightness lighting in a short wavelength range, Xe lamp L 2 is capable white light illumination. That is, in the case where annular illumination including circular illumination is performed by the annular illumination filter (secondary illumination light source: disk-shaped mask: aperture stop) 5, the Hg-Xe lamp L 1 is used. it can be illuminated by switching between the white light illumination with high brightness illumination with short-wavelength range using a Xe lamp L 2. Reference numeral 318 denotes an integrator that equalizes the intensity of light emitted from the Hg—Xe lamp L 1 or the Xe lamp L 2 . Reference numeral 341 denotes an illuminance monitor that monitors illuminance fluctuations in the primary light sources L 1 and L 2 . The light quantity control filter 14 is controlled according to the fluctuation of the illuminance in the primary light sources L 1 and L 2 monitored by the illuminance monitor 341, and the conversion level in the A / D converter 15 is corrected. Reference numeral 316 denotes a wavelength selection filter that selects the wavelength of the annular illumination light to, for example, 600 nm or less. A field stop 319 shields light other than the annular illumination, including circular illumination. Reference numeral 301 denotes a mirror.

また第2の対物レンズ303の先に設けられたダイクロイックミラー320は、600nm以下の波長の輪帯状の照明によって被検査対象物1から得られる回折光の光を透過させ、後述する780〜800nmの波長の暗視野照明によって被検査対象物1から得られる散乱光を反射させるものである。321はハーフミラーである。325及び326はレンズである。そして780〜800nmの波長の暗視野照明によって被検査対象物1上のパターンから生じる散乱光による空間像を空間フィルタ309の位置に形成されるようになっている。322、324及び327はミラーである。323はハーフミラーである。   The dichroic mirror 320 provided at the tip of the second objective lens 303 transmits light of diffracted light obtained from the object 1 to be inspected by ring-shaped illumination having a wavelength of 600 nm or less, and has a wavelength of 780 to 800 nm described later. The scattered light obtained from the object 1 to be inspected is reflected by dark field illumination with a wavelength. Reference numeral 321 denotes a half mirror. Reference numerals 325 and 326 denote lenses. A spatial image by scattered light generated from the pattern on the inspection object 1 is formed at the position of the spatial filter 309 by dark field illumination with a wavelength of 780 to 800 nm. Reference numerals 322, 324 and 327 are mirrors. Reference numeral 323 denotes a half mirror.

更に、異物を高感度で検出できるように、半導体レーザ光源Lにより出射されたレーザ光を集光して被検査対象物(LSIウエハ)1に対して斜め方向から照射する暗視野照明光学系(304、305、306、307)が備えられている。304は、半導体レーザー光源Lにより出射されたレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダー(ビーム拡大光学系)である。305、306は各々レーザ光を反射させるミラーである。307は、ビーム径が拡大されたレーザ光を集光して被検査対象物1に対して斜め方向から照射する集光レンズである。この暗視野照明光学系(304、305、306、307)による暗視野照明により被検査対象物1上から発生する0次回折光(正反射光)は対物レンズ9の瞳10aに入らず、被検査対象物1上に存在する異物から発生する散乱光(1次以上の回折光)のみが対物レンズ9の瞳10aに入射して、イメージセンサ308で受光して信号を出力することによって異物を検出することができる。309は空間フィルタで、上記暗視野照明によって被検査対象物1上のパターンのエッジから生じて対物レンズ9の瞳10a内に入射する散乱光(1次以上の回折光)を遮光して消去するものである。なお、前記半導体レーザ光源Lから出射するレーザ光の波長は、ランプハウス24’による輪帯状の照明(明視野照明)の波長と異なる任意の波長、例えば780〜800nmである。 Further, so as to be able to detect a foreign substance with high sensitivity, a semiconductor laser light source L 3 the inspected object by focusing the laser beam emitted by (LSI wafer) dark field illumination optical system for illuminating obliquely to 1 (304, 305, 306, 307). 304 is a beam expander for expanding the beam diameter of the laser light emitted by the semiconductor laser light source L 3 (beam expanding optics). Reference numerals 305 and 306 denote mirrors that reflect laser light. Reference numeral 307 denotes a condensing lens that condenses the laser beam having an enlarged beam diameter and irradiates the inspection object 1 from an oblique direction. The 0th-order diffracted light (regular reflection light) generated from the inspection object 1 by darkfield illumination by the darkfield illumination optical system (304, 305, 306, 307) does not enter the pupil 10a of the objective lens 9 and is inspected. Only scattered light (first-order or higher-order diffracted light) generated from a foreign object existing on the object 1 is incident on the pupil 10a of the objective lens 9, and is received by the image sensor 308 to output a signal to detect the foreign object. can do. Reference numeral 309 denotes a spatial filter that blocks and erases scattered light (first-order or higher-order diffracted light) that is generated from the edge of the pattern on the inspection object 1 and enters the pupil 10a of the objective lens 9 by the dark field illumination. Is. The wavelength of the laser beam emitted from the semiconductor laser light source L 3 has a wavelength different from any wavelength of the illumination of the annular by the lamp house 24 '(bright field illumination), for example, 780~800Nm.

更に、被検査対象物1上のパターンをイメージセンサ12aにより画像信号として高精度に検出するため、自動焦点制御光学系が設置されている。この自動焦点制御光学系は、光源310と、600〜700nmの波長にするフィルタ311と、自動フォーカス(A/F)用パターン315と、該A/F用パターン315を被検査対象物1上に投影する投影レンズ314と、ハーフミラー312、313と、合焦点面の前後に配置されたセンサSと、センサSとで構成される。センサSとセンサSとで投影レンズ314により被検査対象物1上に投影されたA/F用パターン315のコントラスト信号を検出してセンサSから得られるコントラスト信号とセンサSから得られるコントラスト信号が一致するように被検査対象物1を矢印で示すように上下に微動制御させることによって、被検査対象物1の表面(パターン面)を対物レンズ(結像光学系)9に対して焦点合わせされることになる。なお、検出光学系の光路中に設けられたダイクロイックミラー302は、波長が600〜700nmの自動焦点合わせ用の光を反射させ、波長が600nm以下の輪帯状の照明(明視野照明)用の光及び波長が750nm以上の暗視野照明用の光を透過させるものである。 Further, an automatic focus control optical system is installed in order to detect the pattern on the inspection object 1 with high accuracy as an image signal by the image sensor 12a. The automatic focus control optical system includes a light source 310, a filter 311 having a wavelength of 600 to 700 nm, an automatic focus (A / F) pattern 315, and the A / F pattern 315 on the inspection object 1. constituted by the projection lens 314 for projecting, a half mirror 312 and 313, the sensor S 1 which are positioned upstream and downstream of the focus plane, the sensor S 2. Derived from the contrast signal and the sensor S 2 obtained from the sensor S 1 detects the contrast signal of the A / F pattern 315 projected on the inspected object 1 by the projection lens 314 by the sensor S 1 and the sensor S 2 The surface (pattern surface) of the object 1 to be inspected is moved relative to the objective lens (imaging optical system) 9 by finely controlling the object 1 to be inspected up and down as indicated by arrows so that the contrast signals to be matched. Will be focused. A dichroic mirror 302 provided in the optical path of the detection optical system reflects light for autofocusing with a wavelength of 600 to 700 nm, and light for annular illumination (bright field illumination) with a wavelength of 600 nm or less. And light for dark field illumination having a wavelength of 750 nm or more.

図33及び図34は、図31及び図32に示すパターン検査装置における光学系の構成を更に具体的に示したものである。図33はその平面図、図34はその正面図である。即ち、対物レンズ9として無限遠補正系のものを用いるため、長焦点距離(例えばf=200mm)の第2の対物レンズ(チューブレンズともいう)303が必要である。輪帯状の照明(明視野照明)用リニアイメージセンサ12a及び暗視野照明用リニアイメージセンサ308は、TDI(Time Delay &Integration)時間遅延積分型イメージセンサで構成する。更に本実施例の特徴的な部分について説明する。即ち、本実施例においては、対物レンズ9と第2の対物レンズ303との間に、偏光ビームスプリッタ(PBS(Polarization Beam Splitter))8a'とλ/4板(1/4波長板)51とを設置することにある。対物レンズ9と第2の対物レンズ303との間は平行光であるため、上記光学素子8a'、51を挿入しても収差等の劣化が少ない。このPBS8a'とλ/4板51との機能は図35及び図36に示す通りである。即ち、円形状の照明光または輪帯状の照明光330は、PBS8a'によりP偏光331はそのまま透過し、S偏光332は反射してλ/4板51に達する。このλ/4板51に達したS偏光332は、位相が90度相当分遅れた成分が生じ(異常光線と常光線の屈折率が等しくなく、異常光線の方が光路長が長い。このため異常光線と常光線に位相差Π/2が生じ、これらの振幅が等しいため)円偏光または楕円偏光334に変換されて対物レンズ9を介して被検査対象物1であるウエハに照射される。対物レンズ9の瞳10aに入射した回折光(反射光)は、再びλ/4板51に達し、円偏光または楕円偏光はP偏光333になる。このP偏光333はPBS8a'を透過するので、そのまま第2の対物レンズ303を通して検出器であるイメージセンサ12aに達する。即ち、図36には、PBS8a'によって直線偏光に変換された入射光線(S偏光)332が1/4波長板51に対して角度ω(入射光線の直線偏光面と波長板51の主断面とがなす角度)が正確に45°(+あるいは−)である場合、直線偏光の入射光線332を円偏光334(あるいはその逆に)変換できることを示す。角度ωが45°以外の場合は、直線偏光から楕円偏光334に(あるいはその逆に)変換される。   FIGS. 33 and 34 more specifically show the configuration of the optical system in the pattern inspection apparatus shown in FIGS. 31 and 32. FIG. 33 is a plan view thereof, and FIG. 34 is a front view thereof. That is, since an objective lens 9 having an infinity correction system is used, a second objective lens (also referred to as a tube lens) 303 having a long focal length (for example, f = 200 mm) is necessary. The linear image sensor 12a for annular illumination (bright field illumination) and the linear image sensor 308 for dark field illumination are configured by a TDI (Time Delay & Integration) time delay integration type image sensor. Further, the characteristic part of the present embodiment will be described. That is, in this embodiment, between the objective lens 9 and the second objective lens 303, a polarization beam splitter (PBS (Polarization Beam Splitter)) 8a ′, a λ / 4 plate (¼ wavelength plate) 51, and Is to install. Since the light between the objective lens 9 and the second objective lens 303 is parallel light, even if the optical elements 8a ′ and 51 are inserted, there is little deterioration in aberrations and the like. Functions of the PBS 8a ′ and the λ / 4 plate 51 are as shown in FIGS. That is, the circular illumination light or the annular illumination light 330 passes through the P-polarized light 331 as it is and is reflected by the S-polarized light 332 and reaches the λ / 4 plate 51 by the PBS 8a ′. The S-polarized light 332 reaching the λ / 4 plate 51 has a component whose phase is delayed by 90 degrees (the refractive index of the extraordinary ray and the ordinary ray is not equal, and the extraordinary ray has a longer optical path length. A phase difference Π / 2 is generated between the extraordinary ray and the ordinary ray, and the amplitudes thereof are equal), which is converted into circularly polarized light or elliptically polarized light 334 and irradiated onto the wafer which is the inspection object 1 through the objective lens 9. Diffracted light (reflected light) incident on the pupil 10 a of the objective lens 9 reaches the λ / 4 plate 51 again, and circularly polarized light or elliptically polarized light becomes P polarized light 333. Since the P-polarized light 333 passes through the PBS 8a ′, the P-polarized light 333 passes through the second objective lens 303 and reaches the image sensor 12a as a detector. That is, in FIG. 36, the incident light beam (S-polarized light) 332 converted into linearly polarized light by the PBS 8a ′ is at an angle ω with respect to the quarter wave plate 51 (the linear polarization plane of the incident light beam and Is exactly 45 ° (+ or −), it indicates that linearly polarized incident light 332 can be converted to circularly polarized light 334 (or vice versa). When the angle ω is other than 45 °, the linearly polarized light is converted to elliptically polarized light 334 (or vice versa).

次に図37及び図38に、本実施例による効果を示したものである。被検査対象物1は、256MDRAMのライン&スペースのパタ−ン(ピッチPが0.61μmの高密度の格子状パターン)である。図37は上記パターンの回転方向に対するイメージセンサ12aによって受光されるパターンからの明るさ(検出強度)を示したものである。図中の円偏光・輪帯状の照明(楕円偏光・輪帯状の照明も含む)が図31〜図34に示す実施例によるものである。図中の直線偏光照明はλ/4板51がない照明に相当する。また、図中のハーフミラーはPBS8a'の代わりに通常のハーフミラーを用いた照明(λ/4板51を用いた照明)を示す。図37に示す関係から、被検査対象物1上の高密度のパターンが、例えば図24に示すようにメモリセルのパターンのように様々な回転方向をもったとしても、円偏光・輪帯状の照明(楕円偏光・輪帯状の照明も含む)を施せば、イメージセンサ12aからパターンの方向性にあまり影響されることなく高い明るさ(検出強度)を有する画像信号を得ることができる。また輪帯状の照明を施すことによって、直線偏光照明(S偏光照明)でも、ハーフミラー照明(λ/4板51を用いた照明)でも、通常の円形状の照明のみに比べて、被検査対象物1上に形成されたパターンが周辺回路部などのように特定の方向性をもったものに対して、高い明るさ(検出強度)を有する画像信号を得ることができる。またハーフミラー照明(λ/4板51を用いた照明)の方が直線偏光照明(S偏光照明)より優れていることがわかる。以上説明したように、イメージセンサ12aから高い明るさ(検出強度)を有する画像信号を得ることができることは、高密度のパターンに対して効率の高い照明が実現できたことを示すものである。   Next, FIG. 37 and FIG. 38 show the effect of this embodiment. The object 1 to be inspected is a 256 MDRAM line and space pattern (a high-density grid pattern with a pitch P of 0.61 μm). FIG. 37 shows the brightness (detection intensity) from the pattern received by the image sensor 12a with respect to the rotation direction of the pattern. The circularly polarized light / annular illumination (including elliptically polarized light / annular illumination) in the figure is based on the embodiment shown in FIGS. The linearly polarized illumination in the figure corresponds to illumination without the λ / 4 plate 51. Moreover, the half mirror in the figure indicates illumination using a normal half mirror instead of PBS 8a ′ (illumination using the λ / 4 plate 51). From the relationship shown in FIG. 37, even if the high-density pattern on the object 1 to be inspected has various rotation directions such as a memory cell pattern as shown in FIG. If illumination (including elliptically polarized light and annular illumination) is applied, an image signal having high brightness (detection intensity) can be obtained from the image sensor 12a without being greatly affected by the pattern directionality. In addition, by applying ring-shaped illumination, both linearly polarized illumination (S-polarized illumination) and half-mirror illumination (illumination using the λ / 4 plate 51) can be inspected compared to normal circular illumination alone. An image signal having high brightness (detection intensity) can be obtained with respect to a pattern formed on the object 1 having a specific direction such as a peripheral circuit portion. It can also be seen that half mirror illumination (illumination using the λ / 4 plate 51) is superior to linear polarization illumination (S polarization illumination). As described above, the fact that an image signal having high brightness (detection intensity) can be obtained from the image sensor 12a indicates that high-efficiency illumination can be realized for a high-density pattern.

また図28には、上記パターンの回転方向に対するイメージセンサ12aによって受光されるパターンからのコントラスト(解像度を示す極小値と極大値の比)を示したものである。図中の円偏光・輪帯状の照明(楕円偏光・輪帯状の照明も含む)が図31〜図34に示す実施例によるものである。図中の円偏光は円偏光照明のみであり、直線偏光照明はλ/4板51がないS偏光照明に相当する。なお、円偏光・輪帯状の照明の場合、パターンの角度に対してコントラストが一定値になっていないのは、実験時に完全な円偏光にはなっておらず、楕円偏光になっているためである。楕円率を小さく、真円にするには、光学素子(λ/4板51)に直線偏光入射光をいれるようにし(入射面に平行或いは垂直に電気ベクトル振動方向をそろえる)、被検査対象物1に照射する前で位相板を用いて円偏光にすれば良い。   FIG. 28 shows the contrast (the ratio between the minimum value and the maximum value indicating the resolution) from the pattern received by the image sensor 12a with respect to the rotation direction of the pattern. The circularly polarized light / annular illumination (including elliptically polarized light / annular illumination) in the figure is based on the embodiment shown in FIGS. The circularly polarized light in the figure is only circularly polarized illumination, and the linearly polarized illumination corresponds to S-polarized illumination without the λ / 4 plate 51. In the case of circularly polarized light or annular illumination, the contrast does not have a constant value with respect to the pattern angle because it is not completely circularly polarized during the experiment but is elliptically polarized. is there. In order to reduce the ellipticity and make it a perfect circle, linearly polarized incident light is introduced into the optical element (λ / 4 plate 51) (the electric vector oscillation direction is aligned parallel or perpendicular to the incident surface), and the object to be inspected It may be made circularly polarized using a phase plate before irradiating 1.

図38に示す関係から、被検査対象物1上の高密度のパターンが、例えば図24に示すようにメモリセルのパターンのように様々な回転方向をもったとしても、円偏光・輪帯状の照明(楕円偏光・輪帯状の照明も含む)を施せば、イメージセンサ12aから高密度のパターンの方向性にあまり影響されることなく、高いコントラスト(高解像度)を有する画像信号を得ることができる。即ち、円偏光照明と輪帯状の照明とを併用することによって、高密度のパタ−ンの向きに依存せず、常時イメージセンサ12aから高いコントラストを有する画像信号が得られることになり、その結果高密度のパターン上の微細な欠陥等を検出することができる。また通常の円形状の照明に円偏光照明を組み合わせるだけ(円偏光照明のみ)でも、通常の円形状の照明に比べて、イメージセンサ12aから高密度のパターンの方向性にあまり影響されることなく高いコントラスト(高解像度)を有する画像信号を得ることができる。しかし、円偏光照明と輪帯状の照明とを併用することによって、円偏光照明のみに比べて高いコントラスト(高解像度)を有する画像信号を得ることができる。   From the relationship shown in FIG. 38, even if the high-density pattern on the object 1 to be inspected has various rotation directions such as a memory cell pattern as shown in FIG. If illumination (including elliptically polarized light and ring-shaped illumination) is applied, an image signal having high contrast (high resolution) can be obtained from the image sensor 12a without being greatly affected by the directionality of the high-density pattern. . That is, by using the circularly polarized illumination and the annular illumination in combination, an image signal having a high contrast can be obtained from the image sensor 12a at all times without depending on the direction of the high-density pattern. Fine defects and the like on a high density pattern can be detected. Further, even when only circularly polarized illumination is combined with ordinary circular illumination (circularly polarized illumination only), the direction of a high-density pattern from the image sensor 12a is not significantly influenced as compared with ordinary circular illumination. An image signal having high contrast (high resolution) can be obtained. However, by using the circularly polarized illumination and the annular illumination in combination, an image signal having a higher contrast (high resolution) than that of the circularly polarized illumination alone can be obtained.

また輪帯状の照明を施すことによって、直線偏光照明(S偏光照明)でも、被検査対象物1上に形成された高密度のパターンが周辺回路部などのように特定の方向性をもったものに対しては、高いコントラスト(高解像度)を有する画像信号を得ることができる。しかし、通常の超LSI(VLSI,ULSI)等では縦横の高密度のパタ−ンが存在するので、常時この高密度のパタ−ンの向きに合わせて直線偏光を照射することは困難となる。特定された配線パタ−ンのように、特定された方向性を有する場合には、直線偏光照明における偏光状態を上記配線パターンの方向に合うように制御して上記直線偏光照明を上記特定された配線パターンのみに限定して照明することにより、イメージセンサ12aから高コントラストを有する画像信号を検出することができる。   Further, by applying ring-shaped illumination, even with linearly polarized illumination (S-polarized illumination), a high-density pattern formed on the object 1 to be inspected has a specific direction such as a peripheral circuit portion. In contrast, an image signal having high contrast (high resolution) can be obtained. However, in a normal VLSI (VLSI, ULSI) or the like, there are vertical and horizontal high-density patterns. Therefore, it is difficult to always irradiate linearly polarized light according to the direction of the high-density pattern. If the specified wiring pattern has the specified directionality, the linearly polarized illumination is controlled by adjusting the polarization state of the linearly polarized illumination to match the direction of the wiring pattern. By illuminating only the wiring pattern, it is possible to detect an image signal having high contrast from the image sensor 12a.

上記実施例では、PBS8a'を用いて説明したが、誘電多層膜をコーティングしたハーフミラーで構成しても同様の効果が得られる。また、PBS8a'の代わりに偏光板を用いて直線偏光を得ても良いが、この場合は偏光板を通過する光が減衰して明るさ(検出強度)は低下するが、コントラストはPBS8a'と同様に向上することになる。   In the above embodiment, the PBS 8a ′ has been described, but the same effect can be obtained even if it is constituted by a half mirror coated with a dielectric multilayer film. In addition, linearly polarized light may be obtained by using a polarizing plate instead of PBS 8a ′. In this case, light passing through the polarizing plate is attenuated and brightness (detection intensity) is reduced, but the contrast is PBS 8a ′. It will improve as well.

〔第7の実施例〕
本実施例は、図31〜図34に示す実施例において、視野絞り319または輪帯状の照明用フィルタ(開口絞り)5の位置(対物レンズ9の瞳10aと共役な位置)に拡散板を挿入したものである。拡散板は、光を拡散させるものである。この拡散板は、砂番800等で指定されたものである。このようにすると、被検査対象物1への輪帯状の照明光のみまたは偏光照明と輪帯状の照明との併用による照明光の拡散性が増し、金属配線パタ−ン等の表面に微小な凹凸の変化があったとしても、明るい一様な反射光が得られ、対物レンズ9等を通してイメージセンサ12aや明視野観察用TVカメラTV1 により金属配線パタ−ン等の表面を均一な明るさを有する画像として検出または観察できる。この拡散照明は、輪帯照明及び偏光照明と矛盾することなく、同一光学系で同時に実施することができる。拡散の程度は、被検査対象物1上のパタ−ンに応じて選択するものである。
[Seventh embodiment]
In this embodiment, in the embodiment shown in FIGS. 31 to 34, a diffusion plate is inserted at the position of the field stop 319 or the annular illumination filter (aperture stop) 5 (position conjugate with the pupil 10a of the objective lens 9). It is a thing. The diffuser diffuses light. This diffusion plate is designated by sand number 800 or the like. This increases the diffusibility of the illumination light by using only the annular illumination light to the object to be inspected 1 or the combined use of the polarized illumination and the annular illumination, and minute irregularities on the surface of the metal wiring pattern or the like. Even if there is a change in brightness, bright uniform reflected light is obtained, and the surface of the metal wiring pattern or the like is made uniform brightness by the image sensor 12a or the TV camera TV 1 for bright field observation through the objective lens 9 or the like. It can be detected or observed as an image. This diffuse illumination can be performed simultaneously with the same optical system without contradiction with annular illumination and polarized illumination. The degree of diffusion is selected according to the pattern on the inspection object 1.

また図31〜図34に示す実施例においては、イメージセンサ12aはTDI(Time Delay & Integration)時間遅延積分型イメージセンサで構成されているので、被検査対象物1としてパタ−ンの反射率が低く、明るさ(検出強度)が十分でない場合には、上記イメージセンサの蓄積時間を増加させるように制御すれば良い。このように被検査対象物1のパターンに応じて上記イメージセンサの蓄積時間を適切に定めれば良い。また被検査対象物1のパターンに対する照明条件に応じて上記イメージセンサの蓄積時間を定めれば良い。   In the embodiment shown in FIGS. 31 to 34, the image sensor 12a is composed of a TDI (Time Delay & Integration) time delay integration type image sensor. If the brightness is low and the brightness (detection intensity) is not sufficient, control may be performed to increase the accumulation time of the image sensor. In this way, the accumulation time of the image sensor may be appropriately determined according to the pattern of the inspection object 1. Further, the accumulation time of the image sensor may be determined according to the illumination condition for the pattern of the inspection object 1.

〔第8の実施例〕
次に図1に示す装置の比較回路18から出力される欠陥判定出力18及びCPU20から出力される欠陥情報40を入力して、例えば半導体の製造プロセスにおける欠陥発生原因を解析し、この解析された欠陥発生原因を取り除くことによって良品の半導体チップを高歩留まりで生産することについて図39を用いて説明する。即ち、380は、半導体の製造ラインを示す。381は半導体ウエハ1aの搬送経路を示す。382は半導体製造工程の内、絶縁膜を形成するCVD成膜工程を実行するCVD装置を示す。383は、半導体製造工程の内、配線膜を形成するスパッタリング工程を実行するスパッタリング装置を示す。384は半導体製造工程の内、レジスト塗布、露光、現像等を行う露光工程を実行する露工装置を示す。385は半導体製造工程の内、パターニングをするエッチング工程を実行するエッチング装置を示す。このように半導体ウエハは様々な製造工程を経て製造される。
[Eighth embodiment]
Next, the defect determination output 18 output from the comparison circuit 18 of the apparatus shown in FIG. 1 and the defect information 40 output from the CPU 20 are input to analyze, for example, the cause of the defect in the semiconductor manufacturing process. The production of non-defective semiconductor chips at a high yield by eliminating the cause of the occurrence of defects will be described with reference to FIG. That is, reference numeral 380 denotes a semiconductor production line. Reference numeral 381 denotes a transfer path of the semiconductor wafer 1a. Reference numeral 382 denotes a CVD apparatus for executing a CVD film forming process for forming an insulating film in the semiconductor manufacturing process. Reference numeral 383 denotes a sputtering apparatus that executes a sputtering process for forming a wiring film in the semiconductor manufacturing process. Reference numeral 384 denotes an exposure apparatus that performs an exposure process for performing resist coating, exposure, development, and the like in the semiconductor manufacturing process. Reference numeral 385 denotes an etching apparatus for performing an etching process for patterning in the semiconductor manufacturing process. Thus, the semiconductor wafer is manufactured through various manufacturing processes.

ところで、390は、図1に示す装置の比較回路18から出力される欠陥判定出力18及びCPU20から出力される欠陥情報40を入力して、上記半導体を製造する各プロセス装置382、383、384、385からなる製造ライン380における欠陥発生原因または欠陥発生要因を解析する解析用コンピュータである。この解析用コンピュータ390は、図1に示す装置の比較回路18から出力される欠陥判定出力18及びCPU20から出力される欠陥情報40を入力するインターフェース391、解析等の処理を実行するCPU392、解析等のプログラムを格納したメモリ393、制御回路394、395、396、397、欠陥発生原因等の解析結果を出力する印刷装置等の出力装置398、各種データを表示する表示装置399、図1に示す装置から得られない例えば各プロセス装置382、383、384、385に関するデータ及び製造ライン380に流す半導体ウエハ1aに関するデータ等を入力する入力装置(キーボード、ディスク等から構成された。)401、半導体ウエハ1a上に発生した欠陥と各プロセス装置382、383、384、385からなる製造ライン380において欠陥を発生させた欠陥発生原因又は欠陥発生要因との因果関係の履歴データまたはデータベースを記憶した外部記憶装置402、CPU392によって解析された欠陥発生原因または欠陥発生要因に関する情報410を各プロセス装置382、383、384、385へ提供するインターフェース403、及びこれらを接続するバスライン400で構成されている。従って、解析用コンピュータ390におけるCPU392は、入力された欠陥判定出力18及び欠陥情報40と、外部記憶装置402に記憶された半導体ウエハ1a上に発生した欠陥と各プロセス装置382、383、384、385からなる製造ライン380において欠陥を発生させた欠陥発生原因または欠陥発生要因との因果関係の履歴データまたはデータベースとに基づいて、各プロセス装置382、383、384、385からなる製造ライン380における欠陥を発生させた欠陥発生原因または欠陥発生要因を解析し、この解析された欠陥発生原因または欠陥発生要因に関する情報410を各プロセス装置382、383、384、385へ提供する。この欠陥発生原因または欠陥発生要因に関する情報410が提供された各プロセス装置382、383、384、385は、洗浄も含めて各種プロセス条件を制御して欠陥発生原因または欠陥発生要因を取り除くことによって良品の半導体ウエハ1aを次工程へ送り出すことができ、その結果半導体を高歩留まりで製造することができる。なお、図1に示す装置で欠陥検査を行う半導体ウエハ1aは、上記製造ライン380において、欠陥を発生しやすい個所の前後工程から、半導体ウエハ1a単位、またはロット単位でサンプリングされる。   By the way, 390 receives the defect determination output 18 output from the comparison circuit 18 of the apparatus shown in FIG. 1 and the defect information 40 output from the CPU 20 to input each of the process apparatuses 382, 383, 384, This is a computer for analysis that analyzes the cause of defect occurrence or the cause of defect occurrence in the production line 380 made of 385. The analysis computer 390 includes an interface 391 for inputting the defect determination output 18 output from the comparison circuit 18 of the apparatus shown in FIG. 1 and the defect information 40 output from the CPU 20, a CPU 392 for executing processing such as analysis, analysis, etc. 1, a control circuit 394, 395, 396, 397, an output device 398 such as a printing device that outputs an analysis result of the cause of a defect, a display device 399 that displays various data, and the device shown in FIG. For example, an input device (consisting of a keyboard, a disk, etc.) 401 for inputting data relating to each process apparatus 382, 383, 384, 385, data relating to the semiconductor wafer 1a to be sent to the production line 380, etc., semiconductor wafer 1a Defects generated above and the respective process devices 382, 383, 38 385 related to a defect occurrence cause or a defect occurrence factor analyzed by the CPU 392, an external storage device 402 storing a history data or a database of the cause of the defect or a cause-and-effect relationship with the defect occurrence factor. It comprises an interface 403 that provides information 410 to each process device 382, 383, 384, 385, and a bus line 400 that connects them. Therefore, the CPU 392 in the analysis computer 390 receives the input defect determination output 18 and the defect information 40, the defects generated on the semiconductor wafer 1a stored in the external storage device 402, and the respective process devices 382, 383, 384, and 385. The defect in the production line 380 including the process devices 382, 383, 384, and 385 is determined based on the history data or database of the cause of the occurrence of the defect or the cause-and-effect relationship with the defect occurrence factor. The generated defect occurrence cause or defect occurrence factor is analyzed, and information 410 relating to the analyzed defect occurrence cause or defect occurrence factor is provided to each of the process devices 382, 383, 384 and 385. Each process apparatus 382, 383, 384, 385 provided with information 410 regarding the cause of the defect or the cause of the defect is a non-defective product by removing the cause of the defect or the cause of the defect by controlling various process conditions including cleaning. The semiconductor wafer 1a can be sent to the next process, and as a result, the semiconductor can be manufactured with a high yield. 1 is sampled in units of the semiconductor wafer 1a or lots in the manufacturing line 380 from before and after processes where defects are likely to occur.

また解析用コンピュータ390におけるCPU392は、イメージセンサ308から検出された異物信号に基づいてCPU20から得られて入力された異物情報と、外部記憶装置402に記憶された半導体ウエハ1a上に発生した異物と各プロセス装置382、383、384、385からなる製造ライン380において異物を発生させた異物発生原因または異物発生要因との因果関係の履歴データまたはデータベースとに基づいて、各プロセス装置382、383、384、385からなる製造ライン380における異物を発生させた異物発生原因または異物発生要因を解析し、この解析された異物発生原因または異物発生要因に関する情報410を各プロセス装置382、383、384、385へ提供する。この異物発生原因または異物発生要因に関する情報410が提供された各プロセス装置382、383、384、385は、洗浄も含めて各種プロセス条件を制御して異物発生原因または異物発生要因を取り除くことによって欠陥のない良品の半導体ウエハ1aを次工程へ送り出すことができ、その結果半導体を高歩留まりで製造することができる。   In addition, the CPU 392 in the analysis computer 390 receives foreign matter information obtained and input from the CPU 20 based on the foreign matter signal detected from the image sensor 308, and foreign matter generated on the semiconductor wafer 1 a stored in the external storage device 402. Each process device 382, 383, 384 is based on the foreign matter generation cause or the cause-and-effect relationship history data or database that generated the foreign matter in the production line 380 comprising the process devices 382, 383, 384, 385. 385, the cause of the occurrence of foreign matter or the cause of the occurrence of foreign matter in the production line 380 is analyzed, and the analyzed information 410 regarding the cause of foreign matter occurrence or the cause of foreign matter generation is sent to each process device 382, 383, 384, 385. provide. Each process apparatus 382, 383, 384, 385 provided with the information 410 regarding the cause of foreign matter generation or the cause of foreign matter generation is defective by controlling various process conditions including cleaning to remove the cause of foreign matter generation or the cause of foreign matter generation. A good semiconductor wafer 1a having no defect can be sent to the next process, and as a result, a semiconductor can be manufactured at a high yield.

本発明に係る被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置の一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of the defect inspection apparatus of the pattern on the to-be-inspected target concerning this invention. 図1に示す実施例における円板状マスク(輪帯状の二次光源)の略示説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a disk-like mask (annular secondary light source) in the embodiment shown in FIG. 1. 図2に示す円板状マスクにおけるマスク要素を具体的に示した略示説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory diagram specifically showing mask elements in the disc-like mask shown in FIG. 2. 図2に示す円板状マスクにおけるマスク要素を、更に具体的に示した略示説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory view showing a mask element in the disk-like mask shown in FIG. 2 more specifically. 図4に示すマスク要素の具体的寸法を示すための説明図である。It is explanatory drawing for showing the specific dimension of the mask element shown in FIG. LSIウエハパターンの一実施例であるX軸方向に繰返される格子状のパターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the grid | lattice-like pattern repeated in the X-axis direction which is one Example of an LSI wafer pattern. 図6に示す格子状パターンに対して輪帯状の照明を施して格子状のパターンからX軸方向に発生して対物レンズの瞳上に入射する0次回折光と1次回折光とを示す対物レンズの瞳上のXY平面図である。The objective lens showing zero-order diffracted light and first-order diffracted light that are generated in the X-axis direction from the lattice-shaped pattern and incident on the pupil of the objective lens by irradiating the lattice-shaped pattern shown in FIG. It is XY top view on a pupil. 図7に示す輪帯状の照明と格子状のパターンから発生して対物レンズの瞳上に入射する0次回折光と1次回折光とを示すXZ断面図である。It is XZ sectional drawing which shows the 0th-order diffracted light and 1st-order diffracted light which generate | occur | produce from the annular illumination shown in FIG. 7, and a grid | lattice-like pattern, and inject on the pupil of an objective lens. 図6に示す格子状パターンに対して輪帯状の照明を施して格子状のパターンからY軸方向に発生して対物レンズの瞳上に入射する0次回折光と1次回折光とを示す対物レンズの瞳上のXY平面図である。The objective lens showing zero-order diffracted light and first-order diffracted light generated in the Y-axis direction from the lattice-like pattern and incident on the pupil of the objective lens by irradiating the lattice-shaped pattern shown in FIG. It is XY top view on a pupil. 図6に示す格子状パターンに対して異なる輪帯状の照明を施して格子状のパターンからX軸方法及びY軸方向に発生して対物レンズの瞳上に入射する0次回折光と1次回折光とを示す対物レンズの瞳上のXY平面図である。A zero-order diffracted light and a first-order diffracted light that are generated in the X-axis method and the Y-axis direction from the lattice-shaped pattern and incident on the pupil of the objective lens by applying different annular illuminations to the lattice-shaped pattern shown in FIG. It is XY top view on the pupil of the objective lens which shows these. 対物レンズにおけるσ値と入射角Ψとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between (sigma) value and incident angle (PSI) in an objective lens. 入射角Ψと回折角θとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between incident angle (PSI) and diffraction angle (theta). P=0.61μmの格子状のパターンに対して、波長がλ=0.4〜0.6μmでσが0.60〜0.40で輪帯状の照明を施した場合における+1次回折光の発生状況を示す線図である。Generation of + 1st order diffracted light when ring-shaped illumination is applied to a lattice pattern of P = 0.61 μm with a wavelength of λ = 0.4 to 0.6 μm, σ of 0.60 to 0.40 It is a diagram which shows a condition. P=0.7μmの格子状のパターンに対して、波長がλ=0.4〜0.6μmでσが0.60〜0.40で輪帯状の照明を施した場合における+1次回折光の発生状況を示す線図である。Generation of + 1st order diffracted light when annular illumination is applied to a lattice pattern of P = 0.7 μm with a wavelength of λ = 0.4 to 0.6 μm, σ of 0.60 to 0.40 It is a diagram which shows a condition. LSIウエハパターンの一実施例であるY軸方向に繰返される格子状のパターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the grid | lattice-like pattern repeated in the Y-axis direction which is one Example of an LSI wafer pattern. 図15に示す格子状パターンに対して輪帯状の照明を施して格子状のパターンからY軸方向に発生して対物レンズの瞳上に入射する0次回折光と1次回折光とを示す対物レンズの瞳上のXY平面図である。An objective lens showing zero-order diffracted light and first-order diffracted light generated in the Y-axis direction from the lattice-shaped pattern and incident on the pupil of the objective lens by irradiating the lattice-shaped pattern shown in FIG. It is XY top view on a pupil. 減衰フィルタ(光量制御用フィルタ)で0次回折光を減衰させる状態を示すYZ断面を示す図である。It is a figure which shows the YZ cross section which shows the state which attenuates 0th-order diffracted light with an attenuation | damping filter (filter for light quantity control). 図17に示す内容を対物レンズの瞳と共役な位置に設けられた減衰フィルタ(光量制御用フィルタ)で0次回折光を減衰させる状態を示す対物レンズの瞳と共役な瞳上のXY平面図である。FIG. 17 is an XY plan view on the pupil conjugate with the pupil of the objective lens showing the state shown in FIG. is there. 透過率を約0にしたときの減衰フィルタ(光量制御用フィルタ)の断面形状とその透過率特性を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional shape of the attenuation | damping filter (filter for light quantity control) when the transmittance | permeability is set to about 0, and the transmittance | permeability characteristic. 透過率を約0.2にしたときの減衰フィルタ(光量制御用フィルタ)の断面形状とその透過率特性を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional shape of the attenuation | damping filter (filter for light quantity control) when the transmittance | permeability is set to about 0.2, and the transmittance | permeability characteristic. 本発明に係る輪帯状の照明において、コリメータレンズに対してライトハウスを光軸方向に制御する実施例を示す図である。In an annular illumination according to the present invention, it is a diagram showing an embodiment in which the light house is controlled in the optical axis direction with respect to the collimator lens. 本発明に係る輪帯状の照明において、ライトハウスに対してコリメータレンズを光軸方向に制御する実施例を示す図である。In an annular illumination according to the present invention, it is a diagram showing an embodiment of controlling the collimator lens in the optical axis direction with respect to the light house. 本発明に係る顕微鏡システムの一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of the microscope system which concerns on this invention. 本発明に係るウエハパターンにおける各種欠陥を示す図である。It is a figure which shows the various defects in the wafer pattern which concerns on this invention. 図24に示すウエハパターン上のある個所における検出画素寸法との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship with the detection pixel dimension in a certain location on the wafer pattern shown in FIG. 図25に示すある個所におけるパターンとこのパターンを忠実に表した明るさに対応した画像信号波形を示す図である。It is a figure which shows the image signal waveform corresponding to the pattern in the certain location shown in FIG. 25, and the brightness which represented this pattern faithfully. 図26に示す明るさに対応した画像信号に対してサンプリングして得られるサンプリングされた明るさに対応した画像信号を示す図である。It is a figure which shows the image signal corresponding to the sampled brightness obtained by sampling with respect to the image signal corresponding to the brightness shown in FIG. 0.42μmの幅のラインとスペースとからなる格子状の繰返しパターンに対して検出画素寸法を0.0175μmにしたときの忠実に得られる明るさに対応した画像信号波形を示す図である。It is a figure which shows the image signal waveform corresponding to the brightness obtained faithfully when a detection pixel dimension is set to 0.0175 micrometer with respect to the grid-like repetitive pattern which consists of a 0.42 micrometer-width line and space. 0.42μmの幅のラインとスペースとからなる格子状の繰返しパターンに対して検出画素寸法を0.14μmにして極値が保存された明るさに対応した画像信号波形を示す図である。It is a figure which shows the image signal waveform corresponding to the brightness | luminance with which the detection pixel dimension was set to 0.14 micrometer and the extreme value was preserve | saved with respect to the grid | lattice-like repeating pattern which consists of a 0.42 micrometer width line and space. 0.42μmの幅のラインとスペースとからなる格子状の繰返しパターンに対して検出画素寸法を0.28μmにして極値が保存されない明るさに対応した画像信号波形を示す図である。It is a figure which shows the image signal waveform corresponding to the brightness which does not preserve | save an extreme value by making a detection pixel dimension into 0.28 micrometer with respect to the repetitive pattern of the grid | lattice which consists of a 0.42 micrometer width line and space. 図1に示す本発明に係る被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置の一実施例における光学系を具体的に示した平面図である。It is the top view which showed the optical system in one Example of the defect inspection apparatus of the pattern on the to-be-inspected object based on this invention shown in FIG. 図31の正面図である。FIG. 32 is a front view of FIG. 31. 図31に示す実施例を更に具体的に示した平面図である。It is the top view which showed the Example shown in FIG. 31 more concretely. 図33の正面図である。It is a front view of FIG. 円偏光照明を行う光学系の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the optical system which performs circularly polarized illumination. 1/4波長板による直線偏光から円または楕円偏光への変換を説明するための図である。It is a figure for demonstrating conversion from the linearly polarized light to a circular or elliptically polarized light by a quarter wavelength plate. 輪帯状の照明において偏光状態を制御した実験例におけるパターン角度に対する明るさに対応した検出強度を示す実験例である。It is an experiment example which shows the detection intensity corresponding to the brightness with respect to the pattern angle in the experiment example which controlled the polarization state in the annular illumination. 輪帯状の照明において偏光状態を制御した実験例におけるパターン角度に対するコントラストを示す図である。It is a figure which shows the contrast with respect to the pattern angle in the experiment example which controlled the polarization state in annular illumination. 本発明に係る解析用コンピュータを用いて欠陥発生原因または欠陥発生要因を解析し、この解析された欠陥発生原因または欠陥発生要因を製造ラインにおける各種プロセス装置へフィードバックして高歩留まりで半導体基板を製造することを説明するための図である。Using the analyzing computer according to the present invention, the cause of the defect or the cause of the defect is analyzed, and the analyzed cause of the defect or the cause of the defect is fed back to various process devices in the production line to manufacture a semiconductor substrate at a high yield. It is a figure for demonstrating what to do.

符号の説明Explanation of symbols

1…LSIウエハ(被検査対象物)、 2…XYZステージ
3…Xeランプ、 4…集光用楕円鏡
5、5a、5b…円板状マスク(輪帯状の照明用フィルタ)
6…コリメータレンズ、 7…コンデンサレンズ
8a、8b…ハーフミラー、 8'a…偏光ビームスプリッタ(PBS)
8´a、8´b、8´c…ダイクロイックミラー
9…対物レンズ、 10a…対物レンズの瞳、 10b…10aと共役な瞳
11…収束レンズ、 12、12a、12b、308…イメージセンサ
13…ズームレンズ、 14…光量調整用フイルタ
15a、15b…A/D変換器、 16…遅延メモリ、 17…比較回路
18…欠陥出力、 19…移動機構、 20…CPU
21…エッジ検出器、 24、24´…ランプハウス、 25…ドライバ
26…コントローラ、 27a、27b…モニタ
38…減衰フィルタ(光量制御用フィルタ)、 39…移動機構
51…λ/4板、 302、320、325…ダイクロイックミラー
303…第2の対物レンズ、 309…空間フィルタ
315…自動フォーカス用パターン、 316…波長選択フィルタ
317…切換え用ミラー、 319…視野絞り、TV…画像観察明視野用テレビカメラ
TV…画像観察暗視野用テレビカメラ
TV(12b)…瞳観察明視野用テレビカメラ(イメージセンサ)
TV…瞳観察暗視野用テレビカメラ
…Hg−Xeランプ光源、 L…Xeランプ、 L…半導体レーザ
、304〜307…異物検出用暗視野照明光学系
…センサ、 S…センサ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... LSI wafer (to-be-inspected object), 2 ... XYZ stage 3 ... Xe lamp, 4 ... Condensing elliptical mirror 5, 5a, 5b ... Disc mask (annular illumination filter)
6 ... Collimator lens, 7 ... Condenser lens 8a, 8b ... Half mirror, 8'a ... Polarizing beam splitter (PBS)
8'a, 8'b, 8'c ... Dichroic mirror 9 ... Objective lens, 10a ... Pupil of objective lens, 10b ... Pupil conjugate to 10a 11 ... Converging lens, 12, 12a, 12b, 308 ... Image sensor 13 ... Zoom lens, 14 ... Filters 15a, 15b for adjusting the light quantity, A / D converter, 16 ... Delay memory, 17 ... Comparison circuit 18 ... Defect output, 19 ... Moving mechanism, 20 ... CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Edge detector 24, 24 '... Lamp house 25 ... Driver 26 ... Controller 27a, 27b ... Monitor 38 ... Attenuation filter (filter for light quantity control) 39 ... Moving mechanism 51 ... λ / 4 plate, 302, 320, 325 ... Dichroic mirror 303 ... Second objective lens, 309 ... Spatial filter 315 ... Automatic focusing pattern, 316 ... Wavelength selection filter 317 ... Switching mirror, 319 ... Field stop, TV 1 ... Television for image observation bright field Camera TV 2 ... TV camera for image observation dark field TV 3 (12b) ... TV camera for pupil observation bright field (image sensor)
TV 4 ... TV camera for pupil observation dark field L 1 ... Hg-Xe lamp light source, L 2 ... Xe lamp, L 3 ... Semiconductor laser L 3 , 304 to 307 ... Dark field illumination optical system S 1 for detecting foreign matter S 1 ... sensor, S 2 ... Sensor.

Claims (38)

多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号に基づいて被検査対象物上のパターンを検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出方法。   A ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources is condensed and applied to the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. The pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected by light and enters the pupil of the objective lens. A method for detecting a pattern on an object to be inspected, wherein the image is received by an image sensor and converted into an image signal of a pattern, and a pattern on the object to be inspected is detected based on the image signal of the pattern. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法。   A ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources is condensed and applied to the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. The pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected by light and enters the pupil of the objective lens. The image is received by the image sensor and converted into a pattern image signal. The image signal of this pattern is compared with the image signal of the reference pattern, the pattern on the object to be inspected is erased by coincidence, and the defect is detected by mismatch. A defect inspection method for a pattern on an object to be inspected. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この変換されたパターンの画像信号に基づいて被検査対象物上のパターンを検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出方法。   A ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources is condensed and applied to the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. First-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light reflected from a pattern on the object to be inspected by light and entering the pupil of the objective lens is obtained through a light amount control filter that partially changes the intensity or light amount. A pattern image on the object to be inspected obtained by condensing the first-order or second-order diffracted light including the 0th-order diffracted light is received by an image sensor and converted into a pattern image signal, and the converted pattern A method for detecting a pattern on an object to be inspected, comprising detecting a pattern on the object to be inspected based on the image signal. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光の一部分の光量を制御する光量制御フィルタを通して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この変換されたパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法。   A ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources is condensed and applied to the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. Including 0th-order diffracted light that has entered the pupil of the objective lens through a light amount control filter that controls the amount of light of a part of the 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected and incident on the pupil of the objective lens On the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light obtained through a light amount control filter that partially changes the intensity or light amount of the first-order or second-order diffracted light The pattern image is received by the image sensor and converted into a pattern image signal, and the converted pattern image signal is compared with the reference pattern image signal to match the pattern on the object to be inspected. Pattern defect inspection method on the object to be inspected, characterized in that to erase the down detecting defects by mismatch. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この変換されたパターンの画像信号に基づいて被検査対象物上のパターンを検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出方法。   A ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources is condensed and applied to the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens, and the image on the pupil of the objective lens is secondly reflected. The zonal diffused illumination light in the light source is controlled based on the pupil image signal obtained by receiving and converting by the image sensor, and the object is inspected by the condensed radiant diffused illumination light. An image of a pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light that is reflected from the pattern and incident on the pupil of the objective lens is a first image sensor. And detecting the pattern on the object to be inspected based on the image signal of the converted pattern, and detecting the pattern on the object to be inspected. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳内に入射した0次を含む回折光の局所性の分布の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この変換されたパターンの画像信号に基づいて被検査対象物上のパターンを検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出方法。   A zero-order incident on the objective lens pupil by irradiating the annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources to the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. The diffusing light including the diffracted light is controlled by receiving an image signal of a pupil obtained by receiving and converting the image of the locality distribution of the diffracted light by the second image sensor, and the condensed irradiation The object obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected by the ring-shaped diffuse illumination light and enters the pupil of the objective lens The pattern image on the inspection object is received by the first image sensor and converted into a pattern image signal, and the pattern on the inspection object is detected based on the converted pattern image signal. Inspected vs. Detection method of Butsujo of pattern. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この第1のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法。   A ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources is condensed and applied to the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens, and the image on the pupil of the objective lens is secondly reflected. The zonal diffused illumination light in the light source is controlled based on the pupil image signal obtained by receiving and converting by the image sensor, and the object is inspected by the condensed radiant diffused illumination light. An image of a pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light that is reflected from the pattern and incident on the pupil of the objective lens is a first image sensor. Is received and converted into a pattern image signal, the pattern image signal obtained from the first image sensor is compared with the image signal of the reference pattern, and the pattern on the object to be inspected is erased by matching. Pattern defect inspection method on the object to be inspected, characterized in that detected more defects. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳内に入射した0次を含む回折光の局所性の分布の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この第1のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法。   A zero-order incident on the objective lens pupil by irradiating the annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources to the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. The diffusing light including the diffracted light is controlled by receiving an image signal of a pupil obtained by receiving and converting the image of the locality distribution of the diffracted light by the second image sensor, and the condensed irradiation The object obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected by the ring-shaped diffuse illumination light and enters the pupil of the objective lens The pattern image on the inspection object is received by the first image sensor and converted into a pattern image signal, and the pattern image signal obtained from the first image sensor is compared with the image signal of the reference pattern. By match Pattern defect inspection method on the object to be inspected, characterized in that to detect a defect by mismatch erase the pattern on the inspected object. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記パターンの検出光学系における光量制御用フィルタによる強度または光量を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この変換されたパターンの画像信号に基づいて被検査対象物上のパターンを検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出方法。   A ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources is condensed and applied to the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens, and the image on the pupil of the objective lens is secondly reflected. The intensity or amount of light is controlled by the light amount control filter in the pattern detection optical system based on the image signal of the pupil received and converted by the image sensor. The first-order or second-order diffracted light including the 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected and enters the pupil of the objective lens is obtained through a light amount control filter that partially changes the intensity or the light amount. A pattern image on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light is received by an image sensor and converted into a pattern image signal. Pattern detecting method of the pattern on the inspected object, characterized by detecting a pattern on the inspected object based on the image signal. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して変換して得られる瞳の画像信号に基づいて前記パターンの検出光学系における光量制御用フィルタによる強度または光量を制御し、前記集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光の一部分の光量を制御する光量制御フィルタを通して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、この第1のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法。   A ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources is condensed and applied to the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens, and the image on the pupil of the objective lens is secondly reflected. The intensity or amount of light is controlled by the light amount control filter in the pattern detection optical system based on the image signal of the pupil received and converted by the image sensor. 1 includes 0th-order diffracted light that has entered the pupil of the objective lens through a light amount control filter that controls the amount of light of a part of the 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected and is incident on the pupil of the objective lens. Inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light obtained through a light amount control filter that partially changes the intensity or light amount of second-order or second-order diffracted light The pattern image on the figurine is received by the first image sensor and converted into a pattern image signal, and the pattern image signal obtained from the first image sensor is compared with the image signal of the reference pattern to match. A method for inspecting a defect on a pattern to be inspected by erasing a pattern on the object to be inspected and detecting a defect by mismatch. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を更に偏光を加えて形成される偏光・輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号に基づいて被検査対象物上のパターンを検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出方法。   Polarized / annular diffuse illumination light, which is formed by further applying polarized light to the annular diffuse illumination light formed from a number of virtual point light sources, is collected on the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. The first-order or second-order light including the 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected and incident on the pupil of the objective lens by the condensed and irradiated annular-shaped diffuse illumination light. The image of the pattern on the inspection object obtained by condensing the diffracted light is received by the image sensor and converted into an image signal of the pattern, and the pattern on the inspection object is detected based on the image signal of this pattern A method for detecting a pattern on an object to be inspected. 前記偏光が、円または楕円偏光であることを特徴とする請求項11記載の被検査対象物上のパターンの検出方法。   12. The method for detecting a pattern on an object to be inspected according to claim 11, wherein the polarized light is circular or elliptically polarized light. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を更に偏光を加えて形成される偏光・輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法。   Polarized / annular diffuse illumination light, which is formed by further applying polarized light to the annular diffuse illumination light formed from a number of virtual point light sources, is collected on the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. The first-order or second-order light including the 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected and incident on the pupil of the objective lens by the condensed and irradiated annular-shaped diffuse illumination light. The pattern image on the object to be inspected obtained by condensing the diffracted light is received by the image sensor and converted into a pattern image signal, and the pattern image signal is compared with the image signal of the reference pattern to match A method for inspecting a defect on a pattern to be inspected by erasing a pattern on the object to be inspected and detecting a defect by mismatch. 前記偏光が、円または楕円偏光であることを特徴とする請求項13記載の被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法。   14. The defect inspection method for a pattern on an inspection object according to claim 13, wherein the polarized light is circular or elliptically polarized light. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射し、この集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換し、このパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥情報を検出し、
被検査対象物上のパターンに対して暗視野照明を施して前記半導体基板上のパターン上の異物から反射して前記対物レンズの瞳内に入射する散乱光を集光して得られる被検査対象物上のパターン上の異物をイメージセンサにより受光して異物を示す信号に変換してパターン上の異物情報を検出することを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査方法。
A ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources is condensed and applied to the pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens. The pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected by light and enters the pupil of the objective lens. The image is received by an image sensor and converted into a pattern image signal. The image signal of this pattern is compared with the image signal of the reference pattern, the pattern on the object to be inspected is erased by coincidence, and defect information is obtained by mismatch. Detect
Inspected object obtained by applying dark field illumination to the pattern on the object to be inspected, and collecting scattered light that is reflected from the foreign matter on the pattern on the semiconductor substrate and enters the pupil of the objective lens A defect inspection method for a pattern on an object to be inspected, wherein foreign matter on a pattern on an object is received by an image sensor and converted into a signal indicating the foreign matter to detect foreign matter information on the pattern.
多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換する検出光学系とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出装置。   A light source that emits an annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and an annular diffuse illumination light emitted from the light source through a pupil of an objective lens to a pattern on the object to be inspected An illumination optical system that condenses and irradiates, and a zero-next-order incident on the pupil of the objective lens after being reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system A detection optical system that receives an image of a pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including folding light, and converts the image into a pattern image signal. An apparatus for detecting a pattern on an object to be inspected. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換する検出光学系と、該検出光学系のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出する比較手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   A light source that emits an annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and an annular diffuse illumination light emitted from the light source through a pupil of an objective lens to a pattern on the object to be inspected An illumination optical system that condenses and irradiates, and a zero-next-order incident on the pupil of the objective lens after being reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system A detection optical system that receives an image of a pattern on an object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including folding light, and converts the image into a pattern image signal, and the detection optical system Comparing means for comparing the image signal of the pattern obtained from the image sensor with the image signal of the reference pattern, erasing the pattern on the object to be inspected by matching, and detecting a defect by mismatching Defect inspection apparatus of a pattern on the inspected object to. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換する検出光学系とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出装置。   A light source that emits an annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and an annular diffuse illumination light emitted from the light source through a pupil of an objective lens to a pattern on the object to be inspected The illumination optical system that condenses and irradiates, and the next time it is reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system and enters the pupil of the objective lens An object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light obtained through a light amount control filter that partially changes the intensity or light amount of first-order or second-order diffracted light including folded light An apparatus for detecting a pattern on an object to be inspected, comprising: a detection optical system that receives an image of a pattern on an object by an image sensor and converts the image into a pattern image signal. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光の一部分の光量を制御する光量制御フィルタを通して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換する検出光学系と、該検出光学系のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出する比較手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   A light source that emits an annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and an annular diffuse illumination light emitted from the light source through a pupil of an objective lens to a pattern on the object to be inspected The illumination optical system that condenses and irradiates, and the next time it is reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system and enters the pupil of the objective lens The first-order or second-order diffracted light including the 0th-order diffracted light that has entered the pupil of the objective lens is obtained through a light amount control filter that partially changes the intensity or light amount through a light amount control filter that controls the light amount of a part of the folded light. A detection optical system that receives an image of a pattern on an object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light by an image sensor and converts the image into a pattern image signal; Comparing means for comparing the image signal of the pattern obtained from the image sensor of the detection optical system with the image signal of the reference pattern, erasing the pattern on the object to be inspected by matching, and detecting defects by mismatching A defect inspection apparatus for a pattern on an object to be inspected. 前記検出光学系に光学倍率可変手段を備えたことを特徴とする請求項16または18記載の被検査対象物上のパターンの検出装置。   19. The apparatus for detecting a pattern on an object to be inspected according to claim 16, wherein the detection optical system includes an optical magnification varying means. 前記検出光学系に光学倍率可変手段を備えたことを特徴とする請求項17または19記載の被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   20. The defect inspection apparatus for a pattern on an object to be inspected according to claim 17 or 19, wherein the detection optical system includes an optical magnification varying means. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換するパターンの検出光学系と、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して瞳の画像信号に変換する瞳の検出光学系と、該瞳の検出光学系の第2のイメージセンサから得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出装置。   A light source that emits an annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and an annular diffuse illumination light emitted from the light source through a pupil of an objective lens to a pattern on the object to be inspected An illumination optical system that condenses and irradiates, and a zero-next-order incident on the pupil of the objective lens after being reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system A pattern detection optical system for receiving an image of a pattern on an object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including folded light by a first image sensor and converting it into an image signal of the pattern; A pupil detection optical system that receives an image on the pupil of the objective lens by a second image sensor and converts it into a pupil image signal, and a pupil obtained from the second image sensor of the pupil detection optical system. Before based on image signal Detection device of the pattern on the inspected object, characterized in that a control means for controlling the diffuse illumination light zonal in the light source. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換するパターンの検出光学系と、前記対物レンズの瞳内に入射した0次を含む回折光の局所性の分布の画像を第2のイメージセンサにより受光して瞳の画像信号に変換する瞳の検出光学系と、該瞳の検出光学系の第2のイメージセンサから得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出装置。   A light source that emits an annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and an annular diffuse illumination light emitted from the light source through a pupil of an objective lens to a pattern on the object to be inspected An illumination optical system that condenses and irradiates, and a zero-next-order incident on the pupil of the objective lens after being reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system A pattern detection optical system for receiving an image of a pattern on an object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including folded light by a first image sensor and converting it into an image signal of the pattern; A pupil detection optical system that receives an image of the locality distribution of the diffracted light including the zeroth order incident on the pupil of the objective lens and converts the image into a pupil image signal by the second image sensor; The second image center of the detection optical system Detection device of the pattern on the inspected object, characterized in that a control means for controlling the diffuse illumination light of the annular in the light source based on the pupil image signals obtained from the service. 前記パターンの検出光学系に光学倍率可変手段を備えたことを特徴とする請求項22または23記載の被検査対象物上のパターンの検出装置。   The apparatus for detecting a pattern on an object to be inspected according to claim 22 or 23, wherein said pattern detection optical system comprises an optical magnification varying means. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換するパターンの検出光学系と、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して瞳の画像信号に変換する瞳の検出光学系と、該瞳の検出光学系の第2のイメージセンサから得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御する制御手段と、前記パターンの検出光学系の第1のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出する比較手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   A light source that emits an annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and an annular diffuse illumination light emitted from the light source through a pupil of an objective lens to a pattern on the object to be inspected An illumination optical system that condenses and irradiates, and a zero-next-order incident on the pupil of the objective lens after being reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system A pattern detection optical system for receiving an image of a pattern on an object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including folded light by a first image sensor and converting it into an image signal of the pattern; A pupil detection optical system that receives an image on the pupil of the objective lens by a second image sensor and converts it into a pupil image signal, and a pupil obtained from the second image sensor of the pupil detection optical system. Before based on image signal The control means for controlling the annular illumination light in the light source and the image signal of the pattern obtained from the first image sensor of the pattern detection optical system are compared with the image signal of the reference pattern to be inspected. Comparing means for erasing a pattern on an object and detecting a defect by mismatching, a defect inspection apparatus for a pattern on an object to be inspected. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換するパターンの検出光学系と、前記対物レンズの瞳内に入射した0次を含む回折光の局所性の分布の画像を第2のイメージセンサにより受光して瞳の画像信号に変換する瞳の検出光学系と、該瞳の検出光学系の第2のイメージセンサから得られる瞳の画像信号に基づいて前記光源における輪帯状の拡散照明光を制御する制御手段と、前記パターンの検出光学系の第1のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出する比較手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   A light source that emits an annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and an annular diffuse illumination light emitted from the light source through a pupil of an objective lens to a pattern on the object to be inspected An illumination optical system that condenses and irradiates, and a zero-next-order incident on the pupil of the objective lens after being reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system A pattern detection optical system for receiving an image of a pattern on an object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including folded light by a first image sensor and converting it into an image signal of the pattern; A pupil detection optical system that receives an image of the locality distribution of the diffracted light including the zeroth order incident on the pupil of the objective lens and converts the image into a pupil image signal by the second image sensor; The second image center of the detection optical system A control means for controlling the annular diffused illumination light in the light source based on an image signal of the pupil obtained from the sensor, and a pattern image signal obtained from the first image sensor of the pattern detection optical system as a reference pattern A defect inspection apparatus for a pattern on an object to be inspected, comprising: comparing means for erasing a pattern on the object to be inspected by coincidence and detecting a defect by inconsistency in comparison with the image signal. 前記パターンの検出光学系に光学倍率可変手段を備えたことを特徴とする請求項25または26記載の被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   27. The defect inspection apparatus for a pattern on an object to be inspected according to claim 25 or 26, wherein said pattern detection optical system comprises an optical magnification varying means. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換するパターンの検出光学系と、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して瞳の画像信号に変換する瞳の検出光学系と、該瞳の検出光学系の第2のイメージセンサから得られる瞳の画像信号に基づいて前記パターンの検出光学系における光量制御用フィルタによる強度または光量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出装置。   A light source that emits an annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and an annular diffuse illumination light emitted from the light source through a pupil of an objective lens to a pattern on the object to be inspected The illumination optical system that condenses and irradiates, and the next time it is reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system and enters the pupil of the objective lens An object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light obtained through a light amount control filter that partially changes the intensity or light amount of first-order or second-order diffracted light including folded light A pattern detection optical system that receives an image of a pattern on an object by an image sensor and converts it into an image signal of the pattern, and an image on the pupil of the objective lens is received by a second image sensor into an image signal of the pupil Strange And a control means for controlling intensity or light quantity by a light quantity control filter in the pattern detection optical system based on a pupil image signal obtained from a second image sensor of the pupil detection optical system. An apparatus for detecting a pattern on an object to be inspected. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光の一部分の光量を制御する光量制御フィルタを通して前記対物レンズの瞳内に入射した0次回折光を含む1次または2次の回折光を部分的に強度または光量を変える光量制御用フィルタを通して得られる0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像を第1のイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換するパターンの検出光学系と、前記対物レンズの瞳上の画像を第2のイメージセンサにより受光して瞳の画像信号に変換する瞳の検出光学系と、該瞳の検出光学系の第2のイメージセンサから得られる瞳の画像信号に基づいて前記パターンの検出光学系における光量制御用フィルタによる強度または光量を制御する制御手段と、前記パターンの検出光学系の第1のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出する比較手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   A light source that emits an annular diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and an annular diffuse illumination light emitted from the light source through a pupil of an objective lens to a pattern on the object to be inspected The illumination optical system that condenses and irradiates, and the next time it is reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system and enters the pupil of the objective lens The first-order or second-order diffracted light including the 0th-order diffracted light that has entered the pupil of the objective lens is obtained through a light amount control filter that partially changes the intensity or light amount through a light amount control filter that controls the light amount of a part of the folded light. A pattern in which an image of a pattern on an object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light is received by a first image sensor and converted into a pattern image signal. From a detection optical system, a pupil detection optical system that receives an image on the pupil of the objective lens by a second image sensor and converts it into a pupil image signal, and a second image sensor of the pupil detection optical system An image signal of a pattern obtained from a control means for controlling intensity or light quantity by a light quantity control filter in the pattern detection optical system based on an obtained pupil image signal, and a first image sensor of the pattern detection optical system A pattern defect on the object to be inspected, comprising comparing means for comparing the image signal of the reference pattern with the reference pattern and deleting the pattern on the object to be inspected by coincidence and detecting a defect by inconsistency Inspection device. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を更に偏光変換光学素子により偏光を加えて形成される偏光・輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換する検出光学系とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの検出装置。   A light source that emits a ring-shaped diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and a polarization that is formed by further adding polarization to the ring-shaped diffuse illumination light emitted from the light source by a polarization conversion optical element An illumination optical system that collects and irradiates a ring-shaped diffuse illumination light on a pattern on an object to be inspected through the pupil of the objective lens, and a ring-shaped diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system. An image of the pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected and enters the pupil of the objective lens. An apparatus for detecting a pattern on an object to be inspected, comprising: a detection optical system that receives light by an image sensor and converts the light into a pattern image signal. 前記照明光学系における偏光変換光学素子は、前記偏光として円または楕円偏光を加える円または楕円偏光変換光学素子で形成したことを特徴とする請求項26記載の被検査対象物上のパターンの検出装置。   27. The apparatus for detecting a pattern on an object to be inspected according to claim 26, wherein the polarization conversion optical element in the illumination optical system is a circle or an elliptical polarization conversion optical element that adds a circular or elliptical polarization as the polarized light. . 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を更に偏光変換光学素子により偏光を加えて形成される偏光・輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する照明光学系と、該照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換する検出光学系と、該検出光学系のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥を検出する比較手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   A light source that emits a ring-shaped diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and a polarization that is formed by further adding polarization to the ring-shaped diffuse illumination light emitted from the light source by a polarization conversion optical element An illumination optical system that collects and irradiates a ring-shaped diffuse illumination light on a pattern on an object to be inspected through the pupil of the objective lens, and a ring-shaped diffuse illumination light that is condensed and irradiated by the illumination optical system. An image of the pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including 0th-order diffracted light that is reflected from the pattern on the object to be inspected and enters the pupil of the objective lens. A detection optical system that receives light by the image sensor and converts it into a pattern image signal, and compares the pattern image signal obtained from the image sensor of the detection optical system with the image signal of the reference pattern and matches the image signal on the object to be inspected. Defect inspection apparatus of a pattern on the inspected object, characterized by comprising comparison means for detecting a defect by mismatch erase the pattern. 前記照明光学系における偏光変換光学素子は、前記偏光として円または楕円偏光を加える円または楕円偏光変換光学素子で形成したことを特徴とする請求項28記載の被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   29. A defect inspection of a pattern on an object to be inspected according to claim 28, wherein the polarization conversion optical element in the illumination optical system is a circle or an elliptical polarization conversion optical element that adds a circular or elliptical polarization as the polarization. apparatus. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する第1の照明光学系と、前記被検査対象物上のパターンに対して集光された暗視野照明を施す第2の照明光学系と、前記第1の照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換する第1の検出光学系と、前記第2の照明光学系で照明された被検査対象物上のパターン上から反射して前記対物レンズの瞳内に入射する散乱光を集光して得られる被検査対象物上のパターン上の異物からの光をイメージセンサにより受光して異物を示す信号に変換する第2の検出光学系と、前記第1の検出光学系のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥情報を検出する比較手段と、前記第2の検出光学系から得られる信号に基づいて異物情報を検出する異物検出手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   A first illumination optical system for condensing and irradiating a ring-shaped diffused illumination light formed from a large number of virtual point light sources onto a pattern on an object to be inspected through a pupil of an objective lens; and the object to be inspected A second illumination optical system that performs dark field illumination focused on a pattern on the object, and a ring-shaped diffused illumination light focused and irradiated by the first illumination optical system on the object to be inspected An image of a pattern on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including zero-order diffracted light that is reflected from the pattern and enters the pupil of the objective lens is received by an image sensor. A first detection optical system that converts the image signal into a pattern, and scattered light that is reflected from the pattern on the inspection object illuminated by the second illumination optical system and enters the pupil of the objective lens Putter on the object to be inspected obtained by focusing A second detection optical system that receives light from the foreign matter on the image sensor and converts it into a signal indicating the foreign matter, and an image signal of a pattern obtained from the image sensor of the first detection optical system is used as a reference pattern Comparison means for erasing the pattern on the object to be inspected by coincidence with the image signal and detecting defect information by inconsistency, and foreign matter for detecting foreign substance information based on the signal obtained from the second detection optical system A defect inspection apparatus for a pattern on an object to be inspected, comprising: a detecting unit. 多数の仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明光を出射する光源と、該光源から出射された輪帯状の拡散照明光を更に偏光変換光学素子により偏光を加えて形成される偏光・輪帯状の拡散照明光を対物レンズの瞳を通して被検査対象物上のパターンに対して集光して照射する第1の照明光学系と、前記被検査対象物上のパターンに対して集光された暗視野照明を施す第2の照明光学系と、前記第1の照明光学系により集光照射された輪帯状の拡散照明光によって被検査対象物上のパターンから反射して前記対物レンズの瞳内に入射する0次回折光を含む1次または2次の回折光を集光して得られる被検査対象物上のパターンの画像をイメージセンサにより受光してパターンの画像信号に変換する第1の検出光学系と、前記第2の照明光学系で照明された被検査対象物上のパターン上から反射して前記対物レンズの瞳内に入射する散乱光を集光して得られる被検査対象物上のパターン上の異物からの光をイメージセンサにより受光して異物を示す信号に変換する第2の検出光学系と、前記第1の検出光学系のイメージセンサから得られるパターンの画像信号を基準のパターンの画像信号と比較して一致により被検査対象物上のパターンを消去して不一致により欠陥情報を検出する比較手段と、前記第2の検出光学系から得られる信号に基づいて異物情報を検出する異物検出手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   A light source that emits a ring-shaped diffuse illumination light formed from a large number of virtual point light sources, and a polarization that is formed by further adding polarization to the ring-shaped diffuse illumination light emitted from the light source by a polarization conversion optical element A first illumination optical system that focuses and irradiates a ring-shaped diffused illumination light on a pattern on the object to be inspected through the pupil of the objective lens, and is focused on the pattern on the object to be inspected. A second illumination optical system that performs dark field illumination, and a pupil of the objective lens that is reflected from the pattern on the object to be inspected by the annular diffused illumination light that is condensed and irradiated by the first illumination optical system. A pattern image on the object to be inspected obtained by condensing first-order or second-order diffracted light including 0th-order diffracted light incident on the image is received by an image sensor and converted into a pattern image signal. Detection optical system and second illumination light Image of light from foreign matter on the pattern on the object to be inspected obtained by condensing the scattered light that is reflected from the pattern on the object to be inspected illuminated by the system and enters the pupil of the objective lens A second detection optical system that receives light by the sensor and converts it into a signal indicating a foreign substance, and an image signal of a pattern obtained from the image sensor of the first detection optical system is compared with an image signal of a reference pattern by matching Comparing means for erasing the pattern on the object to be inspected and detecting defect information due to mismatch, and foreign matter detecting means for detecting foreign matter information based on a signal obtained from the second detection optical system A defect inspection apparatus for a pattern on an object to be inspected. 対物レンズを介して被検査対象物の検出視野においてほぼ一様に照明光を施す照明手段と、前記被検査対象物からの反射光を光電変換により検出画像とする画像検出手段と、前記検出画像と基準画像とを比較する画像比較手段とを備えたことを特徴とする被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   Illumination means for applying illumination light substantially uniformly in the detection visual field of the object to be inspected via the objective lens, image detection means for converting reflected light from the object to be inspected into a detection image by photoelectric conversion, and the detection image A defect inspection apparatus for a pattern on an object to be inspected, comprising image comparison means for comparing the reference image with a reference image. 前記対物レンズの瞳上の画像をレンズにより結像させて検出する瞳画像検出手段を備えたことを特徴とする請求項36記載の被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。   37. The defect inspection apparatus for a pattern on an object to be inspected according to claim 36, further comprising pupil image detection means for detecting an image on the pupil of the objective lens by forming an image with a lens. 前記照明光の偏光状態を制御する偏光状態制御手段を備えたことを特徴とする請求項36または37記載の被検査対象物上のパターンの欠陥検査装置。

38. The defect inspection apparatus for a pattern on an inspection object according to claim 36 or 37, further comprising a polarization state control means for controlling a polarization state of the illumination light.

JP2004212010A 1994-10-07 2004-07-20 Method and apparatus for inspecting defect in pattern on object to be inspected Pending JP2005003689A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004212010A JP2005003689A (en) 1994-10-07 2004-07-20 Method and apparatus for inspecting defect in pattern on object to be inspected

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26813094 1994-10-07
JP2004212010A JP2005003689A (en) 1994-10-07 2004-07-20 Method and apparatus for inspecting defect in pattern on object to be inspected

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13919895A Division JP3744966B2 (en) 1994-10-07 1995-06-06 Manufacturing method of semiconductor substrate

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006067139A Division JP3976775B2 (en) 1994-10-07 2006-03-13 Pattern defect inspection method and apparatus
JP2006067140A Division JP3936959B2 (en) 1994-10-07 2006-03-13 Pattern defect inspection method and apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005003689A true JP2005003689A (en) 2005-01-06

Family

ID=34106069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004212010A Pending JP2005003689A (en) 1994-10-07 2004-07-20 Method and apparatus for inspecting defect in pattern on object to be inspected

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005003689A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006329630A (en) * 2005-05-23 2006-12-07 Hitachi High-Technologies Corp Flaw inspection device and flaw inspection method
JP2009539109A (en) * 2006-06-01 2009-11-12 ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション Order-selected overlay measurement
JP2011523711A (en) * 2008-06-03 2011-08-18 ファン ジェイ. ジーオン, Interference defect detection and classification

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006329630A (en) * 2005-05-23 2006-12-07 Hitachi High-Technologies Corp Flaw inspection device and flaw inspection method
JP4625716B2 (en) * 2005-05-23 2011-02-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ Defect inspection apparatus and defect inspection method
JP2009539109A (en) * 2006-06-01 2009-11-12 ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション Order-selected overlay measurement
JP2014160874A (en) * 2006-06-01 2014-09-04 Kla-Encor Corp Order selected overlay metrology
JP2011523711A (en) * 2008-06-03 2011-08-18 ファン ジェイ. ジーオン, Interference defect detection and classification

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3744966B2 (en) Manufacturing method of semiconductor substrate
US5774222A (en) Manufacturing method of semiconductor substrative and method and apparatus for inspecting defects of patterns on an object to be inspected
JP3936959B2 (en) Pattern defect inspection method and apparatus
US8228494B2 (en) Apparatus for inspecting defects
JP4996856B2 (en) Defect inspection apparatus and method
US6922236B2 (en) Systems and methods for simultaneous or sequential multi-perspective specimen defect inspection
US7453561B2 (en) Method and apparatus for inspecting foreign particle defects
US7847927B2 (en) Defect inspection method and defect inspection apparatus
JP5281741B2 (en) Defect inspection equipment
US20120002860A1 (en) Method and apparatus for inspecting patterns formed on a substrate
JPH11237344A (en) Method and apparatus for inspection of defect
JP2006029881A (en) Inspection method of pattern defect and inspection device thereof
JP2008116405A (en) Defect inspection method, and device thereof
JP2018503244A (en) Detection enhanced inspection system and technology
JP2009198230A (en) Defect inspecting device and defect inspecting method
US7940384B2 (en) Systems and methods for blocking specular reflection and suppressing modulation from periodic features on a specimen
JP5581563B2 (en) Illumination apparatus, defect inspection apparatus and method using the same, height measurement apparatus and method
JP4124747B2 (en) Fine structure inspection apparatus and fine structure inspection method
JP3918840B2 (en) Defect inspection method and apparatus
JP3976775B2 (en) Pattern defect inspection method and apparatus
JP2005003689A (en) Method and apparatus for inspecting defect in pattern on object to be inspected
JP3070748B2 (en) Method and apparatus for detecting defects on reticle
JPH01185934A (en) Foreign-body detection apparatus for thin-film transistor substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060110

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20060313

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060808