JP2009222624A - 試料検査装置及び試料検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試料のパターンを測定して測定画像を生成する測定画像生成部と、測定画像と基準画像とを比較する比較部と、を備え、測定画像生成部は、2画素以上で構成されるラインセンサを2段以上用いた時間遅延積分センサを2個以上つなげた受光装置を有し、各時間遅延積分センサの画素について、異常な画素値を除いた画素値の平均値を測定画像とする、又は、基準値を超える画素値を異常な画素値として除いた画素値の平均値を測定画像とする、又は、画素値の平均値と所定値の和を基準値とし、基準値を超える画素値を異常な画素値として除いた画素値の平均値を測定画像とする、又は、画素値と、全ての時間遅延積分センサの画素値の平均値との差の絶対値が基準値を超える画素値を異常な画素値として除いた画素値の平均値を測定画像とする、試料検査装置。
【選択図】図1
Description
(2)また、本発明は、一時的に発生する測定画像の偽像を排除できるパターン検査にある。
(2)本発明の実施の形態では、試料のパターンを測定して測定画像を生成する測定画像生成部と、測定画像と基準画像とを比較する比較部と、を備え、測定画像生成部は、2画素以上で構成されるラインセンサを2段以上用いた時間遅延積分センサを2個以上つなげた受光装置を有し、各時間遅延積分センサの画素について、基準値を超える画素値を異常な画素値として除いた画素値の平均値を測定画像とする、試料検査装置にある。
(3)又、本発明の実施の形態では、試料のパターンを測定して測定画像を生成する測定画像生成部と、測定画像と基準画像とを比較する比較部と、を備え、測定画像生成部は、2画素以上で構成されるラインセンサを2段以上用いた時間遅延積分センサを2個以上つなげた受光装置を有し、各時間遅延積分センサの画素について、画素値の平均値と所定値の和を基準値とし、基準値を超える画素値を異常な画素値として除いた画素値の平均値を測定画像とする、試料検査装置にある。
(4)又、本発明の実施の形態では、試料のパターンを測定して測定画像を生成する測定画像生成部と、測定画像と基準画像とを比較する比較部と、を備え、測定画像生成部は、2画素以上で構成されるラインセンサを2段以上用いた時間遅延積分センサを3個以上つなげた受光装置を有し、各時間遅延積分センサの画素について、画素値と、全ての時間遅延積分センサの画素値の平均値との差の絶対値が基準値を超える画素値を異常な画素値として除いた画素値の平均値を測定画像とする、試料検査装置にある。
(5)又、本発明の実施の形態では、試料のパターンを測定して測定画像を生成する測定画像生成部と、測定画像と基準画像とを比較する比較部と、を備え、測定画像生成部は、2画素以上で構成されるラインセンサを2段以上用いた時間遅延積分センサを3個以上つなげた受光装置を有し、各時間遅延積分センサの画素について、画素値の平均値を算出する際、i番目の時間遅延積分センサの画素値と1〜i−1番目の時間遅延積分センサの画素値を用いて計算された平均値との差の絶対値である平均値差が基準値以下であった場合、i番目の時間遅延積分センサの画素値と1〜i−1番目の時間遅延積分センサの画素値の平均値を新しい平均値とし、該平均値差が基準値以下でない場合、異常な画素値として平均値を更新しない処理を行い、全ての時間遅延積分センサの画素について該処理を繰り返して平均値を求め、該平均値を測定画像とする、試料検査装置にある。
(6)又、本発明の実施の形態では、2画素以上で構成されるラインセンサを2段以上用いた時間遅延積分センサを2個以上つなげた受光装置により試料のパターンを測定して測定画像を生成し、測定画像と基準画像とを比較する試料検査方法において、各時間遅延積分センサの画素について、異常な画素値を除いた画素値の平均値を測定画像とする、試料検査方法にある。
(2)また、本発明は、一時的に発生する測定画像の偽像を排除できるパターン検査を行うことができる。
(試料検査の基本構成)
図1は、本発明の実施の形態の試料検査装置と試料検査方法を説明するブロック図である。試料検査装置10は、フォトマスク、ウェハ、あるいは液晶基板などの試料のパターン12を検査するものである。試料検査装置10は、特に、宇宙線などの放射線、又はセンサ内部の電気的なノイズなどによって局所的で一時的に発生する出力画像の偽像の影響を排除して、比較対象となる測定画像を生成し、試料のパターン12を検査するものである。試料検査装置10は、試料のパターン12の透過光や反射光を測定画像生成部14で測定して、透過画像や反射画像の一方、又は両方の測定画像を生成する。試料検査装置10は、試料のパターンの設計データ20を参照画像生成部22で処理して、測定画像に類似する参照画像を生成する。
測定画像生成部14は、受光装置30と偽像除去部40などを備えている。受光装置30は、図4に示すように、時間遅延積分センサ32を複数個つなげた受光部を備えている。時間遅延積分センサ(TDIセンサ)32は、フォトダイオードアレイ、CCD受光素子などが使用され、走行方向に積分段数だけキャリア(電荷)を積分するセンサである。時間遅延積分センサ32は、段数に比例する感度向上が得られ、素子のばらつきや照明の明るさの変動等のノイズを低減することができる。偽像除去部40は、各時間遅延積分センサ32で受像した画像の出力値について、基準値との比較、平均値の算出などの演算処理をして、光の強さなどから通常検出しない異常に大きな出力値、即ち基準値を超える異常な画素値、即ち偽像を除去するものである。ここで、基準値は、通常検出しない大きな出力値を考慮して、又は、すべての出力値の平均値などの種々の演算処理で得られた値を考慮して求められる。
図2は、試料検査装置10の内部構成を示す概念図である。試料検査装置10は、マスクやウェハ等の基板を試料100として、試料100のパターンの欠陥を検査するものである。試料検査装置10は、光学画像取得部110や制御系回路150などを備えている。光学画像取得部110は、オートローダ112、照明光を発生する照明装置114、XYθテーブル116、XYθモータ118、レーザ測長システム120、拡大光学系122、ピエゾ素子124、透過光や反射光を受信するCCD、フォトダイオードアレイなどの時間遅延積分センサ32を有する受光装置30、偽像除去部40、センサ回路128などを備えている。制御系回路150では、制御計算機となるCPU152が、データ伝送路となるバス154を介して、大容量記憶装置156、メモリ装置158、表示装置160、印字装置162、オートローダ制御回路170、テーブル制御回路172、オートフォーカス制御回路174、展開回路176、参照回路178、比較回路180、位置回路182などに接続されている。なお、偽像除去部40は、センサ回路128内に配置しても良い。また、展開回路176、参照回路178、比較回路180及び位置回路182は、図2に示すように、相互に接続されている。
試料100は、オートローダ制御回路170により駆動されるオートローダ112から自動的に搬送され、XYθテーブル116の上に配置される。試料100は、照明装置114によって透過光を得るために上方から光が照射され、また、図示していないが、反射光を得るために下方から光が照射される。試料100の下方には、拡大光学系122、受光装置30、偽像除去部40及びセンサ回路128が配置されている。露光用マスクなどの試料100を透過した光又は反射した光は、拡大光学系122を介して、受光装置30に光学像として結像する。オートフォーカス制御回路174は、試料100のたわみやXYθテーブル116のZ軸(X軸とY軸と直交する)方向への変動を吸収するため、ピエゾ素子124を制御して、試料100への焦点合わせを行なう。
図4は、3個の第1〜第3の時間遅延積分センサ32a、32b、32cをつなげた受光装置30を示している。各時間遅延積分センサは、図4では6段のラインセンサ34a〜34fを有しているが、例えば、256段、512段などのように多数のラインセンサ34を備えている。各ラインセンサ34a〜34fは、図4では、横方向に10個の画素36を有しているが、例えば、1024個、2048個などのように多数の画素36を備えている。第1〜第3の時間遅延積分センサ32a〜32cは、各々、第1〜第3のバッファメモリ38a〜38cを備えており、時間遅延積分センサ32で発生したキャリアをバッファメモリ38に排出する。バッファメモリ38は、時間遅延積分センサ32の受光した画像情報を一時的に保持する。
試料100のパターン形成時に用いた設計データ20は、大容量記憶装置156に記憶される。設計データ20は、CPU152によって大容量記憶装置156から展開回路176に入力される。設計データの展開工程として、展開回路176は、試料100の設計データを2値ないしは多値の原イメージデータに変換して、この原イメージデータが参照回路178に送られる。参照回路178は、原イメージデータに適切なフィルタ処理を施し、参照画像を生成する。センサ回路128から得られた測定画像は、拡大光学系122の解像特性や受光装置30のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態にあると言えられる。この状態では測定画像と設計側の原イメージデータとの間に差異があるので、設計側の原イメージデータに対して参照回路178によりフィルタ処理を施し、測定画像に合わせることができる。
図6は、試料のパターンの検査の第1の実施形態を示し、受光装置30と偽像除去部40の関係を示している。受光装置30は、ラインセンサを2段以上用いた時間遅延積分センサ32を2個以上つなげたものを使用し、ここでは第1から第NまでのN個の時間遅延積分センサ32a、32b・・・32nを示している。時間遅延積分センサ32は、図5に示すように、試料のパターンAの移動に同期して測定データを転送しながら測定データの蓄積を行う。宇宙線などによるノイズは、一般に局所的な画素に対して一時的に発生するため、偽像除去部40は、その異常な輝度の出力値を演算処理して除去して測定画像を求め、これを被測定試料のパターンに対応した測定画像として検査を行うことにより、偽像に影響されず、高感度な検査が可能となる。この除去処理の例として、n段のラインセンサ34を用いた時間遅延積分センサ32をN個つないだ受光装置30の場合、各時間遅延積分センサ32に現れる宇宙線などによるノイズは、n×N段のラインセンサを用いたひとつの時間遅延積分センサに比べて、N倍になって現れるので、図6に示すように、その出力値があらかじめ与えられた基準値以下である時間遅延積分センサ32の集合の平均値を計算し、これを被測定試料のパターンに対応した測定画像として検査を行うことにより、偽像に影響されず、高感度な検査が可能となる。基準値は、光の強さなどから通常測定されない値を考慮して決められ、例えば、240階調程度とする。
図7は、第2の実施形態を示し、ラインセンサ34を2段以上用いた時間遅延積分センサ32を2個以上つなげたものを使用し、あらかじめ指定された所定の値に全ての時間遅延積分センサ32の出力の平均値を加算したものを基準値として用いる。第1の実施形態では、それぞれのセンサの出力値に対して、ひとつの基準値を基準に用いて、測定パターンデータとして使うかどうかを判定していたが、宇宙線などによるノイズは一般に出力値を大きくする方向に影響するので、あらかじめ指定された所定の値に全ての時間遅延積分センサ32の出力の平均値を加算したものを基準値として用いる。検査に使用する出力画像は、基準値以下である時間遅延積分センサ32の集合の平均値を計算して、測定画像として使用する。これにより、より精密に偽像を排除することができる。所定の値は、時間遅延積分センサ32の出力特性の安定性を考慮して設定され、例えば20階調程度とする。これにより、第1の実施形態よりも微小なエネルギーの宇宙線によるノイズも除去することが可能となる。
図8は、第3の実施形態を示し、ラインセンサ34を2段以上用いた時間遅延積分センサ32を3個以上つなげたものを使用する。全ての時間遅延積分センサ32の出力値の平均値とそれぞれ個別の時間遅延積分センサ32の出力値の差の絶対値が、あらかじめ設定されている基準値を越えた場合に、その出力値を廃棄し、それ以外の時間遅延積分センサ32の出力値の平均値を測定画像として使用する。これにより、ノイズの影響している時間遅延積分センサ32が半数より少ない場合、多数決により、ノイズを除去することが可能となる。この基準値は、例えば20階調程度とする。
図9は、第4の実施形態を示し、ラインセンサ34を2段以上用いた時間遅延積分センサを3個以上つなげたものを使用する。第2と第3の実施形態では、複数の時間遅延積分センサ32の全体の平均値を計算してから、個別の時間遅延積分センサ32の出力値と比較判定を行っていたが、第4の実施形態では、図9に示すように、N個の時間遅延積分センサ(1、2、・・、i、・・、N)において、i番目の時間遅延積分センサ32の出力値と1〜i−1個の出力値を用いた平均値とを比較し、その差の絶対値(以下、平均値差とする)があらかじめ指定された所定の値の基準値よりも低くない場合、i番目の時間遅延積分センサ32の出力値を廃棄する。平均値差が基準値よりも低い場合、i番目の時間遅延積分センサ32の出力値を加えて平均値を更新する。この処理を2番目の時間遅延積分センサ32の出力値から順に最後のN番目の時間遅延積分センサ32まで実行していく。これにより、第2、第3の実施形態にあるはじめの平均値の算出処理を省略でき、全ての時間遅延積分センサ32からの画素値が出力するまで待つことがなく、より効果的な検査を行うことができる。基準値は、受光装置30の全ての時間遅延積分センサ32の出力特性の安定性を考慮して設定され、例えば、20階調程度とする。
12・・・試料のパターン
14・・・測定画像生成部
20・・・試料のパターンの設計データ
22・・・参照画像生成部
24・・・比較部
30・・・受光装置
32・・・時間遅延積分センサ(TDI)
34・・・ラインセンサ
36・・・画素
38・・・バッファメモリ
40・・・偽像除去部
100・・試料
102・・ストライプ
110・・光学画像取得部
112・・オートローダ
114・・透過照明装置
1140・反射照明装置
116・・XYθテーブル
118・・XYθモータ
120・・レーザ測長システム
122・・拡大光学系
124・・ピエゾ素子
128・・センサ回路
140・・偽像除去部
150・・制御系回路
152・・CPU
154・・バス
156・・大容量記憶装置
158・・メモリ装置
160・・表示装置
162・・印字装置
170・・オートローダ制御回路
172・・テーブル制御回路
174・・オートフォーカス制御回路
176・・展開回路
178・・参照回路
180・・比較回路
182・・位置回路
Claims (6)
- 試料のパターンを測定して測定画像を生成する測定画像生成部と、
測定画像と基準画像とを比較する比較部と、を備え、
測定画像生成部は、2画素以上で構成されるラインセンサを2段以上用いた時間遅延積分センサを2個以上つなげた受光装置を有し、各時間遅延積分センサの画素について、異常な画素値を除いた画素値の平均値を測定画像とする、試料検査装置。 - 請求項1に記載の試料検査装置において、
測定画像生成部は、基準値を超える画素値を異常な画素値として除いた画素値の平均値を測定画像とする、試料検査装置。 - 請求項1に記載の試料検査装置において、
測定画像生成部は、画素値の平均値と所定値の和を基準値とし、基準値を超える画素値を異常な画素値として除いた画素値の平均値を測定画像とする、試料検査装置。 - 請求項1に記載の試料検査装置において、
測定画像生成部は、2画素以上で構成されるラインセンサを2段以上用いた時間遅延積分センサを3個以上つなげた受光装置を有し、各時間遅延積分センサの画素について、画素値と、全ての時間遅延積分センサの画素値の平均値との差の絶対値が基準値を超える画素値を異常な画素値として除いた画素値の平均値を測定画像とする、試料検査装置。 - 請求項1に記載の試料検査装置において、
測定画像生成部は、2画素以上で構成されるラインセンサを2段以上用いた時間遅延積分センサを3個以上つなげた受光装置を有し、各時間遅延積分センサの画素について、画素値の平均値を算出する際、i番目の時間遅延積分センサの画素値と1〜i−1番目の時間遅延積分センサの画素値を用いて計算された平均値との差の絶対値である平均値差が基準値以下であった場合、i番目の時間遅延積分センサの画素値と1〜i−1番目の時間遅延積分センサの画素値の平均値を新しい平均値とし、該平均値差が基準値以下でない場合、異常な画素値として平均値を更新しない処理を行い、全ての時間遅延積分センサの画素について該処理を繰り返して平均値を求め、該平均値を測定画像とする、試料検査装置。 - 2画素以上で構成されるラインセンサを2段以上用いた時間遅延積分センサを2個以上つなげた受光装置により試料のパターンを測定して測定画像を生成し、測定画像と基準画像とを比較する試料検査方法において、
各時間遅延積分センサの画素について、異常な画素値を除いた画素値の平均値を測定画像とする、試料検査方法。
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