JP5123630B2 - パターン検査装置及びパターン検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、ラインセンサを用いてパターンを検査する検査装置及び方法に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができる電子ビームを用いたパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。或いは、電子ビーム以外にもレーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発が試みられている。

そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。

一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査するパターン検査装置の開発も急務となってきている。

検査手法としては、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計されたＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する（例えば、特許文献１参照）。

ここで、従来のパターン検査装置では、検査方向と直交する方向に例えば５１２画素分の複数の受光素子を配置したラインセンサを用いて被検査試料の光学画像を撮像していた。しかしながら、このラインセンサに配置された各素子は、素子間で光学特性のばらつきが存在する。特に、センサ端の素子はその特性のばらつきが内側の素子に比べて大きい。そのため、各素子で受光した光量をそのまま鵜呑みにして検査を行うと擬似欠陥を誘発してしまう恐れがあった。
特開２００７−１０２１５３号公報

上述したように、ラインセンサのような複数の受光素子を配置したセンサでは、素子間で光学特性のばらつきが存在する。特に、センサ端の素子はその特性のばらつきが内側の素子に比べて大きい。そのため、各素子で受光した光量を測定データとしてそのまま用いると測定データの誤差が大きいものになってしまうといった問題があった。その結果、その測定データを用いて検査を行うと擬似欠陥を誘発してしまうといった問題があった。

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、素子間でのばらつきに起因する測定データの誤差を抑制する検査装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様のパターン検査装置は、
被検査試料を載置するステージと、
ステージと相対的に移動する第１の方向と直交する第２の方向に並ぶ複数の受光素子を有し、これら複数の受光素子を用いて被検査試料の光学画像を撮像するセンサと、
第２の方向に画素単位でずらした位置で上述したセンサによって重複して撮像された各画素データを画素毎に累積する累積部と、
画素毎に累積された画素データと同数だけ累積加算されたデータとなる所定の参照データを作成する参照データ作成部と、
画素毎に累積された画素データと、前記画素データと同数だけ累積加算されたデータとして作成された所定の参照データとを比較する比較部と、
を備えたことを特徴とする。

かかる構成により、同じ画素位置を異なる受光素子で撮像することができる。特に、画素単位でずらしているので一方の撮像でセンサ端部の素子が用いられても他方の撮像で異なる受光素子が用いられる。そして、異なる受光素子で撮像された画素データが画素毎に累積される。ここでは、１つのセンサで重複撮像しているがこれに限るものではなく以下のように構成しても好適である。

本発明の他の態様のパターン検査装置は、
被検査試料を載置するステージと、
ステージと相対的に移動する第１の方向と直交する第２の方向に並ぶ複数の受光素子を有し、複数の受光素子の素子数より少ない素子数分第２の方向に画素単位でずらした位置に互いに配置され、これら複数の受光素子を用いて上述した被検査試料の光学画像を撮像する複数のセンサと、
複数のセンサによって撮像された各画素データを画素毎に累積する累積部と、
画素毎に累積された画素データと、前記画素データと同数だけ累積加算されたデータとして作成された所定の参照データとを比較する比較部と、
を備え、
前記複数のセンサによって、各画素データは、重複して撮像されることを特徴とする。

以上のように複数のセンサを用いて同じ画素位置を撮像しても好適である。これにより同じ画素位置を異なる受光素子で撮像することができる。ここでも画素単位でずらしているので１つのセンサでセンサ端部の素子が用いられても他のセンサでは端部ではない受光素子が用いられる。

各画素データは、複数の受光素子の素子数の１／２ずれた位置で重複して撮像されると好適である。

また、各画素データは、ステージと被検査試料とが相対的に移動する一方向に向かって重複して撮像されると好適である。或いは、往路と復路で逆方向に向かって重複して撮像されるようにしても構わない。

本発明の一態様のパターン検査方法は、
検査方向と直交する方向に複数の受光素子を有するセンサを画素単位でずらした位置で被検査試料の光学画像を重複して撮像する工程と、
重複して撮像された各画素データを画素毎に累積する工程と、
画素毎に累積された画素データと同数だけ累積加算されたデータとなる所定の参照データを作成する工程と、
画素毎に累積された画素データと、前記画素データと同数だけ累積加算されたデータとして作成された所定の参照データとを比較し、その結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、異なる受光素子で撮像された画素データが画素毎に累積されるので素子間の特性のばらつきを平均化することができる。よって、測定データの誤差を抑制することができる。その結果、検査精度を向上させることができる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
図１において、試料、例えばマスクの欠陥を検査する検査装置１００は、光学画像取得部１５０と制御系回路１６０を備えている。光学画像取得部１５０は、光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、ラインセンサ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、及びオートローダ１３０を備えている。制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、センサ回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続され、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。ＸＹθテーブル１０２は、ステージの一例となる。ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。

検査装置１００では、光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、ラインセンサ１０５、及びセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。

被検査試料となるフォトマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上に載置される。そして、フォトマスク１０１に形成されたパターンには適切な光源１０３によって連続光が照明光学系１７０を介して照射される。フォトマスク１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、ラインセンサ１０５に光学像として結像し、入射する。

図２は、実施の形態１における比較回路の内部構成を示す概念図である。図２において、比較回路１０８内には、ダイ−データベース検査を行うダイ−データベース比較回路１３１とダイ−ダイ検査を行うダイ−ダイ比較回路１４０が配置されている。ダイ−データベース比較回路１３１内には、累積部１３２、参照データメモリ１３４、累積データメモリ１３６、位置合わせ部１３８、及び比較部１３９が配置されている。他方、ダイ−ダイ比較回路１４０内には、累積部１４２，１４４、累積データメモリ１４５，１４６、位置合わせ部１４８、及び比較部１４９が配置されている。

図３は、実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。
被検査領域１０は、図３に示すように、例えばＸ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプ２０に仮想的に分割される。そして、その分割された各検査ストライプ２０（或いは検査ストライプ２２）が連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御される。ＸＹθテーブル１０２の移動によってラインセンサ１０５が相対的にＹ方向（第１の方向）に連続移動しながら光学画像が取得される。ラインセンサ１０５では、図３に示されるようなスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。実施の形態１では、１つの検査ストライプ２０（或いは検査ストライプ２２）における光学画像を撮像した後、スキャン幅Ｗの１／２ずつＸ方向にずれた位置で今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。具体的には、第１の検査ストライプ２０ａのスキャン幅Ｗの１／２を含む検査ストライプ２２ａにおける画像を検査方向としてＹ方向に向かって撮像した後、スキャン幅Ｗの１／２だけＸ方向に移動し、その後、今度は検査ストライプ２０ａにおける画像を検査方向として−Ｙ方向に向かって撮像する。次に、スキャン幅Ｗの１／２だけＸ方向に移動した後、今度は検査ストライプ２２ｂにおける画像を検査方向としてＹ方向に向かって撮像する。次に、スキャン幅Ｗの１／２だけＸ方向に移動した後、今度は検査ストライプ２０ｂにおける画像を検査方向として−Ｙ方向に向かって撮像する。次に、スキャン幅Ｗの１／２だけＸ方向に移動した後、今度は検査ストライプ２２ｃにおける画像を検査方向としてＹ方向に向かって撮像する。次に、スキャン幅Ｗの１／２だけＸ方向に移動した後、今度は検査ストライプ２０ｃにおける画像を検査方向として−Ｙ方向に向かって撮像する。このように、スキャン幅Ｗの１／２だけずらしながら連続的に画像を取得していく。これにより、被検査領域１０は、往路と復路でスキャン幅Ｗの１／２だけずれながらラインセンサ１０５によって重複して撮像される。例えば、ラインセンサ１０５に２０４８画素分の検査方向（Ｙ方向）と直交するＸ方向（第２の方向）に並ぶ複数の受光素子３０（フォトダイオード）が配置されているものを用いると、スキャン幅Ｗは２０４８画素となる。そして、これらの受光素子３０を画素単位でずらして次の検査ストライブにおける画像を撮像する。

図４は、実施の形態１におけるラインセンサのずらし方の一例を示す概念図である。
図４において、ラインセンサ１０５に２０４８画素分のＸ方向に並ぶ複数の受光素子３０が配置されているものを用いると、往路と復路で５１２画素分だけＸ方向にずれた位置で撮像されることになる。このように、各画素データは、複数の受光素子３０の素子数の１／２ずれた位置で重複して撮像されると好適である。但し、１／２に限るものではない。複数の受光素子３０の素子数より少ない素子数分Ｘ方向に画素単位でずらせば構わない。これにより被検査領域１０の各画素は重複して撮像されることになる。

図５は、実施の形態１におけるラインセンサをずらしたことにより撮像される画素を説明するための概念図である。往路では、ある検査ストライプ２２内における各画素４０がラインセンサ１０５の各受光素子３０によって撮像されていく。そして、復路では、画素単位で複数の受光素子３０の素子数より少ない素子数分Ｘ方向にずれた検査ストライプ２０内における各画素４０がラインセンサ１０５の各受光素子３０によって撮像されていく。よって、例えば、素子数の１／２ずらせば各画素４０は２回ずつ撮像される。素子数の１／４ずらせば各画素４０は４回ずつ撮像される。重複回数を増やすと検査時間が長くなってしまうので、各画素データは、複数の受光素子３０の素子数の１／２ずらすことが望ましい。

以上により、同じ画素位置を異なる受光素子３０で撮像することができる。特に、画素単位でずらしているので一方の撮像でセンサ端部の受光素子３０が用いられても他方の撮像で端部と異なる内側の受光素子３０を用いることができる。

ラインセンサ１０５上に結像されたパターンの像は、ラインセンサ１０５の各受光素子３０によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。そして、検査ストライプ２０（２２）毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが格納される。その後、画素データは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。測定データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。

まず、ダイ−データベース検査の場合には、以下のように検査する。累積部１３２は、検査ストライプ２０毎及び検査ストライプ２２毎にストライプパターンメモリ１２３から画素データを入力する。そして、累積部１３２は、重複して撮像された各画素データを画素毎に累積（累積加算）する。そして、得られた累積データは、累積データメモリ１３６に格納される。他方、参照回路１１２は、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計データを読み出す。そして、読み出されたフォトマスク１０１の設計データを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、参照データ（参照画像）を作成する。そして、参照データは、参照データメモリ１３４に格納される。ここで、参照データは、測定データとなる画素データと同数だけ累積加算されたデータとして作成される。

そして、位置合わせ部１３８にて、まず、画素情報が累積された測定データと参照データとの位置合わせを行なう。そして、比較部１３９は、測定データの各画素データと参照データの参照画素データとを所定のアルゴリズムに従って比較し、欠陥の有無を判定する。そして、比較された結果は出力される。比較された結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。

次に、ダイ−ダイ検査の場合には、以下のように検査する。被検査試料と共に撮像された参照試料の測定データ（参照画像）が、ストライプパターンメモリ１２３に検査ストライプ２０毎及び検査ストライプ２２毎に格納された後、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータとともに比較回路１０８に送られる。そして、累積部１４２は、検査ストライプ２０毎及び検査ストライプ２２毎にストライプパターンメモリ１２３から被検査試料の画素データを入力する。そして、累積部１４２は、重複して撮像された各画素データを画素毎に累積（累積加算）する。そして、得られた累積データは、累積データメモリ１４６に格納される。他方、累積部１４４は、検査ストライプ２０毎及び検査ストライプ２２毎にストライプパターンメモリ１２３から参照試料の画素データを入力する。そして、累積部１４４は、重複して撮像された各画素データを画素毎に累積（累積加算）する。そして、得られた累積データは、累積データメモリ１４５に格納される。

そして、位置合わせ部１４８にて、まず、画素情報が累積された測定データと参照データとの位置合わせを行なう。そして、比較部１４９は、測定データの各画素データと参照データの参照画素データとを所定のアルゴリズムに従って比較し、欠陥の有無を判定する。そして、比較された結果は出力される。比較された結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。

以上のように、異なる受光素子３０で撮像された画素データが画素毎に累積されるので素子間の特性のばらつきを平均化することができる。特に、センサ端部の受光素子３０で撮像された画素データは、端部ではない内側の受光素子３０で撮像された画素データと累積されるのでセンサ端部のばらつきを低減することができる。よって、測定データの誤差を抑制することができる。その結果、検査精度を向上させることができる。

ここで、上述した例では、光学画像の取得手順として、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返すように構成したが、これに限るものではない。

図６は、実施の形態１における光学画像の他の取得手順を説明するための概念図である。
図６では、１つの検査ストライプ２０（或いは検査ストライプ２２）における光学画像を撮像した後、元の位置まで戻った後スキャン幅Ｗの１／２ずつＸ方向にずれた位置まで進み、或いは、スキャン幅Ｗの１／２ずつＸ方向にずれた位置まで進んだ後−Ｙ方向に元の位置まで戻り、次の検査ストライプ２２（或いは検査ストライプ２０）における光学画像を前回と同じＹ方向に向かって撮像移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。このように、往路と復路でＸＹθテーブル１０２と被検査試料とが相対的に移動する一方向に向かって重複して撮像されると好適である。すなわち、往路と復路で同方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−フォワード（ＦＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。ここで、ＸＹθテーブル１０２の移動軌跡が直交誤差や移動直線誤差により湾曲或いは蛇行していると、取得された光学画像も湾曲或いは蛇行した移動軌跡に沿って湾曲或いは蛇行されたものとして取得されてしまうこととなる。一方の方向で座標系を補正した場合、往路と復路で逆方向に撮像すると往路と復路で湾曲或いは蛇行の仕方が変わってしまう。そのため、誤差が大きくなってしまう場合がある。そのため、往路と復路で同方向に撮像することで誤差を小さくすることができる。具体的には、第１の検査ストライプ２０ａのスキャン幅Ｗの１／２を含む検査ストライプ２２ａにおける画像を検査方向としてＹ方向に向かって撮像した後、元の位置に戻ってスキャン幅Ｗの１／２だけＸ方向に移動し、その後、検査ストライプ２０ａにおける画像を検査方向としてまたＹ方向に向かって撮像する。次に、検査ストライプ２０ａにおける画像の撮像を開始した元の位置に戻ってからスキャン幅Ｗの１／２だけＸ方向に移動した後、検査ストライプ２２ｂにおける画像を検査方向としてＹ方向に向かって撮像する。次に、検査ストライプ２２ｂにおける画像の撮像を開始した元の位置に戻ってからスキャン幅Ｗの１／２だけＸ方向に移動した後、検査ストライプ２０ｂにおける画像を検査方向としてＹ方向に向かって撮像する。次に、検査ストライプ２０ｂにおける画像の撮像を開始した元の位置に戻ってからスキャン幅Ｗの１／２だけＸ方向に移動した後、検査ストライプ２２ｃにおける画像を検査方向としてＹ方向に向かって撮像する。次に、検査ストライプ２２ｃにおける画像の撮像を開始した元の位置に戻ってからスキャン幅Ｗの１／２だけＸ方向に移動した後、検査ストライプ２０ｃにおける画像を検査方向としてＹ方向に向かって撮像する。このように、スキャン幅Ｗの１／２だけずらしながら一方向に連続的に画像を取得していく。これにより、被検査領域１０は、往路と復路でスキャン幅Ｗの１／２だけずれながらラインセンサ１０５によって一方向に重複して撮像される。

図７は、往路と復路で同方向に進む場合におけるラインセンサのずらし方の一例を示す概念図である。
図７において、ラインセンサ１０５に２０４８画素分のＸ方向に並ぶ複数の受光素子３０が配置されているものを用いると、往路と復路で５１２画素分だけＸ方向にずれた位置で撮像されることになる。ここでも上述したように、画素数のずらし方は、複数の受光素子３０の素子数の１／２に限るものではない。複数の受光素子３０の素子数より少ない素子数分Ｘ方向に画素単位でずらせば構わない。これにより被検査領域１０の各画素は重複して撮像されることになる。

実施の形態２．
実施の形態１では、１つのセンサで重複撮像しているがこれに限るものではない。実施の形態２では、複数のセンサを用いる場合について説明する。

図８は、実施の形態２におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。図８において、ラインセンサ１７２を追加した点以外は図１と同様である。

図９は、実施の形態２における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。
ＸＹθテーブル１０２の移動によってラインセンサ１０５，１７２が相対的にＹ方向（第１の方向）に連続移動しながら光学画像が取得される。ラインセンサ１０５，１７２では、図９に示されるようなスキャン幅Ｗの光学画像をそれぞれが連続的に撮像する。実施の形態２では、１つの検査ストライプ２０（或いは検査ストライプ２２）における光学画像とスキャン幅Ｗの１／２だけＸ方向にずれた検査ストライプ２２（或いは検査ストライプ２０）における光学画像とを同時期に撮像した後、スキャン幅ＷだけＸ方向にずれた位置で今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像をそれぞれが連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。

図１０は、実施の形態２におけるラインセンサのずらし方の一例を示す概念図である。
図１０において、ラインセンサ１０５，１７２に２０４８画素分のＸ方向に並ぶ複数の受光素子３０が配置されているものを用いると、ラインセンサ１０５とラインセンサ１７２は、５１２画素分だけＸ方向にずれた位置に配置される。そしてその配置位置を維持した状態で撮像されることになる。このように、各画素データは、複数の受光素子３０の素子数の１／２ずれた２つのラインセンサ１０５，１７２によって重複して撮像されると好適である。但し、１／２に限るものではない。各ラインセンサ１０５，１７２が備える複数の受光素子３０の素子数より少ない素子数分Ｘ方向に画素単位でずらした位置に、ラインセンサ１０５，１７２は互いに配置されれば構わない。これにより被検査領域１０の各画素は異なるセンサによって重複して撮像されることになる。

具体的には、ラインセンサ１０５が第１の検査ストライプ２０ａのスキャン幅Ｗの１／２を含む検査ストライプ２２ａにおける画像を、そして、ラインセンサ１７２が第１の検査ストライプ２０ａにおける画像を共に検査方向としてＹ方向に向かって撮像した後、スキャン幅ＷだけＸ方向に移動し、その後、今度は、ラインセンサ１０５が検査ストライプ２２ｂにおける画像を、そして、ラインセンサ１７２が検査ストライプ２０ｂにおける画像を共に検査方向として−Ｙ方向に向かって撮像する。次に、スキャン幅ＷだけＸ方向に移動した後、今度は、ラインセンサ１０５が検査ストライプ２２ｃにおける画像を、そして、ラインセンサ１７２が検査ストライプ２０ｃにおける画像を共に検査方向としてＹ方向に向かって撮像する。このように、２つのラインセンサ１０５，１７２をスキャン幅Ｗの１／２だけずらした位置に配置して、２つのラインセンサ１０５，１７２を用いて連続的に画像を取得していく。これにより、被検査領域１０は、２つのラインセンサ１０５，１７２によって重複して撮像される。ここでは、２つのラインセンサを用いているが３つ以上のラインセンサを用いても構わないことは言うまでもない。

以上のように複数のセンサを用いて同じ画素位置を撮像しても好適である。これにより同じ画素位置を異なる受光素子で撮像することができる。ここでも画素単位でずらしているので１つのセンサでセンサ端部の素子が用いられても他のセンサでは端部ではない受光素子が用いられる。

ラインセンサ１０５，１７２上に結像されたパターンの像は、ラインセンサ１０５，１７２の各受光素子３０によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。そして、検査ストライプ２０（２２）毎にストライプパターンメモリ１２３に画素データが格納される。その後、画素データは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。そして、比較回路１０８内で複数のセンサによって撮像された各画素データは画素毎に累積されることになる。以降の工程は、実施の形態１と同様である。

上述した各実施の形態では、ラインセンサを用いているが受光素子を２次元配列させた２次元センサ（例えば、ＴＤＩセンサー）を用いても構わない。２次元センサを用いた場合でも各画素データは画素毎に累積されることになる。その場合でも画素単位でずらしているので一方でセンサ端部の素子が用いられても他方で端部ではない受光素子を用いることができる。よって、特に、端部での特性のばらつきを低減させることができる。

以上の説明において、「〜部」、或いは「〜回路」と記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、演算制御部を構成するオートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、参照回路１１２、比較回路１０８及び位置回路１０７内の各回路等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、以上の説明で受光素子は被検査試料の透過画像、反射画像のどちらを採取する構成でも構わない。また、複数の受光素子を装備して、透過画像と反射画像を同時に採取する構成にも、本発明は有効である。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、検査装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのパターン検査装置及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１における比較回路の内部構成を示す概念図である。 実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。 実施の形態１におけるラインセンサのずらし方の一例を示す概念図である。 実施の形態１におけるラインセンサをずらしたことにより撮像される画素を説明するための概念図である。 実施の形態１における光学画像の他の取得手順を説明するための概念図である。 往路と復路で同方向に進む場合におけるラインセンサのずらし方の一例を示す概念図である。 実施の形態２におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。 実施の形態２における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。 実施の形態２におけるラインセンサのずらし方の一例を示す概念図である。

符号の説明

１０ 被検査領域
２０，２２ 検査ストライプ
３０ 受光素子
４０ 画素
１００ 検査装置
１０１ フォトマスク
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 拡大光学系
１０５，１７２ ラインセンサ
１０６ センサ回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１２ 参照回路
１１３ オートローダ制御回路
１１４ テーブル制御回路
１１５ 磁気テープ装置
１１６ ＦＤ
１１７ ＣＲＴ
１１８ パターンモニタ
１１９ プリンタ
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１２３ ストライプパターンメモリ
１３０ オートローダ
１３１ ダイ−データベース比較回路
１３２，１４２，１４４ 累積部
１３４ 参照データメモリ
１３６，１４５，１４６ 累積データメモリ
１３８，１４８ 位置合わせ部
１３９，１４９ 比較部
１４０ ダイ−ダイ比較回路
１７０ 照明光学系

Claims (5)

1. 被検査試料を載置するステージと、
   前記ステージと相対的に移動する第１の方向と直交する第２の方向に並ぶ複数の受光素子を有し、前記複数の受光素子を用いて前記被検査試料の光学画像を撮像するセンサと、
   前記第２の方向に画素単位でずらした位置で前記センサによって重複して撮像された各画素データを画素毎に累積する累積部と、
   画素毎に累積された画素データと同数だけ累積加算されたデータとなる所定の参照データを作成する参照データ作成部と、
   画素毎に累積された画素データと、前記画素データと同数だけ累積加算されたデータとして作成された所定の参照データとを比較する比較部と、
   を備えたことを特徴とするパターン検査装置。
2. 被検査試料を載置するステージと、
   前記ステージと相対的に移動する第１の方向と直交する第２の方向に並ぶ複数の受光素子を有し、前記複数の受光素子の素子数より少ない素子数分前記第２の方向に画素単位でずらした位置に互いに配置され、前記複数の受光素子を用いて前記被検査試料の光学画像を撮像する複数のセンサと、
   前記複数のセンサによって撮像された各画素データを画素毎に累積する累積部と、
   画素毎に累積された画素データと、前記画素データと同数だけ累積加算されたデータとして作成された所定の参照データとを比較する比較部と、
   を備え、
   前記複数のセンサによって、各画素データは、重複して撮像されることを特徴とするパターン検査装置。
3. 各画素データは、前記複数の受光素子の素子数の１／２ずれた位置で重複して撮像されることを特徴とする請求項１又は２記載のパターン検査装置。
4. 各画素データは、前記ステージと前記被検査試料とが相対的に移動する一方向に向かって重複して撮像されることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のパターン検査装置。
5. 検査方向と直交する方向に複数の受光素子を有するセンサを画素単位でずらした位置で被検査試料の光学画像を重複して撮像する工程と、
   重複して撮像された各画素データを画素毎に累積する工程と、
   画素毎に累積された画素データと同数だけ累積加算されたデータとなる所定の参照データを作成する工程と、
   画素毎に累積された画素データと、前記画素データと同数だけ累積加算されたデータとして作成された所定の参照データとを比較し、その結果を出力する工程と、
   を備えたことを特徴とするパターン検査方法。

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