JP6633892B2 - Polarized image acquisition device, pattern inspection device, and polarized image acquisition method - Google Patents

Polarized image acquisition device, pattern inspection device, and polarized image acquisition method Download PDF

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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

本発明は、偏光イメージ取得装置、パターン検査装置、及び偏光イメージ取得方法に関する。例えば、半導体製造に用いる露光用マスク基板の露光イメージの生成に利用可能な偏光イメージを取得する装置及び方法、並びにかかる露光用マスク基板のパターン欠陥を検査する装置及び方法に関する。   The present invention relates to a polarization image acquisition device, a pattern inspection device, and a polarization image acquisition method. For example, the present invention relates to an apparatus and a method for acquiring a polarization image that can be used to generate an exposure image of an exposure mask substrate used in semiconductor manufacturing, and an apparatus and a method for inspecting a pattern defect of the exposure mask substrate.

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。   2. Description of the Related Art In recent years, circuit line widths required for semiconductor devices have become increasingly smaller with the increase in integration and capacity of large-scale integrated circuits (LSIs). These semiconductor elements are formed by exposing and transferring a pattern onto a wafer using a reduction projection exposure apparatus called a stepper, using an original pattern on which a circuit pattern is formed (also referred to as a mask or a reticle; hereinafter, collectively referred to as a mask). It is manufactured by forming a circuit. Therefore, in manufacturing a mask for transferring such a fine circuit pattern onto a wafer, a pattern drawing apparatus using an electron beam capable of drawing a fine circuit pattern is used. A pattern circuit may be directly drawn on a wafer using such a pattern drawing apparatus. Alternatively, development of a laser beam drawing apparatus that draws using a laser beam other than the electron beam has been attempted.

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っている。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。   In addition, for the production of LSIs that require a large production cost, improvement of the yield is indispensable. However, as represented by a 1 gigabit-class DRAM (random access memory), patterns constituting an LSI are on the order of submicrons to nanometers. One of the major factors that reduce the yield is a pattern defect of a mask used when exposing and transferring an ultrafine pattern on a semiconductor wafer by photolithography. In recent years, with the miniaturization of LSI pattern dimensions formed on semiconductor wafers, the dimensions that must be detected as pattern defects have become extremely small. Therefore, it is necessary to improve the accuracy of a pattern inspection apparatus for inspecting a defect of a transfer mask used in LSI manufacturing.

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(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。   As an inspection method, an optical image obtained by imaging a pattern formed on a sample such as a lithography mask using a magnifying optical system at a predetermined magnification is compared with design data or an optical image obtained by imaging the same pattern on the sample. A method of performing an inspection by performing the inspection is known. For example, as a pattern inspection method, “die-to-die (die-to-die) inspection” in which optical image data obtained by imaging the same pattern at different locations on the same mask is compared, or a pattern is designed using CAD data designed as a mask. The drawing data (design pattern data) converted into the device input format for input by the drawing device when drawing is input to the inspection device, and a design image (reference image) is generated based on the data, and the pattern and the image are captured. There is a “die-to-database (die-database) inspection” for comparing the measured optical data with an optical image. In the inspection method in such an inspection apparatus, a sample is placed on a stage, and a light beam scans over the sample as the stage moves, thereby performing an inspection. The sample is irradiated with a light beam by a light source and an illumination optical system. Light transmitted or reflected by the sample is imaged on a sensor via an optical system. The image captured by the sensor is sent to a comparison circuit as measurement data. After the alignment of the images, the comparison circuit compares the measured data with the reference data according to an appropriate algorithm, and if they do not match, determines that there is a pattern defect.

製品サイクルが短い半導体製品において、製造所要時間を短縮することは重要な項目である。欠陥のあるマスクパターンをウェハに露光転写すると、そのウェハから作られた半導体装置は不良品になる。そのため、マスクのパターン欠陥検査を行うことは重要である。そして、欠陥検査で見つかった欠陥は欠陥修正装置で修正される。しかしながら、見つかった欠陥をすべて修正すると製造所要時間の増加になり、製品価値を下げることにつながる。検査装置の開発が進むのに伴い、検査装置では、非常に小さなずれが生じてもパターン欠陥有りと判定する。しかし、実際の露光装置でマスクパターンをウェハ上に転写する際、ウェハ上で回路の断線或いは/及び短絡等がかかる欠陥によって生じないのであれば、集積回路としては使用可能である。よって、露光装置でウェハ上に露光される露光イメージを取得することが望まれる。しかしながら、露光装置ではマスクパターンを縮小してウェハに結像するのに対して、検査装置ではマスクパターンを拡大してセンサに結像する。よって、マスク基板に対して2次側の光学系の構成がそもそも異なっている。よって、いくら照明光の状態を露光装置に合わせても、そのままでは露光装置で転写される場合のパターン画像を検査装置で再現することは困難である。   In a semiconductor product having a short product cycle, it is important to reduce the time required for manufacturing. When a mask pattern having a defect is exposed and transferred to a wafer, a semiconductor device made from the wafer becomes defective. Therefore, it is important to inspect the mask for pattern defects. Then, the defect found in the defect inspection is corrected by the defect correcting device. However, correcting all the defects found increases production time and reduces product value. With the development of the inspection apparatus, the inspection apparatus determines that there is a pattern defect even if a very small displacement occurs. However, when a mask pattern is transferred onto a wafer by an actual exposure apparatus, the circuit can be used as an integrated circuit as long as the disconnection and / or short circuit of the circuit is not caused by such a defect on the wafer. Therefore, it is desired to obtain an exposure image to be exposed on a wafer by an exposure apparatus. However, in an exposure apparatus, a mask pattern is reduced and formed on a wafer, whereas in an inspection apparatus, a mask pattern is enlarged and formed on a sensor. Therefore, the configuration of the optical system on the secondary side with respect to the mask substrate is different from the first. Therefore, it is difficult to reproduce a pattern image transferred by the exposure apparatus by the inspection apparatus as it is, no matter how the illumination light is adjusted to the exposure apparatus.

ここで、空中画像なる像を利用して、露光装置で露光転写される露光イメージを検査する専用機について開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Here, a dedicated machine for inspecting an exposure image exposed and transferred by an exposure device using an aerial image is disclosed (for example, see Patent Document 1).

特開2001−235853号公報JP 2001-235853 A

そこで、本発明の一態様は、露光装置で転写される場合の露光イメージ画像を作成するために利用可能な偏光イメージを取得する装置及び方法を提供する。また、かかる偏光イメージを利用した検査装置を提供する。   Thus, one aspect of the present invention provides an apparatus and method for acquiring a polarization image that can be used to create an exposure image when transferred by an exposure apparatus. In addition, an inspection device using such a polarization image is provided.

本発明の一態様の偏光イメージ取得装置は、
パターンが形成された、露光用のマスク基板を載置する移動可能なステージと、
マスク基板が露光装置に配置された場合にマスク基板からの透過光を入射して被露光基板に結像する露光装置の縮小光学系がマスク基板からの透過光を入射する場合と同様の開口数で、マスク基板上に照明された照明光がマスク基板を透過した透過光を入射する対物レンズと、
対物レンズに対してマスク基板とは反対側の位置であって対物レンズの瞳位置付近に配置され、対物レンズを通過後の透過光のP偏光波とS偏光波とのうちP偏光波を互いに直交する2方向の一方の方向に、S偏光波を前記互いに直交する前記2方向の他方の方向に、同時に揃える分割型1/2波長板と、
透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方の通過を制限する、偏光子と偏光ビームスプリッタとの1つにより構成される制限機構と、
制限機構が上述した他方を通過させ、上述した一方の通過を制限するように、制限機構を回転させる駆動機構と、
制限機構を通過した光を、露光装置の縮小光学系よりも十分小さい開口数で結像させる結像レンズと、
結像レンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと、
を備えたことを特徴する。
A polarized light image acquisition device according to one embodiment of the present invention,
A movable stage on which a pattern-formed, mask substrate for exposure is mounted,
When the mask substrate is placed in the exposure apparatus, the same numerical aperture as in the case where the reduction optical system of the exposure apparatus that forms an image on the substrate to be exposed by transmitting the transmitted light from the mask substrate enters the transmitted light from the mask substrate An illumination lens illuminated on the mask substrate receives the transmitted light transmitted through the mask substrate, and an objective lens.
The mask substrate relative to the objective lens is disposed near the pupil position of the objective lens at a position opposite to the P-polarized light wave out of the P-polarized light wave and S-polarized light waves of the transmitted light after passing through the objective lens with each other A split-type half-wave plate that simultaneously aligns the S-polarized wave in one of the two orthogonal directions in the other of the two orthogonal directions ,
A limiting mechanism configured to pass one of a P-polarized wave and an S-polarized wave of transmitted light and to limit the other, and configured by one of a polarizer and a polarizing beam splitter;
A drive mechanism that rotates the limiting mechanism so that the limiting mechanism allows the other to pass, and restricts the above-described one to pass,
An imaging lens that forms an image of light having passed through the limiting mechanism with a numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus,
An image sensor that captures an image formed by the imaging lens;
It is characterized by having.

本発明の他の態様の偏光イメージ取得装置は、
パターンが形成された、露光用のマスク基板を載置する移動可能なステージと、
マスク基板が露光装置に配置された場合にマスク基板からの透過光を入射して被露光基板に結像する露光装置の縮小光学系がマスク基板からの透過光を入射する場合と同様の開口数で、マスク基板上に結像された照明光がマスク基板を透過した透過光を入射する対物レンズと、
対物レンズに対してマスク基板とは反対側の位置であって対物レンズの瞳位置付近に配置され、対物レンズを通過後の透過光のP偏光波とS偏光波とのうちP偏光波を互いに直交する2方向の一方の方向に、S偏光波を前記互いに直交する前記2方向の他方の方向に、同時に揃える分割型1/2波長板と、
透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方の通過を制限する、偏光子と偏光ビームスプリッタとの1つにより構成される制限機構と、
制限機構がかかる他方を通過させ、かかる一方の通過を制限するように、偏光方向を90°回転させる1/2波長板と、
回転用の1/2波長板を回転させる駆動機構と、
制限機構を通過した光を、露光装置の縮小光学系よりも十分小さい開口数で結像させる結像レンズと、
結像レンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと、
を備え
前記分割型1/2波長板の配置位置の前記対物レンズの瞳位置からのずれ量ΔLは、前記対物レンズの瞳径D、前記対物レンズの視野径d、前記対物レンズの焦点距離fを用いて、以下の式(1)を満たすことを特徴する。
(1) ΔL<0.05・D・f/d
A polarization image acquisition device according to another aspect of the present invention includes:
A movable stage on which a pattern-formed, mask substrate for exposure is mounted,
When the mask substrate is placed in the exposure apparatus, the same numerical aperture as in the case where the reduction optical system of the exposure apparatus that forms an image on the substrate to be exposed by transmitting the transmitted light from the mask substrate enters the transmitted light from the mask substrate An illumination lens formed on the mask substrate, and an objective lens for transmitting the transmitted light transmitted through the mask substrate;
The mask substrate relative to the objective lens is disposed near the pupil position of the objective lens at a position opposite to the P-polarized light wave out of the P-polarized light wave and S-polarized light waves of the transmitted light after passing through the objective lens with each other A split-type half-wave plate that simultaneously aligns the S-polarized wave in one of the two orthogonal directions in the other of the two orthogonal directions ,
A limiting mechanism configured to pass one of a P-polarized wave and an S-polarized wave of transmitted light and to limit the other, and configured by one of a polarizer and a polarizing beam splitter;
A half-wave plate that rotates the polarization direction by 90 ° so that the restricting mechanism allows the other to pass, and restricts the other one;
A drive mechanism for rotating a half-wave plate for rotation,
An imaging lens that forms an image of light having passed through the limiting mechanism with a numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus,
An image sensor that captures an image formed by the imaging lens;
Equipped with a,
The amount of deviation ΔL of the position of the split type half-wave plate from the pupil position of the objective lens is determined using the pupil diameter D of the objective lens, the field diameter d of the objective lens, and the focal length f of the objective lens. Therefore , the following expression (1) is satisfied .
(1) ΔL <0.05 · D · f / d

本発明の他の態様の偏光イメージ取得装置は、
パターンが形成された、露光用のマスク基板を載置する移動可能なステージと、
マスク基板が露光装置に配置された場合にマスク基板からの透過光を入射して被露光基板に結像する露光装置の縮小光学系がマスク基板からの透過光を入射する場合と同様の開口数で、マスク基板上に照明された照明光がマスク基板を透過した透過光を入射する対物レンズと、
対物レンズに対してマスク基板とは反対側の位置であって対物レンズの瞳位置付近に配置され、前記対物レンズを通過後の透過光のP偏光波とS偏光波のそれぞれの偏光イメージを同時に取得するため、対物レンズを通過後の透過光のP偏光波とS偏光波とのうちP偏光波を互いに直交する2方向の一方の方向に、S偏光波を前記互いに直交する前記2方向の他方の方向に、同時に揃える分割型1/2波長板と、
透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方を反射する偏光ビームスプリッタと、
偏光ビームスプリッタを通過した光を、露光装置の縮小光学系よりも十分小さい開口数で結像させる第1の結像レンズと、
第1の結像レンズにより結像された像を撮像する第1のイメージセンサと、
偏光ビームスプリッタにより反射された光を、露光装置の縮小光学系よりも十分小さい上述した開口数で結像させる第2の結像レンズと、
第2の結像レンズにより結像された像を撮像する第2のイメージセンサと、
を備えたことを特徴する。
A polarization image acquisition device according to another aspect of the present invention includes:
A movable stage on which a pattern-formed, mask substrate for exposure is mounted,
When the mask substrate is placed in the exposure apparatus, the same numerical aperture as in the case where the reduction optical system of the exposure apparatus that forms an image on the substrate to be exposed by transmitting the transmitted light from the mask substrate enters the transmitted light from the mask substrate An illumination lens illuminated on the mask substrate receives the transmitted light transmitted through the mask substrate, and an objective lens.
It is located on the opposite side of the mask substrate with respect to the objective lens and near the pupil position of the objective lens, and simultaneously transmits the respective P-polarized wave and S-polarized wave images of the transmitted light after passing through the objective lens. In order to obtain the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light after passing through the objective lens, the P-polarized wave in one of two directions orthogonal to each other, and the S-polarized wave in the two directions orthogonal to each other. A split-type half-wave plate that is simultaneously aligned in the other direction ;
A polarizing beam splitter that transmits one of a P-polarized wave and an S-polarized wave of transmitted light and reflects the other;
A first imaging lens that forms an image of light having passed through the polarizing beam splitter with a numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus;
A first image sensor that captures an image formed by the first imaging lens;
A second imaging lens for imaging the light reflected by the polarization beam splitter with the above-described numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus;
A second image sensor that captures an image formed by the second imaging lens;
It is characterized by having.

本発明の一態様のパターン検査装置は、
上述した偏光イメージ取得装置と、
P偏光波とS偏光波とのうち一方による第1の光学画像と、P偏光波とS偏光波とのうち他方による第2の光学画像とを合成する合成部と、
第1のダイにおける第1と第2の光学画像が合成された第1のダイ画像と、第1のダイと同様のパターンが形成された第2のダイにおける第1と第2の光学画像が合成された、第1のダイ画像に対応する第2のダイ画像と、を比較する比較部と、
を備えたことを特徴する。
A pattern inspection apparatus according to one embodiment of the present invention includes:
The above-described polarization image acquisition device,
A combining unit that combines a first optical image formed by one of the P-polarized wave and the S-polarized wave and a second optical image formed by the other of the P-polarized wave and the S-polarized wave;
The first die image in which the first and second optical images in the first die are combined and the first and second optical images in the second die in which a pattern similar to that of the first die is formed. A comparing unit that compares the synthesized second die image corresponding to the first die image,
It is characterized by having.

本発明の一態様の偏光イメージ取得方法は、
パターンが形成された、露光用のマスク基板に照明光を照明する工程と、
マスク基板が露光装置に配置された場合にマスク基板からの透過光を入射して被露光基板に結像する露光装置の縮小光学系がマスク基板からの透過光を入射する場合と同様の開口数で、照明光がマスク基板を透過した透過光を対物レンズに入射する工程と、
対物レンズに対してマスク基板とは反対側の位置であって対物レンズの瞳位置付近に配置された分割型1/2波長板を用いて、対物レンズを通過後の透過光のP偏光波とS偏光波とを互いに直交する方向に揃える工程と、
透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方の通過を制限する工程と、
通過したP偏光波とS偏光波とのうち一方を、露光装置の縮小光学系よりも十分小さい開口数でイメージセンサに結像させる工程と、
上述したイメージセンサを用いて、結像されたP偏光波とS偏光波とのうちの上述した一方による第1の像を撮像する工程と、
第1の像の光学画像を出力する工程と、
透過光のP偏光波とS偏光波とのうち上述した他方を通過させ、上述した一方の通過を制限する工程と、
通過したP偏光波とS偏光波とのうち上述した他方を、露光装置の縮小光学系よりも十分小さい上述した開口数で上述したイメージセンサに結像させる工程と、
上述したイメージセンサを用いて、結像されたP偏光波とS偏光波とのうちの上述した他方による第2の像を撮像する工程と、
第2の像の光学画像を出力する工程と、
を備えたことを特徴する。
According to one embodiment of the present invention, there is provided a polarization image acquiring method,
A step of illuminating the mask substrate for exposure with the illumination light, on which the pattern is formed,
When the mask substrate is placed in the exposure apparatus, the same numerical aperture as in the case where the reduction optical system of the exposure apparatus that forms an image on the substrate to be exposed by transmitting the transmitted light from the mask substrate enters the transmitted light from the mask substrate A step of irradiating the transmitted light transmitted through the mask substrate to the objective lens, and
Using a split-type half-wave plate located at a position opposite to the mask substrate with respect to the objective lens and near the pupil position of the objective lens, a P-polarized wave of the transmitted light after passing through the objective lens is used. Aligning the S-polarized waves in directions orthogonal to each other;
Passing one of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light and restricting the other,
Forming one of the passed P-polarized wave and S-polarized wave on the image sensor with a numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus;
Using the image sensor described above, capturing a first image of one of the imaged P-polarized wave and the S-polarized wave,
Outputting an optical image of the first image;
Passing the other of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light as described above, and restricting the above-mentioned one passage;
Imaging the other of the P-polarized wave and the S-polarized wave that have passed through the image sensor with the numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus,
Using the image sensor described above, capturing a second image of the other of the formed P-polarized wave and the S-polarized wave,
Outputting an optical image of the second image;
It is characterized by having.

本発明の他の態様の偏光イメージ取得方法は、
本発明の一態様の偏光イメージ取得方法は、
パターンが形成された、露光用のマスク基板に照明光を照明する工程と、
マスク基板が露光装置に配置された場合にマスク基板からの透過光を入射して被露光基板に結像する露光装置の縮小光学系がマスク基板からの透過光を入射する場合と同様の開口数で、照明光がマスク基板を透過した透過光を対物レンズに入射する工程と、
対物レンズに対してマスク基板とは反対側の位置であって対物レンズの瞳位置付近に配置された分割型1/2波長板を用いて、対物レンズを通過後の透過光のP偏光波とS偏光波とを互いに直交する方向に揃える工程と、
透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方を反射する工程と、
通過したP偏光波とS偏光波とのうち上述した一方を、露光装置の縮小光学系よりも十分小さい開口数で第1のイメージセンサに結像させる工程と、
第1のイメージセンサを用いて、結像されたP偏光波とS偏光波とのうちの上述した一方による第1の像を撮像する工程と、
第1の像の光学画像を出力する工程と、
透過光のP偏光波とS偏光波とのうち反射された上述した他方を、露光装置の縮小光学系よりも十分小さい上述した開口数で第2のイメージセンサに結像させる工程と、
第2のイメージセンサを用いて、結像されたP偏光波とS偏光波とのうちの上述した他方による第2の像を撮像する工程と、
第2の像の光学画像を出力する工程と、
を備えたことを特徴する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a polarization image acquiring method,
According to one embodiment of the present invention, there is provided a polarization image acquiring method,
A step of illuminating the exposure mask substrate with the pattern formed thereon, and
When the mask substrate is placed in the exposure apparatus, the same numerical aperture as in the case where the reduction optical system of the exposure apparatus that forms an image on the substrate to be exposed by transmitting the transmitted light from the mask substrate enters the transmitted light from the mask substrate A step of irradiating the transmitted light transmitted through the mask substrate to the objective lens, and
Using a split-type half-wave plate located at a position opposite to the mask substrate with respect to the objective lens and near the pupil position of the objective lens, a P-polarized wave of transmitted light after passing through the objective lens is used. Aligning the S-polarized waves in directions orthogonal to each other;
Passing one of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light and reflecting the other;
Forming an image of one of the P-polarized wave and the S-polarized wave that has passed on the first image sensor with a numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus;
Using the first image sensor to capture a first image of the above-mentioned one of the formed P-polarized wave and S-polarized wave;
Outputting an optical image of the first image;
Forming an image of the other of the reflected P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light on the second image sensor at the numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus;
Using the second image sensor to capture a second image of the other of the imaged P-polarized wave and S-polarized wave;
Outputting an optical image of the second image;
It is characterized by having.

本発明の一態様によれば、露光装置で転写される場合の露光イメージ画像を作成するための元になる偏光イメージを取得できる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to acquire a polarization image that is a source for creating an exposure image when transferred by an exposure apparatus.

実施の形態1におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating a configuration of a pattern inspection device according to a first embodiment. 実施の形態1における検査装置での開口数と露光装置での開口数とを比較するための概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for comparing a numerical aperture of an inspection device and a numerical aperture of an exposure device according to the first embodiment. 実施の形態1の比較例におけるS偏光波とP偏光波の特性について説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for describing characteristics of an S-polarized wave and a P-polarized wave in a comparative example of the first embodiment. 実施の形態1及び比較例におけるイメージ側開口数とS偏光波とP偏光波との関係を比較するための図である。FIG. 9 is a diagram for comparing the relationship between the image-side numerical aperture and the S-polarized wave and the P-polarized wave in the first embodiment and the comparative example. 実施の形態1におけるP偏光成分の像とS偏光成分の像とに分離して取得する手法を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for describing a method of separating and acquiring an image of a P-polarized component and an image of an S-polarized component in the first embodiment. 実施の形態1における分割型1/2波長板の構成と偏光成分の状態の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a split type half-wave plate and a state of a polarization component according to the first embodiment. 実施の形態1における分割型1/2波長板の配置位置を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an arrangement position of a split-type half-wave plate according to the first embodiment. 実施の形態1における検査領域を説明するための概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for describing an inspection area according to the first embodiment. 実施の形態1における比較回路の内部構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an internal configuration of a comparison circuit according to the first embodiment. 実施の形態2における検査装置の光学画像取得部の構成の一部を示す図である。13 is a diagram illustrating a part of a configuration of an optical image acquisition unit of the inspection device according to the second embodiment. 実施の形態3における検査装置の光学画像取得部の構成の一部を示す図である。13 is a diagram illustrating a part of a configuration of an optical image acquisition unit of the inspection device according to the third embodiment.

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構成図である。図1において、マスク基板101に形成されたパターンの欠陥を検査する検査装置100は、光学画像取得部150、及び制御系回路160(制御部)を備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of the pattern inspection apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, an inspection apparatus 100 for inspecting a defect of a pattern formed on a mask substrate 101 includes an optical image acquisition unit 150 and a control system circuit 160 (control unit).

光学画像取得部150(偏光イメージ取得装置)は、光源103、透過照明光学系170、移動可能に配置されたXYθテーブル102、拡大光学系104、分割型1/2波長板172、偏光ビームスプリッタ174、2つのフォトダイオードアレイ105,205(センサの一例)、2つのセンサ回路106,206、2つのストライプパターンメモリ123,223、及びレーザ測長システム122を有している。XYθテーブル102上には、マスク基板101が載置される。マスク基板101として、例えば、ウェハ等の半導体基板にパターンを転写する露光用のフォトマスクが含まれる。また、このフォトマスクには、検査対象となる複数の図形パターンによって構成されたパターンが形成されている。ここでは、同じ2つのパターンが左右に形成されている場合を示している。マスク基板101は、例えば、パターン形成面を下側に向けてXYθテーブル102に配置される。   The optical image acquisition unit 150 (polarization image acquisition device) includes a light source 103, a transmission illumination optical system 170, an XYθ table 102 movably arranged, an enlargement optical system 104, a split-type half-wave plate 172, and a polarization beam splitter 174. It has two photodiode arrays 105 and 205 (an example of a sensor), two sensor circuits 106 and 206, two stripe pattern memories 123 and 223, and a laser length measurement system 122. The mask substrate 101 is placed on the XYθ table 102. The mask substrate 101 includes, for example, an exposure photomask for transferring a pattern to a semiconductor substrate such as a wafer. Further, a pattern constituted by a plurality of graphic patterns to be inspected is formed on the photomask. Here, the case where the same two patterns are formed on the left and right is shown. The mask substrate 101 is arranged on the XYθ table 102 with the pattern formation surface facing downward, for example.

透過照明光学系170は、投影レンズ180、照明形状切替機構181、及び結像レンズ182を有している。また、透過照明光学系170は、その他のレンズ、ミラー、及び/又は光学素子を有していても構わない。   The transmitted illumination optical system 170 includes a projection lens 180, an illumination shape switching mechanism 181, and an imaging lens 182. In addition, the transmitted illumination optical system 170 may include other lenses, mirrors, and / or optical elements.

拡大光学系104は、対物レンズ171及び2つの結像レンズ176,178を有している。また、拡大光学系104は、対物レンズ171と結像レンズ176の間、及び/又は対物レンズ171と結像レンズ178の間に、その他のレンズ、及び/又はミラーを有していても構わない。   The magnifying optical system 104 has an objective lens 171 and two imaging lenses 176 and 178. Further, the magnifying optical system 104 may include another lens and / or a mirror between the objective lens 171 and the imaging lens 176 and / or between the objective lens 171 and the imaging lens 178. .

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、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。同様に、センサ回路206は、ストライプパターンメモリ223に接続され、ストライプパターンメモリ223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。   In the control system circuit 160, a control computer 110, which is a computer, is connected via a bus 120 to a position circuit 107, a comparison circuit 108, an autoloader control circuit 113, a table control circuit 114, a magnetic disk device 109, a magnetic tape device 115, a flexible disk The device (FD) 116, CRT 117, pattern monitor 118, and printer 119 are connected. Further, the sensor circuit 106 is connected to the stripe pattern memory 123, and the stripe pattern memory 123 is connected to the comparison circuit 108. Similarly, the sensor circuit 206 is connected to the stripe pattern memory 223, and the stripe pattern memory 223 is connected to the comparison circuit 108. The XYθ table 102 is driven by an X-axis motor, a Y-axis motor, and a θ-axis motor.

検査装置100では、光源103、XYθテーブル102、透過照明光学系170、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105,206、及びセンサ回路106,206により高倍率の検査光学系が構成されている。例えば、400〜500倍の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、例えばリニアモータを用いることができる。XYθテーブル102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である。そして、対物レンズ171は、制御計算機110の制御の下に図示しないオートフォーカス(AF)制御回路により動的にマスク基板101のパターン形成面に焦点位置(光軸方向:Z軸方向)が調整される。対物レンズ171は、例えば、図示しないピエゾ素子によって光軸方向(Z軸方向)に移動させられることにより、焦点位置が調整される。XYθテーブル102上に配置されたマスク基板101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。   In the inspection apparatus 100, a light source 103, an XYθ table 102, a transmission illumination optical system 170, a magnifying optical system 104, photodiode arrays 105 and 206, and sensor circuits 106 and 206 constitute a high-magnification inspection optical system. For example, an inspection optical system having a magnification of 400 to 500 times is configured. Table 102 is driven by table control circuit 114 under the control of control computer 110. It can be moved by a driving system such as a three-axis (XY-θ) motor that drives in the X, Y, and θ directions. As these X motor, Y motor, and θ motor, for example, a linear motor can be used. The XYθ table 102 can be moved in the horizontal and rotational directions by motors for each axis of XYθ. Then, the focus position (optical axis direction: Z-axis direction) of the objective lens 171 is dynamically adjusted on the pattern formation surface of the mask substrate 101 by an autofocus (AF) control circuit (not shown) under the control of the control computer 110. You. The focal position of the objective lens 171 is adjusted, for example, by being moved in the optical axis direction (Z-axis direction) by a piezo element (not shown). The moving position of the mask substrate 101 arranged on the XYθ table 102 is measured by the laser length measuring system 122 and supplied to the position circuit 107.

マスク基板101のパターン形成の基となる設計パターンデータ(描画データ)が検査装置100の外部から入力され、磁気ディスク装置109に格納されてもよい。   The design pattern data (drawing data) that is the basis for forming the pattern of the mask substrate 101 may be input from outside the inspection apparatus 100 and stored in the magnetic disk device 109.

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。   Here, FIG. 1 illustrates components necessary for describing the first embodiment. Needless to say, the inspection apparatus 100 may normally include other necessary components.

図2は、実施の形態1における検査装置での開口数と露光装置での開口数とを比較するための概念図である。図2(a)では、マスク基板に形成されたパターンを半導体基板に露光転写するステッパ等の露光装置の光学系の一部を示している。露光装置では、図示しない照明光がマスク基板300に照明され、マスク基板300からの透過光301は、対物レンズ302に入射され、対物レンズ302を通過した光305が半導体基板304(ウェハ:被露光基板)へ結像する。なお、図2(a)では、1つの対物レンズ302(縮小光学系)を示しているが、複数のレンズによる組み合わせであっても構わないことは言うまでもない。ここで、現状の露光装置では、マスク基板300に形成されたパターンを、例えば、1/4に縮小して半導体基板304に露光転写する。その際の露光装置の半導体基板304に対する開口数NAi(イメージi側の開口数)は、例えば、NAi=1.4に設定される。言い換えれば、対物レンズ302を通過可能な対物レンズ302の開口数NAi(イメージi側の開口数)は、例えば、NAi=1.4に設定される。露光装置では、マスク基板300からの透過光像を1/4に縮小しているので、対物レンズ302のマスク基板300に対する感度は1/4となる。言い換えれば、マスク基板300から対物レンズ302へ透過光が入射する場合の入射可能な対物レンズ302の開口数NAo(物体o側の開口数)は、NAiの1/4となり、NAo=0.35となる。よって、露光装置では、開口数NAo=0.35の光束のマスク基板300からの透過光像を非常に広い開口数NAi=1.4の光束の像として半導体基板304に露光転写していることになる。   FIG. 2 is a conceptual diagram for comparing the numerical aperture of the inspection apparatus and the numerical aperture of the exposure apparatus according to the first embodiment. FIG. 2A shows a part of an optical system of an exposure apparatus such as a stepper for exposing and transferring a pattern formed on a mask substrate onto a semiconductor substrate. In the exposure apparatus, illumination light (not shown) is illuminated on the mask substrate 300, transmitted light 301 from the mask substrate 300 is incident on the objective lens 302, and light 305 passing through the objective lens 302 is converted into a semiconductor substrate 304 (wafer: exposed light). Image on the substrate). Although FIG. 2A shows one objective lens 302 (reduction optical system), it goes without saying that a combination of a plurality of lenses may be used. Here, in the current exposure apparatus, the pattern formed on the mask substrate 300 is reduced to, for example, 4 and is exposed and transferred to the semiconductor substrate 304. At this time, the numerical aperture NAi (numerical aperture on the image i side) of the exposure apparatus with respect to the semiconductor substrate 304 is set to, for example, NAi = 1.4. In other words, the numerical aperture NAi (numerical aperture on the image i side) of the objective lens 302 that can pass through the objective lens 302 is set to, for example, NAi = 1.4. In the exposure apparatus, since the transmitted light image from the mask substrate 300 is reduced to 4, the sensitivity of the objective lens 302 to the mask substrate 300 is reduced to 4. In other words, the numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) of the objective lens 302 that can enter when transmitted light enters the objective lens 302 from the mask substrate 300 is 1 / of NAi, and NAo = 0.35 Becomes Therefore, in the exposure apparatus, the transmitted light image of the luminous flux having the numerical aperture NAo = 0.35 from the mask substrate 300 is exposed and transferred to the semiconductor substrate 304 as an image of the luminous flux having the very large numerical aperture NAi = 1.4. become.

これに対して、実施の形態1における検査装置100では、図2(b)に検査装置100の一部を示すように、図示しない照明光がマスク基板101に照明され、マスク基板101からの透過光190は、対物レンズを含む拡大光学系104に入射され、拡大光学系104を通過した光192がフォトダイオードアレイ105(イメージセンサ)へ結像する。その際、マスク基板101から拡大光学系104へ透過光190が入射する場合の入射可能な対物レンズの開口数NAo(物体o側の開口数)は、露光装置の対物レンズ302と等しくするため、例えばNAo=0.35に設定する。しかしながら、検査装置100では、マスク基板300からの透過光像を検査で比較可能にするために200〜500倍に拡大しているので、拡大光学系104のマスク基板101に対する感度は200〜500となる。よって、拡大光学系104のフォトダイオードアレイ105に対する開口数NAi(イメージi側の開口数)は、露光装置の対物レンズ302のように非常に広い開口数NAi=1.4にはできず、NAoの1/500〜1/200となり、例えば、開口数NAi=0.002になる。このように、拡大光学系104のフォトダイオードアレイ105に対する開口数NAi(イメージi側の開口数)は、露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)よりも十分小さい開口数NAiになる。なお、図2(b)では、拡大光学系104しか記載していないが、拡大光学系104内には複数のレンズが配置されている。拡大光学系104内には、上述したように、少なくとも対物レンズ171と結像レンズ176(及び結像レンズ178)とを有している。   On the other hand, in the inspection apparatus 100 according to the first embodiment, as shown in a part of the inspection apparatus 100 in FIG. The light 190 enters the magnifying optical system 104 including the objective lens, and the light 192 passing through the magnifying optical system 104 forms an image on the photodiode array 105 (image sensor). At this time, when the transmitted light 190 is incident on the magnifying optical system 104 from the mask substrate 101, the numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) of the objective lens which can be incident is made equal to the objective lens 302 of the exposure apparatus. For example, NAo = 0.35 is set. However, in the inspection apparatus 100, the transmitted light image from the mask substrate 300 is enlarged 200 to 500 times so that the inspection can be compared with the inspection. Therefore, the sensitivity of the magnifying optical system 104 to the mask substrate 101 is 200 to 500. Become. Therefore, the numerical aperture NAi (numerical aperture on the image i side) of the magnifying optical system 104 with respect to the photodiode array 105 cannot be set to a very large numerical aperture NAi = 1.4 like the objective lens 302 of the exposure apparatus, and NAo 1/500 to 1/200, for example, the numerical aperture NAi = 0.002. Thus, the numerical aperture NAi (numerical aperture on the image i side) of the magnifying optical system 104 with respect to the photodiode array 105 is sufficiently smaller than the numerical aperture NAi of the objective lens 302 (reducing optical system) of the exposure apparatus. Although FIG. 2B shows only the magnifying optical system 104, a plurality of lenses are arranged in the magnifying optical system 104. As described above, the magnifying optical system 104 includes at least the objective lens 171 and the imaging lens 176 (and the imaging lens 178).

よって、対物レンズ171は、マスク基板101が露光装置に配置された場合にマスク基板101からの透過光を入射して半導体基板304に結像する露光装置の対物レンズ302がマスク基板101からの透過光301を入射する場合と同様の開口数NAo(NAo=0.35)で、マスク基板101上に結像された照明光がマスク基板101を透過した透過光190を入射する。また、結像レンズ176(及び結像レンズ178)は、拡大光学系104内を通過した光を、露光装置の対物レンズ302よりも十分小さい開口数NAi(NAi=0.002)で結像させる。   Therefore, when the mask substrate 101 is arranged in the exposure apparatus, the objective lens 171 of the exposure apparatus that receives the transmitted light from the mask substrate 101 and forms an image on the semiconductor substrate 304 is formed by the objective lens 171. At the same numerical aperture NAo (NAo = 0.35) as when the light 301 is incident, the transmitted light 190 transmitted through the mask substrate 101 is incident on the illumination light formed on the mask substrate 101. The imaging lens 176 (and the imaging lens 178) forms an image of the light that has passed through the magnifying optical system 104 with a numerical aperture NAi (NAi = 0.002) sufficiently smaller than that of the objective lens 302 of the exposure apparatus. .

図3は、実施の形態1の比較例におけるS偏光波とP偏光波の特性について説明するための図である。図3では、比較例となる露光装置の対物レンズ302を通った光305が半導体基板304に結像する状態の一例を示している。対物レンズ302の半導体基板304に対する開口数NAi(イメージi側の開口数)は、非常に広い開口数NAi=1.4になるので、光の干渉の効果で光305の特にP偏光成分の振幅が減少、無くなる、或いは反転してしまう。   FIG. 3 is a diagram for explaining characteristics of an S-polarized wave and a P-polarized wave in a comparative example of the first embodiment. FIG. 3 shows an example of a state in which light 305 passing through an objective lens 302 of an exposure apparatus serving as a comparative example forms an image on a semiconductor substrate 304. The numerical aperture NAi (numerical aperture on the image i side) of the objective lens 302 with respect to the semiconductor substrate 304 is a very large numerical aperture NAi = 1.4. Decreases, disappears, or reverses.

図4は、実施の形態1及び比較例におけるイメージ側開口数とS偏光波とP偏光波との関係を比較するための図である。上述したように、露光装置では、対物レンズ302の半導体基板304側の開口数NAiが、NAi=1.4と非常に大きいため、図4に示すように、P偏光成分の振幅が減少、無くなる、或いは反転してしまう。また、S偏光成分の振幅については、対物レンズ302の半導体基板304側の開口数NAiに関わらず、同じ状態を維持する。   FIG. 4 is a diagram for comparing the relationship between the image-side numerical aperture and the S-polarized wave and the P-polarized wave in the first embodiment and the comparative example. As described above, in the exposure apparatus, since the numerical aperture NAi of the objective lens 302 on the side of the semiconductor substrate 304 is very large, that is, NAi = 1.4, the amplitude of the P-polarized light component is reduced or eliminated as shown in FIG. Or it will be inverted. Further, the same state of the amplitude of the S-polarized component is maintained regardless of the numerical aperture NAi of the objective lens 302 on the semiconductor substrate 304 side.

一方、上述したように、検査装置100では、拡大光学系104のフォトダイオードアレイ105側の開口数NAiが、NAi=0.0008と露光装置の対物レンズ302に比べて非常に(十分に)小さいため、かかるP偏光成分の振幅の減少等が生じない。S偏光成分の振幅については、同様に、同じ状態を維持する。   On the other hand, as described above, in the inspection apparatus 100, the numerical aperture NAi of the magnifying optical system 104 on the photodiode array 105 side is NAi = 0.0008, which is very (sufficiently) smaller than that of the objective lens 302 of the exposure apparatus. Therefore, the amplitude of the P-polarized light component does not decrease. The same state is maintained for the amplitude of the S-polarized component.

露光装置において半導体基板304に結像されるマスクパターン像の光も、検査装置100においてフォトダイオードアレイ105に結像されるマスクパターン像の光も、共にP偏光成分とS偏光成分の合成光なので、P偏光成分が異なれば、得られる光学画像は同じイメージ像にはならない。   Both the light of the mask pattern image formed on the semiconductor substrate 304 in the exposure apparatus and the light of the mask pattern image formed on the photodiode array 105 in the inspection apparatus 100 are both combined light of the P-polarized component and the S-polarized component. , P-polarized light components, the obtained optical images will not be the same image.

そこで、実施の形態1では、かかる現象を踏まえて、検査装置100において、フォトダイオードアレイ105に結像されるマスクパターン像をP偏光成分の像とS偏光成分の像とに分離して取得する。これにより、P偏光成分とS偏光成分との合成の仕方(割合)等を調整することにより、フォトダイオードアレイ105で撮像された2種類の画像から露光イメージを生成することができる。   Therefore, in the first embodiment, in consideration of such a phenomenon, the inspection apparatus 100 separates and acquires a mask pattern image formed on the photodiode array 105 into a P-polarized component image and an S-polarized component image. . Thus, by adjusting the manner (ratio) of combining the P-polarized component and the S-polarized component, an exposure image can be generated from the two types of images captured by the photodiode array 105.

図5は、実施の形態1におけるP偏光成分の像とS偏光成分の像とに分離して取得する手法を説明するための図である。図5では、図1の構成の一部を示している。図5において、点線は各レンズからの瞳位置を示している。なお、図1と図5の各構成の位置の縮尺等については一致させていない。光源103から検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光(例えば、DUV光)が発生する。発生された光は、投影レンズ180によって照明形状切替機構181に照明され、照明形状切替機構181によって、照明光(検査光)の形状を露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状に変更される。かかる露光装置で使用する照明形状と同様の照明光が、結像レンズ182によって、マスク基板101のパターン形成面とは反対の裏面側からマスク基板101のパターン形成面に結像される。マスク基板101を透過した透過光(マスクパターン像)は、露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)がマスク基板101からの透過光を入射する場合と同様の開口数NAo(NAo=0.35)の対物レンズ171に入射し、対物レンズ171によって平行に分割型1/2波長板172に投影される。よって、検査装置100のここまでの光学条件は露光装置と同様にできる。   FIG. 5 is a diagram for explaining a method of acquiring a P-polarized component image and an S-polarized component image separately according to the first embodiment. FIG. 5 shows a part of the configuration of FIG. In FIG. 5, a dotted line indicates a pupil position from each lens. It should be noted that the scales and the like of the positions of the components in FIGS. 1 and 5 are not matched. Laser light (for example, DUV light) having a wavelength equal to or less than the ultraviolet range, which is inspection light, is generated from the light source 103. The generated light is illuminated on the illumination shape switching mechanism 181 by the projection lens 180, and the illumination shape switching mechanism 181 changes the shape of the illumination light (inspection light) to the same illumination shape as the illumination shape used in the exposure apparatus. You. Illumination light having the same illumination shape as used in such an exposure apparatus is imaged by the imaging lens 182 on the pattern formation surface of the mask substrate 101 from the back surface opposite to the pattern formation surface of the mask substrate 101. The transmitted light (mask pattern image) transmitted through the mask substrate 101 has the same numerical aperture NAo (NAo = 0.35) as when the objective lens 302 (reducing optical system) of the exposure apparatus receives the transmitted light from the mask substrate 101. 2) is incident on the objective lens 171 and is projected on the split type half-wave plate 172 by the objective lens 171 in parallel. Therefore, the optical conditions up to this point of the inspection apparatus 100 can be the same as those of the exposure apparatus.

そして、分割型1/2波長板172は、対物レンズ171に対してマスク基板101とは反対側の位置であって対物レンズ171の瞳位置付近に配置される。そして、分割型1/2波長板172は、対物レンズ171を通過後の透過光のP偏光波とS偏光波とを互いに直交する方向に揃える。方向を揃えることで、P偏光波を他から分離して残すことができるように事前環境を整えることができる。或いはS偏光波を他から分離して残すことができるように事前環境を整えることができる。   The split-type half-wave plate 172 is disposed on the opposite side of the objective lens 171 from the mask substrate 101 and near the pupil position of the objective lens 171. Then, the split-type half-wave plate 172 aligns the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light after passing through the objective lens 171 in directions orthogonal to each other. By aligning the directions, a pre-environment can be prepared so that the P-polarized wave can be separated and left from others. Alternatively, a pre-environment can be prepared so that the S-polarized wave can be separated and left.

図6は、実施の形態1における分割型1/2波長板の構成と偏光成分の状態の一例を示す図である。図6の例では、分割型1/2波長板172の一例として、8分割型の1/2波長板が示されている。図6(a)に示すように、8分割型の1/2波長板172は、8領域に分割されており、各々の領域で点線で示す進相軸の方向が異なる。図6(a)に示すように、S偏光成分は、透過光の円周方向を向いており、8分割型の1/2波長板を通過させることで、例えば、x方向に揃えられる。一方、図6(b)に示すように、P偏光成分は、透過光の径方向を向いており、8分割型の1/2波長板を通過させることで、S偏光成分とは直交する、例えば、y方向に揃えられる。図6の例では、8分割型を示したが、これに限るものではない。4分割型であってもよいし、16分割型であってもよいし、その他の分割型であってもよい。透過光(マスクパターン像)について、P偏光成分とS偏光成分とを互いに直交する方向に揃えることができればよい。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a configuration of a split half-wave plate and a state of a polarization component according to the first embodiment. In the example of FIG. 6, an eight-segmented half-wave plate is shown as an example of the split half-wave plate 172. As shown in FIG. 6A, the eight-segment half-wave plate 172 is divided into eight regions, and the direction of the fast axis indicated by a dotted line differs in each region. As shown in FIG. 6A, the S-polarized light component is oriented in the circumferential direction of the transmitted light, and is, for example, aligned in the x-direction by passing through an 8-split type half-wave plate. On the other hand, as shown in FIG. 6B, the P-polarized light component is directed in the radial direction of the transmitted light, and is orthogonal to the S-polarized light component by passing through an 8-divided half-wave plate. For example, they are aligned in the y direction. In the example of FIG. 6, the eight-segment type is shown, but the invention is not limited to this. It may be a four-split type, a sixteen-split type, or another split type. It is only necessary that the P-polarized light component and the S-polarized light component of the transmitted light (mask pattern image) can be aligned in directions orthogonal to each other.

図7は、実施の形態1における分割型1/2波長板の配置位置を説明するための図である。分割型1/2波長板172は、対物レンズ171に対してマスク基板101とは反対側の位置であって対物レンズ171の瞳位置付近に配置される。分割型1/2波長板172の位置での光線の広がりは、対物レンズ171の瞳径D(対物レンズ171を通過した軸上平行光束の最大径)の5%以下が望ましい。そのため、分割型1/2波長板172の配置位置の対物レンズ171の瞳位置からのずれ量ΔLは、対物レンズ171の瞳径D、対物レンズ171の視野径d、対物レンズ171の焦点距離fを用いて、以下の式(1)を満たすと好適である。
(1) ΔL<0.05・D・f/d
FIG. 7 is a diagram for explaining an arrangement position of the split-type half-wave plate in the first embodiment. The split-type half-wave plate 172 is disposed at a position opposite to the mask substrate 101 with respect to the objective lens 171 and near a pupil position of the objective lens 171. The spread of the light beam at the position of the split type half-wave plate 172 is desirably 5% or less of the pupil diameter D of the objective lens 171 (the maximum diameter of the on-axis parallel light beam passing through the objective lens 171). Therefore, the amount of deviation ΔL of the arrangement position of the split type half-wave plate 172 from the pupil position of the objective lens 171 is determined by the pupil diameter D of the objective lens 171, the field diameter d of the objective lens 171, and the focal length f of the objective lens 171. It is preferable that the following formula (1) is satisfied using
(1) ΔL <0.05 · D · f / d

よって、分割型1/2波長板172は、対物レンズ171の瞳位置から、かかる瞳位置のずれ量ΔL内に配置されると良い。   Therefore, it is preferable that the split-type half-wave plate 172 is disposed within a shift amount ΔL of the pupil position from the pupil position of the objective lens 171.

分割型1/2波長板172を透過した透過光は、偏光ビームスプリッタ174に入射され、偏光ビームスプリッタ174は、透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方を反射する。図5の例では、透過光のP偏光波を通過させ、S偏光波を反射する。透過する偏光成分と反射する偏光成分との関係は逆であっても構わない。分割型1/2波長板172によって、同じ偏光波の方向が揃えられているので、偏光ビームスプリッタ174によって、P偏光波とS偏光波とを分離できる。   The transmitted light transmitted through the split type half-wave plate 172 is incident on the polarization beam splitter 174, and the polarization beam splitter 174 transmits one of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light and reflects the other. I do. In the example of FIG. 5, a P-polarized wave of transmitted light is transmitted, and an S-polarized wave is reflected. The relationship between the transmitted polarization component and the reflected polarization component may be reversed. Since the directions of the same polarized waves are aligned by the split type half-wave plate 172, the P-polarized wave and the S-polarized wave can be separated by the polarizing beam splitter 174.

偏光ビームスプリッタ174を通過した光(例えばP偏光波)は結像レンズ176に入射し、結像レンズ176(第1の結像レンズ)は、入射した光を露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)の開口数(NAi=1.4)よりも十分小さい開口数(NAi=0.0008)でフォトダイオードアレイ105に結像させる。   The light (for example, a P-polarized wave) that has passed through the polarizing beam splitter 174 enters the imaging lens 176, and the imaging lens 176 (first imaging lens) converts the incident light into the objective lens 302 (reducing optics) of the exposure apparatus. An image is formed on the photodiode array 105 with a numerical aperture (NAi = 0.0008) sufficiently smaller than the numerical aperture (NAi = 1.4) of the (system).

フォトダイオードアレイ105(第1のイメージセンサ)は、結像レンズ176により結像された像(例えばP偏光成分の像)(第1の像)を撮像する。   The photodiode array 105 (first image sensor) captures an image (for example, an image of a P-polarized component) (first image) formed by the imaging lens 176.

偏光ビームスプリッタ174を反射した光(例えばS偏光波)は結像レンズ178に入射し、結像レンズ178(第2の結像レンズ)は、入射した光を露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)の開口数(NAi=1.4)よりも十分小さい開口数(NAi=0.0008)でフォトダイオードアレイ205に結像させる。   The light (for example, an S-polarized wave) reflected by the polarization beam splitter 174 enters the imaging lens 178, and the imaging lens 178 (the second imaging lens) converts the incident light into the objective lens 302 (reducing optics) of the exposure apparatus. An image is formed on the photodiode array 205 with a numerical aperture (NAi = 0.0008) sufficiently smaller than the numerical aperture of the system (NAi = 1.4).

フォトダイオードアレイ205(第2のイメージセンサ)は、結像レンズ178により結像された像(例えばS偏光成分の像)(第2の像)を撮像する。   The photodiode array 205 (second image sensor) captures an image (for example, an image of an S-polarized component) (second image) formed by the imaging lens 178.

なお、フォトダイオードアレイ105,205として、例えば、TDI(タイム・ディレイ・インテグレーション)センサ等を用いると好適である。フォトダイオードアレイ105,205(イメージセンサ)は、マスク基板101が載置されたXYθテーブル102が移動している状態で、マスク基板101に形成されたパターンの対応する偏光成分の光学画像を撮像する。   It is preferable to use, for example, a TDI (time delay integration) sensor or the like as the photodiode arrays 105 and 205. The photodiode arrays 105 and 205 (image sensors) capture an optical image of a polarization component corresponding to the pattern formed on the mask substrate 101 while the XYθ table 102 on which the mask substrate 101 is mounted is moving. .

図8は、実施の形態1における検査領域を説明するための概念図である。マスク基板101の検査領域10(検査領域全体)は、図8に示すように、例えばy方向に向かって、スキャン幅Wの短冊状の複数の検査ストライプ20に仮想的に分割される。そして、検査装置100では、検査ストライプ20毎に画像(ストライプ領域画像)を取得していく。検査ストライプ20の各々に対して、レーザ光を用いて、当該ストライプ領域の長手方向(x方向)に向かって当該ストライプ領域内に配置される図形パターンの画像を撮像する。XYθテーブル102の移動によって、マスク基板101がx方向に移動させられ、その結果、フォトダイオードアレイ105,205が相対的に−x方向に連続移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ105,205では、図8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。言い換えれば、センサの一例となるフォトダイオードアレイ105,205は、XYθテーブル102と相対移動しながら、検査光を用いてマスク基板101に形成されたパターンの光学画像を撮像する。実施の形態1では、1つの検査ストライプ20における光学画像を撮像した後、y方向に次の検査ストライプ20の位置まで移動して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。   FIG. 8 is a conceptual diagram for describing an inspection area according to the first embodiment. As shown in FIG. 8, the inspection region 10 (entire inspection region) of the mask substrate 101 is virtually divided into a plurality of strip-shaped inspection stripes 20 having a scan width W, for example, in the y direction. Then, the inspection apparatus 100 acquires an image (stripe region image) for each inspection stripe 20. For each of the inspection stripes 20, an image of a graphic pattern arranged in the stripe region is taken in the longitudinal direction (x direction) of the stripe region using laser light. Movement of the XYθ table 102 moves the mask substrate 101 in the x direction. As a result, an optical image is acquired while the photodiode arrays 105 and 205 relatively continuously move in the −x direction. The photodiode arrays 105 and 205 continuously capture an optical image having a scan width W as shown in FIG. In other words, the photodiode arrays 105 and 205, which are examples of the sensor, capture an optical image of the pattern formed on the mask substrate 101 using the inspection light while relatively moving with the XYθ table 102. In the first embodiment, after capturing an optical image of one inspection stripe 20, the optical image having the scan width W is similarly moved while moving in the y direction to the position of the next inspection stripe 20 and in the opposite direction. Image continuously. That is, imaging is repeated in the forward (FWD) -back forward (BWD) direction heading in the opposite direction on the outward path and the return path.

ここで、撮像の方向は、フォワード(FWD)−バックフォワード(BWD)の繰り返しに限るものではない。一方の方向から撮像してもよい。例えば、FWD−FWDの繰り返しでもよい。或いは、BWD−BWDの繰り返しでもよい。   Here, the imaging direction is not limited to repetition of forward (FWD) -backforward (BWD). The image may be taken from one direction. For example, repetition of FWD-FWD may be used. Alternatively, BWD-BWD may be repeated.

フォトダイオードアレイ105上に結像されたP偏光光のパターンの像は、フォトダイオードアレイ105の各受光素子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、ストライプパターンメモリ123に、測定対象の検査ストライプ20の画素データが格納される。かかる画素データ(ストライプ領域画像)を撮像する際、フォトダイオードアレイ105のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が60%入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いると好適である。   The image of the pattern of the P-polarized light formed on the photodiode array 105 is photoelectrically converted by each light receiving element of the photodiode array 105 and further A / D (analog / digital) converted by the sensor circuit 106. Then, the pixel data of the inspection stripe 20 to be measured is stored in the stripe pattern memory 123. When capturing such pixel data (striped region image), the dynamic range of the photodiode array 105 is preferably, for example, a dynamic range that maximizes the gradation when the amount of illumination light is 60% incident.

一方、フォトダイオードアレイ205上に結像されたS偏光光のパターンの像は、フォトダイオードアレイ205の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路206によってA/D(アナログ・デジタル)変換される。そして、ストライプパターンメモリ223に、測定対象の検査ストライプ20の画素データが格納される。かかる画素データ(ストライプ領域画像)を撮像する際、フォトダイオードアレイ205のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が60%入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いると好適である。   On the other hand, the image of the pattern of the S-polarized light formed on the photodiode array 205 is photoelectrically converted by each light receiving element of the photodiode array 205, and further A / D (analog / digital) converted by the sensor circuit 206. . Then, the pixel data of the inspection stripe 20 to be measured is stored in the stripe pattern memory 223. When capturing such pixel data (striped region image), the dynamic range of the photodiode array 205 is preferably, for example, a dynamic range with the maximum gradation when the amount of illumination light is 60% incident.

また、検査ストライプ20の光学画像を取得する際、レーザ測長システム122は、XYθテーブル102の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路107に出力される。位置回路107(演算部)は、測長された位置情報を用いて、マスク基板101の位置を演算する。   When acquiring the optical image of the inspection stripe 20, the laser length measurement system 122 measures the position of the XYθ table 102. The measured position information is output to the position circuit 107. The position circuit 107 (arithmetic unit) calculates the position of the mask substrate 101 using the measured position information.

その後、P偏光光のストライプ領域画像は、位置回路107から出力されたXYθテーブル102上におけるマスク基板101の位置を示すデータと共に比較回路108に送られる。P偏光光の測定データ(画素データ)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。比較回路108内に出力されたP偏光光のストライプ領域画像は、後述する記憶装置に格納される。   Thereafter, the stripe region image of the P-polarized light is sent to the comparison circuit 108 together with data indicating the position of the mask substrate 101 on the XYθ table 102 output from the position circuit 107. The measurement data (pixel data) of the P-polarized light is, for example, 8-bit unsigned data, and expresses the brightness gradation (light amount) of each pixel. The stripe region image of the P-polarized light output to the comparison circuit 108 is stored in a storage device described later.

同様に、S偏光光のストライプ領域画像は、位置回路107から出力されたXYθテーブル102上におけるマスク基板101の位置を示すデータと共に比較回路108に送られる。S偏光光の測定データ(画素データ)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。比較回路108内に出力されたS偏光光のストライプ領域画像は、後述する記憶装置に格納される。   Similarly, the stripe region image of the S-polarized light is sent to the comparison circuit 108 together with data indicating the position of the mask substrate 101 on the XYθ table 102 output from the position circuit 107. The measurement data (pixel data) of the S-polarized light is, for example, 8-bit unsigned data, and expresses the brightness gradation (light amount) of each pixel. The stripe region image of the S-polarized light output to the comparison circuit 108 is stored in a storage device described later.

以上のように、実施の形態1によれば、露光装置で転写される場合の露光イメージ画像を作成するための元になるS偏光波とP偏光波のそれぞれの偏光イメージを同時に取得できる。そして、露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)によって、振幅が減少、無くなる、或いは反転してしまうP偏光成分の状態に、取得されたP偏光波の偏光イメージを合わせてからS偏光波の偏光イメージと合成することで、露光イメージ画像を作成できる。実施の形態1によれば、S偏光波とP偏光波を分離した状態で撮像しているので、一方の偏光成分画像の調整を可能にできる。   As described above, according to the first embodiment, it is possible to simultaneously acquire the respective polarized images of the S-polarized wave and the P-polarized wave that are the basis for creating the exposure image when transferred by the exposure apparatus. Then, the polarization image of the acquired P-polarized wave is adjusted to the state of the P-polarized component whose amplitude is reduced, eliminated, or inverted by the objective lens 302 (reducing optical system) of the exposure apparatus, and then the S-polarized wave is By combining with the polarization image, an exposure image image can be created. According to the first embodiment, since imaging is performed in a state where the S-polarized wave and the P-polarized wave are separated, it is possible to adjust one of the polarization component images.

実施の形態1の検査装置100は、さらに、かかるS偏光波とP偏光波のそれぞれの偏光イメージを利用して、マスク基板101のパターン検査を行う。   The inspection apparatus 100 according to the first embodiment further performs a pattern inspection of the mask substrate 101 using the respective polarized images of the S-polarized wave and the P-polarized wave.

図9は、実施の形態1における比較回路の内部構成を示す図である。図9において、比較回路108内には、磁気ディスク装置等の記憶装置50,52,58,60,66,68、フレーム分割部54,56、補正部62、合成部64、位置合わせ部70、及び比較部72が配置される。   FIG. 9 is a diagram illustrating an internal configuration of the comparison circuit according to the first embodiment. 9, the comparison circuit 108 includes storage devices 50, 52, 58, 60, 66, 68 such as magnetic disk devices, frame division units 54 and 56, a correction unit 62, a synthesis unit 64, a positioning unit 70, And a comparison unit 72.

比較回路108内では、検査ストライプ20のP偏光波のストライプ領域画像(光学画像)は記憶装置50に格納される。そして、フレーム分割部54は、P偏光波のストライプ領域画像を読み出し、P偏光波のストライプ領域画像をx方向に所定のサイズ(例えば、スキャン幅Wと同じ幅)で分割する。例えば、512×512画素のフレーム画像に分割する。これにより、検査ストライプ20が、例えば、スキャン幅Wと同じ幅で分割された複数のフレーム領域30(図8)について、各フレーム領域30のP偏光波のフレーム画像を取得できる。P偏光波のフレーム画像は記憶装置58に格納される。   In the comparison circuit 108, the stripe region image (optical image) of the P-polarized wave of the inspection stripe 20 is stored in the storage device 50. Then, the frame dividing unit 54 reads the stripe region image of the P-polarized wave, and divides the stripe region image of the P-polarized wave in the x direction by a predetermined size (for example, the same width as the scan width W). For example, the image is divided into frame images of 512 × 512 pixels. Thus, for the plurality of frame regions 30 (FIG. 8) in which the inspection stripe 20 is divided by the same width as the scan width W, for example, a frame image of the P-polarized wave of each frame region 30 can be acquired. The frame image of the P-polarized wave is stored in the storage device 58.

同様に、検査ストライプ20のS偏光波のストライプ領域画像(光学画像)は記憶装置52に格納される。そして、フレーム分割部56は、S偏光波のストライプ領域画像を読み出し、S偏光波のストライプ領域画像をx方向に所定のサイズ(例えば、スキャン幅Wと同じ幅)で分割する。例えば、512×512画素のフレーム画像に分割する。これにより、各フレーム領域30のS偏光波のフレーム画像を取得できる。S偏光波のフレーム画像は記憶装置60に格納される。   Similarly, a stripe region image (optical image) of the S-polarized wave of the inspection stripe 20 is stored in the storage device 52. Then, the frame dividing unit 56 reads the stripe region image of the S-polarized wave, and divides the stripe region image of the S-polarized wave in the x direction by a predetermined size (for example, the same width as the scan width W). For example, the image is divided into frame images of 512 × 512 pixels. Thereby, a frame image of the S-polarized wave in each frame region 30 can be obtained. The frame image of the S-polarized wave is stored in the storage device 60.

次に、補正部62は、露光イメージに合わせるように、所定の割合でP偏光波のフレーム画像の階調値を減少させる。かかる減少割合は、露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)によって、減少、無くなる、或いは反転してしまうP偏光成分の振幅量(比)に合わせればよい。   Next, the correction unit 62 reduces the gradation value of the P-polarized wave frame image at a predetermined ratio so as to match the exposure image. The reduction rate may be adjusted to the amplitude (ratio) of the P-polarized light component that is reduced, eliminated, or inverted by the objective lens 302 (reducing optical system) of the exposure apparatus.

合成部64は、補正後のP偏光波によるフレーム画像(第1の光学画像)と補正していないS偏光波によるフレーム画像(第2の光学画像)とを合成する。これにより、検査対象となるダイ(1)(第1のダイ)におけるP偏光波によるフレーム画像とS偏光波によるフレーム画像が合成された合成フレーム画像(第1のダイ画像)が生成される。ダイ(1)の合成フレーム画像は、記憶装置66に格納される。   The synthesizing unit 64 synthesizes a frame image (first optical image) based on the corrected P-polarized wave and a frame image based on the uncorrected S-polarized wave (second optical image). As a result, a combined frame image (first die image) in which the frame image of the P-polarized wave and the frame image of the S-polarized wave on the die (1) (first die) to be inspected are generated. The composite frame image of the die (1) is stored in the storage device 66.

実施の形態1では、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」を行う。例えば、上述したストライプ領域画像には、同じパターンが形成された2つのダイの画像が含まれる。そこで、ダイ(1)の合成フレーム画像のフレーム領域30に対応する、ダイ(2)(第2のダイ)のフレーム領域30の合成フレーム画像(第2のダイ画像)を同様に生成する。ダイ(2)の合成フレーム画像は、記憶装置68に格納される。   In the first embodiment, a “die-to-die (die-to-die) inspection” for comparing optical image data obtained by imaging the same pattern at different locations on the same mask is performed. For example, the above-described stripe region image includes images of two dies on which the same pattern is formed. Therefore, a composite frame image (second die image) of the frame region 30 of the die (2) (second die) corresponding to the frame region 30 of the composite frame image of the die (1) is similarly generated. The composite frame image of the die (2) is stored in the storage device 68.

位置合わせ部70は、比較対象となるダイ(1)の合成フレーム画像(光学画像)と、比較対象となるダイ(2)の合成フレーム画像(参照画像)とについて、所定のアルゴリズムで位置合わせを行う。例えば、最小2乗法を用いて位置合わせを行う。   The positioning unit 70 performs positioning of the composite frame image (optical image) of the die (1) to be compared and the composite frame image (reference image) of the die (2) to be compared by a predetermined algorithm. Do. For example, alignment is performed using the least squares method.

比較部72は、ダイ(1)における補正後のP偏光波によるフレーム画像(第1の光学画像)と補正していないS偏光波によるフレーム画像(第2の光学画像)が合成された合成フレーム画像(第1のダイ画像)と、ダイ(1)と同様のパターンが形成されたダイ(2)における補正後のP偏光波によるフレーム画像(第1の光学画像)と補正していないS偏光波によるフレーム画像(第2の光学画像)が合成された、合成フレーム画像(第1のダイ画像)に対応する合成フレーム画像(第2のダイ画像)と、を比較する。   The comparing unit 72 is a composite frame in which the frame image (first optical image) of the corrected P-polarized wave in the die (1) and the frame image (second optical image) of the uncorrected S-polarized wave are synthesized. The image (first die image), the frame image (first optical image) of the corrected P-polarized wave in the die (2) on which the same pattern as the die (1) is formed, and the uncorrected S-polarized light A synthesized frame image (second die image) corresponding to the synthesized frame image (first die image) obtained by synthesizing the wave frame image (second optical image) is compared.

ここで、実施の形態1によって生成される合成フレーム画像は、あえて露光装置と同じ条件に合わせて対物レンズ171の開口数NAoを設定している。そのため、対物レンズ171の開口数NAoが、従来の高分解能のパターン欠陥検査装置で使用する対物レンズの開口数NAoよりも小さい。よって、対物レンズ171に入射する光束が少ないので、像の分解能が従来の高分解能のパターン欠陥検査装置に比べて悪い。一方、実際の露光装置でマスクパターンをウェハ上に転写する際、ウェハ上で回路の断線或いは/及び短絡等が欠陥によって生じないのであれば、かかるパターンは集積回路として使用可能である。実施の形態1によって生成される合成フレーム画像は、あえて露光装置でウェハ上に露光される露光イメージに合わせて作成されているので、回路の断線或いは/及び短絡等をウェハ上に生じさせないかどうかを検査すればよい。そこで、比較部72は、個々の図形パターンの個別な形状欠陥を検査するのではなく、隣り合うパターン間距離を検査する。かかる場合、比較部72は、合成フレーム画像(第1のダイ画像)内の各パターンのパターン間距離を測定し、同様に、合成フレーム画像(第2のダイ画像)内の各パターンのパターン間距離を測定する。そして、合成フレーム画像(第1のダイ画像)のパターン間距離から、合成フレーム画像(第2のダイ画像)の対応するパターン間距離を引いた差分が判定閾値より大きいかどうかを判定し、大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、磁気ディスク装置109、磁気テープ装置115、フレキシブルディスク装置(FD)116、CRT117、パターンモニタ118、或いはプリンタ119より出力されればよい。   Here, in the synthetic frame image generated according to the first embodiment, the numerical aperture NAo of the objective lens 171 is set according to the same conditions as those of the exposure apparatus. Therefore, the numerical aperture NAo of the objective lens 171 is smaller than the numerical aperture NAo of the objective lens used in the conventional high-resolution pattern defect inspection device. Therefore, since the light beam incident on the objective lens 171 is small, the image resolution is lower than that of the conventional high-resolution pattern defect inspection apparatus. On the other hand, when a mask pattern is transferred onto a wafer by an actual exposure apparatus, such a pattern can be used as an integrated circuit as long as no disconnection or short circuit of the circuit occurs on the wafer due to defects. Since the synthesized frame image generated according to the first embodiment is intentionally created in accordance with the exposure image to be exposed on the wafer by the exposure apparatus, whether or not a circuit disconnection and / or a short circuit is caused on the wafer. Should be inspected. Therefore, the comparing unit 72 does not inspect individual shape defects of individual graphic patterns, but inspects a distance between adjacent patterns. In such a case, the comparing unit 72 measures the inter-pattern distance of each pattern in the composite frame image (first die image), and similarly calculates the inter-pattern distance of each pattern in the composite frame image (second die image). Measure the distance. Then, it is determined whether or not the difference obtained by subtracting the corresponding inter-pattern distance of the combined frame image (second die image) from the inter-pattern distance of the combined frame image (first die image) is larger than a determination threshold. Is determined to be defective. Then, the comparison result is output. The comparison result may be output from the magnetic disk device 109, magnetic tape device 115, flexible disk device (FD) 116, CRT 117, pattern monitor 118, or printer 119.

以上のように、実施の形態1によれば、S偏光波とP偏光波のそれぞれの偏光イメージが得られるので、かかるS偏光波とP偏光波のそれぞれの偏光イメージを利用して、露光イメージでのマスク基板101のパターン検査ができる。   As described above, according to the first embodiment, the respective polarized images of the S-polarized wave and the P-polarized wave can be obtained. Can inspect the pattern of the mask substrate 101.

実施の形態2.
実施の形態1では、2つのセンサを使って、S偏光波の偏光イメージとP偏光波の偏光イメージとを同時に撮像する構成について説明したが、これに限るものではない。実施の形態2では、1つのセンサを使って、S偏光波の偏光イメージとP偏光波の偏光イメージとを切り替えながら撮像する構成について説明する。
Embodiment 2 FIG.
In the first embodiment, the configuration in which the polarization image of the S-polarized wave and the polarization image of the P-polarized wave are simultaneously imaged using two sensors has been described, but the present invention is not limited to this. In the second embodiment, a configuration will be described in which a single sensor is used to image while switching between a polarization image of an S-polarized wave and a polarized image of a P-polarized wave.

図10は、実施の形態2における検査装置の光学画像取得部の構成の一部を示す図である。図10では、図1の構成のうち、実施の形態2における光学画像取得部150(偏光イメージ取得装置)の構成を説明するために必要な部分を示している。実施の形態2における光学画像取得部150は、図1の構成のうち、フォトダイオードアレイ205(センサの一例)、センサ回路106、ストライプパターンメモリ123が不要となる。その代わりに、偏光ビームスプリッタ174(制限機構)の入射面を回転させる駆動機構175が配置される。実施の形態2における検査装置のその他の点は、図1と同様である。   FIG. 10 is a diagram illustrating a part of a configuration of an optical image acquisition unit of the inspection device according to the second embodiment. FIG. 10 shows a part of the configuration of FIG. 1 that is necessary to describe the configuration of the optical image acquisition unit 150 (polarized image acquisition device) according to the second embodiment. The optical image acquisition unit 150 according to the second embodiment does not require the photodiode array 205 (an example of a sensor), the sensor circuit 106, and the stripe pattern memory 123 in the configuration in FIG. Instead, a drive mechanism 175 for rotating the incident surface of the polarization beam splitter 174 (restriction mechanism) is provided. Other points of the inspection apparatus according to Embodiment 2 are the same as those in FIG.

光源103から検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光(例えば、DUV光)が発生し、マスク基板101の透過光が分割型1/2波長板172を透過するまでの構成および状況は実施の形態1と同様である。よって、分割型1/2波長板172によって、対物レンズ171を通過後の透過光のP偏光波とS偏光波とを互いに直交する方向に揃えられる。方向を揃えることで、P偏光波を他から分離して残すことができるように事前環境を整えることができる。或いはS偏光波を他から分離して残すことができるように事前環境を整えることができる点は実施の形態1と同様である。   The configuration and the situation until the laser light (for example, DUV light) having a wavelength equal to or less than the ultraviolet region serving as inspection light from the light source 103 is generated and the transmitted light of the mask substrate 101 is transmitted through the split type half-wave plate 172 are implemented. This is the same as in the first embodiment. Therefore, the split-type half-wave plate 172 aligns the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light after passing through the objective lens 171 in directions orthogonal to each other. By aligning the directions, a pre-environment can be prepared so that the P-polarized wave can be separated and left from others. Alternatively, it is the same as the first embodiment in that the advance environment can be adjusted so that the S-polarized wave can be left separately from the others.

分割型1/2波長板172を透過した透過光は、偏光ビームスプリッタ174に入射され、偏光ビームスプリッタ174は、透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方を反射する。言い換えれば、偏光ビームスプリッタ174(制限機構の一例)は、透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方の通過を制限する。どちらの偏光光を通過させ、或いは通過を制限するかは、駆動機構175によって回転させられる偏光ビームスプリッタ174の配置位置によって決まる。すなわち、駆動機構175は、偏光ビームスプリッタ174が透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方を反射するように、ビームスプリッタ174を回転させる。例えば、透過光のP偏光波の偏光イメージを撮像する場合には、駆動機構175は、偏光ビームスプリッタ174が透過光のP偏光波を通過させ、S偏光波を反射するように、S偏光波の向きにあった状態のビームスプリッタ174の向きを90°(或いは−90°)回転させる。逆に、透過光のS偏光波の偏光イメージを撮像する場合には、駆動機構175は、偏光ビームスプリッタ174が透過光のS偏光波を通過させ、P偏光波を反射するように、P偏光波の向きにあった状態のビームスプリッタ174の向きを−90°(或いは90°)回転させる。   The transmitted light transmitted through the split type half-wave plate 172 is incident on the polarization beam splitter 174, and the polarization beam splitter 174 transmits one of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light and reflects the other. I do. In other words, the polarization beam splitter 174 (an example of a limiting mechanism) allows one of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light to pass and restricts the other. Which polarized light is transmitted or restricted is determined by the position of the polarization beam splitter 174 rotated by the driving mechanism 175. That is, the driving mechanism 175 rotates the beam splitter 174 so that the polarization beam splitter 174 allows one of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light to pass and reflects the other. For example, when capturing a polarization image of the P-polarized wave of the transmitted light, the driving mechanism 175 controls the S-polarized wave so that the polarization beam splitter 174 allows the transmitted P-polarized wave to pass through and reflects the S-polarized wave. Is rotated by 90 ° (or −90 °). Conversely, when capturing a polarization image of an S-polarized wave of transmitted light, the driving mechanism 175 controls the P-polarized light so that the polarization beam splitter 174 allows the transmitted S-polarized wave to pass through and reflects the P-polarized wave. The direction of the beam splitter 174 in the state of the wave is rotated by −90 ° (or 90 °).

図10の例では、偏光ビームスプリッタ174を用いているが、これに限るものではない。偏光ビームスプリッタ174の代わりに、例えば、偏光子(制限機構の他の例)を用いてもよい。偏光子についても、駆動機構175によって、偏光ビームスプリッタ174と同様に、偏光子の向きを調整することで、P偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方を反射することができる。   In the example of FIG. 10, the polarization beam splitter 174 is used, but the invention is not limited to this. Instead of the polarization beam splitter 174, for example, a polarizer (another example of the limiting mechanism) may be used. As for the polarizer, similarly to the polarization beam splitter 174, the driving mechanism 175 adjusts the direction of the polarizer so that one of the P-polarized wave and the S-polarized wave can be passed and the other can be reflected. .

以上のように、分割型1/2波長板172によって、同じ偏光波の方向が揃えられているので、偏光ビームスプリッタ174(或いは偏光子)によって、P偏光波とS偏光波とを分離できる。   As described above, since the directions of the same polarized waves are aligned by the split type half-wave plate 172, the P-polarized wave and the S-polarized wave can be separated by the polarizing beam splitter 174 (or the polarizer).

駆動機構175によって、P偏光波が通過できるように偏光ビームスプリッタ174の向きが設定されている場合、偏光ビームスプリッタ174を通過した光(P偏光波)は結像レンズ176に入射し、結像レンズ176(第1の結像レンズ)は、入射した光を露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)の開口数(NAi=1.4)よりも十分小さい開口数(NAi=0.0008)でフォトダイオードアレイ105に結像させる。   When the direction of the polarization beam splitter 174 is set by the driving mechanism 175 so that the P polarization wave can pass, the light (P polarization wave) passing through the polarization beam splitter 174 enters the imaging lens 176 and forms an image. The lens 176 (first imaging lens) converts the incident light into a numerical aperture (NAi = 0.0008) sufficiently smaller than the numerical aperture (NAi = 1.4) of the objective lens 302 (reducing optical system) of the exposure apparatus. To form an image on the photodiode array 105.

フォトダイオードアレイ105(イメージセンサ)は、結像レンズ176により結像された像(P偏光成分の像)(第1の像)を撮像する。   The photodiode array 105 (image sensor) captures an image (an image of a P-polarized component) (first image) formed by the imaging lens 176.

なお、フォトダイオードアレイ105として、例えば、TDIセンサ等を用いると好適である点は実施の形態1と同様である。フォトダイオードアレイ105(イメージセンサ)は、マスク基板101が載置されたXYθテーブル102が移動している状態で、マスク基板101に形成されたパターンの対応する偏光成分の光学画像を撮像する。光学画像の撮像は、上述したように検査ストライプ20単位で行うと良い。   Note that, for example, a TDI sensor or the like is preferably used as the photodiode array 105 as in the first embodiment. The photodiode array 105 (image sensor) captures an optical image of a polarization component corresponding to the pattern formed on the mask substrate 101 while the XYθ table 102 on which the mask substrate 101 is mounted is moving. The imaging of the optical image may be performed for each inspection stripe 20 as described above.

フォトダイオードアレイ105上に結像されたP偏光光のパターンの像は、フォトダイオードアレイ105の各受光素子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、ストライプパターンメモリ123に、測定対象の検査ストライプ20の画素データが格納される。かかる画素データ(ストライプ領域画像)を撮像する際、フォトダイオードアレイ105のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が60%入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いると好適である。   The image of the pattern of the P-polarized light formed on the photodiode array 105 is photoelectrically converted by each light receiving element of the photodiode array 105 and further A / D (analog / digital) converted by the sensor circuit 106. Then, the pixel data of the inspection stripe 20 to be measured is stored in the stripe pattern memory 123. When capturing such pixel data (striped region image), the dynamic range of the photodiode array 105 is preferably, for example, a dynamic range that maximizes the gradation when the amount of illumination light is 60% incident.

また、検査ストライプ20の光学画像を取得する際、レーザ測長システム122は、XYθテーブル102の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路107に出力される。位置回路107(演算部)は、測長された位置情報を用いて、マスク基板101の位置を演算する。   When acquiring the optical image of the inspection stripe 20, the laser length measurement system 122 measures the position of the XYθ table 102. The measured position information is output to the position circuit 107. The position circuit 107 (arithmetic unit) calculates the position of the mask substrate 101 using the measured position information.

その後、P偏光光のストライプ領域画像は、位置回路107から出力されたXYθテーブル102上におけるマスク基板101の位置を示すデータと共に比較回路108に送られる。P偏光光の測定データ(画素データ)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。比較回路108内に出力されたP偏光光のストライプ領域画像は、記憶装置50に格納される。   Thereafter, the stripe region image of the P-polarized light is sent to the comparison circuit 108 together with data indicating the position of the mask substrate 101 on the XYθ table 102 output from the position circuit 107. The measurement data (pixel data) of the P-polarized light is, for example, 8-bit unsigned data, and expresses the brightness gradation (light amount) of each pixel. The stripe region image of the P-polarized light output to the comparison circuit 108 is stored in the storage device 50.

次に、駆動機構175によって、S偏光波が通過できるように偏光ビームスプリッタ174の向きを変更する。そして、P偏光波の撮像を行った同じ検査ストライプ20について、S偏光波の撮像を行う。   Next, the direction of the polarization beam splitter 174 is changed by the driving mechanism 175 so that the S-polarized wave can pass therethrough. Then, imaging of the S-polarized wave is performed for the same inspection stripe 20 that has performed the imaging of the P-polarized wave.

光源103から検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光(例えば、DUV光)が発生し、マスク基板101の透過光が分割型1/2波長板172を透過するまでの構成および状況は実施の形態1と同様である。よって、分割型1/2波長板172によって、対物レンズ171を通過後の透過光のP偏光波とS偏光波とを互いに直交する方向に揃えられる。方向を揃えることで、P偏光波を他から分離して残すことができるように事前環境を整えることができる。或いはS偏光波を他から分離して残すことができるように事前環境を整えることができる点は実施の形態1と同様である。   The configuration and the situation until the laser light (for example, DUV light) having a wavelength equal to or less than the ultraviolet region serving as inspection light from the light source 103 is generated and the transmitted light of the mask substrate 101 is transmitted through the split type half-wave plate 172 are implemented. This is the same as in the first embodiment. Therefore, the split-type half-wave plate 172 aligns the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light after passing through the objective lens 171 in directions orthogonal to each other. By aligning the directions, a pre-environment can be prepared so that the P-polarized wave can be separated and left from others. Alternatively, it is the same as the first embodiment in that the advance environment can be adjusted so that the S-polarized wave can be left separately from the others.

分割型1/2波長板172を透過した透過光は、偏光ビームスプリッタ174に入射され、偏光ビームスプリッタ174は、透過光のS偏光波を通過させ、P偏光波を反射する。   The transmitted light transmitted through the split type half-wave plate 172 is incident on the polarization beam splitter 174, and the polarization beam splitter 174 transmits the S-polarized wave of the transmitted light and reflects the P-polarized wave.

以上のように、分割型1/2波長板172によって、同じ偏光波の方向が揃えられているので、偏光ビームスプリッタ174(或いは偏光子)によって、P偏光波とS偏光波とを分離できる。   As described above, since the directions of the same polarized waves are aligned by the split type half-wave plate 172, the P-polarized wave and the S-polarized wave can be separated by the polarizing beam splitter 174 (or the polarizer).

駆動機構175によって、S偏光波が通過できるように偏光ビームスプリッタ174の向きが設定されているので、偏光ビームスプリッタ174を通過した光(S偏光波)は結像レンズ176に入射し、結像レンズ176(結像レンズ)は、入射した光を露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)の開口数(NAi=1.4)よりも十分小さい開口数(NAi=0.0008)でフォトダイオードアレイ105に結像させる。   Since the direction of the polarization beam splitter 174 is set by the driving mechanism 175 so that the S-polarized wave can pass, the light (S-polarized wave) passing through the polarization beam splitter 174 enters the imaging lens 176 and forms an image. The lens 176 (image forming lens) converts the incident light into a photodiode with a numerical aperture (NAi = 0.0008) sufficiently smaller than the numerical aperture (NAi = 1.4) of the objective lens 302 (reducing optical system) of the exposure apparatus. An image is formed on the array 105.

フォトダイオードアレイ105(イメージセンサ)は、結像レンズ176により結像された像(S偏光成分の像)(第2の像)を撮像する。   The photodiode array 105 (image sensor) captures an image (an S-polarized component image) (second image) formed by the imaging lens 176.

フォトダイオードアレイ105(イメージセンサ)は、マスク基板101が載置されたXYθテーブル102が移動している状態で、マスク基板101に形成されたパターンの対応する偏光成分の光学画像を撮像する。光学画像の撮像は、上述したように検査ストライプ20単位で行うと良い。   The photodiode array 105 (image sensor) captures an optical image of a polarization component corresponding to the pattern formed on the mask substrate 101 while the XYθ table 102 on which the mask substrate 101 is mounted is moving. The imaging of the optical image may be performed for each inspection stripe 20 as described above.

フォトダイオードアレイ105上に結像されたS偏光光のパターンの像は、フォトダイオードアレイ105の各受光素子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、ストライプパターンメモリ123に、測定対象の検査ストライプ20の画素データが格納される。かかる画素データ(ストライプ領域画像)を撮像する際、フォトダイオードアレイ105のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が60%入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いると好適である。   The image of the S-polarized light pattern formed on the photodiode array 105 is photoelectrically converted by each light receiving element of the photodiode array 105 and further A / D (analog / digital) converted by the sensor circuit 106. Then, the pixel data of the inspection stripe 20 to be measured is stored in the stripe pattern memory 123. When capturing such pixel data (striped region image), the dynamic range of the photodiode array 105 is preferably, for example, a dynamic range that maximizes the gradation when the amount of illumination light is 60% incident.

また、検査ストライプ20の光学画像を取得する際、レーザ測長システム122は、XYθテーブル102の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路107に出力される。位置回路107(演算部)は、測長された位置情報を用いて、マスク基板101の位置を演算する。   When acquiring the optical image of the inspection stripe 20, the laser length measurement system 122 measures the position of the XYθ table 102. The measured position information is output to the position circuit 107. The position circuit 107 (arithmetic unit) calculates the position of the mask substrate 101 using the measured position information.

その後、S偏光光のストライプ領域画像は、位置回路107から出力されたXYθテーブル102上におけるマスク基板101の位置を示すデータと共に比較回路108に送られる。S偏光光の測定データ(画素データ)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。比較回路108内に出力されたS偏光光のストライプ領域画像は、記憶装置52に格納される。   Thereafter, the stripe region image of the S-polarized light is sent to the comparison circuit 108 together with data indicating the position of the mask substrate 101 on the XYθ table 102 output from the position circuit 107. The measurement data (pixel data) of the S-polarized light is, for example, 8-bit unsigned data, and expresses the brightness gradation (light amount) of each pixel. The stripe region image of the S-polarized light output to the comparison circuit 108 is stored in the storage device 52.

以上のように、実施の形態2によれば、露光装置で転写される場合の露光イメージ画像を作成するための元になるS偏光波とP偏光波のそれぞれの偏光イメージを時期をずらして取得できる。そして、露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)によって、振幅が減少、無くなる、或いは反転してしまうP偏光成分の状態に、取得されたP偏光波の偏光イメージを合わせてからS偏光波の偏光イメージと合成することで、露光イメージ画像を作成できる。実施の形態2によれば、S偏光波とP偏光波を分離した状態で撮像しているので、一方の偏光成分画像の調整を可能にできる。   As described above, according to the second embodiment, the respective polarized images of the S-polarized wave and the P-polarized wave that are the basis for creating the exposure image when transferred by the exposure device are acquired at different times. it can. Then, the polarization image of the acquired P-polarized wave is adjusted to the state of the P-polarized component whose amplitude is reduced, eliminated, or inverted by the objective lens 302 (reducing optical system) of the exposure apparatus, and then the S-polarized wave is By combining with the polarization image, an exposure image image can be created. According to the second embodiment, since imaging is performed in a state where the S-polarized wave and the P-polarized wave are separated, it is possible to adjust one of the polarization component images.

実施の形態2の検査装置100は、さらに、かかるS偏光波とP偏光波のそれぞれの偏光イメージを利用して、マスク基板101のパターン検査を行う。検査手法は実施の形態1と同様で構わない。   The inspection apparatus 100 according to the second embodiment further performs a pattern inspection of the mask substrate 101 using the respective polarized images of the S-polarized wave and the P-polarized wave. The inspection method may be the same as in the first embodiment.

実施の形態3.
実施の形態1では、2つのセンサを使って、S偏光波の偏光イメージとP偏光波の偏光イメージとを同時に撮像する構成について説明したが、これに限るものではない。実施の形態2では、1つのセンサを使って、S偏光波の偏光イメージとP偏光波の偏光イメージとを切り替えながら撮像する構成について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, the configuration in which the polarization image of the S-polarized wave and the polarization image of the P-polarized wave are simultaneously imaged using two sensors has been described, but the present invention is not limited to this. In the second embodiment, a configuration will be described in which a single sensor is used to image while switching between a polarization image of an S-polarized wave and a polarized image of a P-polarized wave.

図11は、実施の形態3における検査装置の光学画像取得部の構成の一部を示す図である。図11では、図1の構成のうち、実施の形態2における光学画像取得部150(偏光イメージ取得装置)の構成を説明するために必要な部分を示している。実施の形態3における光学画像取得部150は、図1の構成のうち、フォトダイオードアレイ205(センサの一例)、センサ回路106、ストライプパターンメモリ123が不要となる。その代わりに、偏光ビームスプリッタ174(制限機構)の入射側に1/2波長板177(回転用の1/2波長板)と、かかる回転用の1/2波長板を回転させる駆動機構175が配置される。実施の形態3における検査装置のその他の点は、図1と同様である。   FIG. 11 is a diagram illustrating a part of the configuration of the optical image acquisition unit of the inspection device according to the third embodiment. FIG. 11 shows a part of the configuration in FIG. 1 which is necessary to describe the configuration of the optical image acquisition unit 150 (polarized image acquisition device) in the second embodiment. The optical image acquisition unit 150 according to the third embodiment does not require the photodiode array 205 (an example of a sensor), the sensor circuit 106, and the stripe pattern memory 123 in the configuration of FIG. Instead, a half-wave plate 177 (a half-wave plate for rotation) and a drive mechanism 175 for rotating the half-wave plate for rotation are provided on the incident side of the polarization beam splitter 174 (restriction mechanism). Be placed. Other points of the inspection apparatus according to the third embodiment are the same as those in FIG.

光源103から検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光(例えば、DUV光)が発生し、マスク基板101の透過光が分割型1/2波長板172を透過するまでの構成および状況は実施の形態1と同様である。よって、分割型1/2波長板172によって、対物レンズ171を通過後の透過光のP偏光波とS偏光波とを互いに直交する方向に揃えられる。方向を揃えることで、P偏光波を他から分離して残すことができるように事前環境を整えることができる。或いはS偏光波を他から分離して残すことができるように事前環境を整えることができる点は実施の形態1と同様である。   The configuration and the situation until the laser light (for example, DUV light) having a wavelength equal to or less than the ultraviolet region serving as inspection light from the light source 103 is generated and the transmitted light of the mask substrate 101 is transmitted through the split type half-wave plate 172 are implemented. This is the same as in the first embodiment. Therefore, the split-type half-wave plate 172 aligns the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light after passing through the objective lens 171 in directions orthogonal to each other. By aligning the directions, a pre-environment can be prepared so that the P-polarized wave can be separated and left from others. Alternatively, it is the same as the first embodiment in that the advance environment can be adjusted so that the S-polarized wave can be left separately from the others.

分割型1/2波長板172を透過した透過光は、1/2波長板177を透過した後に偏光ビームスプリッタ174に入射され、偏光ビームスプリッタ174は、透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方を反射する。言い換えれば、偏光ビームスプリッタ174(制限機構の一例)は、透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方の通過を制限する。どちらの偏光光を通過させ、或いは通過を制限するかは、駆動機構175によって回転させられる1/2波長板177の配置位置によって決まる。すなわち、駆動機構175は、偏光ビームスプリッタ174が透過光のP偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方を反射するように、1/2波長板177を回転させる。例えば、透過光のP偏光波の偏光イメージを撮像する場合には、駆動機構175は、偏光ビームスプリッタ174が透過光のP偏光波を通過させ、S偏光波を反射するように、S偏光波の向きにあった状態の1/2波長板177の向きを45°(或いは−45°)回転させる。逆に、透過光のS偏光波の偏光イメージを撮像する場合には、駆動機構175は、偏光ビームスプリッタ174が透過光のS偏光波を通過させ、P偏光波を反射するように、P偏光波の向きにあった状態の1/2波長板177の向きを−45°(或いは45°)回転させる。   The transmitted light transmitted through the split-type half-wave plate 172 is incident on the polarization beam splitter 174 after passing through the half-wave plate 177. The polarization beam splitter 174 generates a P-polarized wave and an S-polarized wave of the transmitted light. Pass one and reflect the other. In other words, the polarization beam splitter 174 (an example of a limiting mechanism) allows one of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light to pass and restricts the other. Which polarized light is allowed to pass or the passage is restricted depends on the arrangement position of the half-wave plate 177 rotated by the driving mechanism 175. That is, the driving mechanism 175 rotates the half-wave plate 177 so that the polarization beam splitter 174 allows one of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light to pass and reflects the other. For example, when capturing a polarization image of the P-polarized wave of the transmitted light, the driving mechanism 175 controls the S-polarized wave so that the polarization beam splitter 174 allows the transmitted P-polarized wave to pass through and reflects the S-polarized wave. Is rotated by 45 ° (or −45 °). Conversely, when capturing a polarization image of an S-polarized wave of transmitted light, the driving mechanism 175 controls the P-polarized light so that the polarization beam splitter 174 allows the transmitted S-polarized wave to pass through and reflects the P-polarized wave. The direction of the half-wave plate 177 in the state of the wave is rotated by −45 ° (or 45 °).

図11の例では、偏光ビームスプリッタ174を用いているが、これに限るものではない。偏光ビームスプリッタ174の代わりに、例えば、偏光子(制限機構の他の例)を用いてもよい。偏光子についても、駆動機構175によって、偏光ビームスプリッタ174と同様に、1/2波長板の向きを調整することで、P偏光波とS偏光波とのうち一方を通過させ、他方を反射することができる。   In the example of FIG. 11, the polarization beam splitter 174 is used, but the invention is not limited to this. Instead of the polarization beam splitter 174, for example, a polarizer (another example of the limiting mechanism) may be used. As for the polarizer, similarly to the polarization beam splitter 174, the direction of the half-wave plate is adjusted by the driving mechanism 175 so that one of the P-polarized wave and the S-polarized wave is transmitted and the other is reflected. be able to.

以上のように、分割型1/2波長板172によって、同じ偏光波の方向が揃えられているので、偏光ビームスプリッタ174(或いは偏光子)によって、P偏光波とS偏光波とを分離できる。   As described above, since the directions of the same polarized waves are aligned by the split type half-wave plate 172, the P-polarized wave and the S-polarized wave can be separated by the polarizing beam splitter 174 (or the polarizer).

駆動機構175によって、P偏光波が通過できるように偏光ビームスプリッタ174の向きが設定されている場合、偏光ビームスプリッタ174を通過した光(P偏光波)は結像レンズ176に入射し、結像レンズ176(第1の結像レンズ)は、入射した光を露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)の開口数(NAi=1.4)よりも十分小さい開口数(NAi=0.0008)でフォトダイオードアレイ105に結像させる。   When the direction of the polarization beam splitter 174 is set by the driving mechanism 175 so that the P polarization wave can pass, the light (P polarization wave) passing through the polarization beam splitter 174 enters the imaging lens 176 and forms an image. The lens 176 (first imaging lens) converts the incident light into a numerical aperture (NAi = 0.0008) sufficiently smaller than the numerical aperture (NAi = 1.4) of the objective lens 302 (reducing optical system) of the exposure apparatus. To form an image on the photodiode array 105.

フォトダイオードアレイ105(イメージセンサ)は、結像レンズ176により結像された像(P偏光成分の像)(第1の像)を撮像する。   The photodiode array 105 (image sensor) captures an image (an image of a P-polarized component) (first image) formed by the imaging lens 176.

なお、フォトダイオードアレイ105として、例えば、TDIセンサ等を用いると好適である点は実施の形態1と同様である。フォトダイオードアレイ105(イメージセンサ)は、マスク基板101が載置されたXYθテーブル102が移動している状態で、マスク基板101に形成されたパターンの対応する偏光成分の光学画像を撮像する。光学画像の撮像は、上述したように検査ストライプ20単位で行うと良い。   Note that, for example, a TDI sensor or the like is preferably used as the photodiode array 105 as in the first embodiment. The photodiode array 105 (image sensor) captures an optical image of a polarization component corresponding to the pattern formed on the mask substrate 101 while the XYθ table 102 on which the mask substrate 101 is mounted is moving. The imaging of the optical image may be performed for each inspection stripe 20 as described above.

フォトダイオードアレイ105上に結像されたP偏光光のパターンの像は、フォトダイオードアレイ105の各受光素子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、ストライプパターンメモリ123に、測定対象の検査ストライプ20の画素データが格納される。かかる画素データ(ストライプ領域画像)を撮像する際、フォトダイオードアレイ105のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が60%入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いると好適である。   The image of the pattern of the P-polarized light formed on the photodiode array 105 is photoelectrically converted by each light receiving element of the photodiode array 105 and further A / D (analog / digital) converted by the sensor circuit 106. Then, the pixel data of the inspection stripe 20 to be measured is stored in the stripe pattern memory 123. When capturing such pixel data (striped region image), the dynamic range of the photodiode array 105 is preferably, for example, a dynamic range that maximizes the gradation when the amount of illumination light is 60% incident.

また、検査ストライプ20の光学画像を取得する際、レーザ測長システム122は、XYθテーブル102の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路107に出力される。位置回路107(演算部)は、測長された位置情報を用いて、マスク基板101の位置を演算する。   When acquiring the optical image of the inspection stripe 20, the laser length measurement system 122 measures the position of the XYθ table 102. The measured position information is output to the position circuit 107. The position circuit 107 (arithmetic unit) calculates the position of the mask substrate 101 using the measured position information.

その後、P偏光光のストライプ領域画像は、位置回路107から出力されたXYθテーブル102上におけるマスク基板101の位置を示すデータと共に比較回路108に送られる。P偏光光の測定データ(画素データ)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。比較回路108内に出力されたP偏光光のストライプ領域画像は、記憶装置50に格納される。   Thereafter, the stripe region image of the P-polarized light is sent to the comparison circuit 108 together with data indicating the position of the mask substrate 101 on the XYθ table 102 output from the position circuit 107. The measurement data (pixel data) of the P-polarized light is, for example, 8-bit unsigned data, and expresses the brightness gradation (light amount) of each pixel. The stripe region image of the P-polarized light output to the comparison circuit 108 is stored in the storage device 50.

次に、駆動機構175によって、S偏光波が通過できるように1/2波長板177の向きを変更する。そして、P偏光波の撮像を行った同じ検査ストライプ20について、S偏光波の撮像を行う。   Next, the direction of the half-wave plate 177 is changed by the driving mechanism 175 so that the S-polarized wave can pass therethrough. Then, imaging of the S-polarized wave is performed for the same inspection stripe 20 that has performed the imaging of the P-polarized wave.

光源103から検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光(例えば、DUV光)が発生し、マスク基板101の透過光が分割型1/2波長板172を透過するまでの構成および状況は実施の形態1と同様である。よって、分割型1/2波長板172によって、対物レンズ171を通過後の透過光のP偏光波とS偏光波とを互いに直交する方向に揃えられる。方向を揃えることで、P偏光波を他から分離して残すことができるように事前環境を整えることができる。或いはS偏光波を他から分離して残すことができるように事前環境を整えることができる点は実施の形態1と同様である。   The configuration and the situation until the laser light (for example, DUV light) having a wavelength equal to or less than the ultraviolet region serving as inspection light from the light source 103 is generated and the transmitted light of the mask substrate 101 is transmitted through the split type half-wave plate 172 are implemented. This is the same as in the first embodiment. Therefore, the split-type half-wave plate 172 aligns the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light after passing through the objective lens 171 in directions orthogonal to each other. By aligning the directions, a pre-environment can be prepared so that the P-polarized wave can be separated and left from others. Alternatively, it is the same as the first embodiment in that the advance environment can be adjusted so that the S-polarized wave can be left separately from the others.

分割型1/2波長板172を透過した透過光は、偏光ビームスプリッタ174に入射され、偏光ビームスプリッタ174は、透過光のS偏光波を通過させ、P偏光波を反射する。   The transmitted light transmitted through the split type half-wave plate 172 is incident on the polarization beam splitter 174, and the polarization beam splitter 174 transmits the S-polarized wave of the transmitted light and reflects the P-polarized wave.

以上のように、分割型1/2波長板172によって、同じ偏光波の方向が揃えられているので、偏光ビームスプリッタ174(或いは偏光子)によって、P偏光波とS偏光波とを分離できる。   As described above, since the directions of the same polarized waves are aligned by the split type half-wave plate 172, the P-polarized wave and the S-polarized wave can be separated by the polarizing beam splitter 174 (or the polarizer).

駆動機構175によって、S偏光波が通過できるように1/2波長板177の向きが設定されているので、偏光ビームスプリッタ174を通過した光(S偏光波)は結像レンズ176に入射し、結像レンズ176(結像レンズ)は、入射した光を露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)の開口数(NAi=1.4)よりも十分小さい開口数(NAi=0.0008)でフォトダイオードアレイ105に結像させる。   Since the direction of the half-wave plate 177 is set by the driving mechanism 175 so that the S-polarized wave can pass, the light (S-polarized wave) passing through the polarization beam splitter 174 enters the imaging lens 176, The imaging lens 176 (imaging lens) converts the incident light to a numerical aperture (NAi = 0.0008) sufficiently smaller than the numerical aperture (NAi = 1.4) of the objective lens 302 (reducing optical system) of the exposure apparatus. An image is formed on the photodiode array 105.

フォトダイオードアレイ105(イメージセンサ)は、結像レンズ176により結像された像(S偏光成分の像)(第2の像)を撮像する。   The photodiode array 105 (image sensor) captures an image (an S-polarized component image) (second image) formed by the imaging lens 176.

フォトダイオードアレイ105(イメージセンサ)は、マスク基板101が載置されたXYθテーブル102が移動している状態で、マスク基板101に形成されたパターンの対応する偏光成分の光学画像を撮像する。光学画像の撮像は、上述したように検査ストライプ20単位で行うと良い。   The photodiode array 105 (image sensor) captures an optical image of a polarization component corresponding to the pattern formed on the mask substrate 101 while the XYθ table 102 on which the mask substrate 101 is mounted is moving. The imaging of the optical image may be performed for each inspection stripe 20 as described above.

フォトダイオードアレイ105上に結像されたS偏光光のパターンの像は、フォトダイオードアレイ105の各受光素子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、ストライプパターンメモリ123に、測定対象の検査ストライプ20の画素データが格納される。かかる画素データ(ストライプ領域画像)を撮像する際、フォトダイオードアレイ105のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が60%入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いると好適である。   The image of the S-polarized light pattern formed on the photodiode array 105 is photoelectrically converted by each light receiving element of the photodiode array 105 and further A / D (analog / digital) converted by the sensor circuit 106. Then, the pixel data of the inspection stripe 20 to be measured is stored in the stripe pattern memory 123. When capturing such pixel data (striped region image), the dynamic range of the photodiode array 105 is preferably, for example, a dynamic range that maximizes the gradation when the amount of illumination light is 60% incident.

また、検査ストライプ20の光学画像を取得する際、レーザ測長システム122は、XYθテーブル102の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路107に出力される。位置回路107(演算部)は、測長された位置情報を用いて、マスク基板101の位置を演算する。   When acquiring the optical image of the inspection stripe 20, the laser length measurement system 122 measures the position of the XYθ table 102. The measured position information is output to the position circuit 107. The position circuit 107 (arithmetic unit) calculates the position of the mask substrate 101 using the measured position information.

その後、S偏光光のストライプ領域画像は、位置回路107から出力されたXYθテーブル102上におけるマスク基板101の位置を示すデータと共に比較回路108に送られる。S偏光光の測定データ(画素データ)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。比較回路108内に出力されたS偏光光のストライプ領域画像は、記憶装置52に格納される。   Thereafter, the stripe region image of the S-polarized light is sent to the comparison circuit 108 together with data indicating the position of the mask substrate 101 on the XYθ table 102 output from the position circuit 107. The measurement data (pixel data) of the S-polarized light is, for example, 8-bit unsigned data, and expresses the brightness gradation (light amount) of each pixel. The stripe region image of the S-polarized light output to the comparison circuit 108 is stored in the storage device 52.

以上のように、実施の形態3によれば、露光装置で転写される場合の露光イメージ画像を作成するための元になるS偏光波とP偏光波のそれぞれの偏光イメージを時期をずらして取得できる。そして、露光装置の対物レンズ302(縮小光学系)によって、振幅が減少、無くなる、或いは反転してしまうP偏光成分の状態に、取得されたP偏光波の偏光イメージを合わせてからS偏光波の偏光イメージと合成することで、露光イメージ画像を作成できる。実施の形態3によれば、S偏光波とP偏光波を分離した状態で撮像しているので、一方の偏光成分画像の調整を可能にできる。   As described above, according to the third embodiment, the respective polarization images of the S-polarized wave and the P-polarized wave that are the basis for creating the exposure image when transferred by the exposure device are acquired at different times. it can. Then, the polarization image of the acquired P-polarized wave is adjusted to the state of the P-polarized component whose amplitude is reduced, eliminated, or inverted by the objective lens 302 (reducing optical system) of the exposure apparatus, and then the S-polarized wave is By combining with the polarization image, an exposure image image can be created. According to the third embodiment, since imaging is performed in a state where the S-polarized wave and the P-polarized wave are separated, it is possible to adjust one polarized component image.

実施の形態3の検査装置100は、さらに、かかるS偏光波とP偏光波のそれぞれの偏光イメージを利用して、マスク基板101のパターン検査を行う。検査手法は実施の形態1と同様で構わない。   The inspection apparatus 100 according to the third embodiment further performs a pattern inspection of the mask substrate 101 by using the respective polarized images of the S-polarized wave and the P-polarized wave. The inspection method may be the same as in the first embodiment.

以上の説明において、各「〜回路」、或いは各「〜部」は、1つの演算回路を含み、その演算回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜回路」、或いは各「〜部」に含まれる演算回路は、共通する回路(同じ回路)を用いてもよい。或いは、異なる回路(別々の回路)を用いても良い。プロセッサ等を実行させるプログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、或いはROM(リードオンリメモリ)等の記録媒体に記録されればよい。例えば、位置回路107、比較回路108、オートローダ制御回路113、及びテーブル制御回路114等は、上述した少なくとも1つの回路で構成されればよい。同様に、フレーム分割部54,56、補正部62、合成部64、位置合わせ部70、及び比較部72は、上述した少なくとも1つの回路で構成されればよい。   In the above description, each “-circuit” or each “-unit” includes one arithmetic circuit, and the arithmetic circuit includes an electric circuit, a computer, a processor, a circuit board, a quantum circuit, a semiconductor device, or the like. Is included. In addition, a common circuit (the same circuit) may be used as an arithmetic circuit included in each “-circuit” or each “-unit”. Alternatively, different circuits (separate circuits) may be used. The program that causes the processor or the like to execute may be recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, an FD, or a ROM (read only memory). For example, the position circuit 107, the comparison circuit 108, the autoloader control circuit 113, the table control circuit 114, and the like may be configured by at least one circuit described above. Similarly, the frame division units 54 and 56, the correction unit 62, the synthesis unit 64, the positioning unit 70, and the comparison unit 72 may be configured by at least one circuit described above.

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。上述した例では、露光イメージに合わせるように、P偏光波のフレーム画像の階調値を補正した上で、補正後のP偏光波によるフレーム画像(第1の光学画像)と補正していないS偏光波によるフレーム画像(第2の光学画像)とを合成する場合を説明したが、これに限るものではない。ダイ−ダイ検査なので、同じように画像が合成されていれば、露光イメージに合わせていなくても構わない。よって、露光イメージとは異なる比率で合成してもよい。また、合成せずに第1の光学画像と第2の光学画像を独立に検査に使用しても良い。また、上述した例では、隣り合うパターン間距離を検査する場合を説明したがこれに限るものではない。例えば、合成フレーム画像(第1のダイ画像)と合成フレーム画像(第2のダイ画像)とを画素毎に階調値を所定のアルゴリズムで比較してもよい。例えば、合成フレーム画像(第1のダイ画像)の階調値から合成フレーム画像(第2のダイ画像)の階調値を差し引いた差分が閾値よりも大きい場合に欠陥と判定してもよい。   The embodiment has been described with reference to the specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In the above-described example, after correcting the gradation value of the P-polarized wave frame image so as to match the exposure image, the corrected P-polarized wave frame image (first optical image) is not corrected. Although the case of synthesizing a frame image (second optical image) using polarized waves has been described, the present invention is not limited to this. Since it is a die-to-die inspection, it does not have to match the exposure image as long as the image is similarly synthesized. Therefore, the images may be synthesized at a different ratio from the exposure image. Further, the first optical image and the second optical image may be independently used for inspection without being combined. In the above-described example, the case where the distance between adjacent patterns is inspected has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the gradation value of the combined frame image (first die image) and the combined frame image (second die image) may be compared for each pixel by a predetermined algorithm. For example, a defect may be determined when the difference obtained by subtracting the gradation value of the combined frame image (second die image) from the gradation value of the combined frame image (first die image) is larger than a threshold value.

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。   In addition, although description is omitted for parts that are not directly necessary for the description of the present invention, such as the device configuration and the control method, the required device configuration and control method can be appropriately selected and used.

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偏光イメージ取得装置、パターン検査装置、及び偏光イメージ取得方法は、本発明の範囲に包含される。   In addition, all polarization image acquisition apparatuses, pattern inspection apparatuses, and polarization image acquisition methods that include the elements of the present invention and that can be appropriately designed and modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

10 検査領域
20 検査ストライプ
30 フレーム領域
50,52,58,60,66,68 記憶装置
54,56 フレーム分割部
62 補正部
64 合成部
70 位置合わせ部
72 比較部
100 検査装置
101 マスク基板
102 XYθテーブル
103 光源
104 拡大光学系
105,205 フォトダイオードアレイ
106,206 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
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
123,223 ストライプパターンメモリ
150 光学画像取得部
160 制御系回路
170 透過照明光学系
171 対物レンズ
172 分割型1/2波長板
174 偏光ビームスプリッタ
176,178 結像レンズ
177 1/2波長板
180 投影レンズ
181 照明形状切替機構
182 結像レンズ
190 透過光
192 光
300 マスク基板
301 透過光
302 対物レンズ
304 半導体基板
305 光
Reference Signs List 10 inspection area 20 inspection stripe 30 frame area 50, 52, 58, 60, 66, 68 storage device 54, 56 frame division unit 62 correction unit 64 synthesizing unit 70 positioning unit 72 comparing unit 100 inspection device 101 mask substrate 102 XYθ table 103 light source 104 magnifying optical system 105, 205 photodiode array 106, 206 sensor circuit 107 position circuit 108 comparison circuit 109 magnetic disk device 110 control computer 113 autoloader control circuit 114 table control circuit 115 magnetic tape device 116 FD
117 CRT
118 Pattern Monitor 119 Printer 120 Bus 122 Laser Measurement System 123, 223 Stripe Pattern Memory 150 Optical Image Acquisition Unit 160 Control System Circuit 170 Transmission Illumination Optical System 171 Objective Lens 172 Divided 1/2 Wavelength Plate 174 Polarizing Beam Splitter 176, 178 Imaging lens 177 Half-wave plate 180 Projection lens 181 Illumination shape switching mechanism 182 Imaging lens 190 Transmitted light 192 Light 300 Mask substrate 301 Transmitted light 302 Objective lens 304 Semiconductor substrate 305 Light

Claims (5)

パターンが形成された、露光用のマスク基板を載置する移動可能なステージと、
前記マスク基板が露光装置に配置された場合に前記マスク基板からの透過光を入射して被露光基板に結像する前記露光装置の縮小光学系が前記マスク基板からの透過光を入射する場合と同様の開口数で、前記マスク基板上に結像された照明光が前記マスク基板を透過した透過光を入射する対物レンズと、
前記対物レンズに対して前記マスク基板とは反対側の位置であって前記対物レンズの瞳位置付近に配置され、前記対物レンズを通過後の前記透過光のP偏光波とS偏光波とのうちP偏光波を互いに直交する2方向の一方の方向に、S偏光波を前記互いに直交する前記2方向の他方の方向に、同時に揃える分割型1/2波長板と、
前記透過光の前記P偏光波と前記S偏光波とのうち一方を通過させ、他方の通過を制限する、偏光子と偏光ビームスプリッタとの1つにより構成される制限機構と、
前記制限機構が前記他方を通過させ、前記一方の通過を制限するように、前記制限機構を回転させる駆動機構と、
前記制限機構を通過した光を、前記露光装置の前記縮小光学系よりも十分小さい開口数で結像させる結像レンズと、
前記結像レンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと、
を備えたことを特徴する偏光イメージ取得装置。
A movable stage on which a pattern-formed, mask substrate for exposure is mounted,
A case where the reduction optical system of the exposure apparatus, which transmits light from the mask substrate and forms an image on a substrate to be exposed when the mask substrate is disposed in the exposure apparatus, receives the transmitted light from the mask substrate; At the same numerical aperture, the illumination lens formed on the mask substrate, the objective lens to enter the transmitted light transmitted through the mask substrate,
Of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light that has been disposed near the pupil position of the objective lens at a position opposite to the mask substrate with respect to the objective lens and that has passed through the objective lens. A split-type half-wave plate for simultaneously aligning a P-polarized wave in one of two directions orthogonal to each other and an S-polarized wave in the other of the two directions orthogonal to each other ;
A restricting mechanism configured to pass one of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light and restrict the other, and configured by one of a polarizer and a polarizing beam splitter;
A drive mechanism that rotates the restriction mechanism so that the restriction mechanism passes the other, and restricts the passage of the one;
An imaging lens that forms an image of the light having passed through the limiting mechanism with a numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus,
An image sensor that captures an image formed by the imaging lens;
A polarization image acquisition device, comprising:
パターンが形成された、露光用のマスク基板を載置する移動可能なステージと、
前記マスク基板が露光装置に配置された場合に前記マスク基板からの透過光を入射して被露光基板に結像する前記露光装置の縮小光学系が前記マスク基板からの透過光を入射する場合と同様の開口数で、前記マスク基板上に結像された照明光が前記マスク基板を透過した透過光を入射する対物レンズと、
前記対物レンズに対して前記マスク基板とは反対側の位置であって前記対物レンズの瞳位置付近に配置され、前記対物レンズを通過後の前記透過光のP偏光波とS偏光波とのうちP偏光波を互いに直交する2方向の一方の方向に、S偏光波を前記互いに直交する前記2方向の他方の方向に、同時に揃える分割型1/2波長板と、
前記透過光の前記P偏光波と前記S偏光波とのうち一方を通過させ、他方の通過を制限する、偏光子と偏光ビームスプリッタとの1つにより構成される制限機構と、
前記制限機構が前記他方を通過させ、前記一方の通過を制限するように、偏光方向を90°回転させる1/2波長板と、
前記回転用の1/2波長板を回転させる駆動機構と、
前記制限機構を通過した光を、前記露光装置の前記縮小光学系よりも十分小さい開口数で結像させる結像レンズと、
前記結像レンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと、
を備え
前記分割型1/2波長板の配置位置の前記対物レンズの瞳位置からのずれ量ΔLは、前記対物レンズの瞳径D、前記対物レンズの視野径d、前記対物レンズの焦点距離fを用いて、以下の式(1)を満たすことを特徴する偏光イメージ取得装置。
(1) ΔL<0.05・D・f/d
A movable stage on which a pattern-formed, mask substrate for exposure is mounted,
A case where the reduction optical system of the exposure apparatus, which transmits light from the mask substrate and forms an image on a substrate to be exposed when the mask substrate is disposed in the exposure apparatus, receives the transmitted light from the mask substrate; At the same numerical aperture, the illumination lens formed on the mask substrate, the objective lens to enter the transmitted light transmitted through the mask substrate,
Of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light that has been disposed near the pupil position of the objective lens at a position opposite to the mask substrate with respect to the objective lens and that has passed through the objective lens. A split-type half-wave plate for simultaneously aligning a P-polarized wave in one of two directions orthogonal to each other and an S-polarized wave in the other of the two directions orthogonal to each other ;
A restricting mechanism configured to pass one of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light and restrict the other, and configured by one of a polarizer and a polarizing beam splitter;
A half-wave plate that rotates the polarization direction by 90 ° so that the restriction mechanism allows the other to pass, and restricts the one to pass;
A driving mechanism for rotating the half-wave plate for rotation,
An imaging lens that forms an image of the light having passed through the limiting mechanism with a numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus,
An image sensor that captures an image formed by the imaging lens;
Equipped with a,
The amount of deviation ΔL of the position of the split type half-wave plate from the pupil position of the objective lens is determined using the pupil diameter D of the objective lens, the field diameter d of the objective lens, and the focal length f of the objective lens. A polarization image acquisition device characterized by satisfying the following expression (1) .
(1) ΔL <0.05 · D · f / d
パターンが形成された、露光用のマスク基板を載置する移動可能なステージと、
前記マスク基板が露光装置に配置された場合に前記マスク基板からの透過光を入射して被露光基板に結像する前記露光装置の縮小光学系が前記マスク基板からの透過光を入射する場合と同様の開口数で、前記マスク基板上に結像された照明光が前記マスク基板を透過した透過光を入射する対物レンズと、
前記対物レンズに対して前記マスク基板とは反対側の位置であって前記対物レンズの瞳位置付近に配置され、前記対物レンズを通過後の透過光のP偏光波とS偏光波のそれぞれの偏光イメージを同時に取得するため、前記対物レンズを通過後の前記透過光のP偏光波とS偏光波とのうちP偏光波を互いに直交する2方向の一方の方向に、S偏光波を前記互いに直交する前記2方向の他方の方向に、同時に揃える分割型1/2波長板と、
前記透過光の前記P偏光波と前記S偏光波とのうち一方を通過させ、他方を反射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタを通過した光を、前記露光装置の前記縮小光学系よりも十分小さい開口数で結像させる第1の結像レンズと、
前記第1の結像レンズにより結像された像を撮像する第1のイメージセンサと、
前記偏光ビームスプリッタにより反射された光を、前記露光装置の前記縮小光学系よりも十分小さい前記開口数で結像させる第2の結像レンズと、
前記第2の結像レンズにより結像された像を撮像する第2のイメージセンサと、
を備えたことを特徴する偏光イメージ取得装置。
A movable stage on which a pattern-formed, mask substrate for exposure is mounted,
A case where the reduction optical system of the exposure apparatus, which transmits light from the mask substrate and forms an image on a substrate to be exposed when the mask substrate is disposed in the exposure apparatus, receives the transmitted light from the mask substrate; At the same numerical aperture, the illumination lens formed on the mask substrate, the objective lens to enter the transmitted light transmitted through the mask substrate,
The P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light after passing through the objective lens are disposed at positions opposite to the mask substrate with respect to the objective lens and near the pupil position of the objective lens. In order to simultaneously acquire images, the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light after passing through the objective lens, the S-polarized wave is orthogonal to the S-polarized wave in one of two directions orthogonal to each other. A split-type half-wave plate that is simultaneously aligned in the other of the two directions ;
A polarizing beam splitter that passes one of the P-polarized wave and the S-polarized wave of the transmitted light and reflects the other;
A first imaging lens that forms an image of light that has passed through the polarizing beam splitter with a numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus;
A first image sensor that captures an image formed by the first imaging lens;
A second imaging lens for imaging the light reflected by the polarization beam splitter with the numerical aperture sufficiently smaller than the reduction optical system of the exposure apparatus;
A second image sensor that captures an image formed by the second imaging lens;
A polarization image acquisition device, comprising:
請求項1〜3いずれか記載の偏光イメージ取得装置と、
前記P偏光波と前記S偏光波とのうち前記一方による第1の光学画像と、前記P偏光波と前記S偏光波とのうち前記他方による第2の光学画像とを合成する合成部と、
第1のダイにおける前記第1と第2の光学画像が合成された第1のダイ画像と、前記第1のダイと同様のパターンが形成された第2のダイにおける前記第1と第2の光学画像が合成された、前記第1のダイ画像に対応する第2のダイ画像と、を比較する比較部と、
を備えたことを特徴するパターン検査装置。
A polarization image acquisition device according to any one of claims 1 to 3,
A first optical image based on the one of the P-polarized wave and the S-polarized wave, and a combining unit configured to combine a second optical image based on the other of the P-polarized wave and the S-polarized wave;
A first die image in which the first and second optical images in the first die are combined; and a first and second optical image in the second die in which a pattern similar to that of the first die is formed. A comparing unit that compares an optical image synthesized with a second die image corresponding to the first die image;
A pattern inspection apparatus comprising:
前記分割型1/2波長板の配置位置の前記対物レンズの瞳位置からのずれ量ΔLは、前記対物レンズの瞳径D、前記対物レンズの視野径d、前記対物レンズの焦点距離fを用いて、以下の式(1)を満たすことを特徴する請求項1又は3に記載の偏光イメージ取得装置。The amount of deviation ΔL of the position of the split type half-wave plate from the pupil position of the objective lens is determined using the pupil diameter D of the objective lens, the field diameter d of the objective lens, and the focal length f of the objective lens. The polarization image acquisition device according to claim 1, wherein the following expression (1) is satisfied.
(1) ΔL<0.05・D・f/d(1) ΔL <0.05 · D · f / d
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