JP6768622B2 - 検査方法および検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査方法および検査装置に関する。

従来から、フォトリソグラフィに用いられるマスクに設けられたパターンの欠陥を光学的に検査するパターン検査装置では、レーザ光源とマスクとの間のレーザ光の光路中に、回転位相板が備えられていた。回転位相板は、レーザ光に対して略垂直に配置され、レーザ光の光路に直交する方向に所定の速度で回転しながらレーザ光を通過させて位相を変化（例えば、散乱）させることで、レーザ光の光量を均一化する光学部材である。回転位相板によって干渉性の高いレーザ光の光量を均一化することで、レーザ光によって照明されたマスクを撮像した光学画像に干渉縞が生じることを防止することができる。

回転位相板は、通常は透明または半透明のガラス状材質で一体的に作製するが、光学的な特性が完全に均一になるように精製することは困難であるため、全面にわたって微小な透過率のむらが生じる。このため、回転位相板を回転させることによって回転位相板を通過するレーザ光の透過率は微小に変化し、マスクの検査領域に到達するレーザ光の光量が、回転位相板の回転に同期して増減する。高感度の欠陥検査においては、このような回転位相板の回転にともなう光量の変化により、光学画像中に疑似欠陥が検出されて検査精度が悪化する可能性があった。

疑似欠陥の検出を抑制するため、従来は、光学画像を撮像するＴＤＩ（Time Delay Integration）センサの電荷の蓄積周期と回転位相板の回転周期とを一致させることで、回転位相板に起因する光量のむらを、ＴＤＩセンサの蓄積時に１周期分平均化していた。この方法では、何れの蓄積周期で撮像される光学画像に対しても、撮像に用いられる総光量を一定にすることで、疑似欠陥の抑制を図っている。

特開２００９−１６８５２４号公報

ＴＤＩセンサの蓄積周期と回転位相板の回転周期とを一致させる場合、検査速度の高速化のためにＴＤＩセンサの蓄積速度を高速にすると、これに比例して回転位相板の回転速度を高速にする必要がある。しかしながら、既述したように、回転位相板はガラス状材質で構成されているため、回転速度を高速で回転させた場合、遠心力によって回転位相板が破壊されてしまう。このため、検査速度を高速化するために現状以上の速度で回転位相板を回転させることは困難である。

したがって、従来は、回転位相板の回転速度を上げることなく検査速度を向上させることが困難であるといった問題があった。

本発明の目的は、回転位相板の回転速度を上げることなく検査速度を向上させることが可能な検査方法および検査装置を提供することにある。

本発明の一態様である検査方法は、
パターンが設けられた試料に向けて光を出射する光源と、
光源の光路に交わるように光源と試料との間に配置され、不規則な深さを有する複数の凹部が設けられ、複数の凹部が光源の光路に交わるように回転しながら光源から出射された光を複数の凹部に通過させて、光の光量を略均一化する回転位相板と、
回転位相板を通して試料に照射された照射光による試料の光学画像を撮像するｎ列の撮像素子を有するセンサと、を備えた検査装置を用いてパターンの欠陥を検査する検査方法であって、
回転位相板を回転させ、光源の光路に交わる回転位相板の回転方向位置を検出する工程と、
撮像素子の列方向に試料を搬送し、試料に照射光を照射し、ｎ列の撮像素子のうち照射光の光路上に位置するｉ列目（１≦ｉ≦ｎ）の撮像素子で試料の光学画像を撮像する工程と、
ｉ列目の撮像素子で試料の光学画像が撮像されたときに検出された回転位相板の回転方向位置における予め取得された回転位相板の透過率と、予め取得されたｉ列目の撮像素子の感度と、に基づいて、ｉ列目の撮像素子で撮像された試料の光学画像の光量を補正する工程と、を備える。

上述の検査方法において、
試料の光学画像の光量を補正する工程は、以下の数式（１）にしたがってもよい。
Ｃｉ＝Ｃｓｉ／（Ｔｉ×Ｋｉ） （１）
但し、Ｃｉは、ｉ列目の撮像素子で撮像された試料の光学画像の補正後の光量であり、Ｃｓｉは、ｉ列目の撮像素子で撮像された試料の光学画像の補正前の光量であり、Ｔｉは、ｉ列目の撮像素子で試料の光学画像が撮像されたときに検出された回転位相板の回転方向位置における回転位相板の透過率であり、Ｋｉは、ｉ列目の撮像素子の感度に比例した係数である（以下、同様）。

上述の検査方法において、
試料の光学画像を撮像する工程は、撮像素子の列方向に試料を搬送しながらｎ列の撮像素子で順に試料の光学画像を撮像する工程であり、
試料の光学画像の光量を補正する工程は、ｎ列の撮像素子で順に撮像された試料の光学画像のそれぞれの光量を補正する工程であり、
検査方法は、
ｎ列の撮像素子で順に撮像された試料の光学画像のそれぞれの補正後の光量を加算することで、最終的な試料の光学画像の光量を取得する工程を更に備えてもよい。

上述の検査方法において、
最終的な試料の光学画像の光量を取得する工程は、以下の数式（２）にしたがってもよい。

本発明の一態様である検査装置は、
パターンが設けられた試料に向けて光を出射する光源と、
光源の光路に交わるように光源と試料との間に配置され、不規則な深さを有する複数の凹部が設けられ、複数の凹部が光源の光路に交わるように回転しながら光源から出射された光を複数の凹部に通過させて、光の光量を略均一化する回転位相板と、
回転位相板を通して試料に照射された照射光による試料の光学画像を撮像するｎ列の撮像素子を有するセンサと、を備え、パターンの欠陥を検査する検査装置であって、
回転位相板の回転中に、光源の光路に交わる回転位相板の回転方向位置を検出する回転方向位置検出部と、
センサで撮像された試料の光学画像の光量を補正する光量補正部と、を備え、
センサは、撮像素子の列方向に試料が搬送され、回転位相板を通して試料に照射光が照射されたときに、ｎ列の撮像素子のうち照射光の光路上に位置するｉ列目（１≦ｉ≦ｎ）の撮像素子で試料の光学画像を撮像し、
光量補正部は、ｉ列目の撮像素子で試料の光学画像が撮像されたときに検出された回転位相板の回転方向位置における予め取得された回転位相板の透過率と、予め取得されたｉ列目の撮像素子の感度と、に基づいて、ｉ列目の撮像素子で撮像された試料の光学画像の光量を補正する。

本発明によれば、回転位相板の回転速度を上げることなく検査速度を向上させることができる。

本実施形態によるパターン検査装置を示す図である。 本実施形態によるパターン検査装置において、回転方向に沿った回転位相板の部分断面図である。 本実施形態によるパターン検査装置において、第１センサを示す概略図である。 本実施形態によるパターン検査装置において、回転位相板と回転方向位置検出部とを示す平面図である。 本実施形態によるパターン検査方法を示すフローチャートである。 本実施形態によるパターン検査方法を示す斜視図である。 本実施形態によるパターン検査方法を説明するための説明図である。 本実施形態によるパターン検査方法において、回転位相板の回転方向位置に対応する回転位相板の透過率と、第１センサの各列の撮像素子の感度とを示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

図１は、検査装置の一例として、本実施形態によるパターン検査装置１を示す図である。図１のパターン検査装置１は、試料の一例であるマスク２に設けられたパターンの欠陥を検査するために用いることができる。

図１に示すように、パターン検査装置１は、光源３と、センサの一例である第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂと、を備える。光源３は、パターンが設けられたマスク２に向けてレーザ光（以下、単に光とも呼ぶ）を出射する。第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂは、光源３からマスク２に照射された光で照明されたマスク２の像（以下、光学画像とも呼ぶ）を撮像する。具体的には、第１センサ５Ａは、光源３からマスク２に照射された光をマスク２で透過させることによって照明されたマスク２の光学画像を撮像する。第２センサ５Ｂは、光源３からマスク２に照射された光をマスク２で反射させることによって照明されたマスク２の光学画像を撮像する。

また、パターン検査装置１は、光源３と第１センサ５Ａとの間の光路上に、光の進行方向に向かって順に、集光レンズ４１と、コリメートレンズ４２と、回転位相板４３と、第１ビームスプリッタ４４と、第１ミラー４５と、第１対物レンズ４６と、ＸＹθテーブル６と、第２対物レンズ４７、第２ビームスプリッタ４８と、第１結像レンズ４９Ａとを備える。

また、パターン検査装置１は、光源３と第２センサ５Ｂとの間の光路上に、光の進行方向に向かって順に、集光レンズ４１と、コリメートレンズ４２と、回転位相板４３と、第１ビームスプリッタ４４と、第２ミラー４１０と、第２ビームスプリッタ４８と、ＸＹθテーブル６と、第２結像レンズ４９Ｂとを備える。

集光レンズ４１は、光源３から出射された光を集光する。

コリメートレンズ４２は、集光レンズ４１で集光された光をコリメートする。

回転位相板４３は、部分的に光源３の光路に交わるように、光源３とマスク２との間の光路上に光路に対して略垂直に配置されている。図１の例において、回転位相板４３は、コリメートレンズ４２と第１ビームスプリッタ４４との間に配置されている。回転位相板４３は、平面視した場合に円板形状を有し（図４参照）、中心軸上に連結されたモータ等の駆動装置７によって中心軸回りに回転駆動される。

図２は、本実施形態によるパターン検査装置１において、回転方向ｄに沿った回転位相板４３の部分断面図である。図２に示すように、回転位相板４３には、回転方向ｄに沿って不規則な深さ、幅（回転方向ｄの寸法）および奥行（径方向の寸法）を有する複数の凹部４３１が設けられている。各凹部４３１は、その深さに応じて光源３から出射された光の位相を変化させる。

回転位相板４３は、光源３の光路に交わる部分が変化するように回転しながら光源３から出射された光を光路に交わる凹部４３１で通過させて光の位相を変化させる。すなわち、回転位相板４３は、複数の凹部４３１が光源３の光路に交わるように回転しながら光源３から出射された光を複数の凹部４３１に通過させて、光の光量を均一化する。

第１ビームスプリッタ４４は、回転位相板４３を通過した光を第１ミラー４５側と第２ミラー４１０側とに分光させる。

ここで、先ず、第１ビームスプリッタ４４の透過側の光学系について詳しく説明する。第１ミラー４５は、第１ビームスプリッタ４４を透過した光を第１対物レンズ４６側に反射する。

第１対物レンズ４６は、第１ミラー４５で反射された光を集光してＸＹθテーブル６上に照射する。ＸＹθテーブル６は、マスク２を載置可能なＸＹ平面６ａを有する。ＸＹθテーブル６は、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能かつＸＹ平面６ａに対して垂直なＺ軸回りに回転可能である。ＸＹθテーブル６に載置されたマスク２は、第１対物レンズ４６から照射された照射光を透過する。このマスク２の透過光によって、マスク２が照明される。マスク２の透過光は、第２対物レンズ４７および第２ビームスプリッタ４８を透過した後、第１結像レンズ４９Ａに入射する。

第１結像レンズ４９Ａは、マスク２の透過光を第１センサ５Ａに結像させる。

図３は、本実施形態によるパターン検査装置１において、第１センサ５Ａを示す概略図である。なお、図示はしないが、第２センサ５Ｂも、第１センサ５Ａと同じ構成を有する。第１センサ５Ａは、回転位相板４３を通して光源３からマスク２に照射された照射光によるマスク２の光学画像を撮像するｎ列の撮像素子５１を有する。

図３の例において、撮像素子５１の列方向はＸ方向である。Ｙ方向には、同じ列の撮像素子５１が配置されている。撮像素子５１は、マスク２を照明した光を受光して光電変換することで、マスク２の光学画像を撮像する。

より具体的には、第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂは、ＸＹθテーブル６によって撮像素子５１の列方向であるＸ方向にマスク２が搬送され、回転位相板４３を通して光源３からマスク２に光が照射されたときに、ｎ列の撮像素子５１のうちマスク２に照射された照射光の光路上に位置するｉ列目（１≦ｉ≦ｎ）の撮像素子５１でマスク２の光学画像を撮像する。Ｘ方向へのマスク２の搬送の進行に応じて、第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂは、ｎ列の撮像素子５１で順にマスク２の光学画像を撮像する。

撮像素子５１は、例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)である。第１センサ５Ａは、撮像素子５１の列方向をマスク２の光学画像を光電変換した電荷の蓄積方向（すなわち、転送方向）としたＴＤＩセンサであってもよい。撮像素子５１の列数ｎは、例えば、１０２４であってもよい。

次に、第１ビームスプリッタ４４の反射側の光学系について詳しく説明する。第２ミラー４１０は、第１ビームスプリッタ４４で反射された光を第２ビームスプリッタ４８側に反射させる。

第２ビームスプリッタ４８は、第２ミラー４１０で反射された光を第２対物レンズ４７側に反射させる。

第２対物レンズ４７は、第２ビームスプリッタ４８で反射された光を集光してＸＹθテーブル６上のマスク２に照射させる。マスク２は、第２対物レンズ４７から照射された照射光を反射させる。このマスク２の反射光によって、マスク２が照明される。マスク２の反射光は、第２対物レンズ４７および第２ビームスプリッタ４８を透過した後、第２結像レンズ４９Ｂに入射する。

第２結像レンズ４９Ｂは、マスク２の反射光を第２センサ５Ｂに結像させる。第２センサ５Ｂは、第１センサ５Ａと同様の手法によってマスク２の光学画像を撮像する。

第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂによって撮像されたマスク２の光学画像に基づいて、マスク２のパターンの欠陥が検査される。

なお、光源３と第１ビームスプリッタ４４との間に、減光フィルタと、光の偏光方向を変化させる波長板とを設けてもよい。

また、図１に示すように、パターン検査装置１は、回転方向位置検出部８と、オートローダ９と、Ｘ軸モータ１０Ａ、Ｙ軸モータ１０Ｂおよびθ軸モータ１０Ｃと、レーザ測長システム１１と、Ｚセンサ１２と、フォーカス機構１３と、を備える。

図４は、本実施形態によるパターン検査装置１において、回転位相板４３と回転方向位置検出部８とを示す平面図である。回転方向位置検出部８は、回転方向ｄへの回転位相板４３の回転中に、光源３の光路に交わる回転位相板４３の回転方向位置を検出する。

図４の例において、回転位相板４３上には、回転位相板４３に交わる光路として、光源３の光軸ＯＡが代表的に図示されている。回転位相板４３は、例えば、光軸ＯＡに交わる回転位相板４３の回転方向位置を検出してもよい。図４の例において、回転方向位置検出部８は、回転位相板４３に形成されたスリットＳＬを光学的に検出し、スリットＳＬを検出してからの経過時間と、予め取得された回転位相板４３の回転速度とに基づいて回転位相板４３の回転方向位置を検出する。回転方向位置検出部８は、光源３の光路に交わる回転位相板４３の回転方向位置を検出できるのであれば図４の構成には限定されない。

回転方向位置検出部８は、インクリメンタル型のロータリエンコーダであってもよく、または、アブソリュート形のロータリエンコーダであってもよい。回転方向位置検出部８は、検出された回転位相板４３の回転方向位置を、後述する比較回路２５に出力する。

図１に示されるオートローダ９は、ＸＹθテーブル６上にマスク２を自動搬送する。Ｘ軸モータ１０Ａ、Ｙ軸モータ１０Ｂおよびθ軸モータ１０Ｃは、それぞれ、ＸＹθテーブル６をＸ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動させる。ＸＹθテーブル６を移動させることで、ＸＹθテーブル６上のマスク２に対して光源３の光がスキャンされる。レーザ測長システム１１は、ＸＹθテーブル６のＸ方向およびＹ方向の位置を検出する。

Ｚセンサ１２は、パターン側のマスク２の表面であるマスク面の高さすなわちＺ方向の位置を検出する。Ｚセンサ１２は、例えば、マスク面に光を照射する投光器と、照射された光を受光する受光器とを備えていてもよい。

フォーカス機構１３は、照明光学系５の焦点をマスク面に合わせるフォーカス合わせを行う。フォーカス合わせは、例えば、Ｚセンサ１２で検出されたマスク面の高さに応じた移動量でＸＹθテーブル６をＺ方向に移動させることで行う。

また、図１に示すように、パターン検査装置１は、バス１４に接続された各種の回路を備える。具体的には、パターン検査装置１は、オートローダ制御回路１５と、テーブル制御回路１７と、オートフォーカス制御回路１８とを備える。また、パターン検査装置１は、位置回路２２と、展開回路２３と、参照回路２４と、光量補正部の一例である比較回路２５とを備える。また、パターン検査装置１は、センサ回路１９を備えており、このセンサ回路１９は、第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂと比較回路２５との間に接続されている。

オートローダ制御回路１５は、オートローダ９を制御することで、ＸＹθテーブル６上にマスク２を自動搬送する。

テーブル制御回路１７は、パターンの欠陥を検査すべきマスク２の検査領域２０１（図６参照）を複数の短冊状に仮想的に分割したストライプ２０２に沿って検査領域２０１に光源３からの光をスキャンする制御を行う。具体的には、テーブル制御回路１７は、ストライプ２０２に沿って検査領域２０１に光源３からの光がスキャンされるように、モータ１０Ａ〜１０Ｃを駆動制御してＸＹθテーブル６を移動させる。

オートフォーカス制御回路１８は、Ｚセンサ１２で検出されたマスク面の高さに応じてフォーカス機構１３を制御することで、光源３の光を自動的にマスク面に合焦させる。

センサ回路１９は、第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂで光電変換された光学画像を取り込み、取り込まれた光学画像をＡ／Ｄ変換する。そして、センサ回路１９は、Ａ／Ｄ変換した光学画像を比較回路２５に出力する。センサ回路１９は、例えば、ＴＤＩセンサの回路であってもよい。ＴＤＩセンサを用いることで、パターンを高精度に撮像できる。

レーザ測長システム１１は、ＸＹθテーブル６の移動位置を検出し、検出された移動位置を位置回路２２に出力する。位置回路２２は、レーザ測長システム１１から入力された移動位置に基づいて、ＸＹθテーブル６上でのマスク２の位置を検出する。そして、位置回路２２は、検出されたマスク２の位置を比較回路２５に出力する。

展開回路２３は、後述する磁気ディスク装置３１に収集された設計データを、磁気ディスク装置３１から読み出し、読み出された設計データを２値または多値の画像データに変換する。そして、展開回路２３は、変換された画像データを参照回路２４に出力する。

参照回路２４は、展開回路２３から入力された画像データに適切なフィルタ処理を行うことで、マスク２の欠陥検査に用いる参照画像を生成する。そして、参照回路２４は、生成された参照画像を比較回路２５に出力する。

比較回路２５は、センサ回路１９から入力されたマスク２の光学画像と、参照回路２４から入力された参照画像との比較に基づいて、マスク２に形成されたパターンの欠陥を検査する。例えば、比較回路２５は、位置回路２２から入力された位置情報を用いながら、光学画像のパターンの各位置の線幅を測定し、測定された光学画像のパターンと、参照回路２４から入力された参照画像のパターンについて、両パターンの線幅や階調値（明るさ）を比較する。そして、比較回路２５は、例えば、光学画像のパターンの線幅と、参照画像のパターンの線幅との誤差をパターンの欠陥として検出する。

また、比較回路２５は、第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂで撮像されたマスク２の光学画像を参照画像と比較する前に、回転位相板４３の微小な透過率のむらに起因するマスク２の光学画像の光量のむらが疑似欠陥として検出されないようにするため、マスク２の光学画像の光量を補正する。また、比較回路２５は、欠陥の検査速度すなわちＸＹθテーブル６によるＸ方向へのマスク２の搬送速度が従来よりも高速の場合であっても、回転位相板４３の回転速度が従来と同じまま、マスク２の光学画像の光量を適切に補正する。

具体的には、比較回路２５は、回転位相板４３の回転方向位置のそれぞれに対応する回転位相板４３の透過率を予め取得している。また、比較回路２５は、第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂのｎ列の撮像素子５１のそれぞれの感度を予め取得している。例えば、比較回路２５は、自らの記憶領域内に透過率および感度を記憶していてもよく、または、外部記憶装置（例えば、後述する磁気ディスク装置３１）から透過率および感度を読み込み可能であってもよい。

そして、比較回路２５は、ｉ列目の撮像素子５１でマスク２の光学画像が撮像されたときに回転方向位置検出部８で検出された回転方向位置における回転位相板４３の透過率と、ｉ列目の撮像素子５１の感度と、に基づいて、ｉ列目の撮像素子で撮像されたマスク２の光学画像の光量を補正する。

なお、ｉ列目の撮像素子５１には、複数の撮像素子５１が含まれているが、マスク２の光学画像の光量の補正は、ｉ列に含まれる個々の撮像素子５１（すなわち、画素）毎に行われる。

このように、ｉ列目の撮像素子５１によって光学画像が撮像されたときの回転位相板４３の透過率と、ｉ列目の撮像素子５１の感度とに基づいて光学画像の光量を補正することで、ｎ列全ての撮像素子５１での撮像周期と回転位相板４３の回転周期とが同期するように回転位相板４３を高速で回転させずとも、光量を適切に補正することができる。

これにより、回転位相板４３の回転速度を上げることなく疑似欠陥の検出を抑制した高精度な検査の速度を向上させることができる。

比較回路２５は、以下の数式（１）にしたがってｉ列目の撮像素子５１で撮像されたマスク２の光学画像の光量を補正してもよい。
Ｃｉ＝Ｃｓｉ／（Ｔｉ×Ｋｉ） （１）
但し、Ｃｉは、ｉ列目の撮像素子５１で撮像されたマスク２の光学画像の補正後の光量である。Ｃｓｉは、ｉ列目の撮像素子５１で撮像されたマスク２の光学画像の補正前の光量である。Ｔｉは、ｉ列目の撮像素子５１でマスク２の光学画像が撮像されたときに検出された回転位相板４３の回転方向位置における回転位相板４３の透過率である。Ｋｉは、ｉ列目の撮像素子５１の感度に比例した係数である（以下、同様）。Ｋｉは、ｉ列目の撮像素子５１の感度そのものであってもよい。

数式（１）にしたがって光量を補正することで、透過率または感度が大きいために光量が大きくなる光学画像については、大きい透過率または感度で光量を除することによって、補正による光量の減少量を大きくすることができる。逆に、透過率または感度が小さいために光量が小さくなる光学画像については、小さい透過率または感度で光量を除することによって、補正による光量の減少量を小さくすることができる。これにより、光学画像に真の欠陥が含まれていない限りにおいて、各列の撮像素子５１で撮像されたマスク２の光学画像の補正後の光量を平均化することができる。これにより、透過率および感度に起因する光量のむらを抑制することができるので、疑似欠陥をさらに有効に防止して検査精度を更に高めることができる。

また、比較回路２５は、ｎ列の撮像素子５１で順に撮像されたマスク２の光学画像のそれぞれの補正された光量を加算することで、最終的なマスク２の光学画像の光量を取得する。

このように、各列の撮像素子５１毎に補正された光量を加算した光量を最終的なマスク２の光学画像の光量として取得し、取得された光量の光学画像を参照画像と比較することで、疑似欠陥の検出を抑制しつつ真の欠陥を高精度に検出することができる。

比較回路２５は、以下の数式（２）にしたがって最終的なマスク２の光学画像の光量を取得してもよい。

数式（２）を用いることで、最終的なマスク２の光学画像の光量を簡便かつ迅速に取得することができる。

上記構成以外にも、図１に示すように、パターン検査装置１は、制御計算機３０と、磁気ディスク装置３１と、磁気テープ装置３２と、フロッピーディスク（登録商標）３３と、ＣＲＴ３４と、プリンタ３５とを備える。これらの構成部３０〜３５は、いずれもバス１４に接続されている。

制御計算機３０は、バス１４に接続された各構成部に対して、欠陥検査に関連する各種の制御や処理を実行する。磁気ディスク装置３１は、マスク２の設計データを記憶する。磁気テープ装置３２およびフロッピーディスク３３は、欠陥検査に関連する各種の情報を記憶する。ＣＲＴ３４は、欠陥検査に関連する各種の画像を表示する。プリンタ３５は、欠陥検査に関連する各種の情報を印刷する。

以上述べたように、本実施形態のパターン検査装置１によれば、ｉ列目の撮像素子５１でマスク２の光学画像が撮像されたときに検出された回転方向位置における回転位相板４３の透過率と、ｉ列目の撮像素子５１の感度と、に基づいて、ｉ列目の撮像素子で撮像された試料の光学画像の光量を補正することができる。これにより、回転位相板４３の回転速度を上げることなく検査速度を向上させることができる。

（パターン検査方法）
次に、図１のパターン検査装置１を適用した本実施形態のパターン検査方法について説明する。図５は、本実施形態によるパターン検査方法を示すフローチャートである。図５のフローチャートは、必要に応じて繰り返される。図６は、本実施形態によるパターン検査方法を示す斜視図である。図６に示すように、マスク２上の検査領域２０１は、短冊状の複数のストライプ２０２に仮想的に分割されている。第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂは、ＸＹθテーブル６の移動にともなって、マスク２をストライプ２０２毎に撮像する。このとき、図６の破線矢印に示す方向に各ストライプ２０２が連続的にスキャンされるように、テーブル制御回路１７はＸＹθテーブル６の動作を制御する。ＸＹθテーブル６を移動させながら、第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂで撮像された光学画像に基づいてストライプ２０２上のパターンの欠陥を検査する。

欠陥の検査にあたり、比較回路２５は、図５のフローチャートにしたがって、マスク２の光学画像の光量を補正する。

具体的には、先ず、駆動装置７は、回転位相板４３の回転駆動を開始し、回転方向位置検出部８は、光源３の光路に交わる回転位相板４３の回転方向位置の検出を開始する（ステップＳ１）。

回転位相板４３の回転方向位置の検出が開始された後、ＸＹθテーブル６によって撮像素子５１の列方向にマスク２が搬送され、回転位相板４３を通して光源３からマスク２に光が照射され、ｎ列の撮像素子５１によって順にマスク２の光学画像が撮像される。

具体的には、先ず、第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂは、ｉ列目の撮像素子５１によってマスク２の光学画像を撮像する（ステップＳ２）。

図７は、本実施形態によるパターン検査方法を説明するための説明図である。例えば、図７に示すように、１０２４列（図７においては、３列のみを代表的に図示）の撮像素子５１は、ＸＹθテーブル６による撮像素子５１の列方向（Ｘ方向）へのマスク２の搬送にともなって、１列目の撮像素子５１から順にマスク２の光学画像を撮像する。

図７の例において、マスク２は、搬送方向の先頭側から順に、領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃを含む。各列の撮像素子５１は、１列目から順に、領域Ａの画像ａ、領域Ｂの画像ｂおよび領域Ｃの画像ｃを撮像する。また、図７に示すように、２列目の撮像素子５１によって画像ａが撮像されるときには、１列目の撮像素子５１によって画像ｂが撮像される。また、３列目の撮像素子５１によって画像ａが撮像されるときには、２列目の撮像素子５１によって画像ｂが撮像され、１列目の撮像素子５１によって画像ｃが撮像される。図７の例を図５に適用する場合、先ず、第１センサ５Ａおよび第２センサ５Ｂは、１列目の撮像素子５１によって画像ａを撮像する（ステップＳ２）。

図５に示すように、ｉ列目の撮像素子５１によってマスク２の光学画像が撮像された後、比較回路２５は、ｉ列目の撮像素子５１によってマスク２の光学画像が撮像されたときに回転方向位置検出部８で検出された回転方向位置における回転位相板４３の透過率Ｔｉを取得する（ステップＳ３）。また、比較回路２５は、ｉ列目の撮像素子５１の感度に比例する係数Ｋｉを取得する（ステップＳ３）。

図８は、本実施形態によるパターン検査方法において、回転位相板４３の回転方向位置に対応する回転位相板４３の透過率と、第１センサ５Ａの各列の撮像素子５１の感度とを示すグラフである。なお、第２センサ５Ｂに対応する回転位相板４３の透過率および感度は、図８と同様である。図８には、比較回路２５の記憶領域または外部記憶装置に予め記憶された回転位相板４３の透過率および撮像素子５１の感度が図示されている。回転位相板４３の透過率は、回転位相板４３の回転方向位置と対応付けられている。また、撮像素子５１の感度は、撮像素子５１の列番号（すなわち、段番号）に対応付けられている。

図８においては、透過率と撮像素子感度との時間的な対応関係を表すために、画像ａ、ｂ、ｃ毎に、撮像期間の開始時に検出された回転方向位置の透過率と、撮像期間の開始時に撮像を行う１列目の撮像素子の感度とが破線で結ばれている。また、撮像期間の終了時に検出された回転方向位置の透過率と、撮像期間の終了時に撮像を行う１０２４列目の撮像素子の感度とが破線で結ばれている。

図８の例を図５に適用する場合、先ず、比較回路２５は、１列目の撮像素子５１で画像ａが撮像されたときの回転方向位置（例えば、０[ｒａｄ]）に対応する透過率Ｔ１と、１列目の撮像素子５１の感度に比例する係数Ｋ１とを取得する（ステップＳ３）。

回転位相板４３の透過率Ｔｉおよび撮像素子５１の感度に比例する係数Ｋｉを取得した後、比較回路２５は、ｉ列目の撮像素子５１で撮像されたマスク２の光学画像の光量を次式にしたがって補正する（ステップＳ４）。
Ｃｉ＝Ｃｓｉ／（Ｔｉ×Ｋｉ） （１）

図７の例を図５に適用する場合、比較回路２５は、１列目の撮像素子５１によって撮像された画像ａの光量Ｃｓ１ａを補正することで、補正光量Ｃｓ１ａ／（Ｔ１×Ｋ１）を取得する。

ｉ列目の撮像素子５１で撮像されたマスク２の光学画像の光量を補正した後、比較回路２５は、ｎ列（すなわち、全列）の撮像素子５１で撮像されたマスク２の光学画像の光量の補正が完了したか否かを判定する（ステップＳ５）。

ｎ列の撮像素子５１で撮像されたマスク２の光学画像の光量の補正が完了した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、比較回路２５は、次式にしたがって最終的なマスク２の光学画像の光量を算出する（ステップＳ６）。

図７の例を図５に適用する場合、比較回路２５は、画像ａの最終的な光量を次の数式（２ａ）によって算出する。

また、比較回路２５は、画像ｂの最終的な光量を次の数式（２ｂ）によって算出する。

また、比較回路２５は、画像ｃの最終的な光量を次の数式（２ｃ）によって算出する。

領域Ａ〜Ｃ内に真の欠陥が存在しない限り、数式（２ａ）〜数式（２ｃ）の値は互いにほぼ等しくなる。したがって、数式（２ａ）〜数式（２ｃ）の値を用いて欠陥を検査することで、疑似欠陥の検出を防止することができる。

一方、ｎ列の撮像素子５１で撮像されたマスク２の光学画像の光量の補正が完了していない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、比較回路２５は、次列のマスク２の光学画像の光量の算出に移行する（ステップＳ７、ステップＳ２）。

以上述べたように、本実施形態によれば、ｉ列目の撮像素子５１でマスク２の光学画像が撮像されたときに検出された回転位相板４３の回転方向位置に対応する透過率と、ｉ列目の撮像素子５１の感度と、に基づいて、ｉ列目の撮像素子で撮像された試料の光学画像の光量を補正することができる。これにより、回転位相板４３の回転速度を上げることなく検査速度を向上させることができる。

パターン検査装置１の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、パターン検査装置１の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

上述の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ パターン検査装置
２ マスク
３ 光源
４３ 回転位相板

Claims (5)

1. パターンが設けられた試料に向けて光を出射する光源と、
   前記光源の光路に交わるように前記光源と前記試料との間に配置され、不規則な深さを有する複数の凹部が設けられ、該複数の凹部が前記光源の光路に交わるように回転しながら前記光源から出射された光を該複数の凹部に通過させて、前記光の光量を略均一化する回転位相板と、
   前記回転位相板を通して前記試料に照射された照射光による前記試料の光学画像を撮像するｎ列の撮像素子を有するセンサと、を備えた検査装置を用いて前記パターンの欠陥を検査する検査方法であって、
   前記回転位相板を回転させ、前記光源の光路に交わる前記回転位相板の回転方向位置を検出する工程と、
   前記撮像素子の列方向に前記試料を搬送し、前記試料に前記照射光を照射し、前記ｎ列の撮像素子のうち前記照射光の光路上に位置するｉ列目（１≦ｉ≦ｎ）の撮像素子で前記試料の光学画像を撮像する工程と、
   前記ｉ列目の撮像素子で前記試料の光学画像が撮像されたときに検出された前記回転位相板の回転方向位置における予め取得された前記回転位相板の透過率と、予め取得された前記ｉ列目の撮像素子の感度と、に基づいて、前記ｉ列目の撮像素子で撮像された前記試料の光学画像の光量を補正する工程と、を備える検査方法。
2. 前記試料の光学画像の光量を補正する工程は、以下の数式（１）にしたがう、請求項１に記載の検査方法。
   Ｃｉ＝Ｃｓｉ／（Ｔｉ×Ｋｉ） （１）
   但し、Ｃｉは、ｉ列目の撮像素子で撮像された試料の光学画像の補正後の光量であり、Ｃｓｉは、ｉ列目の撮像素子で撮像された試料の光学画像の補正前の光量であり、Ｔｉは、ｉ列目の撮像素子で試料の光学画像が撮像されたときに検出された回転位相板の回転方向位置における回転位相板の透過率であり、Ｋｉは、ｉ列目の撮像素子の感度に比例した係数である（以下、同様）。
3. 前記試料の光学画像を撮像する工程は、前記撮像素子の列方向に前記試料を搬送しながら前記ｎ列の撮像素子で順に前記試料の光学画像を撮像する工程であり、
   前記試料の光学画像の光量を補正する工程は、前記ｎ列の撮像素子で順に撮像された前記試料の光学画像のそれぞれの光量を補正する工程であり、
   前記検査方法は、
   前記ｎ列の撮像素子で順に撮像された前記試料の光学画像のそれぞれの補正後の光量を加算することで、最終的な前記試料の光学画像の光量を取得する工程を更に備える、請求項１または２に記載の検査方法。
4. 前記最終的な前記試料の光学画像の光量を取得する工程は、以下の数式（２）にしたがう、請求項３に記載の検査方法。
   

   
5. パターンが設けられた試料に向けて光を出射する光源と、
   前記光源の光路に交わるように前記光源と前記試料との間に配置され、不規則な深さを有する複数の凹部が設けられ、該複数の凹部が前記光源の光路に交わるように回転しながら前記光源から出射された光を該複数の凹部に通過させて、前記光の光量を略均一化する回転位相板と、
   前記回転位相板を通して前記試料に照射された照射光による前記試料の光学画像を撮像するｎ列の撮像素子を有するセンサと、を備え、前記パターンの欠陥を検査する検査装置であって、
   前記回転位相板の回転中に、前記光源の光路に交わる前記回転位相板の回転方向位置を検出する回転方向位置検出部と、
   前記センサで撮像された前記試料の光学画像の光量を補正する光量補正部と、を備え、
   前記センサは、前記撮像素子の列方向に前記試料が搬送され、前記回転位相板を通して前記試料に前記照射光が照射されたときに、前記ｎ列の撮像素子のうち前記照射光の光路上に位置するｉ列目（１≦ｉ≦ｎ）の撮像素子で前記試料の光学画像を撮像し、
   前記光量補正部は、前記ｉ列目の撮像素子で前記試料の光学画像が撮像されたときに検出された前記回転位相板の回転方向位置における予め取得された前記回転位相板の透過率と、予め取得された前記ｉ列目の撮像素子の感度と、に基づいて、前記ｉ列目の撮像素子で撮像された前記試料の光学画像の光量を補正する、検査装置。

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