JPH1097053A - Inspection device for pattern defect - Google Patents

Inspection device for pattern defect

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Publication number
JPH1097053A
JPH1097053A JP25004696A JP25004696A JPH1097053A JP H1097053 A JPH1097053 A JP H1097053A JP 25004696 A JP25004696 A JP 25004696A JP 25004696 A JP25004696 A JP 25004696A JP H1097053 A JPH1097053 A JP H1097053A
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JP
Japan
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light
optical system
defect
illumination optical
pattern
Prior art date
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Pending
Application number
JP25004696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Tojo
徹 東條
Mitsuo Tabata
光雄 田畑
Yasushi Sanada
恭 真田
Toshikazu Yoshino
寿和 芳野
Makoto Taya
真 田谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Topcon Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Topcon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Topcon Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP25004696A priority Critical patent/JPH1097053A/en
Publication of JPH1097053A publication Critical patent/JPH1097053A/en
Pending legal-status Critical Current

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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)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect defects in a pattern with high sensitivity by constituting the device in such a manner that one light source is used, a transmission optical system and a reflection optical system can be switched, transmitted light and reflected light can be emitted at one time, and these light beams can be accepted by one sensor. SOLUTION: In this device, one light source is used and a transmission optical system 50 and a reflection optical system 60 can be switched. Transmitted light and reflected light can be emitted at one time and these light beams can be accepted in one imaging sensor 90. In this device, shutter functions 52, 62 to cut the transmitted light beam 51 and reflected light beam 61 can independently cut the respective beams 51, 61. By operating the shutter functions 52, 62, simultaneous irradiation of transmitted light and reflected light is possible. Therefore, the mask image can be observed by one imaging sensor 90 with the transmitted light, reflected light or both of transmitted/reflected light at one time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造に使用
されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成された
パターンの欠陥を検査するパターン欠陥検査装置に関す
る。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a pattern defect inspection apparatus for inspecting a defect of a pattern formed on a sample of a photomask or a glass wafer used in semiconductor manufacturing.

【0002】[0002]

【従来の技術】大規模集積回路(LSI)の製造におけ
る歩留まりの低下の大きな原因の一つとして、デバイス
をフォトリソグラフィ技術で製造する際に使用されるフ
ォトマスクに生じている欠陥があげられる。このため、
このような欠陥を検査する装置の開発が盛んに行われ、
実用化されている。
2. Description of the Related Art One of the major causes of a decrease in yield in the manufacture of large-scale integrated circuits (LSI) is a defect occurring in a photomask used when manufacturing a device by photolithography. For this reason,
The development of equipment for inspecting such defects has been active,
Has been put to practical use.

【0003】従来のマスク欠陥検査装置は、大きく分け
て、同じパターンが描かれた2つのチップをそれぞれ別
の検出手段で観察し、その両者の違いを適当な欠陥検出
手段によって比較し、検出する方法と、パターンが描か
れたチップを検出手段で観察し、これとパターンの設計
のデータとを適当な欠陥検出手段によって比較して、欠
陥を検出する方法とがある。
A conventional mask defect inspection apparatus is roughly divided into two chips on which the same pattern is drawn, each of which is observed by different detection means, and the difference between the two is compared and detected by an appropriate defect detection means. There is a method and a method of observing a chip on which a pattern is drawn by a detecting means, comparing the chip with data of pattern design by an appropriate defect detecting means, and detecting a defect.

【0004】前者の場合、同じパターンが描かれた2つ
のチップをそれぞれ観察しているため、同じ欠陥が存在
した場合、その欠陥部を検出できないという欠点がある
が、設計データを処理する回路が不要であり、装置構成
が簡単であるという利点がある。しかしながら、後者の
場合、設計データをベースとして検査しているため、欠
陥の検出は完全であるという利点があるものの、構造が
複雑となるという欠点もある。
In the former case, since two chips on which the same pattern is drawn are observed, if the same defect exists, the defect cannot be detected. However, the circuit for processing the design data has a disadvantage. There is an advantage that it is unnecessary and the device configuration is simple. However, in the latter case, since the inspection is performed based on the design data, there is an advantage that the defect detection is complete, but there is also a disadvantage that the structure is complicated.

【0005】このような欠陥検査装置では、極めて小さ
な欠陥をも検出するために、光学系の解像度の向上、比
較アルゴリズムの改良、測定信号処理の方法の改良など
が行われている。
In such a defect inspection apparatus, the resolution of an optical system has been improved, a comparison algorithm has been improved, and a method of measuring signal processing has been improved in order to detect an extremely small defect.

【0006】現状で開発されている検査装置では、試料
に適当な光を照射し、その透過光を検出する方式が一般
的であるが、この方法では試料面の遮光部分(Cr部分
に相当する部分)に付着しているごみのような異物は検
出できない。一方、反射照明光学系を有する検査装置
は、ウエハパターンなどの透過光照明が使用できない分
野で多く使用されている。
[0006] In the inspection apparatus developed at present, a method of irradiating a sample with appropriate light and detecting the transmitted light is generally used. In this method, a light-shielding portion (corresponding to a Cr portion) of the sample surface is used. Foreign matter such as dust adhering to the part) cannot be detected. On the other hand, inspection apparatuses having a reflection illumination optical system are often used in fields where transmitted light illumination such as a wafer pattern cannot be used.

【0007】一例として設計データを用いてマスクパタ
ーンの欠陥を検出する設計データ比較方式(ダイ−ツ−
データベース方式)のマスク欠陥検査装置について説明
する。このようなマスク検査装置の一例は、文献(Jpn.
J. Appl. Phys. Vol.33 1994, pp7156-7162, Part1, N
o.12B, December 1994)に示されており、図10にその
検査方法および装置構成を示す。
As an example, a design data comparison method (die-to-die) for detecting a defect in a mask pattern using design data.
A description will be given of a mask defect inspection apparatus of the database type. An example of such a mask inspection apparatus is described in the literature (Jpn.
J. Appl. Phys. Vol.33 1994, pp7156-7162, Part1, N
o. 12B, December 1994), and FIG. 10 shows the inspection method and apparatus configuration.

【0008】検査は、光学系等を用いてマスクパターン
を拡大し、図10に示すように、幅W=300μm程度
の細い短冊状の部分を連続的(実際はテーブルが連続的
に動く)に測定して実行される。ここで、図11を参照
して、検査方式について簡単に説明する。
In the inspection, a mask pattern is enlarged by using an optical system or the like, and a thin strip having a width W of about 300 μm is continuously measured (actually, the table continuously moves) as shown in FIG. And executed. Here, the inspection method will be briefly described with reference to FIG.

【0009】まず、XYテーブル1上にマスク2を設置
し、適当な光源3によってパターンを照射する。次い
で、対物レンズ4を用いてフォトダイオードアレイ5に
パターン像を結像し、センサ回路6でパターン像を測定
する。この測定データはA/D変換され、位置回路7か
らの位置データと共に比較回路8に送られる。一方、パ
ターンの設計データは、磁気デスク装置9から制御計算
機10を通してビット展開回路11に送られ、図形デー
タを2値化し、更にビット展開回路11から比較回路8
に送られる。
First, a mask 2 is placed on an XY table 1 and a pattern is radiated by an appropriate light source 3. Next, a pattern image is formed on the photodiode array 5 using the objective lens 4, and the pattern image is measured by the sensor circuit 6. This measurement data is A / D converted and sent to the comparison circuit 8 together with the position data from the position circuit 7. On the other hand, the design data of the pattern is sent from the magnetic disk device 9 to the bit developing circuit 11 through the control computer 10 to binarize the graphic data.
Sent to

【0010】比較回路8内では、2値のビットパターン
データに適当なフィルター処理を施し、2値のパターン
データを多値化する。これは、測定データは対物レンズ
4の解像特性やフォトダイオードアレイ5のアパーチャ
効果によってフィルターが作用した状態となっているた
めである。設計データにフィルター処理を施すことによ
って、測定データに一致させた設計データを得ることが
できる。
In the comparison circuit 8, the binary bit pattern data is subjected to an appropriate filtering process to convert the binary pattern data into multi-level data. This is because the measurement data is in a state where the filter is actuated due to the resolution characteristics of the objective lens 4 and the aperture effect of the photodiode array 5. By performing a filter process on the design data, design data that matches the measurement data can be obtained.

【0011】これら設計データと測定データを適当なア
ルゴリズムに従って比較し、設計データと測定データが
一致しない所を欠陥と判定する。上記方法では、試料を
搭載したXYテーブルが平面的に走行し、マスク全面を
観察することになる。
The design data and the measurement data are compared according to an appropriate algorithm, and a portion where the design data and the measurement data do not match is determined as a defect. In the above method, the XY table on which the sample is mounted travels in a plane, and the entire mask is observed.

【0012】このような検査装置に関し、発明者らは、
マスクパターンの検査において透過照明と反射照明を有
し、必要に応じて切り替え可能になるようにしたパター
ン欠陥検査装置を提案した(特開昭58−58449
号)。このパターン欠陥検査装置は、切り替えによって
それぞれの光学系による検査結果を使うことで、より正
確な欠陥の検査が可能であることを示している。
With respect to such an inspection apparatus, the inventors have
There has been proposed a pattern defect inspection apparatus which has transmission illumination and reflection illumination in mask pattern inspection, and which can be switched as required (Japanese Patent Laid-Open No. 58-58449).
issue). This pattern defect inspection apparatus indicates that more accurate defect inspection is possible by using the inspection result of each optical system by switching.

【0013】透過光と反射光を同時に照射し、検査を実
行できる検査装置は、最近、注目され、開発されている
ものの、透過光と反射光の波長が異なっている検査装置
が多く、このような検査装置では多くの欠点が発生す
る。即ち、欠陥検査装置の欠陥検出率は、一般に、使用
する波長が短いほど、また光学系の開口数が大きいほど
向上する。多くの場合、光学系の開口数は、透過照明、
反射照明、それぞれの検出光学系では等しいため、波長
が検出率を左右すると言って良い。従って、上述した透
過光、反射光を同時に照射すると、波長が異なることに
よって、即ち、波長の長い光源を用いた検出率に総合性
能が支配されてしまう。
[0013] Inspection devices capable of irradiating transmitted light and reflected light at the same time and performing an inspection have recently attracted attention and have been developed, but many inspection devices have different wavelengths of transmitted light and reflected light. There are many disadvantages in a simple inspection device. That is, the defect detection rate of the defect inspection apparatus generally increases as the wavelength used is shorter and the numerical aperture of the optical system is larger. In many cases, the numerical aperture of the optics is
Since the reflected illumination and the respective detection optical systems are equal, the wavelength may determine the detection rate. Therefore, when the above-mentioned transmitted light and reflected light are simultaneously irradiated, the overall performance is governed by the difference in wavelength, that is, the detection rate using a light source having a long wavelength.

【0014】また、透過、反射でそれぞれの検出率に差
が出てきてしまう。更に、異なった波長をそれぞれのレ
ンズに通さなければならず、レンズの設計・製作が困難
になる。特に、短波長領域で異なる波長を使用する場
合、色収差を解消するために極端に設計が難しくなるな
どの問題がある。更にまた、それぞれ異なった波長を受
光するため、反射光、透過光を受光するセンサも2個必
要となり、それにともなってその後の信号処理回路が2
系統必要になる。
In addition, there is a difference between the detection rates of transmission and reflection. Furthermore, different wavelengths must be passed through each lens, which makes lens design and fabrication difficult. In particular, when different wavelengths are used in a short wavelength region, there is a problem that design is extremely difficult to eliminate chromatic aberration. In addition, two sensors for receiving the reflected light and the transmitted light are required to receive different wavelengths, and the subsequent signal processing circuit requires two sensors.
System is required.

【0015】このような繁雑なシステムは、装置を極め
て高価なものとするだけでなく、2つの波長の光学系の
光軸合わせ、倍率調整、同じ場所を観察させるための位
置合わせなどが極めて困難となる。
Such a complicated system not only makes the apparatus extremely expensive, but also makes it extremely difficult to align the optical axes of the two wavelength optical systems, adjust the magnification, and adjust the position for observing the same place. Becomes

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の欠陥検査装置において、透過光、反射光を用いて試料
のパターンの欠陥を検査する場合、それぞれの検出感度
に差が出てしまうという欠点、および装置が複雑で高価
となるという問題があった。
As described above, in the conventional defect inspection apparatus, when inspecting the defect of the pattern of the sample using the transmitted light and the reflected light, there is a difference in the respective detection sensitivities. There were drawbacks, and the device was complicated and expensive.

【0017】本発明は、かかる欠点をなくし、透過光の
み、あるいは反射光のみを使用した場合よりも、パタ−
ンの欠陥の検出をより高感度に行うことができ、さらに
検査装置システムの構成を極めて簡単にしたパタ−ン欠
陥検査装置を提供することを目的とする。
The present invention eliminates such disadvantages and reduces the pattern more than using only transmitted light or only reflected light.
It is an object of the present invention to provide a pattern defect inspection apparatus which can detect a defect of a pattern with higher sensitivity and further simplifies the configuration of the inspection apparatus system.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明(請求項1)は、光源からの光が導かれる透
過照明光学系と、前記光源と同一の波長の光が導かれる
反射照明光学系と、これら透過照明光学系および反射照
明光学系を通る光を切り替える切り換え手段と、前記透
過照明光学系および反射照明光学系を通る光の切り替え
られた一方、または両方を同時に試料に対して照射する
手段と、前記透過光のみ、反射光のみ、または透過光と
反射光とを同時に受光可能な受光素子と、この受光素子
からの信号に基づき、前記試料面上に形成されたパター
ン像に対応する測定データを得る手段と、この測定デー
タから、チップ比較方式または設計データ比較方式によ
りパタ−ンの欠陥を検出する手段とを具備するパターン
欠陥検査装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention (claim 1) provides a transmission illumination optical system for guiding light from a light source and a reflection illumination system for guiding light of the same wavelength as the light source. An illumination optical system, switching means for switching light passing through the transmission illumination optical system and the reflection illumination optical system, and one or both of the switched light passing through the transmission illumination optical system and the reflection illumination optical system, or both of which are simultaneously applied to the sample. A light receiving element capable of receiving only the transmitted light, only the reflected light, or the transmitted light and the reflected light simultaneously, and a pattern image formed on the sample surface based on a signal from the light receiving element. And a pattern defect inspection apparatus comprising: means for obtaining measurement data corresponding to the pattern data; and means for detecting a pattern defect from the measurement data by a chip comparison method or a design data comparison method. That.

【0019】本発明(請求項2)は、光源からの光が導
かれる透過照明光学系と、前記光源と同一の波長の光が
導かれる反射照明光学系と、これら透過照明光学系およ
び反射照明光学系を通る光を切り替える切り換え手段
と、前記透過照明光学系および反射照明光学系を通る光
の切り替えられた一方、または両方を同時に試料に対し
て照射する手段と、前記透過照明光学系のレンズの開口
数と対物レンズの開口数との比、および前記反射照明光
学系のレンズの開口数と対物レンズの開口数との比を、
被測定パターンの種類に応じて独立に制御する手段と、
前記透過光のみ、反射光のみ、または透過光と反射光と
を同時に受光可能な受光素子と、この受光素子からの信
号に基づき、前記試料面上に形成されたパターン像に対
応する測定データを得る手段と、この測定データから、
チップ比較方式または設計データ比較方式によりパタ−
ンの欠陥を検出する手段とを具備するパターン欠陥検査
装置を提供する。
The present invention (claim 2) provides a transmissive illumination optical system to which light from a light source is guided, a reflective illumination optical system to which light of the same wavelength as the light source is guided, these transmissive illumination optical system and reflective illumination. Switching means for switching light passing through an optical system; means for simultaneously irradiating a sample with one or both of the switched light passing through the transmission illumination optical system and the reflection illumination optical system; and a lens of the transmission illumination optical system The ratio of the numerical aperture of the objective lens and the numerical aperture of the objective lens, and the ratio of the numerical aperture of the objective lens and the numerical aperture of the lens of the reflective illumination optical system,
Means for controlling independently according to the type of the pattern to be measured;
Only the transmitted light, only the reflected light, or a light receiving element capable of simultaneously receiving the transmitted light and the reflected light, and, based on a signal from the light receiving element, measurement data corresponding to a pattern image formed on the sample surface based on a signal from the light receiving element. From the means to obtain and this measurement data,
Patterning by chip comparison method or design data comparison method
And a means for detecting pattern defects.

【0020】本発明(請求項3)は、上述のパターン欠
陥検査装置(請求項1または2)において、前記透過照
明光学系の光源と反射照明光学系の光源とは同一である
ことを特徴とする。
The present invention (Claim 3) is characterized in that in the above-described pattern defect inspection apparatus (Claim 1 or 2), the light source of the transmission illumination optical system and the light source of the reflection illumination optical system are the same. I do.

【0021】本発明(請求項4)は、上述のパターン欠
陥検査装置(請求項1または3)において、前記試料を
透過した透過光の光量強度を独立して調整可能な第1の
光量調整手段と、前記試料を反射した反射光の光量強度
を独立して調整可能な第2の光量調整手段とを更に具備
することを特徴とする。
According to the present invention (claim 4), in the above-described pattern defect inspection apparatus (claim 1 or 3), the first light amount adjusting means capable of independently adjusting the light intensity of the transmitted light transmitted through the sample. And a second light quantity adjusting means capable of independently adjusting the light quantity intensity of the reflected light reflected by the sample.

【0022】本発明(請求項5)は、上述のパターン欠
陥検査装置(請求項1〜4)において、前記透過照明光
学系のみで検査を実行して得た欠陥の情報を格納する第
1の欠陥情報格納手段と、前記反射照明光学系のみで検
査を実行して得た欠陥の情報を格納する第2の欠陥情報
格納手段と、前記第1の欠陥情報格納手段に格納された
欠陥の情報と、前記第2の情報格納手段に格納された欠
陥の情報とを合成する情報合成手段とを具備することを
特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the above-described pattern defect inspection apparatus (the first to fourth aspects), a first method for storing defect information obtained by performing an inspection only with the transmission illumination optical system. Defect information storage means, second defect information storage means for storing information on defects obtained by performing inspection only with the reflected illumination optical system, and defect information stored in the first defect information storage means And information combining means for combining the defect information stored in the second information storage means.

【0023】本発明(請求項6)は、上述のパターン欠
陥検査装置(請求項1〜4)において、前記透過光と反
射光を同時に試料に照明し、検査を実行して得た欠陥の
情報を格納する手段を更に具備することを特徴とする。
According to the present invention (claim 6), in the above-described pattern defect inspection apparatus (claims 1 to 4), the transmitted light and the reflected light are simultaneously illuminated on the sample, and the defect information obtained by performing the inspection is obtained. Is further provided.

【0024】本発明のパターン欠陥検査装置では、透過
光、反射光で使用する波長を同一にしている。これによ
って、従来では波長が異なることによってそれぞれの検
査での欠陥検出率が異なるという問題を解決することが
できる。
In the pattern defect inspection apparatus of the present invention, the wavelengths used for the transmitted light and the reflected light are the same. As a result, it is possible to solve the problem that the defect detection rates in the respective inspections are different due to different wavelengths in the related art.

【0025】また、反射光、透過光を検出する受光素子
を共通にし、かつ1個としている。これによって、セン
サ回路、およびその後の信号処理回路を1系統とするこ
とができ、制御回路構成が簡単になる。
Further, the number of the light receiving elements for detecting the reflected light and the transmitted light is made common and one. As a result, the sensor circuit and the subsequent signal processing circuit can be integrated into one system, and the control circuit configuration is simplified.

【0026】更に、必要に応じて、透過光、反射光照明
光学系の一部に光量をそれぞれ調整できる手段を設けて
いる。また、透過光学系および反射光学系の照明レンズ
と対物レンズの開口数の比を変更する手段を設けること
によって、反射・透過光によって得られるパターン像の
コントラストを独立に調整できるようになり、マスク種
類に合わせた最適な光学条件で、検査を実行することが
可能である。
Further, if necessary, a part of the transmitted light and reflected light illuminating optical systems is provided with a means for adjusting the light amount. Further, by providing means for changing the ratio of the numerical aperture of the illumination lens and the objective lens of the transmission optical system and the reflection optical system, the contrast of the pattern image obtained by the reflected / transmitted light can be independently adjusted, and the mask can be adjusted. Inspection can be performed under optimal optical conditions according to the type.

【0027】このような光学システムを備えた本発明の
パターン欠陥検査装置によると、従来よりも高感度な欠
陥の検出を可能とする。以上のように構成される本発明
のパターン欠陥検査装置によると、同じ波長を反射、透
過の検査で使用しているため、それぞれの検査での検出
感度が同じとなり、反射、透過で異なる波長を用いてい
た従来の方法の欠点を無くすことができる。
According to the pattern defect inspection apparatus of the present invention having such an optical system, it is possible to detect a defect with higher sensitivity than before. According to the pattern defect inspection apparatus of the present invention configured as described above, since the same wavelength is used in reflection and transmission inspections, the detection sensitivity in each inspection becomes the same, and different wavelengths in reflection and transmission are used. The disadvantages of the conventional method used can be eliminated.

【0028】また、センサを同一にしているため、制御
回路が極めて簡単になり、かつ波長が異なった場合に問
題となる光学調整、光軸合わせ、倍率調整などの調整を
極めて簡単にすることができる。また透過、反射同時検
査を1個のセンサを用いて実行することができ、透過、
反射光の光量を調整することによって、色々な検査方法
を提供することができる。
Also, since the sensors are the same, the control circuit becomes extremely simple, and the adjustments such as optical adjustment, optical axis alignment, and magnification adjustment which are problematic when wavelengths are different can be extremely simplified. it can. In addition, simultaneous transmission and reflection inspection can be performed using one sensor.
By adjusting the amount of reflected light, various inspection methods can be provided.

【0029】例えば透過、反射光の光量を調整すること
によって、それぞれの場合の信号強度の振幅(レンジ)
を同一にした場合、欠陥部分のみの信号が検出され、パ
ターンの信号を消すことも可能である。これによってダ
イ・ツ−・デ−タベ−ス検査の装置でも、設計パターン
を必要とすることなく、検査が実行できるという新しい
検査も可能となり、未知の検査方法を開拓することも可
能である。このように、本発明によると、より実用性の
高い欠陥検査装置を提供することができる。
For example, by adjusting the amount of transmitted and reflected light, the amplitude (range) of the signal intensity in each case is adjusted.
Is the same, the signal of only the defective portion is detected, and the signal of the pattern can be erased. As a result, even with a die-to-database inspection apparatus, a new inspection that can execute an inspection without requiring a design pattern becomes possible, and an unknown inspection method can be developed. As described above, according to the present invention, a more practical defect inspection apparatus can be provided.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の種々の実施の形態
について説明する。図1は、本発明の一実施例に係るパ
ターン欠陥検査装置の光学システムを示す図である。図
1において、まず1個の水銀ランプ3を用いて透過用光
束51と反射用の光束61を取り出す。それぞれの光束
51、61の途中には、それら光束を独立で遮断するこ
とのできるシャッタ機能52、62が設けられている。
さらに適当な位置には、それぞれの光量を調整できる光
量調整機能53、63が設けられている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing an optical system of a pattern defect inspection apparatus according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, first, a light beam 51 for transmission and a light beam 61 for reflection are taken out using one mercury lamp 3. In the middle of each of the light beams 51 and 61, shutter functions 52 and 62 capable of blocking the light beams independently are provided.
Further, at appropriate positions, light amount adjusting functions 53 and 63 capable of adjusting the respective light amounts are provided.

【0031】透過光学系50からの光束51は、対物レ
ンズ70、検出光学系80を通って撮像センサ90に集
光され、マスク像を結像する。一方、反射光学系60
は、対物レンズ70と検出光学系80との間にハーフミ
ラー64を挿入することで構成することができる。この
ハーフミラー64は、固定的に図の位置に挿入されても
良いし、出し入れが可能な構造となっていても良い。こ
のような構成とすることにより、透過光と反射光あるい
は透過/反射光同時に一つのセンサー90でマスク像を
観察することができる。
The light beam 51 from the transmission optical system 50 is condensed on the image sensor 90 through the objective lens 70 and the detection optical system 80, and forms a mask image. On the other hand, the reflection optical system 60
Can be configured by inserting a half mirror 64 between the objective lens 70 and the detection optical system 80. The half mirror 64 may be fixedly inserted at the position shown in the drawing, or may have a structure capable of being taken in and out. With such a configuration, the mask image can be observed by one sensor 90 simultaneously with the transmitted light and the reflected light or the transmitted / reflected light.

【0032】一般的に、透過光のみの測定や反射光のみ
の測定が行われることがあっても、透過/反射光同時に
一つのセンサー90でマスク像を観察することは行われ
ることはなかった。これは、一般に透過光のみを用いた
場合、ガラス基板1を透過する部分と遮光部分2の信号
からは、図2(a)に示すようなセンサー出力が得られ
る。一方、反射光のみを用いた場合、光量は透過光に比
べ低く、且つ、図2(b)に示すようなセンサー出力が
得られる。図2(a)と図2(b)の信号は、強弱が逆
転している。また、同一光源を用いた場合、反射光量よ
り透過光の光量のほうが圧倒的に大きいのが通常であ
る。そのため、このまま、光束を加え合わせても、コン
トラストが低下するだけで、何ら利点は無いと考えられ
てきた。
In general, even when only the transmitted light or the reflected light is measured, the mask image is not observed by one sensor 90 simultaneously with the transmitted / reflected light. . Generally, when only transmitted light is used, a sensor output as shown in FIG. 2A is obtained from a signal transmitted through the glass substrate 1 and a signal from the light-shielded portion 2. On the other hand, when only reflected light is used, the amount of light is lower than that of transmitted light, and a sensor output as shown in FIG. 2B is obtained. The signals in FIG. 2A and FIG. 2B are reversed in strength. When the same light source is used, the amount of transmitted light is usually much larger than the amount of reflected light. For this reason, it has been considered that the addition of a light beam as it is does not provide any advantage only by lowering the contrast.

【0033】しかし、発明者らは、透過光と反射光によ
る観察像の詳細な観察結果から、次のような透過光/反
射光同時照明による検査の可能性が現実的であることを
見出だした。
However, the inventors have found from the detailed observation result of the observation image by the transmitted light and the reflected light that the possibility of the inspection by simultaneous illumination of the transmitted light and the reflected light as follows is realistic. Was.

【0034】まず、本発明の第1の特徴について説明す
る。本発明の第1の特徴は、1つの光源を用い、透過光
学系と反射光学系とを切り替え可能とするとともに、透
過光と反射光とを同時に照明可能とし、かつなそれらを
1つのセンサ−で受光可能な仕組みとしたことにある。
First, the first feature of the present invention will be described. A first feature of the present invention is that a single light source can be used to switch between a transmission optical system and a reflection optical system, and that transmitted light and reflected light can be simultaneously illuminated, and that they can be connected to a single sensor. This is a mechanism that can receive light.

【0035】図1に示したように、透過光束51と反射
光束61とを遮ることのできるシャッター機能52、6
2は、単独でそれぞれの光束51、61を遮ることがで
きる(逆にいえば単独で照明することができる)構成に
した。これによって、従来と同様に、透過光のみの検
査、反射光のみの検査が同一の撮像センサ90を用いて
実行することができる。且つ、シャッター機能52、6
2の操作によって、透過光、反射光の同時照明が可能な
ようになる。
As shown in FIG. 1, shutter functions 52 and 6 for blocking transmitted light beam 51 and reflected light beam 61 are provided.
No. 2 has a configuration in which each of the light beams 51 and 61 can be shielded independently (in other words, it can be illuminated independently). Thus, as in the related art, the inspection using only the transmitted light and the inspection using only the reflected light can be performed using the same image sensor 90. And shutter functions 52 and 6
The operation 2 allows simultaneous illumination of transmitted light and reflected light.

【0036】一方、透過光照明系50と反射照明系60
の適当な位置に、それぞれの光量を調整できる光量調整
機能53、63を設ける構成とした。上述したように、
同一光源を用いた場合、検出器で得られる光量は、反射
光量より透過光の光量のほうが圧倒的に大きいのが通常
であるため、最適な光量比で試料を照明する必要がある
からである。この際、透過照明系50での光量低下が反
射光学系60での光量低下より大きくなるように設計す
ることが重要である。
On the other hand, the transmitted light illumination system 50 and the reflected illumination system 60
The light amount adjusting functions 53 and 63 that can adjust the respective light amounts are provided at appropriate positions of the light emitting devices. As mentioned above,
This is because, when the same light source is used, the amount of light obtained by the detector is usually much larger in the amount of transmitted light than in the amount of reflected light, and therefore, it is necessary to illuminate the sample with an optimal light amount ratio. . At this time, it is important to design the transmission light system 50 so that the light quantity decrease in the transmissive illumination system 50 is larger than the light quantity decrease in the reflection optical system 60.

【0037】当然のことではあるが、光源部分は、危険
防止のため、オペレータが不意にランプハウスを開けて
も問題がないように、ドアセンサーで電源オフのインタ
ーロックが働くようになっているし、温度センサーによ
って何らかの事故に対しても、電源オフのインターロッ
クが働くようになっている。
As a matter of course, in order to prevent danger, the light source portion is provided with an interlock for turning off the power by a door sensor so that an operator may unexpectedly open the lamp house without any problem. In addition, the temperature sensor allows the power-off interlock to work in the event of an accident.

【0038】さらに、透過照明光学系50には、撮像セ
ンサ90に試料面のパターンを正確に結像させるため、
マスクの厚さの変化に対応して駆動することのできる補
正レンズ54が組み込まれている。また、正確に対物レ
ンズ70の焦点位置に試料面を位置決めするために、オ
ートフォーカス系100が設置され、試料の光軸方向の
位置決めができる構造になっている。
Further, the transmitted illumination optical system 50 has an image sensor 90 for accurately forming an image of the pattern on the sample surface.
A correction lens 54 that can be driven in response to a change in the thickness of the mask is incorporated. Further, in order to accurately position the sample surface at the focal position of the objective lens 70, an autofocus system 100 is provided, which has a structure capable of positioning the sample in the optical axis direction.

【0039】反射光学系60のハーフミラー64は、駆
動部分65によって光軸に対して直角に出入れができ、
透過光のみで検査する場合の光量低下に対応できる構造
となっている。透過照明光学系50や反射照明光学系6
0の途中には、それぞれの光学系の開口数と対物レンズ
70の開口数との比を変更できる、σ絞り変更機構5
6、66が設けられている。
The half mirror 64 of the reflection optical system 60 can be moved in and out of the optical axis at right angles by the driving portion 65.
It has a structure that can cope with a decrease in the amount of light when an inspection is performed using only transmitted light. Transmission illumination optical system 50 and reflection illumination optical system 6
In the middle of 0, the σ stop changing mechanism 5 can change the ratio between the numerical aperture of each optical system and the numerical aperture of the objective lens 70.
6, 66 are provided.

【0040】また、検出光学系80によって、撮像セン
サ90での光学倍率を変更できる変倍レンズ81が組み
込まれ、検出感度の切り替えが可能となっている。その
途中に観察光学系110が組み込まれ、ITVカメラ1
11あるいは眼視観察により、パターン形状が観察でき
る。この観察光学系110は主に、検査が終了し、欠陥
を確認するレビューモードで使用される。
The detection optical system 80 incorporates a variable power lens 81 that can change the optical magnification of the image sensor 90, so that the detection sensitivity can be switched. The observation optical system 110 is incorporated in the middle, and the ITV camera 1
11 or by visual observation, the pattern shape can be observed. The observation optical system 110 is mainly used in a review mode in which inspection is completed and a defect is confirmed.

【0041】以上のような構成とすることによって、透
過光と反射光あるいは透過/反射光同時に一つのセンサ
ー90でマスク像を観察することができる。特に、図3
(a)〜(c)に示すように、透過光が比較的大きい場
合(a)、反射光が比較的大きい場合(b)、透過光と
反射光がほぼ同等な場合(c)の検査が実行でき、試料
の特性に合った検査が実行できる。図中、太線で示した
センサ信号がそれぞれのケースで得られる。すなわち、
上述した構成とすることによって、このような検査が可
能となる。このような信号の変化に対応して、例えば、
データ比較欠陥検査では、センサ出力に合わせて設計デ
ータの白黒反転やオフセットなどの追加が必要である。
With the above configuration, the mask image can be observed by one sensor 90 at the same time as the transmitted light and the reflected light or the transmitted / reflected light. In particular, FIG.
As shown in (a) to (c), the inspection is performed when the transmitted light is relatively large (a), when the reflected light is relatively large (b), and when the transmitted light and the reflected light are almost equal (c). The inspection can be performed, and the inspection suitable for the characteristics of the sample can be performed. In the figure, sensor signals shown by thick lines are obtained in each case. That is,
With the above-described configuration, such an inspection can be performed. In response to such a signal change, for example,
In the data comparison defect inspection, it is necessary to add black and white reversal and offset of design data in accordance with the sensor output.

【0042】次に、本発明の第2の特徴について説明す
る。本発明の第2の特徴は、透過照明、反射照明同時照
明により、いずれか一方の照明では困難であったパタ−
ンの欠陥を、感度よく検出可能としたことにある。
Next, the second feature of the present invention will be described. A second feature of the present invention is that the simultaneous illumination of the transmitted light and the reflected light makes it difficult to perform patterning with either one of the illuminations.
This makes it possible to detect defects in the sensor with high sensitivity.

【0043】上述したように、反射光と透過光から得ら
れる信号は、図2(a)と図2(b)に示したように、
逆転している。仮に透過光と反射光とから得られるパタ
ーンのコントラストがほぼ等しくなるように、上記光学
システムを用いて作り出し、同一センサで合成された信
号を得たとする。
As described above, the signals obtained from the reflected light and the transmitted light are, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b),
It is upside down. It is assumed that a signal created by using the above-described optical system and a signal synthesized by the same sensor are obtained so that the contrasts of the patterns obtained from the transmitted light and the reflected light are substantially equal.

【0044】図4(a)に示すように、パターンの一部
に欠陥aがあった場合(ここではガラス基板1上に欠陥
が存在する、ピンドット欠陥の場合を考える。一般的に
は、透過光、反射光で得られる欠陥の信号は打ち消され
るため、センサー90の信号としては何も出てこなくな
るとこれまで考えられてきた。しかしながら、実際はそ
のようなことはなく、同じ欠陥を観察しても、図4
(b)に示すように(今度はCrに欠陥bが存在する、
ピンホール欠陥の場合を考える)、欠陥bに対応した部
分に信号は発生する。これは、透過光で観察した欠陥の
信号強度と反射光で観察した欠陥の信号強度とが異なる
ためである。Crパターンの上にゴミなどの欠陥cがあ
る場合は当然ながら図4(c)に示すような信号が得ら
れる。
As shown in FIG. 4A, a case where there is a defect a in a part of the pattern (here, a case of a pin dot defect in which a defect is present on the glass substrate 1 is considered. It has been thought that the signal of the defect obtained by the transmitted light and the reflected light is canceled out, so that no signal is output as the signal of the sensor 90. However, in reality, such is not the case, and the same defect is observed. Even Figure 4
As shown in (b), (there is a defect b in Cr,
Consider a pinhole defect), and a signal is generated at a portion corresponding to defect b. This is because the signal intensity of the defect observed with the transmitted light differs from the signal intensity of the defect observed with the reflected light. When there is a defect c such as dust on the Cr pattern, a signal as shown in FIG. 4C is naturally obtained.

【0045】次に、ガラス部分に半透明状の欠陥が付着
している場合には、透過光では、図5(a)に示すよう
に、欠陥の信号を取り出すことは困難である。しかし、
このような欠陥を反射光学系で観察すると、図5(b)
に示すように、かなり明瞭に半透明欠陥の信号を検出す
ることができる。図5(c)は、透過光と反射光の同時
照明の場合を示す。
Next, when a translucent defect is attached to the glass portion, it is difficult to extract a defect signal from transmitted light as shown in FIG. 5A. But,
When such a defect is observed with a reflection optical system, FIG.
As shown in FIG. 7, the signal of the translucent defect can be detected quite clearly. FIG. 5C shows a case of simultaneous illumination of transmitted light and reflected light.

【0046】図5(a)〜(c)は、コントラストを同
じくするように光量調整を行った結果を示すが、透過
光、反射光で光量が異なっている場合も、図5(a)´
〜(c)´に示すように、パターン部の信号と欠陥部の
信号を計測することができる。
FIGS. 5 (a) to 5 (c) show the results of adjusting the light quantity so as to make the contrast the same. FIG. 5 (a) 'also shows the case where the light quantity is different between the transmitted light and the reflected light.
As shown in (c) ′, the signal of the pattern portion and the signal of the defective portion can be measured.

【0047】このように、反射光で半透明欠陥が検出し
やすいのは、図6(a)に示すように、透過照明では圧
倒的に透過光量が強く、半透明部分での干渉が生じても
その影響は小さく、半透明欠陥がない部分を通過した光
量との差は極めて少ないと考えられるが、反射照明で
は、図6(b)に示すように、S1表面(例えばガラス
面)で反射した光量とS2表面(半透明膜部分)で反射
した光量とが同程度であると考えられるからである。
As described above, translucent defects are easily detected by reflected light because, as shown in FIG. 6A, the amount of transmitted light is overwhelmingly strong in transmissive illumination, and interference occurs in the translucent portion. Although the influence is small, it is considered that the difference from the amount of light passing through a portion having no translucent defect is extremely small. However, in the reflected illumination, as shown in FIG. This is because the amount of light reflected on the S2 surface (semi-transparent film portion) is considered to be approximately the same as the amount of light reflected.

【0048】半透明部分からの反射による光量損失(対
物レンズに光が戻ってこない)やS1とS2での反射光
の干渉があった場合の光量変化は、半透明欠陥が無い部
分の反射光に比べ、大きく光量が変化するためである。
また、反射では同じ部分を2回通るために透過の場合に
比べ光量低下が多く、その分明暗が強調されることもあ
るし、位相差があるために、上述したように、干渉しや
すくなっているとも考えられる。
The light quantity loss due to the reflection from the translucent part (light does not return to the objective lens) or the change in the light quantity when there is interference of the reflected light in S1 and S2 is the reflected light in the part without translucent defect. This is because the amount of light greatly changes as compared with.
In reflection, the light passes through the same portion twice, so that the amount of light decreases more than in the case of transmission, and the light and dark may be emphasized by that amount. In addition, since there is a phase difference, interference easily occurs as described above. It is thought that it is.

【0049】さらに、パターンのエッジ部分が図7
(a)に示すようにテーパを持っている場合やエッジの
長手方向にその形にむらがある場合、反射光学系ではエ
ッジ部分の乱反射による光量損失、パターン部(ここで
はガラス面上に形成されたCr部分)からの反射光とガ
ラス部分からの反射光との間に段差があるため、それぞ
れの反射光の位相が異なることになり、その境界では光
量のアンダーシュートが生じやすくなる。いわゆるCr
パターンとは言え、位相シフトマスクを観察しているの
に近い状態となる。
Further, the edge portion of the pattern corresponds to FIG.
In the case of a tapered shape or uneven shape in the longitudinal direction of the edge as shown in (a), the reflection optical system causes a loss of light amount due to irregular reflection of the edge portion, and a pattern portion (here, formed on a glass surface). Since there is a step between the reflected light from the (Cr portion) and the reflected light from the glass portion, the phases of the respective reflected lights are different, and undershoot of the light amount is likely to occur at the boundary. So-called Cr
Although it is a pattern, the state is close to observing the phase shift mask.

【0050】従って、透過光では、図7(b)に示すよ
うに、パターンの投影形状が見えるのに対して、反射光
では図7(c)に示すように、エッジ部分の光量損失が
大きいため、エッジ部分が強調された信号が得られる。
この状態で透過光を若干加えると、ハッチングの部分が
明るくなり、一層エッジ部分がくっきり観察することが
できる。
Therefore, in the transmitted light, the projected shape of the pattern can be seen as shown in FIG. 7B, whereas in the reflected light, the light amount loss at the edge portion is large as shown in FIG. 7C. Therefore, a signal whose edge portion is emphasized is obtained.
If a slight amount of transmitted light is added in this state, the hatched portion becomes bright, and the edge portion can be observed more clearly.

【0051】このように、透過照明、反射照明でのパタ
ーン観察での特性の違いから、同一のセンサーを用いて
透過照明、反射照明同時照明でも、十分パターンの欠陥
を検出できるという結論に達することができる。このよ
うな特性の違いは、上述したそれぞれの光学系の開口数
と対物レンズ70の開口数との比を変更できるσ絞り変
更機構56、66によっても変更することが可能であ
り、実際の検査では、検査する試料に応じて、σ絞り変
更機構56、66を自由に変更して実施するのが良い。
As described above, it is concluded from the difference in the characteristics of the pattern observation in the transmitted illumination and the reflected illumination that the defect of the pattern can be sufficiently detected even with the simultaneous illumination of the transmitted illumination and the reflected illumination using the same sensor. Can be. Such a difference in characteristics can be changed by the σ stop changing mechanisms 56 and 66 which can change the ratio between the numerical aperture of each optical system and the numerical aperture of the objective lens 70 as described above. Then, it is preferable to change the σ stop changing mechanisms 56 and 66 freely according to the sample to be inspected.

【0052】実際にこれらの考え方が正しいかどうかを
実験によって確認した結果を図8に示す。図8(a)
は、透過光のみでパターンを観察したセンサー信号強度
を示し、図8(b)は、反射光のみでパターンを観察し
たセンサー信号強度を示す。図8(a)で暗い部分(斜
線の部分)はCrパターン部を、明るい部分(斜線がな
い部分)はガラス部分を示す。A丸部分で囲われたガラ
ス部分に半透明状の欠陥が存在するが、図8(a)の透
過光のみでは全く検出されていない。
FIG. 8 shows the results of experiments confirming whether or not these ideas are actually correct. FIG. 8 (a)
Shows the sensor signal intensity obtained by observing the pattern only with the transmitted light, and FIG. 8B shows the sensor signal intensity obtained by observing the pattern only with the reflected light. In FIG. 8A, a dark portion (shaded portion) indicates a Cr pattern portion, and a bright portion (no shaded portion) indicates a glass portion. Although a translucent defect exists in the glass portion surrounded by the circle A, no defect is detected at all only by the transmitted light in FIG.

【0053】一方、図8(b)では、ガラス部分が暗く
(斜線)、パターン部分が明るく(斜線がない)観察さ
れているが、A丸部分で囲われたガラス部分にある半透
明状の欠陥が検出されているのが判る。さらに、暗くな
ったガラス部分全体に亘って光量むら(交差線で示す)
が観察されている。これは、ガラス部分にCrのエッチ
ング残りカスが付着し、半透明欠陥となっていることを
示している。上述したように、反射光学系ではこのよう
な欠陥をも検出することができる。
On the other hand, in FIG. 8B, the glass portion is observed to be dark (oblique lines) and the pattern portion is observed to be bright (no oblique lines), but the translucent shape in the glass portion surrounded by the circle A is observed. It can be seen that a defect has been detected. Further, uneven light intensity over the entire darkened glass portion (indicated by crossing lines)
Have been observed. This indicates that the etching residue of Cr adhered to the glass portion, resulting in a translucent defect. As described above, the reflective optical system can detect such a defect.

【0054】図8(c)は、透過光と反射光とを適当な
光量比で合成し、同一センサーで観察した結果を示す。
先に示したA丸部分で囲われたガラス部分に半透明状の
欠陥は、図8(a)、(b)よりも鮮明に観察されてい
ることが判る。加えて、エッジ部分での強調も鮮明にな
っていることもわかる。このように、実際の観察結果か
らも、上述した考えの検査技術は妥当であることがわか
る。
FIG. 8C shows a result obtained by synthesizing the transmitted light and the reflected light at an appropriate light amount ratio and observing them with the same sensor.
It can be seen that the translucent defect is more clearly observed in the glass portion surrounded by the circle A shown above than in FIGS. 8 (a) and 8 (b). In addition, it can be seen that the emphasis at the edge portion is also clear. As described above, it can be seen from the actual observation results that the above-described inspection technique is appropriate.

【0055】本発明のパターン欠陥検査装置は、透過光
での検査、反射光での検査が実行できることから、4つ
の検査モードを設定することができる、第1のモードは
透過光のみによる検査である。この検査は、従来技術の
範疇である。第2のモードは、反射光のみによる検査で
ある。この検査も、従来技術の範疇である。しかし、場
合に因っては、1枚のマスクを、まず透過照明光学系の
みで検査を実行し、次に、反射照明光学系のみの検査を
実行する第3の検査モードが考えられる。このために装
置としては、透過照明光学系のみで検査して得た欠陥の
情報を格納する第1の欠陥情報格納手段と、反射照明光
学系のみの検査を実行して得た欠陥の情報を格納する第
2の欠陥情報格納手段と、第1の欠陥情報格納手段に格
納された欠陥の情報と、第2の欠陥情報格納手段に格納
された欠陥の情報とを合成する情報合成手段を具備する
装置が考えられ、かかる装置により、マスクを検査する
のが都合が良い場合もある。
Since the pattern defect inspection apparatus of the present invention can perform inspection using transmitted light and inspection using reflected light, four inspection modes can be set. The first mode is an inspection using only transmitted light. is there. This test is a category of the prior art. The second mode is an inspection using only reflected light. This inspection is also in the category of the prior art. However, depending on the case, a third inspection mode in which inspection of one mask is first performed only with the transmission illumination optical system, and then inspection of only the reflection illumination optical system is performed is considered. For this purpose, the apparatus includes first defect information storage means for storing information on defects obtained by inspection only with the transmission illumination optical system, and information on defects obtained by executing inspection only with the reflection illumination optical system. A second defect information storage unit for storing the defect information stored in the first defect information storage unit and an information synthesizing unit for synthesizing the defect information stored in the second defect information storage unit; In some cases, it is convenient to inspect the mask using such an apparatus.

【0056】図9に示す装置では、それぞれの工程で欠
陥情報格納手段120、130が必要であり、さらにこ
れらを合成する合成手段140と、この欠陥情報を格納
する欠陥情報格納手段150が必要となる。これは、検
査終了後に欠陥部分をレビューするときに必要となる。
In the apparatus shown in FIG. 9, defect information storage means 120 and 130 are required in each step, and further, a synthesis means 140 for synthesizing them and a defect information storage means 150 for storing the defect information are required. Become. This is necessary when reviewing the defective part after the inspection is completed.

【0057】検査方法としては、マスク全体の1枚検査
を終了した後、光学系を透過照明から反射照明に切り替
えて、再度マスク全体の1枚検査を実行する方法や、図
10に示すように、W=300μm程度の細かい短冊状
の部分を連続的(実際はテーブルが連続的に動く)に測
定して、端部に来たときに光学系を透過照明から反射照
明に交互に切り替えて検査を実行する方法などが考えら
れる。
As an inspection method, after the inspection of one mask of the entire mask is completed, the optical system is switched from the transmission illumination to the reflection illumination, and the inspection of the entire mask is performed again, as shown in FIG. , W = 300 μm is measured continuously (actually, the table moves continuously), and the optical system is switched from transmission illumination to reflection illumination alternately when it reaches the end to perform the inspection. There is a method of execution.

【0058】一般的に、後者のほうが、検査時間の短縮
と言う意味で都合が良いと思われる。そして、透過・反
射を同時に照明して検査を実行する、第4のモードがあ
る。以上、主としてフォトマスクの結果の検査について
説明したが、本発明はこれに限らず、ガラスウエハ上に
転写されたパターンを検査することも可能である。この
検査によって、ウエハ上に転写されるパターンの検査も
可能となる。
In general, the latter seems to be more convenient in terms of shortening the inspection time. Then, there is a fourth mode in which the inspection is performed by simultaneously illuminating the transmission and reflection. Although the inspection of the result of the photomask has mainly been described above, the present invention is not limited to this, and it is also possible to inspect the pattern transferred on the glass wafer. This inspection also enables the inspection of the pattern transferred on the wafer.

【0059】上述した光学系の構成、制御回路構成によ
って、パタ−ン欠陥検査装置は、様々なパタ−ンの検査
に対応でき、且つパターンの欠陥を高感度で検出するこ
とができる。なお、光源は一つと定義したが、発明の趣
旨はそれに限らず、図12に示すように、波長がほぼ同
一の2個の光源3a,3bを持ってもよく、この場合
は、検査波長が透過、反射でほぼ同じであることを意味
している。その他、ここで示した各光学系の構成は、パ
ターン像をセンサーに結像させるという大きな趣旨を逸
脱しない限り、そのレイアウトを変更しても問題はな
い。
With the above-described optical system configuration and control circuit configuration, the pattern defect inspection apparatus can cope with various pattern inspections and can detect pattern defects with high sensitivity. Although the number of light sources is defined as one, the gist of the invention is not limited to this. As shown in FIG. 12, two light sources 3a and 3b having substantially the same wavelength may be provided. This means that transmission and reflection are almost the same. In addition, there is no problem even if the layout of each of the optical systems shown here is changed as long as the configuration does not deviate from the large purpose of forming a pattern image on the sensor.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
透過光と反射光を同時に照射し、検査を実行可能な検査
装置が提供される。従来、そのような検査装置には種々
の問題点があったが、本発明の検査装置によると、光学
系の構成として、まず1個のランプを用いて同一波長の
透過用光束と反射用光束を取り出し、それぞれの光束を
独立で遮断することのできるシャッタ機能、透過光と反
射光あるいは透過/反射光同時に一つのセンサーでマス
ク像を観察するようにすることによって、そのような問
題点をすべて解決することができた。その結果、透過照
明のみでは観察されない遮光部分に付着した欠陥を、反
射照明で観察できるとともに、透過照明のみでは見逃し
ていたガラス部分にある半透明状の欠陥が検出でき、透
過照明のみ或いは反射照明のみの場合より高感度で欠陥
を検出することが可能となった。加えて、パターンのエ
ッジ部分での欠陥も従来より高感度で検出することがで
きるようになった。
As described above, according to the present invention,
There is provided an inspection apparatus capable of performing an inspection by simultaneously irradiating transmitted light and reflected light. Conventionally, such an inspection apparatus has various problems. However, according to the inspection apparatus of the present invention, as a configuration of the optical system, first, a single lamp is used to transmit and transmit light beams of the same wavelength using a single lamp. The shutter function that can block each light beam independently, and the transmitted light and reflected light or transmitted / reflected light can be used to observe the mask image with one sensor at the same time, eliminating all such problems. Could be solved. As a result, a defect attached to a light-shielded portion that cannot be observed only with transmitted illumination can be observed with reflected illumination, and a translucent defect in a glass portion that has been missed with transmitted illumination alone can be detected. It has become possible to detect defects with higher sensitivity than in the case of only the above. In addition, a defect at an edge portion of a pattern can be detected with higher sensitivity than before.

【0061】また、本発明のパターン欠陥検査装置は、
透過光では検査、反射光での検査が実行できることか
ら、透過光のみの検査、反射光のみの検査、1枚のマス
クを透過照明光学系のみで検査し、次に反射照明光学系
のみで検査してそれらの検査結果を合成する検査、そし
て、透過・反射を同時に照明する検査の4つの検査モー
ドを設定することができ、マスクの検査目的に合った検
査を選択することができるとともに、これら4つの検査
モードを使い分けることによって、欠陥の種類や形状、
分類が容易になり、欠陥情報の解析が従来より情報が多
い分精度が向上し、より実用性の高い検査装置とするこ
とができた。
Further, the pattern defect inspection apparatus of the present invention
Inspection with transmitted light and inspection with reflected light can be performed, so inspection with only transmitted light, inspection with only reflected light, inspection of one mask with only transmitted illumination optical system, and then inspection with only reflected illumination optical system Inspection mode that combines the inspection results and inspection that simultaneously illuminates transmission and reflection can be set, and the inspection that matches the inspection purpose of the mask can be selected. By using the four inspection modes, the type and shape of the defect,
Classification was facilitated, the accuracy of defect information analysis was improved due to more information than before, and a more practical inspection device could be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光学システムの1例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical system according to the present invention.

【図2】透過光と反射光によって得られる信号出力の違
いを説明する図。
FIG. 2 is a view for explaining a difference between signal outputs obtained by transmitted light and reflected light.

【図3】本発明の光学システムによって得ることのでき
るパターン観察信号の一例を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a pattern observation signal that can be obtained by the optical system of the present invention.

【図4】透過光、反射光同時照明により検査が可能なこ
とを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing that inspection can be performed by simultaneous illumination of transmitted light and reflected light.

【図5】半透明欠陥を、透過光、反射光同時照明により
検出することができることを示す図。
FIG. 5 is a diagram showing that translucent defects can be detected by simultaneous illumination of transmitted light and reflected light.

【図6】反射光により半透明欠陥を検出することができ
る理由を説明する図。
FIG. 6 is a view for explaining the reason why a translucent defect can be detected by reflected light.

【図7】透過光、反射光同時照明により、エッジ部分の
信号の強調ができることを示す図。
FIG. 7 is a diagram showing that signals at an edge portion can be enhanced by simultaneous illumination of transmitted light and reflected light.

【図8】透過光、反射光同時照明で検査が可能なことを
示す実験結果を示す図。
FIG. 8 is a view showing experimental results showing that inspection can be performed by simultaneous illumination of transmitted light and reflected light.

【図9】本発明の光学システムでの検査モードに対応し
た概略制御図。
FIG. 9 is a schematic control diagram corresponding to an inspection mode in the optical system of the present invention.

【図10】XYテ−ブル上に設置されたマスクパタ−ン
を示す図。
FIG. 10 is a view showing a mask pattern set on an XY table.

【図11】従来の欠陥検査装置を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a conventional defect inspection apparatus.

【図12】本発明の光学システムの他の例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing another example of the optical system of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1… 2…マスク 3…光源 4…対物レンズ 5…フォトダイオードアレイ 6…センサ回路 7…位置回路 8…比較回路 9…磁気デスク装置 10…制御計算機 11…ビット展開回路 50…透過光学系 51…透過用光束 52,62…シャッタ機能 53,63…光量調整機能 60…反射光学系 61…反射用光束 64…ハ−フミラ− 70…対物レンズ 80…検出光学系 90…撮像センサ 120,130,150…欠陥情報格納手段 140…合成手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 2 ... Mask 3 ... Light source 4 ... Objective lens 5 ... Photodiode array 6 ... Sensor circuit 7 ... Position circuit 8 ... Comparison circuit 9 ... Magnetic desk device 10 ... Control computer 11 ... Bit expansion circuit 50 ... Transmission optical system 51 ... Transmitting light beam 52, 62 Shutter function 53, 63 Light amount adjusting function 60 Reflecting optical system 61 Reflecting light beam 64 Half mirror 70 Objective lens 80 Detection optical system 90 Image sensor 120, 130, 150 ... Defect information storage means 140 ... Synthesis means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真田 恭 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 (72)発明者 芳野 寿和 東京都板橋区蓮沼町75番1号 株式会社ト プコン内 (72)発明者 田谷 真 東京都板橋区蓮沼町75番1号 株式会社ト プコン内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasushi Sanada 72 Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Kawasaki Plant (72) Inventor Toshikazu Yoshino 75-1 Hasunumacho, Itabashi-ku, Tokyo Stock (72) Inventor Makoto Taya 75-1 Hasunumacho, Itabashi-ku, Tokyo Inside Topcon Corporation

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光が導かれる透過照明光学系
と、前記光源と同一の波長の光が導かれる反射照明光学
系と、これら透過照明光学系および反射照明光学系を通
る光を切り替える切り換え手段と、前記透過照明光学系
および反射照明光学系を通る光の切り替えられた一方、
または両方を同時に試料に対して照射する手段と、前記
透過光のみ、反射光のみ、または透過光と反射光とを同
時に受光可能な受光素子と、この受光素子からの信号に
基づき、前記試料面上に形成されたパターン像に対応す
る測定データを得る手段と、この測定データから、チッ
プ比較方式または設計データ比較方式によりパタ−ンの
欠陥を検出する手段とを具備するパターン欠陥検査装
置。
1. A transmission illumination optical system to which light from a light source is guided, a reflection illumination optical system to which light having the same wavelength as the light source is guided, and light passing through these transmission illumination optical system and reflection illumination optical system. Switching means, while the light passing through the transmission illumination optical system and the reflection illumination optical system is switched,
A means for simultaneously irradiating the sample with both, a light-receiving element capable of receiving only the transmitted light, only the reflected light, or the transmitted light and the reflected light at the same time, and the sample surface based on a signal from the light-receiving element. A pattern defect inspection apparatus comprising: means for obtaining measurement data corresponding to a pattern image formed thereon; and means for detecting a pattern defect from the measurement data by a chip comparison method or a design data comparison method.
【請求項2】 光源からの光が導かれる透過照明光学系
と、前記光源と同一の波長の光が導かれる反射照明光学
系と、これら透過照明光学系および反射照明光学系を通
る光を切り替える切り換え手段と、前記透過照明光学系
および反射照明光学系を通る光の切り替えられた一方、
または両方を同時に試料に対して照射する手段と、前記
透過照明光学系のレンズの開口数と対物レンズの開口数
との比、および前記反射照明光学系のレンズの開口数と
対物レンズの開口数との比を、被測定パターンの種類に
応じて独立に制御する手段と、前記透過光のみ、反射光
のみ、または透過光と反射光とを同時に受光可能な受光
素子と、この受光素子からの信号に基づき、前記試料面
上に形成されたパターン像に対応する測定データを得る
手段と、この測定データから、チップ比較方式または設
計データ比較方式によりパタ−ンの欠陥を検出する手段
とを具備するパターン欠陥検査装置。
2. A transmission illumination optical system to which light from a light source is guided, a reflection illumination optical system to which light having the same wavelength as the light source is guided, and light passing through these transmission illumination optical system and reflection illumination optical system. Switching means, while the light passing through the transmission illumination optical system and the reflection illumination optical system is switched,
Or means for simultaneously irradiating the sample with both, the ratio of the numerical aperture of the lens of the transmission illumination optical system to the numerical aperture of the objective lens, and the numerical aperture of the lens of the reflective illumination optical system and the numerical aperture of the objective lens A means for independently controlling the ratio according to the type of the pattern to be measured, a light-receiving element capable of receiving only the transmitted light, only the reflected light, or the transmitted light and the reflected light simultaneously, and a light-receiving element from the light-receiving element. A means for obtaining measurement data corresponding to the pattern image formed on the sample surface based on the signal; and a means for detecting a pattern defect from the measurement data by a chip comparison method or a design data comparison method. Pattern defect inspection equipment.
【請求項3】 前記透過照明光学系の光源と反射照明光
学系の光源とは同一であることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載のパターン欠陥検査装置。
3. The pattern defect inspection apparatus according to claim 1, wherein a light source of the transmission illumination optical system and a light source of the reflection illumination optical system are the same.
【請求項4】 前記試料を透過した透過光の光量強度を
独立して調整可能な第1の光量調整手段と、前記試料を
反射した反射光の光量強度を独立して調整可能な第2の
光量調整手段とを更に具備する請求項1または3に記載
のパターン欠陥検査装置。
4. A first light amount adjusting means capable of independently adjusting the light intensity of transmitted light transmitted through the sample, and a second light amount adjusting means capable of independently adjusting light intensity of reflected light reflected by the sample. 4. The pattern defect inspection device according to claim 1, further comprising a light amount adjusting unit.
【請求項5】 前記透過照明光学系のみで検査を実行し
て得た欠陥の情報を格納する第1の欠陥情報格納手段
と、前記反射照明光学系のみで検査を実行して得た欠陥
の情報を格納する第2の欠陥情報格納手段と、前記第1
の欠陥情報格納手段に格納された欠陥の情報と、前記第
2の欠陥情報格納手段に格納された欠陥の情報とを合成
する情報合成手段とを具備することを特徴とする請求項
1ないし4のいずれかに記載のパターン欠陥検査装置。
5. A first defect information storage means for storing information of a defect obtained by performing an inspection only with the transmission illumination optical system, and a defect information storage means for storing a defect obtained by performing an inspection only with the reflection illumination optical system. Second defect information storage means for storing information;
5. An information synthesizing unit for synthesizing defect information stored in the defect information storage unit and defect information stored in the second defect information storage unit. The pattern defect inspection device according to any one of the above.
【請求項6】 前記透過光と反射光を同時に試料に照明
し、検査を実行して得た欠陥の情報を格納する第3の欠
陥情報格納手段を更に具備することを特徴とする請求項
1ないし4のいずれかに記載のパターン欠陥検査装置。
6. The apparatus according to claim 1, further comprising a third defect information storage unit for simultaneously illuminating the sample with the transmitted light and the reflected light, and storing defect information obtained by performing an inspection. 5. The pattern defect inspection device according to any one of items 4 to 4.
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