JP2011169743A

JP2011169743A - Inspection apparatus and inspection method

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Publication number: JP2011169743A
Application number: JP2010033770A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Yamashita; 靖裕山下; Osamu Iwase; 修岩瀬
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2011-09-01

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection apparatus and an inspection method for simultaneously detecting a phase defect and a pattern defect or a foreign substance. <P>SOLUTION: The inspection apparatus 100 irradiates one surface of a mask 101 with a light by using a transmissive illumination optical system 301, and images a transmission light transmitted through the mask 101 on a first photodiode array 104 through a transmissive illumination optical system 303, or irradiates the other surface of the mask 101 with a light by using a transmissive illumination optical system 302, and images a reflection light reflected by the mask 101 on a second photodiode array 105 through a transmissive illumination optical system 304. A first aperture 203 is disposed on a pupil plane of the transmissive illumination optical system 301, and a second aperture 208, which has a shape conjugate to the first aperture 203, and is provided with a phase difference filter, is disposed on a pupil plane of the transmissive illumination optical system 303. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、マスクやマスクブランクスなどの検査対象の欠陥検出に用いられる検査装置および検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method used for detecting defects of inspection objects such as masks and mask blanks.

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、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。こうした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、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。また、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も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接回路パターンを描画する場合にも用いられる。 In recent years, the circuit line width required for a semiconductor element has become increasingly narrower as the large scale integrated circuit (LSI) is highly integrated and has a large capacity. The semiconductor element uses an original pattern pattern (a mask or a reticle, which will be collectively referred to as a mask hereinafter) on which a circuit pattern is formed, and the circuit is exposed and transferred onto a wafer by a reduction projection exposure apparatus called a stepper. Manufactured by forming. For manufacturing a mask for transferring such a fine circuit pattern onto a wafer, an electron beam drawing apparatus capable of drawing the fine pattern is used. Attempts have also been made to develop a laser beam drawing apparatus for drawing using a laser beam. The electron beam drawing apparatus is also used when drawing a circuit pattern directly on a wafer.

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。ここで、歩留まりを低下させる大きな要因の１つにマスクのパターン欠陥が挙げられる。このため、マスクの欠陥を検出する検査装置の重要性が高まっている。 Yield improvement is indispensable for the manufacture of LSIs that require a large amount of manufacturing costs. Here, one of the major factors that reduce the yield is a mask pattern defect. For this reason, the importance of the inspection apparatus which detects the defect of a mask is increasing.

マスクには、光を透過する透過部と、光を遮蔽する遮光部とからなるバイナリマスクがある。また、透過する光の位相を変化させる位相シフタを備えた位相シフタマスクもある。位相シフタマスクは、ＬＳＩに転写されるパターンの最小寸法が転写に用いられる光の波長と同程度になってきていることに鑑みて開発されたものである。代表的な位相シフトマスクとしては、レベンソン型、ハーフトーン型、リム型などが挙げられる。これらはいずれも、マスクを透過する光の一部の位相を１８０°ずらすことによって、光の干渉による解像度や焦点深度の低下を改善できる。光に位相差をつけるには、マスク基板上に厚さｄで屈折率ｎの透明な薄膜（シフタ）を設ければよい。例えば、ハーフトーンマスクのシフタには、Ｃｒ酸化膜、ＭｏＳｉ酸化膜またはこれらの積層膜などが使用される。シフタの厚さｄを次式で与えられるようにすれば、１８０°の位相差を得ることができる。

ｄ（ｎｍ）＝λ（ｎｍ）／２（ｎ−１）
As the mask, there is a binary mask including a transmission part that transmits light and a light shielding part that blocks light. There is also a phase shifter mask provided with a phase shifter that changes the phase of transmitted light. The phase shifter mask has been developed in view of the fact that the minimum size of a pattern transferred to an LSI is about the same as the wavelength of light used for transfer. Typical phase shift masks include Levenson type, halftone type, and rim type. All of these can improve the reduction in resolution and depth of focus due to light interference by shifting the phase of part of the light transmitted through the mask by 180 °. In order to add a phase difference to light, a transparent thin film (shifter) having a thickness d and a refractive index n may be provided on the mask substrate. For example, a Cr oxide film, a MoSi oxide film, or a laminated film thereof is used for the shifter of the halftone mask. If the shifter thickness d is given by the following equation, a phase difference of 180 ° can be obtained.

d (nm) = λ (nm) / 2 (n−1)

バイナリマスクで見られるパターン欠陥は、ウェハに転写されるパターンの欠陥であり、マスクに光を照射しその透過光や反射光を検出することで検知可能である。一方、位相欠陥は、位相シフタの欠陥であり、シフタの厚さｄが設計値から変動したり、シフタそのものが欠落したりすることによって生じる。位相欠陥は、バイナリマスクで見られるようなパターン欠陥と異なり透明である。このため、マスクからの透過光や反射光を検出する方法では、信号強度が弱くなって欠陥を検知し難い。 The pattern defect seen in the binary mask is a defect of the pattern transferred to the wafer, and can be detected by irradiating the mask with light and detecting the transmitted light or reflected light. On the other hand, the phase defect is a defect of the phase shifter, and is generated when the shifter thickness d fluctuates from the design value or the shifter itself is missing. Phase defects are transparent, unlike pattern defects such as those found in binary masks. For this reason, in the method of detecting transmitted light or reflected light from the mask, the signal intensity becomes weak and it is difficult to detect a defect.

そこで、従来は、パターン欠陥の検出と、位相欠陥の検出とは、それぞれ別々の装置を用いて行われていた。このため、１つの検査装置でパターン欠陥と位相欠陥の両方を検出できる検査装置が望まれていた。こうした問題に対して、特許文献１には、位相差顕微鏡型のマスク検査装置と透過顕微鏡型のマスク検査装置とを両立させた検査装置が開示されている。 Therefore, conventionally, detection of pattern defects and detection of phase defects have been performed using different apparatuses. For this reason, the inspection apparatus which can detect both a pattern defect and a phase defect with one inspection apparatus was desired. For such a problem, Patent Document 1 discloses an inspection apparatus in which both a phase contrast microscope type mask inspection apparatus and a transmission microscope type mask inspection apparatus are compatible.

特許文献１の検査装置は、対物光学系瞳面に０次回折光の位相をシフトさせる位相差フィルタを挿入し、照明光学系瞳面に位相差フィルタと共役な絞りを挿入することで、透過型パターン欠陥検査装置を位相差顕微鏡型の欠陥検査装置にする。また、位相差フィルタと絞りのそれぞれと切替可能な円形開口絞りを備えることで、透過型顕微鏡型のバイナリマスクパターンの検査装置の機能を持たせている。 The inspection apparatus disclosed in Patent Document 1 inserts a phase difference filter that shifts the phase of the 0th-order diffracted light into the objective optical system pupil plane, and inserts a stop conjugate with the phase difference filter into the illumination optical system pupil plane. The pattern defect inspection apparatus is a phase contrast microscope type defect inspection apparatus. Further, by providing a circular aperture stop that can be switched between the phase difference filter and the stop, the function of a transmission microscope type binary mask pattern inspection apparatus is provided.

特開２００５−４９６６３号公報JP 2005-49663 A

上述のように、特許文献１の検査装置は、位相差フィルタと絞りをそれぞれ円形開口絞りと切り替えることで、位相欠陥を検出可能な構成からパターン欠陥を検出可能な構成へと変化させる。つまり、この検査装置では、位相欠陥とパターン欠陥を同時に検出することはできず、いずれか一方を検出するための検査を終えた後に、構成を変えて他方を検出するための検査を行わねばならない。また、パターニングされる前のマスクブランクスについて、その位相欠陥と異物を検出する場合にも、それぞれ別々に検査することが必要になる。 As described above, the inspection apparatus disclosed in Patent Document 1 changes the configuration from a configuration capable of detecting a phase defect to a configuration capable of detecting a pattern defect by switching the phase difference filter and the aperture to a circular aperture stop. That is, in this inspection apparatus, the phase defect and the pattern defect cannot be detected at the same time, and after completing the inspection for detecting one of them, the structure must be changed to perform the inspection for detecting the other. . In addition, it is necessary to separately inspect the mask blanks before patterning when detecting phase defects and foreign matters.

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、位相欠陥と、パターン欠陥または異物とを、同時に検出可能な検査装置および検査方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of these points. That is, an object of the present invention is to provide an inspection apparatus and an inspection method capable of simultaneously detecting a phase defect and a pattern defect or a foreign substance.

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本発明の第１の態様は、透過照明光学系によって検査対象の一方の面に光を照射し、検査対象を透過した透過光を透過結像光学系を介して第１の画像センサに結像するとともに、
反射照明光学系によって検査対象の他方の面に光を照射し、検査対象で反射した反射光を反射結像光学系を介して第２の画像センサに結像して、検査対象の欠陥を検査する検査装置において、
透過照明光学系および反射照明光学系のいずれか一方の瞳面に第１の開口絞りが配置され、
透過結像光学系および反射結像光学系のいずれか一方であって、第１の開口絞りが配置された照明光学系からの光が透過する光学系の瞳面に、第１の開口絞りと共役な形状であって位相差フィルタを備えた第２の開口絞りが配置されていることを特徴とするものである。 In the first aspect of the present invention, light is irradiated on one surface of an inspection object by a transmission illumination optical system, and the transmitted light transmitted through the inspection object is imaged on the first image sensor via the transmission imaging optical system. And
The other surface of the inspection object is irradiated with light by the reflection illumination optical system, and the reflected light reflected by the inspection object is imaged on the second image sensor via the reflection imaging optical system to inspect the inspection object for defects. In the inspection device to
A first aperture stop is disposed on one of the pupil planes of the transmission illumination optical system and the reflection illumination optical system;
A first aperture stop is disposed on a pupil plane of an optical system that is one of the transmission imaging optical system and the reflection imaging optical system and transmits light from the illumination optical system in which the first aperture stop is disposed. A second aperture stop having a conjugate shape and having a phase difference filter is arranged.

本発明の第１の態様において、第１の開口絞りおよび第２の開口絞りは、光路上から移動可能なように構成されていることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, it is preferable that the first aperture stop and the second aperture stop are configured to be movable from the optical path.

本発明の第１の態様においては、透過照明光学系の瞳面に１の開口絞りが配置され、透過結像光学系の瞳面に第２の開口絞りが配置されていることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, it is preferable that one aperture stop is disposed on the pupil plane of the transmission illumination optical system and the second aperture stop is disposed on the pupil plane of the transmission imaging optical system.

本発明の第２の態様は、透過照明光学系によってマスクの一方の面に光を照射し、マスクを透過した透過光を透過結像光学系を介して第１の画像センサに結像するとともに、
反射照明光学系によってマスクの他方の面に光を照射し、マスクで反射した反射光を反射結像光学系を介して第２の画像センサに結像して、マスクの欠陥を検査する検査方法において、
透過照明光学系および反射照明光学系のいずれか一方の瞳面に第１の開口絞りを配置し、
透過結像光学系および反射結像光学系のいずれか一方であって、第１の開口絞りが配置された照明光学系からの光が透過する光学系の瞳面に、第１の開口絞りと共役な形状であって位相差フィルタを備えた第２の開口絞りを配置して、
第１の画像センサおよび第２の画像センサのいずれか一方であって、第２の開口絞りを透過した光が結像するセンサで検知された信号に基づいて、マスクの位相欠陥を検出し、
他方のセンサで検知された信号に基づいて、マスクのパターン欠陥を検出することを特徴とする検査方法に関する。 In the second aspect of the present invention, light is applied to one surface of the mask by the transmission illumination optical system, and the transmitted light that has passed through the mask is imaged on the first image sensor via the transmission imaging optical system. ,
An inspection method for inspecting a defect of the mask by irradiating the other surface of the mask with light by the reflective illumination optical system and forming an image of the reflected light reflected by the mask on the second image sensor through the reflective imaging optical system In
A first aperture stop is disposed on the pupil plane of either the transmission illumination optical system or the reflection illumination optical system;
A first aperture stop is disposed on a pupil plane of an optical system that is one of the transmission imaging optical system and the reflection imaging optical system and transmits light from the illumination optical system in which the first aperture stop is disposed. Arranging a second aperture stop having a conjugate shape and a phase difference filter,
A phase defect of the mask is detected on the basis of a signal detected by a sensor in which light transmitted through the second aperture stop forms an image, which is one of the first image sensor and the second image sensor;
The present invention relates to an inspection method characterized by detecting a mask pattern defect based on a signal detected by the other sensor.

本発明の第３の態様は、透過照明光学系によってマスクブランクスの一方の面に光を照射し、マスクブランクスを透過した透過光を透過結像光学系を介して第１の画像センサに結像するとともに、
反射照明光学系によってマスクブランクスの他方の面に光を照射し、マスクブランクスで反射した反射光を反射結像光学系を介して第２の画像センサに結像して、マスクブランクスの欠陥を検査する検査方法において、
透過照明光学系および反射照明光学系のいずれか一方の瞳面に第１の開口絞りを配置し、
透過結像光学系および反射結像光学系のいずれか一方であって、第１の開口絞りが配置された照明光学系からの光が透過する光学系の瞳面に、第１の開口絞りと共役な形状であって位相差フィルタを備えた第２の開口絞りを配置して、
第１の画像センサおよび第２の画像センサのいずれか一方であって、第２の開口絞りを透過した光が結像するセンサで検知された信号に基づいて、マスクブランクスの位相欠陥を検出し、
他方のセンサで検知された信号に基づいて、マスクブランクスの異物欠陥を検出することを特徴とする検査方法に関する。 In the third aspect of the present invention, light is applied to one surface of a mask blank by a transmission illumination optical system, and the transmitted light that has passed through the mask blank is imaged on the first image sensor via the transmission imaging optical system. And
The other surface of the mask blank is irradiated with light by the reflective illumination optical system, and the reflected light reflected by the mask blank is imaged on the second image sensor via the reflective imaging optical system to inspect the defect of the mask blank. In the inspection method to
A first aperture stop is disposed on the pupil plane of either the transmission illumination optical system or the reflection illumination optical system;
A first aperture stop is disposed on a pupil plane of an optical system that is one of the transmission imaging optical system and the reflection imaging optical system and transmits light from the illumination optical system in which the first aperture stop is disposed. Arranging a second aperture stop having a conjugate shape and a phase difference filter,
A phase defect of a mask blank is detected based on a signal detected by a sensor that forms an image of light transmitted through the second aperture stop, which is one of the first image sensor and the second image sensor. ,
The present invention relates to an inspection method characterized by detecting a foreign matter defect of a mask blank based on a signal detected by the other sensor.

本発明によれば、位相欠陥と、パターン欠陥または異物とを、同時に検出可能な検査装置および検査方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inspection apparatus and inspection method which can detect a phase defect and a pattern defect or a foreign material simultaneously are provided.

本実施の形態における検査装置のシステム構成図である。It is a system configuration figure of the inspection device in this embodiment. 第１の開口絞りの模式的な平面図の一例である。It is an example of a schematic plan view of a first aperture stop. 第２の開口絞りの模式的な平面図の一例である。It is an example of a schematic plan view of a second aperture stop. 本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the flow of the data in this Embodiment. フィルタ処理を説明する図である。It is a figure explaining a filter process. マスク測定データの取得手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the acquisition procedure of mask measurement data. 本実施の形態の検査装置の変形例である。It is a modification of the inspection apparatus of this Embodiment. 光源を１つとした本実施の形態の検査装置の一部拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the inspection apparatus of this Embodiment which used one light source.

欠陥検出をする手法には、ダイ−トゥ−ダイ（ＤｉｅｔｏＤｉｅ）検査方式とダイ−トゥ−データベース（ＤｉｅｔｏＤａｔａｂａｓｅ）検査方式がある。ダイ−トゥ−ダイ検査方式は、同一のマスク内であって、その一部分または全体に同一のパターン構成を有する複数のチップが配置されている場合に、マスクの異なるチップの同一パターン同士を比較する検査方法である。この方式によれば、マスクのパターンを直接比較するので比較的簡単な装置構成で精度の高い検査が行える。しかし、比較するパターンの両方に共通して存在する欠陥は検出することができない。一方、ダイ−トゥ−データベース検査方式は、マスク製造に使用された設計パターンデータから生成される参照データと、マスク上の実際のパターンとを比較する検査方法である。参照画像を生成するための機構が必要になるので装置が大掛かりになるが、設計パターンデータとの厳密な比較が行える。１つのマスクに１つのチップ転写領域しかない場合にはこの方法しか採れない。本実施の形態では、ダイ−トゥ−データベース検査方式による検査装置を例にとるが、ダイ−トゥ−ダイ検査方式であってもよい。 Defect detection methods include a die-to-die inspection method and a die-to-database inspection method. The die-to-die inspection method compares the same patterns of chips with different masks when a plurality of chips having the same pattern configuration are arranged in a part or the whole of the same mask. Inspection method. According to this method, since the mask patterns are directly compared, highly accurate inspection can be performed with a relatively simple apparatus configuration. However, it is impossible to detect a defect that exists in common in both patterns to be compared. On the other hand, the die-to-database inspection method is an inspection method in which reference data generated from design pattern data used for mask manufacture is compared with an actual pattern on the mask. Since a mechanism for generating a reference image is required, the apparatus becomes large, but a strict comparison with design pattern data can be performed. This method can be used only when there is only one chip transfer area in one mask. In the present embodiment, an inspection apparatus using a die-to-database inspection method is taken as an example, but a die-to-die inspection method may be used.

ダイ−トゥ−データベース検査では、光源から出射された光が光学系を介して検査対象であるマスクに照射される。マスクはテーブル上に載置されており、テーブルが移動することによって照射された光がマスク上を走査する。マスクを透過または反射した光はレンズを介して画像センサ上に結像し、画像センサで撮像された光学画像は測定データとして比較部へ送られる。比較部では、測定データと参照データとが適当なアルゴリズムにしたがって比較される。そして、これらのデータが一致しない場合には欠陥ありと判定される。 In die-to-database inspection, light emitted from a light source is irradiated onto a mask to be inspected via an optical system. The mask is placed on a table, and light irradiated as the table moves scans the mask. The light transmitted or reflected through the mask forms an image on the image sensor via the lens, and the optical image captured by the image sensor is sent to the comparison unit as measurement data. In the comparison unit, the measurement data and the reference data are compared according to an appropriate algorithm. If these data do not match, it is determined that there is a defect.

図１は、本実施の形態における検査装置のシステム構成図である。この図に示すように、検査装置１００は、光学画像取得部Ａと制御部Ｂを有する。光学画像取得部Ａは、マスクに光を照射して光学画像を得る部分であり、得られた光学画像は、制御部Ｂでマスクの設計データから作成された参照画像と比較される。 FIG. 1 is a system configuration diagram of an inspection apparatus according to the present embodiment. As shown in this figure, the inspection apparatus 100 includes an optical image acquisition unit A and a control unit B. The optical image acquisition unit A is a part that obtains an optical image by irradiating the mask with light, and the obtained optical image is compared with a reference image created from design data of the mask by the control unit B.

光学画像取得部Ａは、位相欠陥とパターン欠陥を同時に検出可能な構成となっている。 The optical image acquisition unit A has a configuration capable of detecting a phase defect and a pattern defect at the same time.

図１に示すように、光学画像取得部Ａは、第１の光源２０１および第２の光源２０１’と、第１の光源２０１からの光を透過照明光としてマスク１０１に照射する透過照明光学系３０１と、第２の光源２０１’からの光を反射照明光としてマスク１０１に照射する反射照明光学系３０２と、マスク１０１を透過した光を集光して第１のフォトダイオードアレイ１０４に結像する透過結像光学系３０３と、マスク１０１で反射した光を第２のフォトダイオードアレイ１０５に結像する反射結像光学系３０４とを有する。 As shown in FIG. 1, the optical image acquisition unit A includes a first light source 201 and a second light source 201 ′, and a transmission illumination optical system that irradiates a mask 101 with light from the first light source 201 as transmitted illumination light. 301, a reflective illumination optical system 302 that irradiates the mask 101 with the light from the second light source 201 ′ as reflected illumination light, and the light that has passed through the mask 101 is condensed to form an image on the first photodiode array 104. And a reflection imaging optical system 304 that images the light reflected by the mask 101 onto the second photodiode array 105.

透過照明光学系３０１は、第１の光源２０１から射出された光をコリメートするコリメータレンズ２０２と、瞳面に配置された第１の開口絞り２０３と、第１の開口絞り２０３を透過した光をマスク１０１上に集光する集光レンズ２０４とを有する。 The transmission illumination optical system 301 includes a collimator lens 202 that collimates the light emitted from the first light source 201, a first aperture stop 203 disposed on the pupil plane, and light transmitted through the first aperture stop 203. A condensing lens 204 for condensing light on the mask 101;

図２は、第１の開口絞り２０３の模式的な平面図の一例である。第１の開口絞り２０３は、遮光部２０３ａと、透光部２０３ｂとを有しており、後述する第２の開口絞り２０８と共役な形状である。 FIG. 2 is an example of a schematic plan view of the first aperture stop 203. The first aperture stop 203 has a light shielding portion 203a and a light transmitting portion 203b, and has a conjugate shape with a second aperture stop 208 described later.

第１の光源２０１から射出されてコリメータレンズ２０２を透過した光は、第１の開口絞り２０３を透過した後、集光レンズ２０４で集光されて、マスク１０１の裏面、すなわち、パターンが形成されていない基板面に照射される。 The light emitted from the first light source 201 and transmitted through the collimator lens 202 is transmitted through the first aperture stop 203 and then collected by the condenser lens 204 to form the back surface of the mask 101, that is, a pattern. Irradiated to the substrate surface that is not.

マスク１０１を透過した光は、透過結像光学系３０３に入射する。すなわち、マスク１０１を透過し、対物レンズ２０５と第１のビームスプリッタ２０６を透過した光は、第２のビームスプリッタ２０７を透過した後、透過結像光学系３０３の瞳面に配置された第２の開口絞り２０８を透過し、集光レンズ２０９によって第１のフォトダイオードアレイ１０４に結像される。そして、第１のフォトダイオードアレイ１０４で検知された信号に基づいて、マスク１０１の位相欠陥が検出される。 The light that has passed through the mask 101 enters the transmission imaging optical system 303. That is, the light that has passed through the mask 101 and has passed through the objective lens 205 and the first beam splitter 206 passes through the second beam splitter 207, and then is disposed on the pupil plane of the transmission imaging optical system 303. , And is focused on the first photodiode array 104 by the condenser lens 209. Then, the phase defect of the mask 101 is detected based on the signal detected by the first photodiode array 104.

図３は、第２の開口絞り２０８の模式的な平面図の一例である。図３から分かるように、第２の開口絞り２０８は、第１の開口絞り２０３と共役な形状であって、位相差フィルタとしてのλ／４板２０８ａと、透光部２０８ｂとを有している。ここで、λ／４板２０８は、マスク１０１を透過した高次回折光が通過する領域に設けられており、透光部２０８ｂは、マスク１０１を透過した０次回折光が通過する領域に設けられている。このような構造とすることにより、マスク１０１を透過した０次回折光は、そのまま第１のフォトダイオードアレイ１０４に至る。一方、高次回折光は、λ／４板２０８ａによって位相が変化した後、０次回折光と干渉して打消し合うか、あるいは、強め合って、第１のフォトダイオードアレイ１０４に至る。 FIG. 3 is an example of a schematic plan view of the second aperture stop 208. As can be seen from FIG. 3, the second aperture stop 208 has a conjugate shape with the first aperture stop 203, and includes a λ / 4 plate 208a as a phase difference filter and a light transmitting portion 208b. Yes. Here, the λ / 4 plate 208 is provided in a region through which high-order diffracted light transmitted through the mask 101 passes, and the light transmitting portion 208b is provided in a region through which zero-order diffracted light transmitted through the mask 101 passes. Yes. With such a structure, the 0th-order diffracted light transmitted through the mask 101 reaches the first photodiode array 104 as it is. On the other hand, after the phase of the high-order diffracted light is changed by the λ / 4 plate 208a, the high-order diffracted light interferes with the 0th-order diffracted light and cancels or strengthens to reach the first photodiode array 104.

図１において、反射照明光学系３０２の第２の光源２０１’から射出された光は、コリメータレンズ２１１を透過し、第１のビームスプリッタ２０６で反射された後、マスク１０１の表面、すなわち、パターンが形成された面に照射される。その後、マスク１０１で反射された光は、第２のビームスプリッタ２０７で反射された後、反射結像光学系３０４の集光レンズ２１０によって第２のフォトダイオードアレイ１０５に結像される。そして、第２のフォトダイオードアレイ１０５で検知された信号に基づいて、マスク１０１のパターン欠陥が検出される。 In FIG. 1, the light emitted from the second light source 201 ′ of the reflective illumination optical system 302 is transmitted through the collimator lens 211, reflected by the first beam splitter 206, and then the surface of the mask 101, that is, the pattern. The surface on which is formed is irradiated. Thereafter, the light reflected by the mask 101 is reflected by the second beam splitter 207 and then imaged on the second photodiode array 105 by the condenser lens 210 of the reflective imaging optical system 304. Then, a pattern defect of the mask 101 is detected based on the signal detected by the second photodiode array 105.

このように、検査装置１００は、透過照明光学系３０１の瞳面に第１の開口絞り２０３を配置し、透過結像光学系３０３の瞳面に、第１の開口絞り２０３と共役な形状の第２の開口絞り２０８を配置している。これにより、マスク１０１の位相欠陥を検出することが可能である。また、検査装置１００は、反射照明光学系３０２と反射結像光学系３０４を有しているので、マスク１０１からの反射光を検知してパターン欠陥を検出することも可能である。すなわち、検査装置１００によれば、マスク１０１の位相欠陥とパターン欠陥を１回の検査で同時に検出することができる。尚、マスク１０１に代えてマスクブランクスを検査対象とした場合には、位相欠陥と異物を同時に検出することができる。 As described above, the inspection apparatus 100 arranges the first aperture stop 203 on the pupil plane of the transmission illumination optical system 301 and has a shape conjugate with the first aperture stop 203 on the pupil plane of the transmission imaging optical system 303. A second aperture stop 208 is disposed. Thereby, the phase defect of the mask 101 can be detected. In addition, since the inspection apparatus 100 includes the reflective illumination optical system 302 and the reflective imaging optical system 304, it is also possible to detect the pattern defect by detecting the reflected light from the mask 101. That is, according to the inspection apparatus 100, the phase defect and pattern defect of the mask 101 can be simultaneously detected by one inspection. When mask blanks are used as inspection targets instead of the mask 101, phase defects and foreign matters can be detected simultaneously.

検査装置１００において、第１の開口絞り２０３と第２の開口絞り２０８は、光路上から移動可能な構造、例えば、着脱またはスライド可能な構造としておくことが好ましい。これにより、透過照明光学系３０１と透過結像光学系３０３によって、透過光を用いたパターン欠陥検査をすることが可能になる。例えば、第１の開口絞り２０３と第２の開口絞り２０８をスライドさせて光路上から除くと、第１の光源２０１から射出されてコリメータレンズ２０２を透過した光は、集光レンズ２０４で集光されてマスク１０１に照射される。マスク１０１を透過した光は、対物レンズ２０５、第１のビームスプリッタ２０６、第２のビームスプリッタ２０７を順次透過した後、集光レンズ２０９によって第１のフォトダイオードアレイ１０４に結像される。そして、第１のフォトダイオードアレイ１０４で検知された信号に基づいて、マスク１０１のパターン欠陥が検出される。 In the inspection apparatus 100, the first aperture stop 203 and the second aperture stop 208 are preferably configured to be movable from the optical path, for example, to be detachable or slidable. As a result, the pattern illumination inspection using the transmitted light can be performed by the transmission illumination optical system 301 and the transmission imaging optical system 303. For example, when the first aperture stop 203 and the second aperture stop 208 are slid and removed from the optical path, the light emitted from the first light source 201 and transmitted through the collimator lens 202 is condensed by the condenser lens 204. Then, the mask 101 is irradiated. The light transmitted through the mask 101 sequentially passes through the objective lens 205, the first beam splitter 206, and the second beam splitter 207, and then forms an image on the first photodiode array 104 by the condenser lens 209. Based on the signal detected by the first photodiode array 104, the pattern defect of the mask 101 is detected.

次に、第１のフォトダイオードアレイ１０４と第２のフォトダイオードアレイ１０５で検知された信号から光学画像を取得するとともに、マスク１０１の設計データから参照画像を作成し、これらの画像を比較して欠陥検査を行う方法について、パターン欠陥を例にとり説明する。 Next, an optical image is acquired from signals detected by the first photodiode array 104 and the second photodiode array 105, a reference image is created from the design data of the mask 101, and these images are compared. A method for performing defect inspection will be described by taking a pattern defect as an example.

図１において、光学画像取得部Ａは、上述した、第１の光源２０１および第２の光源２０１’、透過照明光学系３０１、反射照明光学系３０２、透過結像光学系３０３、反射結像光学系３０４の他に、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および回転方向（θ方向）に移動可能なＸＹθテーブル１０２と、センサ回路１０６と、レーザ測長システム１２２と、オートローダ１３０とを有する。 In FIG. 1, the optical image acquisition unit A includes the first light source 201 and the second light source 201 ′, the transmission illumination optical system 301, the reflection illumination optical system 302, the transmission imaging optical system 303, and the reflection imaging optics described above. In addition to the system 304, an XYθ table 102 that can move in the horizontal direction (X direction, Y direction) and the rotation direction (θ direction), a sensor circuit 106, a laser length measurement system 122, and an autoloader 130 are included.

また、制御部Ｂでは、検査装置１００全体の制御を司る制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、展開回路１１１、オートローダ制御部１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８およびプリンタ１１９に接続されている。ＸＹθテーブル１０２は、テーブル制御回路１１４によって制御されたＸ軸モータ、Ｙ軸モータおよびθ軸モータによって駆動される。これらのモータには、例えば、ステップモータが用いられる。 Further, in the control unit B, the control computer 110 that controls the entire inspection apparatus 100 has a position circuit 107, a comparison circuit 108, a reference circuit 112, a development circuit 111, and an autoloader control unit via a bus 120 serving as a data transmission path. 113, a table control circuit 114, a magnetic disk device 109 as an example of a storage device, a magnetic tape device 115, a flexible disk device 116, a CRT 117, a pattern monitor 118, and a printer 119. The XYθ table 102 is driven by an X-axis motor, a Y-axis motor, and a θ-axis motor controlled by the table control circuit 114. As these motors, for example, step motors are used.

データベース方式の基準データとなる設計パターンデータは、磁気ディスク装置１０９に格納されており、検査の進行に合わせて読み出されて展開回路１１１に送られる。展開回路１１１では、設計パターンデータがイメージデータ（ビットパターンデータ）に変換される。その後、このイメージデータは、参照回路１１２に送られて、基準画像となる参照画像の生成に用いられる。 Design pattern data serving as database-based reference data is stored in the magnetic disk device 109, read out as the inspection progresses, and sent to the development circuit 111. In the development circuit 111, the design pattern data is converted into image data (bit pattern data). Thereafter, this image data is sent to the reference circuit 112 and used to generate a reference image to be a standard image.

尚、図１では、本実施の形態で必要な構成成分を記載しているが、マスクを検査するのに必要な他の公知成分が含まれていてもよい。尚、ダイ−トゥ−ダイ検査方式の場合には、マスク内の異なる領域にある同一パターンの一方の光学画像を基準画像として取り扱う。 In FIG. 1, constituent components necessary for the present embodiment are illustrated, but other known components necessary for inspecting the mask may be included. In the case of the die-to-die inspection method, one optical image of the same pattern in different areas in the mask is handled as a reference image.

図４は、本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。 FIG. 4 is a conceptual diagram showing a data flow in the present embodiment.

図４に示すように、設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ４０１は、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データ４０２に変換される。設計中間データ４０２には、レイヤ（層）毎に作成されて各マスクに形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、検査装置１００は、ＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、検査装置１００の製造メーカー毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、ＯＡＳＩＳデータは、レイヤ毎に各検査装置に固有のフォーマットデータ４０３に変換された後に検査装置１００に入力される。尚、フォーマットデータ４０３は、検査装置１００に固有のデータとすることができるが、描画装置と互換性のあるデータとしてもよい。 As shown in FIG. 4, CAD data 401 created by a designer (user) is converted into design intermediate data 402 in a hierarchical format such as OASIS. The design intermediate data 402 stores design pattern data created for each layer and formed on each mask. Here, in general, the inspection apparatus 100 is not configured to directly read OASIS data. That is, unique format data is used for each manufacturer of the inspection apparatus 100. Therefore, the OASIS data is input to the inspection apparatus 100 after being converted into format data 403 unique to each inspection apparatus for each layer. The format data 403 can be data unique to the inspection apparatus 100, but may be data compatible with the drawing apparatus.

フォーマットデータ４０３は、図１の磁気ディスク装置１０９に入力される。すなわち、マスク１０１のパターン形成時に用いた設計パターンデータは、磁気ディスク装置１０９に記憶される。 The format data 403 is input to the magnetic disk device 109 of FIG. That is, the design pattern data used when forming the pattern of the mask 101 is stored in the magnetic disk device 109.

設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものである。磁気ディスク装置１０９には、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。 The figure included in the design pattern is a basic figure of a rectangle or a triangle. The magnetic disk device 109 includes information such as coordinates (x, y) at the reference position of the figure, side lengths, figure codes serving as identifiers for distinguishing figure types such as rectangles and triangles, and each pattern figure. Graphic data defining the shape, size, position, etc.

さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μｍであって、長さがフォトマスクのＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域に配置される。 Furthermore, a set of figures existing in a range of about several tens of μm is generally called a cluster or a cell, and data is hierarchized using this. In the cluster or cell, arrangement coordinates and repeated description when various figures are arranged alone or repeatedly at a certain interval are also defined. The cluster or cell data is further arranged in a strip-shaped region called a frame or stripe having a width of several hundreds μm and a length of about 100 mm corresponding to the total length of the photomask in the X direction or Y direction. .

入力された設計パターンデータは、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して展開回路１１１によって読み出される。 The input design pattern data is read from the magnetic disk device 109 by the development circuit 111 through the control computer 110.

展開回路１１１は、設計パターンを図形毎のデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計画像データを展開する。展開された設計画像データは、センサ画素に相当する領域（マス目）毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算する。そして、各画素内の図形占有率が画素値となる。 The expansion circuit 111 expands the design pattern to data for each graphic, and interprets a graphic code, a graphic dimension, and the like indicating the graphic shape of the graphic data. Then, binary or multivalued design image data is developed as a pattern arranged in a grid having a grid with a predetermined quantization size as a unit. The developed design image data calculates the occupancy ratio of the figure in the design pattern for each area (square) corresponding to the sensor pixel. And the figure occupation rate in each pixel becomes a pixel value.

上記のようにして２値ないしは多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換された設計パターンデータは、次に参照回路１１２に送られる。参照回路１１２では、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに対して適切なフィルタ処理が施される。 The design pattern data converted into binary or multi-value image data (design image data) as described above is then sent to the reference circuit 112. In the reference circuit 112, an appropriate filter process is performed on the design image data which is the image data of the transmitted graphic.

図５は、フィルタ処理を説明する図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining the filter processing.

後述する、センサ回路１０６から得られた光学画像としてのマスク測定データ４０４は、光学系の解像特性やフォトダイオードアレイのアパーチャ効果等によってぼやけを生じた状態、言い換えれば空間的なローパスフィルタが作用した状態にある。したがって、画像強度（濃淡値）がデジタル値となった、設計側のイメージデータであるビットパターンデータにもフィルタ処理を施すことで、マスク測定データ４０４に合わせることができる。このようにしてマスク測定データ４０４と比較する参照画像を作成する。 The mask measurement data 404 as an optical image obtained from the sensor circuit 106, which will be described later, is blurred due to the resolution characteristics of the optical system, the aperture effect of the photodiode array, or the like, in other words, a spatial low-pass filter acts. Is in a state. Therefore, it is possible to match the mask measurement data 404 by filtering the bit pattern data that is the image data on the design side, in which the image intensity (light / dark value) is a digital value. In this way, a reference image to be compared with the mask measurement data 404 is created.

次に、図１および図６を用いてマスク測定データ４０４の取得方法を説明する。 Next, a method for acquiring the mask measurement data 404 will be described with reference to FIGS. 1 and 6.

図１において、光学画像取得部Ａによって、マスク１０１の光学画像、すなわち、マスク測定データ４０４が取得される。ここで、マスク測定データ４０４は、設計パターンに含まれる図形データに基づく図形が描画されたマスクの画像である。マスク測定データ４０４の具体的な取得方法は、例えば、次に示す通りである。 In FIG. 1, the optical image acquisition unit A acquires an optical image of the mask 101, that is, mask measurement data 404. Here, the mask measurement data 404 is an image of a mask on which a figure based on the figure data included in the design pattern is drawn. A specific method for acquiring the mask measurement data 404 is as follows, for example.

検査対象となるマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向および回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上に載置される。そして、マスク１０１に形成されたパターンに対し、上述のしたように、第１の光源２０１および第２の光源２０１’から光を照射して、第１のフォトダイオードアレイ１０４と第２のフォトダイオードアレイ１０５に光学像を結像する。 The mask 101 to be inspected is placed on an XYθ table 102 provided so as to be movable in the horizontal direction and the rotation direction by motors of XYθ axes. Then, as described above, light is emitted from the first light source 201 and the second light source 201 ′ to the pattern formed on the mask 101, and the first photodiode array 104 and the second photodiode are irradiated. An optical image is formed on the array 105.

図６は、マスク測定データ２０４の取得手順を説明するための図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining a procedure for acquiring the mask measurement data 204.

検査領域は、図６に示すように、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、さらにその分割された各検査ストライプ２０が連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御され、Ｘ方向に移動しながら光学画像が取得される。第１のフォトダイオードアレイ１０４と第２のフォトダイオードアレイ１０５には、図６に示されるようなスキャン幅Ｗの画像が連続的に入力される。第１の検査ストライプ２０における画像を取得すると、今度はＸＹθテーブル１０２が逆方向に移動しながら、第２の検査ストライプ２０について同様にスキャン幅Ｗの画像が連続的に入力される。第３の検査ストライプ２０については、第２の検査ストライプ２０における画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１の検査ストライプ２０における画像を取得した方向に移動しながら取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。 As shown in FIG. 6, the inspection area is virtually divided into a plurality of strip-shaped inspection stripes 20 having a scan width W in the Y direction, and each of the divided inspection stripes 20 is continuously scanned. Thus, the operation of the XYθ table 102 is controlled, and an optical image is acquired while moving in the X direction. Images having a scan width W as shown in FIG. 6 are continuously input to the first photodiode array 104 and the second photodiode array 105. When an image in the first inspection stripe 20 is acquired, an image having a scan width W is continuously input to the second inspection stripe 20 in the same manner while the XYθ table 102 is moved in the opposite direction. The third inspection stripe 20 is acquired while moving in the direction opposite to the direction in which the image in the second inspection stripe 20 is acquired, that is, in the direction in which the image in the first inspection stripe 20 is acquired. In this way, it is possible to shorten a useless processing time by continuously acquiring images.

第１のフォトダイオードアレイ１０４と第２のフォトダイオードアレイ１０５に結像したパターンの像は、これらによってそれぞれ光電変換された後、さらにセンサ回路１０６でＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。 The pattern images formed on the first photodiode array 104 and the second photodiode array 105 are photoelectrically converted by these, and then A / D (analog-digital) converted by the sensor circuit 106.

第１のフォトダイオードアレイ１０４と第２のフォトダイオードアレイ１０５には、それぞれ画像センサが設けられている。画像センサの例としては、ＴＤＩ（ＴｉｍｅＤｅｌａｙＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサが挙げられる。例えば、ＸＹθテーブル１０２がＸ軸方向に連続的に移動しながら、ＴＤＩセンサによってマスク１０１のパターンが撮像される。 Each of the first photodiode array 104 and the second photodiode array 105 is provided with an image sensor. An example of the image sensor is a TDI (Time Delay Integration) sensor. For example, the pattern of the mask 101 is imaged by the TDI sensor while the XYθ table 102 continuously moves in the X-axis direction.

ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下、テーブル制御回路１１４によって駆動され、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。Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータには、例えば、ステップモータが用いられる。ＸＹθテーブル１０２の移動位置は、レーザ測長システム１２２により測定されて位置回路１０７に送られる。また、ＸＹθテーブル１０２上のマスク１０１は、オートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後には自動的に排出されるようになっている。 The XYθ table 102 is driven by a table control circuit 114 under the control of the control computer 110, and can be moved by a drive system such as a three-axis (XY-θ) motor that drives in the X, Y, and θ directions. It has become. For example, a step motor is used as the X-axis motor, the Y-axis motor, and the θ-axis motor. The movement position of the XYθ table 102 is measured by the laser length measurement system 122 and sent to the position circuit 107. The mask 101 on the XYθ table 102 is automatically conveyed from the autoloader 130 driven by the autoloader control circuit 113, and is automatically discharged after the inspection is completed.

センサ回路１０６から出力されたマスク測定データ４０４は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上でのマスク１０１の位置を示すデータとともに、比較回路１０８に送られる。マスク測定データ４０４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を表現している。また、上述した参照画像も比較回路１０８に送られる。 The mask measurement data 404 output from the sensor circuit 106 is sent to the comparison circuit 108 together with data indicating the position of the mask 101 on the XYθ table 102 output from the position circuit 107. The mask measurement data 404 is, for example, 8-bit unsigned data and represents the brightness gradation of each pixel. Further, the reference image described above is also sent to the comparison circuit 108.

比較回路１０８では、センサ回路１０６から送られたマスク測定データ４０４と、参照回路１１２で生成した参照画像とが、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較される。比較は、透過画像のみ、反射画像のみ、または、透過と反射を組み合わせたアルゴリズムで行われる。比較の結果、両者の差異が所定の値を超えた場合にその箇所を欠陥と判断する。欠陥と判断されると、その座標と、欠陥判定の根拠となったマスク測定データ４０４および参照画像とが、マスク検査結果４０５として磁気ディスク装置１０９に保存される。 In the comparison circuit 108, the mask measurement data 404 sent from the sensor circuit 106 and the reference image generated by the reference circuit 112 are compared using an appropriate comparison determination algorithm. The comparison is performed using only a transmission image, only a reflection image, or an algorithm that combines transmission and reflection. As a result of the comparison, when the difference between the two exceeds a predetermined value, the portion is determined as a defect. If it is determined as a defect, the coordinates, the mask measurement data 404 and the reference image that are the basis for the defect determination are stored in the magnetic disk device 109 as a mask inspection result 405.

マスク検査結果４０５は、検査装置１００の外部装置であるレビュー装置５００に送られる。レビューは、オペレータによって、検出された欠陥が問題となるものであるかどうかを判断する動作である。レビュー装置５００では、欠陥１つ１つの欠陥座標が観察できるように、マスクが載置されたテーブルを移動させながら、マスクの欠陥箇所の画像を表示する。また同時に欠陥判定の判断条件や、判定根拠になった光学画像と参照画像を確認できるよう、画面上にこれらを並べて表示する。マスク上での欠陥とウェハ転写像への波及状況とをレビュー工程で並べて表示することで、マスクパターンを修正すべきか否かを判断するのが容易になる。尚、一般に、マスクからウェハへは１／４程度の縮小投影が行われるので、並べて表示する際にはこの縮尺も考慮する。 The mask inspection result 405 is sent to a review device 500 that is an external device of the inspection device 100. The review is an operation in which the operator determines whether the detected defect is a problem. The review device 500 displays an image of a defective portion of the mask while moving the table on which the mask is placed so that the defect coordinates of each defect can be observed. At the same time, these are displayed side by side on the screen so that the determination conditions for defect determination and the optical image and reference image that are the basis for determination can be confirmed. By displaying the defect on the mask and the ripple state on the wafer transfer image side by side in the review process, it becomes easy to determine whether or not the mask pattern should be corrected. In general, a reduction projection of about 1/4 is performed from the mask to the wafer, so this scale is also taken into consideration when displaying them side by side.

検査装置１００が検出した全欠陥は、レビュー装置５００で判別される。判別された欠陥情報は、検査装置１００に戻されて磁気ディスク装置１０９に保存される。そして、レビュー装置５００で１つでも修正すべき欠陥が確認されると、マスクは、欠陥情報リスト４０６とともに、検査装置１００の外部装置である修正装置６００に送られる。パターン欠陥では、欠陥のタイプが凸系の欠陥か凹系の欠陥かによって修正方法が異なるので、欠陥情報リスト４０６には、凹凸の区別を含む欠陥の種別と欠陥の座標が添付される。例えば、遮光膜を削るのか補填するのかの区別、および、修正装置で修正すべき箇所のパターンを認識するための切り出したパターンデータが添付される。ここで、パターンデータには、上述のマスク測定データ４０４を利用できる。 All the defects detected by the inspection apparatus 100 are determined by the review apparatus 500. The determined defect information is returned to the inspection apparatus 100 and stored in the magnetic disk device 109. When at least one defect to be corrected is confirmed by the review apparatus 500, the mask is sent to the correction apparatus 600 that is an external apparatus of the inspection apparatus 100 together with the defect information list 406. In the case of a pattern defect, the correction method differs depending on whether the defect type is a convex defect or a concave defect. Therefore, the defect information list 406 includes defect types including irregularities and defect coordinates. For example, it is attached whether the shading film is to be cut or compensated, and cut out pattern data for recognizing the pattern of the portion to be corrected by the correction device. Here, the above-described mask measurement data 404 can be used as the pattern data.

尚、検査装置１００自身がレビュー機能を有していてもよい。この場合には、マスク検査結果２０５が、検査装置１００のＣＲＴ１１７、または、別途準備される計算機の画面上に、欠陥判定の付帯情報とともに画像表示される。 Note that the inspection apparatus 100 itself may have a review function. In this case, the mask inspection result 205 is displayed on the CRT 117 of the inspection apparatus 100 or a screen of a separately prepared computer together with the accompanying information for defect determination.

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態における第１の開口絞り２０３と第２の開口絞り２０８は矩形状であるが、これに限定されるものではなく、環状または円形状としてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the first aperture stop 203 and the second aperture stop 208 in the above embodiment are rectangular, but are not limited to this, and may be annular or circular.

図７は、本実施の形態の検査装置の変形例である。尚、図１と同じ符号を付した部分は同じものであることを示している。 FIG. 7 shows a modification of the inspection apparatus according to the present embodiment. In addition, it has shown that the part which attached | subjected the same code | symbol as FIG. 1 is the same.

図７の検査装置１００’では、反射照明光学系３０２’の瞳面に第１の開口絞り２１２が配置され、反射結像光学系３０４’の瞳面に、第１の開口絞り２１２と共役な形状の第２の開口絞り２１３が配置されている。第１の開口絞り２１２は、図２の第１の開口絞り２０３と同様の形状とすることができ、第２の開口絞り２１３は、図３の第２の開口絞り２０８と同様の形状とすることができる。 In the inspection apparatus 100 ′ of FIG. 7, the first aperture stop 212 is disposed on the pupil plane of the reflective illumination optical system 302 ′, and is conjugate with the first aperture stop 212 on the pupil plane of the reflective imaging optical system 304 ′. A second aperture stop 213 having a shape is arranged. The first aperture stop 212 can have the same shape as the first aperture stop 203 in FIG. 2, and the second aperture stop 213 has the same shape as the second aperture stop 208 in FIG. be able to.

第２の光源２０１’から射出された光は、コリメータレンズ２１１と第１の開口絞り２１２を透過した後、第１のビームスプリッタ２０６で反射され、マスク１０１の裏面、すなわち、パターンが形成されていない基板面に照射される。その後、マスク１０１で反射された光は、第１のビームスプリッタ２０６を透過した後、第２のビームスプリッタ２０７で反射される。その後、第２の開口絞り２１３と集光レンズ２１４を透過して、第２のフォトダイオードアレイ１０５に結像される。 The light emitted from the second light source 201 ′ passes through the collimator lens 211 and the first aperture stop 212, and then is reflected by the first beam splitter 206 to form the back surface of the mask 101, that is, the pattern. No substrate surface is irradiated. Thereafter, the light reflected by the mask 101 passes through the first beam splitter 206 and is then reflected by the second beam splitter 207. Thereafter, the light passes through the second aperture stop 213 and the condenser lens 214 and forms an image on the second photodiode array 105.

図７の構成によれば、マスク１０１で反射し、第２のビームスプリッタ２０７で反射した０次回折光は、そのまま第２のフォトダイオードアレイ１０５に至る。一方、高次回折光は、第２の開口絞り２１３のλ／４板によって位相が変化した後、０次回折光と干渉して打消し合うか、あるいは、強め合う。そして、第２のフォトダイオードアレイ１０５で検知された信号に基づいて、マスク１０１の位相欠陥が検出される。 According to the configuration of FIG. 7, the 0th-order diffracted light reflected by the mask 101 and reflected by the second beam splitter 207 reaches the second photodiode array 105 as it is. On the other hand, after the phase of the high-order diffracted light is changed by the λ / 4 plate of the second aperture stop 213, the high-order diffracted light interferes with the 0th-order diffracted light and cancels or strengthens. Based on the signal detected by the second photodiode array 105, the phase defect of the mask 101 is detected.

一方、第１の光源２０１から射出された光は、コリメータレンズ２０２と集光レンズ２０４を透過した後、マスク１０１の表面、すなわち、パターンが形成された面に照射される。その後、マスク１０１を透過した光は、対物レンズ２０５、第１のビームスプリッタ２０６、第２のビームスプリッタ２０７を順次透過した後、集光レンズ２０９によって第１のフォトダイオードアレイ１０４に結像される。これにより、マスク１０１のパターン欠陥が検出される。 On the other hand, the light emitted from the first light source 201 passes through the collimator lens 202 and the condensing lens 204, and then irradiates the surface of the mask 101, that is, the surface on which the pattern is formed. Thereafter, the light transmitted through the mask 101 sequentially passes through the objective lens 205, the first beam splitter 206, and the second beam splitter 207, and then forms an image on the first photodiode array 104 by the condenser lens 209. . Thereby, the pattern defect of the mask 101 is detected.

このように、検査装置１００’は、反射照明光学系３０２’の瞳面に第１の開口絞り２１２を配置し、反射結像光学系３０４’の瞳面に、第１の開口絞り２１２と共役な形状の第２の開口絞り２１３を配置している。これにより、マスク１０１の位相欠陥を検出することが可能である。また、検査装置１００’は、透過照明光学系３０１’と透過結像光学系３０３’を有しているので、マスク１０１からの透過光を検知してパターン欠陥を検出することも可能である。すなわち、図７の検査装置１００’によっても、マスク１０１の位相欠陥とパターン欠陥を１回の検査で同時に検出することができる。尚、マスク１０１に代えてマスクブランクスを検査対象とした場合には、位相欠陥と異物とが同時に検出される。 As described above, the inspection apparatus 100 ′ arranges the first aperture stop 212 on the pupil plane of the reflection illumination optical system 302 ′, and conjugates it with the first aperture stop 212 on the pupil plane of the reflection imaging optical system 304 ′. A second aperture stop 213 having an arbitrary shape is arranged. Thereby, the phase defect of the mask 101 can be detected. Further, since the inspection apparatus 100 ′ includes the transmission illumination optical system 301 ′ and the transmission imaging optical system 303 ′, it is also possible to detect the pattern defect by detecting the transmitted light from the mask 101. That is, the inspection apparatus 100 ′ in FIG. 7 can simultaneously detect the phase defect and pattern defect of the mask 101 in one inspection. When mask blanks are used for inspection instead of the mask 101, phase defects and foreign matters are detected simultaneously.

本実施の形態において、高次回折光の強度が大きくなり、光量損失を小さくできる点からは、透過結像光学系に位相差フィルタを備えた開口絞りを配置し、透過照明光学系にこれと共役な形状の開口絞りを配置する、図１の検査装置の方が好ましいと言える。 In the present embodiment, from the point that the intensity of high-order diffracted light increases and the light loss can be reduced, an aperture stop equipped with a phase difference filter is arranged in the transmission imaging optical system, and this is conjugate with this in the transmission illumination optical system. It can be said that the inspection apparatus of FIG.

検査装置１００’において、第１の開口絞り２１２と第２の開口絞り２１３は、光路上から移動可能な構造、例えば、着脱またはスライド可能な構造としておくことが好ましい。これにより、反射照明光学系３０２’と反射結像光学系３０４’によって、反射光を用いたパターン欠陥検査をすることが可能になる。例えば、第１の開口絞り２１２と第２の開口絞り２１３をスライドさせて光路上から除くと、第２の光源２０１’から射出された光は、コリメータレンズ２１１を透過した後、第１のビームスプリッタ２０６で反射されてマスク１０１に照射される。その後、マスク１０１で反射された光は、第１のビームスプリッタ２０６を透過した後、第２のビームスプリッタ２０７で反射される。その後、集光レンズ２１４を透過して、第２のフォトダイオードアレイ１０５に結像される。そして、第２のフォトダイオードアレイ１０５で検知された信号に基づいて、マスク１０１のパターン欠陥が検出される。 In the inspection apparatus 100 ′, it is preferable that the first aperture stop 212 and the second aperture stop 213 have a structure that can be moved from the optical path, for example, a structure that can be attached and detached or slidable. As a result, the pattern defect inspection using the reflected light can be performed by the reflective illumination optical system 302 ′ and the reflective imaging optical system 304 ′. For example, when the first aperture stop 212 and the second aperture stop 213 are slid and removed from the optical path, the light emitted from the second light source 201 ′ is transmitted through the collimator lens 211 and then the first beam. The light is reflected by the splitter 206 and applied to the mask 101. Thereafter, the light reflected by the mask 101 passes through the first beam splitter 206 and is then reflected by the second beam splitter 207. Thereafter, the light passes through the condenser lens 214 and forms an image on the second photodiode array 105. Then, a pattern defect of the mask 101 is detected based on the signal detected by the second photodiode array 105.

尚、検査装置１００’において、第１のフォトダイオードアレイ１０４と第２のフォトダイオードアレイ１０５で検知された信号から光学画像を取得するとともに、マスク１０１の設計データから参照画像を作成し、これらの画像を比較して欠陥検査を行う方法は、検査装置１００で説明したのと同様である。 In the inspection apparatus 100 ′, an optical image is acquired from signals detected by the first photodiode array 104 and the second photodiode array 105, and a reference image is created from the design data of the mask 101. The method for performing defect inspection by comparing images is the same as that described in the inspection apparatus 100.

また、図１や図７の検査装置では、２つの光源を用いているが、１つのみの光源を用いてもよい。これにより、検査装置を小型化することができる。 Moreover, in the inspection apparatus of FIG.1 and FIG.7, although two light sources are used, you may use only one light source. Thereby, an inspection apparatus can be reduced in size.

図８は、光源を１つとした本実施の形態の検査装置の一部拡大断面図である。尚、図１と同じ符号を付した部分は同じものであることを示している。 FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of the inspection apparatus according to the present embodiment having one light source. In addition, it has shown that the part which attached | subjected the same code | symbol as FIG. 1 is the same.

図８において、光源２０１’’から出射されて第３のビームスプリッタ２１５を透過した光は、ミラー２１６で反射された後、コリメータレンズ２０２、第１の開口絞り２０３、集光レンズ２０４を順次透過してマスク１０１に照射される。一方、光源２０１’’から出射されて第３のビームスプリッタ２１５で反射された光は、ミラー２１７で反射され、コリメータレンズ２１１を透過し、第１のビームスプリッタ２０６で反射された後、マスク１０１に照射される。 In FIG. 8, the light emitted from the light source 201 ″ and transmitted through the third beam splitter 215 is reflected by the mirror 216, and then sequentially transmitted through the collimator lens 202, the first aperture stop 203, and the condenser lens 204. Then, the mask 101 is irradiated. On the other hand, the light emitted from the light source 201 ″ and reflected by the third beam splitter 215 is reflected by the mirror 217, passes through the collimator lens 211, is reflected by the first beam splitter 206, and then is masked 101. Is irradiated.

さらに、上記実施の形態では、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、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ことは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全てのパターン検査装置またはパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。 Furthermore, in the above embodiment, description of parts that are not directly required for the description of the present invention, such as the device configuration and control method, has been omitted, but the required device configuration and control method can be appropriately selected and used. Needless to say, you can. In addition, all pattern inspection apparatuses or pattern inspection methods that include elements of the present invention and whose design can be appropriately changed by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

２０検査ストライプ
１００、１００’ 検査装置
１０１マスク
１０２ＸＹθテーブル
１０４第１のフォトダイオードアレイ
１０５第２のフォトダイオードアレイ
１０６センサ回路
１０７位置回路
１０８比較回路
１０９磁気ディスク装置
１１０制御計算機
１１１展開回路
１１２参照回路
１１３オートローダ制御回路
１１４テーブル制御回路
１１５磁気テープ装置
１１６フレキシブルディスク装置
１１７ＣＲＴ
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
１３０オートローダ
２０１、２０１’、２０１’’ 光源
２０２、２１１コリメータレンズ
２０３、２１２第１の開口絞り
２０３ａ遮光部
２０３ｂ、２０８ｂ透光部
２０４、２０９、２１４集光レンズ
２０５対物レンズ
２０６第１のビームスプリッタ
２０７第２のビームスプリッタ
２０８、２１３第２の開口絞り
２０８ａ λ／４板
２１５第３のビームスプリッタ
２１６、２１７ミラー
３０１、３０１’ 透過照明光学系
３０２、３０２’ 反射照明光学系
３０３、３０３’ 透過結像光学系
３０４、３０４’ 反射結像光学系
４０１ＣＡＤデータ
４０２設計中間データ
４０３フォーマットデータ
４０４マスク測定データ
４０５マスク検査結果
４０６欠陥情報リスト
５００レビュー装置
６００修正装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Inspection stripe 100, 100 'Inspection apparatus 101 Mask 102 XY (theta) table 104 1st photodiode array 105 2nd photodiode array 106 Sensor circuit 107 Position circuit 108 Comparison circuit 109 Magnetic disk apparatus 110 Control computer 111 Expansion circuit 112 Reference circuit 113 Autoloader Control Circuit 114 Table Control Circuit 115 Magnetic Tape Device 116 Flexible Disk Device 117 CRT
118 Pattern monitor 119 Printer 120 Bus 122 Laser length measuring system 130 Autoloader 201, 201 ', 201''Light source 202, 211 Collimator lens 203, 212 First aperture stop 203a Light-shielding part 203b, 208b Light-transmitting part 204, 209, 214 Condenser lens 205 Objective lens 206 First beam splitter 207 Second beam splitter 208, 213 Second aperture stop 208a λ / 4 plate 215 Third beam splitter 216, 217 Mirror 301, 301 ′ Transmission illumination optical system 302 , 302 ′ Reflection illumination optical system 303, 303 ′ Transmission imaging optical system 304, 304 ′ Reflection imaging optical system 401 CAD data 402 Design intermediate data 403 Format data 404 Mask measurement data 405 Mask inspection result 406 Defect information list 500 Review device 600 Correction device

Claims

透過照明光学系によって検査対象の一方の面に光を照射し、前記検査対象を透過した透過光を透過結像光学系を介して第１の画像センサに結像するとともに、
反射照明光学系によって前記検査対象の他方の面に光を照射し、前記検査対象で反射した反射光を反射結像光学系を介して第２の画像センサに結像して、前記検査対象の欠陥を検査する検査装置において、
前記透過照明光学系および前記反射照明光学系のいずれか一方の瞳面に第１の開口絞りが配置され、
前記透過結像光学系および前記反射結像光学系のいずれか一方であって、前記第１の開口絞りが配置された照明光学系からの光が透過する光学系の瞳面に、前記第１の開口絞りと共役な形状であって位相差フィルタを備えた第２の開口絞りが配置されていることを特徴とする検査装置。 Light is applied to one surface of the inspection object by the transmission illumination optical system, and the transmitted light transmitted through the inspection object is imaged on the first image sensor via the transmission imaging optical system,
The other surface of the inspection object is irradiated with light by a reflective illumination optical system, and the reflected light reflected by the inspection object is imaged on a second image sensor via a reflection imaging optical system, and the inspection object In inspection equipment for inspecting defects,
A first aperture stop is disposed on one pupil plane of the transmission illumination optical system and the reflection illumination optical system;
The first imaging surface of the optical system that is one of the transmission imaging optical system and the reflection imaging optical system that transmits light from the illumination optical system in which the first aperture stop is disposed. An inspection apparatus, wherein a second aperture stop having a shape conjugate with the aperture stop and having a phase difference filter is disposed.

前記第１の開口絞りおよび前記第２の開口絞りは、光路上から移動可能なように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。 The inspection apparatus according to claim 1, wherein the first aperture stop and the second aperture stop are configured to be movable from an optical path.

前記透過照明光学系の瞳面に前記１の開口絞りが配置され、前記透過結像光学系の瞳面に前記第２の開口絞りが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。 3. The first aperture stop is disposed on a pupil plane of the transmission illumination optical system, and the second aperture stop is disposed on a pupil plane of the transmission imaging optical system. The inspection device described.

透過照明光学系によってマスクの一方の面に光を照射し、前記マスクを透過した透過光を透過結像光学系を介して第１の画像センサに結像するとともに、
反射照明光学系によって前記マスクの他方の面に光を照射し、前記マスクで反射した反射光を反射結像光学系を介して第２の画像センサに結像して、前記マスクの欠陥を検査する検査方法において、
前記透過照明光学系および前記反射照明光学系のいずれか一方の瞳面に第１の開口絞りを配置し、
前記透過結像光学系および前記反射結像光学系のいずれか一方であって、前記第１の開口絞りが配置された照明光学系からの光が透過する光学系の瞳面に、前記第１の開口絞りと共役な形状であって位相差フィルタを備えた第２の開口絞りを配置して、
前記第１の画像センサおよび前記第２の画像センサのいずれか一方であって、前記第２の開口絞りを透過した光が結像するセンサで検知された信号に基づいて、前記マスクの位相欠陥を検出し、
前記他方のセンサで検知された信号に基づいて、前記マスクのパターン欠陥を検出することを特徴とする検査方法。 Light is applied to one surface of the mask by the transmission illumination optical system, and the transmitted light that has passed through the mask is imaged on the first image sensor through the transmission imaging optical system,
The other surface of the mask is irradiated with light by a reflective illumination optical system, and the reflected light reflected by the mask is imaged on a second image sensor through a reflective imaging optical system to inspect the defect of the mask. In the inspection method to
A first aperture stop is disposed on one of the pupil planes of the transmission illumination optical system and the reflection illumination optical system;
The first imaging surface of the optical system that is one of the transmission imaging optical system and the reflection imaging optical system that transmits light from the illumination optical system in which the first aperture stop is disposed. A second aperture stop having a shape conjugated with the aperture stop and having a phase difference filter,
A phase defect of the mask based on a signal detected by a sensor which is one of the first image sensor and the second image sensor and forms an image of light transmitted through the second aperture stop. Detect
An inspection method, wherein a pattern defect of the mask is detected based on a signal detected by the other sensor.

透過照明光学系によってマスクブランクスの一方の面に光を照射し、前記マスクブランクスを透過した透過光を透過結像光学系を介して第１の画像センサに結像するとともに、
反射照明光学系によって前記マスクブランクスの他方の面に光を照射し、前記マスクブランクスで反射した反射光を反射結像光学系を介して第２の画像センサに結像して、前記マスクブランクスの欠陥を検査する検査方法において、
前記透過照明光学系および前記反射照明光学系のいずれか一方の瞳面に第１の開口絞りを配置し、
前記透過結像光学系および前記反射結像光学系のいずれか一方であって、前記第１の開口絞りが配置された照明光学系からの光が透過する光学系の瞳面に、前記第１の開口絞りと共役な形状であって位相差フィルタを備えた第２の開口絞りを配置して、
前記第１の画像センサおよび前記第２の画像センサのいずれか一方であって、前記第２の開口絞りを透過した光が結像するセンサで検知された信号に基づいて、前記マスクブランクスの位相欠陥を検出し、
前記他方のセンサで検知された信号に基づいて、前記マスクブランクスの異物欠陥を検出することを特徴とする検査方法。 Light is applied to one surface of the mask blank by the transmission illumination optical system, and the transmitted light transmitted through the mask blank is imaged on the first image sensor via the transmission imaging optical system,
The other surface of the mask blank is irradiated with light by a reflective illumination optical system, and the reflected light reflected by the mask blank is imaged on a second image sensor through a reflective imaging optical system, and the mask blank In the inspection method for inspecting defects,
A first aperture stop is disposed on one of the pupil planes of the transmission illumination optical system and the reflection illumination optical system;
The first imaging surface of the optical system that is one of the transmission imaging optical system and the reflection imaging optical system that transmits light from the illumination optical system in which the first aperture stop is disposed. A second aperture stop having a shape conjugated with the aperture stop and having a phase difference filter,
The phase of the mask blank is based on a signal detected by a sensor that is one of the first image sensor and the second image sensor, and the light that has passed through the second aperture stop forms an image. Detect defects,
An inspection method comprising: detecting a foreign matter defect of the mask blank based on a signal detected by the other sensor.