JP2020042035A - Pattern inspection device and pattern inspection method - Google Patents

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Abstract

To provide an inspection device that can inspect an image of a mask substrate on which a pattern is formed by an exposure device.SOLUTION: An inspection device 100 comprises: a transmitting illumination optical system 170 that can change an illumination shape of first inspection light; a reflection illumination optical system 172 that includes an objective lens and a polarization element; a drive mechanism 176 that can cause the polarization element to move onto an optical path from the out of the optical path, and cause the polarization element to move onto the out of the optical path from the optical path; a photodiode array 105 that receives transmission light from a mask substrate illuminated with the first inspection light while a stage is moving; an image forming optical system 178 that receives the transmission light via the objective lens, and images the received transmission light on a sensor; and an aperture diaphragm 180 that is arranged between the mask substrate and the sensor, and adjusts a light flux diameter of the transmission light so that a numerical aperture (NA) allowing the transmission light from the mask substrate to the objective lens to be incident is switchable between a high numerical aperture state and a low numerical aperture state.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関する。例えば、半導体製造に用いる試料となる物体のパターン欠陥を検査するパターン検査技術に関し、半導体素子や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製作するときに使用されるフォトマスクを検査する検査装置及び方法に関する。   The present invention relates to a pattern inspection device and a pattern inspection method. For example, the present invention relates to a pattern inspection technique for inspecting a pattern defect of an object serving as a sample used in semiconductor manufacturing, and relates to an inspection apparatus and method for inspecting a photomask used when manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display (LCD).

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができる電子ビームを用いたパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。或いは、電子ビーム以外にもレーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発が試みられている。   2. Description of the Related Art In recent years, circuit line widths required for semiconductor devices have become increasingly smaller with the increase in integration and capacity of large-scale integrated circuits (LSIs). These semiconductor elements are formed by exposing and transferring a pattern onto a wafer using a reduction projection exposure apparatus called a stepper, using an original pattern on which a circuit pattern is formed (also referred to as a mask or a reticle; hereinafter, collectively referred to as a mask). It is manufactured by forming a circuit. Therefore, in manufacturing a mask for transferring such a fine circuit pattern onto a wafer, a pattern drawing apparatus using an electron beam capable of drawing a fine circuit pattern is used. A pattern circuit may be directly drawn on a wafer using such a pattern drawing apparatus. Alternatively, development of a laser beam drawing apparatus that draws using a laser beam other than the electron beam has been attempted.

そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになっている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。   In addition, for the production of LSIs that require a large production cost, improvement of the yield is indispensable. However, as represented by a 1 gigabit-class DRAM (random access memory), patterns constituting an LSI are on the order of submicrons to nanometers. One of the major factors that reduce the yield is a pattern defect of a mask used when exposing and transferring an ultrafine pattern on a semiconductor wafer by photolithography. In recent years, with the miniaturization of LSI pattern dimensions formed on semiconductor wafers, the dimensions that must be detected as pattern defects have become extremely small. Therefore, it is necessary to improve the accuracy of a pattern inspection apparatus for inspecting a defect of a transfer mask used in LSI manufacturing.

検査手法としては、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ−ダイ）検査」や、パターン設計されたＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。   As an inspection method, an optical image obtained by imaging a pattern formed on a sample such as a lithography mask using a magnifying optical system at a predetermined magnification is compared with design data or an optical image obtained by imaging the same pattern on the sample. A method of performing an inspection by performing the inspection is known. For example, as a pattern inspection method, “die-to-die (die-to-die) inspection” in which optical image data obtained by imaging the same pattern at different locations on the same mask is compared, or a pattern is designed using CAD data designed as a mask. The drawing data (design pattern data) converted into the device input format for input by the drawing device when drawing is input to the inspection device, and a design image (reference image) is generated based on the data, and the pattern and the image are captured. There is a “die-to-database (die-database) inspection” for comparing the measured optical data with an optical image. In the inspection method in such an inspection apparatus, a sample is placed on a stage, and a light beam scans over the sample as the stage moves, thereby performing an inspection. The sample is irradiated with a light beam by a light source and an illumination optical system. Light transmitted or reflected by the sample is imaged on a sensor via an optical system. The image captured by the sensor is sent to a comparison circuit as measurement data. After the alignment of the images, the comparison circuit compares the measured data with the reference data according to an appropriate algorithm, and if they do not match, determines that there is a pattern defect.

製品サイクルが短い半導体製品において、製造所要時間を短縮することは重要な項目である。欠陥のあるマスクパターンをウェハに露光転写すると、そのウェハから作られた半導体装置は不良品になる。そのため、マスクのパターン欠陥検査を行うことは重要である。そして、欠陥検査で見つかった欠陥は欠陥修正装置で修正される。しかしながら、見つかった欠陥をすべて修正すると製造所要時間の増加になり、製品価値を下げることにつながる。検査装置の開発が進むのに伴い、検査装置では、非常に小さなずれが生じてもパターン欠陥有りと判定する。しかし、実際の露光装置でマスクパターンをウェハ上に転写する際、ウェハ上で回路の断線或いは／及び短絡等がかかる欠陥によって生じないのであれば、集積回路としては使用可能である。よって、かかる欠陥を都度修正するのではなく、欠陥の状態を残したまま、かかるマスクを露光転写に用いることが望まれる。しかしながら、検査装置では、微小なずれを検出できるように光学系が構成されているので、露光装置よりもマスクに対する分解能が高く設定されている。よって、露光装置で転写される場合のパターン像を検査装置で再現することは困難である。そのため、検査装置で見つかった欠陥が露光装置でどのように露光されるのかを検査装置を用いて把握することが困難である。   In a semiconductor product having a short product cycle, it is important to reduce the time required for manufacturing. When a mask pattern having a defect is exposed and transferred to a wafer, a semiconductor device made from the wafer becomes defective. Therefore, it is important to inspect the mask for pattern defects. Then, the defect found in the defect inspection is corrected by the defect correcting device. However, correcting all the defects found increases production time and reduces product value. With the development of the inspection apparatus, the inspection apparatus determines that there is a pattern defect even if a very small displacement occurs. However, when a mask pattern is transferred onto a wafer by an actual exposure apparatus, the circuit can be used as an integrated circuit as long as the disconnection and / or short circuit of the circuit is not caused by such a defect on the wafer. Therefore, it is desired that such a mask be used for exposure transfer while the state of the defect remains without being corrected each time. However, in the inspection apparatus, since the optical system is configured to detect a minute shift, the resolution for the mask is set higher than that of the exposure apparatus. Therefore, it is difficult to reproduce the pattern image transferred by the exposure device using the inspection device. Therefore, it is difficult to grasp how the defect found by the inspection device is exposed by the exposure device using the inspection device.

微小なずれを検査できる検査装置ではなく、最初から露光装置で露光転写される露光イメージを検査する専用機については開示されている（例えば、特許文献１参照）が、これでは、微小なずれを検査することが困難となる。   An inspection apparatus capable of inspecting an exposure image which is exposed and transferred by an exposure apparatus from the beginning is disclosed, not an inspection apparatus capable of inspecting a minute deviation (for example, see Patent Document 1). Inspection becomes difficult.

特開２００１−２３５８５３号公報JP 2001-235853 A

そこで、本発明は、微小欠陥を検査する検査装置において、露光装置で露光転写された場合に形成される像を検査可能な検査装置及び方法を提供する。   In view of the above, the present invention provides an inspection apparatus and method capable of inspecting an image formed when exposed and transferred by an exposure apparatus in an inspection apparatus for inspecting minute defects.

本発明の一態様のパターン検査装置は、
パターンが形成されたマスク基板を載置する移動可能なステージと、
マスク基板に第１の検査光を照明する、第１の検査光の照明形状を変更可能な透過照明光学系と、
対物レンズと偏光素子を有し、対物レンズと偏光素子を用いてマスク基板に第２の検査光を照明し、マスク基板からの反射光を通過させる反射照明光学系と、
偏光素子を光路外から光路上に移動させることが可能であると共に偏光素子を光路上から光路外に移動させることが可能な駆動機構と、
ステージが移動中に、第１の検査光が照明されたマスク基板からの透過光を受光するセンサと、
対物レンズを介して透過光を受光し、受光された透過光をセンサへ結像する結像光学系と、
マスク基板とセンサとの間に配置され、マスク基板から対物レンズへ透過光が入射可能な開口数（ＮＡ）が高開口数の状態と低開口数の状態との間で切り替え可能になるように前記透過光の光束径を調整する開口絞りと、
を備えたことを特徴とする。 A pattern inspection apparatus according to one embodiment of the present invention includes:
A movable stage for mounting the mask substrate on which the pattern is formed, and
A transmission illumination optical system that illuminates the mask substrate with the first inspection light, and that can change the illumination shape of the first inspection light;
A reflective illumination optical system having an objective lens and a polarizing element, illuminating the mask substrate with the second inspection light using the objective lens and the polarizing element, and passing reflected light from the mask substrate;
A drive mechanism capable of moving the polarizing element from outside the optical path onto the optical path and moving the polarizing element from above the optical path to outside the optical path;
A sensor for receiving transmitted light from the mask substrate illuminated with the first inspection light while the stage is moving;
An imaging optical system that receives transmitted light via an objective lens and forms an image of the received transmitted light on a sensor;
It is arranged between the mask substrate and the sensor so that the numerical aperture (NA) through which the transmitted light can enter the objective lens from the mask substrate can be switched between a high numerical aperture state and a low numerical aperture state. An aperture stop for adjusting the beam diameter of the transmitted light;
It is characterized by having.

また、偏光素子が光路上に移動させられた状態で第２の検査光が照明されたマスク基板からの反射光を用いて測定された、マスク基板上の各位置の焦点位置の情報を記憶する記憶装置と、
偏光素子が光路外に移動させられた状態で、ステージが移動中にセンサが低開口数に対応する透過光を受光する間、記憶装置に記憶された焦点位置の情報を用いて動的に透過光の焦点を合わせる合焦機構と、
をさらに備えると好適である。 Further, information on the focal position of each position on the mask substrate, which is measured using the reflected light from the illuminated mask substrate with the second inspection light while the polarizing element is moved on the optical path, is stored. A storage device;
With the polarizing element moved out of the optical path, while the stage is moving, while the sensor receives transmitted light corresponding to a low numerical aperture, it is dynamically transmitted using the information on the focal position stored in the storage device. A focusing mechanism that focuses light,
It is preferable to further include

本発明の一態様のパターン検査方法は、
パターンが形成されたマスク基板からの透過光或いは反射光を拡大する対物レンズへのマスク基板からの入射可能な開口数（ＮＡ）が高開口数の状態の透過光或いは反射光をセンサが受光可能な状態で、マスク基板上を走査することによって、センサを用いてマスク基板に形成されたパターンの透過光像或いは反射光像を撮像する工程と、
撮像された前記マスク基板のパターンの透過光像或いは反射光像の光学画像を用いて、パターンの欠陥を検査する工程と、
検査の結果、欠陥が検出された領域を特定する工程と、
開口数を高開口数の状態から低開口数の状態に切り替える工程と、
開口数が低開口数の状態に対応する光をセンサが受光可能な状態で、かつ、マスク基板とセンサとの間の光路上に偏光素子が無い状態で、所定の照明光を用いてマスク基板のかかる特定された領域を走査することによって、センサを用いてマスク基板に形成されたパターンの透過光像を撮像する工程と、
露光装置を用いてマスク基板に形成されたパターンが半導体基板転写される場合を想定したシミュレーション像を用いて、開口数が低開口数の状態の光をセンサが受光した結果取得された領域のパターンの透過光像と、シミュレーション像とを比較する工程と、
を備えたことを特徴とする。 The pattern inspection method according to one embodiment of the present invention includes:
The sensor can receive transmitted light or reflected light with a high numerical aperture (NA) from the mask substrate to the objective lens that magnifies transmitted light or reflected light from the patterned mask substrate. In a state, by scanning the mask substrate, to capture a transmitted light image or a reflected light image of a pattern formed on the mask substrate using a sensor,
Inspection of pattern defects using an optical image of a transmitted light image or a reflected light image of the captured pattern of the mask substrate,
Identifying a region where a defect is detected as a result of the inspection;
Switching the numerical aperture from a high numerical aperture state to a low numerical aperture state;
In a state in which the sensor can receive light corresponding to a state in which the numerical aperture is low and the polarizing element is not on the optical path between the mask substrate and the sensor, the mask substrate is used using predetermined illumination light. By scanning such a specified area, a step of capturing a transmitted light image of a pattern formed on the mask substrate using a sensor,
Using a simulation image assuming that the pattern formed on the mask substrate is transferred to the semiconductor substrate using the exposure apparatus, the pattern of the area obtained as a result of the sensor receiving light with a low numerical aperture in the state of a low numerical aperture Comparing the transmitted light image with the simulation image,
It is characterized by having.

また、所定の照明光を用いてマスク基板の特定されたかかる領域を走査することによって開口数が低開口数の状態に対応するマスク基板からの透過光を前記センサが受光し、
開口数が高開口数の状態での反射光をセンサが受光する際、反射光を用いてマスク基板上の各位置の焦点位置が測定され、
開口数が低開口数の状態に対応するマスク基板からの透過光をセンサが受光する際、測定された焦点位置の情報を用いて動的に前記透過光の焦点が合わせられると好適である Further, the sensor receives transmitted light from the mask substrate corresponding to the state of a low numerical aperture by scanning the specified region of the mask substrate using predetermined illumination light,
When the sensor receives reflected light in a state where the numerical aperture is high, the focal position of each position on the mask substrate is measured using the reflected light,
When the sensor receives the transmitted light from the mask substrate corresponding to the state where the numerical aperture is low, it is preferable that the transmitted light is dynamically focused using information on the measured focal position.

また、かかる領域のパターンの透過光像と、シミュレーション像とを比較することによって、回路の断線と回路の短絡との少なくとも１つを確認すると好適である。   Further, it is preferable to confirm at least one of the disconnection of the circuit and the short circuit of the circuit by comparing the transmitted light image of the pattern in the region with the simulation image.

本発明によれば、マスク基板の微小欠陥を検査する検査装置において、露光装置で半導体基板等上にマスク基板のパターンが露光転写される場合の像を検査できる。よって、無駄な欠陥修正を排除できる。その結果、例えば半導体製品の製造所要時間の短縮ができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the inspection apparatus which inspects a micro defect of a mask substrate, the image when the pattern of a mask substrate is exposed and transferred on a semiconductor substrate etc. by an exposure apparatus can be inspected. Therefore, useless defect correction can be eliminated. As a result, for example, the time required for manufacturing a semiconductor product can be reduced.

実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating a configuration of a pattern inspection device according to a first embodiment. 実施の形態１における検査装置での開口数と露光装置での開口数とを比較するための概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for comparing a numerical aperture of an inspection device and a numerical aperture of an exposure device according to the first embodiment. 実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。FIG. 3 is a flowchart showing main steps of an inspection method according to the first embodiment. 実施の形態１における高ＮＡ検査モード時における光学系の構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of an optical system in a high NA inspection mode according to the first embodiment. 実施の形態１における検査領域を説明するための概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for describing an inspection area according to the first embodiment. 実施の形態１におけるフィルタ処理を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for describing a filtering process according to the first embodiment. 実施の形態１における低ＮＡ検査回路の内部構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of a low NA inspection circuit according to the first embodiment. 実施の形態１における低ＮＡ検査モードにおける光学系の構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of an optical system in a low NA inspection mode according to the first embodiment. 実施の形態１における照明形状を変更する機構の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a mechanism for changing an illumination shape according to the first embodiment. 実施の形態１における照明形状を変更する機構の他の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of the mechanism for changing the illumination shape according to the first embodiment. 実施の形態１における照明形状を変更する機構の他の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of the mechanism for changing the illumination shape according to the first embodiment.

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

光学画像取得部１５０は、光源１０３、透過照明光学系１７０、照明形状切替機構１７１、移動可能に配置されたＸＹθテーブル１０２、対物レンズ１０４、反射照明光学系１７２、開口絞り１８０、結像光学系１７８、フォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）、センサ回路１０６、ストライプパターンメモリ１２３、及びレーザ測長システム１２２を有している。ＸＹθテーブル１０２上には、マスク基板１０１が載置される。マスク基板１０１として、例えば、ウェハにパターンを転写する露光用のフォトマスクが含まれる。また、このフォトマスクには、検査対象となる複数の図形パターンによって構成されたパターンが形成されている。マスク基板１０１は、例えば、パターン形成面を下側に向けてＸＹθテーブル１０２に配置される。   The optical image acquisition unit 150 includes a light source 103, a transmission illumination optical system 170, an illumination shape switching mechanism 171, an XYθ table 102 movably arranged, an objective lens 104, a reflection illumination optical system 172, an aperture stop 180, and an imaging optical system. 178, a photodiode array 105 (an example of a sensor), a sensor circuit 106, a stripe pattern memory 123, and a laser length measurement system 122. The mask substrate 101 is placed on the XYθ table 102. The mask substrate 101 includes, for example, a photomask for exposure for transferring a pattern to a wafer. Further, a pattern constituted by a plurality of graphic patterns to be inspected is formed on the photomask. The mask substrate 101 is arranged on the XYθ table 102 with the pattern formation surface facing downward, for example.

制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、オートフォーカス（ＡＦ）制御回路１４０、検査モード切替制御回路１４４、低ＮＡ検査回路１４６、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、センサ回路１０６は、ストライプパターンメモリ１２３に接続され、ストライプパターンメモリ１２３は、比較回路１０８に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。また、反射照明光学系１７２には、対物レンズ１０４と偏光ビームスプリッタ１７４（偏光素子）が含まれる。偏光ビームスプリッタ１７４は、駆動機構１７６によって光路内外に移動させられる。   In the control system circuit 160, the control computer 110, which is a computer, receives a position circuit 107, a comparison circuit 108, a development circuit 111, a reference circuit 112, an autoloader control circuit 113, a table control circuit 114, and an autofocus (AF) via a bus 120. ) It is connected to the control circuit 140, the inspection mode switching control circuit 144, the low NA inspection circuit 146, the magnetic disk device 109, the magnetic tape device 115, the flexible disk device (FD) 116, the CRT 117, the pattern monitor 118, and the printer 119. . Further, the sensor circuit 106 is connected to the stripe pattern memory 123, and the stripe pattern memory 123 is connected to the comparison circuit 108. The XYθ table 102 is driven by an X-axis motor, a Y-axis motor, and a θ-axis motor. Further, the reflection illumination optical system 172 includes the objective lens 104 and the polarization beam splitter 174 (polarization element). The polarization beam splitter 174 is moved in and out of the optical path by the driving mechanism 176.

検査装置１００では、光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、透過照明光学系１７０、対物レンズ１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。例えば、２００〜３００倍の倍率の検査光学系が構成されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばリニアモータを用いることができる。ＸＹθテーブル１０２は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能である。そして、対物レンズ１０４は、制御計算機１１０の制御の下にＡＦ制御回路１４０により動的にマスク基板１０１のパターン形成面に焦点位置（光軸方向：Ｚ軸方向）が調整される。例えば、対物レンズ１０４は、ピエゾ素子１４２によって光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させられることにより、焦点位置が調整される。ＸＹθテーブル１０２上に配置されたマスク基板１０１の移動位置は、レーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。   In the inspection apparatus 100, a light source 103, an XYθ table 102, a transmission illumination optical system 170, an objective lens 104, a photodiode array 105, and a sensor circuit 106 constitute a high-magnification inspection optical system. For example, an inspection optical system having a magnification of 200 to 300 times is configured. Table 102 is driven by table control circuit 114 under the control of control computer 110. It can be moved by a driving system such as a three-axis (XY-θ) motor that drives in the X, Y, and θ directions. As these X motor, Y motor, and θ motor, for example, a linear motor can be used. The XYθ table 102 can be moved in the horizontal and rotational directions by motors for each axis of XYθ. Then, the focus position (optical axis direction: Z-axis direction) of the objective lens 104 is dynamically adjusted on the pattern formation surface of the mask substrate 101 by the AF control circuit 140 under the control of the control computer 110. For example, the focal position of the objective lens 104 is adjusted by being moved in the optical axis direction (Z-axis direction) by the piezo element 142. The moving position of the mask substrate 101 arranged on the XYθ table 102 is measured by the laser length measuring system 122 and supplied to the position circuit 107.

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

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。   Here, FIG. 1 illustrates components necessary for describing the first embodiment. Needless to say, the inspection apparatus 100 may normally include other necessary components.

図２は、実施の形態１における検査装置での開口数と露光装置での開口数とを比較するための概念図である。図２（ａ）では、露光装置の光学系の一部を示している。露光装置では、図示しない照明光がマスク基板３００に照明され、マスク基板３００からの透過光３０１は、対物レンズ３０２に入射され、対物レンズ３０２を通過した光３０５が半導体基板３０４（ウェハ）へ結像する。なお、図２（ａ）では、１つの対物レンズ３０２を示しているが、複数のレンズによる組み合わせであっても構わないことは言うまでもない。ここで、現状の露光装置では、マスク基板３００に形成されたパターンを、例えば、１／４に縮小して半導体基板３０４に露光転写する。その際の露光装置の半導体基板３０４に対する開口数ＮＡｉは、例えば、ＮＡｉ＝１．２に設定される。言い換えれば、対物レンズ３０２を通過可能な対物レンズ３０２の開口数ＮＡｉ（イメージｉ側の開口数）は、例えば、ＮＡｉ＝１．２に設定される。露光装置では、マスク基板３００からの透過光像を１／４に縮小しているので、対物レンズ３０２のマスク基板３００に対する感度は１／４となる。言い換えれば、マスク基板３００から対物レンズ３０２へ透過光が入射する場合の入射可能な対物レンズ３０２の開口数ＮＡｏ（物体ｏ側の開口数）は、ＮＡｉの１／４となり、ＮＡｏ＝０．３となる。よって、露光装置では、開口数ＮＡｏ＝０．３の光束のマスク基板３００からの透過光像を半導体基板３０４に露光転写していることになる。   FIG. 2 is a conceptual diagram for comparing the numerical aperture of the inspection apparatus and the numerical aperture of the exposure apparatus according to the first embodiment. FIG. 2A shows a part of the optical system of the exposure apparatus. In the exposure apparatus, illumination light (not shown) is illuminated on the mask substrate 300, transmitted light 301 from the mask substrate 300 is incident on the objective lens 302, and light 305 passing through the objective lens 302 is coupled to the semiconductor substrate 304 (wafer). Image. Although FIG. 2A shows one objective lens 302, it is needless to say that a combination of a plurality of lenses may be used. Here, in the current exposure apparatus, the pattern formed on the mask substrate 300 is reduced to, for example, ４ and is exposed and transferred to the semiconductor substrate 304. At this time, the numerical aperture NAi of the exposure apparatus with respect to the semiconductor substrate 304 is set to, for example, NAi = 1.2. In other words, the numerical aperture NAi (numerical aperture on the image i side) of the objective lens 302 that can pass through the objective lens 302 is set to, for example, NAi = 1.2. In the exposure apparatus, since the transmitted light image from the mask substrate 300 is reduced to ４, the sensitivity of the objective lens 302 to the mask substrate 300 is reduced to ４. In other words, when the transmitted light is incident on the objective lens 302 from the mask substrate 300, the numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) of the objective lens 302 that can enter is 1/4 of NAi, and NAo = 0.3. Becomes Therefore, in the exposure apparatus, the transmitted light image of the luminous flux having the numerical aperture NAo = 0.3 from the mask substrate 300 is transferred onto the semiconductor substrate 304 by exposure.

これに対して、実施の形態１における検査装置１００では、図２（ｂ）に示すように、図示しない照明光がマスク基板１０１に照明され、マスク基板１０１からの透過光１９０は、対物レンズ１０４に入射され、対物レンズ１０４を通過した光１９２がフォトダイオードアレイ１０５（センサ）へ結像する。その際、マスク基板１０１から対物レンズ１０４へ透過光１９０が入射する場合の入射可能な対物レンズ１０４の開口数ＮＡｏ（物体ｏ側の開口数）は、例えばＮＡｏ＝０．９に設定される。よって、検査装置１００では、開口数ＮＡｏ＝０．９の光束のマスク基板１０１からの透過光像をフォトダイオードアレイ１０５が受光していることになる。よって、検査装置１００では、露光装置で半導体基板３０４に露光転写する光よりも高分解能の光を用いて、欠陥検査することになる。かかる高分解能の光を用いることにより、例えばナノメータオーダーの微細な欠陥を検出可能な高精度な検査が可能となる。なお、図２（ｂ）では、対物レンズ１０４しか記載していないが、対物レンズ１０４とフォトダイオードアレイ１０５との間には図示しない複数のレンズが配置されている。   On the other hand, in the inspection apparatus 100 according to the first embodiment, as shown in FIG. 2B, illumination light (not shown) is illuminated on the mask substrate 101, and transmitted light 190 from the mask substrate 101 is transmitted to the objective lens 104. The light 192 that has been incident on the objective lens 104 and forms an image on the photodiode array 105 (sensor). At this time, when the transmitted light 190 is incident on the objective lens 104 from the mask substrate 101, the numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) of the objective lens 104 that can be incident is set to, for example, NAo = 0.9. Therefore, in the inspection apparatus 100, the photodiode array 105 receives the transmitted light image of the light flux having the numerical aperture NAo = 0.9 from the mask substrate 101. Therefore, in the inspection apparatus 100, a defect inspection is performed by using light having higher resolution than light to be exposed and transferred to the semiconductor substrate 304 by the exposure apparatus. By using such high-resolution light, it is possible to perform a high-precision inspection capable of detecting minute defects on the order of nanometers, for example. Although only the objective lens 104 is shown in FIG. 2B, a plurality of lenses (not shown) are arranged between the objective lens 104 and the photodiode array 105.

しかしながら、上述したように、検査装置１００では、露光装置で半導体基板３０４に露光転写する光よりも高分解能の光をフォトダイオードアレイ１０５が受光するので、露光装置で半導体基板３０４にパターンを露光転写する場合に半導体基板３０４に形成されるパターン像と同じ像を検査装置１００で再現することは困難である。そこで、実施の形態１では、開口絞り１８０を配置してマスク基板１０１からの透過光の光束を絞ることで透過光の光束径を調整し、露光装置で半導体基板３０４に露光転写する光と同様な開口数ＮＡｏ（物体ｏ側の開口数）（同様な分解能）の光を検査装置１００で生成可能とする。   However, as described above, in the inspection apparatus 100, since the photodiode array 105 receives light with higher resolution than the light that is exposed and transferred to the semiconductor substrate 304 by the exposure apparatus, the pattern is exposed and transferred to the semiconductor substrate 304 by the exposure apparatus. In this case, it is difficult for the inspection apparatus 100 to reproduce the same image as the pattern image formed on the semiconductor substrate 304. Therefore, in the first embodiment, the aperture stop 180 is arranged to narrow the light beam of the transmitted light from the mask substrate 101 to adjust the light beam diameter of the transmitted light, and the same as the light to be exposed and transferred to the semiconductor substrate 304 by the exposure device. The inspection apparatus 100 can generate light with a high numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) (similar resolution).

その他、露光装置では、マスク基板３００からの透過光を半導体基板３０４に転写するが、反射光は使用しない。よって、マスク基板３００から半導体基板３０４までの光路上に偏光素子を配置していない。一方、検査装置１００では、マスク基板１０１からの透過光を用いた検査の他に、マスク基板１０１からの反射光を用いた検査も行うことが可能である。よって、かかる透過光検査のための検査光（第１の検査光、或いは第１の照明光）の他に、かかる反射光検査のための検査光（第２の検査光、或いは第２の照明光）が必要となる。そのため、検査装置１００では、かかる反射光検査のための検査光をマスク基板３００に照明するための光路上に偏光ビームスプリッタ１７４（偏光素子）を配置している。よって、フォトダイオードアレイ１０５は、かかる偏光ビームスプリッタ１７４（偏光素子）を通過した光を受光することになる。その結果、検査装置１００でフォトダイオードアレイ１０５が受光する光は、露光装置で半導体基板３０４にパターンを露光転写する場合に半導体基板３０４に結像する光とは偏向成分が異なることになる。かかる点でも露光装置で半導体基板３０４にパターンを露光転写する場合に半導体基板３０４に形成されるパターン像と同じ像を検査装置１００で再現することは困難である。そこで、実施の形態１では、偏光ビームスプリッタ１７４（偏光素子）を光路上から排除可能な構成にする。   In addition, in the exposure apparatus, transmitted light from the mask substrate 300 is transferred to the semiconductor substrate 304, but reflected light is not used. Therefore, no polarizing element is arranged on the optical path from the mask substrate 300 to the semiconductor substrate 304. On the other hand, the inspection apparatus 100 can perform an inspection using reflected light from the mask substrate 101 in addition to an inspection using transmitted light from the mask substrate 101. Therefore, in addition to the inspection light (the first inspection light or the first illumination light) for the transmitted light inspection, the inspection light (the second inspection light or the second illumination) for the reflected light inspection Light) is required. Therefore, in the inspection apparatus 100, the polarization beam splitter 174 (polarization element) is arranged on an optical path for illuminating the mask substrate 300 with inspection light for the reflected light inspection. Therefore, the photodiode array 105 receives the light that has passed through the polarization beam splitter 174 (polarization element). As a result, the light component received by the photodiode array 105 in the inspection device 100 has a different deflection component from the light component imaged on the semiconductor substrate 304 when the exposure device transfers the pattern onto the semiconductor substrate 304 by exposure. In this regard, it is difficult to reproduce the same image as the pattern image formed on the semiconductor substrate 304 by the inspection apparatus 100 when exposing and transferring the pattern on the semiconductor substrate 304 by the exposure apparatus. Therefore, in the first embodiment, the configuration is such that the polarization beam splitter 174 (polarization element) can be excluded from the optical path.

また、検査装置１００と露光装置では、照明光の形状が異なる場合もある。その結果、検査装置１００でフォトダイオードアレイ１０５が受光する光は、露光装置で半導体基板３０４にパターンを露光転写する場合に半導体基板３０４に結像する光とは照明形状が異なることになる。かかる点でも露光装置で半導体基板３０４にパターンを露光転写する場合に半導体基板３０４に形成されるパターン像と同じ像を検査装置１００で再現することは困難である。そこで、実施の形態１では、照明形状を変更可能な構成とする。   Further, the shape of the illumination light may be different between the inspection apparatus 100 and the exposure apparatus. As a result, the light received by the photodiode array 105 in the inspection device 100 has a different illumination shape from the light that forms an image on the semiconductor substrate 304 when the pattern is exposed and transferred to the semiconductor substrate 304 by the exposure device. In this regard, it is difficult to reproduce the same image as the pattern image formed on the semiconductor substrate 304 by the inspection apparatus 100 when exposing and transferring the pattern on the semiconductor substrate 304 by the exposure apparatus. Therefore, the first embodiment has a configuration in which the illumination shape can be changed.

以上の露光装置で半導体基板３０４に露光転写する光と同様な開口数ＮＡｏ（物体ｏ側の開口数）（同様な分解能）の光を生成する点、偏光ビームスプリッタ１７４（偏光素子）を光路上から排除する点、及び照明形状を露光装置と同様な形状に変更する点を検査装置１００で実施することで、検査装置１００によって、露光装置で半導体基板等上にマスク基板のパターンが露光転写される場合の像を再現できる。そのため、実施の形態１では、通常の欠陥検査を行う高ＮＡ検査モードと露光装置で半導体基板３０４にパターンを露光転写する場合に半導体基板３０４に形成されるパターン像と同じ像を再現して検査する低ＮＡ検査モードとを切り替え可能に構成する。   The above-described exposure apparatus generates light having the same numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) (similar resolution) as the light to be exposed and transferred onto the semiconductor substrate 304, and the polarizing beam splitter 174 (polarizing element) is placed on the optical path. The inspection apparatus 100 implements the point that the pattern is removed from the exposure apparatus and the point that the illumination shape is changed to a shape similar to that of the exposure apparatus. Image can be reproduced. For this reason, in the first embodiment, the inspection is performed by reproducing the same image as the pattern image formed on the semiconductor substrate 304 when exposing and transferring the pattern on the semiconductor substrate 304 by the exposure apparatus and the high NA inspection mode for performing the normal defect inspection. To be switched to the low NA inspection mode.

図３は、実施の形態１における検査方法の要部工程を示すフローチャート図である。図３において、実施の形態１における検査方法は、高ＮＡ検査モード設定工程（Ｓ１０２）と、高ＮＡ走査（スキャン）工程（Ｓ１０４）と、オートフォーカス（ＡＦ）データ作成工程（Ｓ１０５）と、参照画像作成工程（Ｓ１０６）と、比較工程（Ｓ１０８）と、欠陥領域特定工程（Ｓ１１０）と、低ＮＡ検査モード切り替え工程（Ｓ１１２）と、低ＮＡ走査（スキャン）工程（Ｓ１２０）と、ＡＦ制御工程（Ｓ１２２）と、シミュレーション画像入力工程（Ｓ１２４）と、比較工程（Ｓ１２６）と、いう一連の工程を実施する。   FIG. 3 is a flowchart showing main steps of an inspection method according to the first embodiment. In FIG. 3, the inspection method according to the first embodiment refers to a high NA inspection mode setting step (S102), a high NA scanning (scan) step (S104), and an autofocus (AF) data creating step (S105). Image creation step (S106), comparison step (S108), defect area identification step (S110), low NA inspection mode switching step (S112), low NA scan (scan) step (S120), and AF control step A series of steps of (S122), a simulation image input step (S124), and a comparison step (S126) are performed.

また、低ＮＡ検査モード切り替え工程（Ｓ１１２）は、内部工程として、偏光素子退避工程（Ｓ１１４）と、ＮＡしぼり工程（Ｓ１１６）と、照明形状変更工程（Ｓ１１８）と、を実施する。   In the low NA inspection mode switching step (S112), a polarizing element retreating step (S114), an NA squeezing step (S116), and an illumination shape changing step (S118) are performed as internal steps.

高ＮＡ検査モード設定工程（Ｓ１０２）として、検査モード切替制御回路１４４は、通常の高ＮＡの欠陥検査を行うための高ＮＡ検査モードに各構成を設定する。具体的には、以下のように動作する。検査モード切替制御回路１４４からの制御信号を受信して、照明形状切替機構１７１は、照明光（検査光）の形状を通常の検査用の照明形状に設定する。また、検査モード切替制御回路１４４は、マスク基板１０１から対物レンズ１０４へ透過光１９０が入射する場合の入射可能な対物レンズ１０４の開口数ＮＡｏ（物体ｏ側の開口数）が例えばＮＡｏ＝０．９になるように開口絞り１８０のしぼり値を制御する。また、検査モード切替制御回路１４４は、駆動機構１７６を制御して、偏光ビームスプリッタ１７４を光路上へと配置する。偏光ビームスプリッタ１７４が光路外に位置する場合には光路上へ移動させる。偏光ビームスプリッタ１７４が光路上にあれば、その位置を維持すればよい。   In the high NA inspection mode setting step (S102), the inspection mode switching control circuit 144 sets each component to a high NA inspection mode for performing a normal high NA defect inspection. Specifically, it operates as follows. Upon receiving the control signal from the inspection mode switching control circuit 144, the illumination shape switching mechanism 171 sets the shape of the illumination light (inspection light) to a normal illumination shape for inspection. In addition, the inspection mode switching control circuit 144 determines that the numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) of the objective lens 104 that can enter when the transmitted light 190 enters the objective lens 104 from the mask substrate 101 is, for example, NAo = 0. The aperture value of the aperture stop 180 is controlled so as to be 9. Further, the inspection mode switching control circuit 144 controls the driving mechanism 176 to arrange the polarization beam splitter 174 on the optical path. When the polarizing beam splitter 174 is located outside the optical path, it is moved on the optical path. If the polarizing beam splitter 174 is on the optical path, its position may be maintained.

高ＮＡ走査（スキャン）工程（Ｓ１０４）として、パターンが形成されたマスク基板１０１からの透過光或いは反射光を拡大する対物レンズ１０４へのマスク基板１０１からの入射可能な開口数（ＮＡ）が高ＮＡの状態の透過光或いは反射光をフォトダイオードアレイ１０５（センサ）が受光可能な状態で、マスク基板１０１上を走査することによって、フォトダイオードアレイ１０５を用いてマスク基板１０１に形成されたパターンの透過光像或いは反射光像を撮像する。具体的には以下のように動作する。   In the high NA scanning (scanning) step (S104), the numerical aperture (NA) from the mask substrate 101 to the objective lens 104 for enlarging the transmitted light or the reflected light from the patterned mask substrate 101 is high. By scanning the mask substrate 101 in a state where the photodiode array 105 (sensor) can receive the transmitted light or the reflected light in the state of NA, the pattern formed on the mask substrate 101 using the photodiode array 105 is determined. A transmitted light image or a reflected light image is captured. Specifically, it operates as follows.

図４は、実施の形態１における高ＮＡ検査モード時における光学系の構成の一例を示す図である。図４において、光源１０３から検査光となる紫外域以下の波長のレーザ光（例えば、ＤＵＶ光）が発生する。発生された光は、偏光板６０を通って偏向され、透過光検査を行う場合には、透過検査照明用の光（ｐ波とｓ波の一方）を通過させる。そして、偏向ビームスプリッタ６１によって、透過検査照明用の光（ｐ波とｓ波の一方）が反射される。一方、反射光検査を行う場合には、反射検査照明用の光（ｐ波とｓ波の他方）を通過させる。そして、偏向ビームスプリッタ６１を反射検査照明用の光（ｐ波とｓ波の他方）が通過する。例えば、偏光板６０を回転させることで、通過させる光を制限できる。これにより、透過光検査と反射光検査を選択できる。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of an optical system in the high NA inspection mode according to the first embodiment. In FIG. 4, a laser beam (for example, DUV light) having a wavelength equal to or less than an ultraviolet region, which is inspection light, is generated from a light source 103. The generated light is deflected through the polarizing plate 60, and passes light for transmission inspection illumination (one of a p-wave and an s-wave) when performing a transmitted light inspection. Then, the light for transmission inspection illumination (one of the p-wave and the s-wave) is reflected by the deflection beam splitter 61. On the other hand, when performing the reflected light inspection, light for reflection inspection illumination (the other of the p-wave and the s-wave) is passed. Then, light for reflection inspection illumination (the other of the p-wave and the s-wave) passes through the deflection beam splitter 61. For example, by rotating the polarizing plate 60, the light passing therethrough can be limited. Thereby, the transmitted light inspection and the reflected light inspection can be selected.

透過光検査を行う場合、透過検査照明用の光（第１の検査光）は、透過照明光学系１７０によってマスク基板１０１に照明される。以下、図４の例を元に、具体例を説明する。透過照明光学系１７０内では、偏向ビームスプリッタ６１によって分岐された透過検査照明用の光がミラー６３で反射され、レンズ６４，６５，６６を通り、ミラー６７で反射される。そして、ミラー６７で反射された光は、コンデンサレンズ６８によってマスク基板１０１のパターン形成面とは反対の裏面側からマスク基板１０１のパターン形成面に結像される。マスク基板１０１を透過した透過光は対物レンズ１０４、及び偏光ビームスプリッタ１７４を介して、結像光学系１７８に入射する。そして、結像光学系１７８によって、フォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）に結像され、フォトダイオードアレイ１０５に光学像として入射する。偏光ビームスプリッタ１７４を通過した光は、結像光学系１７８内では、レンズ６９，７０を通り、開口絞り１８０を通って、レンズ７２によってフォトダイオードアレイ１０５に結像される。フォトダイオードアレイ１０５として、例えば、ＴＤＩ（タイム・ディレイ・インテグレーション）センサ等を用いると好適である。フォトダイオードアレイ１０５（センサ）は、マスク基板１０１が載置されたＸＹθテーブル１０２が移動している状態で、マスク基板１０１に形成されたパターンの光学画像を撮像する。   In the case of performing the transmitted light inspection, light for the transmission inspection illumination (first inspection light) is illuminated on the mask substrate 101 by the transmitted illumination optical system 170. Hereinafter, a specific example will be described based on the example of FIG. In the transmission illumination optical system 170, the light for transmission inspection illumination branched by the deflection beam splitter 61 is reflected by the mirror 63, passes through the lenses 64, 65, 66, and is reflected by the mirror 67. The light reflected by the mirror 67 is imaged by the condenser lens 68 on the pattern forming surface of the mask substrate 101 from the back side opposite to the pattern forming surface of the mask substrate 101. The transmitted light transmitted through the mask substrate 101 enters the imaging optical system 178 via the objective lens 104 and the polarization beam splitter 174. Then, an image is formed on the photodiode array 105 (an example of a sensor) by the imaging optical system 178, and is incident on the photodiode array 105 as an optical image. The light that has passed through the polarizing beam splitter 174 passes through the lenses 69 and 70, passes through the aperture stop 180, and forms an image on the photodiode array 105 by the lens 72 in the imaging optical system 178. As the photodiode array 105, for example, a TDI (time delay integration) sensor or the like is preferably used. The photodiode array 105 (sensor) captures an optical image of a pattern formed on the mask substrate 101 while the XYθ table 102 on which the mask substrate 101 is mounted is moving.

一方、反射光検査を行う場合、反射検査照明用の光（第２の検査光）は、反射照明光学系１７２によってマスク基板１０１に照明される。反射照明光学系１７２は、対物レンズ１０４と偏光ビームスプリッタ１７４（偏光素子）を有し、対物レンズ１０４と偏光ビームスプリッタ１７４を用いてマスク基板１０１に反射検査照明用の光を照明し、マスク基板１０１からの反射光を通過させる。以下、図４の例を元に、具体例を説明する。反射照明光学系１７２内では、偏向ビームスプリッタ６１を通過した反射検査照明用の光がレンズ８０，８１，８２，８３を通り、偏光ビームスプリッタ１７４で反射される。偏光ビームスプリッタ１７４によって反射された光は、対物レンズ１０４に入射し、対物レンズ１０４によってマスク基板１０１のパターン形成面側からマスク基板１０１のパターン形成面に結像される。マスク基板１０１から反射された反射光は対物レンズ１０４及び偏光ビームスプリッタ１７４を通過して、結像光学系１７８に入射する。そして、結像光学系１７８によって、フォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）に結像され、フォトダイオードアレイ１０５に光学像として入射する。フォトダイオードアレイ１０５（センサ）は、マスク基板１０１が載置されたＸＹθテーブル１０２が移動している状態で、マスク基板１０１に形成されたパターンの光学画像を撮像する。   On the other hand, when performing the reflected light inspection, light for reflection inspection illumination (second inspection light) is illuminated on the mask substrate 101 by the reflected illumination optical system 172. The reflection illumination optical system 172 includes the objective lens 104 and the polarization beam splitter 174 (polarization element), and illuminates the mask substrate 101 with light for reflection inspection illumination using the objective lens 104 and the polarization beam splitter 174. The reflected light from 101 is passed. Hereinafter, a specific example will be described based on the example of FIG. In the reflection illumination optical system 172, the light for reflection inspection illumination that has passed through the deflection beam splitter 61 passes through the lenses 80, 81, 82, and 83 and is reflected by the polarization beam splitter 174. The light reflected by the polarization beam splitter 174 is incident on the objective lens 104, and forms an image on the pattern formation surface of the mask substrate 101 from the pattern formation surface side of the mask substrate 101 by the objective lens 104. The reflected light reflected from the mask substrate 101 passes through the objective lens 104 and the polarizing beam splitter 174, and enters the imaging optical system 178. Then, an image is formed on the photodiode array 105 (an example of a sensor) by the imaging optical system 178, and is incident on the photodiode array 105 as an optical image. The photodiode array 105 (sensor) captures an optical image of a pattern formed on the mask substrate 101 while the XYθ table 102 on which the mask substrate 101 is mounted is moving.

その際、レンズ６９，７０間に配置されたミラー７３によって、反射光の一部が分岐され、分岐された光はＡＦ光学系１７３によってＡＦ用センサ７６に結像される。なお、ＡＦ用センサ７６の受光面はビームスプリッタ７３に対して、フォトダイオードアレイ１０５の受光面と共焦点の関係になるように配置されている。ＡＦ用センサ７６からの出力信号は、ＡＦ制御回路１４０に送信される。ＡＦ制御回路１４０は、開口数が高開口数の状態での反射光をフォトダイオードアレイ１０５が受光する際、反射光を用いてマスク基板１０１上の各位置の焦点位置を測定する。そして、ＡＦ制御回路１４０は、かかる信号に基づいて、ピエゾ素子１４２を制御して対物レンズ１０４を光軸方向（Ｚ軸方向）にリアルタイムで移動させることにより、動的にマスク基板１０１のパターン形成面に対物レンズ１０４の焦点位置（光軸方向：Ｚ軸方向）を調整する。なお、透過光検査を行う場合においても反射照明の一部を反射照明光学系１７２によってマスク基板１０１にＡＦ用として照明する。そして、ミラー７３によって、かかる反射照明の一部に対応する反射光が反射されＡＦ用センサ７６に結像される。これにより、透過のみの検査においても、動的にマスク基板１０１のパターン形成面に対物レンズ１０４の焦点位置（光軸方向：Ｚ軸方向）を調整できる。   At this time, a part of the reflected light is split by the mirror 73 disposed between the lenses 69 and 70, and the split light is imaged on the AF sensor 76 by the AF optical system 173. The light receiving surface of the AF sensor 76 is disposed so as to have a confocal relationship with the light receiving surface of the photodiode array 105 with respect to the beam splitter 73. An output signal from the AF sensor 76 is transmitted to the AF control circuit 140. When the photodiode array 105 receives the reflected light with the high numerical aperture, the AF control circuit 140 measures the focal position of each position on the mask substrate 101 using the reflected light. The AF control circuit 140 controls the piezo element 142 based on the signal to move the objective lens 104 in the optical axis direction (Z-axis direction) in real time, thereby dynamically forming the pattern on the mask substrate 101. The focal position (optical axis direction: Z-axis direction) of the objective lens 104 is adjusted on the surface. Note that even in the case of performing the transmitted light inspection, a part of the reflected illumination is illuminated on the mask substrate 101 by the reflected illumination optical system 172 for AF. Then, the reflected light corresponding to a part of the reflected illumination is reflected by the mirror 73 and is imaged on the AF sensor 76. Thereby, even in the inspection for transmission only, the focal position (optical axis direction: Z-axis direction) of the objective lens 104 can be dynamically adjusted on the pattern formation surface of the mask substrate 101.

検査装置１００では、かかる透過光のスキャンと反射光のスキャンとの一方或いは両方を行うことができる。なお、マスク基板１０１から反射された反射光には、マスク基板１０１からの透過光では得られにくいパターンの高さ情報が含まれる。よって、ＡＦ制御回路１４０は、マスク基板１０１からの透過光ではなく、マスク基板１０１からの反射光を使ってＡＦ制御を実施する。透過光のスキャンと反射光のスキャンとの両方を行う場合、どちらを先に行っても構わない。   The inspection apparatus 100 can perform one or both of the scanning of the transmitted light and the scanning of the reflected light. Note that the reflected light reflected from the mask substrate 101 includes information on the height of the pattern that cannot be easily obtained by the transmitted light from the mask substrate 101. Therefore, the AF control circuit 140 performs the AF control using the reflected light from the mask substrate 101 instead of the transmitted light from the mask substrate 101. When performing both the scanning of the transmitted light and the scanning of the reflected light, either of them may be performed first.

図５は、実施の形態１における検査領域を説明するための概念図である。マスク基板１０１の検査領域１０（検査領域全体）は、図５に示すように、例えばｙ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプ２０に仮想的に分割される。そして、検査装置１００では、検査ストライプ２０毎に画像（ストライプ領域画像）を取得していく。検査ストライプ２０の各々に対して、レーザ光を用いて、当該ストライプ領域の長手方向（ｘ方向）に向かって当該ストライプ領域内に配置される図形パターンの画像を撮像する。ＸＹθテーブル１０２のうち、ｘステージ７４の移動によって、Ｚθステージ７０がｘ方向に移動させられ、その結果、フォトダイオードアレイ１０５が相対的にｘ方向に連続移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図５に示されるようなスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。言い換えれば、センサの一例となるフォトダイオードアレイ１０５は、ＸＹθテーブル１０２と相対移動しながら、検査光を用いてマスク基板１０１に形成されたパターンの光学画像を撮像する。実施の形態１では、１つの検査ストライプ２０における光学画像を撮像した後、ｙ方向に次の検査ストライプ２０の位置まで移動して今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックフォワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。   FIG. 5 is a conceptual diagram for describing an inspection area according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, the inspection region 10 (the entire inspection region) of the mask substrate 101 is virtually divided into a plurality of strip-shaped inspection stripes 20 having a scan width W, for example, in the y direction. Then, the inspection apparatus 100 acquires an image (stripe region image) for each inspection stripe 20. For each of the inspection stripes 20, an image of a graphic pattern arranged in the stripe region is taken in the longitudinal direction (x direction) of the stripe region using laser light. Stage 70 of the XYθ table 102 is moved in the x direction by the movement of the x stage 74. As a result, an optical image is acquired while the photodiode array 105 is relatively continuously moved in the x direction. The photodiode array 105 continuously captures an optical image having a scan width W as shown in FIG. In other words, the photodiode array 105, which is an example of the sensor, captures an optical image of the pattern formed on the mask substrate 101 using the inspection light while relatively moving with respect to the XYθ table 102. In the first embodiment, after capturing an optical image of one inspection stripe 20, the optical image having the scan width W is similarly moved while moving in the y direction to the position of the next inspection stripe 20 and in the opposite direction. Image continuously. That is, imaging is repeated in the forward (FWD) -back forward (BWD) direction heading in the opposite direction on the outward path and the return path.

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

フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、ストライプパターンメモリ１２３に、測定対象の検査ストライプ２０の画素データが格納される。かかる画素データ（ストライプ領域画像）を撮像する際、フォトダイオードアレイ１０５のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が６０％入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いる。また、検査ストライプ２０の光学画像を取得する際、レーザ測長システム１２２は、ＸＹθテーブル１０２の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路１０７に出力される。位置回路１０７（演算部）は、測長された位置情報を用いて、マスク基板１０１の位置を演算する。   The image of the pattern formed on the photodiode array 105 is photoelectrically converted by each light receiving element of the photodiode array 105 and further A / D (analog / digital) converted by the sensor circuit 106. Then, the pixel data of the inspection stripe 20 to be measured is stored in the stripe pattern memory 123. When capturing such pixel data (striped region image), the dynamic range of the photodiode array 105 is, for example, a dynamic range that maximizes the gradation when the amount of illumination light is 60% incident. When acquiring the optical image of the inspection stripe 20, the laser length measurement system 122 measures the position of the XYθ table 102. The measured position information is output to the position circuit 107. The position circuit 107 (arithmetic unit) calculates the position of the mask substrate 101 using the measured position information.

その後、ストライプ領域画像は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。測定データ（画素データ）は例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。比較回路１０８内に出力されたストライプ領域画像は、図示しない記憶装置に格納される。   Thereafter, the stripe region image is sent to the comparison circuit 108 together with data indicating the position of the photomask 101 on the XYθ table 102 output from the position circuit 107. The measurement data (pixel data) is, for example, 8-bit unsigned data, and expresses the brightness gradation (light amount) of each pixel. The stripe region image output to the comparison circuit 108 is stored in a storage device (not shown).

比較回路１０８内では、検査ストライプ２０のストライプ領域画像（光学画像）の中から対象フレーム領域３０のフレーム画像を切り出すように、ｘ方向に所定のサイズ（例えば、スキャン幅Ｗと同じ幅）でストライプ領域画像が分割される。例えば、５１２×５１２画素のフレーム画像に分割する。言い換えれば、検査ストライプ２０毎のストライプ領域画像をそれぞれ検査ストライプ２０の幅と同様の幅、例えば、スキャン幅Ｗで複数のフレーム画像（光学画像）に分割する。かかる処理により、複数のフレーム領域３０に応じた複数のフレーム画像（光学画像）が取得される。複数のフレーム画像は、以上により、検査のために比較される一方の画像（測定された画像）データが生成される。   In the comparison circuit 108, a stripe having a predetermined size (for example, the same width as the scan width W) in the x direction is cut out so as to cut out a frame image of the target frame region 30 from a stripe region image (optical image) of the inspection stripe 20. The area image is divided. For example, the image is divided into frame images of 512 × 512 pixels. In other words, the stripe region image for each inspection stripe 20 is divided into a plurality of frame images (optical images) with a width similar to the width of the inspection stripe 20, for example, a scan width W. Through this processing, a plurality of frame images (optical images) corresponding to the plurality of frame regions 30 are obtained. As described above, one image (measured image) data is generated from the plurality of frame images to be compared for the inspection.

オートフォーカス（ＡＦ）データ作成工程（Ｓ１０５）として、ＡＦ制御回路１４０は、上述した反射光或いは透過光によるスキャンの際、同時に、ＡＦ制御に使用したマスク基板１０１面の高さ位置に依存した焦点位置情報を磁気ディスク装置１０９に記憶する。よって、磁気ディスク装置１０９（記憶装置）は、偏光ビームスプリッタ１７４（偏光素子）が光路上に移動させられた状態で反射照明光学系１７２を介した光が照明されたマスク基板１０１からの反射光を用いて測定された、マスク基板１０１上の各位置の焦点位置の情報を記憶する。   In the autofocus (AF) data creation step (S105), the AF control circuit 140 simultaneously performs the above-described scanning with the reflected light or the transmitted light, and at the same time, focuses on the height position of the surface of the mask substrate 101 used for the AF control. The position information is stored in the magnetic disk device 109. Therefore, the magnetic disk device 109 (storage device) reflects the reflected light from the mask substrate 101 illuminated with light via the reflective illumination optical system 172 in a state where the polarization beam splitter 174 (polarization element) is moved on the optical path. The information of the focal position of each position on the mask substrate 101 measured by using is stored.

なお、上述した高ＮＡスキャン工程（Ｓ１０４）において透過光のスキャンしか行わない場合には、反射光を用いて予めマスク基板１０１面の高さ位置に依存した焦点位置情報を取得しておけばよい。上述した高ＮＡスキャン工程（Ｓ１０４）において透過光のスキャンを行う場合、その際得られた焦点位置情報を用いてＡＦ制御を行えばよい。   When only scanning of transmitted light is performed in the above-described high NA scanning step (S104), focal position information depending on the height position of the mask substrate 101 surface may be acquired in advance using reflected light. . When transmitting light is scanned in the above-described high NA scanning step (S104), AF control may be performed using focal position information obtained at that time.

参照画像作成工程（Ｓ１０６）として、まず、展開回路１１１（参照画像作成部の一例）は、マスク基板１０１のパターン形成の基となる設計パターンデータに基づいて画像展開して設計画像を作成する。具体的には、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計データを読み出し、読み出された設計データに定義された対象フレーム３０の領域の各図形パターンを２値ないしは多値のイメージデータに変換（画像展開）して設計画像を作成する。   In the reference image creation step (S106), first, the development circuit 111 (an example of a reference image creation unit) develops an image based on design pattern data on which a pattern of the mask substrate 101 is formed to create a design image. Specifically, the design data is read from the magnetic disk device 109 through the control computer 110, and each figure pattern in the area of the target frame 30 defined in the read design data is converted into binary or multi-valued image data ( Image development) to create a design image.

ここで、設計パターンデータに定義される図形は、例えば長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ、ｙ）、及び辺の長さ、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（ベクトルデータ）が格納されている。   Here, the figure defined in the design pattern data is, for example, a rectangle or triangle as a basic figure. For example, the coordinates (x, y) at the reference position of the figure, the length of the side, the rectangle or triangle, etc. Graphic data (vector data) defining the shape, size, position, etc. of each pattern graphic is stored with information such as a graphic code as an identifier for distinguishing the graphic type.

かかる図形データとなる設計パターンの情報が展開回路１１１に入力されると図形ごと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し、出力する。言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできた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し、ｎビットの占有率データを出力する。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、画素毎に８ビットの占有率データの設計画像を作成する。設計画像のデータは参照回路１１２に出力される。 When the information of the design pattern as the graphic data is input to the expansion circuit 111, the data is expanded to data for each graphic, and a graphic code indicating the graphic shape of the graphic data, a graphic size, and the like are interpreted. Then, binary or multi-valued design image data is developed and output as a pattern arranged in a grid having a grid of a predetermined quantization size as a unit. In other words, the design data is read, and the occupation ratio of the figure in the design pattern is calculated for each of the squares formed by virtually dividing the inspection area as a unit having a predetermined dimension as a unit. Output. For example, it is preferable to set one square as one pixel. Assuming that one pixel has a resolution of 1/2 8 (= 1/256), a small area of 1/256 is allocated to the area of the figure arranged in the pixel, and the occupation ratio in the pixel is reduced. Calculate. Then, a design image of 8-bit occupancy data is created for each pixel. The data of the design image is output to the reference circuit 112.

参照回路１１２（参照画像作成部の一例）は、設計画像をフィルタ処理して参照画像を作成する。   The reference circuit 112 (an example of a reference image creation unit) creates a reference image by filtering the design image.

図６は、実施の形態１におけるフィルタ処理を説明するための図である。センサ回路１０６から得られた光学画像としての測定データは、対物レンズ１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続変化するアナログ状態にあるため、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである基準設計画像データにもフィルタ処理を施すことにより、測定データに合わせることができる。このようにしてフレーム画像（光学画像）と比較する参照画像を作成する。作成された参照画像は比較回路１０８に出力され、比較回路１０８内に出力された参照画像は、図示しない記憶装置に格納される。以上により、検査のために比較される他方の画像（参照画像）データが生成される。   FIG. 6 is a diagram for describing the filtering process according to the first embodiment. The measurement data as an optical image obtained from the sensor circuit 106 is in a state where a filter is actuated due to the resolution characteristics of the objective lens 104, the aperture effect of the photodiode array 105, and the like, in other words, the image is in an analog state that changes continuously. By applying filter processing to reference design image data, which is image data on the design side whose intensity (shade value) is a digital value, it is possible to match the measured data with the measured data. In this way, a reference image to be compared with the frame image (optical image) is created. The created reference image is output to the comparison circuit 108, and the reference image output to the comparison circuit 108 is stored in a storage device (not shown). As described above, the other image (reference image) data to be compared for the inspection is generated.

比較工程（Ｓ１０８）として、比較回路１０８は、撮像されたマスク基板１０１のパターンの透過光像或いは反射光像の光学画像を用いて、パターンの欠陥を検査する。比較回路１０１（比較部）は、画素毎にフレーム画像（光学画像）と参照画像とを比較する。具体的には、まず、比較対象となるフレーム画像（光学画像）と、比較対象となる参照画像とについて、所定のアルゴリズムで位置合わせを行う。例えば、最小２乗法を用いて位置合わせを行う。そして、比較回路１０８は、所定の判定条件に従って画素毎に両者を比較し、例えば形状欠陥といった欠陥の有無を判定する。判定条件としては、例えば、所定のアルゴリズムに従って画素毎に両者を比較し、欠陥の有無を判定する。例えば、両画像の画素値の差分が判定閾値より大きいかどうかを判定し、大きければ欠陥と判定する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。   In the comparison step (S108), the comparison circuit 108 inspects the pattern for defects using an optical image of a transmitted light image or a reflected light image of the captured pattern of the mask substrate 101. The comparison circuit 101 (comparison unit) compares a frame image (optical image) and a reference image for each pixel. Specifically, first, a frame image (optical image) to be compared and a reference image to be compared are aligned by a predetermined algorithm. For example, alignment is performed using the least squares method. Then, the comparison circuit 108 compares the two for each pixel according to a predetermined determination condition, and determines whether or not there is a defect such as a shape defect. As a determination condition, for example, the two are compared for each pixel according to a predetermined algorithm, and the presence or absence of a defect is determined. For example, it is determined whether or not the difference between the pixel values of the two images is greater than a determination threshold. Then, the comparison result is output. The comparison result may be output from the magnetic disk device 109, magnetic tape device 115, flexible disk device (FD) 116, CRT 117, pattern monitor 118, or printer 119.

図７は、実施の形態１における低ＮＡ検査回路の内部構成を示すブロック図である。図７において、低ＮＡ検査回路１４６内には、磁気ディスク装置等の記憶装置５０，５２，５９、領域特定部５１、位置合わせ部５６、及び比較部５８が配置される。   FIG. 7 is a block diagram showing an internal configuration of the low NA inspection circuit according to the first embodiment. 7, storage devices 50, 52, and 59 such as magnetic disk devices, an area identification unit 51, a positioning unit 56, and a comparison unit 58 are arranged in the low NA inspection circuit 146.

欠陥領域特定工程（Ｓ１１０）として、領域特定部５１は、比較回路１０８から検査結果の情報（例えば、欠陥位置の座標情報）を入力し、検査結果情報に基づいて、欠陥が検出された領域（以下、欠陥領域）を特定する。欠陥領域として、例えば、欠陥位置が含まれるフレーム領域３０が挙げられる。但し、これに限るものではなく、領域サイズは様々に選択可能である。特定された欠陥領域の情報は、記憶装置５９に記憶される。   In the defective area specifying step (S110), the area specifying unit 51 inputs information of the inspection result (for example, coordinate information of the defect position) from the comparison circuit 108, and, based on the inspection result information, the area where the defect is detected ( Hereinafter, a defective area is specified. As the defective area, for example, there is a frame area 30 including a defective position. However, the present invention is not limited to this, and the area size can be variously selected. Information on the specified defective area is stored in the storage device 59.

低ＮＡ検査モード切り替え工程（Ｓ１１２）として、検査モード切替制御回路１４４は、上述した高ＮＡ検査モードから低ＮＡの欠陥検査を行うための低ＮＡ検査モードに各構成の設定を切り替える。これにより、露光装置で半導体基板３０４にパターンを露光転写する場合に半導体基板３０４に形成されるパターン像と同じ或いは実質的に同様の像をフォトダイオードアレイ１０５で受光できる。そのために、以下の内部工程を実施する。   In the low NA inspection mode switching step (S112), the inspection mode switching control circuit 144 switches the setting of each component from the high NA inspection mode to the low NA inspection mode for performing a low NA defect inspection. This allows the photodiode array 105 to receive the same or substantially the same image as the pattern image formed on the semiconductor substrate 304 when the exposure apparatus transfers the pattern onto the semiconductor substrate 304 by exposure. For that purpose, the following internal steps are performed.

偏光素子退避工程（Ｓ１１４）として、検査モード切替制御回路１４４は、駆動機構１７６を制御して、偏光ビームスプリッタ１７４を光路上から光路外に移動させる。このように、駆動機構１７６は、偏光素子を光路外から光路上に移動させることが可能であると共に偏光素子を光路上から光路外に移動させることができる。また、偏光ビームスプリッタ１７４の退避によって反射照明光は使用されなくなるので、検査モード切替制御回路１４４は、透過検査照明用の光（ｐ波とｓ波の一方）のみ通過させるように偏光板６０を回転させる。   In the polarization element retreating step (S114), the inspection mode switching control circuit 144 controls the driving mechanism 176 to move the polarization beam splitter 174 from the optical path to the outside of the optical path. As described above, the drive mechanism 176 can move the polarizing element from the outside of the optical path to the optical path, and can also move the polarizing element from the optical path to the outside of the optical path. In addition, since the reflected illumination light is not used due to the retreat of the polarizing beam splitter 174, the inspection mode switching control circuit 144 causes the polarizing plate 60 to pass only the light for transmission inspection illumination (one of the p-wave and the s-wave). Rotate.

ＮＡしぼり工程（Ｓ１１６）として、検査モード切替制御回路１４４は、開口数ＮＡを高開口数の状態から低開口数の状態に切り替える。具体的には、マスク基板１０１から対物レンズ１０４へ透過光１９０が入射する場合の入射可能な対物レンズ１０４の開口数ＮＡｏ（物体ｏ側の開口数）が露光装置と同様の特性になるように制御する。例えばＮＡｏ＝０．３になるように開口絞り１８０のしぼり値を制御する。実施の形態１では、高開口数の状態から低開口数の状態にするので、開口絞り１８０の開口部が小さくなるように絞る。このように、開口絞り１８０は、マスク基板１０１から対物レンズ１０４へ透過光が入射可能な開口数（ＮＡ）が高開口数の状態と低開口数の状態との間で切り替え可能になるように透過光或いは／及び反射光の光束径を調整する。図４の例では、開口絞り１８０は、結像光学系１７８内のレンズ７０，７２間に配置されているがこれに限るものではない。対物レンズ１０４へ入射する光、或いは対物レンズ１０４を通過してフォトダイオードアレイ１０５へ入射する光の光束を絞り、光束径を調整できればよい。よって、開口絞り１８０は、マスク基板１０１とフォトダイオードアレイ１０５との間に配置されればよい。なお、より好適では、開口絞り１８０は、瞳位置に配置すると良い。   In the NA squeezing step (S116), the inspection mode switching control circuit 144 switches the numerical aperture NA from a high numerical aperture state to a low numerical aperture state. More specifically, when the transmitted light 190 is incident on the objective lens 104 from the mask substrate 101, the numerical aperture NAo (numerical aperture on the object o side) of the objective lens 104 that can be incident has the same characteristics as those of the exposure apparatus. Control. For example, the aperture value of the aperture stop 180 is controlled so that NAo = 0.3. In the first embodiment, since the state of the high numerical aperture is changed to the state of the low numerical aperture, the aperture of the aperture stop 180 is narrowed so as to be small. In this manner, the aperture stop 180 is configured such that the numerical aperture (NA) at which transmitted light can enter the objective lens 104 from the mask substrate 101 can be switched between a high numerical aperture state and a low numerical aperture state. The luminous flux diameter of transmitted light and / or reflected light is adjusted. In the example of FIG. 4, the aperture stop 180 is disposed between the lenses 70 and 72 in the imaging optical system 178, but is not limited to this. It suffices if the luminous flux of the light that enters the objective lens 104 or the light that passes through the objective lens 104 and enters the photodiode array 105 can be reduced to adjust the luminous flux diameter. Therefore, the aperture stop 180 may be disposed between the mask substrate 101 and the photodiode array 105. It is more preferable that the aperture stop 180 be disposed at the pupil position.

照明形状変更工程（Ｓ１１８）として、検査モード切替制御回路１４４からの制御信号を受信して、照明形状切替機構１７１は、照明光（検査光）の形状を露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状に変更する。   In the illumination shape change step (S118), a control signal from the inspection mode switching control circuit 144 is received, and the illumination shape switching mechanism 171 changes the shape of the illumination light (inspection light) to the same as the illumination shape used in the exposure apparatus. Change to lighting shape.

低ＮＡ走査（スキャン）工程（Ｓ１２０）として、開口数が低開口数の状態に対応する光をフォトダイオードアレイ１０５が受光可能な状態で、かつ、マスク基板１０１とフォトダイオードアレイ１０５との間の光路上に偏光素子が無い状態で、所定の照明光を用いてマスク基板１０１の特定された欠陥領域を走査することによって、フォトダイオードアレイ１０５を用いてマスク基板１０１に形成されたパターンの透過光像を撮像する。具体的には以下のように動作する。   As a low NA scanning (scanning) step (S120), a state in which the photodiode array 105 can receive light corresponding to a state in which the numerical aperture is low, and a state between the mask substrate 101 and the photodiode array 105 By scanning a specified defective area of the mask substrate 101 using predetermined illumination light with no polarizing element on the optical path, the transmitted light of the pattern formed on the mask substrate 101 using the photodiode array 105 is scanned. Capture an image. Specifically, it operates as follows.

図８は、実施の形態１における低ＮＡ検査モードにおける光学系の構成の一例を示す図である。図８において、光源１０３から発生された光は、偏光板６０を通って偏向され、透過検査照明用の光（ｐ波とｓ波の一方）のみ通過させる。そして、偏向ビームスプリッタ６１によって、透過検査照明用の光（ｐ波とｓ波の一方）が反射される。透過検査照明用の光（第１の検査光）は、透過照明光学系１７０によってマスク基板１０１に照明される。その際、照明形状切替機構１７１は、透過照明光学系１７０の構成を変更して、透過検査照明用の光（第１の検査光）の照明形状を変更する。このように、透過照明光学系１７０は、透過検査照明用の光（第１の検査光）の照明形状を変更可能に構成される。図８の例では、偏向ビームスプリッタ６１によって反射された透過検査照明用の光が、レンズ６５まで到達した後、レンズ６５，６６間で照明形状を変更させている。照明形状が変更させられた透過検査照明用の光は、ミラー６７で反射される。そして、ミラー６７で反射された光は、コンデンサレンズ６８によってマスク基板１０１のパターン形成面とは反対の裏面側からマスク基板１０１のパターン形成面に結像される。これにより、露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状の光をマスク基板１０１に照射できる。マスク基板１０１を透過した透過光は対物レンズ１０４を介して、結像光学系１７８に入射する。そして、結像光学系１７８によって、フォトダイオードアレイ１０５（センサの一例）に結像され、フォトダイオードアレイ１０５に光学像として入射する。その際、開口絞り１８０によって開口数が制限されているので、低ＮＡの光の光学像がフォトダイオードアレイ１０５に入射する。図８の例では、対物レンズ１０４を通過した光は、結像光学系１７８内では、レンズ６９，７０を通り、開口絞り１８０を通って、レンズ７２によってフォトダイオードアレイ１０５に結像される。このようにフォトダイオードアレイ１０５は、ＸＹθテーブル１０２が移動中に、透過検査照明用の光（第１の検査光）が照明されたマスク基板１０１からの透過光を受光する。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a configuration of an optical system in a low NA inspection mode according to the first embodiment. In FIG. 8, light generated from a light source 103 is deflected through a polarizing plate 60, and passes only light for transmission inspection illumination (one of a p-wave and an s-wave). Then, the light for transmission inspection illumination (one of the p-wave and the s-wave) is reflected by the deflection beam splitter 61. Light for transmission inspection illumination (first inspection light) is illuminated on the mask substrate 101 by the transmission illumination optical system 170. At that time, the illumination shape switching mechanism 171 changes the configuration of the transmission illumination optical system 170 to change the illumination shape of light for transmission inspection illumination (first inspection light). As described above, the transmission illumination optical system 170 is configured to be able to change the illumination shape of light for transmission inspection illumination (first inspection light). In the example of FIG. 8, after the light for transmission inspection illumination reflected by the deflection beam splitter 61 reaches the lens 65, the illumination shape is changed between the lenses 65 and 66. The light for transmission inspection illumination whose illumination shape has been changed is reflected by the mirror 67. The light reflected by the mirror 67 is imaged by the condenser lens 68 on the pattern forming surface of the mask substrate 101 from the back side opposite to the pattern forming surface of the mask substrate 101. Thus, the mask substrate 101 can be irradiated with light having the same illumination shape as the illumination shape used in the exposure apparatus. The transmitted light transmitted through the mask substrate 101 enters the imaging optical system 178 via the objective lens 104. Then, an image is formed on the photodiode array 105 (an example of a sensor) by the imaging optical system 178, and is incident on the photodiode array 105 as an optical image. At this time, since the numerical aperture is limited by the aperture stop 180, an optical image of light with a low NA enters the photodiode array 105. In the example of FIG. 8, the light that has passed through the objective lens 104 passes through the lenses 69 and 70, passes through the aperture stop 180, and forms an image on the photodiode array 105 by the lens 72 in the imaging optical system 178. As described above, the photodiode array 105 receives the transmitted light from the mask substrate 101 illuminated with the light for transmission inspection illumination (first inspection light) while the XYθ table 102 is moving.

一方、図８に示すように、偏光板６０によって、反射検査照明用の光を遮断しているので、反射照明光学系１７２に反射検査照明用の光が入射することはない。仮に、反射検査照明用の光が反射照明光学系１７２に入射する場合でも、反射照明光学系１７２では、偏光ビームスプリッタ１７４（偏光素子）が光路から退避させられているので、マスク基板１０１に反射検査照明用の光を照明することはない。   On the other hand, as shown in FIG. 8, since the light for the reflection inspection illumination is blocked by the polarizing plate 60, the light for the reflection inspection illumination does not enter the reflection illumination optical system 172. Even if the light for the reflection inspection illumination enters the reflection illumination optical system 172, since the polarization beam splitter 174 (polarization element) is retracted from the optical path in the reflection illumination optical system 172, the light is reflected on the mask substrate 101. There is no illumination light for inspection.

以上により、フォトダイオードアレイ１０５は、露光装置で半導体基板３０４にパターンを露光転写する場合に半導体基板３０４に形成されるパターン像と同じ或いは実質的に同様の像をフォトダイオードアレイ１０５で受光できる。   As described above, the photodiode array 105 can receive the same or substantially the same image as the pattern image formed on the semiconductor substrate 304 when exposing and transferring the pattern on the semiconductor substrate 304 by the exposure device.

フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５の各受光素子によって光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換される。そして、ストライプパターンメモリ１２３に、測定対象の欠陥領域の画素データが格納される。かかる画素データ（欠陥領域画像）を撮像する際、フォトダイオードアレイ１０５のダイナミックレンジは、例えば、照明光の光量が６０％入射する場合を最大階調とするダイナミックレンジを用いる。また、欠陥領域の光学画像を取得する際、レーザ測長システム１２２は、ＸＹθテーブル１０２の位置を測長する。測長された位置情報は、位置回路１０７に出力される。位置回路１０７（演算部）は、測長された位置情報を用いて、マスク基板１０１の位置を演算する。   The image of the pattern formed on the photodiode array 105 is photoelectrically converted by each light receiving element of the photodiode array 105 and further A / D (analog / digital) converted by the sensor circuit 106. Then, the pixel data of the defective area to be measured is stored in the stripe pattern memory 123. When capturing such pixel data (defect area image), the dynamic range of the photodiode array 105 is, for example, a dynamic range that maximizes the gradation when the amount of illumination light is 60% incident. When acquiring the optical image of the defect area, the laser length measurement system 122 measures the position of the XYθ table 102. The measured position information is output to the position circuit 107. The position circuit 107 (arithmetic unit) calculates the position of the mask substrate 101 using the measured position information.

その後、欠陥領域画像は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に低ＮＡ検査回路１４６に送られる。測定データ（欠陥領域画像：画素データ）は例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。低ＮＡ検査回路１４６内に出力された欠陥領域画像は、記憶装置５２に格納される。以上により、低ＮＡ検査のために比較される一方の画像（測定された画像）データが生成される。   Thereafter, the defective area image is sent to the low NA inspection circuit 146 together with data indicating the position of the photomask 101 on the XYθ table 102 output from the position circuit 107. The measurement data (defect area image: pixel data) is, for example, 8-bit unsigned data, and expresses the brightness gradation (light amount) of each pixel. The defective area image output into the low NA inspection circuit 146 is stored in the storage device 52. As described above, one image (measured image) data to be compared for the low NA inspection is generated.

図９は、実施の形態１における照明形状を変更する機構の一例を示す図である。図９において、照明形状切替機構１７１は偏光素子９０をレンズ６５，６６の間に移動させる。これにより、透過照明光学系１７０の構成を変更し、透過照明光学系１７０が照明形状を変更可能にできる。偏光素子９０を透過検査照明用の光が、通過することで透過検査照明用の光の照明形状を、偏向方向を操作した偏向照明に変更できる。なお、偏光素子９０を回折素子に置き換えることで、２極照明或いは４極照明等のＮ極照明、若しくは輪帯照明等に照明形状を変更しても良い。図９の例では、偏光素子９０をレンズ６５，６６の間に配置するが、これに限るものではない。マスク基板１０１に光が到達する前に偏向できればよい。よって、偏向板６０からコンデンサレンズ６８までの光路上のいずれかに偏光素子９０を配置すればよい。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a mechanism for changing the illumination shape according to the first embodiment. 9, the illumination shape switching mechanism 171 moves the polarizing element 90 between the lenses 65 and 66. Thereby, the configuration of the transmission illumination optical system 170 can be changed, and the illumination shape of the transmission illumination optical system 170 can be changed. When the light for transmission inspection illumination passes through the polarizing element 90, the illumination shape of the light for transmission inspection illumination can be changed to deflection illumination in which the deflection direction is controlled. Note that by replacing the polarizing element 90 with a diffraction element, the illumination shape may be changed to N-pole illumination such as dipole illumination or quadrupole illumination, or annular illumination. In the example of FIG. 9, the polarizing element 90 is arranged between the lenses 65 and 66, but the present invention is not limited to this. It is sufficient that the light can be deflected before the light reaches the mask substrate 101. Therefore, the polarizing element 90 may be arranged anywhere on the optical path from the deflecting plate 60 to the condenser lens 68.

図１０は、実施の形態１における照明形状を変更する機構の他の一例を示す図である。図１０において、照明形状切替機構１７１は、光源１０３と偏向板６０の間に絞り９１を配置するように移動させても良い。これにより、透過照明光学系１７０の構成を変更し、透過照明光学系１７０が照明形状を変更可能にできる。かかる絞り９１を絞ることで、小シグマ照明に照明形状を変更できる。図１０の例では、光源１０３と偏向板６０の間に絞り９１を配置するが、これに限るものではない。マスク基板１０１に光が到達する前に絞れればよい。よって、偏向板６０からマスク基板１０１までの光路上のいずれかに絞り９１を配置すればよい。   FIG. 10 is a diagram showing another example of the mechanism for changing the illumination shape according to the first embodiment. In FIG. 10, the illumination shape switching mechanism 171 may be moved so that the diaphragm 91 is arranged between the light source 103 and the deflecting plate 60. Thereby, the configuration of the transmission illumination optical system 170 can be changed, and the illumination shape of the transmission illumination optical system 170 can be changed. By reducing the aperture 91, the illumination shape can be changed to small sigma illumination. In the example of FIG. 10, the stop 91 is arranged between the light source 103 and the deflecting plate 60, but the invention is not limited to this. What is necessary is just to stop down before the light reaches the mask substrate 101. Therefore, the stop 91 may be arranged anywhere on the optical path from the deflecting plate 60 to the mask substrate 101.

図１１は、実施の形態１における照明形状を変更する機構の他の一例を示す図である。図１１において、照明形状切替機構１７１は、光源１０３と偏向板６０の間にレンズ９２，９３による縮小光学系を配置するように移動させても良い。これにより、透過照明光学系１７０の構成を変更し、透過照明光学系１７０が照明形状を変更可能にできる。かかる縮小光学系で光を縮小することで、照明倍率が異なる照明光に照明形状を変更できる。図１１の例では、光源１０３と偏向板６０の間にレンズ９２，９３による縮小光学系を配置するが、これに限るものではない。マスク基板１０１に光が到達する前に光を縮小できればよい。よって、偏向板６０からコンデンサレンズ６８までの光路上のいずれかにレンズ９２，９３による縮小光学系を配置すればよい。   FIG. 11 is a diagram showing another example of the mechanism for changing the illumination shape according to the first embodiment. In FIG. 11, the illumination shape switching mechanism 171 may be moved so that a reduction optical system including lenses 92 and 93 is arranged between the light source 103 and the deflecting plate 60. Thereby, the configuration of the transmission illumination optical system 170 can be changed, and the illumination shape of the transmission illumination optical system 170 can be changed. By reducing the light with the reduction optical system, the illumination shape can be changed to illumination light having a different illumination magnification. In the example of FIG. 11, the reduction optical system including the lenses 92 and 93 is arranged between the light source 103 and the deflecting plate 60, but is not limited thereto. It is sufficient that the light can be reduced before the light reaches the mask substrate 101. Therefore, the reduction optical system including the lenses 92 and 93 may be arranged on any one of the optical paths from the deflection plate 60 to the condenser lens 68.

照明形状切替機構１７１は、図９、図１０及び図１１に示した機構の１つ、或いはいずれか２つの組み合わせ、或いは全部の組み合わせを配置可能に構成してもよい。露光装置の仕様に合わせて必要な光学素子を配置すればよい。   The illumination shape switching mechanism 171 may be configured such that one, or a combination of any two of the mechanisms illustrated in FIGS. 9, 10, and 11 can be arranged. What is necessary is just to arrange | position the required optical element according to the specification of an exposure apparatus.

ここで、低ＮＡ検査モードでは、上述したように、偏光ビームスプリッタ１７４を光路上から光路外に移動させているので、反射照明光学系１７２を介した光がマスク基板１０１に照明されない。そのため、マスク基板１０１からの反射光が得られない。よって、マスク基板１０１からの反射光をＡＦ制御に用いることができない。よって、以下のように構成する。   Here, in the low NA inspection mode, as described above, since the polarization beam splitter 174 is moved from the optical path to the outside of the optical path, the light passing through the reflection illumination optical system 172 is not illuminated on the mask substrate 101. Therefore, reflected light from the mask substrate 101 cannot be obtained. Therefore, the reflected light from the mask substrate 101 cannot be used for AF control. Therefore, the configuration is as follows.

ＡＦ制御工程（Ｓ１２２）として、ＡＦ制御回路１４０（合焦機構の一部）は、偏光ビームスプリッタ１７４が光路外に移動させられた状態で、ＸＹθテーブル１０２が移動中にフォトダイオードアレイ１０５が低開口数に対応する透過光を受光する間、磁気ディスク装置１０９に記憶された焦点位置の情報を用いて動的にかかる透過光の焦点を合わせる。具体的には、ＡＦ制御回路１４０は、磁気ディスク装置１０９に記憶された、既に測定された焦点位置の情報に基づいて、ピエゾ素子１４２（合焦機構の一部）を制御して対物レンズ１０４を光軸方向（Ｚ軸方向）にリアルタイムで移動させることにより、ＸＹθテーブル１０２の進行に追従させて動的にマスク基板１０１のパターン形成面に対物レンズ１０４の焦点位置（光軸方向：Ｚ軸方向）を調整する。   In the AF control step (S122), the AF control circuit 140 (part of the focusing mechanism) sets the photodiode array 105 low while the XYθ table 102 is moving while the polarization beam splitter 174 is moved out of the optical path. While receiving the transmitted light corresponding to the numerical aperture, the focus of the transmitted light is dynamically adjusted using the information on the focal position stored in the magnetic disk device 109. More specifically, the AF control circuit 140 controls the piezo element 142 (part of the focusing mechanism) based on the information of the already measured focal position stored in the magnetic disk device 109 to control the objective lens 104. Is moved in real time in the optical axis direction (Z axis direction) to dynamically follow the progress of the XYθ table 102 and dynamically move the focal position of the objective lens 104 onto the pattern formation surface of the mask substrate 101 (optical axis direction: Z axis direction). Direction).

シミュレーション画像入力工程（Ｓ１２４）として、制御計算機１１０は、検査装置１００の外部から、露光装置で半導体基板３０４にパターンを露光転写する場合に半導体基板３０４に形成されるパターン像に対応するシミュレーション画像を入力し、磁気ディスク装置１０９に記憶する。シミュレーション画像は、例えば、フレーム領域３０毎に作成すると良い。また、予め、マスク基板１０１の検査領域１０全面についてシミュレーション画像を入力し、磁気ディスク装置１０９に記憶しておくと良い。そして、制御計算機１１０は、欠陥ありと特定された領域に対応するシミュレーション画像を磁気ディスク装置１０９から読み出し、低ＮＡ検査回路１４６に送信する。低ＮＡ検査回路１４６は、欠陥ありと特定された領域に対応するシミュレーション画像を入力し、記憶装置５０に格納する。   In the simulation image input step (S124), the control computer 110 outputs a simulation image corresponding to a pattern image formed on the semiconductor substrate 304 when exposing and transferring the pattern onto the semiconductor substrate 304 by the exposure apparatus from outside the inspection apparatus 100. The data is input and stored in the magnetic disk device 109. A simulation image may be created for each frame region 30, for example. Further, it is preferable that a simulation image is input in advance for the entire inspection region 10 of the mask substrate 101 and stored in the magnetic disk device 109. Then, the control computer 110 reads a simulation image corresponding to the area specified as having a defect from the magnetic disk device 109 and transmits the simulation image to the low NA inspection circuit 146. The low NA inspection circuit 146 inputs a simulation image corresponding to the area specified as having a defect, and stores the simulation image in the storage device 50.

比較工程（Ｓ１２６）として、低ＮＡ検査回路１４６は、露光装置を用いてマスク基板１０１に形成されたパターンが半導体基板に転写される場合を想定したシミュレーション画像を用いて、開口数が低開口数の状態の光をフォトダイオードアレイ１０５が受光した結果取得された欠陥ありと特定された欠陥領域のパターンの透過光像と、シミュレーション像とを比較する。具体的には、位置合わせ部５６は、記憶装置５２から比較対象となるフレーム画像（欠陥領域のパターンの透過光像：光学画像）を読み出す。また、位置合わせ部５６は、記憶装置５０から比較対象となるシミュレーション画像を読み出す。そして、位置合わせ部５６は、比較対象となるフレーム画像（欠陥領域のパターンの透過光像：光学画像）と、比較対象となるシミュレーション画像とについて、所定のアルゴリズムで位置合わせを行う。例えば、最小２乗法を用いて位置合わせを行う。そして、比較部５８は、所定の判定条件に従って両者を比較する。例えば、欠陥領域のパターンの透過光像と、シミュレーション像とを比較することによって、欠陥領域内の回路の断線と回路の短絡との少なくとも１つがあるかどうかを確認する。そして、比較結果が出力される。比較結果は、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９より出力されればよい。   In the comparison step (S126), the low NA inspection circuit 146 uses a simulation image that assumes that a pattern formed on the mask substrate 101 is transferred to a semiconductor substrate using an exposure apparatus, and that the numerical aperture is low. The transmitted light image of the pattern of the defect area identified as having a defect obtained as a result of the light received by the photodiode array 105 in the state of (1) is compared with the simulation image. Specifically, the alignment unit 56 reads out a frame image (a transmitted light image of a pattern of a defective area: an optical image) to be compared from the storage device 52. Further, the positioning unit 56 reads a simulation image to be compared from the storage device 50. Then, the positioning unit 56 performs positioning of a frame image to be compared (a transmitted light image of a pattern of a defect area: an optical image) and a simulation image to be compared by a predetermined algorithm. For example, alignment is performed using the least squares method. Then, the comparing unit 58 compares the two according to a predetermined determination condition. For example, by comparing the transmitted light image of the pattern in the defective area with the simulation image, it is confirmed whether there is at least one of a disconnection of a circuit and a short circuit of the circuit in the defective area. Then, the comparison result is output. The comparison result may be output from the magnetic disk device 109, magnetic tape device 115, flexible disk device (FD) 116, CRT 117, pattern monitor 118, or printer 119.

以上のように、実施の形態１によれば、マスク基板１０１の微小欠陥を検査する検査装置１００において、露光装置で半導体基板等上にマスク基板１０１のパターンが露光転写される場合の像を検査できる。そして、高ＮＡ検査で欠陥と判定された場合でも、かかる欠陥領域内の回路の断線や回路の短絡等が検出できなければ、かかるマスク基板１０１を使用可能と判断できる。よって、無駄な欠陥修正を排除できる。その結果、例えば半導体製品の製造所要時間の短縮ができる。   As described above, according to the first embodiment, in the inspection apparatus 100 for inspecting minute defects on the mask substrate 101, an image when the pattern of the mask substrate 101 is exposed and transferred onto a semiconductor substrate or the like by the exposure apparatus is inspected. it can. Then, even if it is determined that the mask substrate 101 is defective in the high NA inspection, if the disconnection of the circuit or the short circuit of the circuit in the defective area cannot be detected, it can be determined that the mask substrate 101 is usable. Therefore, useless defect correction can be eliminated. As a result, for example, the time required for manufacturing a semiconductor product can be reduced.

以上の説明において、「〜回路」、「〜部」、或いは「〜工程」と記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、位置回路１０７、比較回路１０８、展開回路１１１、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、ＡＦ制御回路１４０、検査モード切替制御回路１４４、及び低ＮＡ検査回路１４６内の各回路等は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０或いは各回路内に配置されるコンピュータ等によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。同様に、領域特定部５１、位置合わせ部５６、及び比較部５８等の機能は、電気的回路で構成されていても良いし、制御計算機１１０或いは各回路内に配置されるコンピュータ等によって処理することのできるソフトウェアとして実現してもよい。また電気的回路とソフトウェアの組み合わせで実現しても良い。   In the above description, what is described as "-circuit", "-unit", or "-step" can be configured by a computer-operable program. Alternatively, the present invention may be implemented not only by a program serving as software but also by a combination of hardware and software. Alternatively, it may be combined with firmware. Further, in the case of being constituted by a program, the program is recorded on a recording medium such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, an FD, or a ROM (Read Only Memory). For example, each circuit in the position circuit 107, the comparison circuit 108, the expansion circuit 111, the reference circuit 112, the autoloader control circuit 113, the table control circuit 114, the AF control circuit 140, the inspection mode switching control circuit 144, and the low NA inspection circuit 146 And the like may be configured by an electric circuit, or may be realized as software that can be processed by the control computer 110 or a computer disposed in each circuit. Further, it may be realized by a combination of an electric circuit and software. Similarly, the functions of the area specifying unit 51, the positioning unit 56, the comparing unit 58, and the like may be configured by an electric circuit, or may be processed by the control computer 110 or a computer disposed in each circuit. It may be realized as software that can perform the operations. Further, it may be realized by a combination of an electric circuit and software.

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。   The embodiment has been described with reference to the specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、検査装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。   In addition, although description is omitted for parts that are not directly necessary for the description of the present invention, such as the device configuration and the control method, the required device configuration and control method can be appropriately selected and used. For example, the description of the control unit configuration that controls the inspection apparatus 100 is omitted, but it goes without saying that the required control unit configuration is appropriately selected and used.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのパターン検査装置、及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。   In addition, all pattern inspection apparatuses and pattern inspection methods which include the 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.

１０ 検査領域
２０ 検査ストライプ
３０ フレーム領域
５０，５２，５９ 記憶装置
５１ 領域特定部
５６ 位置合わせ部
５８ 比較部
６０ 偏光板
６１ 偏向ビームスプリッタ
６３ ミラー
６４，６５，６６ レンズ
６７，７３ ミラー
６８ コンデンサレンズ
６９，７０，７２，８０，８１，８２，８３ レンズ
９０ 偏光素子
９１ 絞り
９２，９３ レンズ
１００ 検査装置
１０１ マスク基板
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４ 対物レンズ
１０５ 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 ＦＤ
１１７ ＣＲＴ
１１８ パターンモニタ
１１９ プリンタ
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１２３ ストライプパターンメモリ
１４０ ＡＦ制御回路
１４２ ピエゾ素子
１４４ 検査モード切替制御回路
１４６ 低ＮＡ検査回路
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御系回路
１７０ 透過照明光学系
１７１ 照明形状切替機構
１７２ 反射照明光学系
１７４ 偏向ビームスプリッタ
１７６ 駆動機構
１７８ 結像光学系
１８０ 開口絞り
１９０ 透過光
１９２ 光
３００ マスク基板
３０１ 透過光
３０２ 対物レンズ
３０４ 半導体基板
３０５ 光

Reference Signs List 10 inspection area 20 inspection stripe 30 frame area 50, 52, 59 storage device 51 area specifying unit 56 positioning unit 58 comparison unit 60 polarizing plate 61 deflection beam splitter 63 mirror 64, 65, 66 lens 67, 73 mirror 68 condenser lens 69 , 70, 72, 80, 81, 82, 83 Lens 90 Polarizing element 91 Aperture 92, 93 Lens 100 Inspection device 101 Mask substrate 102 XYθ table 103 Light source 104 Objective lens 105 Photodiode array 106 Sensor circuit 107 Position circuit 108 Comparison circuit 109 Magnetic disk device 110 Control computer 111 Expansion circuit 112 Reference circuit 113 Autoloader control circuit 114 Table control circuit 115 Magnetic tape device 116 FD
117 CRT
118 Pattern monitor 119 Printer 120 Bus 122 Laser length measurement system 123 Stripe pattern memory 140 AF control circuit 142 Piezo element 144 Inspection mode switching control circuit 146 Low NA inspection circuit 150 Optical image acquisition unit 160 Control system circuit 170 Transmission illumination optical system 171 Illumination Shape switching mechanism 172 Reflection illumination optical system 174 Deflection beam splitter 176 Drive mechanism 178 Imaging optical system 180 Aperture stop 190 Transmitted light 192 Light 300 Mask substrate 301 Transmitted light 302 Objective lens 304 Semiconductor substrate 305 Light

Claims (1)

パターンが形成されたマスク基板を載置する移動可能なステージと、
前記マスク基板に第１の検査光を照明する、前記第１の検査光の照明形状を変更可能な透過照明光学系と、
対物レンズと偏光ビームスプリッタとを有し、前記対物レンズと前記偏光ビームスプリッタとを用いて前記マスク基板に第２の検査光を照明し、前記マスク基板からの反射光を通過させる反射照明光学系と、
前記ステージが移動中に、前記第１の検査光が照明された前記マスク基板からの透過光或いは前記第２の検査光が照明された前記マスク基板からの反射光を受光するセンサと、
前記対物レンズを介して前記透過光を受光し、受光された前記透過光を前記センサへ結像する結像光学系と、
前記マスク基板と前記センサとの間に配置され、前記マスク基板から前記対物レンズへ前記透過光が入射可能な開口数（ＮＡ）が高開口数の状態と低開口数の状態との間で切り替え可能になるように前記透過光の光束径を調整する開口絞りと、
前記開口数を前記低開口数の状態に切り替える場合に、前記偏光ビームスプリッタを前記マスク基板と前記センサとの間の前記マスク基板からの前記透過光の光路上から前記光路外に移動させ、前記開口数を前記高開口数の状態に切り替える場合に、前記偏光ビームスプリッタを前記マスク基板と前記センサとの間の前記マスク基板からの前記透過光及び前記反射光の光路上に前記光路外から移動させる駆動機構と、
を備え、
前記透過照明光学系は、前記開口数を前記低開口数の状態に切り替える場合に、前記第１の検査光の照明形状を露光装置で使用する照明形状と同様の照明形状に変更し、前記開口数を前記高開口数の状態に切り替える場合に、前記第１の検査光の照明形状を検査用の照明形状に変更し、
前記センサは、前記開口数を前記低開口数の状態に切り替える場合に、前記偏光ビームスプリッタが前記マスク基板と前記センサとの間の前記マスク基板からの前記透過光の光路上に無い状態で前記透過光を受光し、前記開口数を前記高開口数の状態に切り替える場合に、前記偏光ビームスプリッタが前記マスク基板と前記センサとの間の前記マスク基板からの前記透過光及び前記反射光の光路上に有る状態で前記透過光或いは前記反射光を受光することを特徴とするパターン検査装置。

A movable stage for mounting the mask substrate on which the pattern is formed, and
Illuminating the mask substrate with a first inspection light, a transmission illumination optical system capable of changing an illumination shape of the first inspection light,
A reflective illumination optical system having an objective lens and a polarizing beam splitter, illuminating the mask substrate with second inspection light using the objective lens and the polarizing beam splitter, and passing reflected light from the mask substrate; When,
While the stage is moving, a sensor that receives the transmitted light from the mask substrate illuminated with the first inspection light or the reflected light from the mask substrate illuminated with the second inspection light,
An imaging optical system that receives the transmitted light via the objective lens and forms an image of the received transmitted light on the sensor;
A numerical aperture (NA) that is disposed between the mask substrate and the sensor and allows the transmitted light to enter the objective lens from the mask substrate switches between a high numerical aperture state and a low numerical aperture state. An aperture stop that adjusts the luminous flux diameter of the transmitted light so as to be possible;
When switching the numerical aperture to the low numerical aperture state, moving the polarizing beam splitter from the optical path of the transmitted light from the mask substrate between the mask substrate and the sensor out of the optical path, When switching the numerical aperture to the high numerical aperture state, move the polarizing beam splitter from the outside of the optical path to the optical path of the transmitted light and the reflected light from the mask substrate between the mask substrate and the sensor. A driving mechanism for
With
The transmission illumination optical system changes an illumination shape of the first inspection light to an illumination shape similar to an illumination shape used in an exposure apparatus when switching the numerical aperture to the low numerical aperture state. When switching the number to the high numerical aperture state, the illumination shape of the first inspection light is changed to an illumination shape for inspection,
The sensor, when switching the numerical aperture to the low numerical aperture state, the polarization beam splitter is in a state where the polarizing beam splitter is not on the optical path of the transmitted light from the mask substrate between the mask substrate and the sensor. When the transmitted light is received and the numerical aperture is switched to the high numerical aperture state, the polarizing beam splitter emits the transmitted light and the reflected light from the mask substrate between the mask substrate and the sensor. A pattern inspection apparatus that receives the transmitted light or the reflected light while being on a road.

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