JP4977068B2

JP4977068B2 - Image acquisition device and sample inspection device

Info

Publication number: JP4977068B2
Application number: JP2008068917A
Authority: JP
Inventors: 亮一平野
Original assignee: Toshiba Corp; NEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; NEC Corp
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2028-03-18
Also published as: JP2009222623A

Description

本発明は、試料のパターン画像の採取と検査に関し、特に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、ウェハ、あるいは液晶基板などの試料のパターン画像の採取装置と検査装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to collection and inspection of a pattern image of a sample, and in particular, to collect and inspect a pattern image of a sample such as a photomask, wafer, or liquid crystal substrate used when manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display (LCD). It relates to the device.

試料検査装置は、ランプや連続発振レーザなどの光源から発した連続光を、照明光学系を介してレチクルやマスク等の被検物である試料へ導き、その試料を照明する。ここで、照明光は、試料上の限られた領域をスポット状あるいは矩形状に照明する。そして、このスポット状あるいは矩形状に照明された領域からの光は結像光学系を介して集光され、ＣＣＤあるいはＴＤＩ等のセンサの受光面上に試料の照明領域の画像が形成される。センサからの光電検出信号（画像情報）は、画像処理系に入力されて、その画像処理系は、試料の欠陥検出のための画像処理を行う。 The sample inspection apparatus guides continuous light emitted from a light source such as a lamp or a continuous wave laser to a sample which is a test object such as a reticle or mask via an illumination optical system, and illuminates the sample. Here, the illumination light illuminates a limited area on the sample in a spot shape or a rectangular shape. Then, the light from the area illuminated in the spot shape or rectangular shape is condensed through the imaging optical system, and an image of the illumination area of the sample is formed on the light receiving surface of a sensor such as a CCD or TDI. A photoelectric detection signal (image information) from the sensor is input to an image processing system, and the image processing system performs image processing for detecting a defect in the sample.

このとき、画像処理系は、試料を載置する移動ステージの２次元移動と画像情報の取り込み（センサからの光電検出信号の取り込み）と同期させて画像処理を行うことにより、試料の２次元的な画像を得ることができる。ここで、試料の良否を判定するための参照用のデータ（試料の設計データ）は、画像処理系の内部に設けられたメモリ部に格納されており、画像処理系の内部に設けられた比較部によって、センサからの画像情報と参照データとを比較検査することによって、試料に生じている傷、欠陥、ゴミ等の異物等を発見することができる。そして、画像処理系の内部の比較部からの比較判定結果がＣＲＴモニタ等の表示装置にて表示される。 At this time, the image processing system performs image processing in synchronization with the two-dimensional movement of the moving stage on which the sample is placed and the capture of image information (capture of photoelectric detection signals from the sensor), thereby performing two-dimensional processing of the sample. Can be obtained. Here, the reference data (sample design data) for determining the quality of the sample is stored in a memory unit provided in the image processing system, and a comparison provided in the image processing system. By comparing and inspecting the image information from the sensor and the reference data by the unit, it is possible to find foreign matters such as scratches, defects, dust, etc. occurring in the sample. The comparison determination result from the comparison unit inside the image processing system is displayed on a display device such as a CRT monitor.

半導体製造用マスクなどの回路パターンは年々微細化しており、露光装置の解像度向上のため光源の短波長化が実施されている。現在はＡｒＦレーザを用いた波長１９３ｎｍの光が用いられている。マスク検査に当たっては、上記の手順にてマスク画像を採取するために用いられるＣＣＤあるいはＴＤＩ等のカメラなどにはｍＪ／ｃｍ２レベルで十分な出力が得られるよう高感度化が求められている。しかし、紫外光に対して高い感度を得るセンサは同時に放射線などの高エネルギー粒子線に対しても感度を有することとなり、放射線がセンサ面に到達することであたかも画像にスポット状もしくは彗星状の輝点（画像ノイズ）である偽像が生じ、欠陥検査の妨げになる。放射線は宇宙線・放射性同位体からの放出など自然界にある存在確率を以って生じるため、センサを動作させた状態であれば必ず上記の画像ノイズである偽像が発生する可能性がある。例えばマスク１枚の欠陥検査中は数時間程度の間連続して画像を採取し続ける必要があり、１０数個程度の無視できない頻度で偽像が検出される。 Circuit patterns such as semiconductor manufacturing masks are becoming finer year by year, and light sources have been shortened to improve the resolution of exposure apparatuses. Currently, light having a wavelength of 193 nm using an ArF laser is used. In the mask inspection, high sensitivity is required so that a sufficient output can be obtained at the mJ / cm 2 level for a camera such as a CCD or TDI used for taking a mask image by the above procedure. However, a sensor that obtains high sensitivity to ultraviolet light is also sensitive to high-energy particle beams such as radiation, and as a result of the radiation reaching the sensor surface, it appears as if the image has a spot-like or comet-like brightness. A false image that is a point (image noise) is generated, which hinders defect inspection. Since radiation is generated with a natural existence probability such as emission from cosmic rays and radioactive isotopes, there is a possibility that a false image, which is the above-described image noise, is generated whenever the sensor is operated. For example, during defect inspection of one mask, it is necessary to continuously collect images for several hours, and false images are detected with a frequency that cannot be ignored, such as about a dozen.

ノイズの原因となる上記粒子線は重金属により遮蔽が可能であり、遮蔽材料としてカメラ周囲に配置することでカメラ内部への到達を防止できるが、遮蔽材として知られている鉛、タングステンは比重が大きく（鉛：１１．３６ｇ／ｃｍ３、タングステン：１９．３ｇ／ｃｍ３）、周囲を包囲するカバーが大型化すると重量が増大すること、光学系メンテナンス時に光路へのアクセスが困難になるなどの問題が生じる。上記問題を回避するためカメラ単体の周囲を遮蔽材料でカバーすることが考えられるが、カメラのセンサは入射する光学画像に対して開口している必要があり遮蔽できず、発生確率は低減するものの十分な効果が得られないという問題がある。 The particle beam that causes noise can be shielded by heavy metals and can be prevented from reaching the camera by placing it around the camera as a shielding material. Lead and tungsten, known as shielding materials, have a specific gravity. Large (Lead: 11.36 g / cm3, Tungsten: 19.3 g / cm3), Increasing the size of the surrounding cover increases the weight and makes it difficult to access the optical path during optical system maintenance. Arise. In order to avoid the above problem, it is conceivable to cover the periphery of the camera alone with a shielding material, but the camera sensor needs to be open to the incident optical image and cannot be shielded, although the probability of occurrence is reduced. There is a problem that a sufficient effect cannot be obtained.

センサに宇宙線が衝突したことを検出するためのセンサを設置し、宇宙線の影響を除去する撮像装置（特許文献１参照）があり、又は、Ｘ線を遮蔽するＸ線検査装置（特許文献２参照）がある。
特開平５−３１２９５５特開２００５−３５１７９４ There is an imaging device (see Patent Document 1) that installs a sensor for detecting the impact of cosmic rays on the sensor and removes the influence of cosmic rays, or an X-ray inspection device that shields X-rays (Patent Document) 2).
JP-A-5-312955 JP 2005-351794 A

（１）本発明は、外乱を防止する画像採取装置及び試料検査装置を提供することにある。
（２）また、本発明は、宇宙線などの放射線を遮断する画像採取装置及び試料検査装置を提供することにある。 (1) An object of the present invention is to provide an image capturing device and a sample inspection device that prevent disturbance.
(2) It is another object of the present invention to provide an image capturing device and a sample inspection device that block radiation such as cosmic rays.

（１）本発明の一実施の形態は、パターンを有する試料に照射する光源と、光源から試料に照射した光を受光して、パターン画像を採取するセンサと、センサ前方に配置され、光路を曲げる光路変更体と、光路を包囲し、センサに入射する放射線を遮蔽する重金属の遮蔽体と、を備え、遮蔽体は、第１筒材、第１筒材に対し屈曲して接続される第２筒材を有し、第１筒材が光路変更体に入射する少なくとも一部の光路を包囲し、第２筒材がセンサ前方の光路を包囲し、第１筒材と第２筒材の接続部が光路変更体を包囲する、画像採取装置にある。
（２）又、本発明の一実施の形態は、パターンを有する試料に照射する光源と、試料に照射した光を受光して、測定画像を採取するセンサと、センサ前方に配置され、光路を曲げる光路変更体と、光路を包囲し、センサに入射する放射線を遮蔽する重金属の遮蔽体と、測定画像と基準画像とを比較する比較部と、を備え、遮蔽体は、第１筒材、第１筒材に対し屈曲して接続される第２筒材を有し、第１筒材が光路変更体に入射する少なくとも一部の光路を包囲し、第２筒材がセンサ前方の光路を包囲し、第１筒材と第２筒材の接続部が光路変更体を包囲する、試料検査装置にある。
(1) In one embodiment of the present invention, a light source that irradiates a sample having a pattern, a sensor that receives light irradiated on the sample from the light source and collects a pattern image, a sensor image that is disposed in front of the sensor, An optical path changing body that bends, and a heavy metal shielding body that surrounds the optical path and shields radiation incident on the sensor, the shielding body being bent and connected to the first tubular material and the first tubular material. Two cylindrical members, the first cylindrical member surrounds at least a part of the optical path incident on the optical path changing body, the second cylindrical member surrounds the optical path in front of the sensor, and the first cylindrical member and the second cylindrical member In the image capturing device, the connecting portion surrounds the optical path changing body.
(2) Further, according to one embodiment of the present invention, a light source that irradiates a sample having a pattern, a sensor that receives light irradiated to the sample and collects a measurement image, a sensor image that is disposed in front of the sensor, An optical path changing body that bends, a heavy metal shielding body that surrounds the optical path and shields radiation incident on the sensor, and a comparison unit that compares the measurement image and the reference image. A second tubular member that is bent and connected to the first tubular member, the first tubular member surrounds at least a part of an optical path incident on the optical path changing body, and the second tubular member includes an optical path in front of the sensor; The sample inspection apparatus surrounds and the connection portion of the first tubular member and the second tubular member surrounds the optical path changing body.

以下、本発明の詳細を実施の形態によって説明する。 Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to embodiments.

（画像取得装置）
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る画像取得装置の概略的構成を示す図である。画像取得装置２０は、パターンを有する試料に照射する光源３０、光源３０から試料１００に照射した光を受光して、パターン画像を採取するセンサ１２６、センサ前方に配置され、光軸即ち光路を曲げる光路変更体、光路を包囲し、センサに入射する放射線６０を遮蔽する遮蔽体５０などを備えている。光源３０は、例えば、波長１９９ｎｍレーザを用いる。光源３０から出た光は、照明光学系３２を介してマスクなどの試料１００を照射する。試料１００は、ＸＹθテーブル１１６に載置され、ＸＹθ方向に移動制御される。試料１００を透過した光束は、レンズ、ミラーなどの光学機器を有する結像光学系１２２を介してセンサ１２６に入射する。結像光学系１２２は、例えば、第１光路３４、第１光路変更機器４０、第２光路３６、第２光路変更機器４２、第３光路３８などを備えている。第２光路変更機器４２は、センサ１２６の受光面の前方に配置されている。試料１００の透過光束は、第１光路３４を通過して第１光路変更機器４０で曲げられ、更に、第２光路３６を通過して第２光路変更機器４２で曲げられ、第３光路３８を通過してセンサ１２６の受光面に入射する。 (Image acquisition device)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention. The image acquisition device 20 is disposed in front of the light source 30 that irradiates a sample having a pattern, the light 126 that is irradiated from the light source 30 to the sample 100, and collects a pattern image, and bends the optical axis, that is, the optical path. An optical path changing body, a shielding body 50 that surrounds the optical path and shields radiation 60 incident on the sensor, and the like are provided. As the light source 30, for example, a laser having a wavelength of 199 nm is used. The light emitted from the light source 30 irradiates the sample 100 such as a mask through the illumination optical system 32. The sample 100 is placed on the XYθ table 116 and controlled to move in the XYθ direction. The light beam that has passed through the sample 100 is incident on the sensor 126 via the imaging optical system 122 having optical devices such as lenses and mirrors. The imaging optical system 122 includes, for example, a first optical path 34, a first optical path changing device 40, a second optical path 36, a second optical path changing device 42, a third optical path 38, and the like. The second optical path changing device 42 is disposed in front of the light receiving surface of the sensor 126. The transmitted light beam of the sample 100 passes through the first optical path 34 and is bent by the first optical path changing device 40, passes through the second optical path 36, and is bent by the second optical path changing device 42, and passes through the third optical path 38. Passes and enters the light receiving surface of the sensor 126.

なお、図１では、試料１００の透過光について示しているが、試料１００の裏面から別の照明光学系により照明光を照射して、試料１００の裏面からの反射光を結像光学系１２２を介してセンサ１２６に照射してもよい。又は、試料１００の透過光と反射光は、センサ１２６で受光し、又は複数のセンサで別々に受光することもできる。光路変更機器４０、４２は、光路を曲げることができるものであれば、どのようなものでもよく、例えば、折り返しミラー、プリズムなどの光学機器を使用することができる。 Although FIG. 1 shows the transmitted light of the sample 100, illumination light is irradiated from the back surface of the sample 100 by another illumination optical system, and reflected light from the back surface of the sample 100 is transmitted through the imaging optical system 122. The sensor 126 may be irradiated via. Alternatively, the transmitted light and reflected light of the sample 100 can be received by the sensor 126, or can be received separately by a plurality of sensors. The optical path changing devices 40 and 42 may be any devices that can bend the optical path. For example, optical devices such as a folding mirror and a prism can be used.

（遮蔽体）
宇宙線などの放射線を遮蔽する遮蔽体５０は、センサ１２６付近に配置して、センサ１２６を放射線から遮蔽する。遮蔽体５０は、特に、放射線６０が光路方向からセンサ１２６への入射を遮蔽する。遮蔽体５０は、例えば、Ｌ字型に接続した第１筒材と第２筒材を備え、直進する放射線を遮蔽する。第１筒材と第２筒材の接続部も放射線を遮蔽する。遮蔽体５０は、センサ１２６の前方に配置された第２光路変更機器４２の前後の第２光路３６と第３光路を包囲する。例えば、Ｌ字型に接続した第１筒材と第２筒材を備え、これらの接続部も放射線を遮蔽する。第１筒材５２は、第２光路３６の少なくとも一部を包囲する。第２筒材５４は、第３光路３８を包囲する。第１筒材５２と第２筒材５４は、第２光路変更機器４２を包囲すると、遮蔽構造が簡単となる。 (Shield)
A shield 50 that shields radiation such as cosmic rays is disposed near the sensor 126 to shield the sensor 126 from radiation. In particular, the shield 50 shields the radiation 60 from entering the sensor 126 from the optical path direction. The shield 50 includes, for example, a first tubular member and a second tubular member connected in an L shape, and shields radiation that travels straight. The connecting portion between the first tubular member and the second tubular member also shields radiation. The shield 50 surrounds the second optical path 36 and the third optical path before and after the second optical path changing device 42 disposed in front of the sensor 126. For example, a first tubular member and a second tubular member connected in an L shape are provided, and these connecting portions also shield radiation. The first tubular member 52 surrounds at least a part of the second optical path 36. The second tubular member 54 surrounds the third optical path 38. When the first tubular member 52 and the second tubular member 54 surround the second optical path changing device 42, the shielding structure is simplified.

遮蔽体５０は、開口部から進入した放射線が、センサ１２６に到達しない構造となっている。第１筒材５２は、第２光路３６のその開口部５００から進入した放射線６０が、センサ１２６に到達しない構造となっている。例えば、図１の放射線６０は、第１筒材５２の筒の外周で反射、吸収などにより遮蔽され、第１筒材５２の内部に進入することができない。もし、第１筒材５２が短いと、放射線６０は、第１筒材５２の開口部５００から進入し、破線で示した直線上を直進し、センサ１２６の受光面に到達し、測定画像に放射線６０の偽像を発生する。そのため、第１筒材５２は、放射線６０が開口部５００から進入してセンサ１２６に到達しない長さ以上必要である。 The shield 50 has a structure in which the radiation that has entered from the opening does not reach the sensor 126. The first tubular member 52 has a structure in which the radiation 60 that has entered from the opening 500 of the second optical path 36 does not reach the sensor 126. For example, the radiation 60 in FIG. 1 is shielded by reflection, absorption, and the like on the outer periphery of the first cylindrical member 52 and cannot enter the first cylindrical member 52. If the first tubular member 52 is short, the radiation 60 enters from the opening 500 of the first tubular member 52, travels straight on the straight line indicated by the broken line, reaches the light receiving surface of the sensor 126, and appears in the measurement image. A false image of the radiation 60 is generated. For this reason, the first tubular member 52 needs to be longer than the length at which the radiation 60 does not enter the opening 500 and reach the sensor 126.

このように、光路変更機器４２をセンサ１２６の受光面の前方に配置し、光路を曲げて、試料１００のパターンの画像を受光面に入射できるようにし、曲げられた光路の前後を遮蔽体５０で包囲することにより、簡単な小さな構造でもって、センサ１２６の前方から来る放射線を遮蔽することができる。また、遮蔽体５０は、センサ１２６に不要な外乱光が入射することを防ぐこともできる。又は、遮蔽体５０は、光路に生じる空気の流れも抑制し、気体密度の変化による屈折率変化が引き起こす画像の揺らぎをも除去することもできる。 In this way, the optical path changing device 42 is disposed in front of the light receiving surface of the sensor 126, the optical path is bent so that an image of the pattern of the sample 100 can be incident on the light receiving surface, and the shield 50 is provided before and after the bent optical path. , The radiation coming from the front of the sensor 126 can be shielded with a simple small structure. The shield 50 can also prevent unnecessary disturbance light from entering the sensor 126. Alternatively, the shield 50 can also suppress the flow of air generated in the optical path, and can remove image fluctuations caused by a change in refractive index due to a change in gas density.

図２は、センサ１２６周辺の遮蔽体５０を示している。遮蔽体５０は、センサ１２６の背面と側面と周辺を包囲する包囲材５６と、包囲材の開口部に接続され、センサ１２６の受光面に入る第３光路３８を包囲する接続突起５８とを備えている。第２筒体５３は、接続突起５８の外周に摺動、即ちスライドして嵌め込むことができる。これにより、第２筒体５３と包囲材５６は取り外し可能となる。このような構成を取ることにより、放射線がどの方向から来ても、センサ１２６を放射線から遮蔽することができる。 FIG. 2 shows the shield 50 around the sensor 126. The shield 50 includes a surrounding member 56 that surrounds the back surface, side surface, and periphery of the sensor 126, and a connection protrusion 58 that is connected to the opening of the surrounding member and surrounds the third optical path 38 that enters the light receiving surface of the sensor 126. ing. The second cylinder 53 can be fitted on the outer periphery of the connection protrusion 58 by sliding, that is, sliding. Thereby, the 2nd cylinder 53 and the surrounding material 56 become removable. By adopting such a configuration, the sensor 126 can be shielded from the radiation no matter which direction the radiation comes from.

遮蔽体５０の材料は、放射線を遮蔽できる材料ならどのようなものでも良く、例えば、荷電粒子、電子線、ガンマ線などを遮蔽する鉛、タングステンなどの重金属を利用することができる。重金属は、比重が大きいので、大きな形状の遮蔽体５０とすることは、実際上不適当である。遮蔽体５０は、放射線を遮蔽する材料で、円筒状、断面が多角形の筒状など、光路の周囲を密閉して、放射線の進入を防止するものが良い。 Any material can be used for the shield 50 as long as it can shield radiation. For example, heavy metals such as lead and tungsten that shield charged particles, electron beams, gamma rays, and the like can be used. Since heavy metal has a large specific gravity, it is practically inappropriate to use a large-shaped shield 50. The shield 50 is a material that shields radiation, and is preferably a cylinder, a cylinder with a polygonal cross section, or the like that seals the periphery of the optical path to prevent radiation from entering.

（試料検査装置）
図３は、試料検査装置１０の内部構成を示す概念図である。試料検査装置１０は、マスクやウェハ等の基板を試料１００として、試料１００のパターンＡの欠陥を検査するものである。試料検査装置１０は、光学画像取得部１１０と制御系回路１５０とを備えている。光学画像取得部１１０は、オートローダ１１２、照明光を発生する照明装置１１４、ＸＹθテーブル１１６、ＸＹθモータ１１８、レーザ測長システム１２０、第１結像光学系１２２０、ミラー１２２２、第１結像光学系１２２４、遮蔽体５０、ピエゾ素子１２４、パターン画像を受光するフォトダイオードアレイなどのセンサ１２６、センサ回路１２８などを備えている。制御系回路１５０では、制御計算機となるＣＰＵ１５２が、データ伝送路となるバス１５４を介して、大容量記憶装置１５６、メモリ装置１５８、表示装置１６０、印字装置１６２、オートローダ制御回路１７０、テーブル制御回路１７２、オートフォーカス制御回路１７４、展開回路１７６、参照回路１７８、比較回路１８０、位置回路１８２などに接続されている。展開回路１７６、参照回路１７８、比較回路１８０、位置回路１８２は、図３に示すように、相互に接続されている。ＸＹθテーブル１１６は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータなどのＸＹθモータ１１８により駆動される。 (Sample inspection equipment)
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the internal configuration of the sample inspection apparatus 10. The sample inspection apparatus 10 inspects a defect of the pattern A of the sample 100 using a substrate such as a mask or a wafer as the sample 100. The sample inspection apparatus 10 includes an optical image acquisition unit 110 and a control system circuit 150. The optical image acquisition unit 110 includes an autoloader 112, an illumination device 114 that generates illumination light, an XYθ table 116, an XYθ motor 118, a laser length measurement system 120, a first imaging optical system 1220, a mirror 1222, and a first imaging optical system. 1224, a shield 50, a piezo element 124, a sensor 126 such as a photodiode array that receives a pattern image, a sensor circuit 128, and the like. In the control system circuit 150, a CPU 152 serving as a control computer is connected to a mass storage device 156, a memory device 158, a display device 160, a printing device 162, an autoloader control circuit 170, a table control circuit via a bus 154 serving as a data transmission path. 172, an autofocus control circuit 174, a development circuit 176, a reference circuit 178, a comparison circuit 180, a position circuit 182 and the like. The expansion circuit 176, the reference circuit 178, the comparison circuit 180, and the position circuit 182 are connected to each other as shown in FIG. The XYθ table 116 is driven by an XYθ motor 118 such as an X-axis motor, a Y-axis motor, or a θ-axis motor.

なお、図１の画像採取装置２０は、図３の光学画像取得部１１０の一部であり、照明光を発生する照明装置１１４、ＸＹθテーブル１１６、ＸＹθモータ１１８、レーザ測長システム１２０、結像光学系１２２、ピエゾ素子１２４、パターン画像を受光するフォトダイオードアレイなどのセンサ１２６、センサ回路１２８などで構成することができる。光源３０と照明光学系３２は、照明装置１１４で構成される。結像光学系１２２は、第１結像光学系１２２０、ミラー１２２２、第１結像光学系１２２４などで構成される。図３では、本実施の形態を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。試料検査装置１０にとって、通常、必要なその他の構成が含まれる。 The image capturing device 20 in FIG. 1 is a part of the optical image acquisition unit 110 in FIG. 3, and includes an illumination device 114 that generates illumination light, an XYθ table 116, an XYθ motor 118, a laser length measurement system 120, and an imaging. The optical system 122, the piezo element 124, a sensor 126 such as a photodiode array that receives a pattern image, a sensor circuit 128, and the like can be used. The light source 30 and the illumination optical system 32 are configured by an illumination device 114. The imaging optical system 122 includes a first imaging optical system 1220, a mirror 1222, a first imaging optical system 1224, and the like. In FIG. 3, description of components other than those necessary for describing the present embodiment is omitted. The sample inspection apparatus 10 usually includes other necessary configurations.

（光学画像取得部の動作）
試料１００は、オートローダ制御回路１７０により駆動されるオートローダ１１２から自動的に搬送され、ＸＹθテーブル１１６の上に配置される。試料１００は、照明装置１１４によって上方から光が照射される。試料１００の下方には、結像光学系１２２、センサ１２６及びセンサ回路１２８が配置されている。露光用マスクなどの試料１００を透過した光又は反射した光は、結像光学系１２２を介して、センサ１２６に光学像として結像する。オートフォーカス制御回路１７４は、試料１００のたわみやＸＹθテーブル１１６のＺ軸（Ｘ軸とＹ軸と直交する）方向への変動を吸収するため、ピエゾ素子１２４を制御して、試料１００への焦点合わせを行なう。 (Operation of optical image acquisition unit)
The sample 100 is automatically transported from the autoloader 112 driven by the autoloader control circuit 170 and placed on the XYθ table 116. The sample 100 is irradiated with light from above by the illumination device 114. An imaging optical system 122, a sensor 126, and a sensor circuit 128 are arranged below the sample 100. Light transmitted through or reflected by the sample 100 such as an exposure mask forms an optical image on the sensor 126 via the imaging optical system 122. The autofocus control circuit 174 controls the piezo element 124 in order to absorb the deflection of the sample 100 and the fluctuation of the XYθ table 116 in the Z-axis direction (perpendicular to the X-axis and the Y-axis). Align.

ＸＹθテーブル１１６は、ＣＰＵ１５２の制御の下にテーブル制御回路１７２により駆動される。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータ１１８の様な駆動系によって移動可能となる。これらのＸモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。ＸＹθテーブル１１６の移動位置は、レーザ測長システム１２０により測定され、位置回路１８２に供給される。センサ１２６で受光した光学像は、センサ回路１２８で測定画像の電子データとなる。センサ回路１２８から出力された試料１００の光学画像は、位置回路１８２から出力されたＸＹθテーブル１１６上における試料１００の位置を示すデータとともに比較回路１８０に送られる。参照画像も比較回路１８０に送られる。 The XYθ table 116 is driven by the table control circuit 172 under the control of the CPU 152. It can be moved by a drive system such as a three-axis (XY-θ) motor 118 driven in the X-axis direction, Y-axis direction, and θ-direction. For example, step motors can be used as these X motor, Y motor, and θ motor. The movement position of the XYθ table 116 is measured by the laser length measurement system 120 and supplied to the position circuit 182. The optical image received by the sensor 126 becomes electronic data of a measurement image by the sensor circuit 128. The optical image of the sample 100 output from the sensor circuit 128 is sent to the comparison circuit 180 together with data indicating the position of the sample 100 on the XYθ table 116 output from the position circuit 182. The reference image is also sent to the comparison circuit 180.

なお、ＸＹθテーブル１１６上の試料１００は、オートローダ制御回路１７０により検査終了後に自動的に排出される。なお、光学画像の測定画像は、例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を表現している。 The sample 100 on the XYθ table 116 is automatically discharged by the autoloader control circuit 170 after the inspection is completed. Note that the measurement image of the optical image is, for example, 8-bit unsigned data, and represents the brightness gradation of each pixel.

（参照画像の生成）
試料１００のパターン形成時に用いた設計データ２０は、大容量記憶装置１５６に記憶される。設計データ２０は、ＣＰＵ１５２によって大容量記憶装置１５６から展開回路１７６に入力される。設計データの展開工程として、展開回路１７６は、試料１００の設計データを２値ないしは多値の原イメージデータに変換して、この原イメージデータを参照回路１７８に送付する。参照回路１７８は、原イメージデータに適切なフィルタ処理を施し、測定画像に類似する参照画像を生成する。センサ回路１２８から得られた測定画像は、結像光学系１２２の解像特性やセンサ１２６のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態にあると言える。この状態では測定画像と参照画像の特性に差異があるので、設計データ側の原イメージデータにも参照回路１７８によりフィルタ処理を施し、測定画像に合わせる。 (Reference image generation)
The design data 20 used when forming the pattern of the sample 100 is stored in the mass storage device 156. The design data 20 is input from the mass storage device 156 to the expansion circuit 176 by the CPU 152. As a design data development process, the development circuit 176 converts the design data of the sample 100 into binary or multivalued original image data, and sends the original image data to the reference circuit 178. The reference circuit 178 performs an appropriate filter process on the original image data, and generates a reference image similar to the measurement image. It can be said that the measurement image obtained from the sensor circuit 128 is in a state in which a filter is applied due to the resolution characteristics of the imaging optical system 122, the aperture effect of the sensor 126, and the like. In this state, there is a difference between the characteristics of the measurement image and the reference image. Therefore, the original image data on the design data side is also filtered by the reference circuit 178 to match the measurement image.

（測定画像の取得）
図４は、測定画像の取得手順を説明するための図である。試料１００の被検査領域は、Ｙ軸方向にスキャン幅Ｗで仮想的に分割される。即ち、被検査領域は、スキャン幅Ｗの短冊状の複数のストライプ１０２に仮想的に分割される。更に、その分割された各ストライプ１０２が連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１１６が制御される。ＸＹθテーブル１１６は、Ｘ軸に沿って移動して、測定画像は、ストライプ１０２として取得される。ストライプ１０２は、図４では、Ｙ軸方向のスキャン幅Ｗを持ち、長手方向がＸ軸方向の長さを有する矩形の形状である。試料１００を透過した光、又は試料１００で反射した光は、結像光学系１２２を介してセンサ１２６に入射する。センサ１２６上には、図４に示されるような仮想的に分割されたパターンの短冊状領域の一部が拡大された光学像として結像される。図４に示されるようなスキャン幅Ｗの画像を連続的に受光する。センサ１２６は、第１のストライプ１０２における画像を取得した後、第２のストライプ１０２における画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの画像を連続的に入力する。スキャン幅Ｗは、例えば２０４８画素程度とする。第３のストライプ１０２における画像を取得する場合には、第２のストライプ１０２における画像を取得する方向とは逆方向、即ち、第１のストライプ１０２における画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。 (Acquisition of measurement image)
FIG. 4 is a diagram for explaining a measurement image acquisition procedure. The inspection area of the sample 100 is virtually divided by the scan width W in the Y-axis direction. That is, the inspection area is virtually divided into a plurality of strip-like stripes 102 having a scan width W. Further, the XYθ table 116 is controlled so that the divided stripes 102 are continuously scanned. The XYθ table 116 moves along the X axis, and the measurement image is acquired as the stripe 102. In FIG. 4, the stripe 102 has a rectangular shape having a scan width W in the Y-axis direction and a longitudinal direction having a length in the X-axis direction. Light transmitted through the sample 100 or reflected by the sample 100 is incident on the sensor 126 via the imaging optical system 122. On the sensor 126, a part of a strip-shaped region of a virtually divided pattern as shown in FIG. 4 is formed as an enlarged optical image. Images with a scan width W as shown in FIG. 4 are continuously received. After acquiring the image in the first stripe 102, the sensor 126 continuously inputs the image having the scan width W while moving the image in the second stripe 102 in the opposite direction. The scan width W is about 2048 pixels, for example. When acquiring the image in the third stripe 102, the image is acquired while moving in the direction opposite to the direction in which the image in the second stripe 102 is acquired, that is, in the direction in which the image in the first stripe 102 is acquired. To do.

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。これらの実施の形態に示すように、センサに入射した宇宙線などの放射線を遮蔽して、測定画像で発生する偽像を抑制し、検出感度の高い検査を行うことができる。例えば、ＤＵＶレーザ光を照射してマスク上に形成されるパターン画像を採取するセンサにおいて、センサ面への宇宙線その他の荷電粒子線入射による画像ノイズ発生を生じないパターン検査を実現することができる。 The embodiments have been described above with reference to specific examples. As shown in these embodiments, radiation such as cosmic rays incident on the sensor can be shielded to suppress false images generated in the measurement image, and inspection with high detection sensitivity can be performed. For example, in a sensor that collects a pattern image formed on a mask by irradiating DUV laser light, it is possible to realize pattern inspection that does not generate image noise due to incidence of cosmic rays or other charged particle beams on the sensor surface. .

以上の説明において、「〜部」、「〜回路」或いは「〜工程」、「〜ステップ」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。又は、これらの組み合わせで実現しても良い。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。 In the above description, what is described as “to part”, “to circuit” or “to process” and “to step” can be configured by a computer-operable program. Or you may make it implement by not only the program used as software but the combination of hardware and software. Alternatively, a combination with firmware may be used. Alternatively, a combination of these may be realized. When configured 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).

本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。各実施の形態では、ＸＹθテーブル１１６が移動することで検査位置が走査されているが、ＸＹθテーブル１１６を固定し、その他の光学系が移動するように構成しても構わない。すなわち、相対移動すればよい。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てあるが、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。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試料検査装置は、本発明の範囲に包含される。 The present invention is not limited to these specific examples. In each embodiment, the inspection position is scanned by moving the XYθ table 116. However, the XYθ table 116 may be fixed and other optical systems may be moved. That is, relative movement may be performed. In addition, although descriptions of parts that are not directly necessary for the description of the present invention, such as the device configuration and control method, are omitted, the required device configuration and control method can be appropriately selected and used. In addition, all sample inspection apparatuses that 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.

実施の形態における画像採取装置を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the image sampling device in embodiment. センサを包囲する遮蔽体を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the shielding body which surrounds a sensor. 実施の形態における試料検査装置を説明するためのブロックである。It is a block for demonstrating the sample inspection apparatus in embodiment. 測定画像の取得手順を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the acquisition procedure of a measurement image.

符号の説明Explanation of symbols

１０・・・試料検査装置
２０・・・画像採取装置
３０・・・光源
３２・・・照明光学系
３４・・・第１光路
３６・・・第２光路
３８・・・第３光路
４０・・・第１光路変更機器
４２・・・第２光路変更機器
５０・・・遮蔽体
５２・・・第１筒材
５４・・・第２筒材
５６・・・包囲体
５８・・・接続突起
６０・・・放射線
１００・・試料
１０２・・ストライプ
１１０・・光学画像取得部
１１２・・オートローダ
１１４・・照明装置
１１６・・ＸＹθテーブル
１１８・・ＸＹθモータ
１２０・・レーザ測長システム
１２２・・結像光学系
１２２０・第１結像光学系
１２２２・ミラー
１２２４・第２結像光学系
１２４・・ピエゾ素子
１２６・・センサ
１２８・・センサ回路
１５０・・制御系回路
１５２・・ＣＰＵ
１５４・・バス
１５６・・大容量記憶装置
１５８・・メモリ装置
１６０・・表示装置
１６２・・印字装置
１７０・・オートローダ制御回路
１７２・・テーブル制御回路
１７４・・オートフォーカス制御回路
１７６・・展開回路
１７８・・参照回路
１８０・・比較回路
１８２・・位置回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sample inspection apparatus 20 ... Image sampling device 30 ... Light source 32 ... Illumination optical system 34 ... 1st optical path 36 ... 2nd optical path 38 ... 3rd optical path 40 ... First optical path changing device 42 ... second optical path changing device 50 ... shielding body 52 ... first tubular member 54 ... second tubular member 56 ... enclosure 58 ... connecting protrusion 60 ... Radiation 100, Sample 102, Stripe 110, Optical image acquisition unit 112, Autoloader 114, Illumination device 116, XYθ table 118, XYθ motor 120, Laser measuring system 122, Imaging Optical system 1220, first imaging optical system 1222, mirror 1224, second imaging optical system 124, piezo element 126, sensor 128, sensor circuit 150, control system circuit 152, CPU
154 ·· Bus 156 · · Mass storage device 158 · · Memory device 160 · · Display device 162 · · Printing device 170 · · Autoloader control circuit 172 · · Table control circuit 174 · · Autofocus control circuit 176 · · Expansion circuit 178 .. Reference circuit 180 .. Comparison circuit 182 .. Position circuit

Claims

パターンを有する試料に照射する光源と、
光源から試料に照射した光を受光して、パターン画像を採取するセンサと、
センサ前方に配置され、光路を曲げる光路変更体と、
光路を包囲し、センサに入射する放射線を遮蔽する重金属の遮蔽体と、を備え、
前記遮蔽体は、第１筒材、前記第１筒材に対し屈曲して接続される第２筒材を有し、前記第１筒材が前記光路変更体に入射する少なくとも一部の光路を包囲し、前記第２筒材が前記センサ前方の光路を包囲し、前記第１筒材と前記第２筒材の接続部が前記光路変更体を包囲する、画像採取装置。 A light source for irradiating a sample having a pattern;
A sensor that receives light emitted from the light source to the sample and collects a pattern image;
An optical path changing body arranged in front of the sensor and bending the optical path;
A heavy metal shield that surrounds the optical path and shields radiation incident on the sensor;
The shield has a first tubular member, a second tubular member bent and connected to the first tubular member, and the first tubular member has at least a part of an optical path incident on the optical path changing member. An image capturing device that surrounds, the second cylindrical member surrounds an optical path in front of the sensor, and a connection portion between the first cylindrical member and the second cylindrical member surrounds the optical path changing body.

請求項１に記載の画像採取装置において、
前記遮蔽体は、前記センサの背面と側面を包囲する包囲材を有する、画像採取装置。 The image capturing device according to claim 1,
The image capturing apparatus, wherein the shield includes a surrounding member that surrounds a back surface and a side surface of the sensor.

請求項１に記載の画像採取装置において、
遮蔽体は、光路内の気体の流れを抑制する、画像採取装置。 The image capturing device according to claim 1,
The shield is an image capturing device that suppresses the flow of gas in the optical path.

パターンを有する試料に照射する光源と、
試料に照射した光を受光して、測定画像を採取するセンサと、
センサ前方に配置され、光路を曲げる光路変更体と、
光路を包囲し、センサに入射する放射線を遮蔽する重金属の遮蔽体と、
測定画像と基準画像とを比較する比較部と、を備え、
前記遮蔽体は、第１筒材、前記第１筒材に対し屈曲して接続される第２筒材を有し、前記第１筒材が前記光路変更体に入射する少なくとも一部の光路を包囲し、前記第２筒材が前記センサ前方の光路を包囲し、前記第１筒材と前記第２筒材の接続部が前記光路変更体を包囲する、試料検査装置。
A light source for irradiating a sample having a pattern;
A sensor that receives the light applied to the sample and collects a measurement image;
An optical path changing body arranged in front of the sensor and bending the optical path;
A heavy metal shield that surrounds the optical path and shields radiation incident on the sensor;
A comparison unit that compares the measurement image with the reference image,
The shield has a first tubular member, a second tubular member bent and connected to the first tubular member, and the first tubular member has at least a part of an optical path incident on the optical path changing member. A sample inspection apparatus that surrounds, the second cylindrical member surrounds an optical path in front of the sensor, and a connection portion between the first cylindrical member and the second cylindrical member surrounds the optical path changing body.