JP5075946B2 - Pattern inspection apparatus and pattern inspection method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、パターン検査装置およびパターン検査方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a pattern inspection apparatus and a pattern inspection method.
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。 In recent years, the circuit line width required for a semiconductor element has been increasingly narrowed as a large scale integrated circuit (LSI) is highly integrated and has a large capacity. These semiconductor elements use an original pattern pattern (also referred to as a mask or a reticle, hereinafter referred to as a mask) on which a circuit pattern is formed, and the pattern is exposed and transferred onto a wafer by a reduction projection exposure apparatus called a stepper. It is manufactured by forming a circuit. Therefore, a pattern drawing apparatus capable of drawing a fine circuit pattern is used for manufacturing a mask for transferring such a fine circuit pattern onto a wafer. A pattern circuit may be directly drawn on a wafer using such a pattern drawing apparatus. Alternatively, development of a laser beam drawing apparatus for drawing using a laser beam in addition to an 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ろうとしている。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, improvement in yield is indispensable for manufacturing an LSI that requires a large amount of manufacturing cost. However, as represented by a 1 gigabit class DRAM (Random Access Memory), the pattern constituting the LSI is about to be in the order of submicron to nanometer. One of the major factors that reduce the yield is a pattern defect of a mask used when an ultrafine pattern is exposed and transferred onto a semiconductor wafer by a photolithography technique. 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 that inspects defects in a transfer mask used in LSI manufacturing.
一方、マルチメディア化の進展に伴い、LCD(Liquid Crystal Display:液晶ディスプレイ)は、500mm×600mm、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積LCDのパターン及び大面積LCDを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査する試料検査装置の開発も急務となってきている。 On the other hand, with the development of multimedia, LCDs (Liquid Crystal Display) are increasing in size of the liquid crystal substrate to 500 mm × 600 mm or more, and TFTs (Thin Film Transistors) formed on the liquid crystal substrate. : Thin film transistors) and the like are being miniaturized. Therefore, it is required to inspect a very small pattern defect over a wide range. For this reason, there is an urgent need to develop a sample inspection apparatus for efficiently inspecting defects of a photomask used in manufacturing such a large area LCD pattern and a large area LCD in a short time.
ここで、従来のパターン検査装置では、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ことが知られている。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データ(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、形状や出力信号レベルが一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する。 Here, in a conventional pattern inspection apparatus, 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 and an identical pattern on the sample are captured. It is known to perform an inspection by comparing with an optical image. For example, as a pattern inspection method, a “die to die inspection” that compares optical image data obtained by imaging the same pattern at different locations on the same mask, or a drawing apparatus that draws a pattern using pattern-designed CAD data as a mask Drawing data (design pattern data) converted into a device input format for input to the inspection device is input to the inspection device, design image data (reference image) is generated based on the drawing data, and measurement data obtained by imaging the pattern There is a “die to database test” that compares an optical image. In the inspection method in such an inspection apparatus, the sample is placed on the stage, and the stage is moved so that the light beam scans on the sample and the inspection is performed. The sample is irradiated with a light beam by a light source and an illumination optical system. The light transmitted or reflected by the sample is imaged on the sensor via the optical system. The image picked up by the sensor is sent to the comparison circuit as measurement data. The comparison circuit compares the measurement data and the reference data according to an appropriate algorithm after the alignment of the images, and determines that there is a pattern defect if the shape and the output signal level do not match.
マスクやウェハなどの半導体パターンの検査装置は、半導体パターン上の微細な欠陥を高分解能で検出することが要求されている。半導体パターンの検査装置で光学像を用いて検査を行う装置では、ラインセンサ、エリヤセンサ、若しくはTDI(タイムディレイインテグレーション)センサなどの固体撮像素子を用いたセンサが使用される。かかるセンサ上に光学系でパターンの拡大光学像が結像され、センサで得られた電気的な画像信号を処理して計測、検査を行っている。 Inspection apparatuses for semiconductor patterns such as masks and wafers are required to detect fine defects on a semiconductor pattern with high resolution. In an apparatus for inspecting an optical image using a semiconductor pattern inspection apparatus, a sensor using a solid-state image sensor such as a line sensor, an area sensor, or a TDI (Time Delay Integration) sensor is used. An enlarged optical image of the pattern is formed on the sensor by an optical system, and an electrical image signal obtained by the sensor is processed and measured and inspected.
ここで、半導体パターンの微細化に伴い、孤立ラインや所謂ラインアンドスペース(L/S)パターンが形成されたマスクでは、パターンの信号振幅、つまりコントラストが急激に低下することが確認されている。例えば、波長が13.5nmでウェハに露光されるEUVマスクにおける配線幅が100nm以下となるL/Sパターン等が挙げられる。撮像された光学画像のコントラストが低いと画像の分解能が低くなり高感度な検査を実現することが困難となる。そのため、センサからの出力データのコントラストを高くすることが求められる。しかしながら、従来、かかる問題を十分に解決する手法が確立されていなかった。 Here, it has been confirmed that the signal amplitude of the pattern, that is, the contrast rapidly decreases in the mask in which the isolated line or the so-called line and space (L / S) pattern is formed as the semiconductor pattern is miniaturized. For example, an L / S pattern having a wiring width of 100 nm or less in an EUV mask that is exposed to a wafer at a wavelength of 13.5 nm may be used. If the contrast of the picked-up optical image is low, the resolution of the image is low and it is difficult to realize a highly sensitive inspection. Therefore, it is required to increase the contrast of the output data from the sensor. However, conventionally, a method for sufficiently solving such a problem has not been established.
本発明の実施形態は、上述した問題点を克服し、信号振幅が低下したパターンが形成されたマスクを検査する場合であっても、検査で必要な十分なコントラストを得ることが可能な装置および方法を提供することを目的とする。 An embodiment of the present invention overcomes the above-described problems, and an apparatus capable of obtaining sufficient contrast necessary for inspection even when inspecting a mask on which a pattern having a reduced signal amplitude is formed, and It aims to provide a method.
実施形態によれば、パターン検査装置は、センサと、記憶装置と、階調変換部と、比較部と、を備えている。かかるセンサは、パターン形成された被検査マスクの光学画像を撮像する。記憶装置は、マスク種に応じて作成された複数の階調変換テーブルを記憶する。階調変換部は、前記記憶装置に記憶された複数の階調変換テーブルの中から前記被検査マスクの種類に対応する階調変換テーブルを選択し、選択された階調変換テーブルに沿って前記センサにより撮像された光学画像データの画素値を階調変換する。比較部は、階調変換された光学画像データの比較対象となる参照画像データを入力し、前記階調変換された光学画像データと前記参照画像データとを画素毎に比較する。前記複数の階調変換テーブルは、階調値或いは階調領域に応じて階調変換するための変化度合が可変に作成され、
前記比較部は、比較する際に、前記階調値或いは階調領域に応じて、複数の閾値を選択的に用い、
前記参照画像データは、前記光学画像データと同様の階調変換テーブルの比率で階調変換され、
前記参照データが示す階調レベルを基に、画素毎に、参照データの階調値が光学画像データにおいて階調分解能を上げた階調領域か、階調分解能を下げた階調領域かが判定される。
According to the embodiment, the pattern inspection apparatus includes a sensor, a storage device, a gradation conversion unit, and a comparison unit. Such a sensor captures an optical image of the patterned mask to be inspected. The storage device stores a plurality of gradation conversion tables created according to the mask type. The gradation conversion unit selects a gradation conversion table corresponding to the type of the mask to be inspected from a plurality of gradation conversion tables stored in the storage device, and the gradation conversion table selects the gradation conversion table corresponding to the selected gradation conversion table. The pixel value of the optical image data picked up by the sensor is subjected to gradation conversion. The comparison unit inputs reference image data to be compared with optical image data subjected to gradation conversion, and compares the optical image data subjected to gradation conversion with the reference image data for each pixel. In the plurality of gradation conversion tables, a change degree for gradation conversion according to a gradation value or a gradation region is variably created,
The comparison unit selectively uses a plurality of thresholds according to the gradation value or the gradation region when comparing,
The reference image data is gradation-converted at the same gradation conversion table ratio as the optical image data,
Based on the gradation level indicated by the reference data, for each pixel, it is determined whether the gradation value of the reference data is a gradation area where the gradation resolution is increased or a gradation area where the gradation resolution is reduced in the optical image data. Is done.
また、実施形態によれば、パターン検査方法は、パターン形成された被検査マスクの光学画像をセンサが撮像する工程と、マスク種に応じて作成された複数の階調変換テーブルを記憶する記憶装置に記憶された複数の階調変換テーブルの中から前記被検査マスクの種類に対応する階調変換テーブルを選択し、選択された階調変換テーブルに沿って前記センサにより撮像された光学画像データの画素値を階調変換する工程と、階調変換された光学画像データの比較対象となる参照画像データを入力し、前記階調変換された光学画像データと前記参照画像データとを画素毎に比較する工程と、を備えたことを特徴とする。前記被検査マスクの種類に応じて、予め定められたレシピに従って、検査の光量、センサの撮像時間、センサゲインの設定、および階調変換のための階調変換テーブルの設定を行う工程をさらに備え、
前記複数の階調変換テーブルは、階調値或いは階調領域に応じて階調変換するための変化度合が可変に作成され、
比較する際に、前記階調値或いは階調領域に応じて、複数の閾値を選択的に用いられ、
前記参照画像データは、前記光学画像データと同様の階調変換テーブルの比率で階調変換され、
前記参照データが示す階調レベルを基に、画素毎に、参照データの階調値が光学画像データにおいて階調分解能を上げた階調領域か、階調分解能を下げた階調領域かが判定される。
In addition, according to the embodiment, the pattern inspection method includes a step in which a sensor captures an optical image of a patterned mask to be inspected, and a storage device that stores a plurality of gradation conversion tables created according to the mask type A gradation conversion table corresponding to the type of the mask to be inspected is selected from a plurality of gradation conversion tables stored in the table, and optical image data captured by the sensor along the selected gradation conversion table is selected. The step of converting the gradation of the pixel value and the reference image data to be compared with the optical image data subjected to the gradation conversion are input, and the optical image data subjected to the gradation conversion and the reference image data are compared for each pixel. And a step of performing. In accordance with the type of the mask to be inspected, the method further includes the step of setting the light quantity for inspection, the imaging time of the sensor, the sensor gain, and the gradation conversion table for gradation conversion according to a predetermined recipe. ,
In the plurality of gradation conversion tables, a change degree for gradation conversion according to a gradation value or a gradation region is variably created,
When comparing, a plurality of threshold values are selectively used according to the gradation value or the gradation region,
The reference image data is gradation-converted at the same gradation conversion table ratio as the optical image data,
Based on the gradation level indicated by the reference data, for each pixel, it is determined whether the gradation value of the reference data is a gradation area where the gradation resolution is increased or a gradation area where the gradation resolution is reduced in the optical image data. Is done.
また、実施形態によれば、パターン検査方法は、パターン形成された被検査マスクの種類に応じて、予め定められたレシピに従って、検査の光量、センサの撮像時間、センサゲインの設定、および階調変換のための階調変換テーブルの設定を行う工程と、前記設定に沿って、前記センサにより撮像される光学画像データの欠陥検査を行う工程と、を備えたことを特徴とする。 In addition, according to the embodiment, the pattern inspection method includes a light amount for inspection, a sensor imaging time, a sensor gain setting, and a gradation according to a predetermined recipe according to the type of mask to be inspected. The method includes a step of setting a gradation conversion table for conversion, and a step of performing defect inspection of optical image data captured by the sensor in accordance with the setting.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。図1において、パターンが形成されたマスクやウェハ等の基板を試料して、かかる試料上のパターンの欠陥を検査するパターン検査装置100は、光学画像取得部150と制御系回路160を備えている。光学画像取得部150は、XYθテーブル102、光源103、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105、センサ回路106、レーザ測長システム122、オートローダ130、光量センサ142、及び照明光学系170を備えている。制御系回路160では、コンピュータとなる制御計算機110が、データ伝送路となるバス120を介して、位置回路107、比較回路108、展開回路111、参照回路112、センサ出力補正回路140、オートローダ制御回路113、テーブル制御回路114、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、プリンタ119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。センサ出力補正回路140は、センサ出力データの補正装置の一例となる。図1では、本第1の実施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。パターン検査装置100にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
(First embodiment)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a pattern inspection apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, a pattern inspection apparatus 100 that samples a substrate such as a mask or wafer on which a pattern is formed and inspects defects in the pattern on the sample includes an optical image acquisition unit 150 and a control system circuit 160. . The optical image acquisition unit 150 includes an XYθ table 102, a light source 103, an enlargement optical system 104, a photodiode array 105, a sensor circuit 106, a laser measurement system 122, an autoloader 130, a light quantity sensor 142, and an illumination optical system 170. . In the control system circuit 160, a control computer 110 serving as a computer is connected to a position circuit 107, a comparison circuit 108, a development circuit 111, a reference circuit 112, a sensor output correction circuit 140, and an autoloader control circuit via a bus 120 serving as a data transmission path. 113, a table control circuit 114, a magnetic disk device 109, a magnetic tape device 115, a flexible disk device (FD) 116, a CRT 117, a pattern monitor 118, and a printer 119. The XYθ table 102 is driven by an X-axis motor, a Y-axis motor, and a θ-axis motor. The sensor output correction circuit 140 is an example of a sensor output data correction device. In FIG. 1, description of components other than those necessary for describing the first embodiment is omitted. It goes without saying that the pattern inspection apparatus 100 usually includes other necessary configurations.
図2は、第1の実施形態におけるパターン検査方法のフローを示す概念図である。図2では、一例として、設計画像データ(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(ダイーツーデータベース)検査」を示している。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing a flow of the pattern inspection method in the first embodiment. FIG. 2 shows, as an example, “die to database (die-to-database) inspection” in which design image data (reference image) is generated and compared with an optical image serving as measurement data obtained by imaging a pattern. .
光学画像取得工程として、光学画像取得部150は、設計データに基づいて設計データに含まれる図形データが示す図形が描画された試料となるフォトマスク101における光学画像を取得する。具体的には、光学画像は、以下のように取得される。 As an optical image acquisition step, the optical image acquisition unit 150 acquires an optical image on the photomask 101 that is a sample on which a graphic indicated by graphic data included in the design data is drawn based on the design data. Specifically, the optical image is acquired as follows.
被検査試料となるフォトマスク101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に設けられたXYθテーブル102上に載置され、フォトマスク101に形成されたパターンには、XYθテーブル102の上方に配置されている適切な光源103によって光が照射される。光源103から照射される光束は、照明光学系170を介して試料となるフォトマスク101を照射する。フォトマスク101の下方には、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105及びセンサ回路106が配置されており、露光用マスクなどの試料となるフォトマスク101を透過した光は拡大光学系104を介して、フォトダイオードアレイ105に光学像として結像し、入射する。ここでは、一例として、パターン形成されたフォトマスク101を照明して、透過して得られる光をフォトダイオードアレイ105が受光する場合を示している。 A photomask 101 to be inspected is placed on an XYθ table 102 provided so as to be movable in a horizontal direction and a rotation direction by motors of XYθ axes, and the pattern formed on the photomask 101 includes an XYθ table. Light is emitted by a suitable light source 103 disposed above 102. The light beam emitted from the light source 103 irradiates the photomask 101 serving as a sample via the illumination optical system 170. A magnifying optical system 104, a photodiode array 105, and a sensor circuit 106 are disposed below the photomask 101, and light that has passed through the photomask 101 that is a sample such as an exposure mask passes through the magnifying optical system 104. Then, an image is formed as an optical image on the photodiode array 105 and is incident thereon. Here, as an example, the case where the photodiode array 105 receives light obtained by illuminating and transmitting the patterned photomask 101 is shown.
図3は、第1の実施形態における光学画像の取得手順を説明するための図である。
被検査領域は、図3に示すように、Y方向に向かって、スキャン幅Wの短冊状の複数の検査ストライプに仮想的に分割され、更にその分割された各検査ストライプが連続的に走査されるようにXYθテーブル102の動作が制御され、X方向に移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ105では、図2に示されるようなスキャン幅Wの画像を連続的に入力する。そして、第1の検査ストライプにおける画像を取得した後、第2の検査ストライプ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。そして、第3の検査ストライプにおける画像を取得する場合には、第2の検査ストライプにおける画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第1の検査ストライプ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。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。
FIG. 3 is a diagram for explaining an optical image acquisition procedure according to the first embodiment.
As shown in FIG. 3, the inspection area is virtually divided into a plurality of strip-shaped inspection stripes having a scanning width W in the Y direction, and each of the divided inspection stripes is continuously scanned. Thus, the operation of the XYθ table 102 is controlled, and an optical image is acquired while moving in the X direction. In the photodiode array 105, images having a scan width W as shown in FIG. 2 are continuously input. Then, after acquiring the image of the first inspection stripe, the image of the scan width W is continuously input in the same manner while moving the image of the second inspection stripe in the opposite direction. When an image in the third inspection stripe is acquired, the image moves while moving in the direction opposite to the direction in which the image in the second inspection stripe is acquired, that is, in the direction in which the image in the first inspection stripe is acquired. To get. In this way, it is possible to shorten a useless processing time by continuously acquiring images.
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。このように、光電変換により光を画像に変換する。フォトダイオードアレイ105には、ラインセンサ、エリヤセンサ、若しくはTDI(タイムディレイインテグレーション)センサなどの複数の固体撮像素子を用いたセンサが設置されている。ステージとなるXYθテーブル102をX軸方向に連続的に移動させることにより、例えばTDIセンサは試料となるフォトマスク101のパターンを撮像する。このように、センサの一例となるフォトダイオードアレイ105は、パターン形成された被検査マスクの光学画像を撮像する。これらの光源103、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105、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。 The pattern image formed on the photodiode array 105 is photoelectrically converted by the photodiode array 105 and further A / D (analog-digital) converted by the sensor circuit 106. In this way, light is converted into an image by photoelectric conversion. The photodiode array 105 is provided with a sensor using a plurality of solid-state imaging elements such as a line sensor, an area sensor, or a TDI (time delay integration) sensor. By continuously moving the XYθ table 102 serving as a stage in the X-axis direction, for example, the TDI sensor images the pattern of the photomask 101 serving as a sample. As described above, the photodiode array 105 as an example of the sensor captures an optical image of the patterned mask to be inspected. These light source 103, magnifying optical system 104, photodiode array 105, and sensor circuit 106 constitute a high-magnification inspection optical system.
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。 The XYθ table 102 is driven by the table control circuit 114 under the control of the control computer 110. It can be moved by a drive system such as a three-axis (XY-θ) motor that drives in the X, Y, and θ directions.
センサ回路106から出力された測定データ(光学画像)は、センサ出力補正回路140で光量補正、オフセット補正、及びゲイン補正が行われる。ここで、上述した信号振幅が低下したパターンが形成されたマスクでは、マスクの種類によって、撮像されたフォトダイオードアレイ105からのセンサ出力データ(階調値、或いは画素値ともいう。)の分布に偏りがある。例えば、EUV露光用マスクでは、フォトダイオードアレイ105からのセンサ出力データの多くが階調値の低いレベルに分布している場合が多い。逆に、フォトダイオードアレイ105からのセンサ出力データの多くが階調値の高いレベルに分布するマスクも存在し得る。このようなマスク種によってセンサ出力データ分布のレベルが異なる場合、光量補正、オフセット補正、及びゲイン補正だけを行っていたのでは、検査で必要な十分なコントラストを得ることが困難となってしまう場合がある。そこで、第1の実施形態では、マスク種に応じたセンサの出力データの諧調変換を行なう。 The measurement data (optical image) output from the sensor circuit 106 is subjected to light amount correction, offset correction, and gain correction by the sensor output correction circuit 140. Here, in the mask on which the above-described pattern with a reduced signal amplitude is formed, the distribution of the sensor output data (also referred to as gradation value or pixel value) from the captured photodiode array 105 depends on the type of the mask. There is a bias. For example, in an EUV exposure mask, most of sensor output data from the photodiode array 105 is often distributed at a low gradation level. Conversely, there may be a mask in which much of the sensor output data from the photodiode array 105 is distributed at a high gradation level. When the sensor output data distribution level differs depending on the mask type, it may be difficult to obtain sufficient contrast necessary for inspection if only light amount correction, offset correction, and gain correction are performed. There is. Therefore, in the first embodiment, gradation conversion of sensor output data corresponding to the mask type is performed.
図4は、第1の実施形態におけるセンサ出力補正回路の内部構成を示す概念図である。図4において、センサ出力補正回路140は、光量補正回路10、ゲイン補正回路20、オフセット補正回路30、及び階調変換回路40を有している。センサ回路106でA/D変換されたフォトダイオードアレイ105の出力は、光量補正回路10で光量補正が行なわれる。光量補正工程として、光量補正回路10は、画素毎に、光量センサ142で測定した検査の光量データの測定値を基に検査光量の変動によるフォトダイオードアレイ105の出力(デジタル化された後のデータ)の変動を補正する。ゲイン補正工程として、ゲイン補正回路12は、画素毎に、予め設定されたゲイン補正係数を入力し、入力されたゲイン補正係数をセンサ出力データに乗じることでゲイン補正を行う。オフセット補正工程として、オフセット補正回路10は、画素毎に、予め設定されたオフセット補正係数を入力して、センサ出力データに対してオフセット補正係数を加算してセンサ出力データをオフセットする。すなわち、ゲイン補正とオフセット補正によって、センサの画素毎の階調値は次の式(1)で示す計算式で得られる値に補正される。
(1) Fout=Gain×Fin+Offset
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an internal configuration of the sensor output correction circuit according to the first embodiment. In FIG. 4, the sensor output correction circuit 140 includes a light amount correction circuit 10, a gain correction circuit 20, an offset correction circuit 30, and a gradation conversion circuit 40. The output of the photodiode array 105 A / D converted by the sensor circuit 106 is corrected by the light amount correction circuit 10. As the light amount correction process, the light amount correction circuit 10 outputs, for each pixel, the output of the photodiode array 105 (data after digitization) due to the variation in the inspection light amount based on the measurement value of the inspection light amount data measured by the light amount sensor 142. ) Is corrected. As a gain correction step, the gain correction circuit 12 performs gain correction by inputting a preset gain correction coefficient for each pixel and multiplying the sensor output data by the input gain correction coefficient. As an offset correction step, the offset correction circuit 10 inputs a preset offset correction coefficient for each pixel and adds the offset correction coefficient to the sensor output data to offset the sensor output data. That is, the tone value for each pixel of the sensor is corrected to a value obtained by the calculation formula shown by the following formula (1) by gain correction and offset correction.
(1) Fout = Gain × Fin + Offset
但し、Finは、補正前のセンサ出力を示し、Foutは、補正後のセンサ出力を示し、Offsetは、オフセット値を示す。 However, Fin indicates a sensor output before correction, Fout indicates a sensor output after correction, and Offset indicates an offset value.
次に、階調変換工程として、階調変換回路40は、階調変換テーブルを用いて、階調変換テーブルに沿ってフォトダイオードアレイ105により撮像された光学画像データの画素値を階調変換する。上述したように、マスクの種類によって、撮像されたフォトダイオードアレイ105からのセンサ出力データの分布に偏りがある。光量補正、オフセット補正、及びゲイン補正では、一律にすべての階調値を変換してしまうので、一部の階調値の分解能を上げようとすると他のレベルのデータの画素値が0にクランプされたり、最大値に飽和してしまう等の問題が生じ得る。そのため、マスク種に応じてそれぞれ作成された複数の階調変換テーブルを用意して、磁気ディスク装置109等の記憶装置に記憶させておく。そして、階調変換回路40は、複数の階調変換テーブルの中から被検査マスクの種類に対応する階調変換テーブルを選択し、選択された階調変換テーブルに沿ってセンサにより撮像された光学画像データの画素値を階調変換する。 Next, as a gradation conversion step, the gradation conversion circuit 40 performs gradation conversion on the pixel value of the optical image data captured by the photodiode array 105 along the gradation conversion table using the gradation conversion table. . As described above, the distribution of sensor output data from the captured photodiode array 105 is biased depending on the type of mask. In light intensity correction, offset correction, and gain correction, all gradation values are uniformly converted, so if you try to increase the resolution of some gradation values, the pixel values of other levels of data are clamped to 0 Or a problem such as saturation to the maximum value may occur. Therefore, a plurality of gradation conversion tables created according to the mask types are prepared and stored in a storage device such as the magnetic disk device 109. The gradation conversion circuit 40 selects a gradation conversion table corresponding to the type of the mask to be inspected from the plurality of gradation conversion tables, and the optical imaged by the sensor along the selected gradation conversion table. Tone conversion is performed on pixel values of image data.
図4の例では、3つの階調変換テーブルの相関関係を示すグラフが示されている。階調変換テーブルの例1では、階調レベルが低い領域では入力階調に対する出力階調の変化比率を大きく、入力データの階調レベルが中間の領域から高い領域にかけて出力階調の変化比率を小さく設定しながら階調値を増加させている。これにより、入力データの階調レベルが低い領域の階調分解能を上げることができる。逆に、入力データの階調レベルが高い領域の階調分解能を低く抑えている。階調変換テーブルの例2では、階調レベルが低い領域では入力階調に対する出力階調の変化比率を小さく、入力データの階調レベルが中間の領域から高い領域にかけて出力階調の変化比率を大きく設定しながら階調値を減少させている。これにより、入力データの階調レベルが低い領域から中間の領域にかけて階調分解能を下げ、入力データの階調レベルが高い領域で階調分解能を上げることができる。階調変換テーブルの例3では、階調レベルが低い領域では入力階調に対する出力階調の変化比率を大きく設定して階調値を増加させ、入力データの階調レベルが中間の領域では入力階調にかかわらず出力階調をほぼ同じ値にさせ、入力データの階調レベルが高い領域では出力階調の変化比率を大きく設定して階調値を減少させている。これにより、入力データの階調レベルが中間の領域にある場合の階調分解能をほぼフラットにして、階調レベルが低い領域と高い領域で階調分解能を上げることができる。以上のように、複数の階調変換テーブルは、階調値或いは階調領域に応じて階調変換するための変化度合が可変に作成される。これにより、他の階調領域の階調値を最大値に飽和させたり、0レベルにクランプさせずに所望する階調領域の分解能をあげることができる。 In the example of FIG. 4, a graph showing the correlation between the three gradation conversion tables is shown. In Example 1 of the gradation conversion table, the change ratio of the output gradation with respect to the input gradation is large in the area where the gradation level is low, and the change ratio of the output gradation is increased from the intermediate area to the area where the gradation level of the input data is high. The gradation value is increased while setting it small. As a result, it is possible to increase the gradation resolution in the region where the gradation level of the input data is low. On the contrary, the gradation resolution in the region where the gradation level of the input data is high is kept low. In the second example of the gradation conversion table, the change ratio of the output gradation with respect to the input gradation is small in the area where the gradation level is low, and the change ratio of the output gradation is changed from the intermediate area to the high area of the input data. The gradation value is decreased while setting it large. As a result, the gradation resolution can be lowered from the region where the gradation level of the input data is low to the middle region, and the gradation resolution can be raised in the region where the gradation level of the input data is high. In the example 3 of the gradation conversion table, in the area where the gradation level is low, the change ratio of the output gradation with respect to the input gradation is set large to increase the gradation value, and in the area where the gradation level of the input data is intermediate Regardless of the gradation, the output gradation is set to substantially the same value, and in a region where the gradation level of the input data is high, the change ratio of the output gradation is set large to reduce the gradation value. As a result, the gradation resolution when the gradation level of the input data is in an intermediate region can be made substantially flat, and the gradation resolution can be increased in a region where the gradation level is low and a region where the gradation level is high. As described above, in the plurality of gradation conversion tables, the degree of change for gradation conversion is variably created according to the gradation value or gradation area. As a result, it is possible to increase the resolution of the desired gradation region without saturating the gradation values of other gradation regions to the maximum value or clamping them to the 0 level.
図5は、第1の実施形態における階調変換テーブルの一例(四つのテーブル)を示すグラフである。階調変換テーブルはいずれも単調増加させる。図5では、2段の変化率を用いて入力階調レベルが低い領域の階調分解能を線形変換による階調変換テーブルで上げる例を示している。なお、スルー設定は、階調変換による変化がない階調変換テーブルの例を示しており、階調分解能の変化ない。 FIG. 5 is a graph showing an example (four tables) of the gradation conversion table in the first embodiment. All the gradation conversion tables are monotonously increased. FIG. 5 shows an example in which the gradation resolution in a region where the input gradation level is low is raised by a gradation conversion table by linear conversion using a two-stage change rate. The through setting is an example of a gradation conversion table that does not change due to gradation conversion, and there is no change in gradation resolution.
図6は、第1の実施形態における階調変換テーブルの他の一例(四つのテーブル)を示すグラフである。階調変換テーブルはいずれも単調増加させる。図5では、なだらかな曲線を描く変化率を用いて入力階調レベルが低い領域の階調分解能を非線形変換による階調変換テーブルで上げる例を示している。 FIG. 6 is a graph showing another example (four tables) of the gradation conversion table in the first embodiment. All the gradation conversion tables are monotonously increased. FIG. 5 shows an example in which the gradation resolution in the region where the input gradation level is low is raised by a gradation conversion table by non-linear conversion using a change rate that draws a gentle curve.
図7は、第1の実施形態における階調変換テーブルの相関関係の他の一例を示すグラフである。図5では、直線となだらかな曲線とを描く2段の変化率を用いて入力階調レベルが低い領域の階調分解能を線形変換と非線形変換との組み合わせによる階調変換テーブルで上げる例を示している。 FIG. 7 is a graph showing another example of the correlation of the gradation conversion table in the first embodiment. FIG. 5 shows an example in which the gradation resolution in a region where the input gradation level is low is raised by a gradation conversion table using a combination of linear conversion and non-linear conversion using a two-stage change rate that draws a straight line and a gentle curve. ing.
図8は、第1の実施形態における階調変換前後のセンサデータのプロファイルの一例を示す図である。図8(a)で示す階調変換前のセンサデータでは、画素列が128〜256画素目までの領域のプロファイルは出力レベルが高く分布し、かつ階調振幅が大きく十分なコントラストが得られる。しかしながら、画素列が256〜384画素目までの領域のプロファイルは出力レベルが低く分布し、かつ階調振幅Lが小さく十分なコントラストが得られない。そこで、階調変換回路40は、図8(c)に示すように、入力データの階調レベルが低い領域で入力階調に対する出力階調の変化比率を大きく設定して階調分解能を高くし、入力データの階調レベルが中間から高い領域にかけて入力階調に対する出力階調の変化比率を小さく設定して階調分解能を低くする2段階の変化率を有する階調変換テーブルを選択する。そして、階調変換回路40は、選択された階調変換テーブルで階調変換する。これにより、図8(b)で示す階調変換後のセンサデータでは、画素列が256〜384画素目までの領域のプロファイルは階調振幅Lから階調振幅L’と約4倍大きくなり十分なコントラストが得られる。一方、画素列が128〜256画素目までの領域のプロファイルは階調振幅が元の振幅の約60%にまで小さくなるが十分なコントラストが得られたままである。以上のように、階調値或いは階調領域に応じて階調変換するための変化度合が可変に作成された階調変換テーブルで階調変換することにより、他の階調領域の階調値を飽和させずに所望する階調領域の分解能をあげることができる。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a profile of sensor data before and after gradation conversion in the first embodiment. In the sensor data before gradation conversion shown in FIG. 8A, the profile of the region from the 128th to 256th pixel columns is distributed with a high output level, and the gradation amplitude is large and sufficient contrast is obtained. However, the profile of the region from the 256th to 384th pixel columns is distributed with a low output level, the gradation amplitude L is small, and sufficient contrast cannot be obtained. Therefore, as shown in FIG. 8C, the gradation conversion circuit 40 increases the gradation resolution by setting a large change ratio of the output gradation with respect to the input gradation in the region where the gradation level of the input data is low. Then, a gradation conversion table having a two-stage change rate is selected that sets the change ratio of the output gradation with respect to the input gradation to be low by decreasing the gradation resolution from the middle to the high gradation level of the input data. Then, the gradation conversion circuit 40 performs gradation conversion using the selected gradation conversion table. As a result, in the sensor data after gradation conversion shown in FIG. 8B, the profile of the region from the 256th to 384th pixel columns is about four times larger from the gradation amplitude L to the gradation amplitude L ′. Contrast can be obtained. On the other hand, the profile of the region from the 128th pixel to the 256th pixel column has a gradation amplitude reduced to about 60% of the original amplitude, but a sufficient contrast is still obtained. As described above, by performing gradation conversion using the gradation conversion table in which the degree of change for gradation conversion according to the gradation value or gradation area is variably created, the gradation values of other gradation areas are obtained. It is possible to increase the resolution of a desired gradation region without saturating.
そして、階調値が補正された光学画像データ(測定データ)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ともに比較回路108に送られる。測定データは例えば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を表現している。 Then, the optical image data (measurement data) whose gradation value is corrected is sent to the comparison circuit 108 together with data indicating the position of the photomask 101 on the XYθ table 102 outputted from the position circuit 107. The measurement data is, for example, 8-bit unsigned data, and represents the brightness gradation of each pixel.
また、参照データ作成工程として、展開回路111および参照回路112等で構成される参照画像作成部が被検査試料となるフォトマスク101の設計データに基づいて、測定データと比較するための参照データ(参照画像)を作成する。設計データは磁気ディスク装置109等に格納されている。ここで、測定データは上述したように階調変換されているので、参照データについても参照回路112において同様の階調変換テーブルの比率で階調変換する。これにより測定データと参照データの階調レベルを合わせることができる。 In addition, as a reference data creation step, reference data for comparison with measurement data based on design data of a photomask 101 that is a reference image creation unit constituted by the development circuit 111, the reference circuit 112, and the like to be inspected. Reference image). The design data is stored in the magnetic disk device 109 or the like. Here, since the measurement data is subjected to gradation conversion as described above, the reference data is also subjected to gradation conversion in the reference circuit 112 at the same gradation conversion table ratio. Thereby, the gradation levels of the measurement data and the reference data can be matched.
比較工程として、比較回路108(比較部)は、測定データと参照データとを入力後、位置合わせを行なってから両者を比較する。所定のアルゴリズムに従って比較し、画素毎に欠陥の有無を判定する。比較結果は、パターンモニタ118等に出力される。 As a comparison process, the comparison circuit 108 (comparison unit) inputs the measurement data and the reference data, and then performs alignment after comparing them. Comparison is made according to a predetermined algorithm, and the presence or absence of a defect is determined for each pixel. The comparison result is output to the pattern monitor 118 or the like.
ここで、上述した階調変換では、階調領域に応じて変換率が異なるので、一律の判定閾値を用いることはできない。 Here, in the gradation conversion described above, since the conversion rate varies depending on the gradation region, a uniform determination threshold value cannot be used.
図9は、第1の実施形態における比較回路の内部構成を示す概念図である。階調領域判定1で示す階調領域判定部52は、参照データを入力し、参照データが示す階調レベルを基に、画素毎に、参照データの階調値が測定データにおいて階調分解能を上げた階調領域1かどうかを判定する。同様に、階調領域判定2で示す階調領域判定部54は、参照データを入力し、参照データが示す階調レベルを基に、画素毎に、参照データの階調値が測定データにおいて階調分解能を下げた階調領域2かどうかを判定する。判定しきい値セレクタ56には、階調領域に応じた複数の判定しきい値1,2が入力される。そして、参照データから階調領域を判定した結果に基づいて、判定しきい値セレクタ56は、画素毎に、判定しきい値を選択する。そして、選択された判定しきい値がしきい値判定回路58に出力される。一方、データ比較部50は、画素毎に、共に階調変換された測定データと参照データを入力する。階調変換された参照データが、階調変換された測定データの比較対象となる。そして、共に階調変換された測定データと参照データを用いて所定のアルゴリズムによる演算を行なう。例えば、差分を演算する。そして、得られた値は、しきい値判定回路58に出力される。しきい値判定回路58は、画素毎に、データ比較部50から入力された値が判定しきい値以内かどうかを判定する。このように、データ比較部50としきい値判定回路58の組み合わせにより光学画像データと参照画像データとが画素毎に比較される。そして、その結果を出力する。以上のように、階調値或いは階調領域に応じて、複数の判定しきい値を選択的に用いることで、階調変換テーブルによる変換を行なった後の階調分解能が異なる領域に対して、それぞれ適切な欠陥検出の判定しきい値を設定することができる。 FIG. 9 is a conceptual diagram showing an internal configuration of the comparison circuit in the first embodiment. The gradation area determination unit 52 indicated by gradation area determination 1 inputs reference data, and the gradation value of the reference data is set to the gradation resolution in the measurement data for each pixel based on the gradation level indicated by the reference data. It is determined whether the gradation region 1 is raised. Similarly, the gradation area determination unit 54 indicated by gradation area determination 2 receives reference data, and the gradation value of the reference data is determined in the measurement data for each pixel based on the gradation level indicated by the reference data. It is determined whether or not the gradation region 2 has a reduced gradation resolution. The determination threshold value selector 56 receives a plurality of determination threshold values 1 and 2 corresponding to the gradation region. Then, based on the result of determining the gradation region from the reference data, the determination threshold selector 56 selects a determination threshold for each pixel. Then, the selected determination threshold value is output to threshold determination circuit 58. On the other hand, the data comparison unit 50 inputs, for each pixel, measurement data and reference data that have undergone gradation conversion. The reference data that has been subjected to gradation conversion is to be compared with the measurement data that has undergone gradation conversion. Then, calculation is performed by a predetermined algorithm using the measurement data and the reference data that are both tone-converted. For example, the difference is calculated. The obtained value is output to the threshold value determination circuit 58. The threshold determination circuit 58 determines whether the value input from the data comparison unit 50 is within the determination threshold for each pixel. As described above, the combination of the data comparison unit 50 and the threshold value determination circuit 58 compares the optical image data and the reference image data for each pixel. And the result is output. As described above, a plurality of determination threshold values are selectively used according to the gradation value or the gradation area, so that the gradation resolution after the conversion by the gradation conversion table is different. , It is possible to set appropriate determination threshold values for defect detection.
ここで、センサ出力補正を行なうにあたって、検査前に、被検査マスクの種類に応じて予め定められたレシピに従って、検査の光量、センサの撮像時間、センサーゲインの設定、および階調変換のための階調変換テーブルの設定を行うようにしても好適である。 Here, when performing sensor output correction, before inspection, in accordance with a predetermined recipe according to the type of mask to be inspected, for inspection light quantity, sensor imaging time, sensor gain setting, and gradation conversion It is also preferable to set the gradation conversion table.
図10は、第1の実施形態における検査レシピの一例を示すフロー図である。まず、S102において、被検査マスクの種類に応じて出力レベル分布が低いかどうかを判定する。そして、出力レベル分布が低い場合には、S104へ、低くない場合はS120へと進む。 FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of an inspection recipe according to the first embodiment. First, in S102, it is determined whether or not the output level distribution is low according to the type of mask to be inspected. If the output level distribution is low, the process proceeds to S104, and if not, the process proceeds to S120.
図11は、第1の実施形態におけるセンサ出力レベル分布が低い場合の対応を示す概念図である。センサ出力レベル分布が低い階調領域に位置する場合、光量を上げる、センサの露光時間(受光時間)を増やす、センサゲインを上げる、或いは、階調レベルの低い領域の階調を階調変換テーブルにより上げる、といった対応で低い階調領域の分解能を高くできる。 FIG. 11 is a conceptual diagram showing correspondence when the sensor output level distribution is low in the first embodiment. When the sensor output level distribution is located in a low gradation area, increase the light amount, increase the exposure time (light reception time) of the sensor, increase the sensor gain, or change the gradation of the low gradation level area to the gradation conversion table. Therefore, the resolution of the low gradation region can be increased.
そこで、S104において、光量増加或いはセンサ露光時間増加が可能かどうかを判定する。可能であればS106へ、可能でなければS108へ進む。光量増加或いはセンサ露光時間増加を行なうと低い階調領域の分解能は高くできるが、他方で高い階調領域の階調値は最大値に飽和してしまい、データがつぶれてしまう。そのため、飽和しない場合、或いは飽和しても構わない場合に光量増加或いはセンサ露光時間増加が可能と判定する。 Therefore, in S104, it is determined whether the light amount can be increased or the sensor exposure time can be increased. If possible, the process proceeds to S106, and if not possible, the process proceeds to S108. When the light amount is increased or the sensor exposure time is increased, the resolution of the low gradation region can be increased. On the other hand, the gradation value of the high gradation region is saturated to the maximum value, and the data is destroyed. For this reason, it is determined that the light amount can be increased or the sensor exposure time can be increased if it is not saturated or if it may be saturated.
そして、可能な場合は、S106において、光量増加或いはセンサ露光時間増加になるようにパターン検査装置100の設定を変更する。或いは光量増加およびセンサ露光時間増加になるようにパターン検査装置100の設定を変更する。 If possible, in S106, the setting of the pattern inspection apparatus 100 is changed so that the light amount increases or the sensor exposure time increases. Alternatively, the setting of the pattern inspection apparatus 100 is changed so that the light amount increases and the sensor exposure time increases.
次に、S108において、フォトダイオードアレイ105のセンサゲイン増加が可能かどうかを判定する。可能であればS110へ、可能でなければS112へ進む。センサゲイン増加を行なうと低い階調領域の分解能は高くできるが、他方で高い階調領域の階調値は最大値に飽和してしまい、データがつぶれてしまう。そのため、最大値に飽和しない場合、或いは飽和しても構わない場合にセンサゲイン増加が可能と判定する。 Next, in S108, it is determined whether the sensor gain of the photodiode array 105 can be increased. If possible, go to S110, otherwise go to S112. When the sensor gain is increased, the resolution of the low gradation region can be increased, but on the other hand, the gradation value of the high gradation region is saturated to the maximum value, and the data is crushed. Therefore, it is determined that the sensor gain can be increased when the maximum value is not saturated or when it does not matter.
そして、可能な場合は、S110において、フォトダイオードアレイ105のセンサゲイン増加になるようにパターン検査装置100の設定を変更する。 If possible, in S110, the setting of the pattern inspection apparatus 100 is changed so that the sensor gain of the photodiode array 105 is increased.
次に、S112において、暗部の階調変換による拡大或いはゲイン補正回路12のゲイン増加が可能かどうかを判定する。可能であればS114へ、可能でなければS130へ進む。ゲイン補正回路12のゲイン増加を行なうと低い階調領域の分解能は高くできるが、他方で高い階調領域の階調値は最大値の飽和してしまい、データがつぶれてしまう。そのため、最大値の飽和しない場合、或いは飽和しても構わない場合にゲイン補正回路12のゲイン増加が可能と判定する。一方、暗部の階調変換による拡大は、階調領域に応じて変化率が異なる階調変換テーブルを用いるので高い階調領域の階調値を最大値の飽和させずに低い階調領域の分解能を高くできる。 Next, in S112, it is determined whether enlargement by tone conversion of the dark part or gain increase of the gain correction circuit 12 is possible. If possible, the process proceeds to S114, and if not possible, the process proceeds to S130. When the gain of the gain correction circuit 12 is increased, the resolution of the low gradation region can be increased, but on the other hand, the gradation value of the high gradation region is saturated to the maximum value and the data is destroyed. Therefore, it is determined that the gain of the gain correction circuit 12 can be increased when the maximum value is not saturated or when it may be saturated. On the other hand, enlargement by gradation conversion in the dark area uses a gradation conversion table with a different rate of change depending on the gradation area, so that the resolution of the low gradation area does not saturate the maximum gradation value of the high gradation area. Can be high.
一方、出力レベル分布が低くない場合、S120において、明部の階調変換による拡大或いはゲイン補正回路12のゲイン増加とオフセット補正回路14のオフセット調整の組み合わせが可能かどうかを判定する。可能であればS122へ、可能でなければS130へ進む。 On the other hand, if the output level distribution is not low, in S120, it is determined whether or not a combination of enlargement by gradation conversion of a bright portion or gain increase of the gain correction circuit 12 and offset adjustment of the offset correction circuit 14 is possible. If possible, the process proceeds to S122, and if not possible, the process proceeds to S130.
図12は、第1の実施形態におけるセンサ出力レベル分布が高い場合の対応を示す概念図である。センサ出力レベル分布が高い階調領域に位置する場合、階調レベルの高い領域の階調を階調変換テーブルにより上げる、或いは、センサ出力補正回路140のゲインを上げ、かつ最大階調値が飽和しない位置にオフセット調整を行なうといった対応で高い階調領域の分解能を高くできる。ゲイン増加とオフセット調整の組み合わせは、高い階調領域の分解能は高くできるが、他方で低い階調領域の階調値は0にクランプしてしまい、データがつぶれてしまう。そのため、データがつぶれない場合、或いはデータがつぶれても構わない場合にゲイン増加とオフセット調整の組み合わせが可能と判定する。一方、明部の階調変換による拡大は、階調領域に応じて変化率が異なる階調変換テーブルを用いるので低い階調領域の階調値のデータを0にクランプさせてデータをつぶさせずに高い階調領域の分解能を高くできる。 FIG. 12 is a conceptual diagram showing correspondence when the sensor output level distribution is high in the first embodiment. When the sensor output level distribution is located in a high gradation region, the gradation of the region with a high gradation level is increased by the gradation conversion table, or the gain of the sensor output correction circuit 140 is increased and the maximum gradation value is saturated. It is possible to increase the resolution of a high gradation region by performing an offset adjustment at a position where it is not performed. The combination of gain increase and offset adjustment can increase the resolution of the high gradation region, but on the other hand, the gradation value of the low gradation region is clamped to 0 and the data is corrupted. Therefore, it is determined that the combination of gain increase and offset adjustment is possible when the data is not destroyed or when the data may be destroyed. On the other hand, enlargement by gradation conversion of bright areas uses a gradation conversion table with a different rate of change depending on the gradation area, so the data of the gradation value of the low gradation area is clamped to 0 and the data is not crushed In particular, the resolution of a high gradation region can be increased.
以上のような検査前のレシピによる設定が終了後に、設定に沿って、上述したセンサが撮像した光学画像データの欠陥検査を行う After the setting by the recipe before the inspection as described above is completed, the defect inspection of the optical image data picked up by the sensor described above is performed according to the setting.
図13は、第1の実施形態における階調変換前での階調レベルが低いL/Sパターンの画像データとプロファイルの一例を示す図である。図13(a)に示すように階調変換前ではL/Sパターンの振幅が低くL/Sパターンを判別しにくい。かかる階調レベルは図13(b)に示すように、検査に必要なコントラストが得られない。これに対し、階調変換することで以下に示すように検査に必要なコントラストを得る。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of image data and a profile of an L / S pattern with a low gradation level before gradation conversion in the first embodiment. As shown in FIG. 13A, before the gradation conversion, the amplitude of the L / S pattern is low and it is difficult to discriminate the L / S pattern. With such a gradation level, as shown in FIG. 13B, the contrast necessary for the inspection cannot be obtained. On the other hand, the contrast necessary for the inspection is obtained by performing the gradation conversion as shown below.
図14は、第1の実施形態における階調変換後での階調レベルが低いL/Sパターンの画像データとプロファイルの一例を示す図である。図14(a)に示すように階調変換後ではL/Sパターンの振幅が低くL/Sパターンを判別可能である。かかる階調レベルは図14(b)に示すように、検査に必要なコントラストを得ることができる。階調拡大前は、階調レベルが低く、また量子化ノイズなどによるノイズ成分が大きく、画像上に見える出力レベルのばらつきが目立つが、階調拡大後では、階調が拡大して明るくなっており、ノイズによる出力レベルのばらつきが改善されていることが分かる。 FIG. 14 is a diagram illustrating an example of L / S pattern image data and a profile having a low gradation level after gradation conversion in the first embodiment. As shown in FIG. 14A, after gradation conversion, the amplitude of the L / S pattern is low and the L / S pattern can be discriminated. With such a gradation level, as shown in FIG. 14B, a contrast necessary for inspection can be obtained. Before gradation expansion, the gradation level is low and the noise component due to quantization noise is large, and the output level variation that is visible on the image is conspicuous. It can be seen that variations in output level due to noise are improved.
以上のように、第1の実施形態では、階調変換で検査画像を補正することにより、注目する検査パターンの階調レベルを拡大して検査を可能にできる。また、階調を拡大することで、量子化ノイズなどのノイズが改善され、検査のSNが改善され、感度の向上が可能となる。 As described above, in the first embodiment, by correcting the inspection image by gradation conversion, it is possible to expand the gradation level of the inspection pattern of interest and to perform inspection. Further, by expanding the gradation, noise such as quantization noise is improved, the SN of inspection is improved, and sensitivity can be improved.
また、検査レシピに従って、検査の光量、センサの露光時間、センサゲインの設定、階調変換の補正テーブル、また出力補正回路のゲイン、オフセットを設定することにより、注目している検査パターンの出力レベルの階調分解能を上げて検査を行うことが可能となり、検査のSNの改善、検査感度の向上が可能となる。 Also, according to the inspection recipe, by setting the inspection light quantity, sensor exposure time, sensor gain setting, gradation conversion correction table, output correction circuit gain and offset, the output level of the inspection pattern of interest Therefore, it is possible to improve the SN of the inspection and the inspection sensitivity.
図15は、第1の実施形態におけるダイ−データベース検査を行なう場合の検査処理フローを示す概念図である。上述したように、ダイ−データベース(DB)検査では、センサにより測定データを取得後、階調変換と行なう。一方、設計データ(CADデータ)から参照データを作成し、同様に階調変換を行なう。そして、共に階調変換された測定データと参照データとの比較を行なう。但し、DB検査に限るものではなく、ダイ−ダイ(DD)検査でも上述した例は適応できる。 FIG. 15 is a conceptual diagram showing an inspection process flow when performing a die-database inspection in the first embodiment. As described above, in the die database (DB) inspection, the measurement data is acquired by the sensor, and then gradation conversion is performed. On the other hand, reference data is created from design data (CAD data), and gradation conversion is similarly performed. Then, the measurement data and the reference data, both of which have been subjected to gradation conversion, are compared. However, the example described above is applicable not only to DB inspection but also to die-die (DD) inspection.
図16は、第1の実施形態におけるダイ−ダイ検査を行なう場合の検査処理フローを示す概念図である。ダイ−ダイ検査では、ストライプ領域中に同じパターンが配置されたフォトマスクから光学画像を撮像する。かかるストライプデータでは、同じパターンが送れて撮像されているので、センサデータを順次、階調変換し、比較回路108と遅延回路に送付する。遅延回路では所定の時間遅延後の測定データを比較回路108に送付する。これにより、対象となるダイの測定データと比較対象となるダイの測定データを同時期に比較回路108に出力できる。その結果、ダイ−ダイ検査を行なうことができる。以上のように、センサは、被検査マスクから参照画像データとなる別の光学画像データを撮像し、比較回路108でダイ−ダイ検査を行ってもよい。 FIG. 16 is a conceptual diagram showing an inspection processing flow when performing die-to-die inspection in the first embodiment. In die-to-die inspection, an optical image is taken from a photomask in which the same pattern is arranged in a stripe region. In such stripe data, since the same pattern is sent and imaged, the sensor data is sequentially subjected to gradation conversion and sent to the comparison circuit 108 and the delay circuit. The delay circuit sends the measurement data after a predetermined time delay to the comparison circuit 108. Thereby, the measurement data of the target die and the measurement data of the comparison target die can be output to the comparison circuit 108 at the same time. As a result, die-to-die inspection can be performed. As described above, the sensor may pick up another optical image data as reference image data from the mask to be inspected, and perform the die-to-die inspection by the comparison circuit 108.
図17は、別の光学画像取得手法を説明するための図である。図1の構成では、スキャン幅Wの画素数(例えば2048画素)を同時に入射するフォトダイオードアレイ105を用いているが、これに限るものではなく、図10に示すように、XYθテーブル102をX方向に定速度で送りながら、レーザ干渉計で一定ピッチの移動を検出した毎にY方向に図示していないレーザスキャン光学装置でレーザビームをY方向に走査し、透過光を検出して所定の大きさのエリア毎に二次元画像を取得する手法を用いても構わない。 FIG. 17 is a diagram for explaining another optical image acquisition method. In the configuration of FIG. 1, the photodiode array 105 that simultaneously enters the number of pixels of the scan width W (for example, 2048 pixels) is used. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Each time a constant pitch movement is detected by a laser interferometer while scanning at a constant speed in the direction, a laser scanning optical device (not shown) scans the laser beam in the Y direction, detects transmitted light, A technique of acquiring a two-dimensional image for each size area may be used.
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、演算制御部を構成するテーブル制御回路114、展開回路111、参照回路112、比較回路108、及びセンサ出力補正回路140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。 In the above description, what is described as “˜circuit”, “˜unit”, or “˜process” can be configured by a program operable by a computer. 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. 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). For example, the table control circuit 114, the expansion circuit 111, the reference circuit 112, the comparison circuit 108, and each circuit in the sensor output correction circuit 140 that constitute the arithmetic control unit may be configured by electrical circuits. You may implement | achieve as software which can be processed by the computer etc. which are arrange | positioned in the control computer 110 or each circuit. Moreover, you may implement | achieve with the combination of an electrical 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。例えば、各実施の形態では、透過光を用いているが、反射光あるいは、透過光と反射光を同時に用いてもよい。例えば、EUVマスクの検査を行なう場合には、反射光が用いられる。 The embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, in each embodiment, transmitted light is used, but reflected light or transmitted light and reflected light may be used simultaneously. For example, reflected light is used when inspecting an EUV mask.
参照画像は設計データから生成しているが、フォトダイオードアレイ等のセンサにより撮像した同一パターンのデータを用いても良い。言い換えれば、die to die検査でもdie to database検査でも構わない。 Although the reference image is generated from the design data, data of the same pattern captured by a sensor such as a photodiode array may be used. In other words, a die to die inspection or a die to database inspection may be used.
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。 In addition, although descriptions are omitted for parts and the like that are not directly required for the description of the present invention, such as a device configuration and a control method, a required device configuration and a control method can be 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、パターン検査方法、画像位置合わせ方法は、本発明の範囲に包含される。 In addition, all pattern inspection apparatuses, pattern inspection methods, and image alignment methods that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.
10 光量補正回路
20 ゲイン補正回路
30 オフセット補正回路
40 階調変換回路
100 パターン検査装置
101 フォトマスク
102 XYθテーブル
103 光源
104 拡大光学系
105 フォトダイオードアレイ
106 センサ回路
108 比較回路
109 磁気ディスク装置
140 センサ出力補正回路
150 光学画像取得部
160 制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light amount correction circuit 20 Gain correction circuit 30 Offset correction circuit 40 Tone conversion circuit 100 Pattern inspection apparatus 101 Photomask 102 XYθ table 103 Light source 104 Magnifying optical system 105 Photodiode array 106 Sensor circuit 108 Comparison circuit 109 Magnetic disk device 140 Sensor output Correction circuit 150 Optical image acquisition unit 160 Control circuit
Claims (2)
マスク種に応じて作成された複数の階調変換テーブルを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された複数の階調変換テーブルの中から前記被検査マスクの種類に対応する階調変換テーブルを選択し、選択された階調変換テーブルに沿って前記センサにより撮像された光学画像データの画素値を階調変換する階調変換部と、
階調変換された光学画像データの比較対象となる参照画像データを入力し、前記階調変換された光学画像データと前記参照画像データとを画素毎に比較する比較部と、
を備え、
前記複数の階調変換テーブルは、階調値或いは階調領域に応じて階調変換するための変化度合が可変に作成され、
前記比較部は、比較する際に、前記階調値或いは階調領域に応じて、複数の閾値を選択的に用い、
前記参照画像データは、前記光学画像データと同様の階調変換テーブルの比率で階調変換され、
前記参照データが示す階調レベルを基に、画素毎に、参照データの階調値が光学画像データにおいて階調分解能を上げた階調領域か、階調分解能を下げた階調領域かが判定されることを特徴とするパターン検査装置。 A sensor that captures an optical image of a patterned mask to be inspected;
A storage device for storing a plurality of gradation conversion tables created according to the mask type;
An optical image picked up by the sensor along the selected gradation conversion table by selecting a gradation conversion table corresponding to the type of the inspection mask from a plurality of gradation conversion tables stored in the storage device. A gradation conversion unit that converts the pixel value of the image data, and
A comparison unit that inputs reference image data to be compared with optical image data subjected to gradation conversion, and compares the optical image data subjected to gradation conversion with the reference image data for each pixel;
Equipped with a,
In the plurality of gradation conversion tables, a change degree for gradation conversion according to a gradation value or a gradation region is variably created,
The comparison unit selectively uses a plurality of thresholds according to the gradation value or the gradation region when comparing,
The reference image data is gradation-converted at the same gradation conversion table ratio as the optical image data,
Based on the gradation level indicated by the reference data, for each pixel, it is determined whether the gradation value of the reference data is a gradation area where the gradation resolution is increased or a gradation area where the gradation resolution is reduced in the optical image data. pattern inspection apparatus characterized by being.
マスク種に応じて作成された複数の階調変換テーブルを記憶する記憶装置に記憶された複数の階調変換テーブルの中から前記被検査マスクの種類に対応する階調変換テーブルを選択し、選択された階調変換テーブルに沿って前記センサにより撮像された光学画像データの画素値を階調変換する工程と、
階調変換された光学画像データの比較対象となる参照画像データを入力し、前記階調変換された光学画像データと前記参照画像データとを画素毎に比較する工程と、
を備え、
前記被検査マスクの種類に応じて、予め定められたレシピに従って、検査の光量、センサの撮像時間、センサゲインの設定、および階調変換のための階調変換テーブルの設定を行う工程をさらに備え、
前記複数の階調変換テーブルは、階調値或いは階調領域に応じて階調変換するための変化度合が可変に作成され、
比較する際に、前記階調値或いは階調領域に応じて、複数の閾値を選択的に用いられ、
前記参照画像データは、前記光学画像データと同様の階調変換テーブルの比率で階調変換され、
前記参照データが示す階調レベルを基に、画素毎に、参照データの階調値が光学画像データにおいて階調分解能を上げた階調領域か、階調分解能を下げた階調領域かが判定されることを特徴とするパターン検査方法。 A step in which a sensor captures an optical image of the patterned mask to be inspected;
Select and select a gradation conversion table corresponding to the type of the mask to be inspected from a plurality of gradation conversion tables stored in a storage device that stores a plurality of gradation conversion tables created according to the mask type A step of gradation-converting the pixel value of the optical image data captured by the sensor along the gradation conversion table,
Inputting reference image data to be compared with gradation-converted optical image data, and comparing the gradation-converted optical image data with the reference image data for each pixel;
Equipped with a,
In accordance with the type of the mask to be inspected, the method further includes the step of setting the light quantity for inspection, the imaging time of the sensor, the sensor gain, and the gradation conversion table for gradation conversion according to a predetermined recipe. ,
In the plurality of gradation conversion tables, a change degree for gradation conversion according to a gradation value or a gradation region is variably created,
When comparing, a plurality of threshold values are selectively used according to the gradation value or the gradation region,
The reference image data is gradation-converted at the same gradation conversion table ratio as the optical image data,
Based on the gradation level indicated by the reference data, for each pixel, it is determined whether the gradation value of the reference data is a gradation area where the gradation resolution is increased or a gradation area where the gradation resolution is reduced in the optical image data. pattern inspection method characterized in that it is.
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