パターン欠陥検査装置及び検査方法
【課題】画素分解能を高め、また、放射線によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】第１の方向に沿って第１の画素ピッチで配列した複数の第１の画素を有し、被検査体の光学像の第１の画像データを出力する第１のセンサと、第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、第１の方向に沿って第１の画素ピッチで配列し且つ第１の方向において第１の画素位置から第１の画素ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の画素を有し、被検査体の光学像の第２の画像データを出力する第２のセンサと、第１の画像データ及び第２の画像データに基づいて被検査体の欠陥を検出する欠陥検出部と、を備えたことを特徴とするパターン欠陥検査装置が提供される。
【解決手段】第１の方向に沿って第１の画素ピッチで配列した複数の第１の画素を有し、被検査体の光学像の第１の画像データを出力する第１のセンサと、第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、第１の方向に沿って第１の画素ピッチで配列し且つ第１の方向において第１の画素位置から第１の画素ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の画素を有し、被検査体の光学像の第２の画像データを出力する第２のセンサと、第１の画像データ及び第２の画像データに基づいて被検査体の欠陥を検出する欠陥検出部と、を備えたことを特徴とするパターン欠陥検査装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置等に用いられるフォトマスク等を検査するパターン欠陥検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化に伴い、半導体装置の製造に用いられるフォトマスクの欠陥を検査するパターン欠陥検査装置に対して、パターン上の微細欠陥をより高分解能で検出することが要求される。
【０００３】
パターン欠陥検査装置では、ラインセンサやＴＤＩ（Time Delay Integration）センサ等のセンサ上に、光学系によってパターンの拡大光学像を結像し、センサで得られた電気的な画像信号を処理して、検査を行っている。高分解能で高精度の検査を実現するためには、紫外域の短波長の照明光とＮＡ（開口数）が高い光学系を用いて高解像度の光学像を得ることと共に、センサの画素分解能を上げて高分解能の画像信号を得ることが必要である。
【０００４】
最近では、半導体装置用のフォトマスクのパターン線幅は２００ｎｍ以下になっており、また、ＯＰＣ（Optical Proximity Correction）やＳＲＡＦ（Sub-resolution Assist Feature）などの近接補正パターンによる１０ｎｍの桁の大きさの段差や１００ｎｍ以下の微細パターンが存在している場合がある。このようにフォトマスク上のパターンが微細化するに従い、フォトマスクの欠陥検査では、光学系の解像度と共に、センサで得られる画像の分解能が不足し、欠陥を検出するに必要なＳ／Ｎを確保できず、欠陥検出能力が不足する問題が発生している。
【０００５】
光学系の解像度の向上に対しては、検査波長の短波長化と光学系のＮＡを上げることによる改善が検討されている。一方、センサ画像の分解能の向上に対して、単に光学倍率を上げる手法では、光量が不足し、十分な出力レベルを確保できず、かつ画像の入力に必要なセンサの動作速度も不十分になる。
【０００６】
さらに、センサの感度が向上するに従い、自然界に存在する放射線、宇宙線による影響で、センサで得た画像中にノイズ事象が発生する確率が増加し、パターン欠陥検査で本来検出すべきでないノイズ事象を、擬似的な欠陥として検出してしまう問題がある。
【０００７】
なお、カメラ等に使用されるレンズの描画性能の評価装置として、２つのラインセンサを画素ピッチの２分の１だけずらして設けたレンズ性能評価装置が提案されている（特許文献１）
【特許文献１】特開２００２−４８６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置及び検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、第１の方向に沿って第１の画素ピッチで配列した複数の第１の画素を有し、被検査体の光学像を電気的な画像信号に変換して第１の画像データを出力する第１のセンサと、前記第１のセンサからみて前記第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、前記第１の方向に沿って前記第１の画素ピッチで配列し且つ前記第１の方向において前記第１の画素の配列位置から前記第１の画素ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の画素を有し、前記被検査体の光学像を電気的な画像信号に変換して第２の画像データを出力する第２のセンサと、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データに基づいて前記被検査体の欠陥を検出する欠陥検出部と、を備えたことを特徴とするパターン欠陥検査装置が提供される。
【００１０】
本発明の別の一態様によれば、第１の方向に沿って第１のピッチで配列した複数の第１の検出位置で被検査体の光学像を検出して第１の画像データを生成し、前記複数の第１の検出位置からみて前記第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、前記第１の方向に沿って前記第１のピッチで配列し且つ前記第１の方向において前記第１の検出位置から前記第１のピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の検出位置で前記被検査体の光学像を検出して第２の画像データを生成し、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データに基づいて前記被検査体の欠陥を検出することを特徴とするパターン欠陥検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置及び検査方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、本願明細書及び各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
図１に表したように、第１の実施の形態に係るパターン欠陥検査装置１０は、被検査体（フォトマスク）１５０の光学像を電気的な信号に変換するセンサ２００と、センサ２００から得られたセンサデータ（画像データ）に基づいて欠陥を検出する欠陥検出部４００を備える。
【００１４】
センサ２００は、第１の方向に沿って第１のピッチで配列した複数の第１の画素を有し、被検査体１５０の光学像１５５を電気的な画像信号に変換して、第１の画像データ２１２を出力する第１のセンサ２１０を有する。また、センサ２００は、被検査体１５０の光学像１５５を電気的な画像信号に変換して第２の画像データ２２２を出力する第２のセンサ２２０をさらに有する。第２のセンサ２２０は、第１のセンサ２１０からみて、第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、第１の画素の配列方向に、第１の画素の配列位置とピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）の距離ずれた位置に、第１の画素のピッチと同じピッチで配列された複数の第２の画素を有する。
そして、欠陥検出部４００は、上記の第１の画像データ２１２及び第２の画像データ２２２に基づいて被検査体１５０の欠陥を検出し、パターン欠陥検査結果４８０を出力する。
【００１５】
なお、図１に表したように、照明部１３０により被検査体１５０のパターン面を照明し、その像を結像光学系１４０によりセンサ２００のセンサ面に結像することにより、被検査体１５０の光学像１５５がセンサ２００に入射する。
照明部１３０には、例えば、紫外波長のレーザ光を発生するレーザ光源１１０、及び、レーザ光源１１０から出射された光から照明光１２２を生成し、照明光１２２を被検査体１５０に照射する照明光学系１２０を用いることができる。
結像光学系１４０は、被検査体１５０からの出射光をセンサ２００（第１のセンサ２１０、第２のセンサ２２０）の上に結像する。
また、被検査体１５０を保持し、被検査体１５０と照明光１２２との相対的位置を変化（スキャン）させるＸＹテーブル１６０、被検査体１５０の位置を測定するレーザ干渉計５３０を設けることができる。
【００１６】
第１の画像データ２１２及び第２の画像データ２２２は、それぞれ、第１のＡＤ変換回路１７０及び第２のＡＤ変換回路１８０によって、ＡＤ変換される。そして、第１のＡＤ変換回路１７０の出力である第１の画像デジタルデータ２１３、及び、第２のＡＤ変換回路１８０の出力である第２の画像デジタルデータ２２３は、単独事象検出回路３００及び平均化回路３５０に入力される。そして、単独事象検出回路３００の出力である単独事象データ（単独事象検出フラグ）３０２、及び、平均化回路３５０の出力である平均化データ３５２（センサデータ１７８）が、欠陥検出部４００に入力される。
なお、本願明細書においては、上記の第１の画像データ２１２と第１の画像デジタルデータ２１３を含めて、広義の第１の画像データ１７１と言う。また、同様に、上記の第２の画像データ２２２と第２の画像デジタルデータ２２３を含めて、広義の第２の画像データ１８１と言う。
【００１７】
そして、図１に例示したパターン欠陥検査装置１０は、Die to Die検査方式の一例であり、平均化データ３５２は、参照データ生成回路５００（データ遅延回路）に入力される。また、参照データ生成回路５００には、レーザ干渉計５３０による位置データ５３２が入力され、平均化データ３５２から被検査体１５０のスキャン位置（検査位置）に同期した位置の参照データ５２２を生成する。すなわち、参照データ生成回路５００は、データ遅延回路の機能を有す。そして、参照データ生成回路５００の出力である参照データ５２２が欠陥検出部４００に入力される。
【００１８】
欠陥検出部４００は、第１の画像データ２１２（１７１）及び第２の画像データ２２２（１８１）に基づいて、すなわち、単独事象データ３０２、平均化データ３５２（センサデータ１７８）及び参照データ５２２に基づいて、被検査体１５０のパターン欠陥を検出する。
【００１９】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
図２（ａ）は、パターン欠陥検査装置１０の第１のセンサ２１０及び第２のセンサ２２０として、ＴＤＩセンサ（蓄積型センサ）を用いた場合を例示している。第１のセンサ２１０においては、ＴＤＩ方向（遅延段方向）がＹ軸方向とされ、複数の第１の画素２１１が、所定の（第１の）画素ピッチでＸ軸方向（第１の方向）に複数配列している。また、第２のセンサ２２０は、第１のセンサ２１０からみてＸ軸方向とは略直交するＹ軸方向（第２の方向）に並列しており、第２のセンサ２２０においても、ＴＤＩ方向（遅延段方向）がＹ軸方向とされ、複数の第２の画素２２１が、所定の画素ピッチでＸ軸方向に複数配列している。そして、複数の第２の画素２２１は、複数の第１の画素２２１の配列方向、すなわちＸ軸方向に、第１の画素２１１の配列位置と画素ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）の距離ずれた位置に、配列されている。
【００２０】
図２（ａ）に示す例は、Ｎが２の場合である。すなわち、複数の第２の画素２２１は、複数の第１の画素２２１と画素ピッチの１／２の距離（０．５画素ピッチ）ずれた位置に配列されている。
なお、第２の画素２２１は、第１の画素２１１に対して、第１の画素２１１の配列方向（Ｘ軸方向）と実質的に直交する方向（Ｙ軸方向）に、画素ピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）の距離（Ｍは任意の整数）ずれた位置に配置されている。すなわち、第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０とのＹ軸方向の配置位置は、画素ピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）の距離ずれている。ここで、Ｍは、技術的に可能な任意の整数である。ここで、技術的に可能な任意の整数とは、例えば、第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０とが重ならず、また、それぞれのセンサの配線領域を設けることが可能な技術的可能性を含む。
【００２１】
また、図２（ｂ）は、パターン欠陥検査装置１０の第１のセンサ２１０及び第２のセンサ２２０として、ラインセンサを用いた場合を例示している。第１のセンサ２１０（第１のラインセンサ２５０）においては、複数の第１の画素２１１（第１のラインセンサ画素２５１）が、所定の画素ピッチでＸ軸方向に複数配列している。また、第２のセンサ２２０（第２のラインセンサ２５２）は、第１のセンサ２１０に並列しており、第２のセンサ２２０においても、複数の第２の画素２２１（第２のラインセンサ画素２５３）が、所定の画素ピッチでＸ軸方向に複数配列している。そして、この場合も、複数の第２の画素２２１は、複数の第１の画素２２１の配列方向、すなわちＸ軸方向に、第１の画素２１１の配列位置と画素ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）の距離ずれた位置に、配列されている。
図２（ｂ）に示す例は、同様に、Ｎが２の場合であり、複数の第２の画素２２１は、複数の第１の画素２２１と画素ピッチの１／２の距離ずれた位置に配列されている。また、同様に、第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０とのＹ軸方向の配置位置は、画素ピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）の距離ずれている。
図２（ａ）、（ｂ）において、Ｎが２である場合を例示したが、これには制限されず、Ｎは１以上の任意の整数とすることができる。
【００２２】
このように、本実施形態のパターン欠陥検査装置１０においては、２つのセンサ（第１のセンサ２１０と第２のセンサ）の間の相対位置が、Ｘ軸方向（横）に画素ピッチ／Ｎ、Ｙ軸方向(縦)に画素ピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）ずれて、並列して配置されている。
【００２３】
このように、本実施形態のパターン欠陥検査装置１０では、センサ２００として、複数のセンサを用いることにより、後述するように、それぞれのセンサの一方のみで検出される単独事象を検出できる。すなわち、放射線等によるノイズに起因した単独事象を排除することができる。また、複数のセンサが、画素ピッチ／Ｎずれて配置されており、Ｎが２以上の整数の場合、センサ２００の実効的な画素ピッチが、画素ピッチ／Ｎとなるので、センサの画素分解能がＮ倍に向上する。
これにより、本実施形態のパターン欠陥検査装置１０によって、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供できる。
【００２４】
以下、センサ２００に用いるセンサがＴＤＩセンサである場合で、またＮが２である場合を例にして、さらに説明する。
【００２５】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
すなわち、図３は、ＴＤＩセンサの構造を例示する平面図である。
図３に表したように、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０に用いられるＴＤＩセンサ２３０は、縦横方向（Ｙ軸方向、Ｘ軸方向）に配列された複数の受光部２３１（画素）を有している。受光部２３１のＸ軸方向の数Ｐは、例えば、１０２４個であるが、これには限定されない。そして、受光部２３１で光電変換された各電荷を蓄積段方向（Ｙ軸方向）に積算しながら転送する蓄積段方向の垂直転送レジスタ２３２、及び、垂直転送レジスタからの電荷を画素方向（Ｘ軸方向）に転送する２組の水平転送レジスタ２３３、２３４を有する。さらに、センサ出力信号を読み出す２組のセンサ出力部、すなわち、センサ出力１を上方向に出力するセンサ出力１上側出力部２７１、及び、センサ出力２を上方向に出力するセンサ出力２上側出力部２７２、並びに、センサ出力１を下方向に出力するセンサ出力１下側出力部２７３、及び、センサ出力２を下方向に出力するセンサ出力２下側出力部２７４、を有している。このように、ＴＤＩセンサ２３０は、上方向と下方向のそれぞれに読み出し部を設けることができる。すなわち、上方向の読み出し部が、センサ出力１上側出力部２７１とセンサ出力２上側出力部２７２であり、下方向の読み出し部が、センサ出力１下側出力部２７３とセンサ出力２下側出力部２７４である。
【００２６】
図４は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
図４に表したように、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０は、図３に例示した複数の出力段を有するＴＤＩセンサ２３０からなる、第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０を有している。
【００２７】
第１のセンサ２１０は、複数の第１の画素２１１を有しており、また、センサ出力１１を上方向に出力するセンサ出力１１上側出力部２６１、センサ出力１２を上方向に出力するセンサ出力１２上側出力部２６２、及び、センサ出力１１を下方向に出力するセンサ出力１１下側出力部２６３、センサ出力１２を下方向に出力するセンサ出力１２下側出力部２６４、を有している。
【００２８】
一方、第２のセンサ２２０は、複数の第２の画素２２１を有しており、また、センサ出力２１を上方向に出力するセンサ出力２１上側出力部２６５、センサ出力２２を上方向に出力するセンサ出力２２上側出力部２６６、及び、センサ出力２１を下方向に出力するセンサ出力２１下側出力部２６７、センサ出力２２を下方向に出力するセンサ出力２２下側出力部２６８、を有している。
【００２９】
これら出力部２６１〜２６８は、被検査体１５０のスキャン方向に対応するＴＤＩセンサ２３０の蓄積段方向（Ｙ軸方向）に対応して、第１の画像データ１７１及び第２の画像データ１８１を、上方向、または、下方向から出力することができる。
【００３０】
図５は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の構成を例示する模式図である。
図５に表したように、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０に用いられる単独事象検出回路３００は、第１の画像データ１７１を処理する、第１の周辺２×２画素出力部３２０、第１のレベル差算出部３２２、第１の最大・最小レベル差算出部３２４及び第１の単独事象判定回路３２６を有する。さらに、第２の画像データ１８１を処理する、第２の周辺２×２画素出力部３３０、第２のレベル差算出部３３２、第２の最大・最小レベル差算出部３３４及び第２の単独事象判定回路３３６を有する。
【００３１】
そして、単独事象検出回路３００には、第１の画像データ１７１、及び、図２に例示した画素ピッチ×Ｍの距離分、第２の画像データ１８１を遅延回路３１０で遅延したデータが入力される。そして、第１の画像データ１７１に第２の画像データ１８１で発生していない単独事象があるかどうかを検出して、第１の単独事象検出フラグ３２８を出力する。また、同様に、第２の画像データ１８１に第１の画像データ１７１で発生していない単独事象があるかどうかを検出して、第２の単独事象検出フラグ３３８を出力する。
【００３２】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
図６は、第１の画像データ１７１の注目画素６０１と、第２の画像データ１８１の注目画素６０１の周辺２×２画素６０２と、を比較し、第１の画像データ１７１に発生している単独事象を第１の単独事象検出フラグ３２８として出力する方法を表している。また、同図は、第２の画像データ１８１の注目画素６０３と、第１の画像データ１７１の、注目画素６０３の周辺２×２画素６０４と、を比較し、第２の画像データ１８１に発生している単独事象を第２の単独事象検出フラグ３３８として出力する方法を表している。
【００３３】
図６に表したように、第１の画像データ１７１に発生している単独事象を検出するには、最初に、第１の画像データ１７１の注目画素６０１と、注目画素６０１の画像の位置を中心とした第２の画像データ１８１の周辺２×２画素６０２の４個の画素の出力レベルの差を、第１の差算出部３２２で算出する。そして、第１の最大・最小レベル差算出部３２４により、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と、を算出する。
【００３４】
次に、第１の単独事象判定回路３２６により、予め設定された第１の最大しきい値よりも第１の最大レベル差ＭＡＸ１が大きいか、が判定される。また、予め設定された第１の最小しきい値よりも第１の最小レベル差ＭＩＮ１が小さいか、が判定される。そして、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値との差、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値との差、の正負の符号が異なるか、同じか、が検出される。
そして、第１の論理績回路３２７によって、第１の最大レベル差ＭＡＸ１のしきい値判定結果、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１のしきい値判定結果の論理和と、極性反転の結果との論理積を算出する。これにより、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最小レベル差ＭＩＮ１のいずれかのしきい値判定の結果が有効で、かつ、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値の差の符号、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値の差の符号、が同じ時に、第１の単独事象検出フラグ３２８が出力される。
【００３５】
一方、第２の画像データ１８１に発生している単独事象を検出するには、最初に、第２の画像データ１８１の注目画素６０３と、注目画素６０３の画像の位置を中心とした第１の画像データ１７１の周辺２×２画素６０４の４個の画素の出力レベルの差を、第２の差算出部３３２で算出する。そして、第２の最大・最小算出部３３４により、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と、を算出する。
次に、第２の単独事象判定回路３３６により、予め設定された第２の最大しきい値よりも第２の最大レベル差ＭＡＸ２が大きいか、が判定される。また、予め設定された第２の最小しきい値よりも第２の最小レベル差ＭＩＮ２が小さいか、が判定される。そして、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最大しきい値との差、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と第２の最小しきい値との差、の正負の符号が異なるか、同じか、が検出される。
【００３６】
そして、第２の論理績回路３３７によって、第２の最大レベル差ＭＡＸ２のしきい値判定結果、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２のしきい値判定結果の論理和と、極性反転の結果との論理積を算出する。これにより、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最小レベル差ＭＩＮ２のいずれかのしきい値判定の結果が有効で、かつ、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最大しきい値の差の符号、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と第２の最小しきい値の差の符号、が同じ時に、第２の単独事象検出フラグ３３８が出力される。
【００３７】
具体例を説明する。
図７〜図９は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
なお、図７〜図９では、説明を簡略化するため、第１の画像データ１７１に発生する第１の単独事象を検出する動作を例示しており、第２の画像データ１８１に発生する第２の単独事象を検出する動作は示されていないが、第２の単独事象の検出も第１の単独事象の検出と同様に行うことができる。
そして、図７は、放射線等による単独のノイズイベントがある場合の動作を例示し、図８は、被検査体１５０のパターンに検出されるべき欠陥がある場合の動作を例示し、図９は、画像の輝度が変化する被検査体１５０のパターンのエッジ部での動作を例示している。
【００３８】
図７に表したように、第１のセンサ２１０によって被検査体１５０の光学像を得た時に、放射線等による単独事象（単独のノイズイベント）が発生し、第１の画像データ１７１には、周辺の画素よりも輝度が高いノイズイベント部６２０が発生している。一方、この放射線等によるノイズイベントは、第２のセンサ２２０によって被検査体１５０の光学像を得た時には発生しないため、第１の画像データ１７１のノイズイベント部６２０の位置に対応する第２の画像データ１８１の画素の輝度は、周辺の画素の輝度と同一である。
【００３９】
このため、第１の画像データ１７１のノイズイベント部６２０の輝度と、ノイズイベント部６２０の位置に対応する、第２の画像データ１８１の周辺２×２画素６０２の輝度に、ノイズイベントによる輝度差が発生する。すなわち、周辺２×２画素６０２の４つの画素は、共に、ノイズイベント部６２０の輝度よりも相対的に低くなる。その結果、第１のレベル差算出部３２２と第１の最大・最小レベル差算出部３２４によって算出された第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最小レベル差ＭＩＮ１は、第１の単独事象判定回路３２６によって、両方共、しきい値よりも大きいと判定される。これにより、第１の論理績回路３２７の出力、すなわち、第１の単独事象検出フラグ３２８は「ＯＮ」となり、第１の画像データ１７１に発生し、第２の画像データ１８１には発生していない、単独事象（第１の単独事象）が検出される。
【００４０】
一方、図８に表したように、被検査体１５０のパターンに欠陥がある場合は、第１の画像データ１７１及び第２の画像データ１８１の両方に、欠陥に起因した周囲よりも輝度が明るい欠陥部６３０が発生する。その結果、第１の最大レベル差ＭＡＸ１は、第１の最大しきい値よりも大きいと判定され、第１の最小レベル差ＭＩＮ１は、第１の最小しきい値よりも小さいと判定される。これにより、第１の単独事象検出フラグ３２８は「ＯＦＦ」となる。
なお、この場合、第２の画像データ１８１の周辺２×２画素６０２の４つの画素の中には、欠陥部６３０が含まれていない場合があり、第１の最大レベル差ＭＡＸ１はしきい値以上になるが、第１の最小レベル差ＭＩＮ１は、零前後からマイナス側になり、しきい値以下となるため、単独事象として検出されることはない。
【００４１】
また、図９に表したように、被検査体１５０のパターンのエッジ部６４０では、周辺の画素に比べて輝度の変化がある。この時、第１の画像データ１７１と、第２の画像データ１８１の周辺２×２画素６０２と、の間の第１の最大レベル差ＭＡＸ１は第１の最大しきい値以上になる場合もあるが、第１の最小レベル差ＭＩＮ１は、零前後からマイナス側になり、第１の最小しきい値以下となるため、単独事象として検出されることはない。このため、第１の単独事象検出フラグ３２８は「ＯＦＦ」となる。
【００４２】
このようにして、単独事象検出回路３００によって、ノイズイベント部６２０を欠陥部６３０やエッジ部６４０と区別でき、放射線等による単独事象を検出することが可能となる。
なお、第２の画像データ１８１に発生した単独事象も、上記と同様の動作によって検出することができる。
【００４３】
図１０は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる欠陥検出部の構成を例示する模式図である。
図１０に表したように、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０に用いられる欠陥検出部４００は、第１の画像データ１７１及び第２の画像データ１８１を基にした平均化データ３５２（センサデータ１７８）と、参照データ５２２と、を比較して、被検査体１５０のパターン欠陥を検出する。欠陥検出部４００は、第１の画像データ１７１及び第２の画像データ１８１を基にしたセンサデータ１７８（平均化データ３５２）と、参照データ５２２と、の位置合わせを行うアライメント回路４１０を有す。そして、さらに、レベル比較回路４２０、微分比較回路４３０等の、２組の画像データの比較を行う回路を有す。レベル比較回路４２０は、センサデータ１７８（例えば平均化データ３５２）と参照データ５２２との間のレベルの差を求め、その結果を所定のしきい値と比較判定して欠陥部を検出する機能がある。
【００４４】
そして、図１０に表したように、欠陥検出部４００は、欠陥判定を行う欠陥判定回路４４０、４５０、及び、それらの論理和を算出する論理和回路４６０をさらに有す。そして、さらに、論理和回路４６０の結果と、第１、第２の単独事象検出フラグ３２８、３３８との論理積（ＡＮＤ）をとる論理積回路４７０を有す。
【００４５】
これにより、欠陥判定回路４４０、４５０の結果と、第１、第２の単独事象欠陥フラグ３２８、３３８とのとの論理積が算出され、単独事象の場合に欠陥判定を無効にすることができる。すなわち、第１の画像データ１７１、第２の画像データ１８１の片方のみに現れる単独事象が発生した場合に、発生した単独事象を画素単位で除外することできる。
これにより、本実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０は、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供できる。
【００４６】
ここで、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる微分比較回路４３０について説明する。
図１１は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる微分比較回路の構成を例示する模式図である。
図１１に表したように、微分比較回路４３０は、センサデータ１７８（例えば平均化データ３５２）を微分する微分回路４３１を有す。これにより、センサデータ１７８は、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、＋４５°方向、−４５°方向の合計４つの方向に空間微分され、セレクタ４３２に出力される。そして、微分比較回路４３０は、さらに、参照データ５２２からエッジ方向を検出するエッジ方向検出回路４３３、参照データ５２２から周辺画素のエッジ方向のデータを微分する周辺画素エッジ方向微分回路４３４、最大値検出回路４３５、及び、セレクタ４３２と最大値検出回路４３５の結果を比較演算する比較演算回路４３６を有す。
【００４７】
これにより、微分比較回路４３０は、例えば、参照データ５２２からエッジ方向を検出し、そのエッジ方向と同一方向でセンサデータ１７８を微分した絶対値より、同一方向で微分した参照データ５２２から求めた周囲画素の微分値の絶対値の最大値を差し引き、その結果をしきい値と比較判定して欠陥部を検出することができ、微分比較データ４３８を出力する。そして、微分比較データ４３８が、図１０に例示した欠陥判定回路４５０に入力され、欠陥の判定が行われる。
【００４８】
（比較例）
以下、比較例について説明する。
図１２は、比較例のパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
図１２に表したように、比較例のパターン欠陥検査装置９１では、被検査体（フォトマスク）１５０の光学像を電気的な信号に変換するセンサ２９０と、センサ２９０から得られたセンサデータ（画像データ）に基づいて欠陥を検出する欠陥検出部４００を備える。
【００４９】
比較例の場合、センサ２９０は、１つのＴＤＩセンサ２３０、または、１つのラインセンサからなり、センサ２９０により得られた画像データはＡＤ変換され、センサデータ１９８となる。そして、このセンサデータ１９８が、欠陥検出部４９０と参照データ生成回路５００に入力される。また、センサ２９０が１つのセンサから構成されるため、第１の実施形態の図１に例示した単独事象検出回路３００及び平均化回路３５０は設けられていない。
【００５０】
図１３は、比較例のパターン欠陥検査装置に用いられる欠陥検出部の構成を例示する模式図である。
図１３に表したように、比較例のパターン欠陥検査装置９１に用いられる欠陥検出部４９０は、センサデータ１９８と参照データ５２２との位置合わせを行うアライメント回路４１０と、レベル比較回路４２０、微分比較回路４３０、欠陥判定回路４４０、４５０を有する。そして、第１の実施形態の図１０で説明した論理積回路４７０は有していない。
【００５１】
このように、比較例のパターン欠陥検査装置９１は、センサ２９０が１つのセンサから構成されるため、放射線等に起因したノイズを排除することができず、検出した異常データが検出されるべき欠陥であるか、それともノイズであるのかが判別できないため、欠陥検出能力が劣る。また、センサの画素分解能は、センサ２９０を構成する画素ピッチで決まり、画素分解能を高めることはできない。
【００５２】
なお、比較例のパターン欠陥検査装置９１において、被検査体１５０を複数回検査すれば、放射線等に起因したノイズを排除することが可能であるが、検査時間が長くなるので現実的ではない。
【００５３】
これに対し、第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０では、センサ２００として、複数のセンサを用いることにより、単独事象を検出でき、放射線等によるノイズに起因した単独事象を排除することができる。また、複数のセンサが、画素ピッチ／Ｎずれて配置されており、Ｎが２以上の整数の場合、センサの画素ピッチを実質的に高めることになり、センサの画素分解能が向上する。
【００５４】
また、本実施形態のパターン欠陥検査装置１０では、複数のセンサが、並列して、隣接して設けられているので、複数のセンサで得られた複数の画像データの比較が容易になり、欠陥の検出の効率が高まる。また、複数のセンサの画素の位置のずれが、画素ピッチのＮ（整数）分の１であるので、後述するように、例えば、画素の間のデータを補間して求める演算等のように、複数のセンサによる複数の画像データの演算処理が容易となる。そして、Ｎが２以上の整数の場合は、実効的な画素分解能をＮ倍に向上できる。
【００５５】
なお、Ｎが無限大の整数である場合、第２の画素２２１のＸ軸方向の配列位置は、第１の画素２１１のＸ軸方向の配列位置と実質的に同じであり、両者にずれがないが、この場合にも単独事象の排除が可能であり、本実施形態の効果を発揮できる。すなわち、Ｘ軸方向の位置のずれがない場合にも、Ｙ軸方向には、画素ピッチ×Ｍ（Ｍは技術的に可能な任意の整数）の距離離れて、第１の画素２１１と第２の２２１とは配置される。このため、被検査体１５０の特定部分を第１の画素２１１で撮像する時刻と第２の画素２２１で撮像する時刻には、画素ピッチ×Ｍの距離をスキャンする時間分の差があるため、単独事象が発生した場合でも、これを効率的に検出できる。
【００５６】
また、第１の画素２１１と第２の画素２２１との位置関係は相互の関係であるので、本願明細書を通じて、「第１」と「第２」は入れ替えが可能である。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図１４は、本発明の第２の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
図１４に表したように、本発明の第２の実施形態に係るパターン欠陥検査装置は、図３に例示した複数の出力段を有するＴＤＩセンサ２３０からなる、第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０を有している。このセンサ部分以外は、第１の実施形態のパターン欠陥検査装置１０と同様とすることができるので、説明を省略する。
【００５８】
そして、第１のセンサ２１０の下側の読み出し部（センサ出力１１下側出力部２６３とセンサ出力１２下側出力部２６４）と第２のセンサ２２０の上側の読み出し部（センサ出力２１上側出力部２６５とセンサ出力２２上側出力部２６６）に接続されたマルチプレクサ（ＭＵＸ）２８１、２８２を有している。すなわち、隣接して配置してある第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０の読み出し部が共通化されている。そして、各センサの出力は、必要に応じて切換えられ、センサデバイスが実装されているセンサパッケージの共通の信号出力ピンから、第１の画像データ２１２と第２の画像データ２２２が出力される。
【００５９】
図１５は、本発明の第２の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの動作を例示する模式平面図である。
図１５（ａ）に表したように、それぞれのセンサの出力を上方向（奥方向）２０１から読み出す場合は、第１のセンサ２１０の出力は、センサ出力１１上側出力部２６１とセンサ出力１２上側出力部２６２から読み出され、また第２のセンサ２２０の出力は、ＭＵＸ２８１の出力部２９１、及び、ＭＵＸ２８２の出力部２９２から読み出される。
【００６０】
また、図１５（ｂ）に表したように、それぞれのセンサの出力を下方向（手前側）２０２から読み出す場合は、第１のセンサ２１０の出力は、ＭＵＸ２８１の出力部２９１、及び、ＭＵＸ２８２の出力部２９２から読み出し、第２のセンサ２２０の出力は、センサ出力２１下側出力部２６７とセンサ出力２２下側出力部２６８から読み出される。
【００６１】
このように、本実施形態のパターン欠陥検査装置においては、第１のセンサ２１０の出力段（読み出し部）と、第２のセンサ２２０の出力段（読み出し部）に接続されたマルチプレクサ（ＭＵＸ）２８１、２８２を有しているので、回路構成が簡単になり、回路ノイズが低減する。これにより、欠陥検出能力がさらに高いパターン欠陥検査装置を提供することができる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
図１６は、本発明の第３の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
第３の実施形態に係るパターン欠陥装置は、被検査体１５０の設計データから電気的に生成した参照データを用いて検査を行うDie to Database検査方法の装置である。
図１６に表したように、第３の実施の形態に係るパターン欠陥検査装置３０は、被検査体１５０の設計データ５１０をデータ展開するデータ展開回路５２０を有している。そして、参照データ生成回路５０１には、図１で例示したセンサデータ１７８の代わりに、データ展開回路５２０の出力であるデータ展開データ５２１が出力される。これ以外の部分は、図１に例示した第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０と同様とすることができるので、説明を省略する。
【００６３】
ここで、パターン欠陥検査方法について説明する。
図１７は、本発明の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の検査方法例示する模式図である。
図１７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に用いられる、Die to Die検査方法（ＤＤ比較）とDie to Database検査方法（ＤＢ比較）の構成を、それぞれ例示している。
【００６４】
図１７（ａ）に表したように、Die to Die検査方法では、センサで得られたマスクパターン（被検査体１５０のパターン）の光学像と、同じパターンの繰り返し部分で得られたマスクパターンの光学像と、を比較して検査を行う。図１に例示したパターン欠陥検査装置１０は、この方法を採用している。
一方、図１７（ｂ）に表したように、Die to Database検査方法では、センサで得られたマスクパターンの光学像と、マスクの設計データ５１０、すなわち、ＣＡＤ（Computer Aided Design）データから電気的に生成した参照データと、を比較して検査を行う。図１６に例示したパターン欠陥検査装置３０は、この方法を採用している。
【００６５】
このように、Die to Database検査方法を採用した本実施形態に係るパターン欠陥検査装置３０も、Die to Die検査方法を採用したパターン欠陥検査装置１０と同様に、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供できる。
【００６６】
（第４の実施の形態）
図１８は、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
図１８に表したように、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置４０は、図１に例示した平均化回路３５０に代えて、補間回路３６０を有する。また、Die to Database検査方法を採用している。補間回路３６０以外は、図１６に例示した第３の実施形態に係るパターン欠陥検査装置と同様なので説明を省略する。
【００６７】
図１９は、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路の構成を例示する模式図である。
図１９に表したように、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置４０に用いられる補間回路３６０は、遅延回路３６１、第１の画像データ１７１を補間する第１のＸＹ方向補間回路３６３、第２の画像データ１８１を補間する第２のＸＹ方向補間回路３６４、及び、これらのデータを補間する補間データマージ回路３６５を有する。第１の画像データ１７１は、第１のＸＹ方向補間回路３６３に直接入力されるが、第２の画像データ１８１は、遅延回路３６１によって、図２に例示した２つのセンサの設置位置のＹ軸方向のずれＭ×画素ピッチの距離分、遅延されて、第２のＸＹ方向補間回路３６４に入力される。そして、第１、第２のＸＹ方向補間回路３６３、３６４の出力が、補間データマージ回路３６５に入力され、補間されたセンサデータ１７８が出力される。
【００６８】
図２０は、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路の動作を例示する模式図である。
すなわち、図２０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１９に例示した第１、第２のＸＹ補間回路３６３、３６４において行われる補間方法を例示しており、図２０（ａ）は、第１の画像データ１７１における２×２画素Ａ〜Ｄの補間方法を例示し、1図２０（ｂ）は、第２の画像データ１８１における２×２画素Ｅ〜Ｈの補間方法を例示している。
【００６９】
図２０（ａ）、（ｂ）に例示したように、第２の画像データ１８１は、Ｍ×画素ピッチの距離分、遅延回路３６１で遅延されているので、第１の画像データ１７１の２×２画素Ａ〜Ｄと第２の画像データ１８１の２×２画素Ｅ〜Ｈの位置関係は、１／Ｎ画素分（ここでは１／２画素分）、ＸＹ方向にずれている。
【００７０】
そして、第１の画像データ１７１の２×２画素Ａ〜Ｄの中間の位置の画素ａｂ、ａｃ、ｂｄ、ｃｄは、それぞれ、ａｂ＝（Ａ＋Ｂ）／２、ａｃ＝（Ａ＋Ｃ）／２、ｂｄ＝（Ｂ＋Ｄ）／２、ｃｄ＝（Ｃ＋Ｄ）／２により、２×２画素Ａ〜Ｄの値のそれぞれ中間の値として算出する。
また、第２の画像データ１８１の２×２画素Ｅ〜Ｈの中間の位置の画素ｅｆ、ｅｇ、ｆｈ、ｇｈは、それぞれ、ｅｆ＝（Ｅ＋Ｆ）／２、ｅｇ＝（Ｅ＋Ｇ）／２、ｆｈ＝（Ｆ＋Ｈ）／２、ｇｈ＝（Ｇ＋Ｈ）／２により、２×２画素Ｅ〜Ｈの値のそれぞれ中間の値として算出する。
【００７１】
図２１は、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路におけるデータマージ方法を例示する模式図である。
図２１の左側と中央の図は、図２０（ａ）、（ｂ）に例示した第１の画像データ１７１と第２の画像データ１８１の、それぞれの画素位置と補間データを示しており、図２１の右側の図は、それぞれの補間データを重ね合わせた図である。そして、図２１の右側の図において、画素Ａ〜Ｄは、第１の画像データ１７１の画素の位置に対応し、画素Ｅ〜Ｈは、第２の画像データ１８１の画素の位置に対応する。
【００７２】
図２１に表したように、画素α、βは、第１の画像データの画素ｂｄ、ｃｄに対応する位置であり、そして、第２の画像データの画素ｅｆ、ｅｇに対応する位置である。従って、画素α、βの補間データのマージ後の値は、第１、第２の画像データ１７１、１８１の補間データの平均の値として算出する。すなわち、α＝（Ｂ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ）／４、β＝（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｇ）／４とする。
【００７３】
図２２は、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路における補間方法とデータマージ方法の具体例を示す模式図である。
図２２に表したように、第１、第２の画像データ１７１と１８１の補間は、図２０で説明した方法で行い、第１、第２の画像データ１７１、１８１の補間データのマージは、図２１で説明した方法で行う。そして、画素Ａ＝１００、画素Ｂ＝６０、画素Ｃ＝６０、画素Ｄ＝４０、画素Ｅ＝６０、画素Ｆ＝２０、画素Ｇ＝２０、画素Ｈ＝１０の場合、画素αは、（Ｂ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ）／４＝（６０＋４０＋６０＋２０）／４＝４５となり、画素βは、（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｇ）／４＝（６０＋４０＋６０＋２０）／４＝４５となる。
なお、図２２の右側の図に例示した補間マージ後の空白の画素の部分は、第１の画像データ１７１の画素Ａ〜Ｄの周囲の画素の値と、第２の画像データ１８１の画素Ｅ〜Ｈの周囲の画素の値から、上記と同様の方法によって算出することができる。
【００７４】
以上説明した方法で、相対的に１／Ｎ画素（例えば１／２画素）ずらした位置に配置した２つのセンサのセンサデータを補間することで、光学分解能はそのままで、実効的な画素分解能が画素の分解能のＮ倍（例えば２倍）とする高画素分解能の画像を得ることが可能となる。これにより、光学系の倍率を上げることで生ずる光量の不足、センサ感度、動作速度が不足する問題を回避することができる。
【００７５】
このように、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置４０では、補間回路３６０を設けることにより、通常の平均化回路３５０を用いた場合に比べて精度良く各画素間のデータを補間でき、センサの画素分解能をさらに高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力のさらに高いパターン欠陥検査装置が提供される。
【００７６】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０においては、図５に例示したように単独事象検出回路３００が周辺２×２画素のデータを取り扱うのに対し、本実施形態のパターン欠陥検査装置では、単独事象検出回路が周辺３×３画素のデータを取り扱うことが異なっている。そして、その他の部分は、第１の実施形態と同様とすることができるので、以下、単独事象検出回路についてのみ説明し、その他の部分については説明を省略する。
【００７７】
図２３は、本発明の第５の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の構成を例示する模式図である。
図２３に表したように、本発明の第５の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路３０１は、第１の画像データ１７１を処理する、第１の周辺３×３画素出力部３２１、第１のレベル差算出部３２２、第１の最大・最小レベル差算出部３２４及び第１の単独事象判定回路３２６を有する。さらに、第２の画像データ１８１を処理する、第２の周辺３×３画素出力部３３１、第２のレベル差算出部３３２、第２の最大・最小レベル差算出部３３４及び第２の単独事象判定回路３３６を有する。
【００７８】
そして、単独事象検出回路３０１には、第１の画像データ１７１、及び、図２に例示したＭ×画素ピッチの距離分、第２の画像データ１８１を遅延回路３１０で遅延したデータが入力される。そして、第１の画像データ１７１に発生し、第２の画像データ１８１で発生していない第１の単独事象があるかどうかを検出して、第１の単独事象検出フラグ３２８を出力する。また、同様に、第２の画像データ１８１に発生し、第１の画像データ１７１で発生していない第２の単独事象があるかどうかを検出して、第２の単独事象検出フラグ３３８を出力する。
【００７９】
図２４は、本発明の第５の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
図２４は、第１の画像データ１７１の注目画素６０１と、第２の画像データ１８１の注目画素６０１の周辺３×３画素６０５と、を比較し、第１の単独事象を検出して第１の単独事象検出フラグ３２８として出力する方法を表している。また、同図は、第２の画像データ１８１の注目画素６０３と、第２の画像データ１８１の注目画素６０３の周辺３×３画素６０６と、を比較し、第２の単独事象を検出して第２の単独事象検出フラグ３３８として出力する方法を表している。
【００８０】
図２４に表したように、第１の画像データ１７１に発生している単独事象を検出するには、最初に、第１の画像データ１７１の注目画素６０１と、注目画素６０１の画像の位置を中心とした第２の画像データ１８１の周辺３×３画素６０５の９個の画素の出力レベルの差を、第１の差算出部３２２で算出する。そして、第１の最大・最小レベル差算出部３２４により、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と、を算出する。
【００８１】
次に、第１の単独事象判定回路３２６により、予め設定された第１の最大しきい値よりも第１の最大レベル差ＭＡＸ１が大きいか、が判定される。また、予め設定された第１の最小しきい値よりも第１の最小レベル差ＭＩＮ１が小さいか、が判定される。そして、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値との差、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値との差、の正負の符号が異なるか、同じか、が検出される。
【００８２】
そして、第１の論理績回路３２７によって、第１の最大レベル差ＭＡＸ１のしきい値判定結果、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１のしきい値判定結果の論理和と、極性反転の結果との論理積を算出する。これにより、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最小レベル差ＭＩＮ１のいずれかのしきい値判定の結果が有効で、かつ、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値の差の符号、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値の差の符号、が同じ時に、第１の単独事象検出フラグ３２８が出力される。
【００８３】
一方、第２の画像データ１８１に発生している単独事象を検出するには、最初に、第２の画像データ１８１の注目画素６０３と、注目画素６０３の画像の位置を中心とした第１の画像データ１７１の周辺３×３画素６０６の９個の画素の出力レベルの差を、第２の差算出部３３２で算出する。そして、第２の最大・最小算出部３３４により、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と、を算出する。
【００８４】
次に、第２の単独事象判定回路３３６により、予め設定された第２の最大しきい値よりも第２の最大レベル差ＭＡＸ２が大きいか、が判定される。また、予め設定された第２の最小しきい値よりも第２の最小レベル差ＭＩＮ２が小さいか、が判定される。そして、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最大しきい値との差、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と第２の最小しきい値との差、の正負の符号が異なるか、同じか、が検出される。
【００８５】
そして、第２の論理績回路３３７によって、第２の最大レベル差ＭＡＸ２のしきい値判定結果、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２のしきい値判定結果の論理和と、極性反転の結果との論理積が算出される。これにより、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最小レベル差ＭＩＮ２のいずれかのしきい値判定の結果が有効で、かつ、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最大しきい値の差の符号、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と第２の最小しきい値の差の符号、が同じ時に、第２の単独事象検出フラグ３３８が出力される。
【００８６】
このように、本実施形態のパターン欠陥検査装置では、単独事象検出回路３０１が周辺３×３画素のデータを取り扱うことによっても、単独事象が検出でき、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供される。
【００８７】
このように、注目画素の周辺の周辺Ｑ×Ｑ画素（Ｑは２以上の整数）のデータにより、効果的に単独事象を検出することができる。
【００８８】
なお、上に説明した実施形態では、２つのセンサを相対的に０．５画素（１／２画素）ずらしたセンサを用いて補間データを生成する方法を説明したが、相対的に１／Ｎ画素（Ｎは１以上の整数）ずらした複数のセンサを用いて補間データを生成しても良い。また、エリアセンサを用いた場合は、被検査体１５０のスキャン位置を画素ピッチの１／Ｎずらして得た２枚の画像を用いて補間データを生成しても良い。
【００８９】
（第６の実施の形態）
図２５は、本発明の第６の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
図２５に表したように、本発明の第６の実施形態に係るパターン欠陥検査装置６０は、Die to Die検査方式の一例であり、また、第１の画像データ１７１と第２の画像データ１８１を補間する補間回路３６０を有している。そして、センサデータ１７８（補間データ３６２）は、参照データ生成回路５００（データ遅延回路）に入力される。
【００９０】
このように、補間回路３６０を有したDie to Die検査方式の本実施形態に係るパターン欠陥検査装置６０でも、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供できる。
【００９１】
（第７の実施の形態）
図２６は、本発明の第７の実施形態に係るパターン欠陥検査方法を例示するフローチャート図である。
図２６に表したように、本発明の第７の実施形態に係るパターン欠陥検査方法では、まず、第１の方向に沿って第１のピッチで配列した複数の第１の検出位置で、被検査体１５０の光学像１５５を検出して第１の画像データ２１２（１７１）を生成する（ステップＳ１１０）。すなわち、被検査体１５０の光学像１５５を撮像して、第１の画像データ２１２（１７１）を導出する。
これには、例えば、図２（ａ）、（ｂ）に例示した、ＴＤＩセンサやラインセンサからなる第１のセンサ２１０を用いることができる。すなわち、第１のセンサ２１０の複数の第１の画素２１１の位置が、複数の第１の検出位置となる。そして、複数の第１の検出位置は、例えばＸ方向に一定の画素ピッチの距離で配列している。
【００９２】
次に、上記の複数の第１の検出位置からみて第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、第１の方向に沿って第１のピッチで配列し且つ第１の方向において上記の第１の検出位置から上記の第１ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の検出位置で、被検査体１５０の光学像１５５を検出して第２の画像データ２２２（１８１）を生成する（ステップＳ１２０）。すなわち、被検査体１５０の光学像１５５を撮像して、第２の画像データ２２２（１８１）を導出する。
これには、同様に、ＴＤＩセンサやラインセンサからなる第２のセンサ２２０を用いることができる。すなわち、第２のセンサ２２０の複数の第２の画素２２１の位置が、複数の第２の検出位置となる。これにより、複数の第２の検出位置は、第１の検出位置と、１／Ｎ画素ピッチずれた位置となる。
【００９３】
そして、第１の画像データ２１２（１７１）及び第２の画像データ２２２（１８１）に基づいて、被検査体１５０の欠陥を検出する（ステップＳ１３０）。
この際、上記で説明したDie to Die検査方法（ＤＤ比較）とDie to Database検査方法（ＤＢ比較）を用いることができ、また、第１、第２の画像データ１７１、１８１の平均化データ３５２や補間データ３６２を用いることができる。また、第１、第２の画像データ１７１、１８１のいずれかのみに発生する単独事象を除外して検査を行うことができる。
【００９４】
これにより、本実施形態のパターン欠陥検査方法によって、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査方法が提供される。
【００９５】
なお、図２６に例示したステップＳ１１０とステップＳ１２０の順序は任意であり、また、ステップＳ１１０とステップＳ１２０とを同時に行うこともできる。
【００９６】
また、上記の第２の検出位置は、第１の検出位置から、上記の第２の方向（第１の検出位置の配列方向（Ｘ軸方向）と実質的に直交する方向（Ｙ方向））に、第１のピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）の距離（Ｍは任意の整数）ずれた位置に配置することができる。
【００９７】
（第８の実施の形態）
図２７は、本発明の第８の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる単独事象の検出方法を例示するフローチャート図である。
既に説明したように、単独事象とは、第１の画像データ１７１に発生し第２の画像データ１８１には発生しない第１の単独事象と、第２の画像データ１８１に発生し第１の画像データ１７１には発生しない第２の単独事象と、のことであるが、以下では、第１の単独事象について説明する。
【００９８】
図２７に表したように、本発明の第８の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる単独事象の検出方法では、まず、２つの画像データの一方を遅延する（ステップＳ２１０）。ここでは、第２の画像データ１８１を遅延する。この際、図２に例示した画素ピッチ×Ｍの距離分、第２の画像データ１８１を遅延する。
【００９９】
そして、第１の画像データ１７１の注目画素６０１と、注目画素６０１の画像の位置を中心とした第２の画像データ１８１の周辺Ｑ×Ｑ画素６０２と、の出力レベルの差を算出する（ステップＳ２２０）。
ここで、Ｑは２以上の整数であり、例えば、Ｑが２の時のデータ処理は、図５と図６で説明したように実施され、Ｑが３の時のデータ処理は、図２３と図２４で説明したように実施される。
【０１００】
そして、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最小レベル差ＭＩＮ１とを算出する（ステップＳ２３０）。
【０１０１】
そして、予め設定された第１の最大しきい値に対する第１の最大レベル差ＭＡＸ１の大小を判定し、また、予め設定された第１の最小しきい値に対する第１の最小レベル差ＭＩＮ１の大小を判定する（ステップＳ２４０）。
そして、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値との差、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値との差、の正負の符号が異なるか、同じか、も検出する。
【０１０２】
そして、第１の最大レベル差ＭＡＸ１のしきい値判定結果、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１のしきい値判定結果の論理和と、極性反転の結果との論理積を算出する（ステップＳ２５０）。
これにより、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最小レベル差ＭＩＮ１のいずれかのしきい値判定の結果が有効で、かつ、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値の差の符号、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値の差の符号、が同じ時に、第１の単独事象が検出される。
また、第２の単独事象についても、上記と同様の方法で検出できる。
【０１０３】
これにより、本実施形態のパターン欠陥検査方法により、効率的に放射線等によるノイズを排除することができ、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査方法が提供される。
【０１０４】
なお、図２７に例示したステップＳ２１０〜ステップＳ２５０の順序は、技術的に可能な限り任意であり、ステップＳ２１０〜ステップＳ２５０のいずれか２つ以上を同時に行うこともできる。
【０１０５】
（第９の実施の形態）
図２８は、本発明の第９の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる画像データの補間方法を例示するフローチャート図である。
図２８に表したように、本発明の第９の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる画像データの補間方法では、まず、第１の画像データ１７１から補間データを得る（ステップＳ３１０）。これには、例えば、図２０で例示した方法を用いることができる。
【０１０６】
そして、第２の画像データ１８１から補間データを得る（ステップＳ３２０）。これにも、例えば、図２０で例示した方法を用いることができる。
【０１０７】
そして、これら第１の画像データ１７１より得られた補間データと第２の画像データ１８１より得られた補間データをマージする（ステップＳ３３０）。これには、例えば、図２１で例示した方法を用いることができる。
【０１０８】
これにより、本実施形態に係るパターン欠陥検査方法により、精度良く各画素間（検出位置間）のデータを補間でき、センサの画素分解能を高めることができ、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供される。
【０１０９】
なお、以上説明した本発明の実施形態のパターン欠陥検査装置及び検査方法は、半導体装置に用いられるフォトマスクだけではなく、ＭＥＭＳ（ Micro-electro-mechanical System）や磁性体素子などの種々の微細構造体の製造に用いられる種々のフォトマスクのパターン欠陥の検査に用いることができる。
【０１１０】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の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、パターン欠陥検査装置及び検査方法を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述したパターン欠陥検査装置及び検査方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのパターン欠陥検査装置及び検査方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の構成を例示する模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる欠陥検出部の構成を例示する模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる微分比較回路の構成を例示する模式図である。
【図１２】比較例のパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
【図１３】比較例のパターン欠陥検査装置に用いられる欠陥検出部の構成を例示する模式図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの動作を例示する模式平面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
【図１７】本発明の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の検査方法例示する模式図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路の構成を例示する模式図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路の動作を例示する模式図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路におけるデータマージ方法を例示する模式図である。
【図２２】本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路における補間方法とデータマージ方法の具体例を示す模式図である。
【図２３】本発明の第５の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の構成を例示する模式図である。
【図２４】本発明の第５の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
【図２５】本発明の第６の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
【図２６】本発明の第７の実施形態に係るパターン欠陥検査方法を例示するフローチャート図である。
【図２７】本発明の第８の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる単独事象の検出方法を例示するフローチャート図である。
【図２８】本発明の第９の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる画像データの補間方法を例示するフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０、３０、４０、６０、９１ パターン欠陥検査装置
１１０ レーザ光源
１２０ 照明光学系
１２２ 照明光
１３０ 照明部
１４０ 結像光学系
１５０ 被検査体（フォトマスク）
１５５ 光学像
１６０ ＸＹテーブル
１７０ 第１のＡＤ変換回路
１７１、２１２ 第１の画像データ
１７８、１９８ センサデータ
１８０ 第２のＡＤ変換回路
１８１、２２２ 第２の画像データ
２００、２９０ センサ
２０１ 上方向（奥方向）
２０２ 下方向（手前方向）
２１０ 第１のセンサ
２１１ 第１の画素
２１３ 第１の画像デジタルデータ
２２０ 第２のセンサ
２２１ 第２の画素
２２３ 第２の画像デジタルデータ
２３０ ＴＤＩセンサ
２３１ 受光部（画素）
２３２ 垂直転送レジスタ
２３３、２３４ 水平転送レジスタ
２５０ 第１のラインセンサ（第１のセンサ）
２５１ 第１のラインセンサ画素（第１の画素）
２５２ 第２のラインセンサ（第２のセンサ）
２５３ 第２のラインセンサ画素（第２の画素）
２６１〜２６８、２７１〜２７４ 出力部
２８１、２８２ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
２９１、２９２ 出力
３００、３０１ 単独事象検出回路
３０２ 単独事象データ（単独事象検出フラグ）
３１０ 遅延回路
３２０ 第１の周辺２×２画素出力部
３２１ 第１の周辺３×３画素出力部
３２２ 第１のレベル差算出部
３２４ 第１の最大・最小レベル差算出部
３２６ 第１の単独事象判定回路
３２７ 第１の論理績回路
３２８ 第１の単独事象転出フラグ
３３０ 第２の周辺２×２画素出力部
３３１ 第２の周辺３×３画素出力部
３３２ 第２のレベル差算出部
３３４ 第２の最大・最小レベル差算出部
３３６ 第２の単独事象判定回路
３３７ 第２の論理績回路
３３８ 第２の単独事象転出フラグ
３５０ 平均化回路
３５２ 平均化データ
３６０ 補間回路
３６１ 遅延回路
３６３ 第１のＸＹ方向補間回路
３６４ 第２のＸＹ方向補間回路
３６５ 補間データマージ回路
４００、４９０ 欠陥検出部
４１０ アライメント回路
４２０ レベル比較回路
４３０ 微分比較回路
４３１ 微分回路
４３２ セレクタ
４３３ エッジ方向検出回路
４３４ 周辺画素エッジ方向微分回路
４３５ 最大値検出回路
４３６ 比較演算回路
４３８ 微分比較データ
４４０、４５０ 欠陥判定回路
４６０ 論理和回路
４７０ 論理積回路
４８０ パターン欠陥検査結果
５００、５０１ 参照データ生成回路
５１０ 設計データ
５２０ データ展開回路
５２１ データ展開データ
５２２ 参照データ
５３０ レーザ干渉計
５３２ 位置データ
６０１、６０３ 注目画素
６０２、６０４ 周辺２×２画素
６０５、６０６ 周辺３×３画素
６２０ ノイズイベント部
６３０ 欠陥部
６４０ エッジ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置等に用いられるフォトマスク等を検査するパターン欠陥検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化に伴い、半導体装置の製造に用いられるフォトマスクの欠陥を検査するパターン欠陥検査装置に対して、パターン上の微細欠陥をより高分解能で検出することが要求される。
【０００３】
パターン欠陥検査装置では、ラインセンサやＴＤＩ（Time Delay Integration）センサ等のセンサ上に、光学系によってパターンの拡大光学像を結像し、センサで得られた電気的な画像信号を処理して、検査を行っている。高分解能で高精度の検査を実現するためには、紫外域の短波長の照明光とＮＡ（開口数）が高い光学系を用いて高解像度の光学像を得ることと共に、センサの画素分解能を上げて高分解能の画像信号を得ることが必要である。
【０００４】
最近では、半導体装置用のフォトマスクのパターン線幅は２００ｎｍ以下になっており、また、ＯＰＣ（Optical Proximity Correction）やＳＲＡＦ（Sub-resolution Assist Feature）などの近接補正パターンによる１０ｎｍの桁の大きさの段差や１００ｎｍ以下の微細パターンが存在している場合がある。このようにフォトマスク上のパターンが微細化するに従い、フォトマスクの欠陥検査では、光学系の解像度と共に、センサで得られる画像の分解能が不足し、欠陥を検出するに必要なＳ／Ｎを確保できず、欠陥検出能力が不足する問題が発生している。
【０００５】
光学系の解像度の向上に対しては、検査波長の短波長化と光学系のＮＡを上げることによる改善が検討されている。一方、センサ画像の分解能の向上に対して、単に光学倍率を上げる手法では、光量が不足し、十分な出力レベルを確保できず、かつ画像の入力に必要なセンサの動作速度も不十分になる。
【０００６】
さらに、センサの感度が向上するに従い、自然界に存在する放射線、宇宙線による影響で、センサで得た画像中にノイズ事象が発生する確率が増加し、パターン欠陥検査で本来検出すべきでないノイズ事象を、擬似的な欠陥として検出してしまう問題がある。
【０００７】
なお、カメラ等に使用されるレンズの描画性能の評価装置として、２つのラインセンサを画素ピッチの２分の１だけずらして設けたレンズ性能評価装置が提案されている（特許文献１）
【特許文献１】特開２００２−４８６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置及び検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、第１の方向に沿って第１の画素ピッチで配列した複数の第１の画素を有し、被検査体の光学像を電気的な画像信号に変換して第１の画像データを出力する第１のセンサと、前記第１のセンサからみて前記第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、前記第１の方向に沿って前記第１の画素ピッチで配列し且つ前記第１の方向において前記第１の画素の配列位置から前記第１の画素ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の画素を有し、前記被検査体の光学像を電気的な画像信号に変換して第２の画像データを出力する第２のセンサと、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データに基づいて前記被検査体の欠陥を検出する欠陥検出部と、を備えたことを特徴とするパターン欠陥検査装置が提供される。
【００１０】
本発明の別の一態様によれば、第１の方向に沿って第１のピッチで配列した複数の第１の検出位置で被検査体の光学像を検出して第１の画像データを生成し、前記複数の第１の検出位置からみて前記第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、前記第１の方向に沿って前記第１のピッチで配列し且つ前記第１の方向において前記第１の検出位置から前記第１のピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の検出位置で前記被検査体の光学像を検出して第２の画像データを生成し、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データに基づいて前記被検査体の欠陥を検出することを特徴とするパターン欠陥検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置及び検査方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、本願明細書及び各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
図１に表したように、第１の実施の形態に係るパターン欠陥検査装置１０は、被検査体（フォトマスク）１５０の光学像を電気的な信号に変換するセンサ２００と、センサ２００から得られたセンサデータ（画像データ）に基づいて欠陥を検出する欠陥検出部４００を備える。
【００１４】
センサ２００は、第１の方向に沿って第１のピッチで配列した複数の第１の画素を有し、被検査体１５０の光学像１５５を電気的な画像信号に変換して、第１の画像データ２１２を出力する第１のセンサ２１０を有する。また、センサ２００は、被検査体１５０の光学像１５５を電気的な画像信号に変換して第２の画像データ２２２を出力する第２のセンサ２２０をさらに有する。第２のセンサ２２０は、第１のセンサ２１０からみて、第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、第１の画素の配列方向に、第１の画素の配列位置とピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）の距離ずれた位置に、第１の画素のピッチと同じピッチで配列された複数の第２の画素を有する。
そして、欠陥検出部４００は、上記の第１の画像データ２１２及び第２の画像データ２２２に基づいて被検査体１５０の欠陥を検出し、パターン欠陥検査結果４８０を出力する。
【００１５】
なお、図１に表したように、照明部１３０により被検査体１５０のパターン面を照明し、その像を結像光学系１４０によりセンサ２００のセンサ面に結像することにより、被検査体１５０の光学像１５５がセンサ２００に入射する。
照明部１３０には、例えば、紫外波長のレーザ光を発生するレーザ光源１１０、及び、レーザ光源１１０から出射された光から照明光１２２を生成し、照明光１２２を被検査体１５０に照射する照明光学系１２０を用いることができる。
結像光学系１４０は、被検査体１５０からの出射光をセンサ２００（第１のセンサ２１０、第２のセンサ２２０）の上に結像する。
また、被検査体１５０を保持し、被検査体１５０と照明光１２２との相対的位置を変化（スキャン）させるＸＹテーブル１６０、被検査体１５０の位置を測定するレーザ干渉計５３０を設けることができる。
【００１６】
第１の画像データ２１２及び第２の画像データ２２２は、それぞれ、第１のＡＤ変換回路１７０及び第２のＡＤ変換回路１８０によって、ＡＤ変換される。そして、第１のＡＤ変換回路１７０の出力である第１の画像デジタルデータ２１３、及び、第２のＡＤ変換回路１８０の出力である第２の画像デジタルデータ２２３は、単独事象検出回路３００及び平均化回路３５０に入力される。そして、単独事象検出回路３００の出力である単独事象データ（単独事象検出フラグ）３０２、及び、平均化回路３５０の出力である平均化データ３５２（センサデータ１７８）が、欠陥検出部４００に入力される。
なお、本願明細書においては、上記の第１の画像データ２１２と第１の画像デジタルデータ２１３を含めて、広義の第１の画像データ１７１と言う。また、同様に、上記の第２の画像データ２２２と第２の画像デジタルデータ２２３を含めて、広義の第２の画像データ１８１と言う。
【００１７】
そして、図１に例示したパターン欠陥検査装置１０は、Die to Die検査方式の一例であり、平均化データ３５２は、参照データ生成回路５００（データ遅延回路）に入力される。また、参照データ生成回路５００には、レーザ干渉計５３０による位置データ５３２が入力され、平均化データ３５２から被検査体１５０のスキャン位置（検査位置）に同期した位置の参照データ５２２を生成する。すなわち、参照データ生成回路５００は、データ遅延回路の機能を有す。そして、参照データ生成回路５００の出力である参照データ５２２が欠陥検出部４００に入力される。
【００１８】
欠陥検出部４００は、第１の画像データ２１２（１７１）及び第２の画像データ２２２（１８１）に基づいて、すなわち、単独事象データ３０２、平均化データ３５２（センサデータ１７８）及び参照データ５２２に基づいて、被検査体１５０のパターン欠陥を検出する。
【００１９】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
図２（ａ）は、パターン欠陥検査装置１０の第１のセンサ２１０及び第２のセンサ２２０として、ＴＤＩセンサ（蓄積型センサ）を用いた場合を例示している。第１のセンサ２１０においては、ＴＤＩ方向（遅延段方向）がＹ軸方向とされ、複数の第１の画素２１１が、所定の（第１の）画素ピッチでＸ軸方向（第１の方向）に複数配列している。また、第２のセンサ２２０は、第１のセンサ２１０からみてＸ軸方向とは略直交するＹ軸方向（第２の方向）に並列しており、第２のセンサ２２０においても、ＴＤＩ方向（遅延段方向）がＹ軸方向とされ、複数の第２の画素２２１が、所定の画素ピッチでＸ軸方向に複数配列している。そして、複数の第２の画素２２１は、複数の第１の画素２２１の配列方向、すなわちＸ軸方向に、第１の画素２１１の配列位置と画素ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）の距離ずれた位置に、配列されている。
【００２０】
図２（ａ）に示す例は、Ｎが２の場合である。すなわち、複数の第２の画素２２１は、複数の第１の画素２２１と画素ピッチの１／２の距離（０．５画素ピッチ）ずれた位置に配列されている。
なお、第２の画素２２１は、第１の画素２１１に対して、第１の画素２１１の配列方向（Ｘ軸方向）と実質的に直交する方向（Ｙ軸方向）に、画素ピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）の距離（Ｍは任意の整数）ずれた位置に配置されている。すなわち、第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０とのＹ軸方向の配置位置は、画素ピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）の距離ずれている。ここで、Ｍは、技術的に可能な任意の整数である。ここで、技術的に可能な任意の整数とは、例えば、第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０とが重ならず、また、それぞれのセンサの配線領域を設けることが可能な技術的可能性を含む。
【００２１】
また、図２（ｂ）は、パターン欠陥検査装置１０の第１のセンサ２１０及び第２のセンサ２２０として、ラインセンサを用いた場合を例示している。第１のセンサ２１０（第１のラインセンサ２５０）においては、複数の第１の画素２１１（第１のラインセンサ画素２５１）が、所定の画素ピッチでＸ軸方向に複数配列している。また、第２のセンサ２２０（第２のラインセンサ２５２）は、第１のセンサ２１０に並列しており、第２のセンサ２２０においても、複数の第２の画素２２１（第２のラインセンサ画素２５３）が、所定の画素ピッチでＸ軸方向に複数配列している。そして、この場合も、複数の第２の画素２２１は、複数の第１の画素２２１の配列方向、すなわちＸ軸方向に、第１の画素２１１の配列位置と画素ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）の距離ずれた位置に、配列されている。
図２（ｂ）に示す例は、同様に、Ｎが２の場合であり、複数の第２の画素２２１は、複数の第１の画素２２１と画素ピッチの１／２の距離ずれた位置に配列されている。また、同様に、第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０とのＹ軸方向の配置位置は、画素ピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）の距離ずれている。
図２（ａ）、（ｂ）において、Ｎが２である場合を例示したが、これには制限されず、Ｎは１以上の任意の整数とすることができる。
【００２２】
このように、本実施形態のパターン欠陥検査装置１０においては、２つのセンサ（第１のセンサ２１０と第２のセンサ）の間の相対位置が、Ｘ軸方向（横）に画素ピッチ／Ｎ、Ｙ軸方向(縦)に画素ピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）ずれて、並列して配置されている。
【００２３】
このように、本実施形態のパターン欠陥検査装置１０では、センサ２００として、複数のセンサを用いることにより、後述するように、それぞれのセンサの一方のみで検出される単独事象を検出できる。すなわち、放射線等によるノイズに起因した単独事象を排除することができる。また、複数のセンサが、画素ピッチ／Ｎずれて配置されており、Ｎが２以上の整数の場合、センサ２００の実効的な画素ピッチが、画素ピッチ／Ｎとなるので、センサの画素分解能がＮ倍に向上する。
これにより、本実施形態のパターン欠陥検査装置１０によって、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供できる。
【００２４】
以下、センサ２００に用いるセンサがＴＤＩセンサである場合で、またＮが２である場合を例にして、さらに説明する。
【００２５】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
すなわち、図３は、ＴＤＩセンサの構造を例示する平面図である。
図３に表したように、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０に用いられるＴＤＩセンサ２３０は、縦横方向（Ｙ軸方向、Ｘ軸方向）に配列された複数の受光部２３１（画素）を有している。受光部２３１のＸ軸方向の数Ｐは、例えば、１０２４個であるが、これには限定されない。そして、受光部２３１で光電変換された各電荷を蓄積段方向（Ｙ軸方向）に積算しながら転送する蓄積段方向の垂直転送レジスタ２３２、及び、垂直転送レジスタからの電荷を画素方向（Ｘ軸方向）に転送する２組の水平転送レジスタ２３３、２３４を有する。さらに、センサ出力信号を読み出す２組のセンサ出力部、すなわち、センサ出力１を上方向に出力するセンサ出力１上側出力部２７１、及び、センサ出力２を上方向に出力するセンサ出力２上側出力部２７２、並びに、センサ出力１を下方向に出力するセンサ出力１下側出力部２７３、及び、センサ出力２を下方向に出力するセンサ出力２下側出力部２７４、を有している。このように、ＴＤＩセンサ２３０は、上方向と下方向のそれぞれに読み出し部を設けることができる。すなわち、上方向の読み出し部が、センサ出力１上側出力部２７１とセンサ出力２上側出力部２７２であり、下方向の読み出し部が、センサ出力１下側出力部２７３とセンサ出力２下側出力部２７４である。
【００２６】
図４は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
図４に表したように、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０は、図３に例示した複数の出力段を有するＴＤＩセンサ２３０からなる、第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０を有している。
【００２７】
第１のセンサ２１０は、複数の第１の画素２１１を有しており、また、センサ出力１１を上方向に出力するセンサ出力１１上側出力部２６１、センサ出力１２を上方向に出力するセンサ出力１２上側出力部２６２、及び、センサ出力１１を下方向に出力するセンサ出力１１下側出力部２６３、センサ出力１２を下方向に出力するセンサ出力１２下側出力部２６４、を有している。
【００２８】
一方、第２のセンサ２２０は、複数の第２の画素２２１を有しており、また、センサ出力２１を上方向に出力するセンサ出力２１上側出力部２６５、センサ出力２２を上方向に出力するセンサ出力２２上側出力部２６６、及び、センサ出力２１を下方向に出力するセンサ出力２１下側出力部２６７、センサ出力２２を下方向に出力するセンサ出力２２下側出力部２６８、を有している。
【００２９】
これら出力部２６１〜２６８は、被検査体１５０のスキャン方向に対応するＴＤＩセンサ２３０の蓄積段方向（Ｙ軸方向）に対応して、第１の画像データ１７１及び第２の画像データ１８１を、上方向、または、下方向から出力することができる。
【００３０】
図５は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の構成を例示する模式図である。
図５に表したように、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０に用いられる単独事象検出回路３００は、第１の画像データ１７１を処理する、第１の周辺２×２画素出力部３２０、第１のレベル差算出部３２２、第１の最大・最小レベル差算出部３２４及び第１の単独事象判定回路３２６を有する。さらに、第２の画像データ１８１を処理する、第２の周辺２×２画素出力部３３０、第２のレベル差算出部３３２、第２の最大・最小レベル差算出部３３４及び第２の単独事象判定回路３３６を有する。
【００３１】
そして、単独事象検出回路３００には、第１の画像データ１７１、及び、図２に例示した画素ピッチ×Ｍの距離分、第２の画像データ１８１を遅延回路３１０で遅延したデータが入力される。そして、第１の画像データ１７１に第２の画像データ１８１で発生していない単独事象があるかどうかを検出して、第１の単独事象検出フラグ３２８を出力する。また、同様に、第２の画像データ１８１に第１の画像データ１７１で発生していない単独事象があるかどうかを検出して、第２の単独事象検出フラグ３３８を出力する。
【００３２】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
図６は、第１の画像データ１７１の注目画素６０１と、第２の画像データ１８１の注目画素６０１の周辺２×２画素６０２と、を比較し、第１の画像データ１７１に発生している単独事象を第１の単独事象検出フラグ３２８として出力する方法を表している。また、同図は、第２の画像データ１８１の注目画素６０３と、第１の画像データ１７１の、注目画素６０３の周辺２×２画素６０４と、を比較し、第２の画像データ１８１に発生している単独事象を第２の単独事象検出フラグ３３８として出力する方法を表している。
【００３３】
図６に表したように、第１の画像データ１７１に発生している単独事象を検出するには、最初に、第１の画像データ１７１の注目画素６０１と、注目画素６０１の画像の位置を中心とした第２の画像データ１８１の周辺２×２画素６０２の４個の画素の出力レベルの差を、第１の差算出部３２２で算出する。そして、第１の最大・最小レベル差算出部３２４により、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と、を算出する。
【００３４】
次に、第１の単独事象判定回路３２６により、予め設定された第１の最大しきい値よりも第１の最大レベル差ＭＡＸ１が大きいか、が判定される。また、予め設定された第１の最小しきい値よりも第１の最小レベル差ＭＩＮ１が小さいか、が判定される。そして、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値との差、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値との差、の正負の符号が異なるか、同じか、が検出される。
そして、第１の論理績回路３２７によって、第１の最大レベル差ＭＡＸ１のしきい値判定結果、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１のしきい値判定結果の論理和と、極性反転の結果との論理積を算出する。これにより、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最小レベル差ＭＩＮ１のいずれかのしきい値判定の結果が有効で、かつ、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値の差の符号、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値の差の符号、が同じ時に、第１の単独事象検出フラグ３２８が出力される。
【００３５】
一方、第２の画像データ１８１に発生している単独事象を検出するには、最初に、第２の画像データ１８１の注目画素６０３と、注目画素６０３の画像の位置を中心とした第１の画像データ１７１の周辺２×２画素６０４の４個の画素の出力レベルの差を、第２の差算出部３３２で算出する。そして、第２の最大・最小算出部３３４により、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と、を算出する。
次に、第２の単独事象判定回路３３６により、予め設定された第２の最大しきい値よりも第２の最大レベル差ＭＡＸ２が大きいか、が判定される。また、予め設定された第２の最小しきい値よりも第２の最小レベル差ＭＩＮ２が小さいか、が判定される。そして、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最大しきい値との差、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と第２の最小しきい値との差、の正負の符号が異なるか、同じか、が検出される。
【００３６】
そして、第２の論理績回路３３７によって、第２の最大レベル差ＭＡＸ２のしきい値判定結果、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２のしきい値判定結果の論理和と、極性反転の結果との論理積を算出する。これにより、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最小レベル差ＭＩＮ２のいずれかのしきい値判定の結果が有効で、かつ、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最大しきい値の差の符号、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と第２の最小しきい値の差の符号、が同じ時に、第２の単独事象検出フラグ３３８が出力される。
【００３７】
具体例を説明する。
図７〜図９は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
なお、図７〜図９では、説明を簡略化するため、第１の画像データ１７１に発生する第１の単独事象を検出する動作を例示しており、第２の画像データ１８１に発生する第２の単独事象を検出する動作は示されていないが、第２の単独事象の検出も第１の単独事象の検出と同様に行うことができる。
そして、図７は、放射線等による単独のノイズイベントがある場合の動作を例示し、図８は、被検査体１５０のパターンに検出されるべき欠陥がある場合の動作を例示し、図９は、画像の輝度が変化する被検査体１５０のパターンのエッジ部での動作を例示している。
【００３８】
図７に表したように、第１のセンサ２１０によって被検査体１５０の光学像を得た時に、放射線等による単独事象（単独のノイズイベント）が発生し、第１の画像データ１７１には、周辺の画素よりも輝度が高いノイズイベント部６２０が発生している。一方、この放射線等によるノイズイベントは、第２のセンサ２２０によって被検査体１５０の光学像を得た時には発生しないため、第１の画像データ１７１のノイズイベント部６２０の位置に対応する第２の画像データ１８１の画素の輝度は、周辺の画素の輝度と同一である。
【００３９】
このため、第１の画像データ１７１のノイズイベント部６２０の輝度と、ノイズイベント部６２０の位置に対応する、第２の画像データ１８１の周辺２×２画素６０２の輝度に、ノイズイベントによる輝度差が発生する。すなわち、周辺２×２画素６０２の４つの画素は、共に、ノイズイベント部６２０の輝度よりも相対的に低くなる。その結果、第１のレベル差算出部３２２と第１の最大・最小レベル差算出部３２４によって算出された第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最小レベル差ＭＩＮ１は、第１の単独事象判定回路３２６によって、両方共、しきい値よりも大きいと判定される。これにより、第１の論理績回路３２７の出力、すなわち、第１の単独事象検出フラグ３２８は「ＯＮ」となり、第１の画像データ１７１に発生し、第２の画像データ１８１には発生していない、単独事象（第１の単独事象）が検出される。
【００４０】
一方、図８に表したように、被検査体１５０のパターンに欠陥がある場合は、第１の画像データ１７１及び第２の画像データ１８１の両方に、欠陥に起因した周囲よりも輝度が明るい欠陥部６３０が発生する。その結果、第１の最大レベル差ＭＡＸ１は、第１の最大しきい値よりも大きいと判定され、第１の最小レベル差ＭＩＮ１は、第１の最小しきい値よりも小さいと判定される。これにより、第１の単独事象検出フラグ３２８は「ＯＦＦ」となる。
なお、この場合、第２の画像データ１８１の周辺２×２画素６０２の４つの画素の中には、欠陥部６３０が含まれていない場合があり、第１の最大レベル差ＭＡＸ１はしきい値以上になるが、第１の最小レベル差ＭＩＮ１は、零前後からマイナス側になり、しきい値以下となるため、単独事象として検出されることはない。
【００４１】
また、図９に表したように、被検査体１５０のパターンのエッジ部６４０では、周辺の画素に比べて輝度の変化がある。この時、第１の画像データ１７１と、第２の画像データ１８１の周辺２×２画素６０２と、の間の第１の最大レベル差ＭＡＸ１は第１の最大しきい値以上になる場合もあるが、第１の最小レベル差ＭＩＮ１は、零前後からマイナス側になり、第１の最小しきい値以下となるため、単独事象として検出されることはない。このため、第１の単独事象検出フラグ３２８は「ＯＦＦ」となる。
【００４２】
このようにして、単独事象検出回路３００によって、ノイズイベント部６２０を欠陥部６３０やエッジ部６４０と区別でき、放射線等による単独事象を検出することが可能となる。
なお、第２の画像データ１８１に発生した単独事象も、上記と同様の動作によって検出することができる。
【００４３】
図１０は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる欠陥検出部の構成を例示する模式図である。
図１０に表したように、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０に用いられる欠陥検出部４００は、第１の画像データ１７１及び第２の画像データ１８１を基にした平均化データ３５２（センサデータ１７８）と、参照データ５２２と、を比較して、被検査体１５０のパターン欠陥を検出する。欠陥検出部４００は、第１の画像データ１７１及び第２の画像データ１８１を基にしたセンサデータ１７８（平均化データ３５２）と、参照データ５２２と、の位置合わせを行うアライメント回路４１０を有す。そして、さらに、レベル比較回路４２０、微分比較回路４３０等の、２組の画像データの比較を行う回路を有す。レベル比較回路４２０は、センサデータ１７８（例えば平均化データ３５２）と参照データ５２２との間のレベルの差を求め、その結果を所定のしきい値と比較判定して欠陥部を検出する機能がある。
【００４４】
そして、図１０に表したように、欠陥検出部４００は、欠陥判定を行う欠陥判定回路４４０、４５０、及び、それらの論理和を算出する論理和回路４６０をさらに有す。そして、さらに、論理和回路４６０の結果と、第１、第２の単独事象検出フラグ３２８、３３８との論理積（ＡＮＤ）をとる論理積回路４７０を有す。
【００４５】
これにより、欠陥判定回路４４０、４５０の結果と、第１、第２の単独事象欠陥フラグ３２８、３３８とのとの論理積が算出され、単独事象の場合に欠陥判定を無効にすることができる。すなわち、第１の画像データ１７１、第２の画像データ１８１の片方のみに現れる単独事象が発生した場合に、発生した単独事象を画素単位で除外することできる。
これにより、本実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０は、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供できる。
【００４６】
ここで、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる微分比較回路４３０について説明する。
図１１は、本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる微分比較回路の構成を例示する模式図である。
図１１に表したように、微分比較回路４３０は、センサデータ１７８（例えば平均化データ３５２）を微分する微分回路４３１を有す。これにより、センサデータ１７８は、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、＋４５°方向、−４５°方向の合計４つの方向に空間微分され、セレクタ４３２に出力される。そして、微分比較回路４３０は、さらに、参照データ５２２からエッジ方向を検出するエッジ方向検出回路４３３、参照データ５２２から周辺画素のエッジ方向のデータを微分する周辺画素エッジ方向微分回路４３４、最大値検出回路４３５、及び、セレクタ４３２と最大値検出回路４３５の結果を比較演算する比較演算回路４３６を有す。
【００４７】
これにより、微分比較回路４３０は、例えば、参照データ５２２からエッジ方向を検出し、そのエッジ方向と同一方向でセンサデータ１７８を微分した絶対値より、同一方向で微分した参照データ５２２から求めた周囲画素の微分値の絶対値の最大値を差し引き、その結果をしきい値と比較判定して欠陥部を検出することができ、微分比較データ４３８を出力する。そして、微分比較データ４３８が、図１０に例示した欠陥判定回路４５０に入力され、欠陥の判定が行われる。
【００４８】
（比較例）
以下、比較例について説明する。
図１２は、比較例のパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
図１２に表したように、比較例のパターン欠陥検査装置９１では、被検査体（フォトマスク）１５０の光学像を電気的な信号に変換するセンサ２９０と、センサ２９０から得られたセンサデータ（画像データ）に基づいて欠陥を検出する欠陥検出部４００を備える。
【００４９】
比較例の場合、センサ２９０は、１つのＴＤＩセンサ２３０、または、１つのラインセンサからなり、センサ２９０により得られた画像データはＡＤ変換され、センサデータ１９８となる。そして、このセンサデータ１９８が、欠陥検出部４９０と参照データ生成回路５００に入力される。また、センサ２９０が１つのセンサから構成されるため、第１の実施形態の図１に例示した単独事象検出回路３００及び平均化回路３５０は設けられていない。
【００５０】
図１３は、比較例のパターン欠陥検査装置に用いられる欠陥検出部の構成を例示する模式図である。
図１３に表したように、比較例のパターン欠陥検査装置９１に用いられる欠陥検出部４９０は、センサデータ１９８と参照データ５２２との位置合わせを行うアライメント回路４１０と、レベル比較回路４２０、微分比較回路４３０、欠陥判定回路４４０、４５０を有する。そして、第１の実施形態の図１０で説明した論理積回路４７０は有していない。
【００５１】
このように、比較例のパターン欠陥検査装置９１は、センサ２９０が１つのセンサから構成されるため、放射線等に起因したノイズを排除することができず、検出した異常データが検出されるべき欠陥であるか、それともノイズであるのかが判別できないため、欠陥検出能力が劣る。また、センサの画素分解能は、センサ２９０を構成する画素ピッチで決まり、画素分解能を高めることはできない。
【００５２】
なお、比較例のパターン欠陥検査装置９１において、被検査体１５０を複数回検査すれば、放射線等に起因したノイズを排除することが可能であるが、検査時間が長くなるので現実的ではない。
【００５３】
これに対し、第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０では、センサ２００として、複数のセンサを用いることにより、単独事象を検出でき、放射線等によるノイズに起因した単独事象を排除することができる。また、複数のセンサが、画素ピッチ／Ｎずれて配置されており、Ｎが２以上の整数の場合、センサの画素ピッチを実質的に高めることになり、センサの画素分解能が向上する。
【００５４】
また、本実施形態のパターン欠陥検査装置１０では、複数のセンサが、並列して、隣接して設けられているので、複数のセンサで得られた複数の画像データの比較が容易になり、欠陥の検出の効率が高まる。また、複数のセンサの画素の位置のずれが、画素ピッチのＮ（整数）分の１であるので、後述するように、例えば、画素の間のデータを補間して求める演算等のように、複数のセンサによる複数の画像データの演算処理が容易となる。そして、Ｎが２以上の整数の場合は、実効的な画素分解能をＮ倍に向上できる。
【００５５】
なお、Ｎが無限大の整数である場合、第２の画素２２１のＸ軸方向の配列位置は、第１の画素２１１のＸ軸方向の配列位置と実質的に同じであり、両者にずれがないが、この場合にも単独事象の排除が可能であり、本実施形態の効果を発揮できる。すなわち、Ｘ軸方向の位置のずれがない場合にも、Ｙ軸方向には、画素ピッチ×Ｍ（Ｍは技術的に可能な任意の整数）の距離離れて、第１の画素２１１と第２の２２１とは配置される。このため、被検査体１５０の特定部分を第１の画素２１１で撮像する時刻と第２の画素２２１で撮像する時刻には、画素ピッチ×Ｍの距離をスキャンする時間分の差があるため、単独事象が発生した場合でも、これを効率的に検出できる。
【００５６】
また、第１の画素２１１と第２の画素２２１との位置関係は相互の関係であるので、本願明細書を通じて、「第１」と「第２」は入れ替えが可能である。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図１４は、本発明の第２の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
図１４に表したように、本発明の第２の実施形態に係るパターン欠陥検査装置は、図３に例示した複数の出力段を有するＴＤＩセンサ２３０からなる、第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０を有している。このセンサ部分以外は、第１の実施形態のパターン欠陥検査装置１０と同様とすることができるので、説明を省略する。
【００５８】
そして、第１のセンサ２１０の下側の読み出し部（センサ出力１１下側出力部２６３とセンサ出力１２下側出力部２６４）と第２のセンサ２２０の上側の読み出し部（センサ出力２１上側出力部２６５とセンサ出力２２上側出力部２６６）に接続されたマルチプレクサ（ＭＵＸ）２８１、２８２を有している。すなわち、隣接して配置してある第１のセンサ２１０と第２のセンサ２２０の読み出し部が共通化されている。そして、各センサの出力は、必要に応じて切換えられ、センサデバイスが実装されているセンサパッケージの共通の信号出力ピンから、第１の画像データ２１２と第２の画像データ２２２が出力される。
【００５９】
図１５は、本発明の第２の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの動作を例示する模式平面図である。
図１５（ａ）に表したように、それぞれのセンサの出力を上方向（奥方向）２０１から読み出す場合は、第１のセンサ２１０の出力は、センサ出力１１上側出力部２６１とセンサ出力１２上側出力部２６２から読み出され、また第２のセンサ２２０の出力は、ＭＵＸ２８１の出力部２９１、及び、ＭＵＸ２８２の出力部２９２から読み出される。
【００６０】
また、図１５（ｂ）に表したように、それぞれのセンサの出力を下方向（手前側）２０２から読み出す場合は、第１のセンサ２１０の出力は、ＭＵＸ２８１の出力部２９１、及び、ＭＵＸ２８２の出力部２９２から読み出し、第２のセンサ２２０の出力は、センサ出力２１下側出力部２６７とセンサ出力２２下側出力部２６８から読み出される。
【００６１】
このように、本実施形態のパターン欠陥検査装置においては、第１のセンサ２１０の出力段（読み出し部）と、第２のセンサ２２０の出力段（読み出し部）に接続されたマルチプレクサ（ＭＵＸ）２８１、２８２を有しているので、回路構成が簡単になり、回路ノイズが低減する。これにより、欠陥検出能力がさらに高いパターン欠陥検査装置を提供することができる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
図１６は、本発明の第３の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
第３の実施形態に係るパターン欠陥装置は、被検査体１５０の設計データから電気的に生成した参照データを用いて検査を行うDie to Database検査方法の装置である。
図１６に表したように、第３の実施の形態に係るパターン欠陥検査装置３０は、被検査体１５０の設計データ５１０をデータ展開するデータ展開回路５２０を有している。そして、参照データ生成回路５０１には、図１で例示したセンサデータ１７８の代わりに、データ展開回路５２０の出力であるデータ展開データ５２１が出力される。これ以外の部分は、図１に例示した第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０と同様とすることができるので、説明を省略する。
【００６３】
ここで、パターン欠陥検査方法について説明する。
図１７は、本発明の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の検査方法例示する模式図である。
図１７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に用いられる、Die to Die検査方法（ＤＤ比較）とDie to Database検査方法（ＤＢ比較）の構成を、それぞれ例示している。
【００６４】
図１７（ａ）に表したように、Die to Die検査方法では、センサで得られたマスクパターン（被検査体１５０のパターン）の光学像と、同じパターンの繰り返し部分で得られたマスクパターンの光学像と、を比較して検査を行う。図１に例示したパターン欠陥検査装置１０は、この方法を採用している。
一方、図１７（ｂ）に表したように、Die to Database検査方法では、センサで得られたマスクパターンの光学像と、マスクの設計データ５１０、すなわち、ＣＡＤ（Computer Aided Design）データから電気的に生成した参照データと、を比較して検査を行う。図１６に例示したパターン欠陥検査装置３０は、この方法を採用している。
【００６５】
このように、Die to Database検査方法を採用した本実施形態に係るパターン欠陥検査装置３０も、Die to Die検査方法を採用したパターン欠陥検査装置１０と同様に、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供できる。
【００６６】
（第４の実施の形態）
図１８は、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
図１８に表したように、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置４０は、図１に例示した平均化回路３５０に代えて、補間回路３６０を有する。また、Die to Database検査方法を採用している。補間回路３６０以外は、図１６に例示した第３の実施形態に係るパターン欠陥検査装置と同様なので説明を省略する。
【００６７】
図１９は、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路の構成を例示する模式図である。
図１９に表したように、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置４０に用いられる補間回路３６０は、遅延回路３６１、第１の画像データ１７１を補間する第１のＸＹ方向補間回路３６３、第２の画像データ１８１を補間する第２のＸＹ方向補間回路３６４、及び、これらのデータを補間する補間データマージ回路３６５を有する。第１の画像データ１７１は、第１のＸＹ方向補間回路３６３に直接入力されるが、第２の画像データ１８１は、遅延回路３６１によって、図２に例示した２つのセンサの設置位置のＹ軸方向のずれＭ×画素ピッチの距離分、遅延されて、第２のＸＹ方向補間回路３６４に入力される。そして、第１、第２のＸＹ方向補間回路３６３、３６４の出力が、補間データマージ回路３６５に入力され、補間されたセンサデータ１７８が出力される。
【００６８】
図２０は、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路の動作を例示する模式図である。
すなわち、図２０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１９に例示した第１、第２のＸＹ補間回路３６３、３６４において行われる補間方法を例示しており、図２０（ａ）は、第１の画像データ１７１における２×２画素Ａ〜Ｄの補間方法を例示し、1図２０（ｂ）は、第２の画像データ１８１における２×２画素Ｅ〜Ｈの補間方法を例示している。
【００６９】
図２０（ａ）、（ｂ）に例示したように、第２の画像データ１８１は、Ｍ×画素ピッチの距離分、遅延回路３６１で遅延されているので、第１の画像データ１７１の２×２画素Ａ〜Ｄと第２の画像データ１８１の２×２画素Ｅ〜Ｈの位置関係は、１／Ｎ画素分（ここでは１／２画素分）、ＸＹ方向にずれている。
【００７０】
そして、第１の画像データ１７１の２×２画素Ａ〜Ｄの中間の位置の画素ａｂ、ａｃ、ｂｄ、ｃｄは、それぞれ、ａｂ＝（Ａ＋Ｂ）／２、ａｃ＝（Ａ＋Ｃ）／２、ｂｄ＝（Ｂ＋Ｄ）／２、ｃｄ＝（Ｃ＋Ｄ）／２により、２×２画素Ａ〜Ｄの値のそれぞれ中間の値として算出する。
また、第２の画像データ１８１の２×２画素Ｅ〜Ｈの中間の位置の画素ｅｆ、ｅｇ、ｆｈ、ｇｈは、それぞれ、ｅｆ＝（Ｅ＋Ｆ）／２、ｅｇ＝（Ｅ＋Ｇ）／２、ｆｈ＝（Ｆ＋Ｈ）／２、ｇｈ＝（Ｇ＋Ｈ）／２により、２×２画素Ｅ〜Ｈの値のそれぞれ中間の値として算出する。
【００７１】
図２１は、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路におけるデータマージ方法を例示する模式図である。
図２１の左側と中央の図は、図２０（ａ）、（ｂ）に例示した第１の画像データ１７１と第２の画像データ１８１の、それぞれの画素位置と補間データを示しており、図２１の右側の図は、それぞれの補間データを重ね合わせた図である。そして、図２１の右側の図において、画素Ａ〜Ｄは、第１の画像データ１７１の画素の位置に対応し、画素Ｅ〜Ｈは、第２の画像データ１８１の画素の位置に対応する。
【００７２】
図２１に表したように、画素α、βは、第１の画像データの画素ｂｄ、ｃｄに対応する位置であり、そして、第２の画像データの画素ｅｆ、ｅｇに対応する位置である。従って、画素α、βの補間データのマージ後の値は、第１、第２の画像データ１７１、１８１の補間データの平均の値として算出する。すなわち、α＝（Ｂ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ）／４、β＝（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｇ）／４とする。
【００７３】
図２２は、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路における補間方法とデータマージ方法の具体例を示す模式図である。
図２２に表したように、第１、第２の画像データ１７１と１８１の補間は、図２０で説明した方法で行い、第１、第２の画像データ１７１、１８１の補間データのマージは、図２１で説明した方法で行う。そして、画素Ａ＝１００、画素Ｂ＝６０、画素Ｃ＝６０、画素Ｄ＝４０、画素Ｅ＝６０、画素Ｆ＝２０、画素Ｇ＝２０、画素Ｈ＝１０の場合、画素αは、（Ｂ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ）／４＝（６０＋４０＋６０＋２０）／４＝４５となり、画素βは、（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｇ）／４＝（６０＋４０＋６０＋２０）／４＝４５となる。
なお、図２２の右側の図に例示した補間マージ後の空白の画素の部分は、第１の画像データ１７１の画素Ａ〜Ｄの周囲の画素の値と、第２の画像データ１８１の画素Ｅ〜Ｈの周囲の画素の値から、上記と同様の方法によって算出することができる。
【００７４】
以上説明した方法で、相対的に１／Ｎ画素（例えば１／２画素）ずらした位置に配置した２つのセンサのセンサデータを補間することで、光学分解能はそのままで、実効的な画素分解能が画素の分解能のＮ倍（例えば２倍）とする高画素分解能の画像を得ることが可能となる。これにより、光学系の倍率を上げることで生ずる光量の不足、センサ感度、動作速度が不足する問題を回避することができる。
【００７５】
このように、本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置４０では、補間回路３６０を設けることにより、通常の平均化回路３５０を用いた場合に比べて精度良く各画素間のデータを補間でき、センサの画素分解能をさらに高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力のさらに高いパターン欠陥検査装置が提供される。
【００７６】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置１０においては、図５に例示したように単独事象検出回路３００が周辺２×２画素のデータを取り扱うのに対し、本実施形態のパターン欠陥検査装置では、単独事象検出回路が周辺３×３画素のデータを取り扱うことが異なっている。そして、その他の部分は、第１の実施形態と同様とすることができるので、以下、単独事象検出回路についてのみ説明し、その他の部分については説明を省略する。
【００７７】
図２３は、本発明の第５の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の構成を例示する模式図である。
図２３に表したように、本発明の第５の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路３０１は、第１の画像データ１７１を処理する、第１の周辺３×３画素出力部３２１、第１のレベル差算出部３２２、第１の最大・最小レベル差算出部３２４及び第１の単独事象判定回路３２６を有する。さらに、第２の画像データ１８１を処理する、第２の周辺３×３画素出力部３３１、第２のレベル差算出部３３２、第２の最大・最小レベル差算出部３３４及び第２の単独事象判定回路３３６を有する。
【００７８】
そして、単独事象検出回路３０１には、第１の画像データ１７１、及び、図２に例示したＭ×画素ピッチの距離分、第２の画像データ１８１を遅延回路３１０で遅延したデータが入力される。そして、第１の画像データ１７１に発生し、第２の画像データ１８１で発生していない第１の単独事象があるかどうかを検出して、第１の単独事象検出フラグ３２８を出力する。また、同様に、第２の画像データ１８１に発生し、第１の画像データ１７１で発生していない第２の単独事象があるかどうかを検出して、第２の単独事象検出フラグ３３８を出力する。
【００７９】
図２４は、本発明の第５の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
図２４は、第１の画像データ１７１の注目画素６０１と、第２の画像データ１８１の注目画素６０１の周辺３×３画素６０５と、を比較し、第１の単独事象を検出して第１の単独事象検出フラグ３２８として出力する方法を表している。また、同図は、第２の画像データ１８１の注目画素６０３と、第２の画像データ１８１の注目画素６０３の周辺３×３画素６０６と、を比較し、第２の単独事象を検出して第２の単独事象検出フラグ３３８として出力する方法を表している。
【００８０】
図２４に表したように、第１の画像データ１７１に発生している単独事象を検出するには、最初に、第１の画像データ１７１の注目画素６０１と、注目画素６０１の画像の位置を中心とした第２の画像データ１８１の周辺３×３画素６０５の９個の画素の出力レベルの差を、第１の差算出部３２２で算出する。そして、第１の最大・最小レベル差算出部３２４により、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と、を算出する。
【００８１】
次に、第１の単独事象判定回路３２６により、予め設定された第１の最大しきい値よりも第１の最大レベル差ＭＡＸ１が大きいか、が判定される。また、予め設定された第１の最小しきい値よりも第１の最小レベル差ＭＩＮ１が小さいか、が判定される。そして、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値との差、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値との差、の正負の符号が異なるか、同じか、が検出される。
【００８２】
そして、第１の論理績回路３２７によって、第１の最大レベル差ＭＡＸ１のしきい値判定結果、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１のしきい値判定結果の論理和と、極性反転の結果との論理積を算出する。これにより、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最小レベル差ＭＩＮ１のいずれかのしきい値判定の結果が有効で、かつ、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値の差の符号、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値の差の符号、が同じ時に、第１の単独事象検出フラグ３２８が出力される。
【００８３】
一方、第２の画像データ１８１に発生している単独事象を検出するには、最初に、第２の画像データ１８１の注目画素６０３と、注目画素６０３の画像の位置を中心とした第１の画像データ１７１の周辺３×３画素６０６の９個の画素の出力レベルの差を、第２の差算出部３３２で算出する。そして、第２の最大・最小算出部３３４により、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と、を算出する。
【００８４】
次に、第２の単独事象判定回路３３６により、予め設定された第２の最大しきい値よりも第２の最大レベル差ＭＡＸ２が大きいか、が判定される。また、予め設定された第２の最小しきい値よりも第２の最小レベル差ＭＩＮ２が小さいか、が判定される。そして、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最大しきい値との差、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と第２の最小しきい値との差、の正負の符号が異なるか、同じか、が検出される。
【００８５】
そして、第２の論理績回路３３７によって、第２の最大レベル差ＭＡＸ２のしきい値判定結果、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２のしきい値判定結果の論理和と、極性反転の結果との論理積が算出される。これにより、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最小レベル差ＭＩＮ２のいずれかのしきい値判定の結果が有効で、かつ、第２の最大レベル差ＭＡＸ２と第２の最大しきい値の差の符号、及び、第２の最小レベル差ＭＩＮ２と第２の最小しきい値の差の符号、が同じ時に、第２の単独事象検出フラグ３３８が出力される。
【００８６】
このように、本実施形態のパターン欠陥検査装置では、単独事象検出回路３０１が周辺３×３画素のデータを取り扱うことによっても、単独事象が検出でき、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供される。
【００８７】
このように、注目画素の周辺の周辺Ｑ×Ｑ画素（Ｑは２以上の整数）のデータにより、効果的に単独事象を検出することができる。
【００８８】
なお、上に説明した実施形態では、２つのセンサを相対的に０．５画素（１／２画素）ずらしたセンサを用いて補間データを生成する方法を説明したが、相対的に１／Ｎ画素（Ｎは１以上の整数）ずらした複数のセンサを用いて補間データを生成しても良い。また、エリアセンサを用いた場合は、被検査体１５０のスキャン位置を画素ピッチの１／Ｎずらして得た２枚の画像を用いて補間データを生成しても良い。
【００８９】
（第６の実施の形態）
図２５は、本発明の第６の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
図２５に表したように、本発明の第６の実施形態に係るパターン欠陥検査装置６０は、Die to Die検査方式の一例であり、また、第１の画像データ１７１と第２の画像データ１８１を補間する補間回路３６０を有している。そして、センサデータ１７８（補間データ３６２）は、参照データ生成回路５００（データ遅延回路）に入力される。
【００９０】
このように、補間回路３６０を有したDie to Die検査方式の本実施形態に係るパターン欠陥検査装置６０でも、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供できる。
【００９１】
（第７の実施の形態）
図２６は、本発明の第７の実施形態に係るパターン欠陥検査方法を例示するフローチャート図である。
図２６に表したように、本発明の第７の実施形態に係るパターン欠陥検査方法では、まず、第１の方向に沿って第１のピッチで配列した複数の第１の検出位置で、被検査体１５０の光学像１５５を検出して第１の画像データ２１２（１７１）を生成する（ステップＳ１１０）。すなわち、被検査体１５０の光学像１５５を撮像して、第１の画像データ２１２（１７１）を導出する。
これには、例えば、図２（ａ）、（ｂ）に例示した、ＴＤＩセンサやラインセンサからなる第１のセンサ２１０を用いることができる。すなわち、第１のセンサ２１０の複数の第１の画素２１１の位置が、複数の第１の検出位置となる。そして、複数の第１の検出位置は、例えばＸ方向に一定の画素ピッチの距離で配列している。
【００９２】
次に、上記の複数の第１の検出位置からみて第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、第１の方向に沿って第１のピッチで配列し且つ第１の方向において上記の第１の検出位置から上記の第１ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の検出位置で、被検査体１５０の光学像１５５を検出して第２の画像データ２２２（１８１）を生成する（ステップＳ１２０）。すなわち、被検査体１５０の光学像１５５を撮像して、第２の画像データ２２２（１８１）を導出する。
これには、同様に、ＴＤＩセンサやラインセンサからなる第２のセンサ２２０を用いることができる。すなわち、第２のセンサ２２０の複数の第２の画素２２１の位置が、複数の第２の検出位置となる。これにより、複数の第２の検出位置は、第１の検出位置と、１／Ｎ画素ピッチずれた位置となる。
【００９３】
そして、第１の画像データ２１２（１７１）及び第２の画像データ２２２（１８１）に基づいて、被検査体１５０の欠陥を検出する（ステップＳ１３０）。
この際、上記で説明したDie to Die検査方法（ＤＤ比較）とDie to Database検査方法（ＤＢ比較）を用いることができ、また、第１、第２の画像データ１７１、１８１の平均化データ３５２や補間データ３６２を用いることができる。また、第１、第２の画像データ１７１、１８１のいずれかのみに発生する単独事象を除外して検査を行うことができる。
【００９４】
これにより、本実施形態のパターン欠陥検査方法によって、センサの画素分解能を高め、また、放射線等によるノイズを排除することで、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査方法が提供される。
【００９５】
なお、図２６に例示したステップＳ１１０とステップＳ１２０の順序は任意であり、また、ステップＳ１１０とステップＳ１２０とを同時に行うこともできる。
【００９６】
また、上記の第２の検出位置は、第１の検出位置から、上記の第２の方向（第１の検出位置の配列方向（Ｘ軸方向）と実質的に直交する方向（Ｙ方向））に、第１のピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）の距離（Ｍは任意の整数）ずれた位置に配置することができる。
【００９７】
（第８の実施の形態）
図２７は、本発明の第８の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる単独事象の検出方法を例示するフローチャート図である。
既に説明したように、単独事象とは、第１の画像データ１７１に発生し第２の画像データ１８１には発生しない第１の単独事象と、第２の画像データ１８１に発生し第１の画像データ１７１には発生しない第２の単独事象と、のことであるが、以下では、第１の単独事象について説明する。
【００９８】
図２７に表したように、本発明の第８の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる単独事象の検出方法では、まず、２つの画像データの一方を遅延する（ステップＳ２１０）。ここでは、第２の画像データ１８１を遅延する。この際、図２に例示した画素ピッチ×Ｍの距離分、第２の画像データ１８１を遅延する。
【００９９】
そして、第１の画像データ１７１の注目画素６０１と、注目画素６０１の画像の位置を中心とした第２の画像データ１８１の周辺Ｑ×Ｑ画素６０２と、の出力レベルの差を算出する（ステップＳ２２０）。
ここで、Ｑは２以上の整数であり、例えば、Ｑが２の時のデータ処理は、図５と図６で説明したように実施され、Ｑが３の時のデータ処理は、図２３と図２４で説明したように実施される。
【０１００】
そして、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最小レベル差ＭＩＮ１とを算出する（ステップＳ２３０）。
【０１０１】
そして、予め設定された第１の最大しきい値に対する第１の最大レベル差ＭＡＸ１の大小を判定し、また、予め設定された第１の最小しきい値に対する第１の最小レベル差ＭＩＮ１の大小を判定する（ステップＳ２４０）。
そして、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値との差、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値との差、の正負の符号が異なるか、同じか、も検出する。
【０１０２】
そして、第１の最大レベル差ＭＡＸ１のしきい値判定結果、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１のしきい値判定結果の論理和と、極性反転の結果との論理積を算出する（ステップＳ２５０）。
これにより、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最小レベル差ＭＩＮ１のいずれかのしきい値判定の結果が有効で、かつ、第１の最大レベル差ＭＡＸ１と第１の最大しきい値の差の符号、及び、第１の最小レベル差ＭＩＮ１と第１の最小しきい値の差の符号、が同じ時に、第１の単独事象が検出される。
また、第２の単独事象についても、上記と同様の方法で検出できる。
【０１０３】
これにより、本実施形態のパターン欠陥検査方法により、効率的に放射線等によるノイズを排除することができ、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査方法が提供される。
【０１０４】
なお、図２７に例示したステップＳ２１０〜ステップＳ２５０の順序は、技術的に可能な限り任意であり、ステップＳ２１０〜ステップＳ２５０のいずれか２つ以上を同時に行うこともできる。
【０１０５】
（第９の実施の形態）
図２８は、本発明の第９の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる画像データの補間方法を例示するフローチャート図である。
図２８に表したように、本発明の第９の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる画像データの補間方法では、まず、第１の画像データ１７１から補間データを得る（ステップＳ３１０）。これには、例えば、図２０で例示した方法を用いることができる。
【０１０６】
そして、第２の画像データ１８１から補間データを得る（ステップＳ３２０）。これにも、例えば、図２０で例示した方法を用いることができる。
【０１０７】
そして、これら第１の画像データ１７１より得られた補間データと第２の画像データ１８１より得られた補間データをマージする（ステップＳ３３０）。これには、例えば、図２１で例示した方法を用いることができる。
【０１０８】
これにより、本実施形態に係るパターン欠陥検査方法により、精度良く各画素間（検出位置間）のデータを補間でき、センサの画素分解能を高めることができ、欠陥検出能力の高いパターン欠陥検査装置が提供される。
【０１０９】
なお、以上説明した本発明の実施形態のパターン欠陥検査装置及び検査方法は、半導体装置に用いられるフォトマスクだけではなく、ＭＥＭＳ（ Micro-electro-mechanical System）や磁性体素子などの種々の微細構造体の製造に用いられる種々のフォトマスクのパターン欠陥の検査に用いることができる。
【０１１０】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の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、パターン欠陥検査装置及び検査方法を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述したパターン欠陥検査装置及び検査方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのパターン欠陥検査装置及び検査方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の構成を例示する模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる欠陥検出部の構成を例示する模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる微分比較回路の構成を例示する模式図である。
【図１２】比較例のパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
【図１３】比較例のパターン欠陥検査装置に用いられる欠陥検出部の構成を例示する模式図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの構成を例示する模式平面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられるセンサの動作を例示する模式平面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
【図１７】本発明の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の検査方法例示する模式図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路の構成を例示する模式図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路の動作を例示する模式図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路におけるデータマージ方法を例示する模式図である。
【図２２】本発明の第４の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる補間回路における補間方法とデータマージ方法の具体例を示す模式図である。
【図２３】本発明の第５の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の構成を例示する模式図である。
【図２４】本発明の第５の実施形態に係るパターン欠陥検査装置に用いられる単独事象検出回路の動作を例示する模式図である。
【図２５】本発明の第６の実施形態に係るパターン欠陥検査装置の構成を例示する模式図である。
【図２６】本発明の第７の実施形態に係るパターン欠陥検査方法を例示するフローチャート図である。
【図２７】本発明の第８の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる単独事象の検出方法を例示するフローチャート図である。
【図２８】本発明の第９の実施形態に係るパターン欠陥検査方法で行われる画像データの補間方法を例示するフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０、３０、４０、６０、９１ パターン欠陥検査装置
１１０ レーザ光源
１２０ 照明光学系
１２２ 照明光
１３０ 照明部
１４０ 結像光学系
１５０ 被検査体（フォトマスク）
１５５ 光学像
１６０ ＸＹテーブル
１７０ 第１のＡＤ変換回路
１７１、２１２ 第１の画像データ
１７８、１９８ センサデータ
１８０ 第２のＡＤ変換回路
１８１、２２２ 第２の画像データ
２００、２９０ センサ
２０１ 上方向（奥方向）
２０２ 下方向（手前方向）
２１０ 第１のセンサ
２１１ 第１の画素
２１３ 第１の画像デジタルデータ
２２０ 第２のセンサ
２２１ 第２の画素
２２３ 第２の画像デジタルデータ
２３０ ＴＤＩセンサ
２３１ 受光部（画素）
２３２ 垂直転送レジスタ
２３３、２３４ 水平転送レジスタ
２５０ 第１のラインセンサ（第１のセンサ）
２５１ 第１のラインセンサ画素（第１の画素）
２５２ 第２のラインセンサ（第２のセンサ）
２５３ 第２のラインセンサ画素（第２の画素）
２６１〜２６８、２７１〜２７４ 出力部
２８１、２８２ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
２９１、２９２ 出力
３００、３０１ 単独事象検出回路
３０２ 単独事象データ（単独事象検出フラグ）
３１０ 遅延回路
３２０ 第１の周辺２×２画素出力部
３２１ 第１の周辺３×３画素出力部
３２２ 第１のレベル差算出部
３２４ 第１の最大・最小レベル差算出部
３２６ 第１の単独事象判定回路
３２７ 第１の論理績回路
３２８ 第１の単独事象転出フラグ
３３０ 第２の周辺２×２画素出力部
３３１ 第２の周辺３×３画素出力部
３３２ 第２のレベル差算出部
３３４ 第２の最大・最小レベル差算出部
３３６ 第２の単独事象判定回路
３３７ 第２の論理績回路
３３８ 第２の単独事象転出フラグ
３５０ 平均化回路
３５２ 平均化データ
３６０ 補間回路
３６１ 遅延回路
３６３ 第１のＸＹ方向補間回路
３６４ 第２のＸＹ方向補間回路
３６５ 補間データマージ回路
４００、４９０ 欠陥検出部
４１０ アライメント回路
４２０ レベル比較回路
４３０ 微分比較回路
４３１ 微分回路
４３２ セレクタ
４３３ エッジ方向検出回路
４３４ 周辺画素エッジ方向微分回路
４３５ 最大値検出回路
４３６ 比較演算回路
４３８ 微分比較データ
４４０、４５０ 欠陥判定回路
４６０ 論理和回路
４７０ 論理積回路
４８０ パターン欠陥検査結果
５００、５０１ 参照データ生成回路
５１０ 設計データ
５２０ データ展開回路
５２１ データ展開データ
５２２ 参照データ
５３０ レーザ干渉計
５３２ 位置データ
６０１、６０３ 注目画素
６０２、６０４ 周辺２×２画素
６０５、６０６ 周辺３×３画素
６２０ ノイズイベント部
６３０ 欠陥部
６４０ エッジ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に沿って第１の画素ピッチで配列した複数の第１の画素を有し、被検査体の光学像を電気的な画像信号に変換して第１の画像データを出力する第１のセンサと、
前記第１のセンサからみて前記第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、前記第１の方向に沿って前記第１の画素ピッチで配列し且つ前記第１の方向において前記第１の画素の配列位置から前記第１の画素ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の画素を有し、前記被検査体の光学像を電気的な画像信号に変換して第２の画像データを出力する第２のセンサと、
前記第１の画像データ及び前記第２の画像データに基づいて前記被検査体の欠陥を検出する欠陥検出部と、
を備えたことを特徴とするパターン欠陥検査装置。
【請求項２】
前記第２の画素は、前記第１の画素の配置位置から、前記第２の方向に、前記第１の画素ピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）（Ｍは任意の整数）だけずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項３】
前記第１の画像データに発生し前記第２の画像データには発生しない第１の単独事象を検出し、前記第２の画像データに発生し前記第１の画像データには発生しない第２の単独事象を検出する単独事象検出回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項４】
前記欠陥検出部は、前記第１の単独事象の検出結果と、前記第２の単独事象の検出結果と、前記第１の画像データの第１の欠陥検出結果と、前記第２の画像データの第２の欠陥検出結果と、の論理績を導出する論理績回路を有することを特徴とする請求項３記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項５】
前記第１のセンサと前記第２のセンサは、ＴＤＩセンサであり、前記第１の画像データと前記第２の画像データは、共通の出力端子から出力可能とされたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項６】
前記第１のセンサの第１の読み出し部と、前記第２のセンサの第２の読み出し部と、に接続されたマルチプレクサをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項７】
前記第１の画像データと前記第２の画像データとを用いて、前記第１の画素の間と、前記第２の画素の間と、の補間データを求めるデータ補間回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項８】
第１の方向に沿って第１のピッチで配列した複数の第１の検出位置で被検査体の光学像を検出して第１の画像データを生成し、
前記複数の第１の検出位置からみて前記第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、前記第１の方向に沿って前記第１のピッチで配列し且つ前記第１の方向において前記第１の検出位置から前記第１のピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の検出位置で前記被検査体の光学像を検出して第２の画像データを生成し、
前記第１の画像データ及び前記第２の画像データに基づいて前記被検査体の欠陥を検出することを特徴とするパターン欠陥検査方法。
【請求項９】
前記第２の検出位置は、前記第１の検出位置から、前記第２の方向に、前記第１のピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）（Ｍは任意の整数）だけずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項８記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記欠陥の検出は、前記第１の画像データに発生し前記第２の画像データには発生しない第１の単独事象と、前記第２の画像データに発生し前記第１の画像データには発生しない第２の単独事象と、を除外することを含むことを特徴とする請求項８または９に記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記欠陥の検出は、前記第１の画像データと前記第２の画像データとを用いて補間された補間データを用いて行うことを含むことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項１】
第１の方向に沿って第１の画素ピッチで配列した複数の第１の画素を有し、被検査体の光学像を電気的な画像信号に変換して第１の画像データを出力する第１のセンサと、
前記第１のセンサからみて前記第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、前記第１の方向に沿って前記第１の画素ピッチで配列し且つ前記第１の方向において前記第１の画素の配列位置から前記第１の画素ピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の画素を有し、前記被検査体の光学像を電気的な画像信号に変換して第２の画像データを出力する第２のセンサと、
前記第１の画像データ及び前記第２の画像データに基づいて前記被検査体の欠陥を検出する欠陥検出部と、
を備えたことを特徴とするパターン欠陥検査装置。
【請求項２】
前記第２の画素は、前記第１の画素の配置位置から、前記第２の方向に、前記第１の画素ピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）（Ｍは任意の整数）だけずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項３】
前記第１の画像データに発生し前記第２の画像データには発生しない第１の単独事象を検出し、前記第２の画像データに発生し前記第１の画像データには発生しない第２の単独事象を検出する単独事象検出回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項４】
前記欠陥検出部は、前記第１の単独事象の検出結果と、前記第２の単独事象の検出結果と、前記第１の画像データの第１の欠陥検出結果と、前記第２の画像データの第２の欠陥検出結果と、の論理績を導出する論理績回路を有することを特徴とする請求項３記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項５】
前記第１のセンサと前記第２のセンサは、ＴＤＩセンサであり、前記第１の画像データと前記第２の画像データは、共通の出力端子から出力可能とされたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項６】
前記第１のセンサの第１の読み出し部と、前記第２のセンサの第２の読み出し部と、に接続されたマルチプレクサをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項７】
前記第１の画像データと前記第２の画像データとを用いて、前記第１の画素の間と、前記第２の画素の間と、の補間データを求めるデータ補間回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のパターン欠陥検査装置。
【請求項８】
第１の方向に沿って第１のピッチで配列した複数の第１の検出位置で被検査体の光学像を検出して第１の画像データを生成し、
前記複数の第１の検出位置からみて前記第１の方向と略直交する第２の方向に並列して設けられ、前記第１の方向に沿って前記第１のピッチで配列し且つ前記第１の方向において前記第１の検出位置から前記第１のピッチの１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）だけずれた位置に配置された複数の第２の検出位置で前記被検査体の光学像を検出して第２の画像データを生成し、
前記第１の画像データ及び前記第２の画像データに基づいて前記被検査体の欠陥を検出することを特徴とするパターン欠陥検査方法。
【請求項９】
前記第２の検出位置は、前記第１の検出位置から、前記第２の方向に、前記第１のピッチ×（Ｍ＋１／Ｎ）（Ｍは任意の整数）だけずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項８記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記欠陥の検出は、前記第１の画像データに発生し前記第２の画像データには発生しない第１の単独事象と、前記第２の画像データに発生し前記第１の画像データには発生しない第２の単独事象と、を除外することを含むことを特徴とする請求項８または９に記載のパターン欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記欠陥の検出は、前記第１の画像データと前記第２の画像データとを用いて補間された補間データを用いて行うことを含むことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載のパターン欠陥検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２００９−２９３９５７（Ｐ２００９−２９３９５７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４５０３２（Ｐ２００８−１４５０３２）
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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