マスク検査装置
【目的】軽量、安価かつ高効率な環境放射線耐性を備えたマスク検査装置を提供する。
【構成】本発明のマスク検査装置は、マスクの欠陥を検査するマスク検査装置であって、光源と、この光源から射出される検査光をマスクに照射する照明光学系と、マスクに照射された検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、光学像を取得するイメージセンサ１０を備えている。そして、イメージセンサ１０が、センサチップの少なくとも受光面の反対面側にタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材が有していることを特徴とする。
【構成】本発明のマスク検査装置は、マスクの欠陥を検査するマスク検査装置であって、光源と、この光源から射出される検査光をマスクに照射する照明光学系と、マスクに照射された検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、光学像を取得するイメージセンサ１０を備えている。そして、イメージセンサ１０が、センサチップの少なくとも受光面の反対面側にタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材が有していることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子用のマスクの欠陥を検査するマスク検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、フォト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。
【０００３】
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。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マスク検査装置の高精度化が必要とされている。
【０００４】
マスク検査装置では、マスク面に対して、コヒーレント光などの検査光を照射し、その反射光または透過光をイメージセンサにて収集し、データを画像化する。その際、マスク面からの反射光や反射光は微弱な信号となる場合があり、超高感度を要するイメージセンサが不可欠である。
【０００５】
一方、超高感度を要するイメージセンサでは、宇宙線や自然放射線などの環境放射線がノイズ源となりえる。この場合、ノイズによる信号とマスクの欠陥による信号の区別をつけることが困難となり、システムの性能に大きな影響を与える（例えば非特許文献１）。
【０００６】
特許文献１には、電子部品を収納する、軽量で安価なアルミニウム素材の宇宙環境耐性強化容器が開示されている。
【非特許文献１】Ａ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．，“Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｅｖｅｎｔｓ ｉｎ ａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌ ＣＣＤ ｉｍａｇｅｓ”，ＳＰＩＥ ４６６９，１７２−１８３（２００２）
【特許文献１】特開２００２−１６６８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
宇宙線には、α線、β線、γ線の他、ミューオン、などがある。また、それぞれの宇宙線もエネルギー帯幅は大きく、イメージセンサから非常にエネルギーの大きな宇宙線を完全に遮蔽するためには、鉱山跡などの地下深くに装置を設置するのが最も効果的である。しかし、この方法では装置設置に大きな制約がある。
【０００８】
また、イメージセンサを鉛などの重金属の容器に収納する方法もある。この場合、遮蔽率は重金属の厚さが厚いほどよいが、重金属の厚さを適切に設定することにより、所望のエネルギー帯の宇宙線を遮蔽することが可能となり、微弱信号取得のためのイメージセンサからのノイズ源除去には大きな効果がある。しかし、一般的に、イメージセンサに接続された配線や冷却装置など付属装置を全て重金属容器内に収納するためには、重金属容器が大きくなり、重量の増大と高価格という問題が生ずる。
【０００９】
現在、マスク検査装置は、軽量化、低価格化が大きな課題であり、高感度なイメージセンサを設置した装置を、軽量且つ低価格で製造する必要がある。特にイメージセンサのように除振台の上に載せられる装置部分については、その固有振動を抑制するためにも軽量化が必要である。
【００１０】
以上のように、イメージセンサやカメラを大きな容器に収納する方法は、高重量や高価格といった問題があり、容器材料、とりわけ重量、価格ともに大きな重金属材料の使用を極力抑え、小型で高効率な遮蔽体を使用する必要がある。
【００１１】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、軽量、安価かつ高効率な環境放射線耐性を備えたマスク検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様のマスク検査装置は、光源と、前記光源から射出される検査光を前記マスクに照射する照明光学系と、前記マスクに照射された前記検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、前記光学像を取得するイメージセンサを備え、前記イメージセンサが、センサチップの少なくとも受光面の反対面側に、重金属の環境放射線遮蔽部材を有することを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記環境放射線遮蔽部材が、前記イメージセンサのパッケージに接して設けられることを特徴とすることが望ましい。
【００１４】
ここで、前記環境放射線遮蔽部材が、前記イメージセンサのパッケージであって、
前記センサチップおよび前記イメージセンサの電極ピンと、前記パッケージとを絶縁するために、前記センサチップおよび前記イメージセンサの電極ピンと、前記パッケージとの間に絶縁体が設けられていることが望ましい。
【００１５】
ここで、前記重金属がタングステンまたはタングステン合金であることが望ましい。
【００１６】
ここで、前記イメージセンサを受光素子とするイメージカメラの、受光面側以外の周囲が、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材で囲まれていることが望ましい。
【００１７】
本発明の別の一態様のマスク検査装置は、光源と、前記光源から射出される検査光を前記マスクに照射する照明光学系と、前記マスクに照射された前記検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、前記光学像を取得するイメージセンサを受光素子とするイメージカメラを備え、前記イメージカメラのフレームがタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成されていることを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記イメージセンサが、センサチップの少なくとも受光面の反対面側に、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材が設けられていることが望ましい。
【００１９】
ここで、前記フレームの外面に接して水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、軽量、安価かつ高効率な環境放射線耐性を備えたマスク検査装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本明細書中、単に重金属とは、単体金属に加え、合金も含む概念をいう。
【００２２】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態のマスク検査装置は、光源と、光源から射出される検査光をマスクに照射する照明光学系と、マスクに照射された検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、光学像を取得するイメージセンサを備えている。そして、このイメージセンサは、イメージセンサのセンサチップの少なくとも受光面の反対面側に、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材を有している。
【００２３】
図２は、第１の実施の形態のパターン検査装置の構成を示すブロック図である。図２において、パターンが形成された露光用マスクを試料として、かかる試料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、イメージセンサ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、オートローダ１３０、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、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。
【００２４】
図２では、本実施の形態を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。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。
【００２５】
以下、パターン検査装置１００の動作について図２を参照しつつ説明する。まず、光学画像取得部１５０は、設計データに基づいてパターンが形成された試料となるマスク１０１の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。
【００２６】
被検査試料となるマスク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上に載置される。そして、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を介してマスク１０１を照射する。マスク１０１の下方には、拡大光学系１０４、イメージセンサ１０５及びセンサ回路１０６が配置されており、マスク１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、イメージセンサ１０５に光学像として結像し、入射する。拡大光学系１０４は、図示しない自動焦点機構により自動的に焦点調整がなされていてもよい。
【００２７】
図３は、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。
【００２８】
イメージセンサ１０５（図２）では、図３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。
【００２９】
イメージセンサ１０５上に結像されたパターンの像は、イメージセンサ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。イメージセンサ１０５には、例えば、フォトダイオードアレイのＴＤＩ（タイムディレイ＆インテグレーション）センサのような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、ＴＤＩセンサは試料となるマスク１０１のパターンを撮像する。これらの光源１０３、拡大光学系１０４、イメージセンサ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。イメージセンサ１０５としては、フォトダイオードアレイ以外にも、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等を適用することが可能である。
【００３０】
ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。
【００３１】
センサ回路１０６から出力された測定データ（被検査パターン画像データ：光学画像）は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるマスク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。測定データは、例えば、５１２画素×５１２画素の画像データ毎に比較される。
【００３２】
一方、マスク１０１のパターン形成時に用いた設計データは、記憶装置の一例である磁気ディスク装置１０９に記憶される。そして、設計データ入力工程として、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して展開回路１１１に読み出される。そして、展開工程として、展開回路１１１は、読み出された被検査試料となるマスク１０１の設計図形データを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、このイメージデータが参照回路１１２に送られる。
【００３３】
ここで、設計データは長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の２つの頂点位置における座標（ｘ、ｙ）や、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。かかる図形データとなる設計データが展開回路１１１に入力されると、図形ごとのデータにまで展開される。そして、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の図形パターンデータに展開される。
【００３４】
言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計データにおける図形データが示す図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データが生成され、内部のパターンメモリに出力される。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとして生成され、内部のパターンメモリに格納される。
【００３５】
そして、参照回路１１２は、展開回路１１１から送られてきた図形のイメージデータから測定データと比較するための参照データ（検査基準パターン画像データ）を作成する。比較対象となる参照データは、測定データと同様、例えば、５１２画素×５１２画素の画像データとして作成される。
【００３６】
ここでは、「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ検査」を行うために設計データに基づいて参照データを作成しているが、これに限るものではない。「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ検査」を行うこともできる。その場合には、比較対象となる別の測定データ（光学画像）に基づいて参照データを作成すればよい。そして、参照データは、比較回路１０８に送られる。
【００３７】
比較回路１０８では、参照データと測定データを取り込む。そして、参照データと測定データとを所定のアルゴリズムに従って比較し、マスクの欠陥の有無を判定する。
【００３８】
なお、ここではマスクを透過した透過光を用いてマスク検査する場合を例に説明したが、本実施の形態のマスク検査装置は、マスクで反射する反射光を用いてマスク検査する構成であっても構わない。
【００３９】
図１は本実施の形態のマスク検査装置のイメージセンサの概念図である。図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は裏面側から見た平面図である。図１に示すように、イメージセンサ１０は、フォトダイオードアレイ等のセンサチップ１２と、このセンサチップ１２を載置するマウントベッド１４と、これらセンサチップ１２とマウントベッド１４を保持する、例えばセラミックスのパッケージ１６を備えている。また、センサチップ１２の受光面側には、検査光を透過させるとともにセンサチップ１２の受光面を保護するガラスカバー１８が設けられている。また、センサチップ１２からの信号をセンサ回路（図示せず）に供給するための複数の電極ピン２０を備えている。
【００４０】
さらに、このイメージセンサ１０は、センサチップの受光面の反対面側（裏面側）にパッケージ１６に接して環境放射線遮蔽部材として重金属、例えばタングステン合金の放射線遮蔽板２２を有している。
【００４１】
このように、イメージセンサ１０の受光面の反対面側（裏面側）に重金属の放射線遮蔽板２２を設けることにより、センサチップ１２に裏面側から入射してくる環境放射線を効率良く遮蔽するこが可能となる。したがって、環境放射線の入射で生ずるノイズが低減され、マスク検査時の誤判定を防止することが可能となる。そして、放射線遮蔽板２２をセンサチップ１２に近接した場所に設けることにより、小さい面積でより広範囲からの環境放射線を遮蔽することが可能となる。したがって、効果的な放射線遮蔽を最小の重量増加により、かつ安価に実現できる。また、環境放射線の遮蔽能力は、放射線遮蔽板２２の厚さを適宜変更することで調整が可能である。
【００４２】
さらに、熱伝導性の高い重金属の放射線遮蔽板２２を、センサチップ１２に物理的、熱的に接して設けることにより、放射線遮蔽板２２がイメージセンサ１０を冷却する放熱板（ヒートシンク）としても有効に機能する。したがって、温度上昇によるイメージセンサ１０、センサ回路（図示せず）の誤動作あるいは検査装置内の温度上昇による光学的誤差の発生を効率的に抑制することも可能となる。
【００４３】
ここで、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属としては、例えば、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉやその合金などが適用可能である。もっとも、価格の観点からは、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂやその合金が望ましい。特に、放射線遮蔽性が高く、毒性の低いタングステンまたはタングステン合金を適用することが望ましい。タングステン合金としては、例えば、タングステンを主成分とし、ニッケル、鉄、銅のすくなくとも１種を少量成分として含有する合金が適用可能である。また、加工性の観点からは純粋なタングステンよりも、タングステン合金が一般に優れているため望ましい。
【００４４】
また、放射線遮蔽板２２の平面積は、図１（ｂ）に示すように、センサチップ１２（図１（ｂ）中破線）の平面積よりも大きいことが望ましい。センサチップ１２の裏面に入射する放射線を効果的に遮蔽し、かつ、放熱効果をあげることが可能となるからである。
【００４５】
また、ここでは放射線遮蔽板２２は、マウントベッド１４、パッケージ１６を介して間接的にセンサチップ１２に接する場合を例に説明した。製造を行う上では、この構造が容易であり望ましいが、例えば、放射線遮蔽板２２を、マウントベッド１４とセンサチップ１２との間に設け、放射線遮蔽板２２が直接センサチップ１２の裏面に接する構造を採用することも可能である。
【００４６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態のマスク検査装置は、イメージセンサの裏面側に水冷ユニットを有すること以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する記載については記述を省略する。
【００４７】
図４は本実施の形態のマスク検査装置のイメージセンサの概念図である。図４（ａ）は断面図、図１４（ｂ）は裏面側から見た平面図である。図４に示すように、イメージセンサ２４は、第１の実施の形態と同様、センサチップ１２、マウントベッド１４、パッケージ１６、ガラスカバー１８、電極ピン２０、放射線遮蔽板２２等を備えている。
【００４８】
そして、放射線遮蔽板２２の下面に接して、冷却ユニット２６が設けられている。この冷却ユニット２６には、図４中矢印で示す方向に冷却水が流される。したがって、放熱板として機能している放射線遮蔽板２２からの熱を吸収し、イメージセンサ２４の冷却を促進させることが可能となる。したがって、温度上昇によるイメージセンサ２４やセンサ回路（図示せず）の誤動作または検査装置内の温度上昇による光学的誤差の発生を一層効率的に抑制することが可能となる。
【００４９】
また、環境放射線のうち、例えば、中性子線については重金属の放射線遮蔽板２２では完全に遮蔽することが困難である。水は中性子線の遮蔽性が高い。したがって、本実施の形態のように、放射線遮蔽板２２の下面に冷却ユニット２６を設けることにより、中性子線の遮蔽効果を向上させることも可能になる。
【００５０】
なお、図４（ｂ）に示すように、冷却ユニット２６の平面積は、放射線遮蔽板２２（図４（ｂ）中破線）の平面積よりと同等または大きいことが望ましい。放射線遮蔽板２２の熱の吸収を高め、放熱効果をあげることが可能となるからである。
【００５１】
ここでは、立方体形状をした冷却ユニット２６を例に説明した。中性子線の遮蔽効果の観点からは、立方体形状が望ましいが、必ずしもこの形状に限られることはなく、例えば、管状の冷却ユニットを適用することも可能である。
【００５２】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態のマスク検査装置は、重金属の環境放射線遮蔽部材が、イメージセンサのパッケージである。そして、センサチップおよびイメージセンサの電極ピンと、パッケージとを絶縁するために、センサチップおよびイメージセンサの電極ピンと、パッケージとの間に絶縁体が設けられている。なお、マスク検査装置１００の基本構成、環境放射線遮蔽部材の材料選択等については、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する記載については記述を省略する。
【００５３】
図５は本実施の形態のマスク検査装置のイメージセンサの概念図である。図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は裏面側から見た平面図である。図５に示すように、イメージセンサ３０は、フォトダイオードアレイ等のセンサチップ１２と、このセンサチップ１２を載置するマウントベッド１４と、これらセンサチップ１２とマウントベッド１４を保持する、重金属のパッケージ１６を備えている。また、センサチップ１２の受光面側には、検査光を透過させるとともにセンサチップ１２の受光面を保護するガラスカバー１８が設けられている。また、センサチップ１２からの信号をセンサ回路（図示せず）に供給するための電極ピン２０を備えている。
【００５４】
さらに、センサチップ１２およびイメージセンサ３０の電極ピン２０と、パッケージ１６とを絶縁するために、センサチップ１２およびイメージセンサ３０の電極ピン２０と、パッケージ１６との間に絶縁体３２が設けられている。このように、イメージセンサ３０の受光面の反対面側（裏面側）および側面に環境放射線遮蔽部材として重金属、例えばタングステン合金のパッケージ１６が設けられている。
【００５５】
このように、イメージセンサ３０のパッケージ１６を重金属で形成することにより、センサチップ１２に裏面側および側面側から入射してくる環境放射線を効率良く遮蔽するこが可能となる。したがって、環境放射線の入射で生ずるノイズが一層低減され、マスク検査時の誤判定を防止することが可能となる。また、パッケージ１６自体に、環境放射線遮蔽機能を持たせることにより、環境放射線遮蔽のために新たな部材を設ける必要がなくなり、より簡易な構成で、放射線耐性に優れたマスク検査装置を提供することが可能となる。
【００５６】
さらに、センサチップ１２の周囲を、熱伝導性の高い重金属で覆うことにより、パッケージ１６自体がイメージセンサ３０を冷却する放熱板（ヒートシンク）として有効に機能する。したがって、温度上昇によるイメージセンサ３０あるいは、センサ回路（図示せず）の誤動作を一層効率的に抑制することも可能となる。
【００５７】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態のマスク検査装置は、光源と、この光源から射出される検査光をマスクに照射する照明光学系と、マスクに照射された検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、光学像を取得するイメージセンサを受光素子とするイメージカメラを備え、このイメージカメラのフレームがタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成されている。なお、マスク検査装置１００の基本構成、環境放射線遮蔽部材の材料選択等については、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する記載については記述を省略する。
【００５８】
図６は、本実施の形態のマスク検査装置のイメージカメラの概念断面図である。このイメージカメラ４０は、第１ないし第３の実施の形態で説明したタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材を有するイメージセンサ１０を受光素子として内包している。そして、センサ回路の回路基板４２、冷却ユニット用の冷却水配管４４等のカメラ機構を内包するフレーム４６を備えている。そして、このフレーム４６が、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成されている。
【００５９】
このように、フレーム４６自体をタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成することにより、イメージセンサ１０に入射してくる環境放射線を遮蔽するこが可能となる。特に、既存のカメラフレームの材質を置き換えるだけであるので、カメラ内部の空間的制約は生じず、内部の設計変更が不要である。また、カメラのフレーム４６の厚みの変更は、例えば、イメージセンサ１０に設けられる環境放射線遮蔽部材に比べて変更の自由度が高いので、必要な遮蔽能力に応じて容易に変更可能である。そして、あくまで、比重の大きな重金属は、カメラに限って設けられる。したがって、カメラ外のカメラ支持台、冷却用のポンプユニット、センサ回路以外の回路基板等を広く覆うよりも安価かつ軽量で環境放射線遮蔽が実現できる。
【００６０】
なお、フレーム４６には、例えば、光入射のための窓４８や、電力供給のためのソケット部５０、ネジ孔などの開口部が設けられる。このような、開口部から入射される環境放射線（図中点線矢印）がイメージセンサ１０に到達することが懸念される。これを防止するために、窓４８やソケット部５０には、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成される環境放射線遮蔽用突起５２ａ、５２ｂ、５２ｃを設けることが有効である。また、ネジ孔に関しては、ネジ自体をタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成することで環境放射線の遮蔽が可能である。
【００６１】
また、マスク検査装置の動作時の発熱は、イメージセンサ１０本体のみならず、センサ回路の回路基板４２等の電気系すべてから放出され、冷却ユニットでは抑制されなかった熱が、フレーム４６に伝達される。したがって、熱伝導性の高い重金属をフレーム４６に使用することにより、外部に対して効率よく熱を放出でき、イメージカメラの冷却効果も向上する。したがって、温度上昇によるイメージセンサ１０やセンサ回路の誤動作または検査装置内の温度上昇による光学的誤差の発生を一層効率的に抑制することが可能となる。
【００６２】
なお、本実施の形態においては、第１ないし第３の実施の形態で説明したタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材を有するイメージセンサ１０を受光素子とする場合を例に説明した。この場合は、２重の環境放射線遮蔽により、遮蔽能力が高まるため望ましい。また、２重の冷却機構により、イメージカメラの冷却効率も向上するため望ましい。もっとも、イメージセンサ１０が環境放射線遮蔽部材を有することは必須ではなく、フレーム４６をタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成するだけでも、環境放射線遮蔽および冷却効率向上効果が得られるのは言うまでもない。
【００６３】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態のマスク検査装置は、第１ないし第３の実施の形態で説明したイメージセンサを受光素子とするイメージカメラのフレームの外面に接して、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材が設けられている。なお、マスク検査装置１００の基本構成、環境放射線遮蔽部材の材料選択等については、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する記載については記述を省略する。
【００６４】
図７は、本実施の形態のマスク検査装置のイメージカメラの概念断面図である。このイメージカメラ６０は、イメージセンサ１０を受光素子とし、センサ回路の回路基板４２等のカメラ機構を内包するフレーム４６を備えている。さらに、イメージカメラの、フレームの外面に接して、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材である水冷槽５４が設けられている。水冷槽５４には、図中矢印で示すように、冷却水が流されている。
【００６５】
本実施の形態では、イメージカメラ６０の周囲を、重金属の環境放射線遮蔽部材では遮蔽困難な中性子線に対する遮蔽性の高い水で囲む。これにより、イメージセンサ６０へ入射する中性子線を遮蔽し、特に中性子線に対する放射線耐性に優れたマスク検査装置を提供することが可能となる。また、水冷槽５４の形状やサイズ設計の自由度が大きいため、第２の実施の形態と比較して、放射線遮蔽により、適切な形状およびサイズの設定が可能となる。
【００６６】
さらに、熱の発生源となる回路基板４２等のカメラ機構の周囲に水冷槽５４を設けることで、温度上昇によるイメージセンサ２０やセンサ回路（図示せず）の誤動作または検査装置内の温度上昇による光学的誤差の発生をより一層効率的に抑制することが可能となる。
【００６７】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態のマスク検査装置は、第４の実施の形態と、第５の実施の形態を組み合わせた構成となっている。すなわち、イメージカメラ６０のフレーム４６は、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成されている。また、フレーム４６の外面に接して、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材である水冷槽５４が設けられている。
【００６８】
本実施の形態のマスク検査装置によれば、環境放射線のうち、アルファ線、ベータ線、ガンマ線やエックス線は重金属で、中性子線は水冷槽で効果的に遮蔽される。また、熱伝導率の高い重金属と、水冷槽によりきわめて高い冷却効果も実現できる。よって、環境放射線や温度上昇に伴う誤動作・誤判定を防止するマスク検査装置が提供可能となる。
【００６９】
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。検査基準パターン画像となる参照画像は設計データから生成しているが、イメージセンサ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。
【００７０】
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。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マスク検査装置は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施の形態のイメージセンサの概念図である。
【図２】第１の実施の形態のマスク検査装置のブロック図である。
【図３】第１の実施の形態の光学画像の取得手順を説明するための図である。
【図４】第２の実施の形態のイメージセンサの概念図である。
【図５】第３の実施の形態のイメージセンサの概念図である。
【図６】第４の実施の形態のイメージカメラの概念断面図である。
【図７】第５の実施の形態のイメージカメラの概念断面図である。
【図８】第６の実施の形態のイメージカメラの概念断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ イメージセンサ
１２ センサチップ
１４ マウントベッド
１６ パッケージ
１８ ガラスカバー
２０ 電極ピン
２２ 放射線遮蔽板
２４ イメージセンサ
２６ 水冷ユニット
３０ イメージセンサ
３２ 絶縁体
４０ イメージカメラ
４２ 回路基板
４４ 冷却水配管
４６ フレーム
４８ 窓
５０ 電源ソケット
５２ａ、ｂ、ｃ 環境放射線遮蔽用突起
５４ 水冷槽
６０ イメージカメラ
７０ イメージカメラ
１００ マスク検査装置
１０３ 光源
１０４ 拡大光学系
１０５ イメージセンサ
１０６ センサ回路
１７０ 照明光学系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子用のマスクの欠陥を検査するマスク検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、フォト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。
【０００３】
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。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マスク検査装置の高精度化が必要とされている。
【０００４】
マスク検査装置では、マスク面に対して、コヒーレント光などの検査光を照射し、その反射光または透過光をイメージセンサにて収集し、データを画像化する。その際、マスク面からの反射光や反射光は微弱な信号となる場合があり、超高感度を要するイメージセンサが不可欠である。
【０００５】
一方、超高感度を要するイメージセンサでは、宇宙線や自然放射線などの環境放射線がノイズ源となりえる。この場合、ノイズによる信号とマスクの欠陥による信号の区別をつけることが困難となり、システムの性能に大きな影響を与える（例えば非特許文献１）。
【０００６】
特許文献１には、電子部品を収納する、軽量で安価なアルミニウム素材の宇宙環境耐性強化容器が開示されている。
【非特許文献１】Ａ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．，“Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｅｖｅｎｔｓ ｉｎ ａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌ ＣＣＤ ｉｍａｇｅｓ”，ＳＰＩＥ ４６６９，１７２−１８３（２００２）
【特許文献１】特開２００２−１６６８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
宇宙線には、α線、β線、γ線の他、ミューオン、などがある。また、それぞれの宇宙線もエネルギー帯幅は大きく、イメージセンサから非常にエネルギーの大きな宇宙線を完全に遮蔽するためには、鉱山跡などの地下深くに装置を設置するのが最も効果的である。しかし、この方法では装置設置に大きな制約がある。
【０００８】
また、イメージセンサを鉛などの重金属の容器に収納する方法もある。この場合、遮蔽率は重金属の厚さが厚いほどよいが、重金属の厚さを適切に設定することにより、所望のエネルギー帯の宇宙線を遮蔽することが可能となり、微弱信号取得のためのイメージセンサからのノイズ源除去には大きな効果がある。しかし、一般的に、イメージセンサに接続された配線や冷却装置など付属装置を全て重金属容器内に収納するためには、重金属容器が大きくなり、重量の増大と高価格という問題が生ずる。
【０００９】
現在、マスク検査装置は、軽量化、低価格化が大きな課題であり、高感度なイメージセンサを設置した装置を、軽量且つ低価格で製造する必要がある。特にイメージセンサのように除振台の上に載せられる装置部分については、その固有振動を抑制するためにも軽量化が必要である。
【００１０】
以上のように、イメージセンサやカメラを大きな容器に収納する方法は、高重量や高価格といった問題があり、容器材料、とりわけ重量、価格ともに大きな重金属材料の使用を極力抑え、小型で高効率な遮蔽体を使用する必要がある。
【００１１】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、軽量、安価かつ高効率な環境放射線耐性を備えたマスク検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様のマスク検査装置は、光源と、前記光源から射出される検査光を前記マスクに照射する照明光学系と、前記マスクに照射された前記検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、前記光学像を取得するイメージセンサを備え、前記イメージセンサが、センサチップの少なくとも受光面の反対面側に、重金属の環境放射線遮蔽部材を有することを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記環境放射線遮蔽部材が、前記イメージセンサのパッケージに接して設けられることを特徴とすることが望ましい。
【００１４】
ここで、前記環境放射線遮蔽部材が、前記イメージセンサのパッケージであって、
前記センサチップおよび前記イメージセンサの電極ピンと、前記パッケージとを絶縁するために、前記センサチップおよび前記イメージセンサの電極ピンと、前記パッケージとの間に絶縁体が設けられていることが望ましい。
【００１５】
ここで、前記重金属がタングステンまたはタングステン合金であることが望ましい。
【００１６】
ここで、前記イメージセンサを受光素子とするイメージカメラの、受光面側以外の周囲が、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材で囲まれていることが望ましい。
【００１７】
本発明の別の一態様のマスク検査装置は、光源と、前記光源から射出される検査光を前記マスクに照射する照明光学系と、前記マスクに照射された前記検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、前記光学像を取得するイメージセンサを受光素子とするイメージカメラを備え、前記イメージカメラのフレームがタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成されていることを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記イメージセンサが、センサチップの少なくとも受光面の反対面側に、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材が設けられていることが望ましい。
【００１９】
ここで、前記フレームの外面に接して水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、軽量、安価かつ高効率な環境放射線耐性を備えたマスク検査装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本明細書中、単に重金属とは、単体金属に加え、合金も含む概念をいう。
【００２２】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態のマスク検査装置は、光源と、光源から射出される検査光をマスクに照射する照明光学系と、マスクに照射された検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、光学像を取得するイメージセンサを備えている。そして、このイメージセンサは、イメージセンサのセンサチップの少なくとも受光面の反対面側に、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材を有している。
【００２３】
図２は、第１の実施の形態のパターン検査装置の構成を示すブロック図である。図２において、パターンが形成された露光用マスクを試料として、かかる試料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、イメージセンサ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、オートローダ１３０、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、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。
【００２４】
図２では、本実施の形態を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。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。
【００２５】
以下、パターン検査装置１００の動作について図２を参照しつつ説明する。まず、光学画像取得部１５０は、設計データに基づいてパターンが形成された試料となるマスク１０１の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。
【００２６】
被検査試料となるマスク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上に載置される。そして、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を介してマスク１０１を照射する。マスク１０１の下方には、拡大光学系１０４、イメージセンサ１０５及びセンサ回路１０６が配置されており、マスク１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、イメージセンサ１０５に光学像として結像し、入射する。拡大光学系１０４は、図示しない自動焦点機構により自動的に焦点調整がなされていてもよい。
【００２７】
図３は、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。
【００２８】
イメージセンサ１０５（図２）では、図３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。
【００２９】
イメージセンサ１０５上に結像されたパターンの像は、イメージセンサ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。イメージセンサ１０５には、例えば、フォトダイオードアレイのＴＤＩ（タイムディレイ＆インテグレーション）センサのような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、ＴＤＩセンサは試料となるマスク１０１のパターンを撮像する。これらの光源１０３、拡大光学系１０４、イメージセンサ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。イメージセンサ１０５としては、フォトダイオードアレイ以外にも、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等を適用することが可能である。
【００３０】
ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。
【００３１】
センサ回路１０６から出力された測定データ（被検査パターン画像データ：光学画像）は、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるマスク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。測定データは、例えば、５１２画素×５１２画素の画像データ毎に比較される。
【００３２】
一方、マスク１０１のパターン形成時に用いた設計データは、記憶装置の一例である磁気ディスク装置１０９に記憶される。そして、設計データ入力工程として、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して展開回路１１１に読み出される。そして、展開工程として、展開回路１１１は、読み出された被検査試料となるマスク１０１の設計図形データを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、このイメージデータが参照回路１１２に送られる。
【００３３】
ここで、設計データは長方形や三角形を基本図形としたもので、例えば、図形の２つの頂点位置における座標（ｘ、ｙ）や、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報で各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納されている。かかる図形データとなる設計データが展開回路１１１に入力されると、図形ごとのデータにまで展開される。そして、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の図形パターンデータに展開される。
【００３４】
言い換えれば、設計データを読み込み、検査領域を所定の寸法を単位とするマス目として仮想分割してできたマス目毎に設計データにおける図形データが示す図形が占める占有率を演算し、ｎビットの占有率データが生成され、内部のパターンメモリに出力される。例えば、１つのマス目を１画素として設定すると好適である。そして、１画素に１／２８（＝１／２５６）の分解能を持たせるとすると、画素内に配置されている図形の領域分だけ１／２５６の小領域を割り付けて画素内の占有率を演算する。そして、８ビットの占有率データとして生成され、内部のパターンメモリに格納される。
【００３５】
そして、参照回路１１２は、展開回路１１１から送られてきた図形のイメージデータから測定データと比較するための参照データ（検査基準パターン画像データ）を作成する。比較対象となる参照データは、測定データと同様、例えば、５１２画素×５１２画素の画像データとして作成される。
【００３６】
ここでは、「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ検査」を行うために設計データに基づいて参照データを作成しているが、これに限るものではない。「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ検査」を行うこともできる。その場合には、比較対象となる別の測定データ（光学画像）に基づいて参照データを作成すればよい。そして、参照データは、比較回路１０８に送られる。
【００３７】
比較回路１０８では、参照データと測定データを取り込む。そして、参照データと測定データとを所定のアルゴリズムに従って比較し、マスクの欠陥の有無を判定する。
【００３８】
なお、ここではマスクを透過した透過光を用いてマスク検査する場合を例に説明したが、本実施の形態のマスク検査装置は、マスクで反射する反射光を用いてマスク検査する構成であっても構わない。
【００３９】
図１は本実施の形態のマスク検査装置のイメージセンサの概念図である。図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は裏面側から見た平面図である。図１に示すように、イメージセンサ１０は、フォトダイオードアレイ等のセンサチップ１２と、このセンサチップ１２を載置するマウントベッド１４と、これらセンサチップ１２とマウントベッド１４を保持する、例えばセラミックスのパッケージ１６を備えている。また、センサチップ１２の受光面側には、検査光を透過させるとともにセンサチップ１２の受光面を保護するガラスカバー１８が設けられている。また、センサチップ１２からの信号をセンサ回路（図示せず）に供給するための複数の電極ピン２０を備えている。
【００４０】
さらに、このイメージセンサ１０は、センサチップの受光面の反対面側（裏面側）にパッケージ１６に接して環境放射線遮蔽部材として重金属、例えばタングステン合金の放射線遮蔽板２２を有している。
【００４１】
このように、イメージセンサ１０の受光面の反対面側（裏面側）に重金属の放射線遮蔽板２２を設けることにより、センサチップ１２に裏面側から入射してくる環境放射線を効率良く遮蔽するこが可能となる。したがって、環境放射線の入射で生ずるノイズが低減され、マスク検査時の誤判定を防止することが可能となる。そして、放射線遮蔽板２２をセンサチップ１２に近接した場所に設けることにより、小さい面積でより広範囲からの環境放射線を遮蔽することが可能となる。したがって、効果的な放射線遮蔽を最小の重量増加により、かつ安価に実現できる。また、環境放射線の遮蔽能力は、放射線遮蔽板２２の厚さを適宜変更することで調整が可能である。
【００４２】
さらに、熱伝導性の高い重金属の放射線遮蔽板２２を、センサチップ１２に物理的、熱的に接して設けることにより、放射線遮蔽板２２がイメージセンサ１０を冷却する放熱板（ヒートシンク）としても有効に機能する。したがって、温度上昇によるイメージセンサ１０、センサ回路（図示せず）の誤動作あるいは検査装置内の温度上昇による光学的誤差の発生を効率的に抑制することも可能となる。
【００４３】
ここで、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属としては、例えば、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉやその合金などが適用可能である。もっとも、価格の観点からは、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂやその合金が望ましい。特に、放射線遮蔽性が高く、毒性の低いタングステンまたはタングステン合金を適用することが望ましい。タングステン合金としては、例えば、タングステンを主成分とし、ニッケル、鉄、銅のすくなくとも１種を少量成分として含有する合金が適用可能である。また、加工性の観点からは純粋なタングステンよりも、タングステン合金が一般に優れているため望ましい。
【００４４】
また、放射線遮蔽板２２の平面積は、図１（ｂ）に示すように、センサチップ１２（図１（ｂ）中破線）の平面積よりも大きいことが望ましい。センサチップ１２の裏面に入射する放射線を効果的に遮蔽し、かつ、放熱効果をあげることが可能となるからである。
【００４５】
また、ここでは放射線遮蔽板２２は、マウントベッド１４、パッケージ１６を介して間接的にセンサチップ１２に接する場合を例に説明した。製造を行う上では、この構造が容易であり望ましいが、例えば、放射線遮蔽板２２を、マウントベッド１４とセンサチップ１２との間に設け、放射線遮蔽板２２が直接センサチップ１２の裏面に接する構造を採用することも可能である。
【００４６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態のマスク検査装置は、イメージセンサの裏面側に水冷ユニットを有すること以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する記載については記述を省略する。
【００４７】
図４は本実施の形態のマスク検査装置のイメージセンサの概念図である。図４（ａ）は断面図、図１４（ｂ）は裏面側から見た平面図である。図４に示すように、イメージセンサ２４は、第１の実施の形態と同様、センサチップ１２、マウントベッド１４、パッケージ１６、ガラスカバー１８、電極ピン２０、放射線遮蔽板２２等を備えている。
【００４８】
そして、放射線遮蔽板２２の下面に接して、冷却ユニット２６が設けられている。この冷却ユニット２６には、図４中矢印で示す方向に冷却水が流される。したがって、放熱板として機能している放射線遮蔽板２２からの熱を吸収し、イメージセンサ２４の冷却を促進させることが可能となる。したがって、温度上昇によるイメージセンサ２４やセンサ回路（図示せず）の誤動作または検査装置内の温度上昇による光学的誤差の発生を一層効率的に抑制することが可能となる。
【００４９】
また、環境放射線のうち、例えば、中性子線については重金属の放射線遮蔽板２２では完全に遮蔽することが困難である。水は中性子線の遮蔽性が高い。したがって、本実施の形態のように、放射線遮蔽板２２の下面に冷却ユニット２６を設けることにより、中性子線の遮蔽効果を向上させることも可能になる。
【００５０】
なお、図４（ｂ）に示すように、冷却ユニット２６の平面積は、放射線遮蔽板２２（図４（ｂ）中破線）の平面積よりと同等または大きいことが望ましい。放射線遮蔽板２２の熱の吸収を高め、放熱効果をあげることが可能となるからである。
【００５１】
ここでは、立方体形状をした冷却ユニット２６を例に説明した。中性子線の遮蔽効果の観点からは、立方体形状が望ましいが、必ずしもこの形状に限られることはなく、例えば、管状の冷却ユニットを適用することも可能である。
【００５２】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態のマスク検査装置は、重金属の環境放射線遮蔽部材が、イメージセンサのパッケージである。そして、センサチップおよびイメージセンサの電極ピンと、パッケージとを絶縁するために、センサチップおよびイメージセンサの電極ピンと、パッケージとの間に絶縁体が設けられている。なお、マスク検査装置１００の基本構成、環境放射線遮蔽部材の材料選択等については、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する記載については記述を省略する。
【００５３】
図５は本実施の形態のマスク検査装置のイメージセンサの概念図である。図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は裏面側から見た平面図である。図５に示すように、イメージセンサ３０は、フォトダイオードアレイ等のセンサチップ１２と、このセンサチップ１２を載置するマウントベッド１４と、これらセンサチップ１２とマウントベッド１４を保持する、重金属のパッケージ１６を備えている。また、センサチップ１２の受光面側には、検査光を透過させるとともにセンサチップ１２の受光面を保護するガラスカバー１８が設けられている。また、センサチップ１２からの信号をセンサ回路（図示せず）に供給するための電極ピン２０を備えている。
【００５４】
さらに、センサチップ１２およびイメージセンサ３０の電極ピン２０と、パッケージ１６とを絶縁するために、センサチップ１２およびイメージセンサ３０の電極ピン２０と、パッケージ１６との間に絶縁体３２が設けられている。このように、イメージセンサ３０の受光面の反対面側（裏面側）および側面に環境放射線遮蔽部材として重金属、例えばタングステン合金のパッケージ１６が設けられている。
【００５５】
このように、イメージセンサ３０のパッケージ１６を重金属で形成することにより、センサチップ１２に裏面側および側面側から入射してくる環境放射線を効率良く遮蔽するこが可能となる。したがって、環境放射線の入射で生ずるノイズが一層低減され、マスク検査時の誤判定を防止することが可能となる。また、パッケージ１６自体に、環境放射線遮蔽機能を持たせることにより、環境放射線遮蔽のために新たな部材を設ける必要がなくなり、より簡易な構成で、放射線耐性に優れたマスク検査装置を提供することが可能となる。
【００５６】
さらに、センサチップ１２の周囲を、熱伝導性の高い重金属で覆うことにより、パッケージ１６自体がイメージセンサ３０を冷却する放熱板（ヒートシンク）として有効に機能する。したがって、温度上昇によるイメージセンサ３０あるいは、センサ回路（図示せず）の誤動作を一層効率的に抑制することも可能となる。
【００５７】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態のマスク検査装置は、光源と、この光源から射出される検査光をマスクに照射する照明光学系と、マスクに照射された検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、光学像を取得するイメージセンサを受光素子とするイメージカメラを備え、このイメージカメラのフレームがタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成されている。なお、マスク検査装置１００の基本構成、環境放射線遮蔽部材の材料選択等については、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する記載については記述を省略する。
【００５８】
図６は、本実施の形態のマスク検査装置のイメージカメラの概念断面図である。このイメージカメラ４０は、第１ないし第３の実施の形態で説明したタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材を有するイメージセンサ１０を受光素子として内包している。そして、センサ回路の回路基板４２、冷却ユニット用の冷却水配管４４等のカメラ機構を内包するフレーム４６を備えている。そして、このフレーム４６が、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成されている。
【００５９】
このように、フレーム４６自体をタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成することにより、イメージセンサ１０に入射してくる環境放射線を遮蔽するこが可能となる。特に、既存のカメラフレームの材質を置き換えるだけであるので、カメラ内部の空間的制約は生じず、内部の設計変更が不要である。また、カメラのフレーム４６の厚みの変更は、例えば、イメージセンサ１０に設けられる環境放射線遮蔽部材に比べて変更の自由度が高いので、必要な遮蔽能力に応じて容易に変更可能である。そして、あくまで、比重の大きな重金属は、カメラに限って設けられる。したがって、カメラ外のカメラ支持台、冷却用のポンプユニット、センサ回路以外の回路基板等を広く覆うよりも安価かつ軽量で環境放射線遮蔽が実現できる。
【００６０】
なお、フレーム４６には、例えば、光入射のための窓４８や、電力供給のためのソケット部５０、ネジ孔などの開口部が設けられる。このような、開口部から入射される環境放射線（図中点線矢印）がイメージセンサ１０に到達することが懸念される。これを防止するために、窓４８やソケット部５０には、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成される環境放射線遮蔽用突起５２ａ、５２ｂ、５２ｃを設けることが有効である。また、ネジ孔に関しては、ネジ自体をタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成することで環境放射線の遮蔽が可能である。
【００６１】
また、マスク検査装置の動作時の発熱は、イメージセンサ１０本体のみならず、センサ回路の回路基板４２等の電気系すべてから放出され、冷却ユニットでは抑制されなかった熱が、フレーム４６に伝達される。したがって、熱伝導性の高い重金属をフレーム４６に使用することにより、外部に対して効率よく熱を放出でき、イメージカメラの冷却効果も向上する。したがって、温度上昇によるイメージセンサ１０やセンサ回路の誤動作または検査装置内の温度上昇による光学的誤差の発生を一層効率的に抑制することが可能となる。
【００６２】
なお、本実施の形態においては、第１ないし第３の実施の形態で説明したタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材を有するイメージセンサ１０を受光素子とする場合を例に説明した。この場合は、２重の環境放射線遮蔽により、遮蔽能力が高まるため望ましい。また、２重の冷却機構により、イメージカメラの冷却効率も向上するため望ましい。もっとも、イメージセンサ１０が環境放射線遮蔽部材を有することは必須ではなく、フレーム４６をタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成するだけでも、環境放射線遮蔽および冷却効率向上効果が得られるのは言うまでもない。
【００６３】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態のマスク検査装置は、第１ないし第３の実施の形態で説明したイメージセンサを受光素子とするイメージカメラのフレームの外面に接して、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材が設けられている。なお、マスク検査装置１００の基本構成、環境放射線遮蔽部材の材料選択等については、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する記載については記述を省略する。
【００６４】
図７は、本実施の形態のマスク検査装置のイメージカメラの概念断面図である。このイメージカメラ６０は、イメージセンサ１０を受光素子とし、センサ回路の回路基板４２等のカメラ機構を内包するフレーム４６を備えている。さらに、イメージカメラの、フレームの外面に接して、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材である水冷槽５４が設けられている。水冷槽５４には、図中矢印で示すように、冷却水が流されている。
【００６５】
本実施の形態では、イメージカメラ６０の周囲を、重金属の環境放射線遮蔽部材では遮蔽困難な中性子線に対する遮蔽性の高い水で囲む。これにより、イメージセンサ６０へ入射する中性子線を遮蔽し、特に中性子線に対する放射線耐性に優れたマスク検査装置を提供することが可能となる。また、水冷槽５４の形状やサイズ設計の自由度が大きいため、第２の実施の形態と比較して、放射線遮蔽により、適切な形状およびサイズの設定が可能となる。
【００６６】
さらに、熱の発生源となる回路基板４２等のカメラ機構の周囲に水冷槽５４を設けることで、温度上昇によるイメージセンサ２０やセンサ回路（図示せず）の誤動作または検査装置内の温度上昇による光学的誤差の発生をより一層効率的に抑制することが可能となる。
【００６７】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態のマスク検査装置は、第４の実施の形態と、第５の実施の形態を組み合わせた構成となっている。すなわち、イメージカメラ６０のフレーム４６は、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成されている。また、フレーム４６の外面に接して、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材である水冷槽５４が設けられている。
【００６８】
本実施の形態のマスク検査装置によれば、環境放射線のうち、アルファ線、ベータ線、ガンマ線やエックス線は重金属で、中性子線は水冷槽で効果的に遮蔽される。また、熱伝導率の高い重金属と、水冷槽によりきわめて高い冷却効果も実現できる。よって、環境放射線や温度上昇に伴う誤動作・誤判定を防止するマスク検査装置が提供可能となる。
【００６９】
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。検査基準パターン画像となる参照画像は設計データから生成しているが、イメージセンサ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。
【００７０】
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。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マスク検査装置は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施の形態のイメージセンサの概念図である。
【図２】第１の実施の形態のマスク検査装置のブロック図である。
【図３】第１の実施の形態の光学画像の取得手順を説明するための図である。
【図４】第２の実施の形態のイメージセンサの概念図である。
【図５】第３の実施の形態のイメージセンサの概念図である。
【図６】第４の実施の形態のイメージカメラの概念断面図である。
【図７】第５の実施の形態のイメージカメラの概念断面図である。
【図８】第６の実施の形態のイメージカメラの概念断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ イメージセンサ
１２ センサチップ
１４ マウントベッド
１６ パッケージ
１８ ガラスカバー
２０ 電極ピン
２２ 放射線遮蔽板
２４ イメージセンサ
２６ 水冷ユニット
３０ イメージセンサ
３２ 絶縁体
４０ イメージカメラ
４２ 回路基板
４４ 冷却水配管
４６ フレーム
４８ 窓
５０ 電源ソケット
５２ａ、ｂ、ｃ 環境放射線遮蔽用突起
５４ 水冷槽
６０ イメージカメラ
７０ イメージカメラ
１００ マスク検査装置
１０３ 光源
１０４ 拡大光学系
１０５ イメージセンサ
１０６ センサ回路
１７０ 照明光学系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出される検査光を前記マスクに照射する照明光学系と、
前記マスクに照射された前記検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、
前記光学像を取得するイメージセンサを備え、
前記イメージセンサが、センサチップの少なくとも受光面の反対面側に、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材を有することを特徴とするマスク検査装置。
【請求項２】
前記環境放射線遮蔽部材が、前記イメージセンサのパッケージに接して設けられることを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置
【請求項３】
前記環境放射線遮蔽部材が、前記イメージセンサのパッケージであって、
前記センサチップおよび前記イメージセンサの電極ピンと、前記パッケージとを絶縁するために、前記センサチップおよび前記イメージセンサの電極ピンと、前記パッケージとの間に絶縁体が設けられていることを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。
【請求項４】
前記重金属がタングステン（Ｗ）またはタングステン合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項に記載のマスク検査装置。
【請求項５】
前記イメージセンサを受光素子とするイメージカメラのフレームの外面に接して、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４記載のマスク検査装置。
【請求項６】
光源と、
前記光源から射出される検査光を前記マスクに照射する照明光学系と、
前記マスクに照射された前記検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、
前記光学像を取得するイメージセンサを受光素子とするイメージカメラを備え、
前記イメージカメラのフレームがタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成されていることを特徴とするマスク検査装置。
【請求項７】
前記イメージセンサが、センサチップの少なくとも受光面の反対面側に、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材を有することを特徴とする請求項６記載のマスク検査装置。
【請求項８】
前記フレームの外面に接して、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項７または請求項８記載のマスク検査装置。
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出される検査光を前記マスクに照射する照明光学系と、
前記マスクに照射された前記検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、
前記光学像を取得するイメージセンサを備え、
前記イメージセンサが、センサチップの少なくとも受光面の反対面側に、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材を有することを特徴とするマスク検査装置。
【請求項２】
前記環境放射線遮蔽部材が、前記イメージセンサのパッケージに接して設けられることを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置
【請求項３】
前記環境放射線遮蔽部材が、前記イメージセンサのパッケージであって、
前記センサチップおよび前記イメージセンサの電極ピンと、前記パッケージとを絶縁するために、前記センサチップおよび前記イメージセンサの電極ピンと、前記パッケージとの間に絶縁体が設けられていることを特徴とする請求項１記載のマスク検査装置。
【請求項４】
前記重金属がタングステン（Ｗ）またはタングステン合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項に記載のマスク検査装置。
【請求項５】
前記イメージセンサを受光素子とするイメージカメラのフレームの外面に接して、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４記載のマスク検査装置。
【請求項６】
光源と、
前記光源から射出される検査光を前記マスクに照射する照明光学系と、
前記マスクに照射された前記検査光を光学像として結像させる拡大光学系と、
前記光学像を取得するイメージセンサを受光素子とするイメージカメラを備え、
前記イメージカメラのフレームがタンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属で形成されていることを特徴とするマスク検査装置。
【請求項７】
前記イメージセンサが、センサチップの少なくとも受光面の反対面側に、タンタル（Ｔａ）以上の比重を有する重金属の環境放射線遮蔽部材を有することを特徴とする請求項６記載のマスク検査装置。
【請求項８】
前記フレームの外面に接して、水が充填された第２の環境放射線遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項７または請求項８記載のマスク検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２４４１５５（Ｐ２００９−２４４１５５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９２２５３（Ｐ２００８−９２２５３）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（３０５００８９８３）アドバンスド・マスク・インスペクション・テクノロジー株式会社 (105)
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（３０５００８９８３）アドバンスド・マスク・インスペクション・テクノロジー株式会社 (105)
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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