マスク欠陥検査装置
【課題】照明光の短波長化にもかかわらずかつマスクのパターンの膜厚が厚くなってもマスクの欠陥検査を一度に行うことができかつその欠陥の種類の識別も容易に行うことができる。
【解決手段】マスク4のパターン形成面と反対の面の側から互いに異なる第1及び第2の領域に同時に光を照明する照明光学系2と、第1の領域を透過した光を取り込む第1の検出センサ19と、第2の領域を透過した光を取り込む第2の検出センサ17と、第1の領域を透過した光を第1の検出センサに結像する第1の検出光学系16と、第2の領域を透過した光を第2の検出センサに結像する第2の検出光学系15と、第1の領域から透過した光を反射して第1の検出光学系16に導く反射ミラー21と、検出光学系15、16に得られるパターン像との合焦関係をマスクの膜厚に応じてそれぞれ変更する合焦制御機構23、24がそれぞれ設けられる。
【解決手段】マスク4のパターン形成面と反対の面の側から互いに異なる第1及び第2の領域に同時に光を照明する照明光学系2と、第1の領域を透過した光を取り込む第1の検出センサ19と、第2の領域を透過した光を取り込む第2の検出センサ17と、第1の領域を透過した光を第1の検出センサに結像する第1の検出光学系16と、第2の領域を透過した光を第2の検出センサに結像する第2の検出光学系15と、第1の領域から透過した光を反射して第1の検出光学系16に導く反射ミラー21と、検出光学系15、16に得られるパターン像との合焦関係をマスクの膜厚に応じてそれぞれ変更する合焦制御機構23、24がそれぞれ設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥(例えば、断線、細り、又は異物の付着)を検査するマスク欠陥検査装置の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、半導体の製造に使用されるフォトマスクに形成されたパターンの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置には、パターンが描かれたチップを一個の検出光学系を用いて観察し、この観察画像を設計データによる基準画像と比較してマスクの欠陥を比較するようにしたものが知られている。
【0003】
また、この種の従来のマスク欠陥検査装置では、検出光学系として反射照明光学系と透過照明光学系とを有し、マスクの欠陥をより一層高感度に行うことができるようにしたものも知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
ところで、近時、この種のマスク欠陥検査装置では、半導体デバイスの微細化の進展に伴って、露光や検査に用いられる照明光がより一層短波長化され、深紫外線(DUV)が照明光として利用されるようになってきている。
【0005】
その一方、マスク欠陥検査装置に用いられる検出光学系は、高分解能顕微鏡と同等の性能を有しており、高NAの対物レンズを用いるため、解像力が高いが焦点深度が浅いという性質を有し、短波長になればなるほど焦点深度が浅くなるという性質を有している。
【0006】
そこで、この種の従来の装置では、検出光学系のピント面を微調整して検査を行うと共に、透過光照明光による検査と反射光照明光による検査とを切り換えて行うことにより、検出した欠陥が主として膜形成物質の残りであるかマスクへの異物の付着であるかを識別したりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平10−97053号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところが、この種のマスク検査装置では、短波長化が要請されて焦点深度が浅くなる傾向にある一方において、検査対象としてのマスクのパターンの膜厚寸法は厚くなる傾向にあり、透過照明による検査と反射照明による検査とでピント面の微調整に厳しい精度が要求されると共に、その調整範囲を大きくすることが要求され、マスクの欠陥検査の迅速性、マスクの欠陥の識別性の面で支障が生じている。
【0009】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、照明光の短波長化にもかかわらずかつマスクのパターンの膜厚が厚くなってもマスクの欠陥検査を一度に行うことができかつその欠陥の種類の識別も容易に行うことができるマスク欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
請求項1に記載のマスク欠陥検査装置は、
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面と反対の面の側から前記パターン形成面の互いに異なる第1及び第2の領域に同時に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域を透過した光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域を透過した光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域を透過した光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域を透過した光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域から透過した光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載のマスク欠陥検査装置は、
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面と反対の面の側から前記パターン形成面の第1の領域に光を照明し、同時に前記パターン形成面の側から前記第1の領域とは異なる前記パターン形成面の第2の領域に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域を透過した光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域で反射された光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域を透過した光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域で反射された光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域を透過した光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記マスクのパターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とする。
【0012】
請求項3に記載のマスク欠陥検査装置は、
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面の側から前記パターン形成面の第1の領域に光を照明し、同時に前記パターン形成面と反対の面の側から前記第1の領域とは異なる前記パターン形成面の第2の領域に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域で反射された光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域を透過した光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域で反射された光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域を透過した光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域で反射された光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とする。
【0013】
請求項4に記載のマスク欠陥検査装置は、
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面の側から前記パターン形成面の互いに異なる第1及び第2の領域に同時に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域で反射された光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域で反射された光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域で反射された光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域で反射された光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域で反射された光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
請求項1ないし請求項4に記載の発明によれば、結像面近傍の反射ミラーにより第1領域での光のみを反射させることにより、一般的な任意の位置に設置したハーフミラーで第1領域及び第2領域の光をまとめて分岐する方法と比較して、光量の損失を低減できる。その結果、マスク欠陥の信号を精度良く検出センサで検出できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】図1は本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例1の光学系を模式的に示す図である。
【図2】図2はマスクに形成されたパターンの一例を示す模式図である。
【図3】図3はマスクの種類を説明するための図であって、(a)は石英ガラスの表面に膜形成物質により所定のパターンを形成した状態を示し、(b)は石英ガラスの表面に膜形成物質と位相シフタとによりパターンを形成した状態を示し、(c)は石英ガラスの表面に膜形成物質を設けると共に溝を刻設してパターンを形成した状態を示す。
【図4】図4はマスクに生じる欠陥の一例を示し、(a)はパターンの細りを示し、(b)は膜形成物質と膜形成物質との間に膜形成物質が残存している場合を示し、(c)は膜形成物質の表面に異物が付着している状態を示す。
【図5】図5はマスクに生じる欠陥を断面方向から見た場合の一例を示すもので、(a)は膜形成物質の表面に付着した異物を示し、(b)は石英ガラスの表面と位相シフタ物質の表面に異物が付着して状態を示し、(c)は溝に異物が付着していると共に、膜形成物質の表面に膜形成物質の残存物が存在する場合を示している。
【図6】図6はケーラー照明法による照明光学系の一般的概念を説明するための光学図である。
【図7】図7は図1に示す照明光学系により照明されたマスクの異なる領域と、これらの領域に対応する検出光学系の配置関係を模式的に示す図である。
【図8】図8は図7に示す領域の対物レンズの位置関係を示す平面図である。
【図9】図9はマスクの膜厚方向パターン部位と物面と像面との関係を概念的に示す図である。
【図10】図10は本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例2の光学系を模式的に示す図である。
【図11】図11は本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例3の光学系を模式的に示す図である。
【図12】図12は図11に示す検出光学系と照明領域との関係を模式的に示す図である。
【図13】図13は本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例3の光学系を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【0016】
以下に、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
(実施例1)
図1は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第1実施例を示し、この図1において、1は照明光源、2は照明光学系、3はコンデンサレンズ、4は試料としてのマスク、OLは対物レンズである。
【0017】
マスク4には、例えば、図2に模式的に示すように、透明基板としての石英ガラス5の表面に膜形成物質としてのCrによりパターン6が形成される。そのマスク4に形成されるパターン6の膜厚方向の断面構造には各種のものがあり、図3(a)は石英ガラス5の表面に膜形成物質としてのCr膜を設けてパターン6を形成したもの、図3(b)は石英ガラス5の表面5aにCr膜を等間隔で設けると共に、Cr膜とCr膜との間に位相シフタ物質7を設けてパターン6を形成したもの、図3(c)は石英ガラス5の表面5aにCr膜を等間隔で設けると共に、石英ガラス5の表面5aに溝8を刻設してパターン6を形成したものである。
【0018】
この種のマスク4は、石英ガラス5の表面5aにCrを蒸着し、フォトレジストを塗布した後、その一部を露光し、エッチングによりCrを除去すること等によって形成されるが、平面的に見た場合、図4(a)に模式的に示すように、パターン6を形成するCr膜の一部が除去されてパターン6が細くなるというパターン細り欠陥9、図4(b)に示すようにパターン6を形成するCr膜とCr膜とを橋渡しするようにして膜形成物質としてのCrが残存するという膜形成物質残存欠陥10、図4(c)に示すようにパターン6を形成するCr膜の表面6aへの異物の付着という異物付着欠陥11等の各種の欠陥が存在する場合がある。
【0019】
これらの欠陥をパターン6の膜厚方向に断面して見た場合、例えば、異物付着欠陥11は図5(a)に示すようにCr膜の表面6aに存在することもあれば、図5(b)に示すように位相シフタ物質7の表面又は石英ガラス5の表面5aに存在していたり、図5(c)に示すように溝8に存在していたりすることがあり、また、膜形成物質残存欠陥10は、図5(c)に示すように、石英ガラス5の表面5aではなく、Cr膜の表面6aとCr膜の表面6aとの間を掛け渡すようにして存在する場合もある。
【0020】
照明光源1にはレーザーが用いられ、照明光学系2はレーザ可干渉性低減機構とインテグレータとを備えており、この照明光学系2の構造は例えば、特開2002−39960号公報、特願2003−209043号に開示されているので、その詳細な説明は省略する。
【0021】
マスク4はコンデンサレンズ3を用いて周知のケーラー照明法によって照明され、照明光源1は、図6に模式的に示すように、集光レンズ12によってコンデンサレンズ3の前側焦点面f1にいったん光源像1’として結像され、前側焦点面f1から出射された照明光は平行光束Pとしてマスク4を照明する。なお、13は開口絞りである。
【0022】
その照明光学系2は、図7に模式的に示すように、マスク4の異なる領域14a、14bを照明する。対物レンズOLはそのマスク4に臨んでいる。マスク4にはその対物レンズOLを介して検出光学系15、16が臨んでいる。検出光学系15は、図7に模式的に示すように、対物レンズOLを通じて得られる領域14aからの透過照明光を採り込んで領域14aに基づくパターン像を検出センサ17に形成する合焦レンズ18を有し、検出光学系16は、対物レンズOLを通じて得られる領域14bからの透過照明光を採り込んで領域14bのパターンの像を検出センサ19に形成する合焦レンズ20を有する。ここでは、領域14a、14bの位置関係を対物レンズOLの光軸O1に直交する平面内で見た場合、図8に模式的に示すように、領域14aと領域14bとは光軸O1を挟んで対称位置に設けられている。なお、21はその領域14bからの照明光を合焦レンズ20に向けて反射する全反射ミラーである。ミラー21はマスク4の結像面近傍に設けられている。
【0023】
マスク4は、図1に示すマスク位置制御機構22によって対物レンズOLの光軸方向(矢印X−X’方向)に移動可能とされ、マスク4の石英ガラス5の表面5aから対物レンズOLの中心までの距離Lが変更可能とされている。
【0024】
対物レンズOLに対する物面M1と像面M2との共役関係は、対物レンズOLの光学性能によって定まり、図9に模式的に示すように、石英ガラス5の表面5aの領域14a、14bが物面M1上にあり、検出センサ17、19が像面M2上にあるとすると、検出センサ17、19には石英ガラス5の表面5aの領域14a、14bに存在するパターン部位に対応するパターン像が形成される。
【0025】
ここで、マスク4を矢印X方向に光軸O1に沿って移動させて、石英ガラス5の裏面5bを物面M1に位置させると、検出センサ17、19には石英ガラス5の裏面5bの領域14a’、14b’に存在するパターン部位に対応するパターン像が形成される。
【0026】
すなわち、マスク位置制御機構22によりマスク4と対物レンズ14との間の距離Lを変えると、物面M1のマスク4に対する膜厚方向位置が相対的に変化するため、検出センサ17、19により得られるパターン部位のパターン像が膜厚方向に変化する。従って、マスク位置制御機構22は、検出センサ17、19により得られるパターン像がマスク4の膜厚方向に対して変化するようにマスク4の膜厚方向のパターン部位と検出センサ17、19により得られるパターン像との合焦関係を変更する合焦関係変更手段として機能する。
【0027】
検出光学系15、16には合焦制御機構23、24がそれぞれ設けられ、この合焦制御機構23、24は合焦レンズ18、20をその光軸方向(Y−Y’方向)に制御する機能を有する。マスク4と対物レンズOLとの距離Lを一定に保持して、この合焦レンズ18、20を光軸方向に調整すると、像面M2に対する合焦レンズ18、20によるパターン像の合焦位置が変わり、検出センサ17、19に形成されるパターン像のピントの微調整が行われる。従って、合焦制御機構23、24も検出センサ17、19により得られるパターン像がマスク4の膜厚方向に対して変化するようにマスク4の膜厚方向のパターン部位と検出センサ17、19により得られるパターン像との合焦関係を変更する合焦関係変更手段として機能することになる。
【0028】
そのマスク位置制御機構22、合焦制御機構23、24は信号処理系25によって制御され、信号処理系25は検出センサ17、19に得られたパターン像を設計的に予定されている基準画像と比較して、マスク4の欠陥の有無を検査する。
【0029】
また、信号処理系は検出センサ17、19により得られたパターン像を画像データとして画像モニタ(図示を略す)に出力し、このマスク欠陥検査装置では、画像モニタの画面上でパターン像が観察可能とされている。
【0030】
欠陥の種類の識別は、例えば、石英ガラス5の表面5aにピントが合ったときに得られたパターン像による欠陥と膜形成物質の表面にピントが合ったときに得られたパターン像による欠陥とを比較検討することにより行う。
【0031】
パターン6の膜厚方向の断面構造は、図3(a)〜図3(c)に例示するように各種のものが存在するので、信号処理系25にこの断面構造に従ったデータを予め記憶させ、検査すべきマスク4の断面構造によって、マスク4の対物レンズOLに対する距離を決定するようにすれば、欠陥検査を迅速に行うことができる。
【0032】
また、マスク4の膜厚方向のパターン部位と検出センサ17、19により得られるパターン像との合焦関係を、マスク4に付着した異物を検査するのかパターンを形成する膜形成物質の残存物を検査するのかの検査対象情報に基づいて、マスク4の対物レンズOLに対する距離を決定するようにしても良い。
【0033】
なお、この実施例1では、照明光学系2はマスク4の異なる領域14a、14bを別々に照明する構成としたが、これは、説明の便宜のためであって、領域14a、14bを含む広い領域を照明するように照明光学系を構成しても良い。
(実施例2)
図10は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第2実施例を示す模式図である。このマスク欠陥検査装置では、各検出光学系15、16に合焦レンズ18、20を通して得られた照明光を二分割するハーフミラー26、27が設けられている。このハーフミラー26、27の反射方向先方には、検出センサ17a、17b、19a、19bがそれぞれ設けられている。
【0034】
その検出センサ17aからハーフミラー26までの距離L1と検出センサ17bからハーフミラー26までの距離L2とは互いに異ならされている。同様に、その検出センサ19aからハーフミラー27までの距離L1’と検出センサ19bからハーフミラー27までの距離L2’も互いに異ならされている。従って、像面M2に対する検出センサ17a(19a)と検出センサ17b(19b)との距離が異なることになり、このように、複数個の検出センサを少なくとも一方の検出光学系に像面M2に対する距離を異ならせて設ける構成とすると、ピント面が各検出センサ17a(19a)、17b(19b)についてそれぞれ異なることになり、各検出センサ17a(19a)により得られるパターン像と検出センサ17b(19b)により得られるパターン像とはマスク4の厚さ方向の互いに異なるパターン部位の像となり、マスク4の厚さ方向いずれのパターン部位に欠陥があるのかを迅速に識別できることになる。
【0035】
例えば、図5(c)に示すように、石英ガラス5の表面5aに異物付着欠陥11が存在するのか溝8に異物付着欠陥11が存在するのかを迅速に検査できる。
(実施例3)
図11は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第3実施例を示す模式図である。このマスク欠陥検査装置では、照明光学系2は、マスク4の石英ガラス5の表面5aの側からマスク4を照明する透過方式照明光学系2Aと、マスク4の石英ガラス5の裏面5bの側からマスク4を照明する反射方式照明光学系2Bとを備えている。ここでは、透過方式照明光学系2Aに、透過照明光と反射照明光との間で照明光の切り換えを行う照明光切り換え機構2Cが設けられている。
【0036】
その反射方式照明光学系2Bは、図12に示すように、図示を略す集光レンズと対物レンズOLに向けて照明光を反射する反射ミラー28を備え、ケーラー照明法によりマスク4を照明するもので、集光レンズは対物レンズOLの焦点面に光源1の光源像を形成し、対物レンズOLはその照明光を平行光束に変換して反射照明光として領域14aを照明する。
【0037】
検出光学系15はその領域14aに対物レンズOLを介して臨むように設置され、検出光学系16はその領域14bに対物レンズOLを介して臨むように設置され、検出光学系16は透過照明光により照明された領域14bのパターン像を検出センサ19に形成する透過検出光学系として機能し、検出光学系15は反射照明光により照明された領域14aのパターン像を検出センサ17に形成する反射検出光学系として機能する。
【0038】
同じ領域を透過光方式と反射光方式とにより同時に照明してパターン像を同一の検出光学系に採り込むと、パターン像同士が重なり合うため、像の区別が容易でないが、このように、検出光学系15、16を透過検出光学系と反射検出光学系とに使い分け、かつ、同時に異なる領域14a、14bを照明することにすれば、パターン像が重なることなく同時に採り込むことができ、異物がマスク4に付着しているか、マスク4にパターンを形成するための膜形成物質が残存しているかの識別を迅速に行うことができる。
【0039】
この場合にも、マスク4の膜厚方向のパターン部位と検出センサ17、19により得られるパターン像との合焦関係を、マスク4に付着した異物を検査するのかパターンを形成する膜形成物質の残存物を検査するのかの検査対象情報に基づいて、マスク4の対物レンズOLに対する距離Lを決定するようにすることができる。
【0040】
すなわち、検査前に行うキャリブレーションにより、石英ガラス5の表面5aの位置と膜形成物質の表面6aの位置とを算出し、検査対象がマスク4に付着している膜形成物質の残存物であるのか、マスク4に付着している異物であるのかに基づいて、検出センサ17、19のピントの合う位置を予め設定するようにすれば、欠陥検査の迅速性を確保することができる。
【0041】
また、照明光切り換え機構2Cを用いて、照明光学系2Aを透過照明による照明方式から反射照明による照明方式に切り換えることにすれば、同一の領域14bについて透過照明によるパターン像と反射照明によるパターン像とを同一の検出光学系16により採り込むことができ、これらのパターン像同士を比較することにより、欠陥の識別をより一層容易に行うことができる。
【0042】
なお、その照明光切り換え機構2Cには、公知の構造を用いることができるので、その詳細な構造については説明を省略する。
(実施例4)
図13は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第4実施例を示す模式図である。このマスク欠陥検査装置では、実施例2と同様に、各検出光学系15、16に合焦レンズ18、20を通して得られた照明光を二分割するハーフミラー26、27が設けられている。このハーフミラー26、27の反射方向先方には、検出センサ17a、17b、19a、19bがそれぞれ設けられている。その検出センサ17aからハーフミラー26までの距離L1と検出センサ17bからハーフミラー26までの距離L2も、実施例2と同様に互いに異ならされている。更に、その検出センサ19aからハーフミラー27までの距離L1’と検出センサ19bからハーフミラー27までの距離L2’も互いに異ならされている。
【0043】
この実施例4では、各検出センサ17a、17b、19a、19bはセンサ移動機構29、30によりその検出光学系15、16の光軸方向にそれぞれ移動可能とされている。
【0044】
このものでは、マスク4と対物レンズOLとの距離Lを一定に保持して、かつ、合焦レンズ18,20の対物レンズOLに対する位置関係を一定に保持して、この検出センサ17a、17b、19a、19bを光軸方向に移動させると、像面M2に対する検出センサ17a、17b、19a、19bによるパターン像の合焦位置が変わり、検出センサ17a、17b、19a、19bに形成されるパターン像のピントの微調整が行われる。
【0045】
従って、この実施例4では、センサ移動機構29、30が検出センサ17a、17b、19a、19bにより得られるパターン像をマスク4の膜厚方向に対して変化させるようにマスク4の膜厚方向のパターン部位と検出センサ17a、17b、19a、19bにより得られるパターン像との合焦関係を変更する合焦関係変更手段として機能することになる。
【0046】
以上、各実施例では、マスク4を対物レンズOLに対してその光軸方向に移動させて対物レンズOLとマスク4との距離Lを変化させるマスク移動機構により合焦関係変更手段を構成したが、対物レンズOLを光軸方向に移動させる対物レンズ移動機構により合焦関係変更手段を構成しても良い。
【符号の説明】
【0047】
2…照明光学系
4…マスク
15、16…検出光学系
17、19…検出センサ
18、20…合焦レンズ
21…反射ミラー
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥(例えば、断線、細り、又は異物の付着)を検査するマスク欠陥検査装置の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、半導体の製造に使用されるフォトマスクに形成されたパターンの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置には、パターンが描かれたチップを一個の検出光学系を用いて観察し、この観察画像を設計データによる基準画像と比較してマスクの欠陥を比較するようにしたものが知られている。
【0003】
また、この種の従来のマスク欠陥検査装置では、検出光学系として反射照明光学系と透過照明光学系とを有し、マスクの欠陥をより一層高感度に行うことができるようにしたものも知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
ところで、近時、この種のマスク欠陥検査装置では、半導体デバイスの微細化の進展に伴って、露光や検査に用いられる照明光がより一層短波長化され、深紫外線(DUV)が照明光として利用されるようになってきている。
【0005】
その一方、マスク欠陥検査装置に用いられる検出光学系は、高分解能顕微鏡と同等の性能を有しており、高NAの対物レンズを用いるため、解像力が高いが焦点深度が浅いという性質を有し、短波長になればなるほど焦点深度が浅くなるという性質を有している。
【0006】
そこで、この種の従来の装置では、検出光学系のピント面を微調整して検査を行うと共に、透過光照明光による検査と反射光照明光による検査とを切り換えて行うことにより、検出した欠陥が主として膜形成物質の残りであるかマスクへの異物の付着であるかを識別したりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平10−97053号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところが、この種のマスク検査装置では、短波長化が要請されて焦点深度が浅くなる傾向にある一方において、検査対象としてのマスクのパターンの膜厚寸法は厚くなる傾向にあり、透過照明による検査と反射照明による検査とでピント面の微調整に厳しい精度が要求されると共に、その調整範囲を大きくすることが要求され、マスクの欠陥検査の迅速性、マスクの欠陥の識別性の面で支障が生じている。
【0009】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、照明光の短波長化にもかかわらずかつマスクのパターンの膜厚が厚くなってもマスクの欠陥検査を一度に行うことができかつその欠陥の種類の識別も容易に行うことができるマスク欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
請求項1に記載のマスク欠陥検査装置は、
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面と反対の面の側から前記パターン形成面の互いに異なる第1及び第2の領域に同時に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域を透過した光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域を透過した光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域を透過した光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域を透過した光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域から透過した光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載のマスク欠陥検査装置は、
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面と反対の面の側から前記パターン形成面の第1の領域に光を照明し、同時に前記パターン形成面の側から前記第1の領域とは異なる前記パターン形成面の第2の領域に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域を透過した光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域で反射された光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域を透過した光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域で反射された光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域を透過した光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記マスクのパターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とする。
【0012】
請求項3に記載のマスク欠陥検査装置は、
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面の側から前記パターン形成面の第1の領域に光を照明し、同時に前記パターン形成面と反対の面の側から前記第1の領域とは異なる前記パターン形成面の第2の領域に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域で反射された光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域を透過した光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域で反射された光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域を透過した光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域で反射された光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とする。
【0013】
請求項4に記載のマスク欠陥検査装置は、
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面の側から前記パターン形成面の互いに異なる第1及び第2の領域に同時に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域で反射された光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域で反射された光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域で反射された光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域で反射された光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域で反射された光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
請求項1ないし請求項4に記載の発明によれば、結像面近傍の反射ミラーにより第1領域での光のみを反射させることにより、一般的な任意の位置に設置したハーフミラーで第1領域及び第2領域の光をまとめて分岐する方法と比較して、光量の損失を低減できる。その結果、マスク欠陥の信号を精度良く検出センサで検出できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】図1は本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例1の光学系を模式的に示す図である。
【図2】図2はマスクに形成されたパターンの一例を示す模式図である。
【図3】図3はマスクの種類を説明するための図であって、(a)は石英ガラスの表面に膜形成物質により所定のパターンを形成した状態を示し、(b)は石英ガラスの表面に膜形成物質と位相シフタとによりパターンを形成した状態を示し、(c)は石英ガラスの表面に膜形成物質を設けると共に溝を刻設してパターンを形成した状態を示す。
【図4】図4はマスクに生じる欠陥の一例を示し、(a)はパターンの細りを示し、(b)は膜形成物質と膜形成物質との間に膜形成物質が残存している場合を示し、(c)は膜形成物質の表面に異物が付着している状態を示す。
【図5】図5はマスクに生じる欠陥を断面方向から見た場合の一例を示すもので、(a)は膜形成物質の表面に付着した異物を示し、(b)は石英ガラスの表面と位相シフタ物質の表面に異物が付着して状態を示し、(c)は溝に異物が付着していると共に、膜形成物質の表面に膜形成物質の残存物が存在する場合を示している。
【図6】図6はケーラー照明法による照明光学系の一般的概念を説明するための光学図である。
【図7】図7は図1に示す照明光学系により照明されたマスクの異なる領域と、これらの領域に対応する検出光学系の配置関係を模式的に示す図である。
【図8】図8は図7に示す領域の対物レンズの位置関係を示す平面図である。
【図9】図9はマスクの膜厚方向パターン部位と物面と像面との関係を概念的に示す図である。
【図10】図10は本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例2の光学系を模式的に示す図である。
【図11】図11は本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例3の光学系を模式的に示す図である。
【図12】図12は図11に示す検出光学系と照明領域との関係を模式的に示す図である。
【図13】図13は本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例3の光学系を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【0016】
以下に、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
(実施例1)
図1は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第1実施例を示し、この図1において、1は照明光源、2は照明光学系、3はコンデンサレンズ、4は試料としてのマスク、OLは対物レンズである。
【0017】
マスク4には、例えば、図2に模式的に示すように、透明基板としての石英ガラス5の表面に膜形成物質としてのCrによりパターン6が形成される。そのマスク4に形成されるパターン6の膜厚方向の断面構造には各種のものがあり、図3(a)は石英ガラス5の表面に膜形成物質としてのCr膜を設けてパターン6を形成したもの、図3(b)は石英ガラス5の表面5aにCr膜を等間隔で設けると共に、Cr膜とCr膜との間に位相シフタ物質7を設けてパターン6を形成したもの、図3(c)は石英ガラス5の表面5aにCr膜を等間隔で設けると共に、石英ガラス5の表面5aに溝8を刻設してパターン6を形成したものである。
【0018】
この種のマスク4は、石英ガラス5の表面5aにCrを蒸着し、フォトレジストを塗布した後、その一部を露光し、エッチングによりCrを除去すること等によって形成されるが、平面的に見た場合、図4(a)に模式的に示すように、パターン6を形成するCr膜の一部が除去されてパターン6が細くなるというパターン細り欠陥9、図4(b)に示すようにパターン6を形成するCr膜とCr膜とを橋渡しするようにして膜形成物質としてのCrが残存するという膜形成物質残存欠陥10、図4(c)に示すようにパターン6を形成するCr膜の表面6aへの異物の付着という異物付着欠陥11等の各種の欠陥が存在する場合がある。
【0019】
これらの欠陥をパターン6の膜厚方向に断面して見た場合、例えば、異物付着欠陥11は図5(a)に示すようにCr膜の表面6aに存在することもあれば、図5(b)に示すように位相シフタ物質7の表面又は石英ガラス5の表面5aに存在していたり、図5(c)に示すように溝8に存在していたりすることがあり、また、膜形成物質残存欠陥10は、図5(c)に示すように、石英ガラス5の表面5aではなく、Cr膜の表面6aとCr膜の表面6aとの間を掛け渡すようにして存在する場合もある。
【0020】
照明光源1にはレーザーが用いられ、照明光学系2はレーザ可干渉性低減機構とインテグレータとを備えており、この照明光学系2の構造は例えば、特開2002−39960号公報、特願2003−209043号に開示されているので、その詳細な説明は省略する。
【0021】
マスク4はコンデンサレンズ3を用いて周知のケーラー照明法によって照明され、照明光源1は、図6に模式的に示すように、集光レンズ12によってコンデンサレンズ3の前側焦点面f1にいったん光源像1’として結像され、前側焦点面f1から出射された照明光は平行光束Pとしてマスク4を照明する。なお、13は開口絞りである。
【0022】
その照明光学系2は、図7に模式的に示すように、マスク4の異なる領域14a、14bを照明する。対物レンズOLはそのマスク4に臨んでいる。マスク4にはその対物レンズOLを介して検出光学系15、16が臨んでいる。検出光学系15は、図7に模式的に示すように、対物レンズOLを通じて得られる領域14aからの透過照明光を採り込んで領域14aに基づくパターン像を検出センサ17に形成する合焦レンズ18を有し、検出光学系16は、対物レンズOLを通じて得られる領域14bからの透過照明光を採り込んで領域14bのパターンの像を検出センサ19に形成する合焦レンズ20を有する。ここでは、領域14a、14bの位置関係を対物レンズOLの光軸O1に直交する平面内で見た場合、図8に模式的に示すように、領域14aと領域14bとは光軸O1を挟んで対称位置に設けられている。なお、21はその領域14bからの照明光を合焦レンズ20に向けて反射する全反射ミラーである。ミラー21はマスク4の結像面近傍に設けられている。
【0023】
マスク4は、図1に示すマスク位置制御機構22によって対物レンズOLの光軸方向(矢印X−X’方向)に移動可能とされ、マスク4の石英ガラス5の表面5aから対物レンズOLの中心までの距離Lが変更可能とされている。
【0024】
対物レンズOLに対する物面M1と像面M2との共役関係は、対物レンズOLの光学性能によって定まり、図9に模式的に示すように、石英ガラス5の表面5aの領域14a、14bが物面M1上にあり、検出センサ17、19が像面M2上にあるとすると、検出センサ17、19には石英ガラス5の表面5aの領域14a、14bに存在するパターン部位に対応するパターン像が形成される。
【0025】
ここで、マスク4を矢印X方向に光軸O1に沿って移動させて、石英ガラス5の裏面5bを物面M1に位置させると、検出センサ17、19には石英ガラス5の裏面5bの領域14a’、14b’に存在するパターン部位に対応するパターン像が形成される。
【0026】
すなわち、マスク位置制御機構22によりマスク4と対物レンズ14との間の距離Lを変えると、物面M1のマスク4に対する膜厚方向位置が相対的に変化するため、検出センサ17、19により得られるパターン部位のパターン像が膜厚方向に変化する。従って、マスク位置制御機構22は、検出センサ17、19により得られるパターン像がマスク4の膜厚方向に対して変化するようにマスク4の膜厚方向のパターン部位と検出センサ17、19により得られるパターン像との合焦関係を変更する合焦関係変更手段として機能する。
【0027】
検出光学系15、16には合焦制御機構23、24がそれぞれ設けられ、この合焦制御機構23、24は合焦レンズ18、20をその光軸方向(Y−Y’方向)に制御する機能を有する。マスク4と対物レンズOLとの距離Lを一定に保持して、この合焦レンズ18、20を光軸方向に調整すると、像面M2に対する合焦レンズ18、20によるパターン像の合焦位置が変わり、検出センサ17、19に形成されるパターン像のピントの微調整が行われる。従って、合焦制御機構23、24も検出センサ17、19により得られるパターン像がマスク4の膜厚方向に対して変化するようにマスク4の膜厚方向のパターン部位と検出センサ17、19により得られるパターン像との合焦関係を変更する合焦関係変更手段として機能することになる。
【0028】
そのマスク位置制御機構22、合焦制御機構23、24は信号処理系25によって制御され、信号処理系25は検出センサ17、19に得られたパターン像を設計的に予定されている基準画像と比較して、マスク4の欠陥の有無を検査する。
【0029】
また、信号処理系は検出センサ17、19により得られたパターン像を画像データとして画像モニタ(図示を略す)に出力し、このマスク欠陥検査装置では、画像モニタの画面上でパターン像が観察可能とされている。
【0030】
欠陥の種類の識別は、例えば、石英ガラス5の表面5aにピントが合ったときに得られたパターン像による欠陥と膜形成物質の表面にピントが合ったときに得られたパターン像による欠陥とを比較検討することにより行う。
【0031】
パターン6の膜厚方向の断面構造は、図3(a)〜図3(c)に例示するように各種のものが存在するので、信号処理系25にこの断面構造に従ったデータを予め記憶させ、検査すべきマスク4の断面構造によって、マスク4の対物レンズOLに対する距離を決定するようにすれば、欠陥検査を迅速に行うことができる。
【0032】
また、マスク4の膜厚方向のパターン部位と検出センサ17、19により得られるパターン像との合焦関係を、マスク4に付着した異物を検査するのかパターンを形成する膜形成物質の残存物を検査するのかの検査対象情報に基づいて、マスク4の対物レンズOLに対する距離を決定するようにしても良い。
【0033】
なお、この実施例1では、照明光学系2はマスク4の異なる領域14a、14bを別々に照明する構成としたが、これは、説明の便宜のためであって、領域14a、14bを含む広い領域を照明するように照明光学系を構成しても良い。
(実施例2)
図10は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第2実施例を示す模式図である。このマスク欠陥検査装置では、各検出光学系15、16に合焦レンズ18、20を通して得られた照明光を二分割するハーフミラー26、27が設けられている。このハーフミラー26、27の反射方向先方には、検出センサ17a、17b、19a、19bがそれぞれ設けられている。
【0034】
その検出センサ17aからハーフミラー26までの距離L1と検出センサ17bからハーフミラー26までの距離L2とは互いに異ならされている。同様に、その検出センサ19aからハーフミラー27までの距離L1’と検出センサ19bからハーフミラー27までの距離L2’も互いに異ならされている。従って、像面M2に対する検出センサ17a(19a)と検出センサ17b(19b)との距離が異なることになり、このように、複数個の検出センサを少なくとも一方の検出光学系に像面M2に対する距離を異ならせて設ける構成とすると、ピント面が各検出センサ17a(19a)、17b(19b)についてそれぞれ異なることになり、各検出センサ17a(19a)により得られるパターン像と検出センサ17b(19b)により得られるパターン像とはマスク4の厚さ方向の互いに異なるパターン部位の像となり、マスク4の厚さ方向いずれのパターン部位に欠陥があるのかを迅速に識別できることになる。
【0035】
例えば、図5(c)に示すように、石英ガラス5の表面5aに異物付着欠陥11が存在するのか溝8に異物付着欠陥11が存在するのかを迅速に検査できる。
(実施例3)
図11は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第3実施例を示す模式図である。このマスク欠陥検査装置では、照明光学系2は、マスク4の石英ガラス5の表面5aの側からマスク4を照明する透過方式照明光学系2Aと、マスク4の石英ガラス5の裏面5bの側からマスク4を照明する反射方式照明光学系2Bとを備えている。ここでは、透過方式照明光学系2Aに、透過照明光と反射照明光との間で照明光の切り換えを行う照明光切り換え機構2Cが設けられている。
【0036】
その反射方式照明光学系2Bは、図12に示すように、図示を略す集光レンズと対物レンズOLに向けて照明光を反射する反射ミラー28を備え、ケーラー照明法によりマスク4を照明するもので、集光レンズは対物レンズOLの焦点面に光源1の光源像を形成し、対物レンズOLはその照明光を平行光束に変換して反射照明光として領域14aを照明する。
【0037】
検出光学系15はその領域14aに対物レンズOLを介して臨むように設置され、検出光学系16はその領域14bに対物レンズOLを介して臨むように設置され、検出光学系16は透過照明光により照明された領域14bのパターン像を検出センサ19に形成する透過検出光学系として機能し、検出光学系15は反射照明光により照明された領域14aのパターン像を検出センサ17に形成する反射検出光学系として機能する。
【0038】
同じ領域を透過光方式と反射光方式とにより同時に照明してパターン像を同一の検出光学系に採り込むと、パターン像同士が重なり合うため、像の区別が容易でないが、このように、検出光学系15、16を透過検出光学系と反射検出光学系とに使い分け、かつ、同時に異なる領域14a、14bを照明することにすれば、パターン像が重なることなく同時に採り込むことができ、異物がマスク4に付着しているか、マスク4にパターンを形成するための膜形成物質が残存しているかの識別を迅速に行うことができる。
【0039】
この場合にも、マスク4の膜厚方向のパターン部位と検出センサ17、19により得られるパターン像との合焦関係を、マスク4に付着した異物を検査するのかパターンを形成する膜形成物質の残存物を検査するのかの検査対象情報に基づいて、マスク4の対物レンズOLに対する距離Lを決定するようにすることができる。
【0040】
すなわち、検査前に行うキャリブレーションにより、石英ガラス5の表面5aの位置と膜形成物質の表面6aの位置とを算出し、検査対象がマスク4に付着している膜形成物質の残存物であるのか、マスク4に付着している異物であるのかに基づいて、検出センサ17、19のピントの合う位置を予め設定するようにすれば、欠陥検査の迅速性を確保することができる。
【0041】
また、照明光切り換え機構2Cを用いて、照明光学系2Aを透過照明による照明方式から反射照明による照明方式に切り換えることにすれば、同一の領域14bについて透過照明によるパターン像と反射照明によるパターン像とを同一の検出光学系16により採り込むことができ、これらのパターン像同士を比較することにより、欠陥の識別をより一層容易に行うことができる。
【0042】
なお、その照明光切り換え機構2Cには、公知の構造を用いることができるので、その詳細な構造については説明を省略する。
(実施例4)
図13は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第4実施例を示す模式図である。このマスク欠陥検査装置では、実施例2と同様に、各検出光学系15、16に合焦レンズ18、20を通して得られた照明光を二分割するハーフミラー26、27が設けられている。このハーフミラー26、27の反射方向先方には、検出センサ17a、17b、19a、19bがそれぞれ設けられている。その検出センサ17aからハーフミラー26までの距離L1と検出センサ17bからハーフミラー26までの距離L2も、実施例2と同様に互いに異ならされている。更に、その検出センサ19aからハーフミラー27までの距離L1’と検出センサ19bからハーフミラー27までの距離L2’も互いに異ならされている。
【0043】
この実施例4では、各検出センサ17a、17b、19a、19bはセンサ移動機構29、30によりその検出光学系15、16の光軸方向にそれぞれ移動可能とされている。
【0044】
このものでは、マスク4と対物レンズOLとの距離Lを一定に保持して、かつ、合焦レンズ18,20の対物レンズOLに対する位置関係を一定に保持して、この検出センサ17a、17b、19a、19bを光軸方向に移動させると、像面M2に対する検出センサ17a、17b、19a、19bによるパターン像の合焦位置が変わり、検出センサ17a、17b、19a、19bに形成されるパターン像のピントの微調整が行われる。
【0045】
従って、この実施例4では、センサ移動機構29、30が検出センサ17a、17b、19a、19bにより得られるパターン像をマスク4の膜厚方向に対して変化させるようにマスク4の膜厚方向のパターン部位と検出センサ17a、17b、19a、19bにより得られるパターン像との合焦関係を変更する合焦関係変更手段として機能することになる。
【0046】
以上、各実施例では、マスク4を対物レンズOLに対してその光軸方向に移動させて対物レンズOLとマスク4との距離Lを変化させるマスク移動機構により合焦関係変更手段を構成したが、対物レンズOLを光軸方向に移動させる対物レンズ移動機構により合焦関係変更手段を構成しても良い。
【符号の説明】
【0047】
2…照明光学系
4…マスク
15、16…検出光学系
17、19…検出センサ
18、20…合焦レンズ
21…反射ミラー
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面と反対の面の側から前記パターン形成面の互いに異なる第1及び第2の領域に同時に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域を透過した光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域を透過した光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域を透過した光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域を透過した光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域から透過した光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【請求項2】
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面と反対の面の側から前記パターン形成面の第1の領域に光を照明し、同時に前記パターン形成面の側から前記第1の領域とは異なる前記パターン形成面の第2の領域に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域を透過した光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域で反射された光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域を透過した光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域で反射された光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域を透過した光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記マスクのパターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【請求項3】
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面の側から前記パターン形成面の第1の領域に光を照明し、同時に前記パターン形成面と反対の面の側から前記第1の領域とは異なる前記パターン形成面の第2の領域に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域で反射された光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域を透過した光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域で反射された光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域を透過した光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域で反射された光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【請求項4】
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面の側から前記パターン形成面の互いに異なる第1及び第2の領域に同時に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域で反射された光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域で反射された光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域で反射された光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域で反射された光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域で反射された光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【請求項1】
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面と反対の面の側から前記パターン形成面の互いに異なる第1及び第2の領域に同時に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域を透過した光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域を透過した光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域を透過した光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域を透過した光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域から透過した光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【請求項2】
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面と反対の面の側から前記パターン形成面の第1の領域に光を照明し、同時に前記パターン形成面の側から前記第1の領域とは異なる前記パターン形成面の第2の領域に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域を透過した光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域で反射された光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域を透過した光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域で反射された光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域を透過した光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記マスクのパターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【請求項3】
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面の側から前記パターン形成面の第1の領域に光を照明し、同時に前記パターン形成面と反対の面の側から前記第1の領域とは異なる前記パターン形成面の第2の領域に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域で反射された光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域を透過した光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域で反射された光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域を透過した光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域で反射された光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【請求項4】
半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置であって、
前記マスクのパターン形成面の側から前記パターン形成面の互いに異なる第1及び第2の領域に同時に光を照明する照明光学系と、
前記第1の領域で反射された光を取り込む第1の検出センサと、
前記第2の領域で反射された光を取り込む第2の検出センサと、
前記第1の領域で反射された光を前記第1の検出センサに結像する第1の検出光学系と、
前記第2の領域で反射された光を前記第2の検出センサに結像する第2の検出光学系と、
前記パターン形成面と前記第1及び前記第2の検出センサとの間の前記パターン形成面の結像面近傍に設けられ、前記第1の領域で反射された光を反射して前記第1の検出光学系に導く反射ミラーと、
前記第1の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第1の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第1の合焦レンズと、
前記第2の検出光学系内に設置され、前記パターン形成面と前記第2の検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を前記マスクの膜厚に応じて変更する第2の合焦レンズと、
を備えることを特徴とするマスク欠陥検査装置。
【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2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2011−17714(P2011−17714A)
【公開日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−193010(P2010−193010)
【出願日】平成22年8月31日(2010.8.31)
【分割の表示】特願2004−81767(P2004−81767)の分割
【原出願日】平成16年3月22日(2004.3.22)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【出願人】(000220343)株式会社トプコン (904)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年1月27日(2011.1.27)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年8月31日(2010.8.31)
【分割の表示】特願2004−81767(P2004−81767)の分割
【原出願日】平成16年3月22日(2004.3.22)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【出願人】(000220343)株式会社トプコン (904)
【Fターム(参考)】
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