検査装置、及び検査方法
【課題】レビュー機能を簡単に実現することができる検査装置、及び検査方法を提供する。
【解決手段】本発明の一態様にかかる検査装置は、ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査装置であって、凸面鏡１５ｂと凹面鏡１５ａの２枚のミラーを有するシュバルツシルト拡大光学系１５と、検査対象の拡大投影像を撮像するＴＤＩカメラ１９と、を備え、シュバルツシルト拡大光学系１５による検査対象の拡大像が、単一の凹面鏡１８によって、ＴＤＩカメラ１９上に拡大投影されているものである。
【解決手段】本発明の一態様にかかる検査装置は、ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査装置であって、凸面鏡１５ｂと凹面鏡１５ａの２枚のミラーを有するシュバルツシルト拡大光学系１５と、検査対象の拡大投影像を撮像するＴＤＩカメラ１９と、を備え、シュバルツシルト拡大光学系１５による検査対象の拡大像が、単一の凹面鏡１８によって、ＴＤＩカメラ１９上に拡大投影されているものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程におけるリソグラフィ工程としてＥＵＶリソグラフィ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）で利用されるＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査装置、及び検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の微細化を担うリソグラフィ技術に関しては、現在、露光波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを露光光源としたＡｒＦリソグラフィが量産適用されている。また、露光装置の対物レンズとウェハとの間を水で満たして、解像度を高める液浸技術（ＡｒＦ液浸リソグラフィと呼ばれる。）も量産に利用され始めている。さらに一層の微細化を実現するために、露光波長１３．５ｎｍのＥＵＶリソグラフィの実用化に向けて様々な技術開発が行われている。
【０００３】
ＥＵＶマスクの構造に関して、図７を用いて説明する。図７は、ＥＵＶマスクのブランク（ブランクスともいう）の構成を示す断面図である。図７に示したように、低熱膨張性ガラスから成る基板５１の上に、ＥＵＶ光を反射させるための多層膜５２が付けられている。多層膜５２は、通常、モリブデンとシリコンを交互に数十層積み重ねた構造になっている。これにより、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を垂直で約６５％も反射させることができる。この多層膜５２の上にＥＵＶ光を吸収する吸収体５４が付けられ、ブランクができる。ただし吸収体５４と多層膜５２の間には保護膜５３（バッファレイヤー、及びキャッピングレイヤーと呼ばれる膜）が付けられる。実際に露光に使うためにレジストでパターン形成させることで、パターン付きＥＵＶマスクが完成する。本明細書では、基板５１、ブランク、及びパターン付きＥＵＶマスクの全ての検査装置を対象としたものであるため、これらを特に区別しない場合は、単にＥＵＶマスクと呼ぶものとする。
【０００４】
ＥＵＶマスクにおける特に基板やブランクにおいて許容できない欠陥の最小の大きさと深さは、従来のＡｒＦマスクの場合に比べると極めて小さくなっている。このことから、ＥＵＶマスクにおける欠陥の検出が難しくなっている。そこで、検査光源にＥＵＶ光、すなわち波長１３．５ｎｍの露光光と同じ波長の照明光によって検査することで、波長の１／１０程度の微小な凹凸欠陥も検出できるとされている。露光光と同じ波長で検査することをアクティニック（Ａｃｔｉｎｉｃ）検査と呼ばれており、特にＥＵＶマスクでは、アクティニック検査が重要になっている。
【０００５】
なお、ＥＵＶマスクのブランク（以下、単にブランクと呼ぶ。）を対象としたアクティニック検査装置（Ａｃｔｉｎｉｃ Ｍａｓｋ Ｂｌａｎｋ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍであり、以下、ＡＢＩ装置と略す。）に関しては、例えば、下記非特許文献１において示されているように、Ｓｅｌｅｔｅ（株式会社 半導体先端テクノロジーズ）で開発が進められてきた。
【０００６】
ここで、ＳｅｌｅｔｅのＡＢＩ装置９００の構成について、図８を用いて簡単に説明する。図８は、ＡＢＩ装置の構成を示す図である。ＥＵＶ光源１は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を発生させる。ＥＵＶ光源１から取り出されたＥＵＶ光ＥＵＶ１を、平面鏡２で折り返す。平面鏡２で折り返されたＥＵＶ光ＥＵＶ２を、ステージ３上のブランク４の検査領域に集光させる。このＥＵＶ光ＥＵＶ２の照射によって、検査領域に存在する欠陥から発生する散乱光を、ＣＣＤ９が検出する。
【０００７】
照明法としては、弱い散乱光を感度良く検出するために暗視野照明が用いられる。欠陥から発生する散乱光Ｓ１ａ、Ｓ２ａは、拡大率２６倍のシュバルツシルト拡大光学系５で拡大される。なお、シュバルツシルト（Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ）光学系とは、一般に凹面鏡と凸面鏡の２つの球面鏡で構成される光学系であり、平面像の拡大あるいは縮小に用いられる。図８のＡＢＩ装置９００では、平面像を拡大するために用いられるため、ここではシュバルツシルト拡大光学系５と呼ぶ。ただし、凹面鏡としては、球面収差を抑制するために、完全な球面ではなく、僅かに非球面の形状にする場合もある。このシュバルツシルト拡大光学系５によって、ブランク４における検査領域を２６倍に拡大して、ＣＣＤ９に拡大投影している。なお、ＣＣＤ９における信号処理として、ＴＤＩ動作させる場合が多いため、ＴＤＩカメラと呼ばれることもある。
【０００８】
ＡＢＩ装置９００のシュバルツシルト拡大光学系５では、ブランク４から発生する散乱光Ｓ１ａ、Ｓ２ａは、先ず凹面鏡５ａに当たり、次に凸面鏡５ｂに当たる。このため、ブランク４に近い側に配置されるのが凸面鏡５ｂである。ただし、その凸面鏡５ｂとブランク４との間には、平面鏡２を配置する必要があるため、凸面鏡５ｂとブランク４との間には、１００ｍｍ前後のワークディスタンスが必要になっている。
【０００９】
その際に、１００ｍｍ前後のワークディスタンスで２６倍前後のシュバルツシルト拡大光学系５を構成しようとすると、投影像が形成される位置（つまりＣＣＤ９を配置する位置）までの距離としては、ブランク４から１ｍ程度もとる必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｔｓｕｎｅｏ Ｔｅｒａｓａｗａ, ｅｔ.ａｌ., "ＥＵＶＬ Ｍａｓｋ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ," Ｔｈｅ ２００９ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ, Ｊｕｎｅ ３０, ２００９.
【非特許文献２】Ａ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ａｃｔｉｎｉｃ ＥＵＶ Ｍａｓｋ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｔｏｏｌ, Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ. ５７５１, ｐｐ.６６０−６６ＩＸ, ２００５.
【非特許文献３】ＥＵＶ Ａｃｔｉｎｉｃ Ｍａｓｋ Ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＳＥＭＡＴＥＣＨ Ｂｅｒｋｅｌｅｙ Ａｃｔｉｎｉｃ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｔｏｏｌ, ＲＩ−Ｐ０４, ２０１０ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ, Ｏｃｔｏｂｅｒ １７−２０, ２０１０, Ｋｏｂｅ Ｊａｐａｎ.
【非特許文献４】Ａｃｔｉｎｉｃ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ＥＵＶ Ｍａｓｋｓ, Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ. ７６３６, ｐ.７６３６１Ｃ, ２０１０.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上に説明したように、光学系の拡大倍率が２６倍と低いため、欠陥を検出したとしても、欠陥座標のみが判る程度である。このため、ＡＢＩ装置が、欠陥形状が判るレビュー機能を備えていることが望ましい。ＳｅｌｅｔｅのＡＢＩ装置では、１０００×１０００画素のＣＣＤを用いており、マスク上の０．５ｍｍ角がＣＣＤ面に拡大投影されるようになっている。すなわち、ＣＣＤの１画素に対応するのは、マスク面で０．５ミクロンのサイズであるため、サブミクロンサイズの欠陥形状を観察することはできない。
【００１２】
なお、シュバルツシルト拡大光学系に関して、レビュー機能が利用できるように、もしも数百倍の高倍率を実現しようとするならば、マスク面からＣＣＤまでの距離がさらに長くなる。具体的には図９に示したシュバルツシルト拡大光学系のシミュレーションによる設計例から判るように、もしも２００倍の倍率が得られるシュバルツシルト拡大光学系を実現しようとすれば、マスクからＣＣＤまでの距離が１０ｍも必要になる。よって、半導体用の計測装置としては非現実的なサイズになってしまう。
【００１３】
そこで、実用的なサイズで５００〜１０００倍の高倍率が得られるＥＵＶ用の拡大光学系に関しては、ゾーンプレートを用いる方法（非特許文献２、非特許文献３）や、非球面鏡を１枚用いた４枚構成の拡大光学系などが提案されている（非特許文献４）。
【００１４】
ゾーンプレートを用いる拡大光学系では、素子としてゾーンプレートを用いる単純な構成で実現できる。しかしながら、回折によって拡大させるため、光源には波長幅０．００１ｎｍ以下という極めて狭いスペクトル幅が要求される。ＤＰＰ方式やＬＰＰ方式の一般的なＥＵＶ光源では、スペクトル幅が広すぎる。このため、波長幅０．００１ｎｍ以下だけを利用すると、パワー的に極めて小さくなってしまう。そこで、一般にＳＯＲ（シンクロトロン放射光）が用いられているが、光源自体が極めて巨大になることが問題である。
【００１５】
一方、非特許文献４の非球面鏡を用いた４枚構成の拡大光学系に関しては、非球面鏡を用いることから、設計・製作が難しくなるという課題がある。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、レビュー機能を簡単に実現することができる検査装置、及び検査方法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】
【００１７】
本発明の第１の態様に係る検査装置は、ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査装置であって、凸面鏡と凹面鏡の２枚のミラーを有するシュバルツシルト拡大光学系と、前記検査対象の拡大投影像を撮像する光検出器と、を備え、前記シュバルツシルト拡大光学系による前記検査対象の拡大像が、単一の凹面鏡によって、前記光検出器上に拡大投影されているものである。これにより、簡便な構成で、高倍率のレビュー機能を実現することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る検査装置は、上記の検査装置であって、前記単一の凹面鏡と前記シュバルツシルト拡大光学系の間の光路中に、移動可能に設けられた平面鏡をさらに備えるものである。これにより、簡便な構成で、高倍率と低倍率の切替が可能になる。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る検査装置は、上記の検査装置であって、前記単一の凹面鏡が球面鏡であることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第４の態様に係る検査装置は、上記の検査装置であって、前記検査対象がパターン付きのＥＵＶマスクであり、ＥＵＶマスクのパターン検査において、比較検査を用いることを特徴とするものである。これにより、簡便な構成でパターン検査を行うことができる。
【００２１】
本発明の第５の態様に係る検査方法は、ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査方法であって、凸面鏡と凹面鏡の２枚のミラーを有するシュバルツシルト拡大光学系によって、前記検査対象の拡大像を生成するステップと、前記シュバルツシルト拡大光学系による前記検査対象の拡大像を、単一の凹面鏡によって、さらに拡大して、光検出器上に投影するステップと、を備えるものである。これにより、簡便な構成で、高倍率のレビュー機能を実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、レビュー機能を簡単に実現することができる検査装置、及び検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態１にかかる検査装置の構成を示す図である。
【図２】検査装置の一部の構成を拡大して示す図である。
【図３】平面鏡の移動方向を説明するための図である。
【図４】シュバルツバルト拡大光学系のシミュレーションを説明するための図である。
【図５】本実施の形態２にかかる検査装置の構成を示す図である。
【図６】パターン付きＥＵＶマスクを検査する検査装置の構成例を示す図である。
【図７】ＥＵＶマスクブランクの構造例を示す断面図である。
【図８】シュバルツシルト光学系を用いたＡＢＩ装置の構成を示す図である。
【図９】高倍率シュバルツシルト光学系の設計例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態に係る検査装置、及び検査方法について図面を参照しながら説明する。ただし、検査対象とするＥＵＶマスクとしては、基板（サブストレートと呼ばれる。）、この基板に上に多層膜やレジストが付けられたブランク、あるいはレジストがパターン形成されたＥＵＶマスクのいずれであってもよい。
【００２６】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかる検査装置について、図１を用いて説明する。図１は、ブランクの欠陥を検出することを主目的としたＥＵＶマスク検査装置１００の断面構造を示した構成図である。ＥＵＶマスク検査装置１００は、ＥＵＶ光源１１と、多層膜平面鏡１２と、シュバルツシルト拡大光学系１５と、平面鏡１７、凹面鏡１８と、ＴＤＩカメラ１９と、を備えている。シュバルツシルト拡大光学系１５は穴付き凹面鏡１５ａと凸面鏡１５ｂで構成される。なお、図１では、説明の明確化のため、ブランク１４の面と垂直な方向をＺ方向として、ブランク１４の面と平行な面において、紙面と平行な方向をＹ方向として示している。Ｚ方向は、シュバルツシルト拡大光学系１５の光軸と平行になっている。また、後述するように、ブランク１４の面と平行な面のうち、Ｙ方向と垂直な方向と平行な方向をＸ方向とする。
【００２７】
ＥＵＶ光源１１は、例えば、露光波長と同じ１３．５ｎｍのＥＵＶ光ＥＵＶ１１を発生する。ＥＵＶ光源１１から発生したＥＵＶ光ＥＵＶ１１は、絞られながら進んでいる。ＥＵＶ光ＥＵＶ１１は、多層膜平面鏡１２に当たって下方に反射する。多層膜平面鏡１２で反射したＥＵＶ光ＥＵＶ１２は、ブランク１４に入射する。ＥＵＶ光ＥＵＶ１２は、ステージ１３上に載せられているブランク１４における微小な検査領域を照明する。この検査領域は約０．５ｍｍ角である。この微小領域内に欠陥が存在すると、散乱光が発生する。例えば、ある微小な欠陥から発生する散乱光Ｓ１１ａ、Ｓ１２ａは、穴付き凹面鏡１５ａ、及び凸面鏡１５ｂで反射し、それぞれ散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂのように進み、ＴＤＩカメラ１９に到達する。
【００２８】
具体的には、ブランク１４からの散乱光Ｓ１１ａ、Ｓ１２ａは、穴付き凹面鏡１５ａに入射する。穴付き凹面鏡１５ａで反射された散乱光は、凸面鏡１５ｂに入射する。凸面鏡１５ｂで反射された散乱光Ｓ１１ｂ、１２ｂは、穴付き凹面鏡１５ａの中心に設けられた穴を通過して、ＴＤＩカメラ１９に入射する。ＴＤＩカメラ１９は、ブランク４の拡大像を撮像する。これによって、ブランク１４の表面に存在する欠陥が検出される。もちろん、ＴＤＩカメラ１９ではなく、通常のＣＣＤカメラで拡大像を撮像しても良い。
【００２９】
照明用の多層膜平面鏡１２は、穴付き凹面鏡１５ａとブランク１４の間に配置されている。また、散乱光Ｓ１１ａと散乱光Ｓ１２ａは、穴付き凹面鏡１５ａの穴を挟んで反対側に入射する散乱光として、示されている。具体的には、穴付き凹面鏡１５ａに設けられた穴の右側において、穴付き凹面鏡１５ａに入射する散乱光を散乱光Ｓ１２ａとし、穴付き凹面鏡１５ａに設けられた穴の左側において、穴付き凹面鏡１５ａに入射する散乱光を散乱光Ｓ１２ｂとしている。
【００３０】
本実施例のシュバルツシルト拡大光学系１５は倍率２６倍になっている。このため、０．５ｍｍ角の検査領域は、ＴＤＩカメラ１９上において、そのセンサー面と同じ、約１３ｍｍ角に拡大投影される。ただし、ＴＤＩカメラ１９のセンサー面は、ここでは１０００×１０００画素のものが用いられている。従って、ブランク１４上で０．５ミクロンがＴＤＩカメラ１９の１画素に相当する。すなわち、０．５ミクロン以下の大きさの欠陥に関しては、欠陥座標しか判らず、欠陥の形状を把握することはできない。
【００３１】
そこで本実施例のＥＵＶマスク検査装置１００では、欠陥を観察する際に、平面鏡１７を光路中に移動させる。これにより、平面鏡１７が、シュバルツシルト拡大光学系１５とＴＤＩカメラ１９との間に配置される。具体的には、平面鏡１７を図１に示す矢印Ａ１のＹ方向に平行移動する。これにより、平面鏡１７が散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂの光路内に進む（図１中の点線矩形参照）。平面鏡１７は、これらの散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂを下方に反射させる。平面鏡１７で反射した散乱光はＳ１１ｃ、Ｓ１２ｃのように進んで凹面鏡１８に入射する。凹面鏡１８で反射した散乱光は、Ｓ１１ｄ、Ｓ１２ｄのように進む。そして、凹面鏡１８で反射した散乱光Ｓ１１ｄ、Ｓ１２ｄは、上方に進み、ＴＤＩカメラ１９に当たる。
【００３２】
ここで、この凹面鏡１８の作用について、図２を用いて説明する。ＴＤＩカメラ１９の直ぐ下に挿入される平面鏡１７によって、散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂが反射する。すると、散乱光Ｓ１１ｃ、Ｓ１２ｃの光路が交差して、再び広がる。ここで、散乱光Ｓ１１ｃ、Ｓ１２ｃの光路が交差して、再び広がる位置に凹面鏡１８が配置されている。凹面鏡１８は、広がって伝播する散乱光Ｓ１１ｃ、Ｓ１２ｃを反射する。凹面鏡１８で反射した散乱光Ｓ１１ｄ、Ｓ１２ｄは上方に進んで、ＴＤＩカメラ１９において再び交差するように当たる。ここで、凹面鏡１８から平面鏡１７側の交差点までの距離をａとし、凹面鏡１８からＴＤＩカメラ１９側までの交差点までの距離をｂとする。ｂ／ａの値に相当する倍率で、最初の交差点（凹面鏡１８からａの距離の交差点）における空間像が拡大されて、ＴＤＩカメラ１９上に結像する。つまり凹面鏡１８は拡大率ｂ／ａの拡大光学系として利用される。従って、シュバルツシルト拡大光学系１５により交差点に投影されたブランク１４の拡大像が、凹面鏡１８によって、さらに拡大されて、ＴＤＩカメラ１９上に投影される。
【００３３】
なお、本実施例では、ａ＝２２ｍｍ、ｂ＝４２０ｍｍになっている（ただし図１、図２は判りやすいように描いてあり、縮尺は不正確である。）。その結果、凹面鏡１８の拡大率は約１９倍になる。したがって、シュバルツシルト拡大光学系１５の２６倍と合わせて、トータルで約５００倍の拡大光学系が構成される。よって、シュバルツシルト拡大光学系１５の後に単一の凹面鏡１８を加えるだけという簡便な構成で、高倍率でのレビューが可能になる。さらに、高倍率のレビューモードの時は、平面鏡１７を散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂの光路中に挿入し、低倍率の欠陥検出モードの時は、平面鏡１７を散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂの光路中から取り除く。これにより、高倍率のレビュー機能と低倍率の欠陥検出モードの切替を簡単に実現することができる。これにより、低コスト化を実現することができる。
【００３４】
この拡大光学系を利用するレビュー機能を用いるために挿入される平面鏡１７の移動法に付いて説明する。図１、図２では、Ｙ方向に移動させている。あるいは図３に示したように、Ｙ方向とは直交するＸ方向に（すなわち矢印Ａ２の方向に）移動させて光路内に引き込んでも良い。こうすることで、引き込んだ際に平面鏡１７が止まる位置が多少不正確であっても、平面鏡１７で反射していく光の光路は全く影響しない特長がある。すなわち、平面鏡１７の反射面と平行な方向に移動させることが好ましい。これにより、平面鏡１７の移動距離が変化した場合、すなわち挿入位置がずれた場合でも、ＴＤＩカメラ１９上における散乱光の入射位置のずれを防ぐことができる。
【００３５】
なお、図１、図２に示されたように、本発明の拡大光学系では、ＴＤＩカメラ１９上の投影像は斜めに投影されることになり、像の歪が懸念される。しかしながら、光学シミュレーションを用いて、単純な格子状のパターンＰ１の拡大投影像をシミュレーションした結果、像の歪の影響を無視でできることが確認できた。これについて、図４を用いて説明する。
【００３６】
図４（ａ）は、シミュレーションモデルを示す図であり、図４（ｂ）は、シミュレーションに用いたＥＵＶマスクのパターンＰ１を示す図であり、図４（ｂ）は、シミュレーションにより求めた、ＴＤＩカメラ１９上に拡大投影されたパターン像（Ｐ２）を示す図である。ここでは、θ＝１０°、３０°、４５°でシミュレーションを行った。
【００３７】
図４に示したシミュレーション結果から判るように、投影されるパターン像（Ｐ２）の歪は、平面鏡１７での折り返される開き角度θが４５°と比較的大きな場合でも、ほとんど見た目では判らない程度である。したがって、欠陥像の観察には全く支障がない。なお、図４（ａ）に示したシミュレーションの計算モデルでは、前述したように５００倍の拡大投影像が得られる光学系を想定した。
【００３８】
しかし、実際には、開き角度が３０度を超えていくと、平面鏡１７で反射する際に光の偏光方向による反射率に違いが無視できなくなっていく。つまり、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ用多層膜反射鏡において、斜めに入射させる仕様で製作する場合、Ｓ波に対しては通常６５％前後の反射率が得られるが、それと直交するＰ波に対しては、ほとんど反射しなくなる。従って、本発明における光学系の構成では、ＥＵＶ光を折り返す際に、開き角度ができるだけ小さくする（つまり、垂直入射に近い形態にする）必要がある。
【００３９】
本実施形態では、シュバルツシルト拡大光学系１５で実現できる一般的な２０倍程度の拡大像を、さらに１枚の凹面鏡によって容易に１０〜５０倍に拡大できる。このため、総合的に２００〜１０００倍程度の拡大像を、計３枚の曲面鏡（凹面鏡１５ａ、凹面鏡１８、凸面鏡１５ｂ）によって得ることができる。これにより、簡便な構成で、高倍率のレビュー機能を実現することができる。
【００４０】
また、これらに１枚の平面鏡１７を追加し、この平面鏡１７を移動可能にすることが好ましい。こうすることで、２０倍程度の従来のシュバルツシルト拡大光学系と、２００〜１０００倍の拡大光学系とを簡単に切り替えることができる。従って、ブランクの欠陥検出だけでなく、欠陥のレビュー機能との両方を備えた検査装置を単純な光学系で実現できる。
【００４１】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる検査装置について、図５を用いて説明する。図５は、ＥＵＶマスク検査装置１００と同様、ブランクの欠陥検出するＥＵＶマスク検査装置２００を示した構成図である。ＥＵＶマスク検査装置２００では、ほとんどの構成はＥＵＶマスク検査装置１００である。よって、実施の形態１と重複する内容については、適宜説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態では、欠陥からの散乱光を検出するために用いられるＴＤＩカメラ２９ａの他に、レビュー専用のＣＣＤカメラ２９ｂを備えている。つまり、レビュー時は平面鏡２７を矢印Ａ３のように光路内に移動させる（図５中の点線矩形参照）。これにより、シュバルツシルト拡大光学系１５からＴＤＩカメラ２９ａに向かう散乱光を、凹面鏡２８の方向に反射させることができる。散乱光Ｓ１１ｃ、Ｓ１２ｃを凹面鏡２８に向かわせた結果、凹面鏡２８から反射していく散乱光Ｓ１１ｄ、Ｓ１２ｄはＣＣＤカメラ２９ｂに当たるようになる。
【００４３】
本実施例の特徴としては、レビュー専用のＣＣＤカメラ２９ｂを備えることで、欠陥検査中でも、レビュー表示させることが容易になる。また、本実施の形態では、平面鏡２７を矢印Ａ３の方向にスライドさせている。矢印Ａ３は、平面鏡２７の反射面に平行な方向であって、Ｚ方向と垂直な平面から傾いた方向である。この構成によっても、ＣＣＤカメラ２９ｂにおける散乱光の入射位置のずれを防ぐことができる。
【００４４】
（実施例）
次に、パターン付きＥＵＶマスクのパターン検査を行うためのＥＵＶマスク検査装置３００に関して図６を用いて説明する。このＥＵＶマスク検査装置３００では、ＥＵＶ光源３１から取り出されたＥＵＶ光ＥＵＶ３１は、平面鏡３２に当たる。平面鏡３２で反射したＥＵＶ光ＥＵＶ３２は、斜め下方に進み、パターン付きＥＵＶマスク３４の検査領域を照射する。ＥＵＶ光ＥＵＶ３２がＥＵＶマスク３４に当たって反射した光Ｓ３１ａ、Ｓ３２ａは、シュバルツシルト拡大光学系３５を構成する凹面鏡３５ａと凸面鏡３５ｂで反射する。そして、シュバルツシルト拡大光学系３５からの光Ｓ３１ｂ、Ｓ３２ｂは、上方に進み、凹面鏡３８に当たる。シュバルツシルト拡大光学系３５から、凹面鏡３８に向かう光Ｓ３１ｂ、Ｓ３２ｂはその途中で一度、焦点Ｆを形成してから、凹面鏡３８に当たる。この焦点Ｆは、倍率約２６倍のシュバルツシルト拡大光学系３５における拡大像が形成される位置である。本実施形態では、ここにはＣＣＤカメラ等を配置していないため、ここは空間像が形成されるだけである。凹面鏡３８で反射した光Ｓ３１ｃ、Ｓ３２ｃはＴＤＩカメラ３９のセンサー面で集光する。すなわち、ＥＵＶマスク３４上のパターンがＴＤＩカメラ３９のセンサー面に拡大投影されるようになっている。また、この凹面鏡３８によって、焦点Ｆでの空間拡大像がさらに約１９倍に拡大される。これによって、シュバルツシルト拡大光学系３５と凹面鏡３８との両方によって、ＥＵＶマスク３４上のパターンが５００倍に拡大されて、ＴＤＩカメラ３９に投影される。
【００４５】
本実施例のＥＵＶマスク検査装置３００で検査する際に、ＥＵＶマスク３４は図６でＹ方向にスキャンするようになっている。その理由としては、凹面鏡３８によって光を斜めに反射させることによって歪む画像の歪み方向に合わせているからである。つまりＴＤＩカメラ３９におけるＴＤＩ動作の方向と、この歪む方向が合うようになる。従って、ＴＤＩ動作によって取得される合成像においては、その歪みは低減されるようになる。
【００４６】
また、ＥＵＶマスク検査装置３００におけるパターン検査では、比較検査を用いている。比較検査とは、ＥＵＶマスク３４に形成された様々な形状のパターンの中で、設計的に同じパターンである２つのパターンを比較する手法であり、完全に同じであれば、欠陥なしと判断する手法である。つまり比較検査で利用する画像において、もしも検査用の投影光学系の歪みがあっても、比較する２つのパターンは同じように歪むことから、投影光学系に歪みがあっても全く支障はないからである。
【００４７】
本実施例のＥＵＶマスク検査装置３００では、５００倍の拡大像だけを用いて検査している。これにより、サブミクロンの微細なパターンが鮮明に拡大されるため、パターン検査を行うことができる。なお、本実施の形態では、平面鏡３２が凸面鏡３５ｂとパターン付きＥＵＶマスク３４の間に設けられていない。このため、照明光であるＥＵＶ光ＥＵＶ３２の光軸がＺ方向から傾いている。これにより、散乱光だけでなく、正反射光も穴付き凹面鏡３５ａに入射する。検査領域から進む光Ｓ３１ａ、Ｓ３２ａは、ＥＵＶ光ＥＵＶ３２の正反射光であることから、明視野照明になっている。したがって、鮮明なパターンが観察できることから、パターン内に含まれる欠陥を検出する感度が高いことも、特徴の一つである。
【００４８】
なお、図６に示す構成に対して、ＣＣＤカメラを追加することで、高倍率のレビューモードと、低倍率の欠陥検出モードを切り替えることができる。具体的には、ＣＣＤカメラを焦点Ｆに位置に移動させる。これにより、低倍率での欠陥検出を行うことができる。一方、ＣＣＤカメラを光路中から取り除くと、高倍率でのレビュー観察を行うことができる。このように、実施の形態１、２で示した平面鏡１７、１８を用いずに、高倍率と低倍率の切替を行うことも可能である。
【００４９】
本発明に係るＥＵＶマスク検査装置は、以上に説明したように、欠陥レビュー機能が備わったＡＢＩ装置を低コストで実現できるため、ＡＢＩ装置を用いたＥＵＶマスクブランクの欠陥を詳細に観察することに利用できる。また、パターン付きＥＵＶマスクのパターン形状も鮮明に観察できるため、パターン検査装置としても利用できる。もちろん、照明光の波長は、露光波長と厳密に一致する波長ではなくてもよいため、本発明は、Ａｃｔｉｎｉｃ検査以外の検査装置に適用可能である。
【００５０】
従来のシュバルツシルト拡大光学系をそのまま用いて、これに単純な球面の凹面鏡を１枚追加するだけで、数百倍の高倍率の拡大光学系が構成できる。このことから、欠陥形状を観察できる高倍率のレビュー機能を低コストで備えることができる。さらにまた、パターン付きＥＵＶマスクを対象とした欠陥検査装置も低コストで実現できる。
【００５１】
また、実施の形態１、２を適宜組み合わせても良い。さらに、検査対象は、ＥＵＶマスクに用いられるものであればよい。例えば、ＥＵＶマスクに用いられるマスクサブストレート、マスクサブストレートに多層膜やレジストが設けられたブランク（マスクブランク）、又はレジストでパターン形成されたパターン付きＥＵＶマスクを検査対象とすることができる。上記の検査装置での検査で良品と判定されたマスクサブスレートやブランクを用いることで、パターン付きＥＵＶマスクを生産性よく製造することができる。さらに、このＥＵＶマスクや検査で良品と判定されたパターン付きＥＵＶマスクを用いて、ウェハ上のレジストを露光する。そして、レジストを現像し、エッチング工程を経ることで、ウェハ上にパターンを形成することができる。このようにすることで、高い生産性で、パターン付きウェハを製造することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ ＥＵＶ光源
２ 多層膜平面鏡
３ ステージ
４ ブランク
５ シュバルツシルト拡大光学系
５ａ 穴付き凹面鏡
５ｂ 凸面鏡
９ ＣＣＤ
１１ ＥＵＶ光源
１２ 多層膜平面鏡
１３ ステージ
１４ ブランク
１５ シュバルツシルト拡大光学系
１５ａ 穴付き凹面鏡
１５ｂ 凸面鏡
１７ 平面鏡
１８ 凹面鏡
１９ ＴＤＩカメラ
２１ ＥＵＶ光源
２２ 多層膜平面鏡
２３ ステージ
２４ ブランク
２５ シュバルツシルト拡大光学系
２５ａ 穴付き凹面鏡
２５ｂ 凸面鏡
２７ 平面鏡
２８ 凹面鏡
２９ａ ＴＤＩカメラ
２９ｂ ＣＣＤカメラ
３１ ＥＵＶ光源
３２ 多層膜平面鏡
３３ ステージ
３４ パターン付きＥＵＶマスク
３５ シュバルツシルト拡大光学系
３５ａ 穴付き凹面鏡
３５ｂ 凸面鏡
３８ 凹面鏡
３９ ＴＤＩカメラ
５１ 基板
５２ 多層膜
５３ 保護膜
５４ 吸収体
１００ 検査装置
２００ 検査装置
３００ 検査装置
９００ 検査装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程におけるリソグラフィ工程としてＥＵＶリソグラフィ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）で利用されるＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査装置、及び検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の微細化を担うリソグラフィ技術に関しては、現在、露光波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを露光光源としたＡｒＦリソグラフィが量産適用されている。また、露光装置の対物レンズとウェハとの間を水で満たして、解像度を高める液浸技術（ＡｒＦ液浸リソグラフィと呼ばれる。）も量産に利用され始めている。さらに一層の微細化を実現するために、露光波長１３．５ｎｍのＥＵＶリソグラフィの実用化に向けて様々な技術開発が行われている。
【０００３】
ＥＵＶマスクの構造に関して、図７を用いて説明する。図７は、ＥＵＶマスクのブランク（ブランクスともいう）の構成を示す断面図である。図７に示したように、低熱膨張性ガラスから成る基板５１の上に、ＥＵＶ光を反射させるための多層膜５２が付けられている。多層膜５２は、通常、モリブデンとシリコンを交互に数十層積み重ねた構造になっている。これにより、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を垂直で約６５％も反射させることができる。この多層膜５２の上にＥＵＶ光を吸収する吸収体５４が付けられ、ブランクができる。ただし吸収体５４と多層膜５２の間には保護膜５３（バッファレイヤー、及びキャッピングレイヤーと呼ばれる膜）が付けられる。実際に露光に使うためにレジストでパターン形成させることで、パターン付きＥＵＶマスクが完成する。本明細書では、基板５１、ブランク、及びパターン付きＥＵＶマスクの全ての検査装置を対象としたものであるため、これらを特に区別しない場合は、単にＥＵＶマスクと呼ぶものとする。
【０００４】
ＥＵＶマスクにおける特に基板やブランクにおいて許容できない欠陥の最小の大きさと深さは、従来のＡｒＦマスクの場合に比べると極めて小さくなっている。このことから、ＥＵＶマスクにおける欠陥の検出が難しくなっている。そこで、検査光源にＥＵＶ光、すなわち波長１３．５ｎｍの露光光と同じ波長の照明光によって検査することで、波長の１／１０程度の微小な凹凸欠陥も検出できるとされている。露光光と同じ波長で検査することをアクティニック（Ａｃｔｉｎｉｃ）検査と呼ばれており、特にＥＵＶマスクでは、アクティニック検査が重要になっている。
【０００５】
なお、ＥＵＶマスクのブランク（以下、単にブランクと呼ぶ。）を対象としたアクティニック検査装置（Ａｃｔｉｎｉｃ Ｍａｓｋ Ｂｌａｎｋ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍであり、以下、ＡＢＩ装置と略す。）に関しては、例えば、下記非特許文献１において示されているように、Ｓｅｌｅｔｅ（株式会社 半導体先端テクノロジーズ）で開発が進められてきた。
【０００６】
ここで、ＳｅｌｅｔｅのＡＢＩ装置９００の構成について、図８を用いて簡単に説明する。図８は、ＡＢＩ装置の構成を示す図である。ＥＵＶ光源１は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を発生させる。ＥＵＶ光源１から取り出されたＥＵＶ光ＥＵＶ１を、平面鏡２で折り返す。平面鏡２で折り返されたＥＵＶ光ＥＵＶ２を、ステージ３上のブランク４の検査領域に集光させる。このＥＵＶ光ＥＵＶ２の照射によって、検査領域に存在する欠陥から発生する散乱光を、ＣＣＤ９が検出する。
【０００７】
照明法としては、弱い散乱光を感度良く検出するために暗視野照明が用いられる。欠陥から発生する散乱光Ｓ１ａ、Ｓ２ａは、拡大率２６倍のシュバルツシルト拡大光学系５で拡大される。なお、シュバルツシルト（Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ）光学系とは、一般に凹面鏡と凸面鏡の２つの球面鏡で構成される光学系であり、平面像の拡大あるいは縮小に用いられる。図８のＡＢＩ装置９００では、平面像を拡大するために用いられるため、ここではシュバルツシルト拡大光学系５と呼ぶ。ただし、凹面鏡としては、球面収差を抑制するために、完全な球面ではなく、僅かに非球面の形状にする場合もある。このシュバルツシルト拡大光学系５によって、ブランク４における検査領域を２６倍に拡大して、ＣＣＤ９に拡大投影している。なお、ＣＣＤ９における信号処理として、ＴＤＩ動作させる場合が多いため、ＴＤＩカメラと呼ばれることもある。
【０００８】
ＡＢＩ装置９００のシュバルツシルト拡大光学系５では、ブランク４から発生する散乱光Ｓ１ａ、Ｓ２ａは、先ず凹面鏡５ａに当たり、次に凸面鏡５ｂに当たる。このため、ブランク４に近い側に配置されるのが凸面鏡５ｂである。ただし、その凸面鏡５ｂとブランク４との間には、平面鏡２を配置する必要があるため、凸面鏡５ｂとブランク４との間には、１００ｍｍ前後のワークディスタンスが必要になっている。
【０００９】
その際に、１００ｍｍ前後のワークディスタンスで２６倍前後のシュバルツシルト拡大光学系５を構成しようとすると、投影像が形成される位置（つまりＣＣＤ９を配置する位置）までの距離としては、ブランク４から１ｍ程度もとる必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｔｓｕｎｅｏ Ｔｅｒａｓａｗａ, ｅｔ.ａｌ., "ＥＵＶＬ Ｍａｓｋ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ," Ｔｈｅ ２００９ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ, Ｊｕｎｅ ３０, ２００９.
【非特許文献２】Ａ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ａｃｔｉｎｉｃ ＥＵＶ Ｍａｓｋ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｔｏｏｌ, Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ. ５７５１, ｐｐ.６６０−６６ＩＸ, ２００５.
【非特許文献３】ＥＵＶ Ａｃｔｉｎｉｃ Ｍａｓｋ Ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＳＥＭＡＴＥＣＨ Ｂｅｒｋｅｌｅｙ Ａｃｔｉｎｉｃ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｔｏｏｌ, ＲＩ−Ｐ０４, ２０１０ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ, Ｏｃｔｏｂｅｒ １７−２０, ２０１０, Ｋｏｂｅ Ｊａｐａｎ.
【非特許文献４】Ａｃｔｉｎｉｃ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ＥＵＶ Ｍａｓｋｓ, Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ. ７６３６, ｐ.７６３６１Ｃ, ２０１０.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上に説明したように、光学系の拡大倍率が２６倍と低いため、欠陥を検出したとしても、欠陥座標のみが判る程度である。このため、ＡＢＩ装置が、欠陥形状が判るレビュー機能を備えていることが望ましい。ＳｅｌｅｔｅのＡＢＩ装置では、１０００×１０００画素のＣＣＤを用いており、マスク上の０．５ｍｍ角がＣＣＤ面に拡大投影されるようになっている。すなわち、ＣＣＤの１画素に対応するのは、マスク面で０．５ミクロンのサイズであるため、サブミクロンサイズの欠陥形状を観察することはできない。
【００１２】
なお、シュバルツシルト拡大光学系に関して、レビュー機能が利用できるように、もしも数百倍の高倍率を実現しようとするならば、マスク面からＣＣＤまでの距離がさらに長くなる。具体的には図９に示したシュバルツシルト拡大光学系のシミュレーションによる設計例から判るように、もしも２００倍の倍率が得られるシュバルツシルト拡大光学系を実現しようとすれば、マスクからＣＣＤまでの距離が１０ｍも必要になる。よって、半導体用の計測装置としては非現実的なサイズになってしまう。
【００１３】
そこで、実用的なサイズで５００〜１０００倍の高倍率が得られるＥＵＶ用の拡大光学系に関しては、ゾーンプレートを用いる方法（非特許文献２、非特許文献３）や、非球面鏡を１枚用いた４枚構成の拡大光学系などが提案されている（非特許文献４）。
【００１４】
ゾーンプレートを用いる拡大光学系では、素子としてゾーンプレートを用いる単純な構成で実現できる。しかしながら、回折によって拡大させるため、光源には波長幅０．００１ｎｍ以下という極めて狭いスペクトル幅が要求される。ＤＰＰ方式やＬＰＰ方式の一般的なＥＵＶ光源では、スペクトル幅が広すぎる。このため、波長幅０．００１ｎｍ以下だけを利用すると、パワー的に極めて小さくなってしまう。そこで、一般にＳＯＲ（シンクロトロン放射光）が用いられているが、光源自体が極めて巨大になることが問題である。
【００１５】
一方、非特許文献４の非球面鏡を用いた４枚構成の拡大光学系に関しては、非球面鏡を用いることから、設計・製作が難しくなるという課題がある。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、レビュー機能を簡単に実現することができる検査装置、及び検査方法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】
【００１７】
本発明の第１の態様に係る検査装置は、ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査装置であって、凸面鏡と凹面鏡の２枚のミラーを有するシュバルツシルト拡大光学系と、前記検査対象の拡大投影像を撮像する光検出器と、を備え、前記シュバルツシルト拡大光学系による前記検査対象の拡大像が、単一の凹面鏡によって、前記光検出器上に拡大投影されているものである。これにより、簡便な構成で、高倍率のレビュー機能を実現することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る検査装置は、上記の検査装置であって、前記単一の凹面鏡と前記シュバルツシルト拡大光学系の間の光路中に、移動可能に設けられた平面鏡をさらに備えるものである。これにより、簡便な構成で、高倍率と低倍率の切替が可能になる。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る検査装置は、上記の検査装置であって、前記単一の凹面鏡が球面鏡であることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第４の態様に係る検査装置は、上記の検査装置であって、前記検査対象がパターン付きのＥＵＶマスクであり、ＥＵＶマスクのパターン検査において、比較検査を用いることを特徴とするものである。これにより、簡便な構成でパターン検査を行うことができる。
【００２１】
本発明の第５の態様に係る検査方法は、ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査方法であって、凸面鏡と凹面鏡の２枚のミラーを有するシュバルツシルト拡大光学系によって、前記検査対象の拡大像を生成するステップと、前記シュバルツシルト拡大光学系による前記検査対象の拡大像を、単一の凹面鏡によって、さらに拡大して、光検出器上に投影するステップと、を備えるものである。これにより、簡便な構成で、高倍率のレビュー機能を実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、レビュー機能を簡単に実現することができる検査装置、及び検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態１にかかる検査装置の構成を示す図である。
【図２】検査装置の一部の構成を拡大して示す図である。
【図３】平面鏡の移動方向を説明するための図である。
【図４】シュバルツバルト拡大光学系のシミュレーションを説明するための図である。
【図５】本実施の形態２にかかる検査装置の構成を示す図である。
【図６】パターン付きＥＵＶマスクを検査する検査装置の構成例を示す図である。
【図７】ＥＵＶマスクブランクの構造例を示す断面図である。
【図８】シュバルツシルト光学系を用いたＡＢＩ装置の構成を示す図である。
【図９】高倍率シュバルツシルト光学系の設計例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態に係る検査装置、及び検査方法について図面を参照しながら説明する。ただし、検査対象とするＥＵＶマスクとしては、基板（サブストレートと呼ばれる。）、この基板に上に多層膜やレジストが付けられたブランク、あるいはレジストがパターン形成されたＥＵＶマスクのいずれであってもよい。
【００２６】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかる検査装置について、図１を用いて説明する。図１は、ブランクの欠陥を検出することを主目的としたＥＵＶマスク検査装置１００の断面構造を示した構成図である。ＥＵＶマスク検査装置１００は、ＥＵＶ光源１１と、多層膜平面鏡１２と、シュバルツシルト拡大光学系１５と、平面鏡１７、凹面鏡１８と、ＴＤＩカメラ１９と、を備えている。シュバルツシルト拡大光学系１５は穴付き凹面鏡１５ａと凸面鏡１５ｂで構成される。なお、図１では、説明の明確化のため、ブランク１４の面と垂直な方向をＺ方向として、ブランク１４の面と平行な面において、紙面と平行な方向をＹ方向として示している。Ｚ方向は、シュバルツシルト拡大光学系１５の光軸と平行になっている。また、後述するように、ブランク１４の面と平行な面のうち、Ｙ方向と垂直な方向と平行な方向をＸ方向とする。
【００２７】
ＥＵＶ光源１１は、例えば、露光波長と同じ１３．５ｎｍのＥＵＶ光ＥＵＶ１１を発生する。ＥＵＶ光源１１から発生したＥＵＶ光ＥＵＶ１１は、絞られながら進んでいる。ＥＵＶ光ＥＵＶ１１は、多層膜平面鏡１２に当たって下方に反射する。多層膜平面鏡１２で反射したＥＵＶ光ＥＵＶ１２は、ブランク１４に入射する。ＥＵＶ光ＥＵＶ１２は、ステージ１３上に載せられているブランク１４における微小な検査領域を照明する。この検査領域は約０．５ｍｍ角である。この微小領域内に欠陥が存在すると、散乱光が発生する。例えば、ある微小な欠陥から発生する散乱光Ｓ１１ａ、Ｓ１２ａは、穴付き凹面鏡１５ａ、及び凸面鏡１５ｂで反射し、それぞれ散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂのように進み、ＴＤＩカメラ１９に到達する。
【００２８】
具体的には、ブランク１４からの散乱光Ｓ１１ａ、Ｓ１２ａは、穴付き凹面鏡１５ａに入射する。穴付き凹面鏡１５ａで反射された散乱光は、凸面鏡１５ｂに入射する。凸面鏡１５ｂで反射された散乱光Ｓ１１ｂ、１２ｂは、穴付き凹面鏡１５ａの中心に設けられた穴を通過して、ＴＤＩカメラ１９に入射する。ＴＤＩカメラ１９は、ブランク４の拡大像を撮像する。これによって、ブランク１４の表面に存在する欠陥が検出される。もちろん、ＴＤＩカメラ１９ではなく、通常のＣＣＤカメラで拡大像を撮像しても良い。
【００２９】
照明用の多層膜平面鏡１２は、穴付き凹面鏡１５ａとブランク１４の間に配置されている。また、散乱光Ｓ１１ａと散乱光Ｓ１２ａは、穴付き凹面鏡１５ａの穴を挟んで反対側に入射する散乱光として、示されている。具体的には、穴付き凹面鏡１５ａに設けられた穴の右側において、穴付き凹面鏡１５ａに入射する散乱光を散乱光Ｓ１２ａとし、穴付き凹面鏡１５ａに設けられた穴の左側において、穴付き凹面鏡１５ａに入射する散乱光を散乱光Ｓ１２ｂとしている。
【００３０】
本実施例のシュバルツシルト拡大光学系１５は倍率２６倍になっている。このため、０．５ｍｍ角の検査領域は、ＴＤＩカメラ１９上において、そのセンサー面と同じ、約１３ｍｍ角に拡大投影される。ただし、ＴＤＩカメラ１９のセンサー面は、ここでは１０００×１０００画素のものが用いられている。従って、ブランク１４上で０．５ミクロンがＴＤＩカメラ１９の１画素に相当する。すなわち、０．５ミクロン以下の大きさの欠陥に関しては、欠陥座標しか判らず、欠陥の形状を把握することはできない。
【００３１】
そこで本実施例のＥＵＶマスク検査装置１００では、欠陥を観察する際に、平面鏡１７を光路中に移動させる。これにより、平面鏡１７が、シュバルツシルト拡大光学系１５とＴＤＩカメラ１９との間に配置される。具体的には、平面鏡１７を図１に示す矢印Ａ１のＹ方向に平行移動する。これにより、平面鏡１７が散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂの光路内に進む（図１中の点線矩形参照）。平面鏡１７は、これらの散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂを下方に反射させる。平面鏡１７で反射した散乱光はＳ１１ｃ、Ｓ１２ｃのように進んで凹面鏡１８に入射する。凹面鏡１８で反射した散乱光は、Ｓ１１ｄ、Ｓ１２ｄのように進む。そして、凹面鏡１８で反射した散乱光Ｓ１１ｄ、Ｓ１２ｄは、上方に進み、ＴＤＩカメラ１９に当たる。
【００３２】
ここで、この凹面鏡１８の作用について、図２を用いて説明する。ＴＤＩカメラ１９の直ぐ下に挿入される平面鏡１７によって、散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂが反射する。すると、散乱光Ｓ１１ｃ、Ｓ１２ｃの光路が交差して、再び広がる。ここで、散乱光Ｓ１１ｃ、Ｓ１２ｃの光路が交差して、再び広がる位置に凹面鏡１８が配置されている。凹面鏡１８は、広がって伝播する散乱光Ｓ１１ｃ、Ｓ１２ｃを反射する。凹面鏡１８で反射した散乱光Ｓ１１ｄ、Ｓ１２ｄは上方に進んで、ＴＤＩカメラ１９において再び交差するように当たる。ここで、凹面鏡１８から平面鏡１７側の交差点までの距離をａとし、凹面鏡１８からＴＤＩカメラ１９側までの交差点までの距離をｂとする。ｂ／ａの値に相当する倍率で、最初の交差点（凹面鏡１８からａの距離の交差点）における空間像が拡大されて、ＴＤＩカメラ１９上に結像する。つまり凹面鏡１８は拡大率ｂ／ａの拡大光学系として利用される。従って、シュバルツシルト拡大光学系１５により交差点に投影されたブランク１４の拡大像が、凹面鏡１８によって、さらに拡大されて、ＴＤＩカメラ１９上に投影される。
【００３３】
なお、本実施例では、ａ＝２２ｍｍ、ｂ＝４２０ｍｍになっている（ただし図１、図２は判りやすいように描いてあり、縮尺は不正確である。）。その結果、凹面鏡１８の拡大率は約１９倍になる。したがって、シュバルツシルト拡大光学系１５の２６倍と合わせて、トータルで約５００倍の拡大光学系が構成される。よって、シュバルツシルト拡大光学系１５の後に単一の凹面鏡１８を加えるだけという簡便な構成で、高倍率でのレビューが可能になる。さらに、高倍率のレビューモードの時は、平面鏡１７を散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂの光路中に挿入し、低倍率の欠陥検出モードの時は、平面鏡１７を散乱光Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂの光路中から取り除く。これにより、高倍率のレビュー機能と低倍率の欠陥検出モードの切替を簡単に実現することができる。これにより、低コスト化を実現することができる。
【００３４】
この拡大光学系を利用するレビュー機能を用いるために挿入される平面鏡１７の移動法に付いて説明する。図１、図２では、Ｙ方向に移動させている。あるいは図３に示したように、Ｙ方向とは直交するＸ方向に（すなわち矢印Ａ２の方向に）移動させて光路内に引き込んでも良い。こうすることで、引き込んだ際に平面鏡１７が止まる位置が多少不正確であっても、平面鏡１７で反射していく光の光路は全く影響しない特長がある。すなわち、平面鏡１７の反射面と平行な方向に移動させることが好ましい。これにより、平面鏡１７の移動距離が変化した場合、すなわち挿入位置がずれた場合でも、ＴＤＩカメラ１９上における散乱光の入射位置のずれを防ぐことができる。
【００３５】
なお、図１、図２に示されたように、本発明の拡大光学系では、ＴＤＩカメラ１９上の投影像は斜めに投影されることになり、像の歪が懸念される。しかしながら、光学シミュレーションを用いて、単純な格子状のパターンＰ１の拡大投影像をシミュレーションした結果、像の歪の影響を無視でできることが確認できた。これについて、図４を用いて説明する。
【００３６】
図４（ａ）は、シミュレーションモデルを示す図であり、図４（ｂ）は、シミュレーションに用いたＥＵＶマスクのパターンＰ１を示す図であり、図４（ｂ）は、シミュレーションにより求めた、ＴＤＩカメラ１９上に拡大投影されたパターン像（Ｐ２）を示す図である。ここでは、θ＝１０°、３０°、４５°でシミュレーションを行った。
【００３７】
図４に示したシミュレーション結果から判るように、投影されるパターン像（Ｐ２）の歪は、平面鏡１７での折り返される開き角度θが４５°と比較的大きな場合でも、ほとんど見た目では判らない程度である。したがって、欠陥像の観察には全く支障がない。なお、図４（ａ）に示したシミュレーションの計算モデルでは、前述したように５００倍の拡大投影像が得られる光学系を想定した。
【００３８】
しかし、実際には、開き角度が３０度を超えていくと、平面鏡１７で反射する際に光の偏光方向による反射率に違いが無視できなくなっていく。つまり、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ用多層膜反射鏡において、斜めに入射させる仕様で製作する場合、Ｓ波に対しては通常６５％前後の反射率が得られるが、それと直交するＰ波に対しては、ほとんど反射しなくなる。従って、本発明における光学系の構成では、ＥＵＶ光を折り返す際に、開き角度ができるだけ小さくする（つまり、垂直入射に近い形態にする）必要がある。
【００３９】
本実施形態では、シュバルツシルト拡大光学系１５で実現できる一般的な２０倍程度の拡大像を、さらに１枚の凹面鏡によって容易に１０〜５０倍に拡大できる。このため、総合的に２００〜１０００倍程度の拡大像を、計３枚の曲面鏡（凹面鏡１５ａ、凹面鏡１８、凸面鏡１５ｂ）によって得ることができる。これにより、簡便な構成で、高倍率のレビュー機能を実現することができる。
【００４０】
また、これらに１枚の平面鏡１７を追加し、この平面鏡１７を移動可能にすることが好ましい。こうすることで、２０倍程度の従来のシュバルツシルト拡大光学系と、２００〜１０００倍の拡大光学系とを簡単に切り替えることができる。従って、ブランクの欠陥検出だけでなく、欠陥のレビュー機能との両方を備えた検査装置を単純な光学系で実現できる。
【００４１】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる検査装置について、図５を用いて説明する。図５は、ＥＵＶマスク検査装置１００と同様、ブランクの欠陥検出するＥＵＶマスク検査装置２００を示した構成図である。ＥＵＶマスク検査装置２００では、ほとんどの構成はＥＵＶマスク検査装置１００である。よって、実施の形態１と重複する内容については、適宜説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態では、欠陥からの散乱光を検出するために用いられるＴＤＩカメラ２９ａの他に、レビュー専用のＣＣＤカメラ２９ｂを備えている。つまり、レビュー時は平面鏡２７を矢印Ａ３のように光路内に移動させる（図５中の点線矩形参照）。これにより、シュバルツシルト拡大光学系１５からＴＤＩカメラ２９ａに向かう散乱光を、凹面鏡２８の方向に反射させることができる。散乱光Ｓ１１ｃ、Ｓ１２ｃを凹面鏡２８に向かわせた結果、凹面鏡２８から反射していく散乱光Ｓ１１ｄ、Ｓ１２ｄはＣＣＤカメラ２９ｂに当たるようになる。
【００４３】
本実施例の特徴としては、レビュー専用のＣＣＤカメラ２９ｂを備えることで、欠陥検査中でも、レビュー表示させることが容易になる。また、本実施の形態では、平面鏡２７を矢印Ａ３の方向にスライドさせている。矢印Ａ３は、平面鏡２７の反射面に平行な方向であって、Ｚ方向と垂直な平面から傾いた方向である。この構成によっても、ＣＣＤカメラ２９ｂにおける散乱光の入射位置のずれを防ぐことができる。
【００４４】
（実施例）
次に、パターン付きＥＵＶマスクのパターン検査を行うためのＥＵＶマスク検査装置３００に関して図６を用いて説明する。このＥＵＶマスク検査装置３００では、ＥＵＶ光源３１から取り出されたＥＵＶ光ＥＵＶ３１は、平面鏡３２に当たる。平面鏡３２で反射したＥＵＶ光ＥＵＶ３２は、斜め下方に進み、パターン付きＥＵＶマスク３４の検査領域を照射する。ＥＵＶ光ＥＵＶ３２がＥＵＶマスク３４に当たって反射した光Ｓ３１ａ、Ｓ３２ａは、シュバルツシルト拡大光学系３５を構成する凹面鏡３５ａと凸面鏡３５ｂで反射する。そして、シュバルツシルト拡大光学系３５からの光Ｓ３１ｂ、Ｓ３２ｂは、上方に進み、凹面鏡３８に当たる。シュバルツシルト拡大光学系３５から、凹面鏡３８に向かう光Ｓ３１ｂ、Ｓ３２ｂはその途中で一度、焦点Ｆを形成してから、凹面鏡３８に当たる。この焦点Ｆは、倍率約２６倍のシュバルツシルト拡大光学系３５における拡大像が形成される位置である。本実施形態では、ここにはＣＣＤカメラ等を配置していないため、ここは空間像が形成されるだけである。凹面鏡３８で反射した光Ｓ３１ｃ、Ｓ３２ｃはＴＤＩカメラ３９のセンサー面で集光する。すなわち、ＥＵＶマスク３４上のパターンがＴＤＩカメラ３９のセンサー面に拡大投影されるようになっている。また、この凹面鏡３８によって、焦点Ｆでの空間拡大像がさらに約１９倍に拡大される。これによって、シュバルツシルト拡大光学系３５と凹面鏡３８との両方によって、ＥＵＶマスク３４上のパターンが５００倍に拡大されて、ＴＤＩカメラ３９に投影される。
【００４５】
本実施例のＥＵＶマスク検査装置３００で検査する際に、ＥＵＶマスク３４は図６でＹ方向にスキャンするようになっている。その理由としては、凹面鏡３８によって光を斜めに反射させることによって歪む画像の歪み方向に合わせているからである。つまりＴＤＩカメラ３９におけるＴＤＩ動作の方向と、この歪む方向が合うようになる。従って、ＴＤＩ動作によって取得される合成像においては、その歪みは低減されるようになる。
【００４６】
また、ＥＵＶマスク検査装置３００におけるパターン検査では、比較検査を用いている。比較検査とは、ＥＵＶマスク３４に形成された様々な形状のパターンの中で、設計的に同じパターンである２つのパターンを比較する手法であり、完全に同じであれば、欠陥なしと判断する手法である。つまり比較検査で利用する画像において、もしも検査用の投影光学系の歪みがあっても、比較する２つのパターンは同じように歪むことから、投影光学系に歪みがあっても全く支障はないからである。
【００４７】
本実施例のＥＵＶマスク検査装置３００では、５００倍の拡大像だけを用いて検査している。これにより、サブミクロンの微細なパターンが鮮明に拡大されるため、パターン検査を行うことができる。なお、本実施の形態では、平面鏡３２が凸面鏡３５ｂとパターン付きＥＵＶマスク３４の間に設けられていない。このため、照明光であるＥＵＶ光ＥＵＶ３２の光軸がＺ方向から傾いている。これにより、散乱光だけでなく、正反射光も穴付き凹面鏡３５ａに入射する。検査領域から進む光Ｓ３１ａ、Ｓ３２ａは、ＥＵＶ光ＥＵＶ３２の正反射光であることから、明視野照明になっている。したがって、鮮明なパターンが観察できることから、パターン内に含まれる欠陥を検出する感度が高いことも、特徴の一つである。
【００４８】
なお、図６に示す構成に対して、ＣＣＤカメラを追加することで、高倍率のレビューモードと、低倍率の欠陥検出モードを切り替えることができる。具体的には、ＣＣＤカメラを焦点Ｆに位置に移動させる。これにより、低倍率での欠陥検出を行うことができる。一方、ＣＣＤカメラを光路中から取り除くと、高倍率でのレビュー観察を行うことができる。このように、実施の形態１、２で示した平面鏡１７、１８を用いずに、高倍率と低倍率の切替を行うことも可能である。
【００４９】
本発明に係るＥＵＶマスク検査装置は、以上に説明したように、欠陥レビュー機能が備わったＡＢＩ装置を低コストで実現できるため、ＡＢＩ装置を用いたＥＵＶマスクブランクの欠陥を詳細に観察することに利用できる。また、パターン付きＥＵＶマスクのパターン形状も鮮明に観察できるため、パターン検査装置としても利用できる。もちろん、照明光の波長は、露光波長と厳密に一致する波長ではなくてもよいため、本発明は、Ａｃｔｉｎｉｃ検査以外の検査装置に適用可能である。
【００５０】
従来のシュバルツシルト拡大光学系をそのまま用いて、これに単純な球面の凹面鏡を１枚追加するだけで、数百倍の高倍率の拡大光学系が構成できる。このことから、欠陥形状を観察できる高倍率のレビュー機能を低コストで備えることができる。さらにまた、パターン付きＥＵＶマスクを対象とした欠陥検査装置も低コストで実現できる。
【００５１】
また、実施の形態１、２を適宜組み合わせても良い。さらに、検査対象は、ＥＵＶマスクに用いられるものであればよい。例えば、ＥＵＶマスクに用いられるマスクサブストレート、マスクサブストレートに多層膜やレジストが設けられたブランク（マスクブランク）、又はレジストでパターン形成されたパターン付きＥＵＶマスクを検査対象とすることができる。上記の検査装置での検査で良品と判定されたマスクサブスレートやブランクを用いることで、パターン付きＥＵＶマスクを生産性よく製造することができる。さらに、このＥＵＶマスクや検査で良品と判定されたパターン付きＥＵＶマスクを用いて、ウェハ上のレジストを露光する。そして、レジストを現像し、エッチング工程を経ることで、ウェハ上にパターンを形成することができる。このようにすることで、高い生産性で、パターン付きウェハを製造することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ ＥＵＶ光源
２ 多層膜平面鏡
３ ステージ
４ ブランク
５ シュバルツシルト拡大光学系
５ａ 穴付き凹面鏡
５ｂ 凸面鏡
９ ＣＣＤ
１１ ＥＵＶ光源
１２ 多層膜平面鏡
１３ ステージ
１４ ブランク
１５ シュバルツシルト拡大光学系
１５ａ 穴付き凹面鏡
１５ｂ 凸面鏡
１７ 平面鏡
１８ 凹面鏡
１９ ＴＤＩカメラ
２１ ＥＵＶ光源
２２ 多層膜平面鏡
２３ ステージ
２４ ブランク
２５ シュバルツシルト拡大光学系
２５ａ 穴付き凹面鏡
２５ｂ 凸面鏡
２７ 平面鏡
２８ 凹面鏡
２９ａ ＴＤＩカメラ
２９ｂ ＣＣＤカメラ
３１ ＥＵＶ光源
３２ 多層膜平面鏡
３３ ステージ
３４ パターン付きＥＵＶマスク
３５ シュバルツシルト拡大光学系
３５ａ 穴付き凹面鏡
３５ｂ 凸面鏡
３８ 凹面鏡
３９ ＴＤＩカメラ
５１ 基板
５２ 多層膜
５３ 保護膜
５４ 吸収体
１００ 検査装置
２００ 検査装置
３００ 検査装置
９００ 検査装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査装置であって、
凸面鏡と凹面鏡の２枚のミラーを有するシュバルツシルト拡大光学系と、
前記検査対象の拡大投影像を撮像する光検出器と、を備え、
前記シュバルツシルト拡大光学系による前記検査対象の拡大像が、単一の凹面鏡によって、前記光検出器上に拡大投影されている検査装置。
【請求項２】
前記単一の凹面鏡と前記シュバルツシルト拡大光学系の間の光路中に、移動可能に設けられた平面鏡をさらに備える請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記単一の凹面鏡が球面鏡であることを特徴とする請求項１、又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記検査対象がパターン付きのＥＵＶマスクであり、
ＥＵＶマスクのパターン検査において、比較検査を用いることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の検査装置。
【請求項５】
ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査方法であって、
凸面鏡と凹面鏡の２枚のミラーを有するシュバルツシルト拡大光学系によって、前記検査対象の拡大像を生成するステップと、
前記シュバルツシルト拡大光学系による前記検査対象の拡大像を、単一の凹面鏡によって、さらに拡大して、光検出器上に投影するステップと、を備える検査方法。
【請求項１】
ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査装置であって、
凸面鏡と凹面鏡の２枚のミラーを有するシュバルツシルト拡大光学系と、
前記検査対象の拡大投影像を撮像する光検出器と、を備え、
前記シュバルツシルト拡大光学系による前記検査対象の拡大像が、単一の凹面鏡によって、前記光検出器上に拡大投影されている検査装置。
【請求項２】
前記単一の凹面鏡と前記シュバルツシルト拡大光学系の間の光路中に、移動可能に設けられた平面鏡をさらに備える請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記単一の凹面鏡が球面鏡であることを特徴とする請求項１、又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記検査対象がパターン付きのＥＵＶマスクであり、
ＥＵＶマスクのパターン検査において、比較検査を用いることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の検査装置。
【請求項５】
ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査方法であって、
凸面鏡と凹面鏡の２枚のミラーを有するシュバルツシルト拡大光学系によって、前記検査対象の拡大像を生成するステップと、
前記シュバルツシルト拡大光学系による前記検査対象の拡大像を、単一の凹面鏡によって、さらに拡大して、光検出器上に投影するステップと、を備える検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【図９】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１５４９０２（Ｐ２０１２−１５４９０２Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８０９（Ｐ２０１１−１６８０９）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００１１５９０２）レーザーテック株式会社 (184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００１１５９０２）レーザーテック株式会社 (184)
【Ｆターム（参考）】
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