検査装置、及び検査方法
【課題】高速に検査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、照明光が入射する偏光ビームスプリッタ１１と、偏光ビームスプリッタ１１からの照明光を集光して、ＥＵＶマスク４０に照射する対物レンズ１３と、ＥＵＶマスク４０で反射して対物レンズ１３を通過した反射光の一部の光路を変化させて、反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割する分割ミラー１５と、一方の光ビームを受光して、対物レンズ１３の視野における第１の領域を撮像する検出器１６と、偏光ビームスプリッタからの光学距離が検出器１７の偏光ビームスプリッタ１１からの光学距離と異なる位置に配置され、他方の光ビームを受光して対物レンズ１３の視野における第２の領域を撮像する検出器１７と、を備えるものである。
【解決手段】本発明の一態様にかかる検査装置は、照明光が入射する偏光ビームスプリッタ１１と、偏光ビームスプリッタ１１からの照明光を集光して、ＥＵＶマスク４０に照射する対物レンズ１３と、ＥＵＶマスク４０で反射して対物レンズ１３を通過した反射光の一部の光路を変化させて、反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割する分割ミラー１５と、一方の光ビームを受光して、対物レンズ１３の視野における第１の領域を撮像する検出器１６と、偏光ビームスプリッタからの光学距離が検出器１７の偏光ビームスプリッタ１１からの光学距離と異なる位置に配置され、他方の光ビームを受光して対物レンズ１３の視野における第２の領域を撮像する検出器１７と、を備えるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置、及び検査方法に関し、特に詳しくは２つの検出器を用いて検査を行う検査装置、及び検査方法に関する。
【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エ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ＥＵＶＬ（Ｅｘｔｒｅｍｅ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）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は、図７に示したように、低熱膨張性ガラスから成る基板４１の上に、ＥＵＶ光を反射させるための多層膜４２が付けられている。多層膜４２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おり、これによって波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を垂直で約６５％も反射させることができる。これは多層膜基板と呼ばれ、この多層膜の上にＥＵＶ光を吸収する吸収体４４が付けられ、ブランクスが完成する。ただし吸収体４４と多層膜４２の間には保護膜４３（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に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。
【０００４】
ＥＵＶマスクの多層膜基板では、図８に示したように、多層膜を形成する際に、基板上や、多層膜の中間で付着する異物４５によって、多層膜が変形することがある。つまり多層膜の表面に異物４５が無くても、露光時には多層膜で反射する露光光の位相がシフトすることから、ウエハ上にパターン転写するため、欠陥として識別される。そこで、この欠陥は位相欠陥と呼ばれている。また、多層膜内部に異物が存在することで多層膜表面が飛び出す欠陥はバンプと呼ばれており、その逆に、基板に微小なへこみがあり、それによって多層膜表面がへこむような欠陥はピットと呼ばれている。
【０００５】
また、位相欠陥を高感度に検出するために、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アクティニック（Actinic）検査が用いられるようになっている。なお、このようなアクティニック検査装置に関しては、例えば、下記非特許文献１において示されている。
【０００６】
一方、アクティニック検査装置を用いずに、従来の光（通常は深紫外光であり、これはＤＵＶ光と呼ばれる。）によってＥＵＶマスクの位相欠陥を検出する試みも行われている。その手法の一例としては、非特許文献２、３に示されている。位相欠陥の拡大投影像におけるコントラストは、ピットとバンプによってフォーカス依存性が異なることから、フォーカスを変化させることで、ピットとバンプの違いが判別できるとされている。
【０００７】
フォーカスを変化させて検出する場合、マスクにおける同じ場所で、対物レンズかマスク自体をフォーカス方向（一般に上下方向）に微動させる必要がある。しかしながら、対物レンズで観察できる視野の大きさ（一般に直径約０．１ｍｍの領域）はマスク全面に比べると極めて僅かな割合であるため、フォーカスを変化させながらマスク全面を検査しようとすれば、何十時間も掛ってしまう。このため、上記の検査は、非現実的な技術であり、量産マスクの検査に用いるような実用化はほとんど不可能であった。
【０００８】
これに対して、例えば２台の検出器を備えた検査装置を用いて、検査対象であるマスクのパターン面の近傍で異なるフォーカス位置の像を検出器に投影する装置が提案されていた（特許文献２）。これを用いれば、多層膜基板の表面には何も観察されない位相欠陥に対しても、１台の検出器のみ多層膜基板の表面より深い位置にフォーカスを合わせることができるため、位相欠陥の検出確率が高められると考えられる。なお、２台の検出器で異なる面にフォーカスを合わせられる検査装置に関しては下記特許文献１に示されている。
【０００９】
これによると、このような検査装置は、石英基板を用いたフォトマスクを対象としているため、マスクに対して対物レンズと反対側から照明光を照射させる方式（一般に透過照明と呼ばれる照明方式。）を用いたものであり、この照明光の照射によってマスク面から発生する光が対物レンズを通過してから、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと呼ぶ。）等で偏光を利用して分離することで、２台の検出器で検査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４１８１１５９号
【特許文献２】米国特許出願公開２００２／１７１８２５
【特許文献３】特開２０１１−１０６９６５号公報
【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】Joshua Glasser, et.al., "Inspecting EUV mask blanks with a 193-nm system," SPIE, Vol. 7748, 2010.
【非特許文献３】Shmoolik Mangan,et.al.,"Evaluation of novel EUV mask inspection technologies,", SPIE, Vol. 7748, 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように偏光を利用して２つの照明を用いて２台の検出器で検査するような検査装置に関して、図９、図１０に示した具体例を用いて説明する。例えば２台のＣＣＤ９１ａ、９１ｂを用いた検査装置９００では、直交する偏光のＰ波とＳ波を透過照明光Ｌａ、Ｌｂとして用いている。透過照明光Ｌａ、ＬｂをＰＢＳ９７ａによって結合させてからコンデンサレンズ９４を通して、マスク４０のパターン面に集光する。これによって発生する光は対物レンズ９６を通過してＰＢＳ９７ｂに入射する。従って、ＰＢＳ９７ｂで反射光Ｌｄと透過光Ｌｃに分けられる。Ｐ波である透過光Ｌｃはリレーレンズ９８ａを通って、ＣＣＤ９１ａに当たる。一方、ＰＢＳ９７でＳ波となる反射光Ｌｄはリレーレンズ９８ｂを通り、ＣＣＤ９１ｂに当たる。すなわち、対物レンズ９６の視野に観察されるマスク９５の像が２台の異なるＣＣＤ９１ａ、９１ｂに投影されることになる。
【００１２】
透過照明光Ｌｂは補正レンズ９９を通過しており、その結果、図９に示したように、マスク４０内で少し手前側に集光するようになる。そこで、２台のＣＣＤ９１ａ、９１ｂを異なる位置に配置することで、結果的にマスク９５の表面付近における異なるフォーカスに合わせられることになり、これらの異なるフォーカス位置に合わせられた透過照明光Ｌａ、Ｌｂによって発生する光を検出するようになる。
【００１３】
ＥＵＶマスクは光を通さないため、ＥＵＶマスクを対象とする場合は、照明光は反射照明のみしか利用できない。投影光学系の光路間にＰＢＳを用いて反射照明光を導入することになるため、前述したように２台の検出器を用いた上記の検査装置のように、ＰＢＳ９７ｂによって２台の検出器に投影像を分岐することは困難であった。すなわち、ＰＢＳによって偏光方向が制限されてしまうため、偏光状態の異なる光を検出器まで導くことが困難である。従って、従来の検査装置では、反射照明の場合、２台の検出器で異なるフォーカス位置に合わせた検査を同時に行うことが困難であった。
【００１４】
また、本件の出願人が、別の検査装置を開示している（特許文献３）。特許文献３では、対物レンズの視野の片側半分をＳ偏光で照明し、もう半分をＰ偏光で照明している。そして、ＥＵＶマスクで反射した反射光を空間分割ミラーで分割して、異なる検出器に入射させている。しかしながら、特許文献３の方法では、異なるフォーカス位置を同時に検査する点について何ら開示していない。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高速に検査できる検査装置、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】
【００１６】
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試料の検査装置であって、照明光が入射する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタからの照明光を集光して、試料に照射する対物レンズと、前記試料で反射して前記対物レンズを通過した反射光の一部の光路の向きを変化させて、前記反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割する分割手段と、前記分割手段で分割された一方の光ビームを受光して、前記対物レンズの視野における第１の領域を撮像する第１の検出器と、前記偏光ビームスプリッタからの光学距離が前記第１の検出器の前記偏光ビームスプリッタからの光学距離と異なる位置に配置され、前記分割手段で分割された他方の光ビームを受光して前記対物レンズの視野における第２の領域を撮像する第２の検出器と、を備えるものである。この構成によると、２台の検出器で、異なるフォーカス位置の検査を行うことができるため。高速な検査が可能となる。
【００１７】
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、前記第１及び第２の領域が同じ偏光状態の照明光で照明されていることを特徴とするものである。これにより、正確に検査することができる。
【００１８】
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、前記分割手段で分割された一方の光ビームの光路中に挿脱可能に設けられ、前記分割手段で分割された一方の光ビームの光学距離を調整する平行平板が設けられているものである。これにより、単純な構成の平行平板を出し入れするだけで、フォーカス位置の調整を容易に行うことができる。
【００１９】
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、前記第１及び第２の検出器への投影倍率が２０倍以上であることを特徴とするものである。これにより、視野をより確実に分割することができるため、正確な検査が可能になる。
【００２０】
本発明の第５の態様に係る検査装置は、上記の検査装置であって、前記対物レンズから前記第１及び第２の検出器までの間に前記試料の中間投影像を形成するリレー光学系が配置され、前記中間投影像が形成される面の近傍に前記分割手段が配置されているものである。これにより、前記第１及び第２の検出器への投影倍率が高くない場合でも、視野をより確実に分割することができるため、正確な検査が可能になる。
【００２１】
本発明の第６の態様に係る検査方法は、ＥＵＶマスクに用いられる試料の検査装置であって、偏光ビームスプリッタに照明光を入射させるステップと、前記偏光ビームスプリッタからの照明光を対物レンズにより集光して、試料に照射するステップと、前記試料で反射して前記対物レンズを通過した反射光の一部の光路の向きを変化させて、前記反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割するステップと、分割された一方の光ビームを第１の検出器で受光し、前記対物レンズの視野における第１の領域を撮像するステップと、前記偏光ビームスプリッタからの光学距離が前記第１の検出器の前記偏光ビームスプリッタからの光学距離と異なる位置に配置された第２の検出器で分割された他方の光ビームを受光し、前記対物レンズの視野における第２の領域を撮像するステップと、を備えるものである。この方法によると、２台の検出器で、異なるフォーカス位置の検査を行うことができるため。高速な検査が可能となる。
【００２２】
本発明の第７の態様に係る検査方法は、上記の検査方法であって、前記第１及び第２の領域が同じ偏光状態の照明光で照明されていることを特徴とするものである。これにより、正確な検査が可能になる。
【００２３】
本発明の第８の態様に係る検査方法は、上記の検査方法であって、分割された一方の光ビームの光路中に挿脱可能に設けられた平行平板が、分割された一方の光ビームの光学距離を調整することを特徴とするものである。これにより、単純な構成の平行平板を出し入れするだけで、フォーカス位置の調整を容易に行うことができる。
【００２４】
本発明の第９の態様に係る検査方法は、上記の検査方法であって、前記第１及び第２の検出器への投影倍率が２０倍以上であることを特徴とするものである。これにより、視野をより確実に分割することができるため、正確な検査が可能になる。
【００２５】
本発明の第１０の態様に係る検査方法は、上記の検査方法であって、前記対物レンズから前記第１及び第２の検出器までの間に前記試料の中間投影像を形成するリレー光学系が配置され、前記中間投影像が形成される面の近傍で前記反射光を分割しているものである。これにより、前記第１及び第２の検出器への投影倍率が高くない場合でも、視野をより確実に分割することができるため、正確な検査が可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、高速に検査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】
【００２７】
【図１】実施形態１にかかる検査装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態１にかかる検査装置の一部の光学系を模式的に示す拡大図である。
【図３】実施形態２にかかる検査装置の光学系を簡略化して示す図である。
【図４】補正板による焦点位置の違いを示す図である。
【図５】倍率によるスポットダイアグラムの違いを示す図である。
【図６】実施形態３にかかる検査装置の構成を示す図である。
【図７】ＥＵＶマスクの構成を拡大して示す断面図である。
【図８】ＥＵＶマスクの多層膜に異物が付着した状態を示す断面図である。
【図９】透過照明によって検査を行う検査装置の構成を示す図である。
【図１０】透過照明による検査装置の焦点位置の違いを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に基づく好適な実施形態に付いて説明する。上記したように、ＥＵＶマスクを高速に検査するという目標を達成するために、２次元センサに基づく検出器を少なくとも２台用いている。検出器の直前における投影光を空間分割させることで、２台の検出器にＥＵＶマスク面の拡大像を投影させてもよい。また、ＥＵＶマスク面からこれらの検出器への投影倍率を２０倍以上に高く設定することが好ましく、５０倍以上とすることがより好ましい。
【００２９】
一般にマスクの検査装置に用いられる対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．７〜０．９であることから、投影倍率を例えば１００倍にすると、検出器側のＮＡは０．００８前後と非常に小さく、角度としては約０．５°の平行に近い光が検出器に当たる。従って、光の偏光状態に依らずに、検出器の直前にミラー等を用いて空間分割することで、投影像をほぼ２分割できることから、視野分割と呼ばれる手法と同様な分割手法を適用でき、それぞれを多層膜表面の異なるフォーカス位置から発生する光に対応させることが可能になる。
【００３０】
ところが、ＥＵＶマスクの多層膜基板の検査ではなく、通常のマスクのパターン検査も行えるようにするには、２台の検出器でＥＵＶマスクの同じ面にフォーカスさせる必要がある。その場合、リレーレンズから２台の検出器までの光学距離（すなわちＥＵＶマスクから検出器までの投影光学系の光学距離）が同じになるように１台の検出器を、リニアーガイド等を用いて検出器１６、１７をスムーズに移動できるような構成にすれば良いが、検出器１６、１７は場合によって重いため、瞬時に移動させることが困難になってしまう。
【００３１】
そこで、本発明における好適な付加的手段としては、最初に２台の検出器までの光学距離を等しくしておき、多層膜基板の検査の際に、片側の検出器の直前に平行平板を挿入したものである。これによると、前述したように、検出器の直前では光はほぼ平行光であることから、平行平板を挿入すると、単に光路長が変わるだけで、投影像に大きな歪みが生じることはない。すなわち、片側の検出器までの光学距離を調整することができ、これは多層膜表面に合わせたフォーカス位置を微調整するのと同様な効果になる。
【００３２】
この構成によると、従来のＤＵＶ検査装置によって、ＥＵＶマスクの多層膜基板の位相欠陥を検出しやすくなった。さらに通常のパターン検査も２台の検出器を用いて高速にできる。なお、以下の説明では、検査対象となる試料をＥＵＶマスクとするが、本明細書においてＥＵＶマスクにはパターン付きのＥＵＶマスクだけでなく、マスクブランクス、多層膜基板等も含まれるものとする。すなわち、検査対象となる試料は、ＥＵＶマスクに用いられるものであればよく、例えばパターン付きＥＵＶマスク、多層膜基板、マスクブランクスのいずれであってもよい。また、他の用途に用いられる多層膜付きの試料についても検査することができる。
【００３３】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態１に係る検査装置について、図１を用いて説明する。図１は、ＥＵＶマスクの多層膜基板を検査するための検査装置１００の断面構造を示した構成図である。検査装置１００では、照明光としてＳ波の反射照明光Ｌのみが図示されていない光源から導かれており、ＰＢＳ１１に入射して下方に反射される。なお、非アクティニック検査を行うため、反射照明光Ｌとして、例えば１９３ｎｍのＤＵＶ光を用いることができる。ＰＢＳ１１で反射された反射照明光Ｌは、１／４波長板１２を通過して円偏光となる。円偏光となった反射照明光Ｌは、対物レンズ１３を通って、ＥＵＶマスク４０の表面に集光する。
【００３４】
ＥＵＶマスク４０は、図３に示したような多層膜を有している。ＥＵＶマスクの表面から発生する光は対物レンズ１３を通り、再び１／４波長板１２を通ることで、ＰＢＳ１１に対してＰ波となって入射する。このため、光はＰＢＳ１１を透過して、リレーレンズ１４を通過する。検査装置１００では、例えば、２台のＴＤＩカメラが検出器１６、１７として用いられている。そして、検出器１６、１７の直前に分割ミラー１５が配置されており、投影光が空間的に２分割される。すなわち、分割ミラー１５は、光路の半分の位置まで挿入されており、反射光の一部のみが入射する。すると、ＥＵＶ４０で反射した反射光の一部の光路の向きが変化するため、反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割することができる。これによって、対物レンズ１３の視野の半分は検出器１６に投影され、残りの半分は検出器１７に投影される。
【００３５】
本実施形態における対物レンズ１３のＮＡは０．９であり、投影倍率は３００倍になっている。その結果、検出器１６に投影される光のＮＡは０．０００３となり、角度としては０．１７°と、ほぼ平行なビームになっている。そのため、分割ミラー１５によってビームの片側を折り返すことで、検出器１７の方に投影させることができる。その際に、ＰＢＳ１１から検出器１７までの光学距離（光学長）は、ＰＢＳ１１から検出器１６までの光学距離（光学長）よりも約９ｍｍ長くなっており、その結果、検出器１７のフォーカス位置は、検出器１６のフォーカス位置よりも約０．１ミクロン浅い位置になる。つまり２台の検出器１６、１７によって、ＥＵＶマスク４０の表面付近の異なるフォーカス面で検査ができるようになる。
【００３６】
なお、この焦点位置の差に関して、図２を用いて説明する。図２は図１に示された検査装置１００における一部分と光路を示した略図である。２台の検出器１６、１７への拡大投影像の元となる物体面は、ＥＵＶマスク４０上の視野であり、それが図２で左右に２分割されている。ここでは、視野の右半分の領域を領域Ａとし、左半分の領域を領域Ｂとしている。対物レンズ１３の視野において、領域Ａと領域Ｂは重なっていない領域である。２台の検出器１６、１７にはＥＵＶマスク４０上の異なる領域Ａ、Ｂを投影させることができる。つまり、図２の点線で示すように、左右に分割するための分割ミラー１５を検出器１６の直前に配置することになる。ここで、検出器１６に対して、投影光はほぼ平行に入射するため、光路のほぼ半分の位置まで分割ミラー１５が挿入されると、検出器１６の左側半分のみに投影像が当たる。検出器１６の右側半分に向かって進んでいる投影光は分割ミラー１５で反射して、検出器１７の方に進む。従って、領域Ａの投影像が検出器１６に投影され、領域Ｂの投影像が検出器１７に投影される。このように、検出器１６、１７に対物レンズ１３の視野の片側半分の領域の投影像が形成され、対物レンズ１３の視野の一部である領域Ａと、残りの一部である領域Ｂが別の検出器１６、１７で同時に撮像される。なお、検出器１６、１７に投影される領域Ａ，Ｂは、対物レンズ１３の半分の領域と厳密に等しい大きさでなくてもよい。
【００３７】
以上に説明したように、本発明の検査装置１００では、反射照明光Ｌだけで、２台の検出器１６、１７で異なるフォーカス面の検査が可能になったことから、ＥＵＶマスク４０の多層膜基板の位相欠陥がピットかバンプの判別が瞬時に行うことができる。加えて、多層膜基板の基板表面に付着しているパーティクルにフォーカスを合わせることも可能になり、その場合は、位相欠陥とパーティクルのどちらも感度良く検出できるようになる。さらに、領域Ａ，領域Ｂが同じ向きの円偏光によって照明されているため、パターン等の方向によらず検査することができる。また、分割ミラー１５を配置するだけでよいため、装置構成を簡素化することができる。領域Ａ，Ｂを同じ偏光状態の照明光で照明しているため、異なる偏光状態を作り出す必要がなく、装置構成を簡素化することができる。
【００３８】
また、検出器１６、１７の分割ミラー１５で反射した反射光の光軸に沿って、検出器１６、１７の少なくとも一方の位置を調整可能としてもよい。これにより、２つの検出器１６、１７でＥＵＶマスク４０上におけるフォーカス位置を光軸方向にシフトすることができ、検査するフォーカス面の高さを調整することができる。よって、フォーカス面の高さの差を所望の値として検査を行うことができる。さらには、２台の検出器１６、１７でＥＵＶマスク４０の同じ面にフォーカスさせることで、ＥＵＶマスク４０の多層膜基板の検査ではなく、通常のマスクのパターン検査も行うこともできる。また、検出器１６、１７として、ＴＤＩセンサ以外の２次元アレイ検出器を用いてもよい。さらに、ＰＢＳ１１と１／４波長板１２を組み合わせて、ＥＵＶマスク４０に反射照明光Ｌを照射しているので、ＰＢＳ１１における光のロスを低減することができる。
【００３９】
実施の形態２．
次に本発明の実施形態２に係る検査装置２００について、図３を用いて説明する。なお、本実施形態にかかる検査装置２００の基本的構成は、実施の形態１に係る検査装置１００と同様であるため、重複する構成については、適宜説明を省略する。特に、ＰＢＳ１１、及び波長板１２については、実施の形態１と同様にリレーレンズ１４と対物レンズ１３の間に配置されているため、本実施形態では図示を省略している。
【００４０】
検査装置２００では、２台の検出器１６、１７の内、一台の検出器１６と分割ミラー１５との間に、２枚の平行平板がそれぞれ補正板２１、補正板２２として光路中に出し入れ可能に備わっている。これら２枚の補正板２１、２２を光路中から外すと、ＰＢＳ１１から２台の検出器１６、１７の光学長が等しくなり、検査対象のＥＵＶマスク４０における同じフォーカス位置を検査するようになる。なお、これらの補正板２１、２２には、紫外域で高い透過率を有する合成石英を用いるのが好ましい。補正板２１、２２は、厚みが異なっている。
【００４１】
一方、補正板２１のみを光路内に入れると、検出器１６は検出器１７に対して、約０．０５ミクロン上側にフォーカスシフトするようになり、補正板２２のみを挿入すると、約０．１ミクロン上側にフォーカスシフトする。さらに補正板２１と補正板２２の２枚とも光路中に入れることで、約０．１５ミクロン上側にフォーカスシフトする。
【００４２】
なお、本実施形態のように投影光学系の光路中に補正板２１、２２を挿入することで、対物レンズ１３のフォーカスをシフトできる原理を図４で簡単に説明する。補正板２１、２２を挿入しない通常のマスク検査の場合の光路を図４（ａ）に示し、補正板２１を挿入することで変化する光路を図４（ｂ）に示す。
【００４３】
図４（ａ）に示したように、通常はリレーレンズ１４と検出器１６までの光学距離はリレーレンズ１４の焦点距離と等しくなるように、検出器１６が配置される。その結果、対物レンズ１３とリレーレンズ１４との間の光線はほぼ平行になっている。
【００４４】
一方、図４（ｂ）に示したように、ガラス製の補正板２１は屈折率が１．５〜１．６であるため、ここに入射する光線は図４（ｂ）に示されたように屈折する。その結果、リレーレンズ１４と検出器１６までの光学距離が、リレーレンズ１４の焦点距離よりも少し短くなってしまう。その結果、対物レンズ１３とリレーレンズ１４との間の光線は平行ではなくなってしまい、対物レンズ１３によるＥＵＶマスク４０内の焦点位置が左側にシフトする。
【００４５】
以上のように、本実施形態の検査装置２００では、２台の検出器１６、１７で異なるフォーカス位置の検査を行えるようにするために、補正板２１、２２を出し入れするだけでよく、検出器１６、１７自体を移動させる必要はない。したがって、瞬時にフォーカス位置を切り替えることができ、しかも３通りのフォーカス位置を設定できる。特に、ＴＤＩセンサは重量が大きいため、移動が困難であるが、補正板２１、２２を用いることで容易にフォーカス調整を行うことができる。もちろん、挿脱可能な補正板２１、２２の枚数は２枚に限られるものではなく、１枚のみ補正板２１のみを光路中に挿脱可能としてもよく、さらには３枚以上の補正板を光路中に挿脱可能としてもよい。さらには、補正板を入れた状態でＰＢＳ１１から２台の検出器１６、１７の光学距離を一致させてもよい。この場合、補正板を抜いた状態でＰＢＳ１１から検出器１６、１７までの光学距離がずれる。
【００４６】
ところで、以上の実施形態のように、補正板２１、２２を光路中に挿入することで対物レンズ１３のフォーカス位置をシフトさせているのは、検出器１６への投影倍率が３００倍と高いからである。つまり、投影倍率が低いと、このような手法を取ることが困難になる。これに関して図５を用いて説明する。図５はＥＵＶマスク４０の像を検出器１６に投影する光学系を示したものであり、対物レンズ１３とリレーレンズ１４とで構成されるテレセントリック光学系が示されている。図５（ａ）では投影倍率が１０倍であり、図５（ｂ）では投影倍率が２０倍であり、図５（ｃ）では投影倍率が５０倍である。この光学系におけるリレーレンズ１４と検出器１６との間の光路中に補正板２１を挿入する場合の投影像に関してシミュレーションした結果が示されている。ここでは、シミュレーションによって計算されるスポットダイアグラムを光学系の右側に示している。
【００４７】
なお、検出器１６が配置される位置は、スポットダイアグラムが最小になるように最適化したものである。また、シミュレーションでは対物レンズ１３とリレーレンズ１４は収差が無い理想レンズとして仮定している。
【００４８】
計算結果から判るように、投影倍率が１０倍と低い場合、検出器１６上でのスポットダイアグラムは直径が数十ミクロンにも拡大してしまう。これに対して、投影倍率が５０倍になると、スポットダイアグラムの直径は１ミクロン以下となり、収差はほぼ無視できるような光学系になっている。すなわち、投影倍率が高くなると、補正板中での光路はほぼ平行なビームになるため、収差は小さくなる。
【００４９】
特にＥＵＶマスクの検査装置では、一般に１００倍以上の高い投影倍率が用いられることから、このような補正板２１、２２を用いてフォーカスシフトすることによる投影像の収差は全く問題にならない。また、ＥＵＶマスク４０から検出器１６、１７への投影倍率を２０倍以上とすることが好ましく、５０倍以上とすることがより好ましい。これにより、対物レンズ１３の視野を確実に分割することができるため、正確な検査が可能になる。
【００５０】
実施の形態３．
次に実施形態３の係る検査装置の構成に付いて図６を用いて説明する。図６は本実施形態にかかる検査装置３００の構成図である。検査装置３００では、上記の実施形態と同様に２台の検出器１６、１７が用いられている。ただし、上記の実施形態と異なる点は、これら検出器１６、１７へ投影する光学像を分割するための分割ミラー１５が、検出器１６、１７直前ではなく、中間投影像の近傍に配置されていることである。そのため、その中間投影像の前後でリレー光学系１９が形成されている。リレー光学系１９はリレーレンズ１４ａ〜１４ｅを備えている。
【００５１】
ただし、この分割ミラー１５から次のリレーレンズ１４ｂ、１４ｄまでの光学距離Ｌ１、Ｌ２が僅かに異なり、その結果、２台の検出器１６、１７に投影される中間投影像の位置が僅かに異なっている。すなわち対物レンズ１３によって観察しているＥＵＶマスク４０の表面のフォーカス位置が異なることになり、実施形態１と同様に２台の検出器１６、１７で異なるフォーカス位置での検査が行われるようになっている。また、リレーレンズの位置を光軸に沿って移動するだけで光学距離を調整することができるため、実施の形態２と同様に瞬時にフォーカス位置を切り替えることができる。また、検出器１６、１７への投影倍率が高くない場合であっても、反射光を確実に分割することができる。
【００５２】
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、ＥＵＶマスクの多層膜基板の位相欠陥の検査だけでなく、ＥＵＶマスクのパターン検査にも利用できる。また、反射光の光路を分割する分割手段は、ミラー以外の素子であってもよい。なお、上記の実施の形態１〜３を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１１ ＰＢＳ
１２ １／４波長板
１３ 対物レンズ
１４ リレーレンズ
１５ 分割ミラー
１６ 検出器
１７ 検出器
２１ 補正板
２２ 補正板
４０ ＥＵＶマスク
４１ 基板
４２ 多層膜
４３ 保護膜
４４ 吸収体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置、及び検査方法に関し、特に詳しくは２つの検出器を用いて検査を行う検査装置、及び検査方法に関する。
【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エ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ＥＵＶＬ（Ｅｘｔｒｅｍｅ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）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は、図７に示したように、低熱膨張性ガラスから成る基板４１の上に、ＥＵＶ光を反射させるための多層膜４２が付けられている。多層膜４２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おり、これによって波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を垂直で約６５％も反射させることができる。これは多層膜基板と呼ばれ、この多層膜の上にＥＵＶ光を吸収する吸収体４４が付けられ、ブランクスが完成する。ただし吸収体４４と多層膜４２の間には保護膜４３（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に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。
【０００４】
ＥＵＶマスクの多層膜基板では、図８に示したように、多層膜を形成する際に、基板上や、多層膜の中間で付着する異物４５によって、多層膜が変形することがある。つまり多層膜の表面に異物４５が無くても、露光時には多層膜で反射する露光光の位相がシフトすることから、ウエハ上にパターン転写するため、欠陥として識別される。そこで、この欠陥は位相欠陥と呼ばれている。また、多層膜内部に異物が存在することで多層膜表面が飛び出す欠陥はバンプと呼ばれており、その逆に、基板に微小なへこみがあり、それによって多層膜表面がへこむような欠陥はピットと呼ばれている。
【０００５】
また、位相欠陥を高感度に検出するために、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アクティニック（Actinic）検査が用いられるようになっている。なお、このようなアクティニック検査装置に関しては、例えば、下記非特許文献１において示されている。
【０００６】
一方、アクティニック検査装置を用いずに、従来の光（通常は深紫外光であり、これはＤＵＶ光と呼ばれる。）によってＥＵＶマスクの位相欠陥を検出する試みも行われている。その手法の一例としては、非特許文献２、３に示されている。位相欠陥の拡大投影像におけるコントラストは、ピットとバンプによってフォーカス依存性が異なることから、フォーカスを変化させることで、ピットとバンプの違いが判別できるとされている。
【０００７】
フォーカスを変化させて検出する場合、マスクにおける同じ場所で、対物レンズかマスク自体をフォーカス方向（一般に上下方向）に微動させる必要がある。しかしながら、対物レンズで観察できる視野の大きさ（一般に直径約０．１ｍｍの領域）はマスク全面に比べると極めて僅かな割合であるため、フォーカスを変化させながらマスク全面を検査しようとすれば、何十時間も掛ってしまう。このため、上記の検査は、非現実的な技術であり、量産マスクの検査に用いるような実用化はほとんど不可能であった。
【０００８】
これに対して、例えば２台の検出器を備えた検査装置を用いて、検査対象であるマスクのパターン面の近傍で異なるフォーカス位置の像を検出器に投影する装置が提案されていた（特許文献２）。これを用いれば、多層膜基板の表面には何も観察されない位相欠陥に対しても、１台の検出器のみ多層膜基板の表面より深い位置にフォーカスを合わせることができるため、位相欠陥の検出確率が高められると考えられる。なお、２台の検出器で異なる面にフォーカスを合わせられる検査装置に関しては下記特許文献１に示されている。
【０００９】
これによると、このような検査装置は、石英基板を用いたフォトマスクを対象としているため、マスクに対して対物レンズと反対側から照明光を照射させる方式（一般に透過照明と呼ばれる照明方式。）を用いたものであり、この照明光の照射によってマスク面から発生する光が対物レンズを通過してから、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと呼ぶ。）等で偏光を利用して分離することで、２台の検出器で検査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４１８１１５９号
【特許文献２】米国特許出願公開２００２／１７１８２５
【特許文献３】特開２０１１−１０６９６５号公報
【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】Joshua Glasser, et.al., "Inspecting EUV mask blanks with a 193-nm system," SPIE, Vol. 7748, 2010.
【非特許文献３】Shmoolik Mangan,et.al.,"Evaluation of novel EUV mask inspection technologies,", SPIE, Vol. 7748, 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように偏光を利用して２つの照明を用いて２台の検出器で検査するような検査装置に関して、図９、図１０に示した具体例を用いて説明する。例えば２台のＣＣＤ９１ａ、９１ｂを用いた検査装置９００では、直交する偏光のＰ波とＳ波を透過照明光Ｌａ、Ｌｂとして用いている。透過照明光Ｌａ、ＬｂをＰＢＳ９７ａによって結合させてからコンデンサレンズ９４を通して、マスク４０のパターン面に集光する。これによって発生する光は対物レンズ９６を通過してＰＢＳ９７ｂに入射する。従って、ＰＢＳ９７ｂで反射光Ｌｄと透過光Ｌｃに分けられる。Ｐ波である透過光Ｌｃはリレーレンズ９８ａを通って、ＣＣＤ９１ａに当たる。一方、ＰＢＳ９７でＳ波となる反射光Ｌｄはリレーレンズ９８ｂを通り、ＣＣＤ９１ｂに当たる。すなわち、対物レンズ９６の視野に観察されるマスク９５の像が２台の異なるＣＣＤ９１ａ、９１ｂに投影されることになる。
【００１２】
透過照明光Ｌｂは補正レンズ９９を通過しており、その結果、図９に示したように、マスク４０内で少し手前側に集光するようになる。そこで、２台のＣＣＤ９１ａ、９１ｂを異なる位置に配置することで、結果的にマスク９５の表面付近における異なるフォーカスに合わせられることになり、これらの異なるフォーカス位置に合わせられた透過照明光Ｌａ、Ｌｂによって発生する光を検出するようになる。
【００１３】
ＥＵＶマスクは光を通さないため、ＥＵＶマスクを対象とする場合は、照明光は反射照明のみしか利用できない。投影光学系の光路間にＰＢＳを用いて反射照明光を導入することになるため、前述したように２台の検出器を用いた上記の検査装置のように、ＰＢＳ９７ｂによって２台の検出器に投影像を分岐することは困難であった。すなわち、ＰＢＳによって偏光方向が制限されてしまうため、偏光状態の異なる光を検出器まで導くことが困難である。従って、従来の検査装置では、反射照明の場合、２台の検出器で異なるフォーカス位置に合わせた検査を同時に行うことが困難であった。
【００１４】
また、本件の出願人が、別の検査装置を開示している（特許文献３）。特許文献３では、対物レンズの視野の片側半分をＳ偏光で照明し、もう半分をＰ偏光で照明している。そして、ＥＵＶマスクで反射した反射光を空間分割ミラーで分割して、異なる検出器に入射させている。しかしながら、特許文献３の方法では、異なるフォーカス位置を同時に検査する点について何ら開示していない。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高速に検査できる検査装置、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】
【００１６】
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試料の検査装置であって、照明光が入射する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタからの照明光を集光して、試料に照射する対物レンズと、前記試料で反射して前記対物レンズを通過した反射光の一部の光路の向きを変化させて、前記反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割する分割手段と、前記分割手段で分割された一方の光ビームを受光して、前記対物レンズの視野における第１の領域を撮像する第１の検出器と、前記偏光ビームスプリッタからの光学距離が前記第１の検出器の前記偏光ビームスプリッタからの光学距離と異なる位置に配置され、前記分割手段で分割された他方の光ビームを受光して前記対物レンズの視野における第２の領域を撮像する第２の検出器と、を備えるものである。この構成によると、２台の検出器で、異なるフォーカス位置の検査を行うことができるため。高速な検査が可能となる。
【００１７】
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、前記第１及び第２の領域が同じ偏光状態の照明光で照明されていることを特徴とするものである。これにより、正確に検査することができる。
【００１８】
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、前記分割手段で分割された一方の光ビームの光路中に挿脱可能に設けられ、前記分割手段で分割された一方の光ビームの光学距離を調整する平行平板が設けられているものである。これにより、単純な構成の平行平板を出し入れするだけで、フォーカス位置の調整を容易に行うことができる。
【００１９】
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、前記第１及び第２の検出器への投影倍率が２０倍以上であることを特徴とするものである。これにより、視野をより確実に分割することができるため、正確な検査が可能になる。
【００２０】
本発明の第５の態様に係る検査装置は、上記の検査装置であって、前記対物レンズから前記第１及び第２の検出器までの間に前記試料の中間投影像を形成するリレー光学系が配置され、前記中間投影像が形成される面の近傍に前記分割手段が配置されているものである。これにより、前記第１及び第２の検出器への投影倍率が高くない場合でも、視野をより確実に分割することができるため、正確な検査が可能になる。
【００２１】
本発明の第６の態様に係る検査方法は、ＥＵＶマスクに用いられる試料の検査装置であって、偏光ビームスプリッタに照明光を入射させるステップと、前記偏光ビームスプリッタからの照明光を対物レンズにより集光して、試料に照射するステップと、前記試料で反射して前記対物レンズを通過した反射光の一部の光路の向きを変化させて、前記反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割するステップと、分割された一方の光ビームを第１の検出器で受光し、前記対物レンズの視野における第１の領域を撮像するステップと、前記偏光ビームスプリッタからの光学距離が前記第１の検出器の前記偏光ビームスプリッタからの光学距離と異なる位置に配置された第２の検出器で分割された他方の光ビームを受光し、前記対物レンズの視野における第２の領域を撮像するステップと、を備えるものである。この方法によると、２台の検出器で、異なるフォーカス位置の検査を行うことができるため。高速な検査が可能となる。
【００２２】
本発明の第７の態様に係る検査方法は、上記の検査方法であって、前記第１及び第２の領域が同じ偏光状態の照明光で照明されていることを特徴とするものである。これにより、正確な検査が可能になる。
【００２３】
本発明の第８の態様に係る検査方法は、上記の検査方法であって、分割された一方の光ビームの光路中に挿脱可能に設けられた平行平板が、分割された一方の光ビームの光学距離を調整することを特徴とするものである。これにより、単純な構成の平行平板を出し入れするだけで、フォーカス位置の調整を容易に行うことができる。
【００２４】
本発明の第９の態様に係る検査方法は、上記の検査方法であって、前記第１及び第２の検出器への投影倍率が２０倍以上であることを特徴とするものである。これにより、視野をより確実に分割することができるため、正確な検査が可能になる。
【００２５】
本発明の第１０の態様に係る検査方法は、上記の検査方法であって、前記対物レンズから前記第１及び第２の検出器までの間に前記試料の中間投影像を形成するリレー光学系が配置され、前記中間投影像が形成される面の近傍で前記反射光を分割しているものである。これにより、前記第１及び第２の検出器への投影倍率が高くない場合でも、視野をより確実に分割することができるため、正確な検査が可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、高速に検査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】
【００２７】
【図１】実施形態１にかかる検査装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態１にかかる検査装置の一部の光学系を模式的に示す拡大図である。
【図３】実施形態２にかかる検査装置の光学系を簡略化して示す図である。
【図４】補正板による焦点位置の違いを示す図である。
【図５】倍率によるスポットダイアグラムの違いを示す図である。
【図６】実施形態３にかかる検査装置の構成を示す図である。
【図７】ＥＵＶマスクの構成を拡大して示す断面図である。
【図８】ＥＵＶマスクの多層膜に異物が付着した状態を示す断面図である。
【図９】透過照明によって検査を行う検査装置の構成を示す図である。
【図１０】透過照明による検査装置の焦点位置の違いを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に基づく好適な実施形態に付いて説明する。上記したように、ＥＵＶマスクを高速に検査するという目標を達成するために、２次元センサに基づく検出器を少なくとも２台用いている。検出器の直前における投影光を空間分割させることで、２台の検出器にＥＵＶマスク面の拡大像を投影させてもよい。また、ＥＵＶマスク面からこれらの検出器への投影倍率を２０倍以上に高く設定することが好ましく、５０倍以上とすることがより好ましい。
【００２９】
一般にマスクの検査装置に用いられる対物レンズの開口数（ＮＡ）は０．７〜０．９であることから、投影倍率を例えば１００倍にすると、検出器側のＮＡは０．００８前後と非常に小さく、角度としては約０．５°の平行に近い光が検出器に当たる。従って、光の偏光状態に依らずに、検出器の直前にミラー等を用いて空間分割することで、投影像をほぼ２分割できることから、視野分割と呼ばれる手法と同様な分割手法を適用でき、それぞれを多層膜表面の異なるフォーカス位置から発生する光に対応させることが可能になる。
【００３０】
ところが、ＥＵＶマスクの多層膜基板の検査ではなく、通常のマスクのパターン検査も行えるようにするには、２台の検出器でＥＵＶマスクの同じ面にフォーカスさせる必要がある。その場合、リレーレンズから２台の検出器までの光学距離（すなわちＥＵＶマスクから検出器までの投影光学系の光学距離）が同じになるように１台の検出器を、リニアーガイド等を用いて検出器１６、１７をスムーズに移動できるような構成にすれば良いが、検出器１６、１７は場合によって重いため、瞬時に移動させることが困難になってしまう。
【００３１】
そこで、本発明における好適な付加的手段としては、最初に２台の検出器までの光学距離を等しくしておき、多層膜基板の検査の際に、片側の検出器の直前に平行平板を挿入したものである。これによると、前述したように、検出器の直前では光はほぼ平行光であることから、平行平板を挿入すると、単に光路長が変わるだけで、投影像に大きな歪みが生じることはない。すなわち、片側の検出器までの光学距離を調整することができ、これは多層膜表面に合わせたフォーカス位置を微調整するのと同様な効果になる。
【００３２】
この構成によると、従来のＤＵＶ検査装置によって、ＥＵＶマスクの多層膜基板の位相欠陥を検出しやすくなった。さらに通常のパターン検査も２台の検出器を用いて高速にできる。なお、以下の説明では、検査対象となる試料をＥＵＶマスクとするが、本明細書においてＥＵＶマスクにはパターン付きのＥＵＶマスクだけでなく、マスクブランクス、多層膜基板等も含まれるものとする。すなわち、検査対象となる試料は、ＥＵＶマスクに用いられるものであればよく、例えばパターン付きＥＵＶマスク、多層膜基板、マスクブランクスのいずれであってもよい。また、他の用途に用いられる多層膜付きの試料についても検査することができる。
【００３３】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態１に係る検査装置について、図１を用いて説明する。図１は、ＥＵＶマスクの多層膜基板を検査するための検査装置１００の断面構造を示した構成図である。検査装置１００では、照明光としてＳ波の反射照明光Ｌのみが図示されていない光源から導かれており、ＰＢＳ１１に入射して下方に反射される。なお、非アクティニック検査を行うため、反射照明光Ｌとして、例えば１９３ｎｍのＤＵＶ光を用いることができる。ＰＢＳ１１で反射された反射照明光Ｌは、１／４波長板１２を通過して円偏光となる。円偏光となった反射照明光Ｌは、対物レンズ１３を通って、ＥＵＶマスク４０の表面に集光する。
【００３４】
ＥＵＶマスク４０は、図３に示したような多層膜を有している。ＥＵＶマスクの表面から発生する光は対物レンズ１３を通り、再び１／４波長板１２を通ることで、ＰＢＳ１１に対してＰ波となって入射する。このため、光はＰＢＳ１１を透過して、リレーレンズ１４を通過する。検査装置１００では、例えば、２台のＴＤＩカメラが検出器１６、１７として用いられている。そして、検出器１６、１７の直前に分割ミラー１５が配置されており、投影光が空間的に２分割される。すなわち、分割ミラー１５は、光路の半分の位置まで挿入されており、反射光の一部のみが入射する。すると、ＥＵＶ４０で反射した反射光の一部の光路の向きが変化するため、反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割することができる。これによって、対物レンズ１３の視野の半分は検出器１６に投影され、残りの半分は検出器１７に投影される。
【００３５】
本実施形態における対物レンズ１３のＮＡは０．９であり、投影倍率は３００倍になっている。その結果、検出器１６に投影される光のＮＡは０．０００３となり、角度としては０．１７°と、ほぼ平行なビームになっている。そのため、分割ミラー１５によってビームの片側を折り返すことで、検出器１７の方に投影させることができる。その際に、ＰＢＳ１１から検出器１７までの光学距離（光学長）は、ＰＢＳ１１から検出器１６までの光学距離（光学長）よりも約９ｍｍ長くなっており、その結果、検出器１７のフォーカス位置は、検出器１６のフォーカス位置よりも約０．１ミクロン浅い位置になる。つまり２台の検出器１６、１７によって、ＥＵＶマスク４０の表面付近の異なるフォーカス面で検査ができるようになる。
【００３６】
なお、この焦点位置の差に関して、図２を用いて説明する。図２は図１に示された検査装置１００における一部分と光路を示した略図である。２台の検出器１６、１７への拡大投影像の元となる物体面は、ＥＵＶマスク４０上の視野であり、それが図２で左右に２分割されている。ここでは、視野の右半分の領域を領域Ａとし、左半分の領域を領域Ｂとしている。対物レンズ１３の視野において、領域Ａと領域Ｂは重なっていない領域である。２台の検出器１６、１７にはＥＵＶマスク４０上の異なる領域Ａ、Ｂを投影させることができる。つまり、図２の点線で示すように、左右に分割するための分割ミラー１５を検出器１６の直前に配置することになる。ここで、検出器１６に対して、投影光はほぼ平行に入射するため、光路のほぼ半分の位置まで分割ミラー１５が挿入されると、検出器１６の左側半分のみに投影像が当たる。検出器１６の右側半分に向かって進んでいる投影光は分割ミラー１５で反射して、検出器１７の方に進む。従って、領域Ａの投影像が検出器１６に投影され、領域Ｂの投影像が検出器１７に投影される。このように、検出器１６、１７に対物レンズ１３の視野の片側半分の領域の投影像が形成され、対物レンズ１３の視野の一部である領域Ａと、残りの一部である領域Ｂが別の検出器１６、１７で同時に撮像される。なお、検出器１６、１７に投影される領域Ａ，Ｂは、対物レンズ１３の半分の領域と厳密に等しい大きさでなくてもよい。
【００３７】
以上に説明したように、本発明の検査装置１００では、反射照明光Ｌだけで、２台の検出器１６、１７で異なるフォーカス面の検査が可能になったことから、ＥＵＶマスク４０の多層膜基板の位相欠陥がピットかバンプの判別が瞬時に行うことができる。加えて、多層膜基板の基板表面に付着しているパーティクルにフォーカスを合わせることも可能になり、その場合は、位相欠陥とパーティクルのどちらも感度良く検出できるようになる。さらに、領域Ａ，領域Ｂが同じ向きの円偏光によって照明されているため、パターン等の方向によらず検査することができる。また、分割ミラー１５を配置するだけでよいため、装置構成を簡素化することができる。領域Ａ，Ｂを同じ偏光状態の照明光で照明しているため、異なる偏光状態を作り出す必要がなく、装置構成を簡素化することができる。
【００３８】
また、検出器１６、１７の分割ミラー１５で反射した反射光の光軸に沿って、検出器１６、１７の少なくとも一方の位置を調整可能としてもよい。これにより、２つの検出器１６、１７でＥＵＶマスク４０上におけるフォーカス位置を光軸方向にシフトすることができ、検査するフォーカス面の高さを調整することができる。よって、フォーカス面の高さの差を所望の値として検査を行うことができる。さらには、２台の検出器１６、１７でＥＵＶマスク４０の同じ面にフォーカスさせることで、ＥＵＶマスク４０の多層膜基板の検査ではなく、通常のマスクのパターン検査も行うこともできる。また、検出器１６、１７として、ＴＤＩセンサ以外の２次元アレイ検出器を用いてもよい。さらに、ＰＢＳ１１と１／４波長板１２を組み合わせて、ＥＵＶマスク４０に反射照明光Ｌを照射しているので、ＰＢＳ１１における光のロスを低減することができる。
【００３９】
実施の形態２．
次に本発明の実施形態２に係る検査装置２００について、図３を用いて説明する。なお、本実施形態にかかる検査装置２００の基本的構成は、実施の形態１に係る検査装置１００と同様であるため、重複する構成については、適宜説明を省略する。特に、ＰＢＳ１１、及び波長板１２については、実施の形態１と同様にリレーレンズ１４と対物レンズ１３の間に配置されているため、本実施形態では図示を省略している。
【００４０】
検査装置２００では、２台の検出器１６、１７の内、一台の検出器１６と分割ミラー１５との間に、２枚の平行平板がそれぞれ補正板２１、補正板２２として光路中に出し入れ可能に備わっている。これら２枚の補正板２１、２２を光路中から外すと、ＰＢＳ１１から２台の検出器１６、１７の光学長が等しくなり、検査対象のＥＵＶマスク４０における同じフォーカス位置を検査するようになる。なお、これらの補正板２１、２２には、紫外域で高い透過率を有する合成石英を用いるのが好ましい。補正板２１、２２は、厚みが異なっている。
【００４１】
一方、補正板２１のみを光路内に入れると、検出器１６は検出器１７に対して、約０．０５ミクロン上側にフォーカスシフトするようになり、補正板２２のみを挿入すると、約０．１ミクロン上側にフォーカスシフトする。さらに補正板２１と補正板２２の２枚とも光路中に入れることで、約０．１５ミクロン上側にフォーカスシフトする。
【００４２】
なお、本実施形態のように投影光学系の光路中に補正板２１、２２を挿入することで、対物レンズ１３のフォーカスをシフトできる原理を図４で簡単に説明する。補正板２１、２２を挿入しない通常のマスク検査の場合の光路を図４（ａ）に示し、補正板２１を挿入することで変化する光路を図４（ｂ）に示す。
【００４３】
図４（ａ）に示したように、通常はリレーレンズ１４と検出器１６までの光学距離はリレーレンズ１４の焦点距離と等しくなるように、検出器１６が配置される。その結果、対物レンズ１３とリレーレンズ１４との間の光線はほぼ平行になっている。
【００４４】
一方、図４（ｂ）に示したように、ガラス製の補正板２１は屈折率が１．５〜１．６であるため、ここに入射する光線は図４（ｂ）に示されたように屈折する。その結果、リレーレンズ１４と検出器１６までの光学距離が、リレーレンズ１４の焦点距離よりも少し短くなってしまう。その結果、対物レンズ１３とリレーレンズ１４との間の光線は平行ではなくなってしまい、対物レンズ１３によるＥＵＶマスク４０内の焦点位置が左側にシフトする。
【００４５】
以上のように、本実施形態の検査装置２００では、２台の検出器１６、１７で異なるフォーカス位置の検査を行えるようにするために、補正板２１、２２を出し入れするだけでよく、検出器１６、１７自体を移動させる必要はない。したがって、瞬時にフォーカス位置を切り替えることができ、しかも３通りのフォーカス位置を設定できる。特に、ＴＤＩセンサは重量が大きいため、移動が困難であるが、補正板２１、２２を用いることで容易にフォーカス調整を行うことができる。もちろん、挿脱可能な補正板２１、２２の枚数は２枚に限られるものではなく、１枚のみ補正板２１のみを光路中に挿脱可能としてもよく、さらには３枚以上の補正板を光路中に挿脱可能としてもよい。さらには、補正板を入れた状態でＰＢＳ１１から２台の検出器１６、１７の光学距離を一致させてもよい。この場合、補正板を抜いた状態でＰＢＳ１１から検出器１６、１７までの光学距離がずれる。
【００４６】
ところで、以上の実施形態のように、補正板２１、２２を光路中に挿入することで対物レンズ１３のフォーカス位置をシフトさせているのは、検出器１６への投影倍率が３００倍と高いからである。つまり、投影倍率が低いと、このような手法を取ることが困難になる。これに関して図５を用いて説明する。図５はＥＵＶマスク４０の像を検出器１６に投影する光学系を示したものであり、対物レンズ１３とリレーレンズ１４とで構成されるテレセントリック光学系が示されている。図５（ａ）では投影倍率が１０倍であり、図５（ｂ）では投影倍率が２０倍であり、図５（ｃ）では投影倍率が５０倍である。この光学系におけるリレーレンズ１４と検出器１６との間の光路中に補正板２１を挿入する場合の投影像に関してシミュレーションした結果が示されている。ここでは、シミュレーションによって計算されるスポットダイアグラムを光学系の右側に示している。
【００４７】
なお、検出器１６が配置される位置は、スポットダイアグラムが最小になるように最適化したものである。また、シミュレーションでは対物レンズ１３とリレーレンズ１４は収差が無い理想レンズとして仮定している。
【００４８】
計算結果から判るように、投影倍率が１０倍と低い場合、検出器１６上でのスポットダイアグラムは直径が数十ミクロンにも拡大してしまう。これに対して、投影倍率が５０倍になると、スポットダイアグラムの直径は１ミクロン以下となり、収差はほぼ無視できるような光学系になっている。すなわち、投影倍率が高くなると、補正板中での光路はほぼ平行なビームになるため、収差は小さくなる。
【００４９】
特にＥＵＶマスクの検査装置では、一般に１００倍以上の高い投影倍率が用いられることから、このような補正板２１、２２を用いてフォーカスシフトすることによる投影像の収差は全く問題にならない。また、ＥＵＶマスク４０から検出器１６、１７への投影倍率を２０倍以上とすることが好ましく、５０倍以上とすることがより好ましい。これにより、対物レンズ１３の視野を確実に分割することができるため、正確な検査が可能になる。
【００５０】
実施の形態３．
次に実施形態３の係る検査装置の構成に付いて図６を用いて説明する。図６は本実施形態にかかる検査装置３００の構成図である。検査装置３００では、上記の実施形態と同様に２台の検出器１６、１７が用いられている。ただし、上記の実施形態と異なる点は、これら検出器１６、１７へ投影する光学像を分割するための分割ミラー１５が、検出器１６、１７直前ではなく、中間投影像の近傍に配置されていることである。そのため、その中間投影像の前後でリレー光学系１９が形成されている。リレー光学系１９はリレーレンズ１４ａ〜１４ｅを備えている。
【００５１】
ただし、この分割ミラー１５から次のリレーレンズ１４ｂ、１４ｄまでの光学距離Ｌ１、Ｌ２が僅かに異なり、その結果、２台の検出器１６、１７に投影される中間投影像の位置が僅かに異なっている。すなわち対物レンズ１３によって観察しているＥＵＶマスク４０の表面のフォーカス位置が異なることになり、実施形態１と同様に２台の検出器１６、１７で異なるフォーカス位置での検査が行われるようになっている。また、リレーレンズの位置を光軸に沿って移動するだけで光学距離を調整することができるため、実施の形態２と同様に瞬時にフォーカス位置を切り替えることができる。また、検出器１６、１７への投影倍率が高くない場合であっても、反射光を確実に分割することができる。
【００５２】
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、ＥＵＶマスクの多層膜基板の位相欠陥の検査だけでなく、ＥＵＶマスクのパターン検査にも利用できる。また、反射光の光路を分割する分割手段は、ミラー以外の素子であってもよい。なお、上記の実施の形態１〜３を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１１ ＰＢＳ
１２ １／４波長板
１３ 対物レンズ
１４ リレーレンズ
１５ 分割ミラー
１６ 検出器
１７ 検出器
２１ 補正板
２２ 補正板
４０ ＥＵＶマスク
４１ 基板
４２ 多層膜
４３ 保護膜
４４ 吸収体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶマスクに用いられる試料の検査装置であって、
照明光が入射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタからの照明光を集光して、試料に照射する対物レンズと、
前記試料で反射して前記対物レンズを通過した反射光の一部の光路の向きを変化させて、前記反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割する分割手段と、
前記分割手段で分割された一方の光ビームを受光して、前記対物レンズの視野における第１の領域を撮像する第１の検出器と、
前記偏光ビームスプリッタからの光学距離が前記第１の検出器の前記偏光ビームスプリッタからの光学距離と異なる位置に配置され、前記分割手段で分割された他方の光ビームを受光して前記対物レンズの視野における第２の領域を撮像する第２の検出器と、を備える検査装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の領域が同じ偏光状態の照明光で照明されていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記分割手段で分割された一方の光ビームの光路中に挿脱可能に設けられ、前記一方の光ビームの光学距離を調整する平行平板が設けられている請求項１、又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の検出器への投影倍率が２０倍以上であ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】
前記対物レンズから前記第１及び第２の検出器までの間に前記試料の中間投影像を形成するリレー光学系が配置され、
前記中間投影像が形成される面の近傍に前記分割手段が配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
ＥＵＶマスクに用いられる試料の検査方法であって、
偏光ビームスプリッタに照明光を入射させるステップと、
前記偏光ビームスプリッタからの照明光を対物レンズにより集光して、試料に照射するステップと、
前記試料で反射して前記対物レンズを通過した反射光の一部の光路の向きを変化させて、前記反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割するステップと、
分割された一方の光ビームを第１の検出器で受光し、前記対物レンズの視野における第１の領域を撮像するステップと、
前記偏光ビームスプリッタからの光学距離が前記第１の検出器の前記偏光ビームスプリッタからの光学距離と異なる位置に配置された第２の検出器で分割された他方の光ビームを受光し、前記対物レンズの視野における第２の領域を撮像するステップと、を備える検査方法。
【請求項７】
前記第１及び第２の領域が同じ偏光状態の照明光で照明されていることを特徴とする請求項６に記載の検査方法。
【請求項８】
分割された一方の光ビームの光路中に挿脱可能に設けられた平行平板が、分割された一方の反射光の光学距離を調整することを特徴とする請求項６、又は７に記載の検査方法。
【請求項９】
前記第１及び第２の検出器への投影倍率が２０倍以上であることを特徴とする請求項６、７、又は８に記載の検査方法
【請求項１０】
前記対物レンズから前記第１及び第２の検出器までの間に前記試料の中間投影像を形成するリレー光学系が配置され、
前記中間投影像が形成される面の近傍で前記反射光を分割している請求項６〜９のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項１】
ＥＵＶマスクに用いられる試料の検査装置であって、
照明光が入射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタからの照明光を集光して、試料に照射する対物レンズと、
前記試料で反射して前記対物レンズを通過した反射光の一部の光路の向きを変化させて、前記反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割する分割手段と、
前記分割手段で分割された一方の光ビームを受光して、前記対物レンズの視野における第１の領域を撮像する第１の検出器と、
前記偏光ビームスプリッタからの光学距離が前記第１の検出器の前記偏光ビームスプリッタからの光学距離と異なる位置に配置され、前記分割手段で分割された他方の光ビームを受光して前記対物レンズの視野における第２の領域を撮像する第２の検出器と、を備える検査装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の領域が同じ偏光状態の照明光で照明されていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記分割手段で分割された一方の光ビームの光路中に挿脱可能に設けられ、前記一方の光ビームの光学距離を調整する平行平板が設けられている請求項１、又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の検出器への投影倍率が２０倍以上であ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】
前記対物レンズから前記第１及び第２の検出器までの間に前記試料の中間投影像を形成するリレー光学系が配置され、
前記中間投影像が形成される面の近傍に前記分割手段が配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
ＥＵＶマスクに用いられる試料の検査方法であって、
偏光ビームスプリッタに照明光を入射させるステップと、
前記偏光ビームスプリッタからの照明光を対物レンズにより集光して、試料に照射するステップと、
前記試料で反射して前記対物レンズを通過した反射光の一部の光路の向きを変化させて、前記反射光の光軸と垂直な面における位置に応じて反射光を分割するステップと、
分割された一方の光ビームを第１の検出器で受光し、前記対物レンズの視野における第１の領域を撮像するステップと、
前記偏光ビームスプリッタからの光学距離が前記第１の検出器の前記偏光ビームスプリッタからの光学距離と異なる位置に配置された第２の検出器で分割された他方の光ビームを受光し、前記対物レンズの視野における第２の領域を撮像するステップと、を備える検査方法。
【請求項７】
前記第１及び第２の領域が同じ偏光状態の照明光で照明されていることを特徴とする請求項６に記載の検査方法。
【請求項８】
分割された一方の光ビームの光路中に挿脱可能に設けられた平行平板が、分割された一方の反射光の光学距離を調整することを特徴とする請求項６、又は７に記載の検査方法。
【請求項９】
前記第１及び第２の検出器への投影倍率が２０倍以上であることを特徴とする請求項６、７、又は８に記載の検査方法
【請求項１０】
前記対物レンズから前記第１及び第２の検出器までの間に前記試料の中間投影像を形成するリレー光学系が配置され、
前記中間投影像が形成される面の近傍で前記反射光を分割している請求項６〜９のいずれか１項に記載の検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２４７７２（Ｐ２０１３−２４７７２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６０９２６（Ｐ２０１１−１６０９２６）
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【特許番号】特許第５０２４８４２号（Ｐ５０２４８４２）
【特許公報発行日】平成２４年９月１２日（２０１２．９．１２）
【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２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【特許番号】特許第５０２４８４２号（Ｐ５０２４８４２）
【特許公報発行日】平成２４年９月１２日（２０１２．９．１２）
【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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