(57)【要約】【課題】  精度の高い光学像を効果的に取得することが可能な像取得装置を提供する。【解決手段】  実施形態に係る像取得装置は、光源１１と、観察対象２０を載置するステージ１４と、光源からの光を反射して反射光をステージ上に載置された観察対象の表面に供給する反射ミラー１３と、反射ミラーからの反射光によって照明された観察対象の表面からの光学像を受ける結像光学系１５及び１６と、結像光学系によって得られた光学像を検出する検出器１７とを備え、反射ミラーは、光源からの光を反射する第１の部分と、反射ミラーの中心に対して第１の部分と対向する位置に設けられ、観察対象の表面からの光が通過する第２の部分とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
観察対象を載置するステージと、
前記光源からの光を反射して反射光を前記ステージ上に載置された観察対象の表面に供給する反射ミラーと、
前記反射ミラーからの反射光によって照明された前記観察対象の表面からの光学像を受ける結像光学系と、
前記結像光学系によって得られた光学像を検出する検出器と、
を備え、
前記反射ミラーは、前記光源からの光を反射する第１の部分と、前記反射ミラーの中心に対して前記第１の部分と対向する位置に設けられ、前記観察対象の表面からの光が通過する第２の部分と、を有する
ことを特徴とする像取得装置。
【請求項２】
前記ステージ上に載置された観察対象の表面と前記反射ミラーからの反射光の光軸との交点によって規定される観察中心点から見て、前記結像光学系の外周は前記反射ミラーの外周の外側に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の像取得装置。
【請求項３】
前記反射ミラーからの反射光の光軸の方向は、前記観察対象の表面の法線の方向に対応している
ことを特徴とする請求項１に記載の像取得装置。
【請求項４】
前記ステージ上に載置された観察対象の表面と前記反射ミラーからの反射光の光軸との交点によって規定される観察中心点から見て、前記反射ミラーの中心と前記結像光学系の中心とは一致している
ことを特徴とする請求項１に記載の像取得装置。
【請求項５】
前記結像光学系は、シュバルツシルト（Schwarzschild）光学系である
ことを特徴とする請求項１に記載の像取得装置。
【請求項６】
前記反射ミラーの第１の部分は凸状部分を含み、前記反射ミラーの第２の部分は凹状部分を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の像取得装置。
【請求項７】
前記反射ミラーは、複数の凸状部分を含む複数の前記第１の部分を含み、
前記複数の凸状部分の数は奇数であり、前記複数の凸状部分は回転対称な位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の像取得装置。
【請求項８】
前記光源から前記反射ミラーの第１の部分を介して前記ステージ上に載置された観察対象に供給される光を遮断する遮蔽部材を取り付け可能な遮蔽部材取り付け構造をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の像取得装置。
【請求項９】
前記反射ミラーの第１の部分は、取り外し可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の像取得装置。
【請求項１０】
光源からの光を反射ミラーで反射して反射光をステージ上に載置された観察対象の表面に供給することと、
前記反射ミラーからの反射光によって照明された前記観察対象の表面からの光学像を結像光学系で受けることと、
前記結像光学系によって得られた光学像を検出器で検出することと、
を備え、
前記反射ミラーは、前記光源からの光を反射する第１の部分と、前記反射ミラーの中心に対して前記第１の部分と対向する位置に設けられ、前記観察対象の表面からの光が通過する第２の部分と、を含む
ことを特徴とする像取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、像取得装置及び像取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（半導体集積回路装置）の微細化に対応するため、露光光にＥＵＶ（extreme ultraviolet）光を用いたリソグラフィ技術が提案されている。ＥＵＶリソグラフィでは、露光用のフォトマスクに反射型のマスクが用いられる。
上述したマスクの検査には、大きく分けて暗視野光学系を用いた検査と明視野光学系を用いた検査とがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２５０９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
精度の高い光学像を効果的に取得することが可能な像取得装置及び像取得方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る像取得装置は、光源と、観察対象を載置するステージと、前記光源からの光を反射して反射光を前記ステージ上に載置された観察対象の表面に供給する反射ミラーと、前記反射ミラーからの反射光によって照明された前記観察対象の表面からの光学像を受ける結像光学系と、前記結像光学系によって得られた光学像を検出する検出器と、を備え、前記反射ミラーは、前記光源からの光を反射する第１の部分と、前記反射ミラーの中心に対して前記第１の部分と対向する位置に設けられ、前記観察対象の表面からの光が通過する第２の部分と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る像取得装置の構成を模式的に示した図である。
【図２】第１の実施形態に係る像取得装置の反射ミラーの構成を模式的に示した断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る像取得装置の反射ミラーの構成を模式的に示した平面図である。
【図４】第１の実施形態に係る像取得装置における反射ミラーと結像光学系との位置関係を模式的に示した図である。
【図５】第１の実施形態に係る像取得装置における反射ミラーの第１の変更例の構成を模式的に示した平面図である。
【図６】第１の実施形態に係る像取得装置における反射ミラーの第２の変更例の構成を模式的に示した平面図である。
【図７】第２の実施形態に係る像取得装置の構成の一部を模式的に示した図である。
【図８】第３の実施形態に係る像取得装置の構成の一部を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
（実施形態１）
図１は、第１の実施形態に係る像取得装置の構成を模式的に示した図である。
図１に示した像取得装置は、光源１１と、楕円鏡１２と、反射ミラー（折り返しミラー）１３と、ステージ１４と、凸面鏡１５と、凹面鏡１６と、検出器（ＣＣＤ検出器）１７と、パーソナルコンピュータ１８とを備えている。
【０００８】
本実施形態の像取得装置では、光源１１としてＥＵＶ（extreme ultraviolet）光源が用いられる。また、観察対象２０としては、ＥＵＶリソグラフィ用の反射型フォトマスクが用いられる。観察対象（マスク）２０は、水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動可能なステージ１４上に載置される。
【０００９】
光源１１からの光（ＥＵＶ光）は、楕円鏡１２で反射及び収束され、反射ミラー（折り返しミラー）１３に到達する。反射ミラー１３によって光源１１からの光が反射され、反射光がステージ１４上に載置されたマスク２０の表面に供給される。反射ミラー１３からの反射光の光軸１０１の方向は、マスク２０の表面の法線の方向（Ｚ方向：Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向）に対応している（一致している）。したがって、反射ミラー１３からの反射光は、マスク２０の表面に対して略垂直な方向からマスク２０の表面に供給される。
【００１０】
図２は、反射ミラー１３の構成を模式的に示した断面図である。図３は、反射ミラー１３の構成を模式的に示した平面図である。
反射ミラー１３は、光源１１からの光を反射する第１の部分１３ａと、反射ミラー１３の中心１３ｃに対して第１の部分１３ａと対向する位置に設けられ、観察対象（マスク２０）の表面からの光が通過する第２の部分１３ｂとを有している。具体的には、第１の部分１３ａと第２の部分１３ｂとは、マスク２０の表面と光軸１０１との交点によって表される観察中心点２１から見て、反射ミラー１３の中心１３ｃに対して互いに対称な位置に設けられている。
【００１１】
本実施形態では、反射ミラー１３は、複数の第１の部分１３ａ及び複数の第２の部分１３ｂを有している。具体的には、第１の部分１３ａは凸状の平面形状を有する凸状部分（羽根部分）であり、第２の部分１３ｂは凹状の平面形状を有する凹状部分である。各凸状部分１３ａに対向する位置に対応する凹状部分１３ｂが設けられている。
【００１２】
反射ミラー１３の基本的な平面形状は観察中心点２１から見て円状である。各凸状部分１３ａは、円状の反射ミラー１３を６分割する直線１１１と、反射ミラー１３の外周円線１１２と、反射ミラー１３の内周円線１１３とに囲まれた領域に対応する。凸状部分１３ａの数は奇数であり、凸状部分１３ａは互いに回転対称な位置に設けられている。本実施形態では、凸状部分１３ａの数は３つである。したがって、反射ミラー１３の中心１３ｃから見た各凸状部分１３ａの角度θ（反射ミラー１３の中心１３ｃと凸状部分１３ａの両エッジとを結んだ２つの直線で規定される角度、すなわち、隣接する直線１１１で規定される角度）は６０度である。
【００１３】
上述したように、凸状部分１３ａの数を奇数とすることにより、凸状部分１３ａの正反対の位置に凹状部分１３ｂを設けることができる。したがって、図２に示すように、各凸状部分１３ａで反射した光１２１は、対応する凹状部分１３ｂを通過する。
反射ミラー１３の上方には、反射ミラー１３からの反射光によって照明されたマスク２０の表面からの光学像を受ける結像光学系が設けられている。すなわち、結像光学系には、マスク２０の表面で反射した反射光が入射する。なお、マスク２０の表面からの反射光には、鏡面反射光（正反射光）及び拡散反射光（散乱反射光）が含まれる。結像光学系としては、凸面鏡１５及び凹面鏡１６で構成されたシュバルツシルト（Schwarzschild）光学系が用いられる。結像光学系を構成する凸面鏡１５及び凹面鏡１６の外周は、観察中心点２１から見ていずれも円状である。
【００１４】
図４は、観察中心点２１から見た反射ミラー１３と結像光学系（凸面鏡１５及び凹面鏡１６）との位置関係を模式的に示した中心投影図である。
観察中心点２１から見て、結像光学系の外周は反射ミラー１３の外周の外側に位置している。具体的には、結像光学系を構成する凹面鏡１６の外周円線１３１に達する光は、反射ミラー１３の外周円線１１２の外側を通過する。凹面鏡１６の外周円線１３１と反射ミラー１３の外周円線１１２との間隔（観察中心点２１から見た間隔）は十分に大きい。凸面鏡１５の外周円線１３２にマスク２０の方向から達する光の光路は、反射ミラー１３の内周円線１１３に達する光の光路と重複しているか、或いは反射ミラー１３の内周円線１１３の僅かに外側の位置を通過する。また、反射ミラー１３の外周円線１１２は、観察中心点２１から見て凸面鏡１５の外周円線１３２の外側に位置する。
【００１５】
また、観察中心点２１から見て、反射ミラー１３の中心と結像光学系（シュバルツシルト光学系）の中心とは一致している。具体的には、観察中心点２１から見た反射ミラー１３の外周円線１１２の中心点、反射ミラー１３の内周円線１１３の中心点、凸面鏡１５の外周円線１３２の中心点及び凹面鏡１６の外周円線１３１の中心点は一致している。また、マスク２０に供給される光（反射ミラー１３からの反射光）の光軸、及びマスク２０で反射する光の光軸は、上述した中心点を通る。
【００１６】
マスク２０の表面からの反射光（鏡面反射光、拡散反射光）の一部は、反射ミラー１３及び凸面鏡１５で遮蔽される。すなわち、マスク２０の表面からの反射光に対しては、反射ミラー１３及び凸面鏡１５は遮蔽部として機能する。マスク２０の表面からの反射光のうち、反射ミラー１３及び凸面鏡１５で遮蔽されなかった光は、凹面鏡１６に捕集される。したがって、マスク２０の表面からの反射光のうち、反射ミラー１３の外周円線１１２と凹面鏡１６の外周円線１３１とに挟まれた領域を通過した光に加えて、反射ミラー１３の凹部１３ｂに対応する領域を通過した光も、凹面鏡１６に入射する。
【００１７】
凹面鏡１６で反射した光は凸面鏡１５に入射し、凸面鏡１５からの反射光が検出器（ＣＣＤ検出器）１７に入射する。すなわち、結像光学系（凸面鏡１５及び凹面鏡１６）によって得られた光学像が検出器１７によって検出される。検出器１７からの検出信号は、パーソナルコンピュータ１８に取り込まれ、パーソナルコンピュータ１８で検出信号が解析される。
【００１８】
例えば、パーソナルコンピュータ１８では、上述した方法によって取得されたマスク２０の光学像をマスク２０の設計データから得られた理想的な像（参照像）と比較し、差異が生じた箇所を欠陥箇所と判定する。また、マスク２０に複数の同一のマスクパターンが含まれている場合には、上述した方法によって取得されたマスクパターンの光学像を上述した方法によって取得された他のマスクパターンの光学像と比較して、差異が生じた箇所を欠陥箇所と判定するようにしてもよい。
【００１９】
以上のように、本実施形態の像取得装置では、反射ミラー１３が、光源１１からの光を反射する凸状部分（第１の部分）１３ａと、反射ミラー１３の中心に対して凸状部分（第１の部分）１３ａと対向する位置に設けられ、マスク（観察対象）２０の表面からの光が通過する凹状部分（第２の部分）１３ｂとを有している。そのため、反射ミラー１３の凸状部分１３ａで反射した光がマスク２０の表面に供給され、マスク２０の表面からの反射光を反射ミラー１３の凹状部分１３ｂを介して結像光学系の凹面鏡１６に到達させることができる。したがって、マスク２０の法線に対して斜め方向から照明光をマスク２０に照射しなくても、適切な明視野像を取得することが可能である。すなわち、方向に依存しない解像度（検出感度）を有する明視野像を取得することができ、デフォーカス状態での像の歪みを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、精度の高い光学像を効果的に取得することが可能となる。
【００２０】
また、本実施形態の像取得装置では、観察中心点２１から見て、結像光学系（凸面鏡１５及び凹面鏡１６）の外周が反射ミラー１３の外周の外側に位置している。そのため、マスク２０の表面からの反射光のうち、反射ミラー１３の外側を通過した光を結像光学系によって効果的に取得することができる。
【００２１】
また、本実施形態の像取得装置では、反射ミラー１３からの反射光の光軸の方向がマスク（観察対象）２０の表面の法線の方向に一致しており、また、観察中心点２１から見て、反射ミラー１３の中心と結像光学系の中心とは一致している。そのため、マスク２０に供給される光の光軸、マスク２０で反射する光の光軸、及び結像光学系の中心軸を一致させることができ、方向に依存しない解像度（検出感度）を有する明視野像をより効果的に取得することが可能である。
【００２２】
図５は、本実施形態に係る像取得装置における反射ミラー１３の第１の変更例の構成を模式的に示した観察中心点２１から中心投影図である。上述した実施形態では、反射ミラー１３に複数の凸状部分１３ａ及び複数の凹状部分１３ｂを設けていたが、本変更例では、反射ミラー１３に１つの凸状部分１３ａ及び１つの凹状部分１３ｂを設けている。このような構成であっても、凸状部分１３ａの対向位置に凹状部分１３ｂが設けられていれば、上述した実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００２３】
図６は、本実施形態に係る像取得装置における反射ミラー１３の第２の変更例の構成を模式的に示した観察中心点２１から中心投影図である。上述した実施形態では、反射ミラー１３に奇数個の凸状部分１３ａを設けていたが、本変更例では、反射ミラー１３に偶数個の凸状部分１３ａを設けている。このような構成であっても、凸状部分１３ａの対向位置に凹状部分１３ｂが設けられていれば、上述した実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００２４】
なお、上述した実施形態（第１の変更例及び第２の変更例も含む）において、反射ミラー１３の中心１３ｃから見た凸状部分１３ａの角度θの合計は、９０度以上であることが好ましく、１８０度に近いことがより好ましい。
（実施形態２）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、基本的な事項は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項の説明は省略する。
【００２５】
本実施形態では、第１の実施形態の構成に加えて、光源１１から反射ミラー１３の凸状部分（第１の部分）１３ａを介してステージ１４上に載置されたマスク（観察対象）２０に供給される光を遮断する遮蔽部材を取り付け可能な遮蔽部材取り付け構造をさらに備えている。具体的には、反射ミラー１３の光源１１側の位置或いは共役位置に遮蔽部材を配置できるようにするための遮蔽部材取り付け構造を設けている。
【００２６】
図７は、第２の実施形態に係る像取得装置の構成の一部を模式的に示した図である。像取得装置全体の基本的な構成は第１の実施形態と同様である。
図７の例では、反射ミラー１３の光源１１側の位置に遮蔽部材取り付け構造３１を設け、遮蔽部材取り付け構造３１に遮蔽部材３２としてアパーチャを取り付けできるようになっている。遮蔽部材３２は、リング状の遮光部分と、遮光部分の内側の透光部分とを有している。遮蔽部材取り付け構造３１に遮蔽部材３２を取り付けることにより、遮蔽部材３２の遮光部分によって反射ミラー１３の凸状部分（第１の部分）１３ａに到達する照明光が遮られる。遮蔽部材３２の透光部分を通過した照明光は、反射ミラー１３に到達し、反射ミラー１３で反射してマスク（観察対象）２０に供給される。したがって、遮蔽部材取り付け構造３１に遮蔽部材３２を取り付けたときには、暗視野像を取得することが可能である。
【００２７】
このように、本実施形態では、遮蔽部材取り付け構造３１に遮蔽部材３２を取り付けない場合には、第１の実施形態で説明したような原理によって明視野像を取得することができ、遮蔽部材取り付け構造３１に遮蔽部材３２を取り付けた場合には、暗視野像を取得することができる。したがって、１つの像取得装置を用いて、容易に明視野像及び暗視野像を取得することが可能となる。また、明視野像と暗視野像との差異に基づいてマスク２０の欠陥の種類を判別することも可能である。
【００２８】
（実施形態３）
次に、第３の実施形態について説明する。なお、基本的な事項は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項の説明は省略する。
図８は、第３の実施形態に係る像取得装置の構成の一部を模式的に示した図である。像取得装置全体の基本的な構成は第１の実施形態と同様である。
【００２９】
図８に示すように、本実施形態では、反射ミラー１３の凸状部分（第１の部分）１３ａが取り外し可能になっている。凸状部分１３ａを反射ミラー１３の本体から取り外すことで、暗視野像を取得することが可能である。
このように、本実施形態では、凸状部分１３ａを反射ミラー１３の本体を取り付けた場合には、第１の実施形態で説明したような原理によって明視野像を取得することができ、凸状部分１３ａを反射ミラー１３の本体から取り外した場合には、暗視野像を取得することができる。したがって、１つの像取得装置を用いて、容易に明視野像及び暗視野像を取得することが可能となる。また、明視野像と暗視野像との差異に基づいてマスク２０の欠陥の種類を判別することも可能である。
【００３０】
なお、上述した第１、第２及び第３の実施形態では、結像光学系としてシュバルツシルト光学系を用いているが、マスク２０で反射した光を捕集する結像光学系であって、且つ上述した実施形態で述べたような機能を有する結像光学系であればよい。
また、上述した第１、第２及び第３の実施形態では、観察対象となるマスク２０としてＥＵＶ露光用のマスクを用いているが、他の露光用のマスクを用いてもよい。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１１…光源      １２…楕円鏡
１３…反射ミラー    １３ａ…凸状部分（第１の部分）
１３ｂ…凹状部分（第２の部分）      １３ｃ…中心
１４…ステージ      １５…凸面鏡      １６…凹面鏡
１７…検出器      １８…パーソナルコンピュータ
２０…マスク（観察対象）
３１…遮蔽部材取り付け構造      ３２…遮蔽部材
１１１…反射ミラーを６分割する直線
１１２…反射ミラーの外周円線      １１３…反射ミラーの内周円線
１２１…凸状部分で反射した光
１３１…凹面鏡の外周円線      １３２…凸面鏡の外周円線
【図１】
2020144340.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020144340.tif 000007
【図６】
2020144340.tif 000008
【図７】
2020144340.tif 000009
【図８】
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