(57)【要約】【課題】  厚いペリクルを通したフォトマスク検査用の高開口数のフォトマスク検査システムにおける光学補償【解決手段】  再構成可能な光学部品を有する対物レンズシステムが提供される。再構成可能な光学部品は、ペリクルを通さないまたは薄膜状のペリクルを通した検査表面の検査を可能にし、更に、同じシステムを使用して、厚いペリクルを通した検査表面の検査も可能にする。対物レンズシステムは、第１の光学素子群と第２の光学素子群とを備える。第１の光学素子群は、高開口数およびビーム収縮を可能にする。第２の光学素子群は、二つの動作モードで動作することによって、一方のモードでは薄膜状のペリクルを通した検査またはペリクルを通さない検査を、もう一方のモードでは厚いペリクルを通した検査を可能にする。このシステムは、また、ペリクルの存在、ペリクルの不在、またはペリクルの厚みに起因して生じる光学収差を補正するために使用される挿入可能な収差補正板の使用を通じて強化することができる。
2005537505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高い開口数および長い作動距離を実現するのに適した対物レンズシステムであって、異なる動作モードのもとで、
ペリクルがない状態での対象の検査と、
薄いペリクルを通した対象の検査と、
厚いペリクルを通した対象の検査と
を可能にする対物レンズシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の対物レンズシステムであって、
第１の光学素子群であって、該第１の光学素子群を通過する光に対して高い開口数およびビーム収縮を実現するのに適した第１の光学素子群と、
第２の光学素子群であって、第１のモードに切り替わった際に、前記対物レンズシステムによる、薄いペリクルを通した対象の検査およびペリクルがない状態での対象の検査を可能にすると共に、第２のモードに切り替わった際に、前記対物レンズシステムによる、厚いペリクルを通した対象の検査を可能にする第２の光学素子群と
を備える対物レンズシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の対物レンズシステムであって、
前記第１の光学素子群および前記第２の光学素子群は、相まって、前記対物レンズシステムに約０．８５以上の開口数を有させるように構成される、対物レンズシステム。
【請求項４】
請求項２に記載の対物レンズシステムであって、
前記第２の光学素子群は、前記第２のモードに切り替わった際に、前記厚いペリクルに起因して生じる光学収差を補償する光学収差を生じさせることによって、前記対物レンズシステムによる、前記厚いペリクルを通した対象の撮像を可能にする、対物レンズシステム。
【請求項５】
請求項２に記載の対物レンズシステムであって、
前記薄いペリクルは、厚さが約２ミクロンを下回るペリクルを含み、前記厚いペリクルは、厚さが約３００ミクロンを上回るペリクルを含み、対物レンズシステム。
【請求項６】
請求項２に記載の対物レンズシステムであって、
前記厚いペリクルは、厚さが約８００ミクロンのペリクルを含み、対物レンズシステム。
【請求項７】
請求項１に記載の対物レンズシステムであって、
第１の光学素子群であって、該第１の光学素子群を通過する光に対して高い開口数およびビーム収縮を実現するのに適した第１の光学素子群と、
第２の光学素子群であって、第１の構成で動作する際に、前記対物レンズシステムによる、薄いペリクルを通した対象の検査またはペリクルがない状態での対象の検査を可能にし、第２の構成で動作する際に、前記対物レンズシステムによる、厚いペリクルを通した対象の検査を可能にする第２の光学素子群と
を備える対物レンズシステム。
【請求項８】
請求項７に記載の対物レンズシステムであって、更に、
前記第１の構成で動作する前記対物レンズシステムの光路に挿入されることによって、薄いペリクルを通した対象の検査およびペリクルがない状態での対象の検査を可能にする補正板を備える対物レンズシステム。
【請求項９】
請求項７に記載の対物レンズシステムであって、更に、
前記第２の構成で動作する前記対物レンズシステムの光路に挿入されることによって、厚いペリクルを通した対象の検査を可能にする補正板を備える対物レンズシステム。
【請求項１０】
請求項１の対物レンズシステムであって、更に、
光学素子群であって、該光学素子群を通過する光に対して高い開口数、ビーム収縮、および長い作動距離を実現することによって、厚いペリクルを通って光が対象上で集束できるように、前後軸に沿って配置された光学素子群と、
光を通過させるように、前記前後軸に沿って配置された瞳面と、
薄いペリクルを通してまたはペリクルがない状態で前記対象が検査される際に、前記瞳面に挿入される非球面補正板であって、前記瞳面に挿入されることによって、前記厚いペリクルの除去に起因して生じる光学収差を補正し、ペリクルを通さないまたは薄いペリクルを通した対象の検査を可能にする非球面補正板と
を備える対物レンズシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の対物レンズシステムであって、
前記瞳面は、前記光学素子群の中に位置する、対物レンズシステム。
【請求項１２】
請求項１０に記載の対物レンズシステムであって、
前記瞳面は、前記光学素子群の外に位置する、対物レンズシステム。
【請求項１３】
請求項１０に記載の対物レンズシステムであって、
前記非球面補正板は、有限の厚さを有する研磨された非球面を有する、対物レンズシステム。
【請求項１４】
請求項１０に記載の対物レンズシステムであって、
前記非球面補正板は、バイナリ光学素子である、対物レンズシステム。
【請求項１５】
請求項１０に記載の対物レンズシステムであって、
前記非球面補正板は、ホログラフィック光学素子である、対物レンズシステム。
【請求項１６】
請求項１０に記載の対物レンズシステムであって、
前記光学素子群の少なくとも一つの光学素子は、前記対物レンズシステムの縦軸に沿って縦方向に平行移動することによって、第１の構成および第２の構成を取ることができる可動の光学素子として構成され、
前記第１の構成を取るとき、前記光学素子群は、前記瞳面に挿入された前記非球面補正板と相まって光学収差を補正し、薄いペリクルを通したおよびペリクルがない状態での対象の検査を可能にし、
前記第２の構成を取るとき、且つ、前記非球面補正板が前記瞳面から除かれているとき、前記光学素子群は、厚いペリクルを通した対象の検査を可能にする、対物レンズシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の対物レンズシステムであって、
前記対物レンズシステムの倍率素子は、前記可動の光学素子に起因して生じる任意の倍率変動を矯正する、対物レンズシステム。
【請求項１８】
請求項１０に記載の対物レンズシステムであって、
前記光学素子群の少なくとも一つの光学素子は、前記対物レンズシステムの前後軸に沿って前後方向に平行移動することによって、第１の構成および第２の構成を取ることができる可動の光学素子として構成され、
前記第１の構成を取るとき、前記光学素子群は、前記瞳面に挿入された前記非球面補正板と相まって光学収差を補正し、厚いペリクルを通した対象の検査を可能にし、
前記第２の構成を取るとき、且つ、前記非球面補正板が前記瞳面から除かれているとき、前記光学素子群は、薄いペリクルを通した対象の検査およびペリクルがない状態での対象の検査を可能にする、対物レンズシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の対物レンズシステムであって、
前記対物レンズシステムの倍率素子は、前記可動の光学素子に起因して生じる任意の倍率変動を矯正する、対物レンズシステム。
【請求項２０】
光学検査ツールであって、
光源と、
所望の倍率を実現するため、および像平面にある対象に光を集束させるための光学システムであって、高い開口数および長い作動距離を実現するのに適し、異なる動作モードのもとで、ペリクルがない状態での対象の検査、薄いペリクルを通した対象の検査、および厚いペリクルを通した対象の検査を可能にするように構成することができる、光学システムと、
前記対象からの光を検出し、関連する電気信号を生成するための検出素子と、
前記電気信号を処理し、前記対象を分析するための画像処理回路構成と
を備える光学検査ツール。
【請求項２１】
請求項２０に記載の光学検査ツールであって、
前記光学システムは、半導体フォトマスクを検査するように構成された検査ツールであり、前記対象は、半導体フォトマスクである、光学検査ツール。
【請求項２２】
請求項２０に記載の光学検査ツールであって、
前記光学システムは、
第１の光学素子群であって、該第１の光学素子群を通過する光に対して高い開口数およびビーム収縮を実現するのに適した第１の光学素子群と、
二つの動作モードで動作するように構成された第２の光学素子群であって、第１のモードで動作する際は、前記対象は薄いペリクルを通しておよびペリクルがない状態で検査することができ、第２のモードで動作する際は、前記対象は厚いペリクルを通して検査することができる第２の光学素子群と
を含む、光学検査ツール。
【請求項２３】
請求項２２に記載の光学検査ツールであって、
前記光学システムは、更に、前記第２の光学素子群が前記第１のモードで動作している際に、前記第１の光学素子群と前記第２の光学素子群との間に挿入されることによって、薄いペリクルを通した対象の検査およびペリクルがない状態での対象の検査を更に可能にする非球面補正板を含む、光学検査ツール。
【請求項２４】
請求項２２に記載の光学検査ツールであって、
前記光学システムは、更に、前記第２の光学素子群が前記第２のモードで動作している際に、前記第１の光学素子群と前記第２の光学素子群との間に挿入されることによって、厚いペリクルを通した対象の検査を更に可能にする非球面補正板を含む、光学検査ツール。
【請求項２５】
請求項２０に記載の光学検査ツールであって、
前記光学システムは、
光学素子群であって、該光学素子群を通過する光に対して高い開口数、ビーム収縮、および長い作動距離を実現できるように、前後軸に沿って配置された光学素子群と、
光を通過させるように、前記前後軸に沿って配置された瞳面と、
前記対象と共にペリクルが使用されないまたは薄いペリクルが使用される際に、前記瞳面に挿入するための非球面補正板であって、前記補正板が前記瞳面に挿入されている際は、光学収差が補正され、正確な集束および対象の検査が可能になり、前記補正板が前記瞳面から除かれている際は、厚いペリクルを通した対象の検査が可能になる非球面補正板と
を含む、光学検査ツール。
【請求項２６】
請求項２５に記載の光学検査ツールであって、
前記光学素子群の少なくとも一つの光学素子は、前記前後軸に沿って前後方向に平行移動することによって、第１の構成および第２の構成を取ることができる可動の光学素子として構成され、
前記第１の構成を取るとき、前記光学素子群は、前記瞳面に挿入された前記非球面補正板と相まって、薄膜状ペリクルを通したおよびペリクルがない状態での対象の検査を可能にし、
前記第２の構成に取るとき、且つ、前記非球面補正板が前記瞳面から除かれているとき、前記光学素子群は、厚いペリクルを通した対象の検査を可能にする、光学検査ツール。
【請求項２７】
請求項２６に記載の光学検査ツールであって、
前記光学システムは、前記可動の光学素子が一方の構成から他方の構成に切り替わる際に、所望の倍率を維持するように調整される倍率素子を含む、光学検査ツール。
【請求項２８】
請求項２５に記載の光学検査ツールであって、
前記光学素子群は、第１の光学素子群および第２の光学素子群を含み、前記第２の光学素子群は、薄いペリクルを通した対象の検査およびペリクルがない状態での対象の検査のための第１のモードと、厚いペリクルを通した対象の検査のための第２のモードと、の二つの動作モードを含み、
前記第２の光学素子群が前記第１のモードで動作するとき、前記非球面補正板は前記瞳面に挿入され、薄膜状のペリクルを通した対象の検査およびペリクルがない状態での対象の検査を可能にし、
前記第２の光学素子群が前記第２のモードで動作するとき、前記非球面補正板は前記瞳面から除かれ、厚いペリクルを通した検査の表面の検査を可能にする、光学検査ツール。
【請求項２９】
高い開口数およびビームの収縮を実現するのに適した第１の光学素子群と、厚いペリクルの存在、薄いペリクルの存在、およびペリクルの不在のいずれかに起因して生じる光学効果を補償するための第２の光学素子群と、の組み合わせを備える対物レンズシステムであって、
前記組み合わせは、第１のモードにおいて、薄膜状のペリクルを通した対象の検査およびペリクルがない状態での対象の検査を可能にすると共に、第２のモードにおいて、厚いペリクルを通した対象の検査を可能にするための手段を含む、対物レンズシステム。
【請求項３０】
請求項２９に記載の対物レンズシステムであって、
前記第２の光学素子群は、前記第１のモードにある前記第２の光学素子群に光学的に関与するときに、薄膜状のペリクルを通した対象の検査およびペリクルがない状態での対象の検査を可能にする、挿入可能な補正板を含み、該挿入可能な補正板が、前記第２の光学素子群に光学的に関与しないとき、前記対物レンズシステムは、厚いペリクルを通した対象の検査を可能にする前記第２のモードで動作する、対物レンズシステム。
【請求項３１】
請求項２９に記載の対物レンズシステムであって、
前記第２の光学素子群は、前記第２のモードにある前記第２の光学素子群に光学的に関与するときに、厚いペリクルを通した対象の検査を可能にする、挿入可能な補正板を含み、該挿入可能な補正板が、前記第２の光学素子群に光学的に関与していないとき、前記対物レンズシステムは、薄いペリクルを通した対象の検査およびペリクルがない状態での対象の検査を可能にする前記第１のモードで動作する、対物レンズシステム。
【請求項３２】
請求項２９に記載の対物レンズシステムであって、
前記第２の光学素子群は、前記対物レンズシステムの前後軸に沿って平行移動することができる、少なくとも一つの可動素子を含み、
前記少なくとも一つの可動素子が、第１の位置に配置されるとき、前記第２の光学素子群は、薄膜状のペリクルを通した対象の検査およびペリクルがない状態での対象の検査を可能にする前記第１のモードで動作し、
前記少なくとも一つの可動素子が、第２の位置に配置されるとき、前記第２の光学素子群は、厚いペリクルを通した対象の検査を可能にする第２のモードで動作する、対物レンズシステム。
【請求項３３】
請求項３２に記載の対物レンズシステムであって、
前記第２の光学素子群は、前記第１のモードにある前記第２の光学素子群に光学的に関与するときに、薄膜状のペリクルを通した対象の検査およびペリクルを通さない対象の検査を更に可能にする、挿入可能な補正板を含み、該挿入可能な補正板が、前記第２の光学素子群に光学的に関与していないとき、前記対物レンズシステムは、前記第２のモードで動作して、厚いペリクルを通した対象の検査を可能にする、対物レンズシステム。
【請求項３４】
請求項３２に記載の対物レンズシステムであって、
前記第２の光学素子群は、前記第２のモードにある前記第２の光学素子群に光学的に関与するときに、厚いペリクルを通した対象の検査を更に可能にする、挿入可能な補正板を含み、該挿入可能な補正板が、前記第２の光学素子群に光学的に関与していないとき、前記対物レンズシステムは、前記第１のモードで動作して、薄膜状のペリクルを通した対象の検査およびペリクルがない状態での対象の検査を可能にする、対物レンズシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、半導体フォトマスクの表面検査に関するものである。本発明は、具体的には、厚いペリクルもしくは薄いペリクルを通して、またはペリクルを通さないでフォトマスクを検査することのできる対物レンズシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体を処理するに際し、フォトマスクは、フォトリソグラフィプロセスにおいて半導体基板上に回路構造を定めるために使用される。このようなマスクは、薄膜状のペリクルによって環境汚染およびその他の影響から保護される。このようなペリクルは、一般に、非常に薄い有機材料の膜で形成される。このような薄いペリクルの厚さは、通常は、約２ミクロン（μｍ）程度である。とどまることを知らない特徴の小型化および回路の高密度化を受け、業界は、マスクパターンを半導体基板に転写する際の解像度を高める必要に迫られている。この解像度の増大を実現する手段の一つは、波長の短い露光源を利用するものである。使用頻度が増加の一途をたどっている光源の一つとして、遠紫外線（ＤＵＶ）レーザが挙げられる。このようなレーザの代表的な例は、ＡｒＦ（フッ化アルゴン）レーザおよびＦ2（フッ素）レーザなどを含む。一般的な実装形態において、Ｆ2レーザは、波長が１５７ｎｍ（ナノメータ）の露光ビームを生成する。
【０００３】
このような短波長の露光源は、１５７ｎｍの光を通常の露光レベルでいくらか照射しただけで、従来の薄膜状ペリクルに損傷を与える可能性がある。１５７ｎｍの露光源に対する依存度が増すにつれて、マスク表面を保護するために現在用いられている従来の薄膜状の有機ペリクルが、使用できなくなってきた。このため、業界は、溶融シリカからなる厚いペリクルを、代替として開発しつつある。ここで言う「厚いペリクル」とは、厚さが約２μｍを上回る厚いペリクル（なかでも厚さが３００μｍおよび８００μｍのペリクル）として定義される。ＳＥＭＡＴＥＣＨおよび日本における類似の団体であるＳＥＬＥＴＥなどの業界団体は、約±０．５μｍの厚さ精度を有する８００μｍの溶融シリカペリクルを使用するように呼びかけた。このような新しい厚いペリクルの使用は、ＵＶ露光に対して丈夫ではあるが、現行のフォトマスク検査ツールに使用されている従来の光学システムに対しては、重大な光学的問題を提示する。
【０００４】
従来の光学システムおよび検査ツールでは、有機ペリクルは非常に薄く、光学システムに対して光学的に重要ではなかったので、通常は無視することができた。例えば、開口数（ＮＡ）が０．８またはそれ以下である検査システムでは、厚さが２μｍ以下の薄いペリクルは、システムの光学性能にほとんど影響を及ぼさないので、無視することができた。
【０００５】
これに対し、ＳＥＬＥＴＥおよびＳＥＭＡＴＥＣＨによって提案された厚いペリクルは、大きな光学的影響を及ぼすので、満足のいく解像度を得るためには、この影響を補正する必要がある。
【０００６】
フォトマスク上の非常に小さい特徴を解像するためには、非常に高解像度の撮像システムが必要とされる。光学システムの解像度は、ＮＡを開口数、λを光の波長とした場合に、２×ＮＡ／λで表すことができる。したがって、解像度を増大させる（すなわちもっと小さい欠陥を見る）ためには、ＮＡを増大させる、またはλを減少させる、またはこれらの両方を行えば良い。高解像度のフォトマスク検査ステーションにおいて、ＮＡは０．８を超える値まで増大させることができ、λはＵＶおよびＤＵＶの波長領域まで減少させることができる。しかしながら、これらの条件のもとで最小の欠陥を検出するためには、これらの撮像システムのＰ−Ｖ波面誤差がλ／４を大きく下回らなければならない（良く知られているローリーの基準である）。ここで、λは、欠陥を撮像するために使用される光の波長である。したがって、厚さ８００μｍのペリクルに高ＮＡ値で光ビームを通過させて形成される大きくずれた波面は、修正されなければならない。このような修正が行われないと、画質が非常に悪くなるので、コントラストの高い大きな欠陥ですら、検査中に見逃される可能性がある。したがって、この非常に深刻な問題の解決策を見いだすことは、業界にとって非常に重要である。
【０００７】
図１（ａ）から図１（ｃ）までは、厚いペリクルを使用することによって引き起こされる問題の一態様を示した概略図である。図１（ａ）は、従来からある一般的な対物レンズシステム１０１を簡単に示した説明図である。光ビーム１０２は、対物レンズ１０１を通過し、対物レンズシステム１０１の像平面１０４の一点１０３に集束される。一般に、対物レンズシステム１０１は、各種の光学収差を修正し、対物レンズシステム１０１のニーズを実現するために、多数の光学素子を使用する。このような光学素子は、一般に、レンズ、レンズ群、回折格子、開口、フィルタ、および当業者に知られる他の多くの光学素子を含む。表面検査ツールにおいて、検査される対象１０５（例えばフォトマスク）は、ツールによる検査をするために像平面１０４に配置される。
【０００８】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されたのと同じ対物レンズシステム１０１を示している。対物レンズシステム１０１と対象１０５との間には、従来からある薄膜状のペリクル１０６（例えば２μｍまたはそれ未満の厚さを有するペリクル）が挟まれている。図に示されるように、光ビーム１０２は、対物レンズシステム１０１を通過し、像平面１０４の一点１０３に集束される。薄いペリクル１０６の存在は、光ビームにほとんど影響を及ぼさない。したがって、これまでは、ペリクルの存在（または不在）に起因して生じる光学的影響に対処する必要がなかった。
【０００９】
図１（ｃ）は、従来の対物レンズシステム１０１と検査表面（ここでは不図示）との間に厚いペリクル１０７を挟むことによって生じる問題の一部を簡単に示した説明図である。光ビーム１０２は、対物レンズシステム１０１を通過し、厚いペリクル１０７に到達する。厚いペリクル１０７は、収差を引き起こす光学素子として機能する。このように引き起こされた収差は、一般に、光ビーム１０２が厚いペリクル１０７を通過する結果として生じる開口依存性の集束として説明することができる。これは、図１（ｃ）において、いくつかの開口位置の例およびその結果として得られる焦点（１１０，１１１，１１２）を使用して例示されている。厚いペリクルの存在は、光ビーム１０２にずれを生じさせるので、入射ビーム１０２の各部分は、それぞれに異なる開口部分に入射して集束し、単一の焦点面を形成しない。このため、最終的に得られるのは、コントラストの低いぼやけた像である。このように歪んだ光ビームは、フォトマスク上の小欠陥を効果的に結像させるために使用することができない。したがって、この問題の解決策が必要である。
【００１０】
具体的に言うと、厚いペリクルを通した対象の検査および薄いペリクルを通した（またはペリクルを通さない）対象の検査の両方を行うことができるレンズシステム（ならびにそれに付随する検査ツール）が必要とされている。いくつかの実施形態において、このようなシステムは、また、高い開口数（ＮＡ）および長めの作動距離も得られることが望ましい。更に、このようなシステムは、ごく少数の光学素子を変更する、移動させる、追加する、または除去することによって検査の柔軟性を実現できることが特に有利である。
【発明の開示】
【００１１】
本発明の原理は、再構成可能な光学部品を有する対物レンズシステムを伴う。これらの再構成可能な光学部品は、ペリクルを通さないまたは薄膜状のペリクルを通した対象の検査を可能にすると共に、同じレンズシステムを使用して、厚いペリクルを通した対象の検査も可能にする。
【００１２】
本発明の実施形態は、第１の光学素子群と第２の光学素子群とを有する対物レンズシステムを含む。第１の光学素子群は、第１の光学素子群を通過する光ビームに対して高い開口数およびビームの収縮を実現する。第２の光学素子群は、第１の動作モードに切り替わった際に、レンズシステムによる、薄膜状のペリクルを通したまたはペリクルを通さない対象表面の検査を可能にする。第２の光学素子群は、第２の動作モードに切り替わった際は、レンズシステムによる厚いペリクルを通した対象表面の検査を可能にする。
【００１３】
別の一実施形態において、光学検査ツールが開示される。この検査ツールは、光源と、光学システムと、検出システムと、画像処理プロセッサとを備える。光学システムは、対物レンズシステムを含む。対物レンズシステムは、高い開口数および長い作動距離を実現することができるように構成されると共に、一動作モードにおいて、薄いペリクルを通してまたはペリクルを通さないで検査表面を検査することができるように構成される。別の一動作モードにおいて、検査表面は、厚いペリクルを通して検査することができる。関連の一実施形態では、検査ツールの光学特性を更に高める目的で、対物レンズシステムにおいて補正板を使用することができる。
【００１４】
本発明の上記のおよびその他の態様は、以下の詳細な説明および添付の図面において、更に詳しく説明される。
【００１５】
以下の詳細な説明は、添付の図面との併用によって、より良く理解されるであろう。
【００１６】
なお、図中において、類似の参照番号は構成要素を指すものとする。また、図中の描写は、必ずしも共通の尺度を有するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、特定の実施形態およびそれらに固有の特徴に関連し、具体的に図示および説明される。以下に説明される実施形態は、しかしながら、限定ではなく例示を目的とする。当業者ならば容易に明らかなように、形態および詳細に関する各種の変更および修正は、発明の趣旨および範囲から逸脱することなく実現することができる。
【００１８】
実用上の視点から見ると、１５７ｎｍリソグラフィ用のフォトマスク検査を行うための検査ステーションは、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、および３６５ｎｍリソグラフィ用のペリクル検査も行えることが望ましい。このため、１５７ｎｍリソグラフィ（すなわち厚いペリクル）をサポートする検査ステーションは、他の波長のリソグラフィ（すなわち薄膜状のペリクルまたはペリクルの不在）もサポートすることが望ましい。このため、厚いペリクルを通した検査および薄いペリクルを通した検査の両方をサポートできる対物レンズシステムが望まれている。原理的に言うと、一つは厚いペリクルを通した撮像用に、もう一つは薄いペリクルを通したまたはペリクルを通さない撮像用に、二種類の完全に異なる対物レンズを設計し、検査ステーションにおいて、使用されるペリクル（すなわちフォトマスク）の種類に応じてこれらの二つのレンズを切り替えることが考えられる。しかしながら、これは、コスト面から見ても技術面から見ても非常に大変な作業である。例えば、二種類の対物レンズおよびそれらの取付け台（重さが２０パウンドを超える）を、ミクロン単位の位置合わせ精度を維持しつつ切り替えることは、非常に困難である。また、このような大きいレンズシステムは、検査機器内の貴重な空間を大きく占有する。また、コスト面から見ると、このようにレンズを完全に切り替える方法は、非常に高価な発案である。現行の技術では、使用される対物レンズシステムは、非常に高価な光学部品である。複数のレンズからなるこれらの光学構造は、一般に、＄７５，０００を上回る。
【００１９】
厚いペリクルの採用によって提起される問題に対処するための、高コスト効率のアプローチの一つは、一定の（不変の）光学部品と、再構成可能な（例えば、切り替え可能な、可動の、可変の、または交換可能な）光学部品と、の組み合わせを有するレンズシステムを作成することである。このようなシステムにおいて、レンズシステムの一部は、使用されるペリクルの種類に寄らずに一定に保たれる。また、レンズシステムの再構成可能な部分は、使用されるペリクルの光学仕様に適応するように変更される。例えば、一動作モードにおいて、レンズシステムの再構成可能な部分は、薄いペリクルが使用される場合またはペリクルが全く使用されない場合用にレンズシステムを最適化する第１の設定に設定される。第２の動作モードにおいて、レンズシステムの再構成可能な部分は、厚いペリクルが使用される場合用にレンズシステム全体を最適化するように、第２の設定に切り替えられる。
【００２０】
上述のアプローチは、対物レンズシステムのレンズの一部を任意の時点で変更（または移動または別の方法で再構成）するだけで、厚いペリクルを通した、薄いペリクルを通した、またはペリクルを通さない、フォトマスク（またはその他の所望の対象）の撮像が可能になることを意味するという点で、非常に魅力的である。レンズシステム全体ではなくレンズの一部のみを変更すれば良いので、このようなシステムの関連費用は大幅に削減される。
【００２１】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、このような対物レンズシステムの一実施形態について、二つの動作モードの例を示した説明図である。図２（ａ）は、対物レンズシステム２０１の有限共役側に設けられた第１の光学素子群２０２と、対物レンズ２０１の無限共役側に設けられた第２の光学素子群２０３と、を有する対物レンズシステム２０１を示している。第１の光学素子群２０２は、第１の光学素子群２０２を通過する光に対し、高い開口数を実現し、長めの作動距離を生成し、収差を低減させ、ビーム収縮を実現するように構成される。
【００２２】
本特許に照らすと、対物レンズシステムについて、高い開口数（ＮＡ）とは、約０．６５を上回るＮＡであって、好ましくは約０．８５を上回るＮＡである。当業者に知られているように、開口数（ＮＡ）は、像を形成する光の円錐角の半角のｓｉｎを、光を通す媒質に応じて調整したものである（すなわち、光を通す媒質の屈折率をｎ、像を形成する光錘の半角をΘとしたときに、ＮＡ＝ｎｓｉｎΘである）。
【００２３】
また、本特許に照らすと、対物レンズシステムについて、長い作動距離とは、約６．５ｍｍを上回る作動距離であって、好ましくは約８ｍｍを上回る作動距離である。作動距離は、レンズシステム２０１の最後の光学素子（この場合はＬ1）の前面と、レンズシステム２０１の像平面２０７と、の間の距離２０６として定められる。ペリクルは、一般に、フォトマスクとの間に６．５ｍｍのスタンドオフ距離を有する。したがって、対物レンズがペリクルを妨害したりペリクルに衝突したりするのを阻止するために、一般に、６．５ｍｍを上回る作動距離が使用される。ビーム収縮は、対物レンズシステム２０１の有限共役側を通過する光ビームを集束させる第１の光学素子群２０２の特性を意味する。
【００２４】
やはり図２（ａ）および図２（ｂ）について、図示された対物レンズシステム２０１は、（対物レンズ２０１の無限共役側に設けられた）第２の光学素子群２０３を含む。第２の光学素子群２０３は、光学収差の補償部として機能する再構成可能な光学素子群である。図示された実施形態において、第２の光学素子群２０３は、二つの動作モードを有する。図２（ａ）は、第２の光学素子群２０３が第１の動作モードを取るように構成された状態を示している。第１のモードにあるとき、第２の光学素子群２０３は、レンズシステム２０１による、薄膜状ペリクルを通したまたはペリクルを通さない検査表面の検査を可能にする。
【００２５】
図２（ｂ）に示されるように、第２の光学素子群は、レンズシステム２０１による厚いペリクルを通した検査表面の検査を可能にする第２の動作モード２０３’に切り替わることができる。この第２の動作モード２０３’は、本特許の各所において詳しく説明される。
【００２６】
このような光学システムの基本概念は、厚いペリクルおよび薄いペリクルのいずれを通した撮像が行われるかに応じて、光学素子の一部（例えば第２の光学素子群２０３）を変更できる（または実装形態によっては素子を移動できる、素子を追加できる、もしくは素子を排除できる）という点にある。都合の良いことに、他の光学システム仕様（ＥＦＬ（有効焦点距離）、倍率、システムの長さ、瞳面の位置、および作動距離など）は、いずれの動作モードに対しても同じままで良い。
【００２７】
この設計の洗練されている点は、フォトマスク（または他の対象）の撮像が、厚いペリクルおよび薄いペリクルのいずれを通して（またはペリクルを通さないで）行われるかに寄らず、対物の有限共役側全体（例えば、７、８、９、または場合によってはそれ以上の数の要素を定めている第１の光学素子群２０２）が、全く同じまま維持されることにある。これらの光学素子は、一般に、サイズが大きめで且つ製造がより困難なレンズを含み、光学的にも機械的にも厳しい取付け精度を要求する。このように、本実施形態は、第２の光学素子群２０３の小素子を二つまたは三つ（または場合によっては一つ）だけ変更することによって、薄いペリクルを通した撮像および厚いペリクルを通した撮像の両方に使用することができる。また、これらの素子２０３（および２０３’）は、一般に、システム２０１の中で最も安価で且つ製造が容易な部品である。
【００２８】
したがって、もし、厚いペリクルを通した撮像および薄いペリクルを通した撮像の両方が、同じ検査機器を使用して行われる場合は、厚いペリクルまたは薄いペリクルのいずれが使用されるかに応じて二つの異なる光学系（２０３，２０３’）を出入りさせ、対物レンズシステム２０１の後端部に配置することができる。したがって、この仕組みは、同じ検査プラットフォーム上において、薄いペリクルを用いたフォトマスク検査および厚いペリクルを用いたフォトマスク検査の両方を単一の対物レンズシステム２０１によってサポートできるように、容易に変更することができる、再構成可能な高ＮＡのＤＵＶ対物レンズ２０１を、再構成可能な後端部（例えば第２の光学素子群２０３，２０３’）と共に提供する。
【００２９】
やはり図２（ａ）および図２（ｂ）について、これらの図には、このタイプの代表的な対物レンズシステムが示されている。図２（ａ）は、薄いペリクルを通してまたはペリクルを全く通さないで検査表面（例えばフォトマスク）を検査するように構成された対物レンズシステム２０１の一実施形態を示している。前述のように、図示されたこの実施形態は、使用されるペリクルの種類（例えば厚い、薄い、または不在）に寄らずに一定に維持される第１の光学素子群２０２を含む。図示されたこの実施形態は、また、再構成可能な第２の光学素子群２０３を含む。図２（ａ）に示されるように、第２の光学素子群２０３は、薄いペリクルを通した（またはペリクルを全く通さない）検査表面の検査を可能にする第１の動作モードにある。
【００３０】
前述のように、第１の光学素子群２０２は、高いＮＡ、長めの作動距離、収差の補正、およびビームの収縮を実現するように構成される。図示された実施形態において、第１の光学素子群２０２は、１６の光学面を有する八つ（８）の光学素子を含む。第１の光学素子群２０２は、それぞれＬ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4，Ｌ5，Ｌ6，Ｌ7，Ｌ8として区別される。また、１６の光学面は、Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５として区別される。図２（ａ）および図２（ｂ）に示された実装形態について、光学素子に関するパラメータは、表１Ａ、表２Ａ、および表２Ｂに示されている。図示された実装形態は、本発明の原理によって網羅される、より広範囲の概念の一例として提供される。当業者に知られているように、光学素子の数および種類は可変である。また、光学素子に関する位置決めおよび光学パラメータは、本発明の原理にしたがって可変である。
【００３１】
次の表１Ａは、第１の光学素子群について、その光学素子Ｌ1〜Ｌ8および１６の表面Ｓ０〜Ｓ１５に関するいくつかのパラメータを、表形式で提示している。半径は、指定された表面の曲率半径を意味する。シリカは、多くのメーカから普通に入手できるような溶融シリカを意味する。この表は、長さ寸法にミリメートル（ｍｍ）を使用している。
【表１Ａ】
2005537505.tif 000003
【００３２】
ＮＡ＝０．８５７
【００３３】
ＥＦＬ＝８．００ｍｍ
【００３４】
基準波長＝２５７．２５ｎｍ
【００３５】
前述のように、第２の光学素子群は、再構成可能な光学収差補償部として機能する。図２（ａ）は、薄いペリクルを通したまたはペリクルを通さない検査表面の撮像用に最適化された第１のモードで動作する第２の光学素子群２０３を示している。図示された第２の光学素子群２０３は、六つの光学面を有する三つ（３）の光学素子を含む。これらの光学素子２０３は、それぞれＬ9，Ｌ10，およびＬ11として区別される。また、六つの光学面は、それぞれＳ１６，Ｓ１７，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，およびＳ２１として区別される。
【００３６】
表２Ａおよび表２Ｂは、図２（ａ）に示された（薄いペリクルを通したまたはペリクルを通さない検査用に最適化された）第２の光学素子群２０３について、そのパラメータの例を示している。この表は、第２の光学素子群の光学素子Ｌ9〜Ｌ11およびＬ12〜Ｌ14ならびにそれらに関連した１２の表面Ｓ１６〜Ｓ２７について、それらのパラメータを表形式で示している。半径は、指定された表面の曲率半径を指す。シリカは、多くのメーカから普通に入手できるような溶融シリカを指す。この表は、長さ寸法にミリメートル（ｍｍ）を使用している。
【表２Ａ】
2005537505.tif 000004
【００３７】
図２（ｂ）は、再構成可能な第２の光学素子群が厚いペリクル２０５を通した検査用に最適化された第２の動作モードに切り替えられた状態にある別の一実施形態を示している。図示された実施形態において、第２の動作モードにある第２の光学素子群２０３’は、光学収差を誘発する。これは、対物レンズシステムによる、厚いペリクルを通した検査表面の撮像を可能にする。図示されたこの第２の光学素子群２０３’は、また、六つの異なる光学面を有する三つ（３）の異なる光学素子を含む。２０３’の光学素子は、それぞれＬ12，Ｌ13，およびＬ14として区別される。また、六つの関連の光学面は、それぞれＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６，およびＳ２７として区別される。
【表２Ｂ】
2005537505.tif 000005
【００３８】
したがって、レンズシステム２０１の後端部は、ペリクルの厚いフォトマスクおよびペリクルの薄い（またはペリクルの無い）フォトマスクを共にサポートする必要がある検査機器をサポートすることができるように、再構成することができる。先に述べられたように、第２の光学素子群（両動作モードに該当する）の三つの要素（前掲された特定の実施例に該当する）を別々の（例えば）セルの中に設け、検査されるフォトマスクの種類に応じて自動的に出入りさせることができる。本明細書において上述された設計は、非球面を必要としない。
【００３９】
しかしながら、発明者は、非球面の光学素子を実装した実施形態も使用することができると考えている。非球面の光学素子は、例えば、第２の光学素子群に必要とされる光学素子の数を減らす目的で実装することができる。更に、非球面の光学素子を、瞳面の位置調整および設計の全長調整と組み合わせて使用すれば、更に少ない数の素子を変更するだけで、厚いペリクルを通した撮像および薄いペリクルを通した撮像が共に可能な対物レンズシステムに適応することができる。このような設計パラメータは、しかしながら、他の光学機械的システム要件ならびに費用および製造性に関する検討事項との兼ね合いで決定される。
【００４０】
図３（ａ）、図３（ｂ）、および図４は、本発明の原理にしたがって構成された光学検査ツールおよび対物レンズシステムについて、それらの代表的な実施形態を簡単に示した説明図である。図３（ａ）について、検査ツール３００は、厚いペリクルを通した、薄いペリクルを通した、またはペリクルを全く通さない検査に使用することができるように、構成されている。発明者の知る限りでは、現在知られている検査ツールのうち、同じ検査ツールを用いてこれだけの範囲のペリクルを通して検査を行える柔軟性を持つものは存在しない。このようなツールは、対象３１０の検査を可能にする対象３１０（例えばフォトマスク）の照射に適した光ビーム３０２を生成する光源３０１を含む。図示された実施形態では、当業者に知られている様々な光源を使用することができる。好ましい一実装形態では、光源３０１は、２５７．２５ｎｍ波長のレーザである。
【００４１】
光ビーム３０２は、（もし存在するならば）ペリクル３１２を通して検査表面３１０に方向付けられる。この図において、光ビーム３０２は、ビーム分割器３０３に方向付けられ、このビーム分割器３０３が、光ビーム３０２の一部を光学システム３０５（このようなシステムは、対物レンズシステムならびに他の光学素子および光学システムを含むことができる）を通して検査表面３１０に方向付ける。光学システム３０５は、対物面３１１に光ビーム３０２を集束させる。対物面３１１には、一般に、検査表面３１０が位置している。光学システム３０５は、高い開口数および長い作動距離を実現できるように構成される。更に、光学システム３０５は、複数の異なる動作モードにおいて、ペリクルを通さない、薄膜状のペリクルを通した、または厚いペリクルを通した検査表面３１０の検査を可能にするように構成することができる。検査表面３１０によって反射された光は、光学システム３０５および状況に応じて他の光学素子（例えば図示された倍率素子３０８または他の光学素子など）を通過して返され、検出素子３０６によって検出される（撮像される）。このような検出素子３０６は、当業者に知られている様々な光検出素子を範囲に含むことができる。このような素子は、当業者に知られている無数の光電検出素子を含む。このような素子は、光電子倍増管、光ダイオード、ＣＣＤ、およびこのような構造の配列を非限定的に含むことができる。また、ＴＤＩ（time domain integration）センサ配列も使用可能である。このような検出素子３０６によって取得された情報は、一般に、電気（または場合によっては光）信号に変換され、画像処理プロセッサ３０７に送信される。画像処理プロセッサ３０７は、検出素子３０６から受信された信号に対して様々な動作を行うことができる。このような動作は、データ処理、信号およびデータの解析、ならびに当業者に知られている無数の他の動作を非限定的に含む。画像処理プロセッサ３０７は、マイクロプロセッサ、コンピュータ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、メモリ、および他の様々な関連の電子素子を非限定的に含むことができる。このような画像処理プロセッサ３０７は、一般に、検出された表面画像を解析して欠陥を検出、位置決め、および定量化することができる、信号処理素子および信号処理モジュールの少なくとも一方を含む。
【００４２】
ここで、光学システム３０５は多数の光学素子で構成可能であることを、特に指摘しておく。光学システム３０５は、拡大システム、対物レンズシステム、および当業者によって一般に使用されている他の光学システムを非限定的に用いることができる。具体的に言うと、光学システム３０５は、本特許において開示されたあらゆる光学システムを用いることができる。光学システム３０５は、また、対物レンズシステムを含むこともできる。このような対物レンズシステムは、具体的に言うと、本特許において開示されたあらゆる対物レンズシステムを非限定的に含む。このようなシステムは、本明細書に開示された光学検査ツール３００による、厚いペリクルを通した、薄いペリクルを通した、またはペリクルを全く通さない検査表面の検査を可能にするように設計される。
【００４３】
図３（ｂ）は、本発明の原理にしたがった検査システムについて、別の関連の一実施形態を簡単に示した図である。検査ツール３００’は、検査表面３１０’（例えばフォトマスク）に方向付けられる光ビーム３０２’を生成する光源３０１’を含む。ここでは、前述された光源が使用可能である。また、光源３０１’は、リレー光学系、拡大光学系、対物レンズシステム、および当業者によって一般に使用されている他の光学システムなど、他の光学素子を組み込むことができる。光ビーム３０２’は、対象（例えばフォトマスク）３１０’に方向付けられる。対象３１０’は、一般に、対物面３１１’内に配されている。光ビーム３０２’の一部は、対物面３１１’を通過し、更に、光学システム３０５’（このようなシステムは、対物レンズシステムならびに他の光学素子および光学システムを含むことができる）を通過する。対象３１０’を通過して伝わる光は、薄いペリクルまたは厚いペリクル（図中の３１２’で示される）を通過したところで、光学システム３０５’に受信され、結像される。前述のように、光学システム３０５’（図４に図示されている）は、高い開口数、収差の補正、および長い作動距離を実現しつつ、複数のモードで動作するように構成される。重要なのは、光学システム３０５’の有する複数のモードが、検査ツール３００’による、厚いペリクルを通した、薄いペリクルを通した、またはペリクルを全く通さない対象の検査を可能にする点にある。発明者の知る限りにおいて、現在知られているまたは使用されているフォトマスク検査ツールのうち、このような検査の柔軟性を有するものは存在しない。光３０２’は、光学システム３０５’を通過し、更に倍率素子３０８’（および状況に応じて他の光学素子）を通過したところで、検出素子３０６’によって検出される。前述のように、検出素子３０６’は、当業者に知られている様々な光検出素子を範囲に含むことができる。画像処理プロセッサ３０７’は、検出器３０６’からの信号を受信し、検査される対象を解析することによって、欠陥の検出、位置決め、および定量化を行う。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）に別々に示されたシステムは、組み合わさることによって単一のシステムを構成しても良く、そのようなシステムは、フォトマスクの照射および撮像を、反射モードおよび透過モードの両モードで行うことができる。
【００４４】
発明者は、また、本発明の原理が、図３（ａ）および図３（ｂ）に示された具体例に限定されないことを指摘する。本発明による対物レンズの実施形態は、参照図に示されたものとは異なる検査ツールを使用して実現することも可能である。
【００４５】
図４は、本発明の原理にしたがって構成された光学システム（例えば３０５，３０５’）に組み込むことができる対物レンズシステムについて、その適切な一実施形態を簡単に示した説明図である。このようなシステムは、例えば図３（ａ）および図３（ｂ）に示されたような光学検査ツールの一部を構成することができる。図４に示された実装形態は、第１の光学素子群２０２と、再構成可能な第２の光学素子群２０３（または２０３’）とを含むことができる。これらの素子は、図２（ａ）および図２（ｂ）に関連して既に説明済みである。更に、発明者は、このような対物レンズシステムの他の実施形態も考察している。このような実施形態は、後述される実施形態を非限定的に含む。
【００４６】
発明者は、また、本発明の原理にしたがって対物レンズシステムを構成するための別のアプローチも考案している。このような一実施形態において、対物レンズシステムは、互いに縦方向に配置された第１および第２の光学素子群を含む。一構成では、対物レンズシステムによるペリクルを通さない（または極薄のペリクルを通した）対象の検査を可能にするために、第１の光学素子群と第２の光学素子群との間の光路に光学補正板が挿入される。同じ対物レンズシステムは、光学補正板が取り除かれたときに、厚いペリクルを通した対象の検査に使用可能であるように構成される。
【００４７】
変更された別のアプローチにおいて、第１および第２の光学素子群は、第１の光学素子群と第２の光学素子群との間の光路に光学補正板を挿入されたときに、対物レンズシステムを厚いペリクルを通した対象の検査に使用することができるように構成される。同レンズシステムは、更に、光学補正板が取り除かれたときに、薄いペリクルを通したまたはペリクルを通さない対象の検査に使用することができる。
【００４８】
他の実施形態としては、第１および第２の光学素子群を一定に維持し、特別に構成された補正板を使用ペリクルの厚さに応じて出し入れする実装形態が含まれる。このような実装形態は、レンズのパラメータおよび構成の調整を伴う。例えば、このような実装形態用にシステムを最適化するためには、第１および第２の光学素子群に変更を加えて良い。また、各動作モード用に、それぞれ異なる補正板を構成して良い。このような実施形態は、本特許に教示された内容と、当業者の有する技術とを組み合わせることによって、構成することが可能である。
【００４９】
挿入可能な補正板を使用する実施形態によって、許容レベルの光学性能が実現できる一方で、この補正板を一つの光学素子（例えば一枚のレンズ）の何らかの軸方向移動または光学素子群の軸方向移動と組み合わせることによって、更に高い光学性能が実現される。光学素子（または光学素子群）の移動は、空間（各光学素子間の距離）を調整し、対物レンズシステムの光学性能を全般的に向上させることができる。この一般原則は、図５（ａ）および図５（ｂ）の概略図を参照にして明らかにすることができる。このような実施形態は、一般に、補正板の挿入を、光学素子の何らかの動きと組み合わせる。これは、対物レンズシステムに所望の光学特性を得られるまで、光学素子（または光学素子群）を縦軸に沿って平行移動させることを伴う。
【００５０】
図５（ａ）は、第１の光学素子群６０２および第２の光学素子群６０３を有する対物レンズシステム６００を図示している。第２の光学素子群６０３は、複数の光学素子（または複数の光学素子群）（６０４，６０５，６０６）および関連する瞳面６０７（破線で示される）を含むことができる。図示されたレンズ構成は、縦軸６０８を含む。このような対物レンズは、フォトマスク検査に適しているように構成される。図５（ａ）の構成は、厚いペリクルを通した対象の検査に適している。ペリクルを通さない（または薄いペリクルを通した）検査を行う際は、システムの再構成が行われる。第２の光学素子群６０３の光学素子（または光学素子群）６０５は、適切な構成が得られるまで、縦軸６０８に沿って方向６０９に移動することができる。なお、光学素子６０４，６０５，６０６は、最適な性能を得るために、その全部または一部を移動させることができる。図示された実施形態において、光学素子（または光学素子群）６０５は、適切な作動器６１０を使用して移動させることができる。また、システム６００において所望の光学特性を実現するために、（例えば前述のような）補正板６１１を瞳面６０７に挿入することもできる。
【００５１】
図５（ｂ）は、薄いペリクルを通した（またはペリクルを通さない）検査を行うために、図示された実施形態によって採用される、構成の変更を図示している。光学素子（または光学素子群）６０５は、第２の光学素子群６０３を所望の構成にするために、縦軸６０８に沿って移動されている。また、システム６００において所望の光学特性を実現するために、（例えば前述のような）補正板６１１を瞳面６０７に挿入することもできる。
【００５２】
第２の光学素子群６０３の光学素子は、作動器６１０を使用し、影響する複数の光学素子（または複数の光学素子群）を移動させることによって、再構成することができる。適切な作動器６１０は、圧電アクチュエータ、電動モータ、または本発明の原理にしたがってレンズの正確な動きに対処可能である他の複数のオプトメカニカルデバイスを非限定的に含む。撮像条件の変更に伴って、光学素子または光学素子群を軸方向に再配置する行為は、本明細書において、概して軸方向補償と称される。軸方向に平行移動されるレンズまたはレンズ群（例えば６０５）は、軸方向補償器と称される。
【００５３】
別の一実装形態では、対物レンズシステムを薄いペリクルを通した（またはペリクルを通さない）撮像用に最適化できるように、レンズまたはレンズ群を第１の構成に配置することができる。また、対物レンズシステムを厚いペリクルを通した検査用に最適化できるように、（主に、対象となる光学素子を縦軸に沿って移動させることによって）レンズまたはレンズ群を別の構成に再構成することができる。あるいは、前述のように、補正板を瞳面に導入することによって、空間を調整可能である光学素子と相まって、光学性能を更に高めることができる。対物レンズシステムのＥＦＬおよび倍率は、可動の光学素子または可動の光学素子群の導入によって変動する可能性がある。これを補償するためには、倍率素子のズームレンズを使用し、システム全体の倍率を（所望の倍率パラメータ範囲内で）比較的一定に維持すれば良い。したがって、これらの実施形態では、可動の光学素子（または光学素子群）を組み込んだ対物レンズシステムを、厚いペリクルを通したおよび薄いペリクルを通した（またはペリクルを通さない）撮像を可能にするために使用することができる。前述のように、上記の設計は、縦軸方向に可動なレンズ（すなわち軸方向の補償器）と併せて使用されることによって、厚いペリクルを通した検査および薄いペリクルを通した検査の両方に適した高性能の光学システムを提供することとができる、非球面の補正板を含むことができる。
【００５４】
以下では、この一般的な原理の具体的な一実施形態が説明される。図６（ａ）および図６（ｂ）は、本発明の原理にしたがって構成される、やはり一つの対物レンズシステムを図示している。この実施形態は、図３（ａ）および図３（ｂ）に図示されたツールを非限定的に含む複数の異なる検査ツールの中に、対物レンズシステムとして実装することができる。このような実施形態は、図２（ａ）および図２（ｂ）に関連して議論されたシステムに類似している。上述された実装形態と同様に、後述される実施形態は、二つの動作モードをサポートすることができる。一モード（例えば厚いペリクルが存在する場合）において、対象は、第１および第２の光学素子セットを使用して検査される。別の一モードにおいて、対象は、同じ第１の光学素子セットを使用して検査される。ただし、第２の光学素子セットは、補正板との協調のもとで光学性能を最適化することによって光学性能を向上させられるように、空間的に再構成される。
【００５５】
図６（ａ）は、第１の光学素子群５０２をその有限共役側に有する対物レンズシステム５００を図示したものである。第２の光学素子群５０３は、対物レンズ５００の無限共役側に設けられている。第１の光学素子群５０２は、第１の光学素子群５０２を通過する光に対し、高い開口数を実現し、比較的長い作動距離を生成し、ビーム収縮を実現するように、構成することができる。第２の光学素子群５０３は、（破線で示された）瞳面５０５を有する。図示されたレンズ構成は、フォトマスクの検査に適している。具体的に言うと、図示されたレンズ構成は、厚いペリクルを有するフォトマスクの検査に適している。
【００５６】
前述のように、図６（ａ）に示された実施形態は、厚いペリクルを通した対象の検査に適している。第１の光学素子群５０２および第２の光学素子群５０３の各素子の間隔および仕様は、厚いペリクルを通した撮像用に最適化されている。
【００５７】
これに対し、図６（ｂ）に示された関連の一実施形態は、薄いペリクルを通したまたはペリクルを通さない対象の検査用に最適化されている。図６（ｂ）は、本発明の原理にしたがって瞳面５０５に非球面補正板５１０を挿入する様子を図示している。更に、第２の光学素子群５０３は、空間的に再構成され、再構成された第２の光学素子群５０３’を構成している。再構成された第２の光学素子群５０３’と、光学素子５０２と、補正板５１０との組み合わせは、対物レンズシステムを、ペリクルを通さない（または薄いペリクルを通した）検査用に最適化する働きをする。図示された実施形態において、光学素子Ｅ8は、縦軸５１５に沿って（矢印で示される）方向５１４に移動される。光学素子Ｅ8の新しい位置は、再構成可能された第２の光学素子群５０３’の他の素子（Ｅ9，Ｅ10，およびＥ11）、第１の光学素子群２０２、および補正板５１０と光学的に組み合わさった場合に、対物レンズシステム５００による、ペリクルを通さない（または薄いペリクルを通した）対象の検査を可能にすることができる位置である。
【００５８】
他の実施形態では、適切に再構成された第２の光学素子群５０３’を得るために、第２の光学素子群の他の素子（または他の素子の組み合わせ）を移動させることができる。再構成された第２の光学素子群５０３’、第１の光学素子群５０２、および補正板５１０が、全体として、ペリクルを通さない（または薄いペリクルを通した）対象の検査用に対物レンズシステムを最適化する働きをする限りは、多数の異なる構成および補正板を実装することが可能である。あるいは、第２の光学素子群５０３の初期構成は、補正板５１０が存在しないときに、対物レンズシステムによる、ペリクルを通さない（または薄いペリクルを通した）対象の検査を可能にするような構成であって良い。このような構成において、第２の光学素子群５０３を空間的に再構成し、補正板５１０を挿入することによって、対物レンズシステムは、厚いペリクルを通して物体を検査することが可能になる。
【００５９】
代表的な実施形態では、非球面補正板５１０は、片側が平面を、もう片側が非球面の表面形状を呈する、光学的に研磨された有限厚さのガラスの厚板である。あるいは、薄いバイナリ光学素子またはホログラフィック光学素子が類似の形で用いられても良い。更に別の一実施形態では、バイナリ光学素子またはホログラフィック光学素子は、補正板の平面側に（または更に非球面側にも）直接に組み込まれる形で作成されて良い。
【００６０】
薄いペリクルを通した（またはペリクルを通さない）検査を行う必要があるときは、補正板５１０は、瞳面５０５内に移動され、第２の光学素子群５０３’は、適切な光学素子の移動によって再構成される。補正板５１０および再構成された第２の光学素子群５０３’は、システムから厚いペリクル５１１が取り除かれた際に発生する光学収差を補償する。厚いペリクルが使用されるときは、補正板５１０は、光ビームの妨げにならないようにその位置から外され、再構成された光学素子５０３’は、もとの空間構成に戻される。単一の補正板５１０は、複数の画素サイズおよび複数のＮＡ値に使用可能であるように設計することができる。非球面の補正板は、標準的な光学研磨法または光学加工法を通じて作成することができる。
【００６１】
以下の表３Ａ、表３Ｂ、表３Ｃ、および表３Ｄは、図６（ａ）および図６（ｂ）に示された実施形態の光学素子について、それらのパラメータのいくつかの例を表形式で示している。これらの表は、長さ寸法にミリメートルを使用している。なお、これらのパラメータは、特定の実施例に適用されるものであって、限定ではなく例示を意図するものである。なお、本発明は、上述された実施形態に限定されず、発明者は、本発明の原理にしたがって他の多くの実装形態を考案している。
【表３Ａ】
2005537505.tif 000006
【表３Ｂ】
2005537505.tif 000007
ＮＡ＝０．８５７
【００６２】
ＥＦＬ＝８．００ｍｍ
【００６３】
基準波長＝２５７．２５ｎｍ
【表３Ｃ】
2005537505.tif 000008
【００６４】
ＮＡ＝０．８５７
【００６５】
ＥＦＬ＝８．００ｍｍ
【００６６】
基準波長＝２５７．２５ｎｍ
【表３Ｄ】
2005537505.tif 000009
【００６７】
補正板５１０の表面Ｓ１２２は、像平面に面し、表面Ｓ１２３は、再構成された第２の光学素子群５０３’の方を向くように配される。
【００６８】
表面Ｓ１２２は、非球面であって、次の式によって記述することができる。
【数１】
2005537505.tif 000010
ここで、Ｘは光軸に沿った距離で、
Ｙは光軸からの高さで、
Ｃは対物レンズアセンブリの曲面の曲率の頂点半径の逆数で、
Ｋは円錐係数で、
ＡＤ〜ＡＧ……は、４次、５次、６次、および１０次の非球面係数である。球面Ｓ１２２，Ｓ１２３の非球面係数の値は、表３Ｂによって与えられる。
【００６９】
このような非球面の補正板は、標準的な光学研磨法および光学加工法を通じて作成することができる。また、磁気抵抗による研磨、集束イオンビームによるエッチング、または高速同期速度による自動研磨が使用されても良い。また、バイナリ光学板およびホログラフィック位相板が使用されても良い。このような板は、一般に、マイクロエレクトリニクス業界においてなじみの技術によって、マイクロリソグラフィ的に形成される。パターンは、マスキングおよびエッチングの一連の工程を通じて溶融シリカの板にエッチングされ、補正板に沿った半径位置の関数の形で正確な位相分布を得る。
【００７０】
補正板５１０は、切り替え可能な（または挿入可能な）光学収差補償器の一部として機能する。図６（ａ）において、補正板５１０は、光学的に関与していない、すなわち、厚いペリクルを通した検査用に最適化された第２のモードで動作している。図６（ｂ）に示された実装形態において、補正板５１０および再構成された第２の光学素子群５０３’は、全体として、収差補償器として動作する。図に示されるように、レンズシステムは、薄いペリクルを通したまたはペリクルを通さない検査用に最適化された第１のモードで動作している、すなわち、光学的に関与している。
【００７１】
発明者は、いくつかの代替の実施形態では補正板を互換性の第２の光学素子群と共に使用可能であることを指摘している。このような実施形態において、第２の光学素子群は、図２（ａ）および図２（ｂ）に関連して説明された実施形態で成されたように、複数のモード間で切り替わることができる。補正板は、第１のモードでは関与していないのに対し、第２のモードでは光学的に関与している。このような実施形態は、補助的なモードのもとで、厚いペリクルを通した検査または薄いペリクルを通した（またはペリクルを通さない）検査に使用することができる。このような実装形態は、レンズのパラメータおよび構成を調整する設計事項に過ぎない。例えば、第１および第２の光学素子群は、システムをこのような実装形態用に最適化する目的で、変更することができる。また、補正板は、システムの光学素子および動作のニーズの変化に対応する目的で、一般に調整することができる。このような実施形態は、本特許に記載された教示内容を、当業者の有する技術と合わせて使用することによって構成することができる。
【００７２】
本発明は、特定の好ましい実施形態およびそれらに固有の特徴との関連のもとで、図示され、説明されてきた。しかしながら、上述された実施形態は、本発明の原理の説明を意図するものであって、本発明の範囲の限定を意図するものではない。したがって、当業者ならば容易に明らかなように、添付した特許請求の範囲に定められた本発明の趣旨および範囲から逸脱しない範囲において、形態および詳細に対して各種の変更および修正を加えることが可能である。特に、発明者は、本発明の実施形態を使用することによって、厚いペリクルを通しておよび薄いペリクルを通して検査表面を撮像することができる検査システムならびに対物レンズシステムを、本明細書に具体的に記載されていない各種の光学素子構成を使用して構成することができると考える。当業者ならば、図示された実施形態以外の他の実施形態および図示された実施形態の変更形態は明白であって、特許請求の範囲に定められた発明の趣旨および範囲から逸脱することなく実現することが可能である。更に、特許請求の範囲において単数表示される要素は、いずれも、特にそのように明記されない限りは、「ただ一つの」ではなく「一つまたはそれ以上の」を意味するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１（ａ）】ペリクルが使用されない場合について、従来の対物レンズおよびそれが光ビームに及ぼす影響を簡単に示した説明図である。
【図１（ｂ）】薄いペリクルが使用される場合について、従来の対物レンズおよびそれが光ビームに及ぼす影響を簡単に示した説明図である。
【図１（ｃ）】厚いペリクルが使用される場合について、従来の対物レンズおよびそれが光ビームに及ぼす影響を簡単に示した説明図である。
【図２（ａ）】本発明の原理にしたがって構成された対物レンズシステムを簡単に示した説明図である。
【図２（ｂ）】本発明の原理にしたがって構成された対物レンズシステムを簡単に示した説明図である。
【図３（ａ）】本発明の原理にしたがって構成された光学検査ツールの実施形態を簡単に示した説明図である。
【図３（ｂ）】本発明の原理にしたがって構成された光学検査ツールの実施形態を簡単に示した説明図である。
【図４】本発明の原理にしたがって構成された光学検査ツールと共に使用される対物レンズシステムの実施形態を簡単に示した説明図である。
【図５（ａ）】挿入可能な補正板および軸方向の補償器を本発明の原理にしたがって取り入れた対物レンズシステムの実施形態を示した説明図である。
【図５（ｂ）】挿入可能な補正板および軸方向の補償器を本発明の原理にしたがって取り入れた対物レンズシステムの実施形態を示した説明図である。
【図６（ａ）】挿入可能な補正板を本発明の原理にしたがって取り入れた対物レンズシステムの実施形態を示した説明図である。
【図６（ｂ）】挿入可能な補正板を本発明の原理にしたがって取り入れた対物レンズシステムの実施形態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０１…対物レンズシステム
１０２…光ビーム
１０３…一点
１０４…像平面
１０５…検査対象
１０６…薄いペリクル
１０７…厚いペリクル
１１０…焦点
１１１…焦点
１１２…焦点
２０１…対物レンズシステム
２０２…第１の光学素子群
２０３…第２の光学素子群
２０３’…再構成された第２の光学素子群
２０５…厚いペリクル
２０６…作動距離
２０７…像平面
３００…検査ツール
３０１’…検査ツール
３０１…光源
３０１’…光源
３０２…光ビーム
３０２’…光ビーム
３０３…ビーム分割器
３０５…光学システム
３０５’…光学システム
３０６…検出素子
３０６’…検出素子
３０７…画像処理プロセッサ
３０７’…画像処理プロセッサ
３０８…倍率素子
３０８’…倍率素子
３１０…検査対象
３１０’…検査対象
３１１…対物面
３１１’…対物面
３１２…ペリクル
３１２’…ペリクル
５００…対物レンズシステム
５０２…第１の光学素子群
５０３…第２の光学素子群
５０３’…再構成された第２の光学素子群
５０５…瞳面
５１０…非球面補正板
５１１…厚いペリクル
５１５…縦軸
６００…対物レンズシステム
６０２…第１の光学素子群
６０３…第２の光学素子群
６０４，６０５，６０６…光学素子または光学素子群
６０７…瞳面
６０８…縦軸
６１０…作動器
６１１…補正板
【図１（ａ）】
2005537505.tif 000011
【図１（ｂ）】
2005537505.tif 000012
【図１（ｃ）】
2005537505.tif 000013
【図２（ａ）】
2005537505.tif 000014
【図２（ｂ）】
2005537505.tif 000015
【図３（ａ）】
2005537505.tif 000016
【図３（ｂ）】
2005537505.tif 000017
【図４】
2005537505.tif 000018
【図５（ａ）】
2005537505.tif 000019
【図５（ｂ）】
2005537505.tif 000020
【図６（ａ）】
2005537505.tif 000021
【図６（ｂ）】
2005537505.tif 000022
【国際調査報告】
2005537505.tif 000023