(57)【要約】【課題】散乱光強度の角度特性に左右されずかつ、調整を容易に行える異物検査装置を提供することである。【解決手段】走査方向を横切る方向に形成されたペリクル４のペリクル面上の照明領域に対して、走査方向から照明する照明光源１２と、走査方向を横切る方向に延び、照明領域に存在する異物による散乱光を受光するためのレンズアレイと、レンズアレイにより受光された散乱光を検出するラインセンサ１６と、ラインセンサ１６により検出された散乱光の位置及び光強度に基づいて、異物のペリクル面上の位置及び大きさを検出する異物検出手段２２と、レンズアレイの視野範囲内にあるフォトマスクのパターン面に照明光源からの照明光が照射されないようにすると共に、被検査面における正反射光がレンズアレイに入射しないようにする遮光手段とを備える。【選択図】　図１
2004053972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査方向を横切る方向に形成された被検査面上の照明領域に対して、前記走査方向から照明する照明光源と、
前記走査方向を横切る方向に延び、前記照明領域に存在する異物による散乱光を受光するためのレンズアレイと、
前記レンズアレイにより受光された前記散乱光を検出するラインセンサと、
前記ラインセンサにより検出された前記散乱光の位置及び光強度に基づいて、前記異物の前記被検査面上の位置及び大きさを検出する異物検出手段と、
前記レンズアレイの視野範囲内にあるフォトマスクのパターン面に前記照明光源からの照明光が照射されないようにすると共に、前記被検査面における正反射光が前記レンズアレイに入射しないようにする遮光手段と
を備えることを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】
走査方向を横切る方向に形成された被検査面上の照明領域に対して、前記走査方向から照明する照明光源と、
前記走査方向を横切る方向に延び、前記照明領域に存在する異物による散乱光を受光するためのレンズアレイと、
前記レンズアレイにより受光された前記散乱光を検出するラインセンサと、
前記ラインセンサにより検出された前記散乱光の位置及び光強度に基づいて、前記異物の前記被検査面上の位置及び大きさを検出する異物検出手段と
を備える異物検査装置において、
前記被検査面は、フォトマスクのガラス面若しくはペリクル面であり、
前記レンズアレイの最外光角度を△、前記レンズアレイの径をφ、前記レンズアレイと前記被検査面までの距離をｄ１、前記被検査面と前記フォトマスクのパターン面までの距離をｄ２、前記レンズアレイの光軸中心と前記被検査面が交叉する位置を原点０、前記被検面上の座標ｘの位置における照明光と前記レンズアレイの光軸となす角をθとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする異物検査装置。
ｔａｎθ＞（（ｄ１＋ｄ２）ｔａｎ△＋φ／２＋ｘ）／ｄ２
【請求項３】
走査方向を横切る方向に形成された被検査面上の照明領域に対して、前記走査方向から照明する照明光源と、
前記走査方向を横切る方向に延び、前記照明領域に存在する異物による散乱光を受光するためのレンズアレイと、
前記レンズアレイにより受光された前記散乱光を検出するラインセンサと、
前記ラインセンサにより検出された前記散乱光の位置及び光強度に基づいて、前記異物の前記被検査面上の位置及び大きさを検出する異物検出手段と
を備える異物検査装置において、
前記被検査面は、フォトマスクのガラス面若しくはペリクル面であり、
前記レンズアレイの径をφ、前記レンズアレイと前記被検査面までの距離をｄ１、前記レンズアレイの光軸中心と前記被検査面が交叉する位置を原点０、前記被検面上の座標ｘの位置における照明光と前記レンズアレイの光軸となす角をθとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする異物検査装置。
ｔａｎθ＞（ｘ＋φ／２）／ｄ１
【請求項４】
走査方向を横切る方向に形成された被検査面上の照明領域に対して、前記走査方向から照明する照明光源と、
前記走査方向を横切る方向に延び、前記照明領域に存在する異物による散乱光を受光するためのレンズアレイと、
前記レンズアレイにより受光された前記散乱光を検出するラインセンサと、
前記ラインセンサにより検出された前記散乱光の位置及び光強度に基づいて、前記異物の前記被検査面上の位置及び大きさを検出する異物検出手段と
を備える異物検査装置において、
前記被検査面は、フォトマスクのガラス面若しくはペリクル面であり、
前記レンズアレイの最外光角度を△、前記レンズアレイの径をφ、前記レンズアレイと前記被検査面までの距離をｄ１、前記被検査面と前記フォトマスクのパターン面までの距離をｄ２、前記レンズアレイの光軸中心と前記被検査面が交叉する位置を原点０、前記被検面上の座標ｘの位置における照明光と前記レンズアレイの光軸となす角をθとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする異物検査装置。
ｔａｎθ＞（（ｄ１＋ｄ２）ｔａｎ△＋φ／２＋ｘ）／ｄ２
ｔａｎθ＞（ｘ＋φ／２）／ｄ１
【請求項５】
前記照明光源は、少なくとも２０ｎｍ以上の波長幅を有する白色光源により構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の異物検査装置。
【請求項６】
前記照明光源は、発光ダイオードにより構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の異物検査装置。
【請求項７】
前記照明光源は、蛍光管により構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の異物検査装置。
【請求項８】
前記照明光源からの光の一部を受光する受光センサを更に備え、
前記異物検出手段は、前記受光センサからの出力変化に応じて、検出された前記異物の大きさを補正することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の異物検査装置。
【請求項９】
前記被検査面とほぼ等価な位置に配置されたキャリブレーション用の信号を発生するための基準物体を更に備え、
前記異物検出手段は、前記基準物体からの信号を基準として前記異物の大きさを決定することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の異物検査装置。
【請求項１０】
前記ラインセンサの前記被検査面に対する高さを検出するための高さセンサを更に備え、
前記異物検出手段は、前記高さセンサの出力に基づいて前記異物の大きさを決定することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の異物検査装置。
【請求項１１】
前記ラインセンサ及び前記被検査面の少なくとも一方を高さ方向に移動可能とする駆動機構を更に備え、
前記ラインセンサの前記被検査面に対する高さを所定の範囲内に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の異物検査装置。
【請求項１２】
フォトマスクを照明する照明光学系と、
前記フォトマスクのパターン像を感光性基板上に投影する投影光学系と
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の異物検査装置と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の異物検査装置によりフォトマスク上の異物を検出する異物検査工程と、
照明光学系を用いて前記フォトマスクを照明する照明工程と、
前記フォトマスクのパターンを感光性基板上に転写する露光工程と
を有することを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、大型マスクのガラス面や異物よけの為にマスクに貼られたペリクル面等の被検面上の異物を検出する為の異物検査装置、該異物検査装置を搭載した露光装置及び該露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路や、液晶パネルの製造工程の１つであるフォトリソグラフィ工程においては、異物よけの為のペリクルが張られたレチクルやフォトマスク（以下、マスクという）により、回路パターンや液晶表示部の画素等が半導体ウエハやガラス基板上に転写される。その際、ペリクル上やマスクパターンと反対側のガラス面上に大きなゴミ等の異物が付着していると、その異物の像が半導体ウエハに対する回路パターンや液晶表示素子の転写に影響を及ぼし、回路パターンや液晶表示素子の欠陥となる。この結果、製造歩留まりが低下してしまうことから転写を行う前にペリクルに異物が付着しているか否かを検査する必要がある。
【０００３】
図１１は、従来の異物検査装置の構成を概略的に示す斜視図である。この装置では、半導体レーザ光源１００から射出されたレーザ光（波長約７８０ｎｍ）をコリメータレンズで平行ビームにし、アナアモルフィックプリズムでビーム断面を拡大する。この拡大された断面が長円のレーザ光は平行四辺形開口部を有する絞りによってビーム形の長手方向に部分遮光され、ミラー１０２で反射されて被検査面１０４（ペリクル面や、ガラス面上）に９０度に近い入射角で入射する。こうしてペリクル面上やガラス面上には、帯状の照射領域（走査方向と直行する方向に被検査面を帯状に一括照射する照射領域）が形成される。この帯状の照射領域内に異物があると散乱光が発生する。異物からの散乱光は、縮小光学系１０６を介して、センサ１０８に結像する。センサ１０８で検出された散乱光の光強度に応じて異物の大きさ検出することができる。
【０００４】
ここでマスクを帯状の照射領域の長手方向とほぼ直角な方向に移動させながらビーム走査することにより、被検査面全体に亘る異物検査を行うことができる。通常これらの動作を行うことにより異物の場所をマスクの位置に対応させて表示するように構成され、露光装置内にこの異物検査装置を搭載している場合には、露光装置の表示部にその結果を表示する。なお、このような装置は、特開平７−１６７７９２号公報等に開示されている。
【０００５】
また、近年の液晶表示素子を製造するためのフォトリソグラフィ工程では、大型のマスクを使用してマスクとプレートを走査して露光を行う走査型投影露光装置が注目されつつある。この走査型投影露光装置は、特開平７−５７９８６号公報に記載されているような複数の投影光学系を千鳥状に配置し、大型のマスクとプレートステージとを同期して走査することによって露光する方法である。この走査型投影露光装置においては、マスクに４００ｍｍ角以上の大きなものを使用し、走査露光することから、格段にスループットの向上が見込まれるようになった。
【０００６】
しかしながら、露光装置としてのスループットは向上したが、使用するマスクは、ステッパーで使用するものと比較して格段に大型化している。この大型のマスクに対する異物検査装置は、特開２０００−１６２１３７号公報に記載されている。この異物検査装置は、送光系と受光系とを複数用い、各検査領域を多少オーバーラップさせて検査することにより、大型のマスクを全面検査するものである。各送光系のレーザビームをそれぞれ、異なった視野に分割することにより各受光系に他方のビームの影響を受けないように各送光ビームの関係を限定している。この異物検査装置は、従来から真球ビーズを用いて調整を行っている。マスクに付着するゴミの大きさを想定して、現状では、１５μｍ程度の真球ビーズを用いて、マスクのガラス面やペリクル面上に実際に真球ビーズを吹き付け、その真球ビーズを実際に検査し、その検出結果を確認している。
【０００７】
また、近年では、特開平８−２２０００９号公報にあるように、セルフォックレンズアレイとレーザーダイオードの組み合わせにより、異物を検査する方式も提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した異物検査装置では、真球ビーズの大きさにより、その散乱光の角度特性に光強度誤差を生じてしまうため、大きさが正確に検出できないという問題が発生する。また、光源に半導体レーザを使用する場合には、その光源自体の持つ強度分布を補正する必要が生じてしまう。また、温度等の環境の変化に対して波長の安定性等に不安定さが発生してしまう。
【０００９】
この発明の課題は、散乱光の光強度の角度特性に左右されずにかつ、調整を容易に行える異物検査装置を提供することである。また、この異物検査装置を搭載した露光装置及び、この露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
請求項１記載の異物検査装置は、走査方向を横切る方向に形成された被検査面上の照明領域に対して、前記走査方向から照明する照明光源と、前記走査方向を横切る方向に延び、前記照明領域に存在する異物による散乱光を受光するためのレンズアレイと、前記レンズアレイにより受光された前記散乱光を検出するラインセンサと、前記ラインセンサにより検出された前記散乱光の位置及び光強度に基づいて、前記異物の前記被検査面上の位置及び大きさを検出する異物検出手段と、前記レンズアレイの視野範囲内にあるフォトマスクのパターン面に前記照明光源からの照明光が照射されないようにすると共に、前記被検査面における正反射光が前記レンズアレイに入射しないようにする遮光手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この請求項１記載の異物検査装置によれば、レンズアレイの視野範囲のフォトマスクのパターン面に照明光が照射されないようにすることができることから、フォトマスクのパターンによる散乱光がレンズアレイに入射するのを防止することができる。更に、被検面における正反射光がレンズアレイに入射するのを防止することができる。従って、異物の大きさを正確に検出することができる。
【００１２】
また、請求項２記載の異物検査装置は、走査方向を横切る方向に形成された被検査面上の照明領域に対して、前記走査方向から照明する照明光源と、前記走査方向を横切る方向に延び、前記照明領域に存在する異物による散乱光を受光するためのレンズアレイと、前記レンズアレイにより受光された前記散乱光を検出するラインセンサと、前記ラインセンサにより検出された前記散乱光の位置及び光強度に基づいて、前記異物の前記被検査面上の位置及び大きさを検出する異物検出手段とを備える異物検査装置において、前記被検査面は、フォトマスクのガラス面若しくはペリクル面であり、前記レンズアレイの最外光角度を△、前記レンズアレイの径をφ、前記レンズアレイと前記被検査面までの距離をｄ１、前記被検査面と前記フォトマスクのパターン面までの距離をｄ２、前記レンズアレイの光軸中心と前記被検査面が交叉する位置を原点０、前記被検面上の座標ｘの位置における照明光と前記レンズアレイの光軸となす角をθとしたとき、
ｔａｎθ＞（（ｄ１＋ｄ２）ｔａｎ△＋φ／２＋ｘ）／ｄ２
の条件を満足することを特徴とする。
【００１３】
この請求項２記載の異物検査装置によれば、
ｔａｎθ＞（（ｄ１＋ｄ２）ｔａｎ△＋φ／２＋ｘ）／ｄ２
の条件を満足するため、レンズアレイの視野範囲のフォトマスクのパターン面に照明光が照射されないようにすることができる。従って、フォトマスクのパターンによる散乱光がレンズアレイに入射するのを防止することができる。
【００１４】
また、請求項３記載の異物検査装置は、走査方向を横切る方向に形成された被検査面上の照明領域に対して、前記走査方向から照明する照明光源と、前記走査方向を横切る方向に延び、前記照明領域に存在する異物による散乱光を受光するためのレンズアレイと、前記レンズアレイにより受光された前記散乱光を検出するラインセンサと、前記ラインセンサにより検出された前記散乱光の位置及び光強度に基づいて、前記異物の前記被検査面上の位置及び大きさを検出する異物検出手段とを備える異物検査装置において、前記被検査面は、フォトマスクのガラス面若しくはペリクル面であり、前記レンズアレイの径をφ、前記レンズアレイと前記被検査面までの距離をｄ１、前記レンズアレイの光軸中心と前記被検査面が交叉する位置を原点０、前記被検面上の座標ｘの位置における照明光と前記レンズアレイの光軸となす角をθとしたとき、
ｔａｎθ＞（ｘ＋φ／２）／ｄ１
以下の条件を満足する。
【００１５】
この請求項３記載の異物検査装置によれば、
ｔａｎθ＞（ｘ＋φ／２）／ｄ１
の条件を満足するため、被検面における正反射光がレンズアレイに入射するのを防止することができる。
【００１６】
また、請求項４記載の異物検査装置は、走査方向を横切る方向に形成された被検査面上の照明領域に対して、前記走査方向から照明する照明光源と、前記走査方向を横切る方向に延び、前記照明領域に存在する異物による散乱光を受光するためのレンズアレイと、前記レンズアレイにより受光された前記散乱光を検出するラインセンサと、前記ラインセンサにより検出された前記散乱光の位置及び光強度に基づいて、前記異物の前記被検査面上の位置及び大きさを検出する異物検出手段とを備える異物検査装置において、前記被検査面は、フォトマスクのガラス面若しくはペリクル面であり、前記レンズアレイの最外光角度を△、前記レンズアレイの径をφ、前記レンズアレイと前記被検査面までの距離をｄ１、前記被検査面と前記フォトマスクのパターン面までの距離をｄ２、前記レンズアレイの光軸中心と前記被検査面が交叉する位置を原点０、前記被検面上の座標ｘの位置における照明光と前記レンズアレイの光軸となす角をθとしたとき、
ｔａｎθ＞（（ｄ１＋ｄ２）ｔａｎ△＋φ／２＋ｘ）／ｄ２
ｔａｎθ＞（ｘ＋φ／２）／ｄ１
の条件を満足することを特徴とする。
【００１７】
この請求項４記載の異物検査装置によれば、
ｔａｎθ＞（（ｄ１＋ｄ２）ｔａｎ△＋φ／２＋ｘ）／ｄ２
の条件を満足するため、レンズアレイの視野範囲のフォトマスクのパターン面に照明光が照射されないようにすることができる。従って、フォトマスクのパターンによる散乱光がレンズアレイに入射するのを防止することができる。
また、
ｔａｎθ＞（ｘ＋φ／２）／ｄ１
の条件を満足するため、被検面における正反射光がレンズアレイに入射するのを防止することができる。
【００１８】
また、請求項５記載の異物検査装置は、前記照明光源が、少なくとも２０ｎｍ以上の波長幅を有する白色光源により構成されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６記載の異物検査装置は、前記照明光源が、発光ダイオードにより構成されることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７記載の異物検査装置は、前記照明光源が、蛍光管により構成されることを特徴とする。
【００２１】
この請求項５〜請求項７記載の異物検査装置によれば、照明光源に白色光源を用いるため、異物の大きさを精度良く検出することができる。即ち、複数の波長により散乱光を検出することで、異物の大きさを精度よく検出することができ異物検出の信頼性を向上させることができる。
【００２２】
また、請求項８記載の異物検査装置は、前記照明光源からの光の一部を受光する受光センサを更に備え、前記異物検出手段は、前記受光センサからの出力変化に応じて、検出された前記異物の大きさを補正することを特徴とする。
【００２３】
この請求項８記載の異物検査装置によれば、受光センサからの出力変化に応じて、検出された異物の大きさを補正するため、照明光源からの照明光の照度が経時的に変化した場合においても正確な異物の大きさを検出することができる。
【００２４】
また、請求項９記載の異物検査装置は、前記被検査面とほぼ等価な位置に配置されたキャリブレーション用の信号を発生するための基準物体を更に備え、前記異物検出手段は、前記基準物体からの信号を基準として前記異物の大きさを決定することを特徴とする。
【００２５】
この請求項９記載の異物検査装置によれば、キャリブレーション用の信号を発生するための基準物体からの信号を基準として異物の大きさを決定するため、正確な異物の大きさを検出することができる。
【００２６】
また、請求項１０記載の異物検査装置は、前記ラインセンサの前記被検査面に対する高さを検出するための高さセンサを更に備え、前記異物検出手段は、前記高さセンサの出力に基づいて前記異物の大きさを決定することを特徴とする。
【００２７】
この請求項１０記載の異物検査装置によれば、ラインセンサの被検査面に対する高さを検出するための高さセンサを備えている。従って、マスクの厚さが異なるような場合においても、高さセンサの検出値に基づいて異物の大きさを決定することができ、正確な異物の大きさを検出することができる。
【００２８】
また、請求項１１記載の異物検査装置は、前記ラインセンサ及び前記被検査面の少なくとも一方を高さ方向に移動可能とする駆動機構を更に備え、前記ラインセンサの前記被検査面に対する高さを所定の範囲内に設定することを特徴とする。
【００２９】
この請求項１１記載の異物検査装置によれば、ラインセンサの被検査面に対する高さを所定の範囲内に設定することができるため、正確な異物の大きさを検出することができる。
【００３０】
また、請求項１２記載の露光装置は、フォトマスクを照明する照明光学系と、前記フォトマスクのパターン像を感光性基板上に投影する投影光学系と、請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の異物検査装置とを備えることを特徴とする。
【００３１】
この請求項１２記載の露光装置によれば、異物検査装置よる検査が終了し、ペリクル面に異物が付着していないフォトマスクを用いてフォトマスクのパターンを感光性基板上に転写するため、感光性基板上にフォトマスクのパターンを良好な状態で露光することができる。
【００３２】
また、請求項１３記載の露光方法は、請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の異物検査装置によりフォトマスク上の異物を検出する異物検査工程と、照明光学系を用いて前記フォトマスクを照明する照明工程と、前記フォトマスクのパターンを感光性基板上に転写する露光工程とを有することを特徴とする。
【００３３】
この請求項１３記載の露光方法によれば、異物検査工程よる検査が終了し、ペリクル面に異物が付着していないフォトマスクを用いてフォトマスクのパターンを感光性基板上に転写するため、感光性基板上にフォトマスクのパターンを良好な状態で露光することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる異物検査装置の説明を行う。図１は、ペリクル面に付着した異物の検査を行う異物検査装置２の構成を模式的に示した斜視図である。ここでＸＹＺ直行座標系を、Ｙ軸が被検査面内における被検査面の走査方向、Ｘ軸が被検査面内においてＹ軸と直行する方向、Ｚ軸がＸ軸及びＹ軸に直行する方向となるように設定する。
【００３５】
ペリクル４は、フレームを介してマスク（フォトマスク）Ｍに取り付けられ、ＸＹ平面とほぼ平行な平面内に位置している。ペリクル４には、＋Ｙ方向の端部に沿って基準物体４ａが形成されている。ここで基準物体４ａは、既知の球径を有する真球ビーズをペリクル４の端部に吹き付けることにより、又はペリクル４の端部に既知の大きさの凹凸形状を有する、すりガラス部を設けることにより形成される。また、ペリクル４の基準物体４ａに沿ってミラー部４ｂが形成されている。
【００３６】
マスクＭ及びペリクル４は、Ｙ方向駆動手段２４（図５参照）により、図中Ｙ方向に移動（走査）可能に構成されている。ペリクル４の上方には、ペリクル４のほぼ全幅に亘って、図中Ｘ方向に延びる異物検出部８が配置されている。
【００３７】
図２は、異物検出部８の構成を示す概略図である。この図２においても、ＸＹＺ直行座標系を、Ｙ軸が被検査面内における被検査面の走査方向、Ｘ軸が被検査面内においてＹ軸と直行する方向、Ｚ軸がＸ軸及びＹ軸に直行する方向となるように設定する。
【００３８】
異物検出部８は、角筒状の筐体１０内に、Ｘ方向にそれぞれ延びる照明光源１２、レンズアレイ１４及びラインセンサ１６が配置されている。照明光源１２は、少なくとも２０ｎｍ以上の波長幅を有する白色光源、例えば、Ｘ方向に延びる蛍光管により構成される。照明光源１２の外周部には、照明光射出部１２ａ以外の部分に遮光板１２ｂが設けられている。この照明光源１２からの照明光は、筐体１０の底面に設けられた、Ｘ方向に延びる照明光射出口１０ａから射出し、ペリクル４上（被検査面上）を照明する。換言すれば、筐体１０の底面に設けられた遮光板に照明光射出口１０ａが設けられ、照明光射出口１０ａから照明光が射出され、走査方向を横切る方向（Ｘ方向）に形成されたペリクル４上の照明領域に対して走査方向（Ｙ方向）から照明する。なお、照明光源１２は、Ｘ方向に延びる発光ダイオードにより構成しても良い。
【００３９】
レンズアレイ１４は、筐体１０の底面に設けられた、Ｘ方向に延びる散乱光入射口１０ｂから入射する、ペリクル４上に存在する異物による散乱光を受光する。ラインセンサ１６は、レンズアレイ１４により受光された散乱光を検出する。即ち、ラインセンサ１６の各画素ごとに、検出した散乱光の光強度に応じた諧調の信号を出力する。
【００４０】
筐体１０の＋Ｙ側の側面には、照度センサ（受光センサ）１８が設けられている。この照度センサ１８は、照明光源１２からの照明光のペリクル面上での正反射光を検出する。また、筐体１０の−Ｘ側の端部には、ＡＦセンサ（高さセンサ）２０が設けられている。このＡＦセンサ２０によりペリクル面の異物検出部８に対する相対的なＺ方向の位置を検出する。
【００４１】
図３は、レンズアレイ１４の視野範囲に照明光源１２からの照明光が照射されないようにするための条件式である（数式１）を説明するための図である。図３に示すように、レンズアレイ１４の最外光角度を△、レンズアレイ１４の径をφ、レンズアレイ１４とペリクル面（被検査面）までの距離をｄ１、ペリクル面とフォトマスクＭのパターン面までの距離をｄ２、レンズアレイ１４の光軸中心とペリクル面が交叉する位置を原点０、ペリクル面上の座標ｘの位置における照明光とレンズアレイ１４の光軸となす角をθとする。
【００４２】
（数式１）
ｔａｎθ＞（（ｄ１＋ｄ２）ｔａｎ△＋φ／２＋ｘ）／ｄ２
この異物検査装置においては、この（数式１）を満たす角度θで照明するよう、遮光板が設けられているため、レンズアレイ１４の視野範囲にあるパターン面に照明光が当たらないようにすることができ、パターン面の影響を除去することができる。
【００４３】
図４は、照明光のペリクル面における正反射光がレンズアレイ１４に入射しないようにするための条件式である（数式２）を説明するための図である。図４に示すように、レンズアレイの径をφ、レンズアレイとペリクル面（被検査面）までの距離をｄ１、レンズアレイの光軸中心とペリクル面が交叉する位置を原点０、ペリクル面上の座標ｘの位置における照明光とレンズアレイの光軸となす角をθとする。
【００４４】
（数式２）
ｔａｎθ＞（ｘ＋φ／２）／ｄ１
この異物検査装置においては、この（数式２）の条件を満足することにより照明光のペリクル面における正反射光がレンズアレイに入射しないようにすることができる。
【００４５】
図５は、異物検査装置２のシステム構成を説明するためのブロック構成図である。異物検査装置２は、この装置全体の制御を行う制御部２２を備えている。制御部２２には、照明光源１２、ラインセンサ１６、照度センサ１８及びＡＦセンサ２０が接続されている。また、マスクＭをＹ方向に駆動するＹ方向駆動部２４、マスクＭをＺ方向に駆動するＺ方向駆動部２６及び記憶部２８が接続されている。ここで記憶部２８には、散乱光を検出した画素数と各画素毎に出力される光強度出力（階調出力）とに対応させた異物の大きさ、及び基準物体４ａの大きさが記憶されている。また、各デフォーカス量に対応した光強度分布が記憶されている。
【００４６】
次に、この実施の形態にかかる異物検査装置２による被検査面の異物検査について説明する。
【００４７】
まず、異物検査装置２の制御部２２は、照明光源１２に対して制御信号を送出すると共に、Ｙ方向駆動部２４に対して制御信号を送出し、照明光源１２からの照明光により被検査面を照明しつつマスクＭのＹ方向への移動を開始する。この場合に、まず、ペリクル４の端部に形成された基準物体４ａからの散乱光が、散乱光入射口１０ｂを介してレンズアレイ１４に入射する。この基準物体４ａからの散乱光は、レンズアレイ１４を介してラインセンサ１６により検出される。ラインセンサ１６により検出された散乱光に基づく検出信号は、制御部２２に入力される。基準物体４ａの大きさは、記憶部２８に記憶されていることから、ラインセンサ１６により検出された散乱光に基づく検出信号と記憶部２８に記憶されている基準物体の大きさとに基づいて、異物の大きさを決定するための参照値を決定する。
【００４８】
次に、基準物体４ａに沿ってペリクル４に形成されたミラー面における正反射光を照度センサ１８により検出する。照度センサ１８により検出された正反射光に基づく検出信号は、制御部２２に入力される。制御部２２においては、照度センサ１８の検出値に基づいて、異物の大きさを決定する際に用いる補正値を決定する。
【００４９】
ペリクル面上に異物が付着していた場合には、異物による散乱光が散乱光入射口１０ｂを介してレンズアレイ１４に入射する。この異物からの散乱光は、レンズアレイ１４を介して、ラインセンサ１６により検出される。ラインセンサ１６により検出された散乱光に基づく検出信号は、制御部２２に入力される。
【００５０】
制御部２２においては、ラインセンサ１６において散乱光が検出された画素数、及びそれぞれの画素毎に出力された光強度出力（階調出力）に基づいて、記憶部２８に記憶されている、散乱光を検出した画素数と各画素毎に出力される光強度出力（階調出力）とに対応させた異物の大きさを参照して、異物の大きさを決定する。なお、この場合に、ＡＦセンサ２０の検出値に基づき、記憶部２８に記憶されている各デフォーカス量に対応した光強度分布を参照することにより、異物の大きさを正確に決定することができる。即ち、ＡＦセンサ２０の検出値に基づき、デフォーカス量が求められるため、記憶部２８に記憶されている各デフォーカス量に対応した光強度分布を参照することにより、異物の大きさを正確に決定することができる。また、ラインセンサ１６がペリクル４上の何処に位置しているのかにより異物が付着しているペリクル４上の位置を決定する。
【００５１】
この実施の形態にかかる異物検査装置２によれば、走査方向を横切る方向に形成された被検査面上の照明領域に対して、走査方向から照明する照明光源１２を備えるため、被検査面が大きい場合においてもフォトマスクのパターンの影響を排除するための照明光の入射角度の調整を容易に行うことができる。更に、検査、調整を行う真球ビーズの大きさに依存した散乱角特性をなくすことができる。また、スキャン方向と直行する方向に延びる照明光源１２、レンズアレイ１４、ラインセンサ１６を用いるため、一回の走査によりペリクル面全体の異物検査を行うことができる。
【００５２】
また、照明光源１２に非スキャン方向に延びる白色光源を使用しているため、環境変化等の外的要因に強く、かつ非スキャン方向の照明分布を均一にすることができる。また、蛍光管を用いる場合等、寿命等の劣化要因に対してモニタ機構として作用する照度センサ１８を設け、更に、フォーカス方向の検出機構であるＡＦセンサ２０を設けることによって、照明光源１２の経時的な照度の低下による信号強度変化、デフォーカスによる信号強度変化を考慮し、異物の大きさを正確に検出することができる。
【００５３】
図６に被検面に対するラインセンサ１６の高さ及び照明光照度が変動した場合の異物からの散乱光の光強度分布を示す。図６（ａ）に示すように、デフォーカス量が大きくなると、光強度の信号が次第になまるため、ＴｈＡ位置をしきい値として信号を二値化すると、デフォーカス量が大きい場合には、異物の大きさに１画素分誤差がのることになる。従って、階調を持った信号を出力させ、ＡＦセンサ２０の出力により、しきい値を変更する。例えば、ＡＦ計測により、△Ｚだけデフォーカスしていることが検出された場合には、ＴｈＢ位置をしきい値とすることにより（デフォーカスに対する信号強度の変動は予め求めておく）、異物の大きさを正確に検出することができる。
【００５４】
また、図６（ｂ）に示すように、照明光の照度が変動すると変動分に比例して信号強度が変動する。このとき、照度変動分、信号強度をスケーリングして変動分の影響を除くことができる（例えば、照度が半分となった場合は、信号強度を２倍して処理を行う）。即ち、上述のように照度センサ１８により検出された照明光の照度に基づいて、異物の大きさを決定する際に用いる補正値を決定する。
【００５５】
なお、上述の実施の形態にかかる異物検査装置２においては、ペリクル面に付着した異物の検出を行う場合について説明したが、フォトマスクのガラス面に付着した異物の検出を行うようにしてもよい。
【００５６】
また、照度センサ１８により被検面において正反射した正反射光を検出することにより、照明光源１２の照度の経時的な変化を検出しているが、照明光源１２から直接照明光を取得し、この照明光に基づいて照明光源１２の照度の経時的な変化を検出するようにしてもよい。
【００５７】
また、上述の実施の形態において、マスクＭの位置をＺ方向に移動させることにより、ペリクル面と異物検出部８との間の距離を調整するようにしてもよい。この場合には、ＡＦセンサ２０の検出値に基づいて、制御部２２から制御信号を出力しＺ方向駆動部２６を駆動してマスクＭの位置をＺ方向に移動させて、ペリクル４の表面をフォーカス位置に合わせる。従って、ペリクル４の表面がフォーカス位置に一致していることから異物の大きさを正確に検出することができる。また、異物検出部８の位置をＺ方向に移動させることにより、ペリクル面と異物検出部８との間の距離を調整するようにしても良い。この場合にも、ペリクル面上にフォーカス位置を合わせることができるため、異物の大きさを正確に決定することができる。
【００５８】
また、上述の実施の形態において、しきい値の大きさを変更して、即ち複数の閾値を用いて異物の大きさを検出し、この複数の検出値に基づいて異物の大きさを決定するようにしてもよい。
【００５９】
また、上述の実施の形態においては、ペリクル４条に基準物体４ａを設けているが、基準物体４ａを設ける位置は、被検査面とほぼ等価な位置であれば良いことから、マスクＭ上に設けても良い。
【００６０】
図７は、この実施の形態にかかる異物検査装置２を備える露光装置の構成を示すブロック図であり、図８は、この実施の形態にかかる露光装置が備える投影光学系３７とマスクＭ及びプレートＰとの位置関係を示す斜視図である。この実施の形態においては、複数の部分投影光学系３７ａ〜３７ｇからなる投影光学系３７を備えたステップ・アンド・スキャン方式の露光装置について説明する。
【００６１】
なお、以下の説明においては、図７及び図８中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図７及び図８に示したＸＹＺ直交座標系では、所定の原画パターンＰＡが形成されたマスクＭと、ガラス基板上にレジストが塗布されたプレートＰとが搬送される方向（走査方向）をＸ軸方向、マスクＭの平面内でＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、マスクＭの法線方向をＺ軸方法に設定している。図７中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定されている。
【００６２】
図７及び図８において、照明光学系３１はほぼ均一の照度を有する照明光を射出して図中ＸＹ平面内のマスクＭを均一に照明する。この照明光学系３１は、Ｙ方向に並んだ複数の台形領域３２ａ〜３２ｇを照明する。マスクＭはマスクホルダ３２を介して図中Ｘ軸方向に平行移動可能なマスクステージ３３上に載置されている。マスクＭには転写すべき所定のパターンとしての原画パターンＰＡが形成され、原画パターンＰＡが形成された面にはペリクル４が張架されている。また、マスクホルダ３２の上面の一端にはＬ字型の移動鏡３４が取り付けられ、移動鏡３４の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計３５が配置されている。このレーザ干渉計３５によってマスクステージ３３のＸＹ面内におけるＸ座標、Ｙ座標、及びＸＹ平面内における回転角が計測される。また、マスクステージ３３は後述する主制御系４５の制御の下、マスク駆動系３６によって動作が規定される。
【００６３】
マスクステージ３３の下方には複数の部分投影光学系３７ａ〜３７ｇからなる投影光学系３７が設けられている。マスクＭ上の各照明領域３２ａ〜３２ｇからの光は、各照明領域３２ａ〜３２ｇに対応するようにＹ方向に沿って配列された部分投影光学系３７ａ〜３７ｇからなる投影光学系３７に入射する。各照明領域３２ａ〜３２ｇの像は、プレートＰ上の露光領域３８ａ〜３８ｇ上に等倍の正立像として形成される。
【００６４】
プレートＰはプレートホルダ３９上に載置されている。また、プレートホルダ３９は、ＸＹ平面内において平行移動可能なＸＹステージ４０上に載置されている。また、マスクステージ３３とＸＹステージ４０とは、図中Ｘ軸方向に同期して移動する。これにより、プレートＰ上には、照明光学系３１により照明されたマスクＭの像が逐次転写され、所謂走査露光が行なわれる。マスクＭの移動により、照明領域３２ａ〜３２ｇによるマスクＭの全面の走査が完了すると、プレートＰ上の全面に渡ってマスクＭの像が転写される。
【００６５】
プレートホルダ３９上の上面の一端には移動鏡４１が取り付けられ、移動鏡４１の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計４２が配置されており、このレーザ干渉計４２によってＸＹステージ４０のＸＹ面内におけるＸ座標、Ｙ座標、及びＸＹ平面内における回転角が計測される。ＸＹステージ４０は、主制御系４５の制御の下、プレート駆動系４４によって動作が規定される。
【００６６】
主制御系４５は、この実施の形態にかかる露光装置の全体的な動作を制御する。具体的には、レーザ干渉計３５，４２の検出結果に基づいて、マスクステージ３３及びＸＹステージ４０の位置合わせを行うとともに、露光時にはこれらのステージの同期走査制御を行う。更に、搬送装置４６を制御して、マスクライブラリ４７から必要となるマスクＭを取り出す制御を行う。搬送装置４６は主制御系４５の制御の下、搬送アーム４６ａの動作を制御し、主制御系４５から指示されたマスクＭをマスクライブラリ４７から取り出すとともに、取り出したマスクＭを異物検査装置２に搬送する。
【００６７】
また、異物検査装置２によって検査されたマスクＭを異物検査装置２からマスクホルダ３２まで搬送する。更に、マスクホルダ３２上に載置されている交換すべきマスクＭを搬送し、マスクライブラリ４７に収納する。マスクライブラリ４７は、１枚のマスクＭを収納するマスクカセット（図示省略）を多数格納する。
【００６８】
なお、この実施の形態にかかる異物検査装置２は、マスクホルダ３２、投影光学系３７、及びプレートホルダ３９が配置されているチャンバと同一のチャンバ内に配置されている。
【００６９】
また、図７及び図８においては図示を省略しているが、この実施の形態にかかる露光装置はマスクＭとプレートＰとの相対的な位置関係を計測するためのアライメントセンサを備える。このアライメントセンサは、例えば照明光学系３１とマスクホルダ３２との間に配置され、マスクＭに形成された位置情報計測用のマーク（図示省略）と、部分投影光学系３７ａ、３７ｂを介してプレートＰに形成された位置情報計測用のマーク（図示省略）とを同時に観察することにより、マスクＭとプレートＰとの位置情報及び相対的な位置ずれを計測する。
【００７０】
次に、この実施の形態にかかる露光装置の露光時の動作について簡単に説明する。まず、主制御系４５は、図示しない基板ローダ装置を制御して露光対象のプレートＰをプレートホルダ３９上に搬入する。プレートＰの搬入を行っている間、主制御系４５は搬送装置４６に対してマスクＭの種類を示す情報とマスクを取り出す旨を示す情報とを含む制御信号を出力する。搬送装置４６は、主制御系４５から出力された制御信号中のマスクＭの種類を示す情報に基づいて、搬送アーム４６ａを用いて該当するマスクＭをマスクライブラリ４７から取り出し、取り出したマスクＭを異物検査装置２に搬送する。なお、異物検査装置２でマスクライブラリ４７から取り出したマスクＭの検査を行っている間に、搬送装置４６は搬送アーム４６ａにてマスクホルダ３２上に載置されているマスクＭを搬送してマスクライブラリ４７に収納すれば効率よく搬送を行うことができる。
【００７１】
異物検査装置２による検査が終了すると、搬送装置４６は搬送アーム４６ａの動作を制御して検査が終了したマスクＭをマスクホルダ３２上に載置する。マスクＭがマスクホルダ３２上に載置され、プレートＰがプレートホルダ３９上に載置されると、前述したアライメントセンサを用いてマスクＭとプレートＰとの相対的な位置情報が計測され、その計測結果は主制御系４５へ出力される。主制御系４５はアライメントセンサから出力された相対的な位置情報に基づいてマスクＭとプレートＰとの相対的な位置合わせを行う。その後、主制御系４５はマスク駆動系３６及びプレート駆動系４４を制御してマスクＭ及びプレートＰを走査開始位置へ移動させ照明光をマスクＭ上へ照射させる。
【００７２】
そして、マスクＭとプレートＰとをＸ軸方向へ同期走査しつつマスクＭに形成された原画パターンＰＡの像を投影光学系７を介してプレートＰ上に順次転写する。なお、一度の走査でプレートＰの全面を露光することができない場合には、Ｙ軸方向の所定幅のみを一度の走査で露光し、この露光領域に対する露光が終了した後に、マスクＭとプレートＰとをＹ軸方向にステップさせて、プレートＰ上の露光を終了した領域に隣接する領域に対して露光処理を行う。このときに、マスクＭの交換が必要であればマスクＭの交換を行う。このときもマスクホルダ３２上に新たに載置されるマスクＭは、異物検査装置２によってペリクル又はガラス基板上に異物が付着しているか否かが検査されたものである。
【００７３】
上述の実施の形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスクを照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、のフローチャートを参照して、図７に示す実施の形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る半導体デバイスの製造方法を説明する。
【００７４】
先ず、図９のステップ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、図７に示す本実施の形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。即ち、照明光学装置によりマスクを照明し（照明工程）、マスクのパターンをウエハ上に転写する（露光工程）。
【００７５】
その後、ステップ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００７６】
また、図７に示すこの実施の形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１０のフローチャートを参照して、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明する。図１０において、パターン形成工程４０１では、実施の形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００７７】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列され、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００７８】
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明の異物検査装置によれば、レンズアレイの視野範囲のフォトマスクのパターン面に照明光が照射されないようにすることができることから、フォトマスクのパターンによる散乱光がレンズアレイに入射するのを防止することができる。更に、被検面における正反射光がレンズアレイに入射するのを防止することができる。従って、異物の大きさを正確に検出することができる。
【００８０】
また、照明光源に白色光源を用いるため、異物の大きさを精度良く検出することができる。即ち、複数の波長により散乱光を検出することで、異物検出の信頼性を向上させることができる。
【００８１】
また、受光センサからの出力変化に応じて、検出された異物の大きさを補正するため、照明光源からの照明光の照度が経時的に変化した場合においても正確な異物の大きさを検出することができる。
【００８２】
また、キャリブレーション用の信号を発生するための基準物体からの信号を基準として異物の大きさを決定するため、正確な異物の大きさを検出することができる。
【００８３】
また、ラインセンサの被検査面に対する高さを検出するための高さセンサを備えている。従って、マスクの厚さが異なるような場合においても、高さセンサの検出値に基づいて異物の大きさを決定することができ、正確な異物の大きさを検出することができる。
【００８４】
また、この発明の露光装置及び露光方法によれば、ペリクル面に異物が付着していないフォトマスクを用いてフォトマスクのパターンを感光性基板上に転写するため、感光性基板上にフォトマスクのパターンを良好な状態で露光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる異物検査装置の斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかる異物検査装置の異物検出部の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかる異物検査装置において、レンズアレイの視野範囲に照明光源からの照明光が照射されないようにするための条件式を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかる異物検査装置において、照明光のペリクル面における正反射光がレンズアレイに入射しないようにするための条件式を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態にかかる異物検査装置のシステム構成を説明するためのブロック構成図である。
【図６】この発明の実施の形態において用いられる、被検面に対するセンサの高さ及び照明光照度が変動した場合の異物からの散乱光の光強度を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態にかかる露光装置の構成図である。
【図８】この発明の実施の形態にかかる露光装置の構成図である。
【図９】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】従来の異物検査装置の斜視図である。
【符号の説明】
２…異物検査装置、４…ペリクル、８…異物検出部、１０…筐体、１０ａ…照明光射出口、１０ｂ…散乱光入射口、１２…照明光源、１４…レンズアレイ、１６…ラインセンサ、１８…照度センサ、２０…ＡＦセンサ、２２…制御部、２４…Ｙ方向駆動部、２６…Ｚ方向駆動部、２８…記憶部、Ｍ…マスク、Ｐ…プレート、３１…照明光学系、３７…投影光学系。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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