(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された光周波数及び選択された開口数及び光のコヒーレンスで動作し、選択された型のレジストを使用する選択されたフォトリソグラフィ露光ツール内で使用されるレティクルを、光学的に自動検査するシステムであって、
光ビームを供給する光源と、
上記光ビームを受け上記光ビームを走査させて、上記レティクル上にフライングスポットを形成させる走査装置と、
高分解能照明のための限定された開口数を有する対物光学素子と、
入射する上記光ビームの光路内に選択的に挿入可能であって、上記限定された開口数を調整して上記露光ツールの上記選択された開口数をシミュレートするように動作する照明アセンブリと、
上記レティクルを透過した光を受け、それを表すデータを生成する光センサと、
上記透過光の集光開口数を調整する集光アセンブリと、
上記光センサに結合され、上記データに応答してそれを解析し、上記レティクル上の欠陥を表すデータを生成するプロセッサユニットと、
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
上記光源が連続ＵＶレーザからなる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
光ビームコヒーレンスレデューサーを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記照明アセンブリが、上記限定された開口数を調整する照明開口を備え、上記集光アセンブリが、上記透過光の伝播の集光開口数を調整する集光開口を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
上記照明開口が離軸開口からなる、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
上記照明開口は、幾つかの異なる開口の組からなり、これらの開口のうちの１つを上記入射する光ビームの光路内に選択的に挿入する、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
上記照明開口手段が、上記レーザビームのガウスプロフィルをフラットトッププロフィルに変化させるビーム成型器からなる、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
上記ビーム成型器が回折光学素子である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
上記検出ユニットが、上記透過光成分を受けるように配置されている光電子増倍管からなる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
上記レティクル上の上記スポットから反射した光成分を受けてそれを表すデータを生成する第２の光センサを更に備え、上記データは上記プロセッサユニットにより受信され解析されるようになっている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
上記第２の光センサが光電子増倍管である請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
上記レティクル上の上記スポットから散乱した光成分を受けてそれを表すデータを生成する暗フィールド光センサを更に備え、上記データは上記プロセッサユニットにより受信され解析されるようになっている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
上記暗フィールド光センサが光電子増倍管である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
上記走査装置は、上記生成された光ビームを少なくとも２つの空間的に分離した入射光ビームに分割するビーム分割配列を備え、上記システムは多重スポット走査モードで動作する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
上記基板と上記光センサとの間に位置し、前記透過光を受ける集光レンズと、
上記集光レンズの実効開口数を調整する開口アセンブリと、
を更に備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
上記開口アセンブリが、上記実効開口数を調整するように選択可能な複数の開口を含む、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動光学検査技術の分野に関し、特定的にはレティクルを使用する特定のフォトリソグラフィツールの動作をシミュレートしてレティクルまたはマスクを検査する方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィは、半導体デバイスの製造における主要プロセスの１つであり、生産される半導体デバイスの回路設計に従ってウェーハの表面をパターン化することからなる。詳述すれば、ウェーハ上に製造される回路設計が、先ずマスクまたはレティクル上でパターン化される（本明細書においては簡易化のために、マスク及びレティクルという用語を互換的に使用しているが、実際にはこれらは多少異なる技術である）。ウェーハはフォトレジスト材料で被覆されてからフォトリソグラフィツール内に配置され、レティクルを通過する光に露光されてフォトレジスト材料上にレティクルの潜像が生成される。露光されたフォトレジスト材料を現像して、ウェーハ上にマスクのイメージを発生させる。フォトリソグラフィプロセスが完了した後にウェーハの最も上側の層をエッチングし、新しい層を堆積させてフォトリソグラフィ及びエッチング動作を再開させる。この反復により、多層半導体ウェーハが製造される。
【０００３】
公知のように、フォトリソグラフィツールは、光源としてランプまたはレーザを使用し、また比較的高い分解能を得るために比較的高い開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する。これらのツールの光学系は、一般的には、レティクルの縮小された（負の倍率）イメージ（例えば、ウェーハ上に1/5）を発生させるように設計されている。異なるモデルに対しては、ツールの製造業者によって設計された異なるＮＡ及び倍率の組合せが使用される。
【０００４】
動作する半導体デバイスを得るためには、レティクルに欠陥があってはならないことは当然である。更に、殆どの近代的な処理方法においては、１つのレティクルが繰り返し使用され、ウェーハ上に多くのダイが作成される。従って、そのレティクル上に何等かの欠陥が存在すれば、それがウェーハ上で複数回繰り返されることになり、複数のデバイスを欠陥品にしてしまう。従って、さまざまなレティクル検査ツールが開発され、市販されている。本発明が関係しているこのようなシステムの１つの型は、レティクルの欠陥を検査するために、照明スポット技術を使用してレティクル全体を走査する。このようなシステムの例が、ＵＳＰ 4,926,489、5,838,433、及び5,563,702に開示されており、図１に概要が示されている。
【０００５】
図１に示すように、レティクル１０はＸ−Ｙステージ２０上に配置される。レーザ３０は、比較的小直径の照明ビームを発生する。一般に“高速走査”方向と呼ばれる１つの方向にビームを走査させるために、例えば回転鏡または音響・光偏向器（ＡＯＤ）のようなスキャナ４０が使用される。ステージ２０は、レティクルの全表面を走査するように、高速走査方向に対して直角な方向に蛇行手法で運動する。走査されたビームは二色性鏡５０を通過し、対物レンズ６０によってレティクル上に合焦される。レティクル１０を透過した光は対物レンズ７０によって集められ、例えば光電子増倍管（ＰＭＴ）のような光センサ８０上に合焦される。反射光は二色性鏡５０によって偏向され、レンズ９５によって集められて光センサ９０上に合焦される。点線で示してあるのは、位相シフト設計を検査するためにレティクルの干渉計イメージを得るのに使用できるオプションの光学系及び傾斜鏡アセンブリである（例えば、前記ＵＳＰ '702を参照されたい）。
【０００６】
概念的には、図１に例示した検査システムは、レティクルの高度に拡大されたイメージを生成する。イメージ内の各画素は、レティクル上のサンプルされた照明スポットに対応し、光センサによって受けられた光量に対応するグレーレベルを有している。このグレーレベルは、レティクル上の隣接するダイからの対応画素と比較することも、または２進化してデータベースと比較することも、またはデータベースから計算されたグレースケールイメージと比較することもできる。指定されたしきい値より大きい不一致が発見されれば、欠陥を有している疑いがあるとしてその位置が識別される。
【０００７】
フォトリソグラフィ技術における近年の進歩は、ウェーハ上の潜像を欠陥にしてしまう恐れがある別の要因をもたらした。即ち、設計規則を減少させたことによって、光とレティクル上の設計との相互作用がもたらす潜像の変化を打ち消すためにいろいろな測定を必要とするようになった。これらの相互作用は、一般に“光近接効果”と呼ばれ、例えば、隅の丸まり、孤立したパターンと半孤立した、または稠密なパターンとの間の差、ＣＤ直線性の欠如等をもたらす。これらの効果は、普通の検査システムによっては特定のレティクル内の潜在的な欠陥として検出されないが、ウェーハ上に実欠陥を生じさせ得る。一方、これらの効果は、もしそれらがウェーハ上に欠陥として転写されないのであれば、システムは警報を発生すべきではない。更に、光近接補正（ＯＰＣ）及びレティクル上の位相シフトエッチングのような対応策を検査し、それらの設計及び有効性を試験する必要がある。
【０００８】
普通は、レティクル、特にＯＰＣ及び位相シフト特色を有する進歩したレティクルを設計し、評価するには、そのレティクルを作成し、そのレティクルを使用してウェーハを露光させ、そしてそのレティクルの特色が設計に従ってウェーハに転写されているか否かを調べなければならない。最終的な特色が、意図した設計から何等かの変化をしている場合には、設計を変更し、新しいレティクルを作成し、そして新しいウェーハを露光する必要がある。言うまでもなく、このプロセスは、高価で、退屈で、そして時間を消費する。このプロセスをショートカットし、進歩したレティクルの設計及び評価を援助するために、ＩＢＭは近年「エアリアルイメージ測定システム」（ＡＩＭＳ）と呼ばれる顕微鏡を開発した。
【０００９】
ＡＩＭＳシステムは、例えば欧州特許公開第0628806号、及び以下の論文に記載されている。即ち、Richard A. Ferguson et al.“Application of an Aerial Image Measurement System to Mask Fabrication and Analysis”, SPIE Vol. 2087 Photomask Technology and Management ( 1993 ) pp. 131−144、及びR. Martino et al.“Application of the Aerial Image Measurement System ( AIMSTM ) to the Analysis of Binary Mask Imaging and Resolution Enhancement Techniques”, SPIE Vol. 2197 pp. 573−584である。この顕微鏡は、ドイツのCarl Zeiss, GmbHから商品名MSM100（マイクロリソグラフィ・シミュレーション顕微鏡の略）として市販されている。
【００１０】
概念的には、検査システムによって行われるようにレティクルの高度に拡大したイメージを入手するのではなく、ＡＩＭＳシステムはステッパーをシミュレートし、レティクルによって発生される潜像の高度に拡大されたイメージを作成する。詳述すれば、ユーザは、波長及びＮＡのようなＡＩＭＳ内の照明及び光収集の動作パラメータを調整し、レティクルを使用してウェーハを露光させるために使用されるツールをシミュレートすることができる。照明はステッパー内の露光をシミュレートする手法で供給され、レティクルの潜像が作成される。しかしながら、ウェーハが潜像の位置に配置されるのではなく、レティクルによって発生された潜像のエアリアルイメージを発生させるようにセンサが配置される。またステッパーのようにイメージを縮小するのではなく、ＡＩＭＳはより容易にイメージを取得できるように潜像を拡大する。
【００１１】
ＡＩＭＳは、基本的にはさまざまなレティクル設計の開発及び試験を意図した工学用ツールである。また、ＯＰＣ及び位相シフト特色がどのようにウェーハ上に印刷されるかを調べるためにも有用である。更に、システムは、レティクル検査システムによって発見されたいろいろな欠陥を検討するために使用することができ、これらの欠陥が実際にウェーハ上に印刷されるか否かを試験する。しかしながら、MSM100は汎用レティクル検査システムとして使用することを意図しておらず、レティクルの迅速検査に要求される技術の何れかが欠けている。
【００１２】
しかしながら、ＵＳＰ 5,795,688は、MSM100のようなシステムを使用してフォトマスクの自動検査を遂行する技術を開示している。この目的のために、フォトマスクの一部分のエアリアルイメージがMSM100を使用して取得され、一方、いわゆる“仮想ステッパー”ソフトウェアアルゴリズムがレティクルパターンデータベースを使用し、関心特定ステッパーの動作状態を考慮して類似エアリアルイメージを同時にシミュレートする。実エアリアルイメージがシミュレートされたエアリアルイメージと比較され、フォトマスク上の潜在的な欠陥が探知される。この技術は、データベースがシミュレートされたイメージによって構成されている、いわゆるダイ対データベースイメージ処理技術を実際に使用する。迅速検査を遂行することができないMSM100を使用してイメージが入手されるので、この技術は、生産ライン上で進行中のレティクルのインライン自動検査に使用することはできない。一方、この技術は、シミュレーションソフトウェアの限界の故に信頼できる結果を提供しない。即ち、実エアリアルイメージとシミュレートされたエアリアルイメージとの間の多くの人工的な差が、欠陥として誤って識別される。
【００１３】
従って、当分野においては“普通の”レティクル検査の他に、エアリアルイメージ検査も可能であるようなレティクル検査システムに対する要望が存在している。更に、このシステムがレティクル上の粒子を検出できることも好ましい。
【００１４】
【発明の概要】
本発明は、レーザスポット照明を使用し、特定のステッパー及び特定のレジストの動作をシミュレートする新しい光学検査方法及びシステムを組み込んだレティクル自動光学検査の長所を提供する。
【００１５】
本発明の特色は、それが、フライングスポット走査を使用してレティクルを検査する如何なる普通の検査システムをも容易に変更し、構成できることである。
【００１６】
本発明は、普通の検査システムの能力を利用し、レティクルの高分解能イメージングを使用する検査を提供する。更に、本発明はエアリアルイメージングを使用してレティクルを検査することができる。
【００１７】
一実施の形態によれば、露光ツールの開口数に似せるように対物レンズの実効開口数を整合させる開口を、ビームの通路内に挿入する。
【００１８】
別の実施の形態によれば、リソグラフィックプロセス中のフォトレジストの効果を模倣（エミュレート）するように、ビームの通路内に上記開口を、または第２の開口を挿入する。
【００１９】
別の実施の形態によれば、照明ビームの形状をガウス形状からフラットトップ形状へ変更する。
【００２０】
更に別の実施の形態によれば、システムは、焦点をずらすか、または若干の光学要素をそれらの以前の位置から移動させることによって、レティクル上のビームを効果的に拡大させる。
【００２１】
一実施の形態によれば、光ビームが極めて小さい瞬時直径を呈する面に回転散乱用ディスクを挿入し、それによってレティクル上のビームの時間及び空間コヒーレンスを減少させる。
【００２２】
別の実施の形態によれば、照明対物レンズの開口数を望ましく調整できるようにするために、照明チャネル内に開口を挿入する。ビーム成形器の特性をも有しているこの開口を使用することによって、入射ビームのプロフィルをガウス形状からフラット・トップのような形状に変化させることができる。集光チャネルは検出器の前に配置された開口をも含み、集光対物レンズの開口数を調整するようになっている。換言すれば、照明開口及び収集開口を適切に選択することによって、検査システム内の光のコヒーレンスを、選択された露光ツールのそれに合わせることができる。
【００２３】
以上のように、本発明の一面によれば、選択された光周波数及び選択された光コヒーレンスで動作し、露光ツール内で使用されるレティクル自動光学検査システムが提供され、本システムは直接検査モード及びエアリアルイメージングモードで動作する。本システムは、
上記レティクルを光ビームのフライングスポットで走査し、上記レティクルを透過した光成分を発生する走査装置と、
上記フライングスポットの通路内に位置決めされ、高分解能照明のための固有開口数を有する照明対物レンズと、
エアリアルイメージングモード中に上記照明対物レンズの実効開口数を変更するように、上記フライングスポットの通路内に選択的に挿入可能な開口と、
少なくとも上記透過光成分を受け、それらを表すデータを生成する検出ユニット内の開口と、
を備えている。
【００２４】
好ましくは、上記少なくとも透過光成分を表すデータの解析は、上記レティクル上の連続的に走査された特色の少なくとも若干を表すデータを、互いに比較することを含む。これは、いわゆる“ダイ対ダイ”信号処理技術である。
【００２５】
開口は、例えば四極子のような、離軸開口であることができる。照明開口は、ビーム成形特性を備えることができ、例えば、フラットトッププロフィルを与える回折光学素子である。好ましくは、開口は、照明の開口数を約1/4まで減少させ、それによってステッパーの低めの開口数照明をシミュレートする。
【００２６】
好ましくは、第１の導光アセンブリは、一組の異なる開口を備えている。従って、照明開口の型を選択することによって、システムを異なる関心ステッパの動作に似せることができる。
【００２７】
第２の導光アセンブリは、例えば1.2−0.2の集光開口数を与えることが好ましい集光開口を含む。
【００２８】
検出ユニットは、レティクルを透過した光の光路内に配置されている少なくとも１つの検出器を備え、この検出器は光電子増倍管（ＰＭＴ）であることが好ましい。
【００２９】
システムは、付加的に、暗フィールド検査を使用する。この目的のために、検出ユニットは、レティクル上の照明されたスポットから散乱した光を集めるように、少なくとも１つの付加的な検出器を備えている。
【００３０】
更に、検査をスピードアップさせるために、システムは、いわゆるマルチスポット走査技術を使用することができる。この目的のために、走査装置は、主レーザビームを少なくとも２つのビームに分割するためのビームスプリッタ手段を更に含み、それによって少なくとも１つの付加的な走査ビームを供給する。この場合、検出ユニットは、この付加的なビームによって照明されたスポットを透過した光成分を受けるための少なくとも１つの検出器と、２つのビームを２つの検出素子へ分離するレンズを備えている。
【００３１】
本発明の別の面によれば、選択された光周波数及び選択された光コヒーレンス、選択された型のレジストで動作する選択されたステッパ内で使用されるレティクル自動光学検査方法が提供され、本方法は、
（ａ）上記選択された周波数を有するレーザビームのフライングスポットでレティクルを走査するステップと、
（ｂ）上記入射レーザビーム及び第１及び第２の導光アセンブリの透過光成分をそれぞれ通過させ、それによって上記選択された光コヒーレンスを調整するステップと、
（ｃ）少なくとも上記透過光成分を集め、それらを表すデータを生成するステップと、
（ｄ）上記データを解析し、上記レティクル上の欠陥を表すデータを生成するステップと、
を含んでいる。
【００３２】
詳述すれば、本発明は、フォトリソグラフィプロセス中にウェーハのパターン化に使用されるレティクルを検査するために使用される。従って、以下に本発明をこの応用に関連して説明する。本明細書においては、“レティクル”及び“マスク”という用語を互換的に使用することを理解されたい。
【００３３】
本発明を理解するために、及び実際にそれがどのように遂行されるかを示すために、以下に添付図面を参照して、単なる例示としての好ましい実施の形態を説明する。
【００３４】
【実施の形態】
図２に、本発明の実施の形態による例示光学検査システム２００を示す。図２の実施の形態は、図１のシステムの素子の多くを有しており、従って類似素子には、同一番号に“２”を前置して識別してある。この実施の形態が特別な構造になっているので、図２のシステムは少なくとも２つのモード、即ち普通の検査モード及びエアリアルイメージングモードで動作することができる。普通の検査モードでは、フライングスポットを使用してレティクルの高分解能透過イメージを入手し、そのイメージをデータベースと比較するか、またはダイ毎に比較する普通の検査を遂行するために図１と同一の素子が使用される。
【００３５】
公知のように、及び図１及び２から理解されるように、“フライングスポット”システムにおいては、照明光学系は高ＮＡ、高分解能特性を有しているので、レティクル上の小さいスポットが照明される。次いで、ＰＭＴのようなセンサはそれが受ける全ての光を集め、この光が周期的にサンプルされる。スポットのサイズ及びサンプリング時間が、画素サイズ及び分解能を決定する。これは、照明光学系は低分解能であるが、集光光学系が高分解能であって画素サイズ及び分解能を制御するようになっているMSM100のようなイメージング光学装置とは対照的である。
【００３６】
エアリアルイメージングモードを遂行するためのシステムの新しい使用を以下に説明する。
【００３７】
先ず始めに、光源２３０は、好ましくは、関心ステッパーにおいて典型的に使用される波長と同じような波長で動作すべきであることを理解されたい。例えば0.50−0.30ミクロン設計ルール技術の場合の265ｎｍのｉラインに対しては水銀アーク灯を、また0.25−0.08ｎｍ設計ルール技術の場合にはＤＵＶ範囲のレーザ（例えば、クリプトンまたはアルゴンエキシマ）を使用することができる。これは、普通の検査モード、及びエアリアルイメージング検査モードの両方の分解能を改善する。更に、フォトリソグラフィツールにおいて使用されている波長と同じような波長を使用することによって、より“実際的な”エアリアルイメージが得られる。
【００３８】
図２に示すように、対物レンズ２６０の実効ＮＡ（これは、一般にＮＡillと呼ばれる）を選択的に変更するように、開口２６５を選択的に配置することができる。一般に、対物レンズ２６０は、普通の検査モード中に最大の分解能が得られるように開口２６５が除去された時に高分解能を与えるように、比較的大きい開口数（例えば、0.6）のものが選択される。しかしながら、エアリアルモードが使用される場合には、検査システムのＮＡillを露光ツールのそれ、例えば0.12に整合させることが望ましい。従って、開口２６５は、実効ＮＡillを0.6から0.12へ減少させる。
【００３９】
図３（Ａ）に示すように、異なる開口（本例では、４つの開口２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、及び２８Ｄ）のセットを設けることができる。開口２８Ａ−２８Ｃは環状開口であり、開口２８Ｄは焦点深度（ＤＯＦ）を強化することができる四極子離軸開口である。これらの開口の選択された１つを、レーザビームＢ0の光路内に挿入することができる。勿論、所望の特定照明に依存して、他の開口を使用することもできる。変更された開口、または第２の開口を使用して、イメージがフォトレジストの効果を模倣するようにスポット形状を変化させることができる。
【００４０】
更に、より精密に露光ツールに似せるために、光ビームの形状を変化させることが望ましい。この効果を得るために、照明開口２６５は、回折光学素子であることも、または入射ビームの形状にも影響を与える適切なアポディゼーション開口であることもできる。好ましくは、開口２６５は、フラットトップビーム（即ち、ビームの断面全体に均一な強度分布を有するビーム）を発生する。図３（Ｂ）は適切なアポディゼーション開口を用いた場合、及び用いない場合のレティクル面（即ち、検査面）におけるレーザビームＢ0のプロフィルＩ1及びＩ2をそれぞれ示している。公知のように、主レーザビームはガウス強度分布（プロフィルＩ1）を有している。ガウスビームを、プロフィルＩ2を有するフラットトップビームに変換するために、開口２６５は、回折合焦させる前に伝播位相パターンを変化させる回折光学ビーム成型器のように設計することができる。このビーム成型器は、コンピュータにより生成させたホログラム、フォトリソグラフィ、及びイオンエッチング、または他の方法を使用して製造することができる一般クラスの回折光学素子の１つである。
【００４１】
一般的に言えば、ガウスビームをフラットトップビームに変換することを目的とするさまざまなビーム成型技術が存在する。開口を用いて直接的にガウスビームの頭を切ることは直接的なアプローチである。ガウスビームは、神経密度フィルタ、または適当な制御可能な横方向透過率プロフィルを有する電気・光デバイスを用いて減衰させることができる。インターレース回折格子上の２進光ビーム成型器は、入射ガウスビームを、その近フィールド内のほぼ１Ｄsinc平方関数ビームまたは２Ｄ Bessinc平方関数ビームに変換し、次いで遠フィールド内のフラットトップビームを生成する。別のビーム成形技術は、プリズム、または非球面反射鏡または非球面レンズを用いてガウスビームのエネルギを再分配させることに基づいている。
【００４２】
また図２には、実効集光開口数ＮＡcolを調整するための集光開口２７５も示されている。典型的には、開口２７５は、普通のフライングスポットに基づく検査システムの集光開口数を、約0.15のステッパー関連値に減少させるように設計されている。オプションとして、光を集めてそれを光センサに導くために、集光レンズ２７０が使用されている。
【００４３】
図２のシステムの開口２６５及び２７５がビームの通路内に挿入されている場合には、それでもシステムがフライングスポットを使用してレティクルを走査していることを除いて、システムの実効的な光学系は露光ツールの光学系に似ていることが理解されよう。従って、このように変更された光学系は、全レティクルを蛇行手法で走査することによって、レティクルのエアリアルイメージを入手するために有利に使用することができる。これにより、エアリアルイメージを変更されたデータベースと比較することも、またはダイ毎の手法で評価することもできる。動作を説明すると、ユーザは普通モードで全レティクルを検査することを望むことができ、次いでエアリアルイメージングモードに切り換えて全レティクルをエアリアルイメージングモードで検査することを望むことができる。代替として、レティクルの設計は知られているので、ユーザは、稠密な特色、稠密なＯＰＣ、または位相シフト特色を有する領域内だけにエアリアルイメージングモードの使用を望むことができる。更にユーザは、普通の検査モード中に欠陥の疑いがあると判断された領域を再検査するために、エアリアルイメージングモードの使用を望むこともできる。
【００４４】
普通及びエアリアルの両検査モード中、レティクルは“フライングスポット”を使用して走査される。このような走査は当分野においては公知であるが、完全性を期すために以下に要約しておく。図４に示すように、スキャナ２４０はビームを高速走査方向に走査させてレティクルをストリップ４００で走査し、一方ステージ２２０は低速走査方向に運動してフィールド４２０を完成させる。このような蛇行運動を使用することにより、全レティクルを検査することができる。
【００４５】
図２に戻って、光ビームコヒーレンスレデューサー２３５がオプショナルの設備として示されている。光ビームコヒーレンスレデューサーはエアリアルイメージングモード中に使用され、露光ツールに更に似せるようにビーム成形を援助する。詳述すれば、光ビームコヒーレンスレデューサーを開口２６５と共に使用して、露光ツールが与える露光をシミュレートするように、レティクルの露光を与えることができる。
【００４６】
光ビームコヒーレンスレデューサーは、回転ディスクの形状に作ることができる。それは、高度に拡散性の研磨された、またはエッチングされた、または圧延加工されたガラス、並びに適切な散乱角及び位相シフトパターンを有する回折ディフューザーであることができる。好ましくは、ディスクが回転して、レーザ走査ビームの運動とは反対の方向に表面を運動させる。ディフューザーは、ビームが小さく、且つ対物レンズ上にイメージされる位置ではない位置に導入することが好ましい。
【００４７】
スポットのサイズを変化させるために、システムは単に焦点をずらすことも、または若干の素子を移動させることもできる。即ち、図２のシステムには、レティクルの検査面を対物レンズ２６０の焦平面内に維持する目的で、普通の適当な自動集束配列（特別に示されてはいない）が設けられている。これは、一般にステージをＺ軸に運動させることによって行う。例えば、ビームを実効的に拡張させるために、自動集束を制御してシステムを焦点ぼけにするようにセットすることができる。例えば、ステージを、レンズ２６０の焦平面より下の指定された距離まで下降させることができる。
【００４８】
図２には、何れの動作モードでもシステムを作動させることができる暗フィールド検出器２１５も示されている。光ビームがマスク２１０の透明領域に衝突した場合には、光はそれを透過する。一方、光ビームがマスクの反射性クロム領域に衝突した場合には、光は反射して戻され、対物レンズ２６０によって集められる。これら２つの環境の下では、暗フィールド検出器は光を検出せず、信号を発生しない。しかしながら、透明領域または反射性領域の何れかに粒子が存在すると、光ビームは粒子によっていろいろな方向に散乱され、散乱した光の若干が暗フィールド検出器２１５によって検出される。従って、マスク上に存在する不要粒子の検出に対して、極めて高い信号対雑音比が生成される。
【００４９】
図５に示す光学検査システム５００は、本発明の別の実施の形態に従って製造され、動作する。システム５００は、多重ビーム（本例では、２ビーム）走査装置を使用することによって、検査プロセスのスピードアップを目指している。走査装置は、レーザ源５３０と偏向素子（即ち、スキャナ）５４０との間に配置されたビームスプリッタ及び多重ビーム制御メカニズム５０５を含んでいる。メカニズム５０５は、主レーザビームＢ0を２つの空間的に分離したビームＢ(1)0及びＢ(2)0に分割する。これらのビームはＸ軸（即ち、走査方向に直角）に沿って互いに分離され、レティクル５１０上の２つの空間的に分離しているスポットＳ1及びＳ2をそれぞれ照明する。集光レンズ５７０が、スポットＳ1及びＳ2を透過した光成分Ｂ(1)0及びＢ(2)0の光路内に配置されている。検出ユニットは、これらの光成分Ｂ(1)0及びＢ(2)0をそれぞれ受けてプロセッサ５１５に適切な信号を供給する２つの検出器５８０Ａ及び５８０Ｂを備えている。
【００５０】
メカニズム５０５の構造は本発明の一部を形成するものではなく、どのような既知の種類のものであってもよい。例えば、それは、ビームスプリッタと、そのビームスプリッタを主ビームＢ0が通過したことによって発生されたビームの一方の光路内に配置されている鏡とを含むことができる。一般的には、メカニズム５０５は、適当な数のビーム分割手段（例えば、プリズム、部分透明鏡等）と、光路の長さを調整してそれらを同時に偏向素子上に衝突させるようにする、例えば面平行板のような手段とを使用する。これらの多重ビーム走査メカニズムは、例えば、ＵＳＰ 3,725,574及び5,210,635に開示されている。
【００５１】
例えば回転鏡及び音響・光偏向器（ＡＯＤ）のような偏向素子５４０は、ビームＢ(1)0及びＢ(2)0を偏向させ、レティクル５１０上のＹ軸に沿って伸びる離間した平行な同一走査経路内の連続スポットＳ1及び連続スポットＳ2をそれらにそれぞれ走査させる。連続的に照明されるスポットＳ1及びＳ2のアレイによって、それぞれ走査経路５２０Ａ及び５２０Ｂが形成される（図５には、この走査が誇張されて示されている）。現行の各時点において照明されたスポットの対Ｓ1及びＳ2が検査され、一方レンズ５６０に対するレティクルの各相対位置における走査経路の対が検査される。
【００５２】
詳細に示してないが、プロセッサユニット５１５は、検出器から到来するデータを収集して解析するためのメモリ及びプログラミング手段を含んでいることを理解されたい。受信したデータの解析は、ダイ対ダイ比較及び／またはダイ対データベースとの比較を含む。暗フィールド検出器を使用することによって、パターン及び粒子に関係する欠陥についてレティクルを同時に検査することができる。受信したデータの解析は、暗フィールド散乱光を表すデータと、透過光を表すデータとの比較をも含む。この透過・反射比較の目的は、粒子、損傷した反反射被膜、フォトレジスト残留物、等々のようないわゆる“ソフト欠陥”を検出することである。ダイ対ダイ処理と透過対反射処理とは同時に発生しないから、これらは同じイメージ処理モジュールによって遂行させることができる。
【００５３】
当分野に精通していれば、特許請求の範囲から逸脱することなく、上述した本発明の好ましい実施の形態にさまざまな変更及び変化を加え得ることが容易に理解されよう。例えば、光周波数、開口数、及びコヒーレンスのような検査システムの動作パラメータは、関心ステッパーのそれらに依存する。偏向素子は、どのような既知種類のものであって差し支えない。照明開口もどのような既知種類のものであることもでき、好ましくはフラットトップビームを発生できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるシステムの概要図である。
【図２】本発明の一実施の形態による光学検査システムの主要成分の概要図である。
【図３】（Ａ）は、図２のシステムに使用するのに適する１組の異なる照明開口を示す図である。（Ｂ）は、図２のシステムに使用するのに適するレーザビームのプロフィルに影響を与えるアポディゼーション開口の主原理をグラフ的に示す図である。
【図４】図２のシステムの動作を説明する概要図である。
【図５】本発明の別の実施の形態による光学検査システムの主要成分を示す図である。
【符号の説明】
１０（２１０、５１０）  レティクル
２０（２２０）  Ｘ−Ｙステージ
３０（２３０、５３０）  レーザ（光源）
４０（２４０、５４０）  スキャナ（偏向素子）
５０（２５０）  二色性鏡
６０（２６０、５６０）  照明対物レンズ
７０（２７０、５７０）  集光対物レンズ
８０、９０（２８０、２９０、５８０）  光センサ（検出器）
９５（２９５）  レンズ
２００（５００）  光学検査システム
２１５  暗フィールド検出器
２３５  光ビームコヒーレンスレデューサー
２６５  照明開口
２７５  集光開口
４００  レティクルのストリップ
４２０  フィールド
５０５  ビームスプリッタ及び多重ビーム制御メカニズム
５１５  プロセッサ
５２０  走査経路
【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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