(57)【要約】【課題】  所望の画像を高精度で取得することができ、高精度の欠陥検査を行うことが可能な欠陥検査装置を提供する。【解決手段】  検査対象となるマスク８の検査対象面上に透過照明領域及び反射照明領域を設定する照明光学系２〜７及び９〜１２と、検査対象面上に第１及び第２の視野がそれぞれ設定される第１及び第２の撮像部１５及び１７と、第１及び第２の視野上の画像を第１及び第２の撮像部にそれぞれ結像させる結像光学系９、１３、１４及び１６と、第１及び第２の撮像部に結像された第１及び第２の視野上の画像に基づいてマスクの欠陥を検出する欠陥検出部１８〜２０と、透過照明領域及び反射照明領域の設定位置と第１及び第２の視野の設定位置との位置関係を制御する制御部２３〜２６とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象となるマスクの検査対象面上に透過照明領域及び反射照明領域を設定する照明光学系と、
前記検査対象面上に第１及び第２の視野がそれぞれ設定される第１及び第２の撮像部と、
前記第１及び第２の視野上の画像を前記第１及び第２の撮像部にそれぞれ結像させる結像光学系と、
前記第１及び第２の撮像部に結像された前記第１及び第２の視野上の画像に基づいて前記マスクの欠陥を検出する欠陥検出部と、
前記透過照明領域及び反射照明領域の設定位置と前記第１及び第２の視野の設定位置との位置関係を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記検査対象面上に設定される透過照明領域及び反射照明領域の位置を制御する照明領域位置制御部と、
前記検査対象面上に設定される第１及び第２の視野の位置を制御する視野位置制御部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記照明領域位置制御部は、前記透過照明領域と反射照明領域とが互いに離間するように前記透過照明領域及び反射照明領域の位置を制御することができ、
前記視野位置制御部は、前記第１の視野が前記透過照明領域内に位置し且つ前記第２の視野が前記反射照明領域内に位置するように前記第１及び第２の視野の位置を制御することができる
ことを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記視野位置制御部は、前記第１の視野の中心軸が対物視野の中心軸に対応する第１の位置制御状態と、前記第２の視野の中心軸が対物視野の中心軸に対応する第２の位置制御状態と、前記第１の視野の中心軸と前記第２の視野の中心軸との間に対物視野の中心軸が位置する第３の位置制御状態とを設定することができる
ことを特徴とする請求項３に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記照明領域位置制御部は、前記照明光学系内に設けられた絞りを移動させる機構を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記視野位置制御部は、前記第１及び第２の撮像部を移動させる機構を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクの欠陥を検査する欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化に伴い、レチクル等のマスクに形成されるマスクパターンの微細化が進んできている。そのため、マスクパターンの欠陥検査装置にも高性能のものが求められている。欠陥検査装置としては、マスクパターンをＣＣＤやラインセンサ等の撮像素子で撮像し、その撮像画像を基準画像と比較することで、欠陥を検出するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
マスクパターンの画像を取得する際には通常、透過照明及び反射照明の両方が用いられる。これは、透過照明及び反射照明それぞれに長所及び短所があり、互いの特性を補間し合うようにするためである。
【０００４】
しかしながら、透過照明領域及び反射照明領域の位置が固定されていると、所望の画像を取得できない場合がある。例えば、光学系には収差や歪みが存在するため、対物レンズの視野中心では精度の高い画像が得られるが、対物レンズの視野中心から離れると精度の高い画像が得られ難くなる。そのため、透過照明領域を対物レンズの視野中心に位置させた場合には、透過照明画像の精度は高くなるが、反射照明画像の精度は低下する。逆に、反射照明領域を対物レンズの視野中心に位置させた場合には、反射照明画像の精度は高くなるが、透過照明画像の精度は低下する。
【０００５】
このように、透過照明領域及び反射照明領域の位置が固定されていると、所望の画像を高精度で取得することが困難であり、欠陥検査を高精度で行うことができないという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−１７７２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、所望の画像を高精度で取得することができ、高精度の欠陥検査を行うことが可能な欠陥検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一視点に係る欠陥検査装置は、検査対象となるマスクの検査対象面上に透過照明領域及び反射照明領域を設定する照明光学系と、前記検査対象面上に第１及び第２の視野がそれぞれ設定される第１及び第２の撮像部と、前記第１及び第２の視野上の画像を前記第１及び第２の撮像部にそれぞれ結像させる結像光学系と、前記第１及び第２の撮像部に結像された前記第１及び第２の視野上の画像に基づいて前記マスクの欠陥を検出する欠陥検出部と、前記透過照明領域及び反射照明領域の設定位置と前記第１及び第２の視野の設定位置との位置関係を制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、目的に応じた所望の画像を高精度で取得することができ、高精度の欠陥検査を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の構成例を模式的に示した図である。
【００１１】
光源１から出射された光（例えばレーザー光）は、ビームエキスパンダ２によって拡大され、オプティカルインテグレータ３によって面光源化される。オプティカルインテグレータ３には、フライアイレンズや拡散板等を用いることができる。オプティカルインテグレータ３からの光は、コリメータ４により、透過照明用の絞り６及び反射照明用の絞り１１の位置にケーラー照明される。コリメータ４の後方にはビームスプリッタ５が配置されており、ビームスプリッタ５に入射した光は透過照明光と反射照明光に分離される。
【００１２】
ビームスプリッタ５によって分離された透過照明光は、上述したように透過照明用の絞り６の位置にケーラー照明される。絞り６は、検査対象であるマスク（例えば、レチクル等のフォトマスク）８のパターン形成面（検査対称面）の位置に対して共役な位置に配置されている。この絞り６の位置は、パルスモータ等によって構成された絞り駆動機構２３によって移動可能であり、絞り駆動機構２３によって絞り６の位置を制御することにより、ステージ２２上に配置されたマスク８のパターン形成面上に透過照明領域が設定される。
【００１３】
絞り６を通過した光は、コンデンサレンズ７により、マスク８のパターン形成面上にケーラー照明される。マスク８は、ガラス基板上にＬＳＩ用のパターンが形成されたものであり、照明光はガラス基板を通してパターン形成面に到達する。そのため、コンデンサレンズ７には、ガラス基板の厚さを考慮したものを用いる。マスク８のパターン形成面は、絞り６の位置に対して共役な位置にあるため、パターン形成面には絞り６によって調整された透過照明領域が設定される。
【００１４】
ビームスプリッタ５によって分離された反射照明光は、反射照明用の絞り１１の位置にケーラー照明される。絞り１１は、マスク８のパターン形成面の位置に対して共役な位置に配置されている。この絞り１１の位置は、パルスモータ等によって構成された絞り駆動機構２４によって移動可能であり、絞り駆動機構２４によって絞り１１の位置を制御することにより、ステージ２２上に配置されたマスク８のパターン形成面上に反射照明領域が設定される。
【００１５】
絞り１１を通過した光は、コリメータ１２及び対物レンズ９により、マスク８のパターン形成面上にケーラー照明される。コリメータ１２と対物レンズ９との間にはビームスプリッタ１０が配置されており、ビームスプリッタ１０による反射光が対物レンズ９を介してマスク８のパターン形成面上に到達する。マスク８のパターン形成面は、絞り１１の位置に対して共役な位置にあるため、パターン形成面には絞り１１によって調整された反射照明領域が設定される。
【００１６】
なお、上述したビームエキスパンダ２、オプティカルインテグレータ３、コリメータ４、ビームスプリッタ５、絞り６及びコンデンサレンズ７によって透過照明領域設定用の照明光学系が構成され、ビームエキスパンダ２、オプティカルインテグレータ３、コリメータ４、ビームスプリッタ５、絞り１１、コリメータ１２、ビームスプリッタ１０及び対物レンズ９によって反射照明領域設定用の照明光学系が構成される。また、上述した絞り駆動機構２３及び２４により、マスク８のパターン形成面（検査対象面）上の透過照明領域及び反射照明領域の位置を制御する照明領域位置制御部が構成される。
【００１７】
マスク８の透過照明領域からの光、すなわち透過照明領域に含まれるパターンに対応した画像光は、対物レンズ９を介してビームスプリッタ１３に到達する。同様に、マスク８の反射照明領域からの光、すなわち反射照明領域に含まれるパターンに対応した画像光も、対物レンズ９を介してビームスプリッタ１３に到達する。
【００１８】
ビームスプリッタ１３に到達した画像光は、ビームスプリッタ１３によって透過光と反射光に分離される。ビームスプリッタ１３を透過した透過光のうち、マスク８の透過照明領域からの光は結像レンズ１４を介して撮像センサ（撮像部）１５に結像されるが、反射照明領域からの光は撮像センサ１５には結像されない。また、ビームスプリッタ１３で反射した反射光のうち、マスク８の反射照明領域からの光は結像レンズ１６を介して撮像センサ（撮像部）１７に結像されるが、透過照明領域からの光は撮像センサ１７には結像されない。
【００１９】
撮像センサ１５はパルスモータ等によって構成された撮像センサ駆動機構２５によって移動可能であり、撮像センサ駆動機構２５によって撮像センサ１５の位置を制御することにより、上述したように、マスク８の透過照明領域からの光を撮像センサ１５に結像させることができる。すなわち、撮像センサ駆動機構２５によって撮像センサ１５の位置を制御することにより、マスク８のパターン形成面上における撮像センサ１５の視野の位置が調整され、その結果、マスク８のパターン形成面上において、撮像センサ１５の視野の位置を透過照明領域の位置に対応させることができる。
【００２０】
撮像センサ１７はパルスモータ等によって構成された撮像センサ駆動機構２６によって移動可能であり、撮像センサ駆動機構２６によって撮像センサ１７の位置を制御することにより、上述したように、マスク８の反射照明領域からの光を撮像センサ１７に結像させることができる。すなわち、撮像センサ駆動機構２６によって撮像センサ１７の位置を制御することにより、マスク８のパターン形成面上における撮像センサ１７の視野の位置が調整され、その結果、マスク８のパターン形成面上において、撮像センサ１７の視野の位置を反射照明領域の位置に対応させることができる。
【００２１】
なお、上述した対物レンズ９、ビームスプリッタ１３及び結像レンズ１４によって透過照明領域の画像を撮像センサ１５に結像させるための結像光学系が構成され、対物レンズ９、ビームスプリッタ１３及び結像レンズ１６によって反射照明領域の画像を撮像センサ１７に結像させるための結像光学系が構成される。また、上述した撮像センサ駆動機構２５及び２６より、マスク８のパターン形成面（検査対象面）上における撮像センサ１５及び１７の視野の位置を制御する視野位置制御部が構成される。
【００２２】
上述した絞り駆動機構２３及び２４、撮像センサ駆動機構２５及び２６、及びマスク８を走査するステージ２２にはコンピュータ２１が接続されており、コンピュータ２１よって上記各部２２〜２６の動作が制御される。例えば、コンピュータ２１によって絞り駆動機構２３及び２４並びに撮像センサ駆動機構２５及び２６を自動的に制御することにより、マスク８のパターン形成面上において、撮像センサ１５の視野の位置を透過照明領域の位置に自動的に対応させ、撮像センサ１７の視野の位置を反射照明領域の位置に自動的に対応させることができる。
【００２３】
撮像センサ１５に結像された透過照明領域の画像（透過画像）の画像データは比較部１８に送られ、記憶部１９に予め記憶された基準透過画像の基準画像データと比較される。同様に、撮像センサ１７に結像された反射照明領域の画像（反射画像）の画像データは比較部１８に送られ、記憶部２０に予め記憶された基準反射画像の基準画像データと比較される。このようにして得られた比較結果から、マスク８のパターン形成面上の欠陥が検出される。欠陥検出は、比較部１８で行ってもよいし、コンピュータ２１によって行ってもよい。
【００２４】
図２〜図６はそれぞれ、絞り駆動機構２３及び２４によって制御された透過照明領域及び反射照明領域の設定位置と、撮像センサ駆動機構２５及び２６によって制御された撮像センサ１５及び１７の視野の設定位置との位置関係について示した図である。
【００２５】
図２〜図６において、１００は対物視野（対物レンズ９によって規定されるマスク８のパターン形成面上の視野）、１０１は透過視野（撮像センサ１５のパターン形成面上の視野）、１０２は反射視野（撮像センサ１７のパターン形成面上の視野）、１１１はパターン形成面上の透過照明領域、１１２はパターン形成面上の反射照明領域を示している。図２〜図６に示すように、透過照明領域１１１と反射照明領域１１２とは互いに離間しており、透過視野１０１は透過照明領域１１１内に位置し、反射視野１０２は反射照明領域１１２内に位置している。
【００２６】
図２は、透過優先の位置制御状態を示した図であり、透過視野１０１の中心軸が対物視野１００の中心軸に対応している。通常の欠陥検査では、透過画像を主体し、反射画像は補助的に用いられる場合が多い。したがって、透過画像を主体とし、透過画像の検出精度を高めたい場合には、図２に示したような位置設定状態が有効である。
【００２７】
図３は、反射優先の位置制御状態を示した図であり、反射視野１０２の中心軸が対物視野１００の中心軸に対応している。反射画像は、ゴミ等の異物の検出に適している。したがって、ゴミ等の異物の検出を主体とし、反射画像の検出精度を高めたい場合には、図３に示したような位置設定状態が有効である。
【００２８】
図４は、透過／反射同等の位置制御状態を示した図であり、透過視野１０１の中心軸と反射視野１０２の中心軸との間に対物視野１００の中心軸があり、透過視野１０１の中心軸と対物視野１００の中心軸との距離が、反射視野１０２の中心軸と対物視野１００の中心軸との距離に等しくなっている。
【００２９】
図５は、図２の位置制御状態と図４の位置制御状態との中間的な位置制御状態を示した図であり、透過視野１０１の中心軸と反射視野１０２の中心軸との間に対物視野１００の中心軸があり、透過視野１０１の中心軸と対物視野１００の中心軸との距離が、反射視野１０２の中心軸と対物視野１００の中心軸との距離よりも短くなっている。
【００３０】
図６は、図３の位置制御状態と図４の位置制御状態との中間的な位置制御状態を示した図であり、透過視野１０１の中心軸と反射視野１０２の中心軸との間に対物視野１００の中心軸があり、透過視野１０１の中心軸と対物視野１００の中心軸との距離が、反射視野１０２の中心軸と対物視野１００の中心軸との距離よりも長くなっている。
【００３１】
なお、図２〜図６に示した例では、透過照明領域１１１と反射照明領域１１２とが互いに離間していたが、透過照明領域１１１と反射照明領域１１２とが重なっていてもよい。図７は、そのような場合の例を示した図である。図７では、透過照明領域１１１が対物視野１００の領域全体にわたって位置している。したがって、撮像センサ１５の視野（透過視野）１２１は透過照明領域１１１内に位置し、撮像センサ１７の視野（透過／反射視野）１２２は透過照明領域１１１と反射照明領域１１２とが重なった領域内に位置している。例えば、図１の透過照明用の絞り６の位置を照明光の通過領域から大幅にずらすことにより、図７に示したような位置制御状態を設定することが可能である。
【００３２】
以上のように、本実施形態では、絞り駆動機構２３及び２４で構成された照明領域位置制御部と撮像センサ駆動機構２５及び２６で構成された視野位置制御部とにより、透過照明領域及び反射照明領域の設定位置と撮像センサ１５及び１７の視野の設定位置との位置関係を制御することができる。したがって、例えば図２〜図７に示したような種々の位置制御状態を設定することができ、目的に応じた所望の画像（欠陥検出用の画像）を高精度で取得することができる。したがって、本実施形態の欠陥検査装置を用いることにより、高精度の欠陥検査を行うことが可能となる。
【００３３】
なお、上述した実施形態では、照明領域位置制御部として絞り駆動機構２３及び２４を、視野位置制御部として撮像センサ駆動機構２５及び２６を用いたが、例えば光学系内のミラーやレンズをシフト或いはチルトさせることで照明領域位置や視野位置を制御するようにしてもよい。
【００３４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の構成例を模式的に示した図である。
【図２】透過照明領域及び反射照明領域の設定位置と撮像センサの視野の設定位置との位置関係の一例を示した図である。
【図３】透過照明領域及び反射照明領域の設定位置と撮像センサの視野の設定位置との位置関係の他の例を示した図である。
【図４】透過照明領域及び反射照明領域の設定位置と撮像センサの視野の設定位置との位置関係の他の例を示した図である。
【図５】透過照明領域及び反射照明領域の設定位置と撮像センサの視野の設定位置との位置関係の他の例を示した図である。
【図６】透過照明領域及び反射照明領域の設定位置と撮像センサの視野の設定位置との位置関係の他の例を示した図である。
【図７】透過照明領域及び反射照明領域の設定位置と撮像センサの視野の設定位置との位置関係の他の例を示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…光源      ２…ビームエキスパンダ
３…オプティカルインテグレータ      ４…コリメータ
５…ビームスプリッタ      ６…透過照明用の絞り
７…コンデンサレンズ      ８…マスク
９…対物レンズ      １０…ビームスプリッタ
１１…反射照明用の絞り      １２…コリメータ
１３…ビームスプリッタ      １４、１６…結像レンズ
１５、１７…撮像センサ      １８…比較部
１９、２０…記憶部      ２１…コンピュータ
２２…ステージ      ２３、２４…絞り駆動機構
２５、２６…撮像センサ駆動機構
１００…対物視野      １０１…透過視野
１０２…反射視野
１１１…透過照明領域      １１２…反射照明領域
１２１…透過視野      １２２…透過／反射視野
【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】
2007093431.tif 000007
【図６】
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【図７】
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