(57)【要約】【課題】パターン及びEUVペリクルが形成されたEUVマスクのパターン検査を高感度で行うことができるパターンの検査方法、マスクの検査方法、パターンの検査装置、マスクの検査装置、及びマスクを提供すること【解決手段】本発明にかかるパターンの検査方法は、波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光によりパターンを有する基板を照射する工程と、照射された基板からの光を検出する工程と、を備え、マスクの検査方法は、波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する工程と、照射光によりマスクを照射する工程と、マスクによって照射光が反射された反射光を検出する工程と、を備える。マスクは、ペリクルと、多層膜と、ペリクルと多層膜との間に配置され、EUVLによりパターンが形成された吸収体と、を有し、ペリクルを透過したXUV光を多層膜で反射させて反射光を検出する。【選択図】図１
2016206171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する工程と、
前記照射光によりパターンを有する基板を照射する工程と、
照射された前記基板からの光を検出する工程と、
を備えたパターンの検査方法。
【請求項２】
前記検出する工程において、
照射された前記基板からの前記光を、第１反射鏡で反射させ、さらに、第２反射鏡で反射させて検出し、
前記第１反射鏡は、前記第２反射鏡で反射させた前記光を通す孔が設けられており、
前記基板からの前記光を、前記第１反射鏡における前記孔を囲む円環状の部分で反射させる請求項１記載のパターンの検査方法。
【請求項３】
前記照射する工程において、
前記照射光の中心軸を、前記基板の上面に対して略垂直とする請求項２記載のパターンの検査方法。
【請求項４】
前記照射する工程において、
前記照射光を、ビームスプリッタに入射させ、前記ビームスプリッタで反射した前記照射光を、前記第２反射鏡及び前記第１反射鏡により反射させて前記基板を照射し、
前記検出する工程において、
前記第２反射鏡で反射させた前記光を、前記ビームスプリッタに入射させ、前記ビームスプリッタを透過した前記光を検出する請求項２又は３に記載のパターンの検査方法。
【請求項５】
前記照射する工程において、
前記照射光を、第１放物面鏡、凸型円錐鏡及び凹型円錐鏡により、円環状の平行光とし、前記平行光を第２放物面鏡により反射させて前記基板を照射する請求項２又は３に記載のパターンの検査方法。
【請求項６】
前記基板は、多層膜と、前記多層膜上にEUVLによりパターンが形成された吸収体と、を有し、
前記照射する工程において、
前記照射光の光軸の中心入射角を、前記基板の上面に対して45°〜60°とする請求項１又は２に記載のパターンの検査方法。
【請求項７】
前記基板は、半導体製造用のウエハであり、
前記照射光の光軸の中心入射角を、前記ウエハの上面に対して55°〜70°とする請求項１又は２に記載のパターンの検査方法。
【請求項８】
波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する工程と、
前記照射光によりマスクを照射する工程と、
前記マスクによって前記照射光が反射された反射光を検出する工程と、
を備え、
前記マスクは、
ペリクルと、
多層膜と、
前記ペリクルと前記多層膜との間に配置され、EUVLによりパターンが形成された吸収体と、
を有し、前記ペリクルを透過した前記XUV光を前記多層膜で反射させて前記反射光を検出するマスクの検査方法。
【請求項９】
前記照射光は、ネオンまたはアルゴンのプラズマからの発光を含む請求項８記載のマスクの検査方法。
【請求項１０】
波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する光源と、
前記照射光を照射されたパターンを有する基板からの光を検出する検出器と、
を備えたパターンの検査装置。
【請求項１１】
前記照射光を照射された前記基板からの前記光を反射する第１反射鏡と、
前記第１反射鏡で反射した前記光を反射する第２反射鏡と、
を備え、
前記第１反射鏡は、前記第２反射鏡で反射した前記光を通す孔が設けられており、
前記基板からの前記光は、前記第１反射鏡における前記孔を囲む円環状の部分で反射する請求項１０記載のパターンの検査装置。
【請求項１２】
前記照射光の中心軸は、前記基板の上面に対して略垂直である請求項１１記載のパターンの検査装置。
【請求項１３】
入射する前記照射光を反射するビームスプリッタをさらに備え、
前記ビームスプリッタで反射した前記照射光は、前記第２反射鏡及び前記第１反射鏡で反射して前記基板を照射し、
前記検出器は、前記第２反射鏡で反射した前記光が、前記ビームスプリッタに入射し、前記ビームスプリッタを透過した前記光を検出する請求項１１又は１２に記載のパターンの検査装置。
【請求項１４】
前記照射光を、円環状の平行光とする第１放物面鏡、凸型円錐鏡及び凹型円錐鏡と、
円環状の前記平行光を反射して前記基板を照射する第２放物面鏡と、
をさらに備えた請求項１１又は１２に記載のパターンの検査装置。
【請求項１５】
前記基板は、多層膜と、前記多層膜上にEUVLによりパターンが形成された吸収体と、を有し、
前記照射光の光軸の中心入射角は、前記基板の上面に対して45°〜60°である請求項１０又は１１に記載のパターンの検査装置。
【請求項１６】
前記基板は、半導体製造用のウエハであり、
前記照射光の光軸の中心入射角は、前記ウエハの上面に対して55°〜70°である請求項１０又は１１に記載のパターンの検査装置。
【請求項１７】
波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する光源と、
前記照射光によりマスクを照射したときに、前記マスクによって前記照射光が反射された反射光を検出する検出器と、
を備え、
前記マスクは、
前記XUV光を透過させるペリクルと、
前記XUV光を反射する多層膜と、
前記ペリクルと前記多層膜との間に配置され、EUVLによりパターンが形成された吸収体と、
を有するマスクの検査装置。
【請求項１８】
前記光源は、ネオンまたはアルゴンのプラズマを含む請求項１７記載のマスクの検査装置。
【請求項１９】
波長が30〜70nmのXUV光を透過させるペリクルと、
前記XUV光を反射する多層膜と、
前記ペリクルと前記多層膜との間に配置され、EUVLによりパターンが形成された吸収体と、
前記多層膜と前記吸収体との間に配置され、ルテニウムを含む保護膜と、
を備えたマスク。
【請求項２０】
前記保護膜の厚さが、3.5〜5nmである請求項１９に記載のマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンの検査方法、マスクの検査方法、パターンの検査装置、マスクの検査装置、及びマスクに関するものであり、特に、半導体製造工程におけるリソグラフィ工程として、極端紫外線リソグラフィ（EXTREMELY ULTRAVIOLET LITHOGRAPHY、EUVリソグラフィまたはEUVとも呼ぶ。）の露光時に利用されるマスクにおいて、パターン面に付着した異物等を検出するためのパターンの検査方法、マスクの検査方法、パターンの検査装置、マスクの検査装置、及びマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の微細化を担うリソグラフィ技術に関しては、現在、露光波長193nmのArFエキシマレーザを露光光源としたArFリソグラフィが量産適用されている。また、露光装置の対物レンズとウエハとの間を水で満たして、解像度を高める液浸技術（以下、ArF液浸リソグラフィと呼ぶ。）も量産に利用され始めている。さらに一層の微細化を実現するために、露光波長13.5nmのEUVLの実用化に向けた技術開発が広く行われている。
【０００３】
EUVLで用いられるマスク（以下、EUVマスクと呼ぶ。）は、低熱膨張性ガラスから成る基板の上に、極端紫外線（以下、EUVLで用いられる極端紫外線をEUV光と呼ぶ。）を反射させるための多層膜が形成された層状構造となっている。多層膜は、通常、モリブデン（Mo）とシリコン（Si）を交互に数十層積み重ねた構造になっており（Mo/Si多層膜と表記されることが多い。）、これによって波長13.5nmのEUV光を垂直で約65％反射させることができる。この多層膜の上にEUV光を吸収する吸収体（例えば、タンタル・ボロン・ナイトライド（TaBN））がデポされてブランク（パターン無しマスク）が形成される。ただし、吸収体と多層膜の間には保護膜が形成されている。ブランク形成後、レジストプロセスを用いて、吸収体をパターン状に成形する。これにより、パターン付きEUVマスクが完成する。
【０００４】
従来のArFリソグラフィ、KrFリソグラフィ等で用いられてきたマスク（以下、光マスクと呼ぶ。）においては、パターン面は、大気中のパーティクル等が付着しないように、ペリクルと呼ばれる透明の薄い膜で覆われている。光マスク用のペリクルは、高分子材を材料としている。ペリクルの上面に、ある程度の大きさ以下のパーティクルが付着したとしても、ウエハを露光する際には、そのパーティクルの位置と、パターン面との位置（光軸方向の位置）が異なるため、ウエハ上に投影されるパーティクル像はぼける。したがって、パーティクル像は露光されない。このように、ペリクルは、パーティクル等の異物が大気中に浮遊していても、それがマスクのパターン面に付着することを防ぐため、極めて有効な部材である。
【０００５】
これに対して、波長13.5nmのEUV光は、光マスク用の高分子材から成るペリクルを透過しない。しかし、極めて薄いシリコン膜の場合には、EUV光をある程度透過することが知られている。このため、EUVマスク用のペリクル（以下、EUVペリクルと呼ぶ。）として、シリコン薄膜を用いた開発が行われている。具体的には厚さ50nmのシリコン膜は、EUV光を約30％も透過するため、この程度の厚みのシリコン膜によりEUVペリクルを構成することが検討されている。なお、EUVペリクルに関しては、下記特許文献１〜３、あるいは下記非特許文献１において説明されている。
【０００６】
図１０は、厚さ50nmのシリコン膜における紫外から可視域の光の透過率特性を例示するグラフであり、横軸は、波長を示し、縦軸は、透過率を示す。なお、この図は、シリコンにおける照射光の波長に対する吸収率に基づいて計算したものである。図１０に示すように、図に示した波長の範囲では、波長約350nm以上の光（以下、ここでは可視光と呼ぶ。）は透過するが、これ以下の波長、すなわち紫外光はほとんど透過しないような結果となっている。
【０００７】
つまり光マスク用のパターン検査として広く利用されているマスクの検査装置では、波長193nm、199nm、213nm、あるいは257nmの紫外光が光源として利用されているが、これらの波長の光はシリコンを透過しないため、これらのマスクの検査装置によって、EUVペリクルが形成されたEUVマスクのパターン検査を実施することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−４８９３号公報
【特許文献２】特開２００８−２６８９５６号公報
【特許文献３】特開２００９−２８２２９８号公報
【特許文献４】国際公開第２００７／０９４１９７号
【特許文献５】特開２０１２−１５４９０２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Luigi Scaccabarozzi, et al., “Investigation of EUV pellicle feasibility,” SPIE Vol. 8679, 867904, 2013.
【非特許文献２】Vinogradov Alexander V, et al., “Structure, thermal stability, and reflectivity of Sc/Si and Sc/W/Si/W multilayer X-ray mirrors,” Proceedings of the SPIE, Vol. 4505, p.230-235, 2001.
【非特許文献３】Hisataka Takenaka, et al., “Soft-x-ray reflectivity and heat resistance of sic/mg multilayer,” Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, Vol. 144-147, p.1047-1049, 2005.
【非特許文献４】Wilhelm Maurer, et al., “Photomask Technology 2011”, Proceedings of SPIE Vol.8166, 8166G, 2011.
【非特許文献５】Dirk Beyer, et al., “The evolution of pattern placement metrology for mask making,” Proceeding of SPIE Vol.7985, 79850V1-79850V10, 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
EUVマスクでも、光マスクによる露光の場合と同様、パターン面におけるパーティクル等の異物の有無を定期的に検査することが望まれる。そのためには、EUVペリクルを透過する波長約350nm以上の可視光を用いたマスクの検査装置において、パターン検査をすればよいことが推測される。
【００１１】
そこで、例えば、水銀ランプから発光する波長436nmの可視光を用い、対物レンズの開口数（NA）を0.8という比較的高NAとした場合の限界解像度Reを求めてみる。そうすると、限界解像度Reは、以下の式から算出されるように、136nmとなる。ここで、λは波長である。
Re＝0.25λ／NA                      （１）
【００１２】
しかし、EUVマスクは、11nm世代のリソグラフィ以降に適用されると広く考えられていることから、マスク上での最小線幅は、ウエハ上でのサイズの４倍の約44nmとなり、複雑なマスクパターンのほとんどが、100nm以下のサイズで形成されることになる。したがって、EUVペリクルを透過する可視光を用いてパターン検査を行うことは困難である。
【００１３】
そこで、EUVペリクルを透過する波長13.5nmのEUV光を光源としたアクティニックと呼ばれる検査（以下、アクティニック検査と呼ぶ）を行うことが望まれる。しかしながら、通常の光マスク用パターン検査装置による光マスクの検査と同様に、２時間程度で検査できるようにするためには、アクティニック検査に必要なEUV光源に対して、非常に高い輝度が要求される。しかしながら、そのようなEUV光源は現時点では市販されていないことから、EUVマスクのパターン検査を対象としたアクティニック検査装置は現時点では存在しない。その光源開発が困難であることも深刻な問題になっている。
【００１４】
本発明の目的は、パターンの検査を高感度で行うことができるパターンの検査方法及びパターンの検査装置を提供することである。また、本発明の目的は、アクティニックのパターン検査装置を用いずに、EUVペリクルが形成されたEUVマスクのパターン検査を高感度で行うことができるマスクの検査方法、マスクの検査装置、及びマスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明にかかるパターンの検査方法は、波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する工程と、前記照射光によりパターンを有する基板を照射する工程と、照射された前記基板からの光を検出する工程と、を備える。これにより、XUV光による検査を可能とし、高感度でパターンの検査を行うことができる。
【００１６】
また、前記検出する工程において、照射された前記基板からの前記光を、第１反射鏡で反射させ、さらに、第２反射鏡で反射させた光をそのまま、あるいはさらに１〜２枚の反射鏡で反射させてから検出し、前記第１反射鏡は、前記第２反射鏡で反射した前記光を通す孔が設けられており、前記基板からの前記光を、前記第１反射鏡における前記孔を囲む円環状の部分で反射させる。これにより、開口数を大きくすることができ、高感度でパターンの検査を行うことができる。
【００１７】
さらに、前記照射する工程において、前記照射光の中心軸を、前記基板の上面に対して略垂直とする。これによっても、開口数を大きくすることができ、高感度でパターンの検査を行うことができる。
【００１８】
また、前記照射する工程において、前記照射光を、ビームスプリッタに入射させ、前記ビームスプリッタで反射した前記照射光を、前記第２反射鏡及び前記第１反射鏡により反射させて前記基板を照射し、前記検出する工程において、前記第２反射鏡で反射させた前記光を、前記ビームスプリッタに入射させ、前記ビームスプリッタを透過した前記光を検出する。これにより、照明光を垂直入射することができ、高感度でパターンの検査を行うことができる。
【００１９】
前記照射する工程において、前記照射光を、第１放物面鏡、凸型円錐鏡及び凹型円錐鏡により、円環状の平行光とし、前記平行光を第２放物面鏡により反射させて前記基板を照射する。これにより、検査領域に対して360°の周囲から斜入射で照明することができるので、パターンの方向に依存せず、均一にパターンの検査を行うことができる。
【００２０】
また、前記基板は、多層膜と、前記多層膜上にEUVLによりパターンが形成された吸収体と、を有し、前記照射する工程において、前記照射光の光軸の中心入射角を、前記基板の上面に対して45°〜60°とする。これにより、XUV光による高感度なパターンの検査をすることができる。
【００２１】
さらに、前記基板は、半導体製造用のウエハを含み、前記照射光の光軸の中心入射角を、前記ウエハの上面に対して55°〜70°とする。これにより、マスクだけでなく、ウエハも検査することができる。
【００２２】
本発明にかかるマスクの検査方法は、波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する工程と、前記照射光によりマスクを照射する工程と、前記マスクによって前記照射光が反射された反射光を検出する工程と、を備え、前記マスクは、ペリクルと、多層膜と、前記ペリクルと前記多層膜との間に配置され、EUVLによりパターンが形成された吸収体と、を有し、前記ペリクルを透過した前記XUV光を前記多層膜で反射させて前記反射光を検出するものである。これにより、XUV光による検査を可能とし、高感度で検査を行うことができる。
【００２３】
本発明にかかる他のマスクの検査方法は、前記照射光は、ネオンまたはアルゴンのプラズマからの発光を含むものである。これにより、波長30〜70nmの領域のXUV光の光量を多く得られるため、検査時間を短縮することができる。
【００２４】
本発明にかかるパターンの検査装置は、波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する光源と、前記照射光を照射されたパターンを有する基板からの光を検出する検出器と、を備える。これにより、XUV光による検査を可能とし、高感度でパターンの検査を行うことができる。
【００２５】
また、前記照射光を照射された前記基板からの前記光を反射する第１反射鏡と、前記第１反射鏡で反射した前記光を反射する第２反射鏡と、を備え、前記第１反射鏡は、前記第２反射鏡で反射した前記光を通す孔が設けられており、前記基板からの前記光は、前記第１反射鏡における前記孔を囲む円環状の部分で反射する。これにより、開口数を大きくすることができ、高感度でパターンの検査を行うことができる。
【００２６】
さらに、前記照射光の中心軸は、前記基板の上面に対して略垂直である。これによっても、開口数を大きくすることができ、高感度でパターンの検査を行うことができる。
【００２７】
また、入射する前記照射光を反射するビームスプリッタをさらに備え、前記ビームスプリッタで反射した前記照射光は、前記第２反射鏡及び前記第１反射鏡で反射して前記基板を照射し、前記検出器は、前記第２反射鏡で反射した前記光が、前記ビームスプリッタに入射し、前記ビームスプリッタを透過した前記光を検出する。これにより、照明光を垂直入射することができ、高感度でパターンの検査を行うことができる。
【００２８】
前記照射光を、円環状の平行光とする第１放物面鏡、凸型円錐鏡及び凹型円錐鏡と、円環状の前記平行光を反射して前記基板を照射する第２放物面鏡と、をさらに備える。これにより、これにより、検査領域に対して360°の周囲から斜入射で照明することになるので、パターンの方向に依存せず、均一にパターンの検査を行うことができる。
【００２９】
また、前記基板は、多層膜と、前記多層膜上にEUVLによりパターンが形成された吸収体と、を有し、前記照射光の光軸の中心入射角は、前記基板の上面に対して45°〜60°である。これにより、XUV光による高感度なパターンの検査をすることができる。
【００３０】
前記基板は、半導体製造用のウエハを含み、前記照射光の光軸の中心入射角は、前記ウエハの上面に対して55°〜70°である。これにより、マスクだけでなく、ウエハも検査することができる。
【００３１】
他方、本発明にかかるマスクの検査装置は、波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する光源と、前記照射光によりマスクを照射したときに、前記マスクによって前記照射光が反射された反射光を検出する検出器と、を備え、前記マスクは、前記XUV光を透過させるペリクルと、前記XUV光を反射する多層膜と、前記ペリクルと前記多層膜との間に配置され、EUVLによりパターンが形成された吸収体と、を有するものである。これにより、XUV光による検査を可能とし、高感度で検査を行うことができる。
【００３２】
本発明に係る他のマスクの検査装置は、前記光源は、ネオンまたはアルゴンのプラズマを含むものである。これにより、波長30〜70nmの領域のXUV光の光量を多く得られるため、検査時間を短縮することができる。
【００３３】
本発明にかかるマスクは、波長が30〜70nmのXUV光を透過させるペリクルと、前記XUV光を反射する多層膜と、前記ペリクルと前記多層膜との間に配置されたパターン状の吸収体と、前記多層膜と前記吸収体との間に配置され、ルテニウムを含む保護膜と、を備えたものである。これにより、XUV光によるパターン検査を可能とし、高感度でパターン検査を行うことができる。
【００３４】
また、本発明にかかる他のマスクは、前記保護膜の厚さが、3.5〜5nmである。これにより、反射効率を向上させ、高感度で検査を行うことができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、高感度で検査を行うことができ、検査時間を短縮するパターンの検査方法、マスクの検査方法、パターンの検査装置、マスクの検査装置、及びマスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態１にかかるマスクの検査装置を例示した断面図である。
【図２】実施形態１にかかるネオンとアルゴンのプラズマの発光スペクトルデータの一部を示したグラフであり、横軸は波長を示し、縦軸は相対強度を示す。
【図３】実施形態１にかかるEUVマスクを例示した断面図である。
【図４】実施形態１にかかるシリコン膜における紫外線の透過率特性を例示したグラフであり、横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示す。
【図５】実施形態１にかかる多層膜の反射率特性を例示したグラフであり、横軸は波長を示し、縦軸は反射率を示す。
【図６】実施形態１にかかる線幅0.1μmのラインアンドスペースパターンを拡大投影したパターンのシミュレーション結果を例示した図である。
【図７】比較例に係る線幅0.1μmのラインアンドスペースパターンを拡大投影したパターンのシミュレーション結果を例示した図である。
【図８】実施形態１にかかるEUVマスクに対する照射光の効率を例示するグラフであり、横軸は、波長を示し、縦軸は、効率を示す。
【図９】実施形態２にかかるマスクの検査方法を例示するフローチャートである。
【図１０】厚さ50nmのシリコン膜における紫外から可視域の光の透過率特性を例示するグラフであり、横軸は、波長を示し、縦軸は、透過率を示す。
【図１１】実施形態３に係るパターンの検査装置を例示した断面図である。
【図１２】実施形態４に係るパターンの検査装置を例示した断面図である。
【図１３】EUVマスクにおけるXUV光の反射率を例示したグラフであり、横軸は、XUV光のＳ波の波長を示し、縦軸は反射率を示し、入射角（Incident Angle：IA）がそれぞれ、（ａ）IA＝0°、（ｂ）IA＝40°、（ｃ）IA＝45°、（ｄ）IA＝50°、（ｅ）IA＝55°、（ｆ）IA=60°である。
【図１４】EUVペリクルにおける照明光の波長が40nmでのＳ波の反射率を例示したグラフであり、横軸は、照明光の斜入射角を示し、縦軸は反射率を示す。
【図１５】実施形態５に係るパターンの検査装置を例示した断面図である。
【図１６】シリコンの表面におけるXUV光の反射率を例示したグラフであり、横軸はXUV光のＳ波の波長を示し、縦軸は反射率を示し、入射角（IA）がそれぞれ、（ａ）IA＝0°、（ｂ）IA＝30°、（ｃ）IA＝45°、（ｄ）IA＝60°、（ｅ）IA＝70°、（ｆ）IA=80°である。
【図１７】二酸化珪素の表面におけるXUV光の反射率を例示したグラフであり、横軸はXUV光のＳ波の波長を示し、縦軸は反射率を示し、入射角（IA）がそれぞれ、（ａ）IA＝30°、（ｂ）IA＝45°、（ｃ）IA＝50°、（ｄ）IA＝55°、（ｅ）IA＝60°、（ｆ）IA=70°である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
【００３８】
実施形態１．
本実施形態は、マスクの検査装置についての実施形態である。まず、本実施形態にかかるマスクの検査装置の構成について説明する。図１は、実施形態１にかかるマスクの検査装置を例示した断面図である。図１に示すように、マスクの検査装置１００は、XUV光源１、楕円面鏡２ａ、楕円面鏡２ｂ、平面鏡３、凹面鏡５ａ、凸面鏡５ｂ、凹面鏡６、検出器７を備えている。マスクの検査装置１００は、このような構成により、EUVマスク４を検査する。
【００３９】
XUV光源１は、マスクの検査装置１００における照射光を生成する。XUV光源１には、例えば、アルゴンとネオンの混合ガスからプラズマを生成させた光源が用いられる。これにより、XUV光源１は、ネオンまたはアルゴンのプラズマからの発光を含む照射光を生成する。XUV光源１では、強く発光するプラズマサイズが0.5mm程度であるため、ほぼ点光源になっている。
【００４０】
図２は、実施形態１にかかるネオンとアルゴンのプラズマの発光スペクトルデータの一部を示したグラフであり、横軸は波長を示し、縦軸は相対強度を示す。図２に示すように、プラズマの発光スペクトルには、波長が30〜70nmの範囲に多数の発光ラインが存在する。つまり、マスクの検査装置１００における照射光は、波長が30〜70nmの紫外線を含んでいる。特に、波長が40〜50nmの間に強い発光ラインが多数存在する。以下、ここでは、波長が30〜70nmの紫外線をXUV光と呼ぶ。XUV光源１は、30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する。
【００４１】
なお、図２のグラフは、アメリカ合衆国立の計量標準研究所米国（National Institute of Standards and Technology, 以下、「NIST」という。）のウェブサイト（http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html）で公開しているＸ線スペクトルのデータベースを引用したものであり、特に相対強度が100以上の強いラインのみを示したグラフである。
【００４２】
楕円面鏡２ａ及び楕円面鏡２ｂは、照明光学系を構成している。楕円面鏡２ａ及び楕円面鏡２ｂには、多層膜が形成されている。照明光学系は、例えば、波長が30〜70nm、好ましくは、波長が40〜50nmのXUV光に対して反射率が高くなるように設計されている。平面鏡３は、材料としてルテニウムを含んでいる。
【００４３】
楕円面鏡２ａは、XUV光源１から出射されたXUV光１ａを反射して、楕円面鏡２ｂを照射するように配置されている。楕円面鏡２ｂは、楕円面鏡２ａで反射されたXUV光１ａを反射して、平面鏡３を照射するように配置されている。平面鏡３は、楕円面鏡２ｂで反射されたXUV光１ａを反射してEUVマスク４を照射するように配置されている。
【００４４】
凹面鏡５ａ、凸面鏡５ｂ及び凹面鏡６は、投影光学系を構成している。例えば、凹面鏡５ａ及び凸面鏡５ｂは、シュバルツシルト光学系５を構成している。投影光学系は、例えば、波長が30〜70nm、好ましくは、波長が40〜50nmのXUV光に対して反射率が高くなるように設計されている。
【００４５】
凹面鏡５ａは、EUVマスク４からの反射光Ｓ１を反射して、凸面鏡５ｂを照射するように配置されている。凸面鏡５ｂは、凹面鏡５ａからの反射光Ｓ１を反射して、凹面鏡６を照射するように配置されている。凹面鏡６は、凸面鏡５ｂから照射された反射光Ｓ２を反射して、検出器７を照射するように配置されている。検出器７は、凹面鏡６からの反射光Ｓ３を検出する。すなわち、検出器７は、照射光によりEUVマスク４を照射したときに、EUVマスク４によって、照射光が反射された反射光を検出する。検出器７は、例えば、CDDカメラである。
【００４６】
次に、EUVマスク４の構成について説明する。図３は、実施形態１にかかるEUVマスクを例示した断面図である。図３に示すように、EUVマスク４は、基板４１、多層膜４２、保護膜４３、吸収体４４、ペリクルフレーム４５及びEUVペリクル４ｂを含んでいる。基板４１、多層膜４２、保護膜４３及び吸収体４４をまとめてマスク基板４ａともいう。
【００４７】
基板４１は、例えば、低熱膨張性ガラスにより形成されている。多層膜４２は、基板４１上に形成されている。多層膜４２は露光工程における露光時にEUV光を反射させるためのものである。多層膜４２は、例えば、モリブデン（Mo）とシリコン（Si）を交互に数十層積み重ねた構造になっており（Mo/Si多層膜と表記されることが多い。）、これによって、波長が13.5nmのEUV光を垂直で約65％反射させることができる。
【００４８】
保護膜４３は、多層膜４２上に形成されている。したがって、保護膜４３は、多層膜４２と吸収体４４との間に配置されている。保護膜４３は、材料として例えば、ルテニウム（Ru）を含んでいる。保護膜の厚さは、例えば、3.5〜5nmである。保護膜は、厚い方が反射率が高く、好ましくは3.5nm以上、さらに好ましくは5nm以上である。ただし、保護膜を形成する負担や、保護膜の品質を考慮すれば、5nm以下、好ましくは10nm以下がよい。
【００４９】
吸収体４４は、保護膜４３上に形成されている。したがって、吸収体４４は、ペリクル４ｂと多層膜４２との間に配置されている。吸収体４４はEUV光を吸収するものである。吸収体４４は、例えば、タンタル・ボロン・ナイトライド（TaBN）のデポにより形成され、ブランクとなる。つまり、ブランクとは、パターン無しマスクのことをいう。EUVLを用いたレジストプロセスにより、吸収体４４をパターン状に成形する。これにより、EUVマスク４には、EUVLによりパターンが形成された吸収体４４が設けられる。
【００５０】
EUVペリクル４ｂは、吸収体４４を覆うように配置されている。EUVペリクル４ｂは、ペリクルフレーム４５により、基板４１上に支持されている。ペリクルフレーム４５は、吸収体４４が形成された領域を囲むように枠状に設けられている。ペリクルフレーム４５は、保護膜４３の上に脱着可能に設けられている。EUVペリクル４ｂは、材料として、例えば、ポリシリコンを含んでいる。
【００５１】
次に、本実施形態にかかるマスクの検査装置の動作について説明する。XUV光源１から取り出されたXUV光１ａは、多層膜が形成された楕円面鏡２ａ及び楕円面鏡２ｂで反射し、ルテニウムを材料に含む平面鏡３で反射する。平面鏡３で反射したXUV光１ｂは、EUVマスク４に向かって進み、マスク基板４ａの上面のパターン面に集光する。
【００５２】
EUVマスク４には、ポリシリコンを材料に含むEUVペリクル４ｂがパターン面を覆うように設けられており、EUVペリクル４ｂは、パターン面を保護している。XUV光１ｂは、EUVペリクル４ｂを透過し、EUVペリクル４ｂで覆われ、保護されているパターン面に到達する。また、パターン面に到達したXUV光１ｂは、多層膜４２で反射し、再度、EUVペリクル４ｂを透過する。また、XUV光１ｂは、吸収体４４に入射すると吸収される。よって、EUVマスク４は、吸収体４４のパターンに応じてXUV光１ｂを反射する。
【００５３】
図４は、実施形態１にかかるシリコン膜における紫外線の透過率特性を例示したグラフであり、横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示す。図４に示すように、透過率は、波長が13.5nmのEUV光に対して高くなり、90％を超えている。波長が15nm〜40nmでは、透過率は、80％以上である。波長が40〜54nmでは、70％以上である。それ以上の波長では、波長が長くなるにつれ、透過率は減少し、70nmでは、10％程度である。波長が100nmの場合には、ほとんど透過しないようになる。
【００５４】
波長が50nmのXUV光１ｂは、EUVペリクル４ｂを通過する場合、約75％の透過率である。EUVマスク４のパターン面の検査では、EUVペリクル４ｂを２回通過することを考慮すると、照射光の約50％のパワーが検査に利用される。なお、図４は、Ｘ線関連のデータベースを公開しているCXRO（The Center for X-Ray Optics）のウェブサイト（http://www.cxro.lbl.gov/）を利用して計算した透過率特性である。
【００５５】
図５は、実施形態１にかかる多層膜の反射率特性を例示したグラフであり、横軸は波長を示し、縦軸は反射率を示す。図中の実線（Mo/Si）は、基板４１上に、シリコン、モリブデン、・・・の順に繰り返し積み重ねた多層膜４２であり、多層膜４２と吸収体４４との間に保護膜４３が設けられていない場合のプロット（以下、プロットMo/Siと呼ぶ。）を示す。図中の破線（Si/Mo）は、基板４１上に、モリブデン、シリコン、・・・の順に繰り返し積み重ねた多層膜４２であり、多層膜４２と吸収体４４の間に保護膜４３が設けられていない場合のプロット（以下、プロットSi/Moと呼ぶ。）を示す。
【００５６】
図中の点線（Ru(3.5nm)/[Si/Mo]）は、基板４１上に、モリブデン、シリコン、・・・の順に繰り返し積み重ねた多層膜４２であり、多層膜４２と吸収体４４の間にルテニウムを材料に含む厚さが3.5nmの保護膜４３が設けられている場合のプロット（以下、プロットRu3.5と呼ぶ。）を示す。図中の一点鎖線（Ru(5nm)/[Si/Mo]）は、基板４１上に、モリブデン、シリコン、・・・の順に繰り返し積み重ねた多層膜４２であり、多層膜４２と吸収体４４の間にルテニウムを材料に含む厚さが5nmの保護膜４３が設けられている場合のプロット（以下、プロットRu5と呼ぶ。）を示す。
【００５７】
図５に示すように、プロットMo/Si、プロットSi/Mo、プロットRu3.5及びプロットRu5のいずれも、波長が13.5nmでピークを有している。プロットRu5の場合には、図に示す範囲において、波長が30nm以上で反射率が高い。特に、波長が48nmのXUV光を約9％反射する。従って、このような多層膜４２及び保護膜４３が設けられたEUVマスク４の場合には、十分なパワーのXUV光をパターン面に照射することで、パターン検査が可能になる。
【００５８】
プロットRu3.5の場合にも、図に示す範囲において、波長が30nm以上で反射率が高い。特に、波長48nmのXUV光を約6％反射する。一方、プロットMo/Si及びプロットSi/Moの場合には、波長が30〜55nmの範囲で、プロットRu3.5より低く、波長が30〜60nmでプロットRu5より低い。このように、保護膜４３は、厚い方が反射率が高く、好ましくは3.5nm以上、さらに好ましくは5nm以上である。なお、図５は、EUV用多層膜鏡の製作技術を有しているＮＴＴアドバンステクノロジ株式会社によって計算された波長13.5nm用Mo/Si多層膜鏡の反射率特性から引用した。
【００５９】
マスク基板４ａのパターン面から取得したパターン情報を有する反射光Ｓ１は、凹面鏡５ａと凸面鏡５ｂとで構成されるシュバルツシルト光学系５を経由し、空間像として、26倍に拡大される。この空間像を含む反射光Ｓ２は、凹面鏡６で反射されて、さらに23倍に拡大された反射光Ｓ３となり、検出器７に投影される。この結果、マスク基板４ａのパターン面は、検出器７に対して約600倍に拡大投影されることになる。このような動作により、本実施形態に係るマスクの検査装置１００は、微細なパターンを検査できるようになっている。なお、シュバルツシルト光学系５の開口数（NA）としては約0.27以上が好ましい。
【００６０】
なお、上記で説明した照明光学系を構成する楕円面鏡２ａと２ｂ、シュバルツシルト光学系５を構成する凹面鏡５ａ、凸面鏡５ｂ及び凹面鏡６は全て多層膜鏡となっているが、波長が30〜70nm、好ましくは、波長が40〜50nmのXUV光において反射率が高くなるように設計されていれば、これに限らない。
【００６１】
図６は、実施形態１にかかる線幅0.1μmのラインアンドスペースパターンを拡大投影したパターンのシミュレーション結果を例示した図である。図６に示すように、XUV光源１を用いて照射した場合の投影像は、パターンを解像できるものとなっている。ここで、吸収体４４に形成されたパターンは、マスク上で線幅0.1μmのライン＆スペース（Ｌ＆Ｓ）のパターンである。シュバルツシルト光学系５の開口数はNA＝0.27である。検出器７に拡大投影して得られるパターンは、シミュレーションにより計算したものである。計算上の波長は、40〜50nmの中間の45nmを選択した。
【００６２】
図７は、比較例に係る線幅0.1μmのラインアンドスペースパターンを拡大投影したパターンのシミュレーション結果を例示した図である。図７に示すように、水銀ランプの光を用いて照射した場合の投影像は、パターンを解像できないものとなっている。ここで、吸収体４４に形成されたパターンは前述と同様のものであり、NA＝0.8の対物レンズを用いて観察した。照射光は、従来手法のように、EUVペリクル４ｂを透過できる可視光の波長帯の波長436nmである。このように、波長436nmを用いた従来手法では、0.1μm程度以下の線幅のパターンが含まれるとパターン検査できない。これに対して、本実施形態では高感度でパターンを検査することができる。
【００６３】
つまり可視光の場合の対物レンズでは、NA値として0.9近くの高い値のものを利用することも可能であるが、XUV光領域では、反射鏡による光学系しか利用できないため、NA値は高くても0.3程度までであり、1/3に小さくなってしまう。しかしながら、本実施形態では、30〜70nmの波長のXUV光領域を光源に用いる。このため、例えば、波長45nmの場合は、波長436nmの約1/9と短くなることから、光学系のNA値が1/3に小さくなっても、解像限界寸法は約1/3まで小さくなる。つまり、解像性能は約3倍向上することになる。
【００６４】
一方、EUVマスクの検査装置１００において、仮に、波長13.5nmのEUV光を生成する光源を用いようとしても、前述したように、輝度の高い光源を実現することが困難である。しかし、30〜70nmのXUV光は、そのフォトンエネルギーが、波長13.5nmの場合に比べて、1/3〜1/5と小さいことから、XUV光を発生させるための励起エネルギー密度の閾値が大幅に低下する。したがって、XUV光の輝度を高めることも容易になり、EUV光に比べると、高輝度が得られやすい特徴がある。
【００６５】
次に、本実施形態で用いられるXUV光の好ましい波長領域を30〜70nmとした理由を説明する。ルテニウムを含む保護膜４３の厚さが5nmのEUVマスク４を用いた場合、EUVマスク４に入射する照射光に対して、保護膜４３で反射して戻ってくる効率に関しては、図５で示された反射率と、EUVペリクル４ｂを構成するシリコン膜を２回通過することを考慮して計算する。つまり、シリコン膜の透過率の２乗と多層膜の反射率との積によって効率が示される。
【００６６】
図８は、実施形態１にかかるEUVマスクに対する照射光の効率を例示するグラフであり、横軸は、波長を示し、縦軸は、効率を示す。図８に示すように、波長が30nmより長くなると、効率が急激に高くなり、40nmで5％を超えるほどになる。波長が40〜50nmの範囲で、効率は4.5％以上を示し、波長が50nmより長くなると効率が減少し、70nmで急激に減少する。
【００６７】
このように、波長が30〜70nmの範囲から外れると、ほとんどのパワーが失われる。したがって、本実施形態で用いられる紫外線の波長領域は30〜70nmが好ましい。また、波長が40〜50nmの範囲では、高効率なので、さらに好ましい。なお、マスクの検査装置１００の照明光学系及び投影光学系は、反射光学系であるため、照明光は単色である必要はなく、XUV光源１から取り出される30〜70nmの間の発光ラインは全て利用されることになる。
【００６８】
また、マスクの検査装置１００の感度は、CDDカメラにおけるショットノイズが大きく影響する。ショットノイズは、入射する光子数の平方根に比例して増大する。従って、本実施形態の波長範囲のXUV光は、EUV光に比べて、フォトンエネルギーが1/3〜1/5と小さいことから、同じ平均パワーのEUV光をCDDに入射させる場合、本実施形態の波長範囲のXUV光の方が、フォトン数は3〜5倍多いことになる。従って、ショットノイズは1/2程度に低減されるようになり、SN比が高くなって、高感度で検査を行うことができる。
【００６９】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態のマスクの検査装置１００では、検査光源として、波長30〜70nmのXUV光を生成する光源を用いたものである。この波長範囲のXUV光は、図４に示したように、EUVペリクル４ｂであるシリコンの薄膜に対してある程度透過することから、パターン面を照明することができる。
【００７０】
一方、EUVマスク４の表面のMo/Si多層膜に関しては、図５に示したように、波長が30nmより長くなると反射率が増加する。従って、波長30〜70nmのXUV光はEUVペリクル４ｂを透過し、かつ、EUVマスク４のパターン面で反射するため、このXUV光を検査光源に用いることで、パターン検査が可能になる。
【００７１】
本実施形態によると、EUVペリクル４ｂを透過する可視光を検査光源とした場合に比べて、検査感度を高くすることができる。すなわち、波長が30〜70nmのXUV光を光源に用いた場合、アクティニック検査と同様、全て反射系の光学系で投影光学系を構成する必要が生じる。そのため、NAは高くても0.27程度であることから、本発明の光源の波長範囲で、最も解像度が低いのは、波長が70nmの場合である。それでも解像限界は、前記（１）式より、65nmとなり、波長436nmでNA＝0.8の場合の可視光の検査装置を用いた場合の1/2の限界解像度を得ることができる。これにより、EUVマスク４のパターン検査を高感度で行うことができる。
【００７２】
さらにまた、もしもアクティニック検査装置が実現されたとしても、本実施形態の検査光源の波長は13.5nmより3〜5倍も長いため、フォトンエネルギーが1/3〜1/5に小さくなる。このことから、同じパワーを得るためにフォトン数が3〜5倍必要になる。その結果、ショットノイズが1/3〜1/5に低減することから、アクティニック検査装置による検査に比べて、検査時のSN比が改善される。また、これにより、検出時間を短縮することもできる。
【００７３】
しかも、波長が13.5nmより3〜5倍も長い。したがって、検査用カメラへの投影光学系を構成する各ミラーが、仮に、アクティニック検査装置の場合と同等の面精度であれば、収差の影響は1/3〜1/5に低減することになる。従って投影像が良好になり、精度良く検査できる。
【００７４】
実施形態２．
次に、実施形態２について説明する。本実施形態は、マスクの検査方法についての実施形態である。本実施形態にかかるマスクの検査方法は図１に示す構成を用いて実施される。図９は、実施形態２にかかるマスクの検査方法を例示するフローチャートである。図９に示すように、本実施形態に係るマスクの検査方法においては、まず、照射光を生成する（ステップ５１）。例えば、アルゴンとネオンの混合ガスからプラズマを生成させたXUV光源１を用いて、波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する。
【００７５】
次に、照射光によりEUVマスク４を照射する（ステップ５２）。照射光がEUVマスク４を照射するように、楕円面鏡２ａ、楕円面鏡２ｂ及び平面鏡３を含む照明光学系を配置する。照明光学系は、例えば、波長が30〜70nm、好ましくは、波長が40〜50nmのXUVに対して反射率が高くなるように設計する。平面鏡３には、ルテニウムを材料に含むようにする。XUV光源１から生成した照射光を、照明光学系を経由してEUVマスク４に照射するようにする。
【００７６】
次に、照射されたEUVマスク４による反射光を集光する（ステップ５３）。反射光が集光されるように、凹面鏡５ａ、凸面鏡５ｂ及び凹面鏡６により構成される投影光学系を配置する。投影光学系は、例えば、シュバルツシルト光学系５を構成するようにする。投影光学系は、例えば、波長が30〜70nm、好ましくは、波長が40〜50nmのXUV光に対して反射率が高くなるように設計する。
【００７７】
次に、集光された反射光を検出する（ステップＳ４）。これにより、EUVマスク４によって照射光が反射された反射光を検出する。検出は、検出器７で行う。検出器７には、例えば、CDDカメラを用いる。本実施形態で検査の対象となるEUVマスク４は、前述の実施形態１で説明したEUVマスク４を用いる。すなわち、EUVマスク４は、EUVペリクル４ｂと、多層膜４２と、ペリクル４ｂと多層膜４２との間に配置され、EUVLによりパターンが形成された吸収体４４を有している。これにより、EUVペリクル４ｂを透過したXUV光を多層膜で反射させて反射光を検出する。このようにして、EUVマスク４の検査を行う。
【００７８】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態にかかるマスクの検査方法においては、検査時間を短縮することができるので、検査作業における作業者の負担を低減することができる。また、EUVL用の装置があれば、Xeを用いた光源を、ArまたはNeを用いた光源に代えるだけで検査をすることができる。よって、検査コストを低減することができる。その他の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００７９】
実施形態３．
次に、実施形態３を説明する。図１１は、実施形態３に係るパターンの検査装置を例示した断面図である。図１１に示すように、パターンの検査装置２００は、XUV光源２０１、楕円面鏡２０２ａ及び２０２ｂ、ビームスプリッタ２０３、ストッパ２０９、第１反射鏡２０４、第２反射鏡２０５、第３反射鏡２０６、第４反射鏡２０７及び検出器２０８を備えている。このうち、第１反射鏡２０４、第２反射鏡２０５、第３反射鏡２０６及び第４反射鏡２０７は、投影光学系２２０を構成している。パターンの検査装置２００は、このような構成により、パターンを有する基板のパターンを検査する。パターンを有する基板は、例えば、EUVマスク２１０である。
【００８０】
XUV光源２０１は、波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する。XUV光源２０１は、例えば、実施形態１のXUV光源１と同様に、アルゴン（Ar）とネオン（Ne）の混合ガスからプラズマを生成させ、照明光として、XUV光ＸＵＶ２０１を出射する。取り出されたXUV光ＸＵＶ２０１は、30〜50nmの波長の間に、強い発光ラインを多数含んでいる。取り出されたXUV光ＸＵＶ２０１は、楕円面鏡２０２ａに入射する。
【００８１】
楕円面鏡２０２ａ及び２０２ｂは、スカンジウム（Sc）及びシリコン（Si）の多層膜（Sc/Si多層膜という。）を含んでいる。楕円面鏡２０２ａは、例えば、XUV光源２０１から取り出されたXUV光ＸＵＶ２０１を楕円面鏡２０２ｂに対して反射する。楕円面鏡２０２ｂは、楕円面鏡２０２ａによって反射されたXUV光ＸＵＶ２０１を、ビームスプリッタ２０３に対して反射する。なお、XUV光源２０１とビームスプリッタ２０３との間には、必要に応じて適宜その他の光学要素を配置してもよい。
【００８２】
ビームスプリッタ２０３は、Sc/Si多層膜を含んでいる。ビームスプリッタ２０３は、EUVマスク２１０の上方、例えば、EUVマスク２１０の真上に配置されている。ビームスプリッタ２０３は、入射した光の一部を反射する。また、ビームスプリッタ２０３は、入射した光の一部を透過させる。例えば、ビームスプリッタ２０３は、入射した光の半分を反射し、入射した光の半分を透過させる。
【００８３】
ビームスプリッタ２０３は、楕円面鏡２０２ｂによって反射したXUV光ＸＵＶ２０２を反射する。また、ビームスプリッタ２０３は、XUV光ＸＵＶ２０２の一部を透過させる。ビームスプリッタ２０３を透過したXUV光ＸＵＶ２０３は、ストッパ２０９に入射する。ストッパ２０９に入射するXUV光ＸＵＶ２０３は反射も透過もしない。ビームスプリッタ２０３で反射したXUV光ＸＵＶ２０４は、下方に進み、第２反射鏡２０５に入射する。
【００８４】
第２反射鏡２０５は、ビームスプリッタ２０３の下方に配置されている。また、第２反射鏡２０５は、EUVマスク２１０の上方、例えば真上に配置されている。第２反射鏡２０５の反射面は凸面となっている。第２反射鏡２０５は、反射面を上方に向けている。第２反射鏡２０５の反射面は、上方から見て円形状である。第２反射鏡２０５は、上方から入射したXUV光ＸＵＶ２０４を第１反射鏡２０４に対して反射する。第２反射鏡２０５で反射されたXUV光ＸＵＶ２０６は、拡がりながら第１反射鏡２０４に入射する。
【００８５】
第１反射鏡２０４は、第２反射鏡２０５の上方に配置されている。第１反射鏡２０４の反射面は凹面となっている。第１反射鏡２０４は、反射面を下方に向けている。第１反射鏡２０４の反射面は、下方から見て円形状であるが、中央に孔が開いている。ビームスプリッタ２０３で反射されたXUV光ＸＵＶ２０４は、この孔を通って、第２反射鏡２０５に入射している。第１反射鏡２０４の孔の部分の下方に、第２反射鏡２０５が配置されている。第１反射鏡２０４は、EUVマスク２１０の上方、例えば、EUVマスク２１０の真上に配置されている。
【００８６】
第１反射鏡２０４は、第２反射鏡２０５で反射されたXUV光ＸＵＶ２０６をEUVマスク２１０に対して反射する。第１反射鏡２０４で反射されたXUV光ＸＵＶ２０７は集光してEUVマスク２１０を照射する。このとき、第１反射鏡２０４で反射されたXUV光ＸＵＶ２０７は、第２反射鏡２０５で遮られる中央部分以外の部分の光となって、EUVマスク２１０を照射する。このように、ビームスプリッタ２０３で反射した照射光は、第２反射鏡２０５及び第１反射鏡２０４で反射してEUVマスク２１０を照射する。
【００８７】
EUVマスク２１０を照射するXUV光ＸＵＶ２０７は、円環の形状でEUVマスク２１０の照射部２１１に集光していく。XUV光ＸＵＶ２０７は、EUVマスク２１０の照射部２１１を頂点とする円錐の形状となっている。ここで、円環形状のXUV光ＸＵＶ２０７の回転対称軸を中心軸２１２とする。中心軸２１２は、EUVマスク２１０の照射部２１１を通りEUVマスク２１０の上面に直交する直線となっている。すなわち、照射光ＸＵＶ２０７の中心軸２１２を、EUVマスク２１０の上面に対して略垂直としている。ただし、円錐の内部には、第２反射鏡２０５を含み、中心軸２１２を回転対称軸する円錐形の空洞を有している。
【００８８】
EUVマスク２１０は、多層膜と、多層膜上にEUVLによりパターンが形成された吸収体を含んでいる。EUVマスク２１０は、パターンを保護するために、ペリクル４ｂにより表面が覆われている。EUVマスク２１０を照射するXUV光ＸＵＶ２０７は、ペリクル４ｂを透過し、パターン面に到達する。パターン面に到達したXUV光ＸＵＶ２０７は、EUVマスク２１０の多層膜で反射し、再度、ペリクル４ｂを透過する。また、XUV光ＸＵＶ２０７は、パターンに入射すると吸収される。よって、EUVマスク２１０は、吸収体のパターンに応じてXUV光ＸＵＶ２０７を反射する。
【００８９】
EUVマスク２１０で反射されたパターン情報を有する投影光Ｓ２００は、拡がりながら上方に進む。そして、投影光Ｓ２００は、第１反射鏡２０４に入射する。第１反射鏡２０４は、入射した投影光Ｓ２００を反射する。このように、第１反射鏡２０４は、照射光を照射されたEUVマスク２１０からの光（反射光）を反射する。投影光Ｓ２００を、第１反射鏡における孔を囲む円環状の部分で反射させている。第１反射鏡２０４で反射した投影光Ｓ２００は、集光しながら下方に進む。そして、投影光Ｓ２００は、第２反射鏡２０５に入射する。第２反射鏡２０５は、第１反射鏡で反射した投影光Ｓ２００を反射する。第２反射鏡２０５により反射して上方に進む光を投影光Ｓ２０１とする。第１反射鏡２０４の孔は、第２反射鏡２０５で反射した投影光Ｓ２０１を通す。投影光Ｓ２０１は、第１反射鏡２０４の孔を通り、ビームスプリッタ２０３に入射する。ビームスプリッタ２０３に入射した投影光Ｓ２０１の一部は透過し、投影光Ｓ２０２として上方に進む。そして、投影光Ｓ２０２は、第３反射鏡２０６で反射し、さらに第４反射鏡２０７で反射して、検出器２０８に投影される。
【００９０】
検出器２０８は、照射光を照射されたEUVマスク２１０からの光（反射光）を検出する。検出器２０８は、例えば、ＴＤＩカメラである。このように、本実施形態は、照射されたEUVマスク２１０からの光を、第１反射鏡２０４で反射させ、さらに、第２反射鏡２０５で反射させる。そして、第２反射鏡２０５で反射させた投影光Ｓ２０１を、ビームスプリッタ２０３に入射させ、ビームスプリッタ２０３を透過した投影光Ｓ２０２を検出させている。
【００９１】
本実施形態のパターンの検査装置２００において、楕円面鏡２０２ａ及び２０２ｂ、ビームスプリッタ２０３は、Sc/Si多層膜を含んでいる。Sc/Si多層膜は、波長が40nm前後において、30％前後の反射率を有している（非特許文献２参照）。したがって、波長が35〜45nmの間のXUV光を効率よく生成するXUV光源２０１を利用することが好ましい。一方、波長が30nm前後のXUV光を利用する場合は、炭化シリコン（SiC）とマグネシウム（Mg）との多層膜のSiC/Mg多層膜を含む楕円面鏡２０２ａ及び２０２ｂ並びにビームスプリッタ２０３を用いることが好ましい（非特許文献３参照）。なお、ビームスプリッタ２０３においては、EUVマスク２１０の多層膜と同様のMo/Si多層膜を用いてもよい。
【００９２】
なお、投影光学系２２０を構成する第１反射鏡２０４、第２反射鏡２０５、第３反射鏡２０６及び第４反射鏡２０７も、Sc/Si多層膜を含んでいる。投影光学系２２０のように、４枚の多層膜鏡による拡大光学系に関しては、例えば、特許文献５に開示されている。このように、第１反射鏡２０４、第２反射鏡２０５、第３反射鏡２０６及び第４反射鏡２０７で構成された投影光学系２２０によって、EUVマスク２１０上のパターンが検出器（ＴＤＩカメラ）２０８に約500倍で投影され、パターンの検査が行われる。
【００９３】
本実施形態のパターンの検査装置２００によれば、開口数を大きくすることができるので、高感度でパターンの検査を行うことができる。投影光学系２２０のNA（開口数）は、第１反射鏡の外側の部分で0.27になっている。すなわち、EUVマスク２１０で反射された光のうち、中心軸２１２を基準にして、約6.0°から15.7°（=sin-1(0.27)）の範囲の角度で上方に進む光が、投影光Ｓ２００となっている。したがって、XUV光ＸＵＶ２０１の波長が40nmの場合には、検出器（ＴＤＩカメラ）２０８で検出可能な限界解像度は37nmになる。ここで、限界解像度は、波長に比例し、NAに反比例し、比例定数を0.25としている。なお、投影光Ｓ２００の角度成分を約6.0°以上としている理由は、第２反射鏡２０５によって、中心軸２１２を基準にして0°〜6°の角度の成分がカットされるからである。非特許文献４には、レンズを用いず、すべてが反射型の投影光学系の中では、シュバルツシルト光学系が、0.27程度の高いNAを得ることが開示されている。
【００９４】
高いNAのシュバルツシルト光学系を用いたとしても、図１に示した第１実施形態のように、EUVマスク４に対して、照明光のＸＵＶ光１ｂを斜めから照射する場合には、照明光を導く平面鏡３が障害物となる。よって、実質的なNAは、そのシュバルツシルト光学系の本来のNAの半分以下、すなわち、0.135以下になってしまう。
【００９５】
これに対して、本実施形態では、ビームスプリッタ２０３を用いることで、XUV光ＸＵＶ２０４の中心軸２１２をEUVマスク２１０の上面に対して略垂直で入射することができる。これにより、シュバルツシルト光学系を構成する投影光学系の第１反射鏡２０４をフルに利用することができる。よって、NAを0.27程度まで大きくすることができる。したがって、EUVマスク２１０のパターン検査を高感度に行うことができる。
【００９６】
なお、本実施形態のパターンの検査装置２００では、検査対象物はEUVマスク２１０としているが、これに限らない。EUVマスク２１０の代わりに、ウエハ、例えば、シリコンウエハを検査することもできる。このように、パターンの検査装置２００はウエハの検査装置として利用してもよい。この場合には、以下に説明するように、従来よりも高感度にウエハの検査をすることができる。
【００９７】
ウエハの検査装置も、マスクの検査装置と同様に、紫外光を用いた装置が一般的に利用されている。そのようなウエハの検査装置における検査波長は、最短波長でも、露光装置で利用されるArFエキシマレーザと同じ193nmである。また、投影光学系にNAの大きなレンズを用いても、NAは約0.9が最大限である。このため、限界解像度は53.6nmとなる。これに対して、本実施形態のパターンの検査装置２００では、検査波長は約40nmであり、投影光学系２２０のNAは0.27である。したがって、限界解像度は、約37nmになる。その結果、従来のパターンの検査装置に比較して、解像性能を約30％も向上させることができる。なお、波長193nmの紫外レーザを光源に用いた従来のパターンの検査装置としては、例えば、非特許文献５において開示されている。
【００９８】
実施形態４．
次に、実施形態４を説明する。図１２は、実施形態４に係るパターンの検査装置を例示した断面図である。図１２に示すように、パターンの検査装置３００は、XUV光源３０１、楕円面鏡３０２ａ及び３０２ｂ、第１反射鏡３０４、第２反射鏡３０５、第３反射鏡３０６、第４反射鏡３０７及び検出器３０８を備えている。このうち、第１反射鏡３０４、第２反射鏡３０５、第３反射鏡３０６及び第４反射鏡３０７は、投影光学系３２０を構成している。パターンの検査装置３００は、このような構成により、パターンを有する基板のパターンを検査する。パターンを有する基板は、例えば、EUVマスク３１０である。
【００９９】
XUV光源３０１は、波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する。XUV光源３０１は、例えば、実施形態１のXUV光源１と同様に、アルゴン（Ar）とネオン（Ne）の混合ガスからプラズマを生成させ、照明光として、XUV光ＸＵＶ３０１を出射する。取り出されたXUV光ＸＵＶ３０１は、30〜50nmの波長の間、例えば、40nmの波長付近に、強い発光ラインを含んでいる。取り出されたXUV光ＸＵＶ３０１は、多層膜から成る楕円面鏡３０２ａに入射する。
【０１００】
楕円面鏡３０２ａは、入射したXUV光ＸＵＶ３０１を、多層膜から成る楕円面鏡３０２ｂに反射する。楕円面鏡３０２ｂは、楕円面鏡３０２ａで反射されたXUV光ＸＵＶ３０１を、EUVマスク３１０に対して反射する。楕円面鏡３０２ｂで反射されたXUV光ＸＵＶ３０２は、EUVマスク３１０の検査領域を照射する。その際に、XUV光ＸＵＶ３０２の光軸の中心入射角は、EUVマスク３１０の上面に対して、45°〜60°、例えば、60°（斜入射角としては30°）となっている。
【０１０１】
照射されたEUVマスク３１０からの光のうち、正反射光以外の回折光の一部が上方に進む。このように、本実施形態において、照射されたパターンを有する基板からの光は、反射光ではなく、回折光となっている。上方に進む回折光の一部は、投影光Ｓ３００となって、拡がりながら第１反射鏡３０４に入射する。第１反射鏡３０４に入射した投影光Ｓ３００は、第１反射鏡３０４で反射し、集光しながら第２反射鏡３０５に入射する。本実施形態においても、第１反射鏡３０４は、照射光を照射されたEUVマスク３１０からの光（回折光）を反射する。投影光Ｓ３００を、第１反射鏡３０４における孔を囲む円環状の部分で反射させる。第２反射鏡３０５に入射した投影光Ｓ３００は、第２反射鏡３０５で反射し、上方に進む。これを投影光Ｓ３０１とする。
【０１０２】
投影光Ｓ３０１は、第１反射鏡３０４における孔を通って上方に進み、第３反射鏡３０６で反射する。第３反射鏡３０６で反射した投影光Ｓ３０１は、さらに第４反射鏡３０７で反射して、検出器（ＴＤＩカメラ）３０８のセンサー部に投影される。以上のように、第１反射鏡３０４、第２反射鏡３０５、第３反射鏡３０６及び第４反射鏡３０７で構成された投影光学系３２０によって、EUVマスク３１０上のパターンが検出器３０８のセンサー面に約500倍で投影される。
【０１０３】
本実施形態においても、実施形態３と同様に、投影光学系３２０のNAが0.27になっている。すなわち、投影光学系３２０の第１反射鏡３０４をフルに利用することができる。よって、XUV光ＸＵＶ３０１の波長が40nmの場合、検出器３０８で検出可能な限界解像度は37nmとなる。したがって、本実施形態のパターン検査装置３００でも、従来における紫外光を用いたパターン検査装置に比べて、解像性能を約30％も向上させることができる。
【０１０４】
本実施形態では、照明光のXUV光ＸＵＶ３０２は斜入射であり、EUVマスク３１０における正反射光は投影光学系３２０内に進まない。すなわち、暗視野照明に基づくパターン検査装置になっている。
【０１０５】
図１３は、EUVマスクの反射率を例示したグラフであり、横軸は、照射光としてのXUV光のＳ波の波長を示し、縦軸は反射率を示し、入射角（Incident Angle：IA）は、それぞれ、（ａ）IA＝0°、（ｂ）IA＝40°、（ｃ）IA＝45°、（ｄ）IA＝50°、（ｅ）IA＝55°、（ｆ）IA=60°である。図１３に示すように、波長が約40nmのXUV光ＸＵＶ３０２の入射角が60°において、反射率は約60％と高くなっている。これにより、投影光Ｓ３００の強度は、高速でパターンの検査を行うために十分な強度となっている。
【０１０６】
ただし、実際のパターンの検査は、10％以上の反射率を有していれば十分に行うことができる。したがって、図１３に示すように、入射角を45°以上にすることにより、パターンの検査に用いることができる。ただし、60°を超えるとEUVマスク３１０のパターン面を保護しているEUVペリクルでの損失が急激に増えだすことから、照射光の光軸の中心入射角は、EUVマスク３１０の上面に対して、45°〜60°が好ましい。なお、図１３の計算結果のグラフは、CXRO（The Center for X-ray Optics）が提供する計算サービスを利用したものであり、CXROのウェブページに掲載されている（http://www.cxro.lbl.gov/AIT）。ただし、この計算サービスでは、波長約40nm以下でないと計算できないが、グラフに示された計算結果の曲線を考えれば、波長40nm以上はさらに反射率が高くなることが予想できる。また、EUVペリクルでの照明光の反射率に関しては、EUVペリクルが例えばシリコンから成り、照明光の波長が40nmでＳ波の場合、図１４に示したように、斜入射角30°以下（入射角60°以上）になると、反射率が50％を超すことが同CXROのウェブページにおける計算より示される。
【０１０７】
実施形態５．
次に、実施形態５を説明する。図１５は、実施形態５に係るパターンの検査装置を例示した断面図である。図１５に示すように、パターンの検査装置４００は、XUV光源４０１、楕円面鏡４２１、放物面鏡４２２、凸型円錐鏡４２３、凹型円錐鏡４２４、放物面鏡４２５、第１反射鏡４０４、第２反射鏡４０５、第３反射鏡（図示せず）、第４反射鏡（図示せず）及び検出器（図示せず）を備えている。このうち、第１反射鏡４０４、第２反射鏡４０５、第３反射鏡及び第４反射鏡は、投影光学系４２０を構成している。パターンの検査装置４００は、このような構成により、パターンを有する基板のパターンを検査する。パターンを有する基板は、例えば、ウエハ４１０である。
【０１０８】
XUV光源４０１は、波長が30〜70nmのXUV光を含む照射光を生成する。取り出されたXUV光ＸＵＶ４０１は、楕円面鏡４２１で反射する。楕円面鏡４２１で反射されたXUV光ＸＵＶ４０１は、放物面鏡４２２に入射する。放物面鏡４２２は、楕円面鏡４２１で反射されたXUV光ＸＵＶ４０１を、平行ビームのXUV光ＸＵＶ４０２として凸型円錐鏡４２３に対して反射する。
【０１０９】
凸型円錐鏡４２３は、反射面が凸型の円錐形となっている。凸型円錐鏡４２３は、円錐形の中心軸方向に放物面鏡４２２が位置するように配置されている。凸型円錐鏡４２３は、中心軸方向から入射した平行ビームのXUV光ＸＵＶ４０２を、リング状のビームとして反射する。
【０１１０】
凹型円錐鏡４２４は、中央に孔が形成されている。凹型円錐鏡４２４のリング状の反射面は、凹型の円錐形となっている。円錐形の中心軸を凸型円錐鏡４２３の中心軸と一致させる。そして、凹型円錐鏡４２４の反射面を、凸型円錐鏡４２３の反射面と対向させる。また、放物面鏡４２２から反射された平行ビームのXUV光ＸＵＶ４０２を、凹型円錐鏡４２４の孔を通し、凸型円錐鏡４２３で反射させる。そして、凸型円錐鏡４２３で反射させたリング状の反射光を、凹型円錐鏡４２４に入射させる。これにより、凹型円錐鏡４２４は、凸型円錐鏡４２３で反射されたリング状のXUV光ＸＵＶ４０２を、リング状の平行ビーム（XUV光ＸＵＶ４０３）として、放物面鏡４２５に対して反射する。
【０１１１】
放物面鏡４２５は、中央に孔が形成されている。ウエハ４１０からの投影光Ｓ４００が放物面鏡４２５の孔を通って上方に向かうように、放物面鏡４２５は、ウエハ４１０の上方に配置されている。放物面鏡４２５は、凹型円錐鏡４２４で反射されたリング状の平行ビーム（XUV光ＸＵＶ４０３）を反射する。放物面鏡４２５で反射されたXUV光ＸＵＶ４０３は、パターンを有する基板、例えば、ウエハ４１０の上面で集光する。集光したXUV光ＸＵＶ４０３は、ウエハ４１０を照射する。照射されたウエハ４１０からの光は、投影光Ｓ４００となって上方へ進む。このとき、投影光Ｓ４００は、放物面鏡４２５の孔を通って、第１反射鏡４０４に入射する。その他の構成は、前述の実施形態４と同様である。本実施形態でも、第１反射鏡２０４は、照射光を照射されたウエハ４１０からの光を反射する。投影光Ｓ４００を、第１反射鏡４０４における孔を囲む円環状の部分で反射させる。
【０１１２】
本実施形態によると、照明光ＸＵＶ４０３がウエハ４１０における検査領域に対して、周囲360°の方向から斜入射照明することになる。従って、投影像はパターンの方向に依存せず、均一な解像性能を得ることができる。
【０１１３】
図１６は、シリコンの表面におけるXUV光の反射率を例示したグラフであり、横軸はXUV光のＳ波の波長を示し、縦軸は反射率を示し、入射角（IA）は、それぞれ、（ａ）IA＝0°、（ｂ）IA＝30°、（ｃ）IA＝45°、（ｄ）IA＝60°、（ｅ）IA＝70°、（ｆ）IA=80°である。図１５に示すように、入射角が大きくなると反射率が大きくなり、また、波長が短くなると反射率は低くなる。入射角が60°の場合、波長40nmでは約45％の反射率となっており、十分な感度で検査することができる。
【０１１４】
ウエハ検査では、パターンが形成されたウエハの表面の材質は様々である。ウエハ４１０として、シリコンウエアが利用されていても、表面はシリコンでない場合があり、絶縁膜である二酸化珪素（SiO2）である場合も多い。
【０１１５】
図１７は、二酸化珪素の表面におけるXUV光の反射率を例示したグラフであり、横軸はXUV光のＳ波の波長を示し、縦軸は反射率を示し、入射角（IA）は、それぞれ、（ａ）IA＝30°、（ｂ）IA＝45°、（ｃ）IA＝50°、（ｄ）IA＝55°、（ｅ）IA＝60°、（ｆ）IA=70°である。図１６に示すように、入射角が55°の場合に波長40nmにおいて反射率は約10％になることが判る。従って、ウエハ検査の場合は、照明光の光軸の中心入射角としては55°以上（言い換えると、35°以下の斜入射角）であることが好ましい。ただし、70°を超えるとパターンの厚みにより検査が困難になる。よって、照射光の光軸の中心入射角は、ウエハ４１０の上面に対して、55°〜70°が好ましい。
【０１１６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。
【符号の説明】
【０１１７】
１  XUV光源、
１ａ  XUV光
１ｂ  XUV光
２ａ  楕円面鏡
２ｂ  楕円面鏡
３  平面鏡
４  EUVマスク
４ａ  マスク基板
４ｂ  EUVペリクル
５  シュバルツシルト光学系
５ａ  凹面鏡
５ｂ  凸面鏡
６  凹面鏡
７  検出器
４１  基板
４２  多層膜
４３  保護膜
４４  吸収体
４５  ペリクルフレーム
１００  EUVマスクの検査装置
Ｓ１  反射光
Ｓ２  反射光
Ｓ３  反射光
２００  パターンの検査装置
２０１、３０１、４０１  XUV光源
２０２ａ、２０２ｂ、３０２ａ、３０２ｂ、４２１  楕円面鏡
２０３  ビームスプリッタ
２０４、３０４、４０４  第１反射鏡
２０５、３０５、４０５  第２反射鏡
２０６、３０６  第３反射鏡
２０７、３０７  第４反射鏡
２０８、３０８  検出器
２０９  ストッパ
２１０、３１０  EUVマスク
２１１  照射部
２１２  中心軸
２２０、３２０、４２０  投影光学系
４１０  ウエハ
４２２、４２５  放物面鏡
４２３  凸型円錐鏡
４２４  凹型円錐鏡
Ｓ２００、Ｓ２０１、Ｓ２０２、Ｓ３００、Ｓ３０１、Ｓ４０１  投影光
ＸＵＶ２０１、ＸＵＶ２０２、ＸＵＶ２０３、ＸＵＶ２０４、ＸＵＶ２０５、ＸＵＶ２０６、ＸＵＶ２０７、ＸＵＶ３０１、ＸＵＶ３０２、ＸＵＶ４０１、ＸＵＶ４０２、ＸＵＶ４０３  XUV光
【図１】
2016206171.tif 000003
【図２】
2016206171.tif 000004
【図３】
2016206171.tif 000005
【図４】
2016206171.tif 000006
【図５】
2016206171.tif 000007
【図８】
2016206171.tif 000008
【図９】
2016206171.tif 000009
【図１０】
2016206171.tif 000010
【図１１】
2016206171.tif 000011
【図１２】
2016206171.tif 000012
【図１３】
2016206171.tif 000013
【図１４】
2016206171.tif 000014
【図１５】
2016206171.tif 000015
【図１６】
2016206171.tif 000016
【図１７】
2016206171.tif 000017
【図６】
2016206171.tif 000018
【図７】
2016206171.tif 000019