JP4596801B2

JP4596801B2 - マスク欠陥検査装置

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Publication number: JP4596801B2
Application number: JP2004081766A
Authority: JP
Inventors: 明彦関根; 育直磯村; 利之渡辺; 真児杉原; 力小川
Original assignee: Toshiba Corp; Topcon Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Topcon Corp
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2024-03-22
Also published as: US7760349B2; JP2005266622A; US20050213084A1

Description

本発明は、半導体の製造に使用されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成されたパターンを有するマスクの欠陥（例えば、断線、細り、又は異物の付着）を検査するマスク欠陥検査装置の改良に関する。

従来から、半導体の製造に使用されるフォトマスクに形成されたパターンの欠陥を検査するマスク欠陥検査装置には、パターンが描かれたチップを一個の検出光学系を用いて観察し、この観察画像を設計データによる基準画像と比較してマスクの欠陥を比較するようにしたものが知られている。

また、この種の従来のマスク欠陥検査装置では、検出光学系として反射照明光学系と透過照明光学系とを有し、マスクの欠陥をより一層高感度に行うことができるようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、近時、この種のマスク欠陥検査装置では、半導体デバイスの微細化の進展に伴って、露光や検査に用いられる照明光がより一層短波長化され、深紫外線（ＤＵＶ）が照明光として利用されるようになってきている。

その一方、マスク欠陥検査装置に用いられる検出光学系は、高分解能顕微鏡と同等の性能を有しており、高ＮＡの対物レンズを用いるため、解像力が高いが焦点深度が浅いという性質を有し、短波長になればなるほど焦点深度が浅くなるという性質を有している。

そこで、この種の従来の装置では、検出光学系のピント面を微調整して検査を行うと共に、透過光照明光による検査と反射光照明光による検査とを切り換えて行うことにより、検出した欠陥が主として膜形成物質の残りであるかマスクへの異物の付着であるかを識別したりしている。
特開平１０−９７０５３号公報

ところが、この種のマスク検査装置では、短波長化が要請されて焦点深度が浅くなる傾向にある一方において、検査対象としてのマスクのパターンの膜厚寸法は厚くなる傾向にあり、透過照明による検査と反射照明による検査とでピント面の微調整に厳しい精度が要求されると共に、その調整範囲を大きくすることが要求され、マスクの欠陥検査の迅速性、マスクの欠陥の識別性の面で支障が生じている。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、照明光の短波長化にもかかわらずかつマスクのパターンの膜厚が厚くなってもマスクの欠陥検査を一度に行うことができかつその欠陥の種類の識別も容易に行うことができるマスク欠陥検査装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載のマスク欠陥検査装置は、パターンが形成されたマスクの異なる領域を照明する複数個の照明光学系と、前記マスクに臨む対物レンズと、パターン像を得る検出センサをそれぞれ有しかつ前記対物レンズを通じ、複数個の照明領域のうちの少なくとも1個の照明領域から発した光のみを反射する反射ミラーによって分離された互いに異なる照明領域からの照明光をそれぞれ採り込む少なくとも一対の検出光学系とが設けられ、前記各検出光学系は開口角を調節する開口角調節手段を有し、前記各開口角調節手段はそれぞれ独立に開口角を設定可能であり、異なる開口角で得られた同一領域におけるパターン像を比較して欠陥の種類の識別を行うことを特徴とする。

請求項２に記載のマスク欠陥検査装置は、パターンが形成されたマスクの異なる領域を照明する照明光学系と、前記マスクに臨む対物レンズと、パターン像を得る検出センサをそれぞれ有しかつ前記対物レンズを通じ、複数個の照明領域のうちの少なくとも1個の照明領域から発した光のみを反射する反射ミラーによって分離された互いに異なる照明領域からの照明光をそれぞれ採り込む少なくとも一対の検出光学系とが設けられ、前記照明光学系はそれぞれ開口角を調節する開口角調節手段を有し、前記各開口角調節手段はそれぞれ独立に開口角を設定可能であり、異なる開口角で得られた同一領域におけるパターン像を比較して欠陥の種類の識別を行うことを特徴とする。

請求項３に記載のマスク欠陥検査装置は、前記各検出光学系にその開口角を調節する開口角調節手段が設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載のマスク欠陥検査装置は、前記照明光学系の一方が透過照明光により前記マスクを照明する透過方式照明光学系であり、前記照明光学系の他方が反射照明光により前記マスクを照明する反射方式照明光学系であり、前記検出光学系の一方が前記透過照明光により照明された領域からの照明光を採り込む透過検出光学系であり、前記検出光学系の他方が前記反射照明光により照明された領域からの像を採り込む反射検出光学系であることを特徴とする。

請求項５に記載のマスク欠陥検査装置は、前記検出センサにより得られるパターン像が前記マスクの膜厚方向に対して変化するように前記マスクの膜厚方向のパターン部位と前記検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を変更する合焦関係変更手段をさらに有することを特徴とする。

請求項１、２に記載の発明によれば、検出センサに得られるパターン像の焦点深度を変更することができ、欠陥の識別を迅速に行うことができる。

請求項３ないし請求項５に記載の発明によれば、欠陥の詳細な識別を迅速に行うことができる。

以下に、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

（実施例１）
図１は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第１実施例を示し、この図１において、１は照明光源、２は照明光学系、３はコンデンサレンズ、４は試料としてのマスク、ＯＬは対物レンズである。

マスク４には、例えば、図２に模式的に示すように、透明基板としての石英ガラス５の表面に膜形成物質としてのＣｒによりパターン６が形成される。そのマスク４に形成されるパターン６の膜厚方向の断面構造には各種のものがあり、図３（ａ）は石英ガラス５の表面に膜形成物質としてのＣｒ膜を設けてパターン６を形成したもの、図３（ｂ）は石英ガラス５の表面５ａにＣｒ膜を等間隔で設けると共に、Ｃｒ膜とＣｒ膜との間に位相シフタ物質７を設けてパターン６を形成したもの、図３（ｃ）は石英ガラス５の表面５ａにＣｒ膜を等間隔で設けると共に、石英ガラス５の表面に溝８を刻設してパターン６を形成したものである。

この種のマスク４は、石英ガラス５の表面５ａにＣｒを蒸着し、フォトレジストを塗布した後、その一部を露光し、エッチングによりＣｒを除去すること等によって形成されるが、平面的に見た場合、図４（ａ）に模式的に示すように、パターン６を形成するＣｒの一部が除去されてパターン６が細くなるというパターン細り欠陥９、図４（ｂ）に示すようにパターン６を形成するＣｒとＣｒとを橋渡しするようにして膜形成物質としてのＣｒが残存するという膜形成物質残存欠陥１０、図４（ｃ）に示すようにパターン６を形成するＣｒの表面６ａへの異物の付着という異物付着欠陥１１等の各種の欠陥が存在する場合がある。

これらの欠陥をパターン６の膜厚方向に断面して見た場合、例えば、異物付着欠陥１１は図５（ａ）に示すようにＣｒ膜の表面６ａに存在することもあれば、図５（ｂ）に示すように位相シフタ物質７の表面又は石英ガラス５の表面５ａに存在していたり、図５（ｃ）に示すように溝８に存在していたりすることがあり、また、膜形成物質残存欠陥１０は、図５（ｃ）に示すように、石英ガラス５の表面５ａではなく、Ｃｒ膜の表面６ａとＣｒ膜の表面６ａとの間を掛け渡すようにして存在する場合もある。

照明光源１にはレーザーが用いられ、照明光学系２はレーザ可干渉性低減機構とインテグレータとを備えており、この照明光学系２の構造は例えば、特開２００２−３９９６０号公報、特願２００３−２０９０４３号に開示されているので、その詳細な説明は省略する。

マスク４はコンデンサレンズ３を用いて周知のケーラー照明法によって照明され、照明光源１は、図６に模式的に示すように、集光レンズ１２によってコンデンサレンズ３の前側焦点面ｆ１にいったん光源像１’として結像され、前側焦点面ｆ１から出射された照明光は平行光束Ｐとしてマスク４を照明する。

１３は開口絞りである。ここでは、その開口絞り１３は、図７に模式的に示すように開口絞り１３ａ、１３ｂとを有し、照明光学系２は、マスク４の異なる領域１４ａ、１４ｂを照明する。その開口絞り１３ａ、１３ｂは後述する信号処理系によって制御され、開口絞り１３ａ、１３ｂは対物レンズＯＬに入射する照明光の光束を調節する開口角調節手段として機能する。

対物レンズＯＬはそのマスク４に臨んでいる。マスク４にはその対物レンズＯＬを介して検出光学系１５、１６が臨んでいる。検出光学系１５は、図７に模式的に示すように、対物レンズＯＬを通じて得られる領域１４ａからの透過照明光を採り込んで領域１４ａに基づくパターン像を検出センサ１７に形成する合焦レンズ１８を有し、検出光学系１６は、対物レンズＯＬを通じて得られる領域１４ｂからの透過照明光を採り込んで領域１４ｂのパターンの像を検出センサ１９に形成する合焦レンズ２０を有する。ここでは、領域１４ａ、１４ｂの位置関係を対物レンズＯＬの光軸Ｏ１に直交する平面内で見た場合、図８に模式的に示すように、領域１４ａと領域１４ｂとは光軸Ｏ１を挟んで対称位置に設けられている。なお、２１はその領域１４ｂからの照明光を合焦レンズ２０に向けて反射する全反射ミラーである。

マスク４は、図１に示すマスク位置制御機構２２によって対物レンズＯＬの光軸方向（矢印Ｘ−Ｘ’方向）に移動可能とされ、マスク４の石英ガラス５の表面５ａから対物レンズＯＬの中心までの距離Ｌが変更可能とされている。

対物レンズＯＬに対する物面Ｍ１と像面Ｍ２との共役関係は、対物レンズＯＬの光学性能によって定まり、図９に模式的に示すように、石英ガラス５の表面５ａの領域１４ａ、１４ｂが物面Ｍ１上にあり、検出センサ１７、１９が像面Ｍ２上にあるとすると、検出センサ１７、１９には石英ガラス５の表面５ａの領域１４ａ、１４ｂに存在するパターン部位に対応するパターン像が形成される。

ここで、マスク４を矢印Ｘ方向に光軸Ｏ１に沿って移動させて、石英ガラス５の裏面５ｂを物面Ｍ１に位置させると、検出センサ１７、１９には石英ガラス５の裏面５ｂの領域１４ａ’、１４ｂ’に存在するパターン部位に対応するパターン像が形成される。

すなわち、マスク位置制御機構２２によりマスク４と対物レンズ１４との間の距離Ｌを変えると、物面Ｍ１のマスク４に対する膜厚方向位置が相対的に変化するため、検出センサ１７、１９により得られるパターン部位のパターン像が膜厚方向に変化する。従って、マスク位置制御機構２２は、検出センサ１７、１９により得られるパターン像がマスク４の膜厚方向に対して変化するようにマスク４の膜厚方向のパターン部位と検出センサ１７、１９により得られるパターン像との合焦関係を変更する合焦関係変更手段として機能する。

検出光学系１５、１６には合焦制御機構２３、２４がそれぞれ設けられ、この合焦制御機構２３、２４は合焦レンズ１８、２０をその光軸方向（Ｙ−Ｙ’方向）に制御する機能を有する。マスク４と対物レンズＯＬとの距離Ｌを一定に保持して、この合焦レンズ１８、２０を光軸方向に調整すると、像面Ｍ２に対する合焦レンズ１８、２０によるパターン像の合焦位置が変わり、検出センサ１７、１９に形成されるパターン像のピントの微調整が行われる。従って、合焦制御機構２３、２４も検出センサ１７、１９により得られるパターン像がマスク４の膜厚方向に対して変化するようにマスク４の膜厚方向のパターン部位と検出センサ１７、１９により得られるパターン像との合焦関係を変更する合焦関係変更手段として機能することになる。

そのマスク位置制御機構２２、合焦制御機構２３、２４は信号処理系２５によって制御され、信号処理系２５は検出センサ１７、１９に得られたパターン像を設計的に予定されている基準画像と比較して、マスク４の欠陥の有無を検査する。

また、信号処理系２５は検出センサ１７、１９により得られたパターン像を画像データとして画像モニタ（図示を略す）に出力し、このマスク欠陥検査装置では、画像モニタの画面上でパターン像が観察可能とされている。

欠陥の種類の識別は、例えば、石英ガラス５の表面５ａにピントが合ったときに得られたパターン像による欠陥と膜形成物質の表面にピントが合ったときに得られたパターン像による欠陥とを比較検討することにより行う。

パターン６の膜厚方向の断面構造は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に例示するように各種のものが存在するので、信号処理系２５にこの断面構造に従ったデータを予め記憶させ、検査すべきマスク４の断面構造によって、マスク４の対物レンズＯＬに対する距離を決定するようにすれば、欠陥検査を迅速に行うことができる。

また、マスク４の膜厚方向のパターン部位と検出センサ１７、１９により得られるパターン像との合焦関係を、マスク４に付着した異物を検査するのかパターンを形成する膜形成物質の残存物を検査するのかの検査対象情報に基づいて、マスク４の対物レンズＯＬに対する距離を決定するようにしても良い。

検出光学系１５、検出光学系１６の開口絞り１８ａ、２０ａにより物側の開口角が調節されるため、領域１４ａ、１４ｂにおける焦点深度が変化する。

一方、照明光学系における開口絞り１３ａ、１３ｂを調節することにより、領域１４ａ、１４ｂへの照明光束を変化させると、エッジがシャープなパターン像が得られるので、焦点深度の変化と組み合わせることにより鮮明で高精度なパターン像を得るようにすることができる。

このため、設計では透過すべき箇所のパターン６に膜形成物質が残存しているような場合、焦点深度が深いパターン像では、膜形成物質の表面６ａから石英ガラス５の表面５ａまでのパターン画像が得られるが、焦点深度が浅いパターン像でＣｒの表面６ａにピントを合わせた場合には、表面６ａのパターン像はぼけて得られないため、深い深度で得られたパターン像で欠陥が検出されながら浅い深度のパターン像で欠陥が検出されなかったときには、膜形成物質残存であると識別できることになる。
（実施例２）
図１０は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第２実施例を示す模式図である。このマスク欠陥検査装置では、各検出光学系１５、１６に合焦レンズ１８、２０を通して得られた照明光を二分割するハーフミラー２６、２７が設けられている。このハーフミラー２６、２７の反射方向先方には、検出センサ１７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂがそれぞれ設けられている。

その検出センサ１７ａからハーフミラー２６までの距離Ｌ１と検出センサ１７ｂからハーフミラー２６までの距離Ｌ２とは互いに異ならされている。同様に、その検出センサ１９ａからハーフミラー２７までの距離Ｌ１’と検出センサ１９ｂからハーフミラー２７までの距離Ｌ２’も互いに異ならされている。従って、像面Ｍ２に対する検出センサ１７ａ（１９ａ）と検出センサ１７ｂ（１９ｂ）との距離が異なることになり、このように、複数個の検出センサを少なくとも一方の検出光学系に像面Ｍ２に対する距離を異ならせて設ける構成とすると、ピント面が各検出センサ１７ａ（１９ａ）、１７ｂ（１９ｂ）についてそれぞれ異なることになり、各検出センサ１７ａ（１９ａ）により得られるパターン像と検出センサ１７ｂ（１９ｂ）により得られるパターン像とはマスク４の厚さ方向の互いに異なるパターン部位の像となり、マスク４の厚さ方向いずれのパターン部位に欠陥があるのかを迅速に識別できることになる。

例えば、図５（ｃ）に示すように、石英ガラス５の表面５ａに異物付着欠陥１１が存在するのか溝８に異物付着欠陥１１が存在するのかを迅速に検査できる。

この場合にも、検出光学系１５、１６に設けられている開口絞り１８ａ、２０ａを独立にそれぞれ調節することにより焦点深度を変更することができる。
（実施例３）
図１１は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第３実施例を示す模式図である。このマスク欠陥検査装置では、照明光学系２は、マスク４の石英ガラス５の表面５ａの側からマスク４を照明する透過方式照明光学系２Ａと、マスク４の石英ガラス５の裏面５ｂの側からマスク４を照明する反射方式照明光学系２Ｂとを備えている。ここでは、透過方式照明光学系２Ａに、透過照明光と反射照明光との間で照明光の切り換えを行う照明光切り換え機構２Ｃが設けられている。

その反射方式照明光学系２Ｂは、図１２に示すように、図示を略す集光レンズと対物レンズＯＬに向けて照明光を反射する反射ミラー２８を備え、ケーラー照明法によりマスク４を照明するもので、集光レンズは対物レンズＯＬの焦点面に光源１の光源像を形成し、対物レンズＯＬはその照明光を平行光束に変換して反射照明光として領域１４ａを照明する。

その透過方式照明光学系２Ａにはコンデンサレンズ３の前側に開口絞り１３ａが設けられ、反射方式照明光学系２Ｂには対物レンズＯＬの後側に開口絞り１３ｂが設けられている。

検出光学系１５はその領域１４ａに対物レンズＯＬを介して臨むように設置され、検出光学系１６はその領域１４ｂに対物レンズＯＬを介して臨むように設置され、検出光学系１６は透過照明光により照明された領域１４ｂのパターン像を検出センサ１９に形成する透過検出光学系として機能し、検出光学系１５は反射照明光により照明された領域１４ａのパターン像を検出センサ１７に形成する反射検出光学系として機能する。

その検出光学系１５の合焦レンズ１８の前側には、像側の光量を調節する開口絞り１８ａが設けられ、その検出光学系１６の合焦レンズ２０の前側には、像側の光量を調節する開口絞り２０ａが設けられている。その開口絞り１８ａ、２０ａはそれぞれ独立に調節可能とされ、これを適宜調節すると実施例１、実施例２と同様に焦点深度が変更され、その開口絞り１８ａ、２０ａも開口角を調節する開口角調節手段として機能する。

同じ領域を透過光方式と反射光方式とにより同時に照明してパターン像を同一の検出光学系に採り込むと、パターン像同士が重なり合うため、像の区別が容易でないが、このように、検出光学系１５、１６を透過検出光学系と反射検出光学系とに使い分け、かつ、同時に異なる領域１４ａ、１４ｂを照明することにすれば、パターン像が重なることなく同時に採り込むことができ、異物がマスク４に付着しているか、マスク４にパターンを形成するための膜形成物質が残存しているかの識別を迅速に行うことができる。

この場合にも、マスク４の膜厚方向のパターン部位と検出センサ１７、１９により得られるパターン像との合焦関係を、マスク４に付着した異物を検査するのかパターンを形成する膜形成物質の残存物を検査するのかの検査対象情報に基づいて、マスク４の対物レンズＯＬに対する距離Ｌを決定するようにすることができる。

すなわち、検査前に行うキャリブレーションにより、石英ガラス５の表面５ａの位置と膜形成物質の表面６ａの位置とを算出し、検査対象がマスク４に付着している膜形成物質の残存物であるのか、マスク４に付着している異物であるのかに基づいて、検出センサ１７、１９のピントの合う位置を予め設定するようにすれば、欠陥検査の迅速性を確保することができる。

また、照明光切り換え機構２Ｃを用いて、照明光学系２Ａを透過照明による照明方式から反射照明による照明方式に切り換えることにすれば、同一の領域１４ｂについて透過照明によるパターン像と反射照明によるパターン像とを同一の検出光学系１６により採り込むことができ、これらのパターン像同士を比較することにより、欠陥の識別をより一層容易に行うことができる。

更に、照明光学系２の開口絞り１３ａ、１３ｂ、検出光学系１５、１６の開口絞り１８ａ、１８ｂを適宜調整すると、照明のシグマ値（σ値）が変化し、パターン像の見え方が変化するので、欠陥検査の詳細な識別を行う際に便利である。

ここで、照明のσ値とは、照明光学系２の開口角の値を検出光学系１５、１６の開口角で割った値であり、無次元の値であり、σ＝１は照明光学系２の開口角の値と検出光学系１５、１６の値とが同じ場合である。

この開口角の設定、σ値の設定は、信号処理系２４を用いて、欠陥検査前のキャリブレーション工程で実施すれば良い。

この実施例３では、透過検出光学系と反射検出光学系との両方を用いて同時に異なる領域を検査するに際し、開口絞り１３ａ、１３ｂ、１８ａ、１８ｂの値をそれぞれ独立に調整して照明のσ値を変えているので、欠陥検査の識別を詳細に行うに際し、反射検査と透過検査とを迅速に行うことができる。

なお、透過検出光学系と反射検出光学系とは、石英ガラス５の裏面５ｂに対物レンズＯＬを介して臨む面の側に設けられ、パターン６は表面５ａの側に設けられていても良く、裏面５ｂの側に設けられていても良い。

また、なお、その照明光切り換え機構２Ｃには、公知の構造を用いることができるので、その詳細な構造については説明を省略する。
（実施例４）
図１３は本発明に係わるマスク欠陥検査装置の第４実施例を示す模式図である。このマスク欠陥検査装置では、実施例２と同様に、各検出光学系１５、１６に合焦レンズ１８、２０を通して得られた照明光を二分割するハーフミラー２６、２７が設けられている。このハーフミラー２６、２７の反射方向先方には、検出センサ１７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂがそれぞれ設けられている。その検出センサ１７ａからハーフミラー２６までの距離Ｌ１と検出センサ１７ｂからハーフミラー２６までの距離Ｌ２も、実施例２と同様に互いに異ならされている。更に、その検出センサ１９ａからハーフミラー２７までの距離Ｌ１’と検出センサ１９ｂからハーフミラー２７までの距離Ｌ２’も互いに異ならされている。

この実施例４では、各検出センサ１７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂはセンサ移動機構２９、３０によりその検出光学系１５、１６の光軸方向にそれぞれ移動可能とされている。

また、この実施例４では、合焦レンズ１８、２０の手前に開口絞り１８ａ、２０ａを設ける代わりに、各検出センサ１７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂのそれぞれ手前に開口絞り１７ｃ、１７ｄ、１９ｃ、１９ｄが設けられている。

開口絞り１３ａ、１３ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１９ｃ、１９ｄの開口角の値は、マスク４の構造のデータに基づき予め信号処理系２４に入力しておけば、演算の手間が省けて便宜である。

このものでは、マスク４と対物レンズＯＬとの距離Ｌを一定に保持して、かつ、合焦レンズ１８、２０の対物レンズＯＬに対する位置関係を一定に保持して、この検出センサ１７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂを光軸方向に移動させると、像面Ｍ２に対する検出センサ１７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂによるパターン像の合焦位置が変わり、検出センサ１７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂに形成されるパターン像のピントの微調整が行われる。

従って、この実施例４では、センサ移動機構２９、３０が検出センサ１７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂにより得られるパターン像をマスク４の膜厚方向に対して変化させるようにマスク４の膜厚方向のパターン部位と検出センサ１７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂにより得られるパターン像との合焦関係を変更する合焦関係変更手段として機能することになる。

以上、各実施例では、マスク４を対物レンズＯＬに対してその光軸方向に移動させて対物レンズＯＬとマスク４との距離Ｌを変化させるマスク移動機構により合焦関係変更手段を構成したが、対物レンズＯＬを光軸方向に移動させる対物レンズ移動機構により合焦関係変更手段を構成しても良い。

本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例１の光学系を模式的に示す図である。マスクに形成されたパターンの一例を示す模式図である。マスクの種類を説明するための図であって、（ａ）は石英ガラスの表面に膜形成物質により所定のパターンを形成した状態を示し、（ｂ）は石英ガラスの表面に膜形成物質と位相シフタとによりパターンを形成した状態を示し、（ｃ）は石英ガラスの表面に膜形成物質を設けると共に溝を刻設してパターンを形成した状態を示す。マスクに生じる欠陥の一例を示し、（ａ）はパターンの細りを示し、（ｂ）は膜形成物質と膜形成物質との間に膜形成物質が残存している場合を示し、（ｃ）は膜形成物質の表面に異物が付着している状態を示す。マスクに生じる欠陥を断面方向から見た場合の一例を示すもので、（ａ）は膜形成物質の表面に付着した異物を示し、（ｂ）は石英ガラスの表面と位相シフタ物質の表面に異物が付着して状態を示し、（ｃ）は溝に異物が付着していると共に、膜形成物質の表面に膜形成物質の残存物が存在する場合を示している。ケーラー照明法による照明光学系の一般的概念を説明するための光学図である。図１に示す照明光学系により照明されたマスクの異なる領域と、これらの領域に対応する検出光学系の配置関係を模式的に示す図である。図７に示す領域の対物レンズの位置関係を示す平面図である。マスクの膜厚方向パターン部位と物面と像面との関係を概念的に示す図である。本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例２の光学系を模式的に示す図である。本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例３の光学系を模式的に示す図である。図１１に示す検出光学系と照明領域との関係を模式的に示す図である。本発明に係わるマスク欠陥装置の実施例３の光学系を模式的に示す図である。

符号の説明

２…照明光学系
４…マスク
１３ａ、１３ｂ…開口絞り（開口角調節手段）
１５、１６…検出光学系
１７、１９…検出センサ
ＯＬ…対物レンズ

Claims

パターンが形成されたマスクの異なる領域を照明する複数個の照明光学系と、
前記マスクに臨む対物レンズと、
パターン像を得る検出センサをそれぞれ有しかつ前記対物レンズを通じ、複数個の照明領域のうちの少なくとも1個の照明領域から発した光のみを反射する反射ミラーによって分離された互いに異なる照明領域からの照明光をそれぞれ採り込む少なくとも一対の検出光学系とが設けられ、
前記各検出光学系は開口角を調節する開口角調節手段を有し、
前記各開口角調節手段はそれぞれ独立に開口角を設定可能であり、
異なる開口角で得られた同一領域におけるパターン像を比較して欠陥の種類の識別を行うことを特徴とするマスク欠陥検査装置。
パターンが形成されたマスクの異なる領域を照明する照明光学系と、
前記マスクに臨む対物レンズと、
パターン像を得る検出センサをそれぞれ有しかつ前記対物レンズを通じ、複数個の照明領域のうちの少なくとも1個の照明領域から発した光のみを反射する反射ミラーによって分離された互いに異なる照明領域からの照明光をそれぞれ採り込む少なくとも一対の検出光学系とが設けられ、
前記照明光学系はそれぞれ開口角を調節する開口角調節手段を有し、
前記各開口角調節手段はそれぞれ独立に開口角を設定可能であり、
異なる開口角で得られた同一領域におけるパターン像を比較して欠陥の種類の識別を行うことを特徴とするマスク欠陥検査装置。
前記各検出光学系にその開口角を調節する開口角調節手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のマスク欠陥検査装置。
前記照明光学系の一方が透過照明光により前記マスクを照明する透過方式照明光学系であり、
前記照明光学系の他方が反射照明光により前記マスクを照明する反射方式照明光学系であり、
前記検出光学系の一方が前記透過照明光により照明された領域からの照明光を採り込む透過検出光学系であり、
前記検出光学系の他方が前記反射照明光により照明された領域からの像を採り込む反射検出光学系であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のマスク欠陥検査装置。
前記検出センサにより得られるパターン像が前記マスクの膜厚方向に対して変化するように前記マスクの膜厚方向のパターン部位と前記検出センサにより得られるパターン像との合焦関係を変更する合焦関係変更手段をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のマスク欠陥検査装置。