JP2003066341A - レチクル検査装置 - Google Patents

レチクル検査装置

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JP2003066341A
JP2003066341A JP2001258532A JP2001258532A JP2003066341A JP 2003066341 A JP2003066341 A JP 2003066341A JP 2001258532 A JP2001258532 A JP 2001258532A JP 2001258532 A JP2001258532 A JP 2001258532A JP 2003066341 A JP2003066341 A JP 2003066341A
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objective lens
autofocus
sharpness
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JP2001258532A
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Terushi Tada
昭史 多田
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の変形等によるオートフォーカス機能の
誤差の発生を自動的に診断することができる信頼性が高
いレチクル検査装置を提供する。 【解決手段】 レチクル検査装置において、レチクル1
6の画像データを作成する画像データ化装置42を設
け、この画像データから画像の鮮明度を解析する鮮明度
解析装置44を設け、画像の鮮明度が所定の基準範囲に
入っているかどうかを判断する鮮明度判定装置45を設
け、画像の鮮明度が前記基準範囲を超えた場合にポジシ
ョンセンサ33の位置を修正するセンサ位置調整用ステ
ージ34を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レチクルにおける
欠陥の有無を検査するレチクル検査装置に関し、特に、
オートフォーカス装置を備え、このオートフォーカス装
置において発生する誤差を診断する自己診断機能及びこ
の診断結果に基づいて自動的にオートフォーカス装置の
修正を行う自動修正機能を備えたレチクル検査装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、レーザ光をレチクルに照射し
てこのレチクルにおける欠陥の有無を検査するレチクル
検査装置には、オートフォーカス装置が設けられてい
る。このオートフォーカス装置は、前記対物レンズと前
記レチクルの検査面との間の距離を測定し、両者が常に
最適な間隔を保つように対物レンズの位置を制御して、
前記レーザ光の焦点を前記レチクルの検査位置に一致さ
せるために使用されている。一般に、このようなオート
フォーカス装置には、欠陥を検査するための検査光をオ
ートフォーカスにも使用する非点収差法、ナイフエッジ
法及びオートフォーカス専用の光源を使用する斜入射法
等がある。
【0003】オートフォーカス装置は、カメラ、顕微鏡
及び半導体露光装置等、種々の装置において使用されて
いる。レチクル検査装置においては、近年の半導体素子
の微細化に伴い検査光学系のNA(Numerical Apertur
e:開口数)が大きくなったことから、オートフォーカ
ス調整精度として0.1μmレベルが要求されている。
【0004】この要求に応えるために、例えば、米国特
許6,052,478号においては、2系統の光学系を
備えた非点収差法によるオートフォーカス装置が提案さ
れている。このオートフォーカス装置においては、検査
光が被検査対称物により反射された反射光を分割して前
記2系統の光学系に入射させ、夫々の光学系におけるビ
ームスポットの形状を比較することによりオートフォー
カスの調整を行う。また、特開平10−030988号
公報及び特開平11−306554号公報においては、
斜入射法によるオートフォーカス装置が提案されてい
る。
【0005】これらの先行技術文献に開示された手法の
うち、斜入射法について説明する。図8は、従来の斜入
射法によるオートフォーカス装置を示す模式図である。
図8に示すように、従来のレチクル検査装置において
は、検査光学系10、オートフォーカス光学系30b及
びコントローラ系40bが設けられている。なお、図8
においては、図示の横方向をX方向(右方向を+X方
向、左方向を−X方向)、図示の縦方向をZ方向(上方
向を+Z方向、下方向を−Z方向)、紙面に垂直な方向
をY方向(奥に向かう方向を+Y方向、手前に向かう方
向を−Y方向)とする。
【0006】検査光学系10においては、検査用レーザ
光a0を−X方向に発振する検査用レーザ光源11が設
けられ、この検査用レーザ光a0の経路に沿って、検査
用レーザ光a0のビーム径を広げるテレスコープ12、
検査用レーザ光a0を−Z方向に反射するミラー13、
ミラー13により反射された検査用レーザ光a0を集光
する対物レンズ14、検査対象であるレチクル16を搭
載しこのレチクル16をX方向及びY方向に移動させる
XYステージ17がこの順に設けられている。また、レ
チクル16の後方には、レチクル16を透過した検査用
レーザ光a0(以下、検査用透過光a1という)を集光
するレンズ18及びこのレンズ18により集光されたレ
ーザ光a1が入力されこのレーザ光a1の強度を測定す
る透過光検査用センサ19が設けられている。更に、ミ
ラー13と対物レンズ14との間には、ミラー13によ
り反射した検査用レーザ光a0を透過させると共にレチ
クル16により反射した検査用レーザ光a0(以下、検
査用反射光a2という)を−X方向に偏向するビームス
プリッタ20、このビームスプリッタ20により偏向さ
れた検査用反射光a2を集光するレンズ21、レンズ2
1により集光された検査用反射光a2が入力されこの検
査用反射光a2の強度を測定する反射光検出用センサ2
2が設けられている。更にまた、対物レンズ14を支持
し対物レンズ14の高さを調整することにより対物レン
ズ14とレチクル16との間の距離を調整する対物レン
ズ高さ調整装置15が設けられている。
【0007】オートフォーカス光学系30bにおいて
は、オートフォーカス用レーザ光b0を−X方向に発振
するHe−Neレーザ光源31が設けられ、He−Ne
レーザ光源31の後方にはオートフォーカス用レーザ光
b0を反射するミラー32が設けられている。ミラー3
2は、オートフォーカス用レーザ光b0が−Z方向に反
射され、対物レンズ14の光軸c0と平行に且つ光軸c
0から離れた経路に沿って進み、対物レンズ14を介し
てレチクル16に斜めに入射されるように配置されてい
る。また、レチクル16により反射されたオートフォー
カス用レーザ光b0(以下、オートフォーカス用反射光
b1という)の入射位置を検出するポジションセンサ3
3が設けられている。
【0008】コントローラ系40bにおいては、透過光
検査用センサ19及び反射光検査用センサ22の出力信
号並びにXYテーブル17の座標データが入力され、検
査用透過光a1及び検査用反射光a2の各強度の測定デ
ータからレチクル16のパターンの画像データを作成す
る画像データ化装置42が設けられ、この画像データ化
装置42から前記画像データが入力され、この画像デー
タからレチクル16にある欠陥を抽出する欠陥抽出装置
43が設けられている。また、画像データ化装置42及
びXYテーブル17に接続されXYテーブル17の動作
を制御すると共にXYテーブル17の座標データを画像
データ化装置42に対して出力するXYステージコント
ローラ46が設けられている。更に、ポジションセンサ
33からの信号を演算処理するオートフォーカス(A
F)コントローラ48、オートフォーカスコントローラ
48からの信号が入力されこの信号に基づいて対物レン
ズ高さ調整装置15を作動させ対物レンズ14の位置を
調整する対物レンズ高さ調整用コントローラ49が設け
られている。更にまた、画像データ化装置42及び欠陥
抽出装置43に接続され、コントローラ系40内の各装
置に指令を与えると共に検査結果を出力する入出力装置
41が設けられている。なお、このレチクル検査装置に
おけるオートフォーカス装置は、オートフォーカス光学
系30b並びにオートフォーカスコントローラ48及び
対物レンズ高さ調整用コントローラ49から構成されて
いる。
【0009】図8に示す従来のレチクル検査装置の動作
について説明する。先ず、検査用レーザ光源11から−
X方向に発振された検査用レーザ光a0が、テレスコー
プ12によりビーム径が拡大され、ミラー13により−
Z方向に反射された後、対物レンズ14により集光さ
れ、XYステージ17上に搭載されたレチクル16に照
射される。このとき、検査用レーザ光a0はそのビーム
スポット径が最小になる位置の近傍においてレチクル1
6に照射される。XYステージ17がXYステージコン
トローラ46からの信号を受けてレチクル16をX方向
及びY方向に移動させることにより、レチクル16上に
おける検査用レーザ光a0の照射スポットが、レチクル
16上を相対的に移動する。XYステージコントローラ
46はXYステージ17の座標データを画像データ化装
置42に対して出力する。レチクル16を透過した検査
用レーザ光a0(検査用透過光a1)は、レンズ18に
より検査用センサ19上に集光され、その光強度が透過
光検査用センサ19により測定される。一方、レチクル
16により反射された検査用レーザ光a0(検査用反射
光a2)は、ビームスプリッタ20にて光路を−X方向
に偏向された後、レンズ21により反射光検査用センサ
22上に集光され、その光強度が検査用センサ22によ
り測定される。
【0010】画像データ化装置42は、透過光検査用セ
ンサ19及び反射光検査用センサ22からの光強度信号
並びにXYステージコントローラ46からの座標データ
を処理し、レチクル16の画像データを作成し、欠陥抽
出装置43に対して出力する。欠陥抽出装置43は、こ
の画像データをレチクル16の設計データ等と比較処理
し、レチクル16の欠陥を検出する。
【0011】一方、Ne−Neレーザ31から−X方向
に発振されたオートフォーカス用レーザ光b0は、ミラ
ー32により−Z方向に反射され、対物レンズ14の光
軸c0と平行で且つ光軸c0から離れた経路に入射され
る。その後、オートフォーカス用レーザ光b0はミラー
13及びビームスプリッタ20を透過し、対物レンズ1
4において屈折し、レチクル16上に斜め方向から照射
される。オートフォーカス用レーザ光b0はレチクル1
6にて反射されてオートフォーカス用反射光b1とな
り、再び対物レンズ14において屈折して+Z方向に進
み、ビームスプリッタ20及びミラー13を透過し、ポ
ジションセンサ33に入射する。ポジションセンサ33
はオートフォーカス用反射光b1の入射位置を測定す
る。
【0012】図8に示すレチクル検査装置においては、
ポジションセンサ33により測定されたオートフォーカ
ス用反射光b1の入射位置と対物レンズ14の高さとの
関係が一意的に決まる。即ち、対物レンズ14の高さが
最適値であり、検査用レーザ光a0の焦点がレチクル1
6に合っている場合、ポジションセンサ33におけるオ
ートフォーカス用反射光b1の入射位置は所定の位置に
なる。これに対して、レチクル16の位置が+Z方向に
ずれるか又は対物レンズ14の位置が−Z方向にずれた
場合、即ち、レチクル16と対物レンズ14とが相互に
近づく方向に位置ずれを起こした場合、ポジションセン
サ33においてオートフォーカス用反射光b1が入射す
る位置は+X方向に移動する。逆に、レチクル16の位
置が−Z方向にずれるか対物レンズ14の位置が+Z方
向にずれた場合、即ち、レチクル16と対物レンズ14
とが相互に遠ざかる方向に位置ずれを起こした場合は、
ポジションセンサ33においてオートフォーカス用反射
光b1が入射する位置は−X方向に移動する。
【0013】ポジションセンサ33において検出された
オートフォーカス用反射光b1の入射位置を示す信号
は、オートフォーカスコントローラ48に入力されて処
理され、前記位置ずれ分を元に戻す信号が作成されて対
物レンズ高さ調整用コントローラ49へ出力される。対
物レンズ高さコントローラ49は、入力された信号に従
って対物レンズ高さ調整装置15を作動させ、ポジショ
ンセンサ33においてオートフォーカス用反射光b1が
入射する位置が前記所定の位置になるように対物レンズ
14の高さを調整する。これにより、対物レンズ14が
レチクル16に対して常に一定の距離を維持するように
調整される。この結果、検査用レーザ光a0のスポット
径が、常にレチクル16の検査位置近傍において最小に
なる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術には以下に示すような問題点がある。レチク
ル検査装置を長期間に亘って使用すると、装置が設置さ
れる雰囲気の温度変化及び気圧変化等により、装置全体
が徐々に変形する場合がある。また、装置自体の重量に
よっても、装置の構造に歪みが発生する場合がある。こ
れにより、図8に示す検査光学系10とオートフォーカ
ス光学系30bとの間の位置関係並びに検査光学系10
内及びオートフォーカス光学系30b内の各構成物間の
位置関係が、初期の状態から徐々にずれてしまう。この
結果、オートフォーカス機能に誤差が生じ、レチクル1
6の画像データにピンぼけが生じてしまい、レチクル1
6の検査が正常に実施できなくなるという問題点があ
る。
【0015】また、レチクル16の検査が正常に実施で
きなくなった場合に、その原因が前述のオートフォーカ
ス機能の誤差にあるかどうかを判断するためには、検査
異常が発生したレチクル検査装置自体を詳細に調査する
必要がある。従って、このレチクル検査装置を客先に販
売した場合、前記調査を実施するためには客先まで出向
く必要があり、対応に時間がかかるという問題もある。
【0016】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、装置の変形等によるオートフォーカス機能
の誤差の発生を自動的に診断することができる信頼性が
高いレチクル検査装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレチクル検
査装置は、レチクルにおける欠陥の有無を検査するレチ
クル検査装置において、検査用レーザ光を発振する検査
用レーザ光源と、この検査用レーザ光を集光して前記レ
チクルに照射する対物レンズと、前記レチクルにより反
射された前記検査用レーザ光及び前記レチクルを透過し
た前記検査用レーザ光により前記レチクルの画像を作成
し前記レチクルにおける欠陥の有無を検査する画像作成
装置と、前記対物レンズを介して前記対物レンズの軸に
対して傾斜した方向から前記レチクルにオートフォーカ
ス用レーザ光を照射するオートフォーカス用レーザ光源
と、前記レチクルにより反射された前記オートフォーカ
ス用レーザ光が前記対物レンズを介して入射されこの入
射位置を検出するポジションセンサと、このポジション
センサの検出結果に基づいて前記対物レンズと前記レチ
クルとの間の距離を算出し前記対物レンズの高さを調節
して前記検査用レーザ光の焦点位置を前記レチクルの検
査位置に一致させる対物レンズ高さ調節装置と、前記レ
チクルの画像の鮮明度を解析しこの鮮明度が許容範囲内
にあるかどうかを評価する鮮明度評価装置と、を有する
ことを特徴とする。
【0018】本発明においては、検査用レーザ光源が検
査用レーザ光を発振し、この検査用レーザ光が対物レン
ズにより集光されて被検査対象物であるレチクルに照射
され、画像作成装置がレチクルにより反射された前記検
査用レーザ光及び前記レチクルを透過した前記検査用レ
ーザ光により前記レチクルの画像を作成してレチクルに
おける欠陥の有無を検査する。このとき、オートフォー
カス用レーザ光源から発振されたオートフォーカス用レ
ーザ光が対物レンズにおいて屈折し斜め方向からレチク
ルに照射され、レチクルによって反射されて再び対物レ
ンズにおいて屈折してポジションセンサに入射する。こ
の入射位置と、レチクルと対物レンズとの間の距離には
一定の関係があるため、ポジションセンサがオートフォ
ーカス用レーザ光の入射位置を検出し、この検出結果に
基づいて対物レンズ高さ調節装置が対物レンズの高さを
調節することにより、レチクルと対物レンズとの間の距
離を一定に保ち、常に検査用レーザ光の焦点をレチクル
に合わせることができる。また、鮮明度評価装置がレチ
クルの画像の鮮明度を評価し、オートフォーカス装置が
正常に機能しているかどうかを診断する。なお、オート
フォーカス装置は、前記オートフォーカス用レーザ光
源、ポジションセンサ及び対物レンズ高さ調節装置によ
り構成される。これにより、装置の変形等によりオート
フォーカス装置に誤差が発生しレチクルの画像の鮮明度
が低下した場合に、この鮮明度の低下の程度を自動的に
評価し、オートフォーカス装置が正常に作動しているか
どうかを診断することができる。この結果、レチクルの
検査の信頼性を向上させることができる。
【0019】また、本発明に係るレチクル検査装置は、
更に、前記鮮明度評価装置による評価結果に基づいて前
記ポジションセンサの位置を調節するポジションセンサ
位置調節装置を有することが好ましい。これにより、画
像の鮮明度が許容範囲を超えて低下した場合に、ポジシ
ョンセンサの位置を調整することができる。この結果、
画像の鮮明度を許容範囲内に戻すことができる。
【0020】又は、前記鮮明度評価装置による評価結果
に基づいて前記対物レンズ高さ調節装置により前記対物
レンズの高さを調節することが好ましい。これにより、
ポジションセンサ位置調節装置を設けなくても、画像の
鮮明度が許容範囲を超えて低下した場合にオートフォー
カス機能の誤差を修正し、画像の鮮明度を許容範囲内に
戻すことができる。
【0021】これにより、装置の筐体等の構造物が長期
的な経時変化を起こし、オートフォーカス装置の各素子
の位置関係が初期状態からずれ始めたときに、これを自
動的に診断し修正することで、レチクル検査装置が検査
不能に陥ることを回避できる。これにより、長期間に亘
って安定して動作するレチクル検査装置を供給すること
ができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の
第1の実施例について説明する、図1は本実施例に係る
レチクル検査装置の構成を示す模式図である。なお、図
8に示す従来のレチクル検査装置の構成要素と同一の構
成要素には同一の符号を付す。図1に示すように、本実
施例のレチクル検査装置は、検査光学系10、オートフ
ォーカス光学系30及びコントローラ系40からなる。
なお、図1においては、図8と同様に、図示の横方向を
X方向(右方向を+X方向、左方向を−X方向)、図示
の縦方向をZ方向(上方向を+Z方向、下方向を−Z方
向)、紙面に垂直な方向をY方向(奥に向かう方向を+
Y方向、手前に向かう方向を−Y方向)とする。
【0023】検査光学系10においては、検査用レーザ
光a0を−X方向に発振する検査用レーザ光源11が設
けられ、この検査用レーザ光a0の経路に沿って、検査
用レーザ光a0のビーム径を広げるテレスコープ12、
検査用レーザ光a0を−Z方向に反射するミラー13、
ミラー13により反射された検査用レーザ光a0を集光
する対物レンズ14、検査対象であるレチクル16を搭
載しこのレチクル16をX方向及びY方向に移動させる
XYステージ17がこの順に設けられている。対物レン
ズ14の光軸c0は垂直方向、即ちZ方向に平行になっ
ている。XYステージ17におけるレチクル16を搭載
する面は、Z方向に対して垂直に設けられている。
【0024】図2はレチクル16の一例を示す断面図で
あり、レチクル16にラインアンドスペースパターンが
形成されている場合を示している。図2に示すように、
レチクル16においては、ガラス等からなるレチクル基
板16a上に、長方形状の遮光部16b(ライン)が断
続的な位置に等間隔に形成されている。レチクル基板1
6a上において遮光部16bが配列している方向は、遮
光部16bの長手方向に直交する方向である。これによ
り、レチクル基板16a上における遮光部16b間が透
過部16c(スペース)となる。これにより、レチクル
基板16a上にラインアンドスペースパターンが形成さ
れる。遮光部16b(ライン)及び透過部16c(スペ
ース)は一定周期dで交互に配置されている。
【0025】また、レチクル16の後方には、レチクル
16を透過した検査用レーザ光a0(検査用透過光a
1)を集光するレンズ18及びこのレンズ18により集
光された検査用透過光a1が入力されこの検査用透過光
a1の強度を測定する透過光検査用センサ19が設けら
れている。更に、ミラー13と対物レンズ14との間に
は、ミラー13により反射した検査用レーザ光a0を透
過させると共にレチクル16により反射した検査用レー
ザ光a0(検査用反射光a2)を−X方向に偏向させる
ビームスプリッタ20、このビームスプリッタ20によ
り偏向された検査用反射光a2を集光するレンズ21、
レンズ21により集光された検査用反射光a2が入力さ
れこの検査用反射光a2の強度を測定する反射光検出用
センサ22が設けられている。更にまた、対物レンズ1
4を支持し対物レンズ14の高さ、即ちZ方向の位置を
調整することにより対物レンズ14とレチクル16との
間の距離を調整する対物レンズ高さ調整装置15が設け
られている。
【0026】オートフォーカス光学系30においては、
オートフォーカス用レーザ光b0を−X方向に発振する
He−Neレーザ光源31が設けられ、He−Neレー
ザ光源31の後方にはオートフォーカス用レーザ光b0
を反射するミラー32が設けられている。ミラー32
は、オートフォーカス用レーザ光b0が−Z方向に反射
され、対物レンズ14の光軸c0と平行に且つ光軸c0
から離れた経路に沿って進み、対物レンズ14を介して
レチクル16にZ方向に対して傾斜した方向から照射さ
れるように配置されている。また、レチクル16により
反射されたオートフォーカス用レーザ光b0(オートフ
ォーカス用反射光b1)の位置を検出するポジションセ
ンサ33、ポジションセンサ33のX方向における位置
を調整するセンサ位置調整用ステージ34が設けられて
いる。
【0027】本実施例の装置においては、オートフォー
カス光学系30は検査光学系10の上方に設けられてお
り、上から順に、センサ位置調整用ステージ34及びポ
ジションセンサ33、ミラー32、ミラー13、ビーム
スプリッタ20、対物レンズ14、レチクル16及びX
Yステージ17、レンズ18、透過光検査用センサ19
がほぼ一直線に対物レンズ14の光軸c0に沿って配置
されている。但し、ミラー32並びにセンサ位置調整用
ステージ34及びポジションセンサ33は、光軸c0か
ら僅かにずれた位置にある。また、ミラー32から見て
+X方向にはHe−Neレーザ光源31が配置され、ミ
ラー13から見て+X方向にはテレスコープ12及び検
査用レーザ光源11が配置され、ビームスプリッタ20
から見て−X方向にはレンズ21及び反射光検査用セン
サ22が配置されている。
【0028】コントローラ系40の画像データ化装置4
2に、透過光検査用センサ19及び反射光検査用センサ
22の出力信号並びに後述するXYステージコントロー
ラ46の出力信号が入力され、画像データ化装置42は
検査用透過光a1及び検査用反射光a2の強度の測定デ
ータ並びにレチクル16の座標データからレチクル16
のパターンの画像データを作成し、この画像データから
光強度分布を測定する。
【0029】図3は、横軸にレチクル基板16a上のラ
インアンドスペースパターンの配列方向における位置を
とり、縦軸にこのラインアンドスペースパターンを本実
施例のレチクル検査装置により検査して得られた画像の
光強度をとって、レチクル16の画像データにおける光
強度分布を示すグラフ図である。例えば、画像データ化
装置42が図2に示すラインアンドスペースパターンの
画像データを作成すると、その光強度分布は図3に示す
ようになる。
【0030】また、コントローラ系40の欠陥抽出装置
43には、画像データ化装置42から画像データが入力
され、欠陥抽出装置43はこの画像データからレチクル
16の欠陥を抽出する。更に、XYステージコントロー
ラ46は、画像データ化装置42及びXYテーブル17
に接続され、XYテーブル17の動作を制御すると共に
XYテーブル17の座標データを画像データ化装置42
に対して出力する。更にまた、オートフォーカスコント
ローラ48はオートフォーカス用反射光b1を検出した
ポジションセンサ33からの信号を演算処理する。対物
レンズ高さコントローラ49はオートフォーカスコント
ローラ48からの信号が入力されこの信号に基づいて対
物レンズ高さ調整装置15の動作を制御し対物レンズ1
4の位置を調整する。
【0031】鮮明度解析装置44には画像データ化装置
42から出力された画像データの光強度分布が入力さ
れ、鮮明度解析装置44はこの光強度分布から画像の鮮
明度を解析する。この鮮明度解析装置44について詳細
に説明する。鮮明度解析装置44は、画像データ化装置
42から出力された画像データの光強度分布(図3参
照)が入力され、この光強度分布から光強度の最大値I
max及び最小値Iminを求め、下記数式1によりM
TF(Modulation Transfer Function:空間周波数特
性)を算出する。また、図2に示す周期dを求め、1m
m当たりのライン本数Line(mm−1)を下記数式
2により算出する。
【0032】
【数1】
【0033】
【数2】
【0034】図4は、横軸に1mm当たりのライン本数
Lineをとり、縦軸にMTFをとって、MTFの特性
を示すグラフ図である。鮮明度解析装置44は、相互に
異なるライン本数Lineを持つラインアンドスペース
パターンの画像データについてMTFを算出し、図4に
示すようなMTFの特性データを得る。このMTFの特
性データが鮮明度データになる。
【0035】鮮明度判定装置45は鮮明度解析装置44
から鮮明度データが入力され、この鮮明度データを予め
入力されている基準データと比較し、画像の鮮明度が所
定の基準範囲に入っているかどうかを判断する。前記基
準範囲は本レチクル検査装置の性能を保証できるような
範囲に設定される。また、ステージコントローラ47は
鮮明度判定装置45の出力信号が入力され、ステージコ
ントローラ47は画像の鮮明度が前記基準範囲を超えた
場合にセンサ位置調整用ステージ34を作動させポジシ
ョンセンサ33の位置を修正する。入出力装置41は画
像データ化装置42及び欠陥抽出装置43に接続され、
コントローラ系40内の各装置に指令を与えると共に検
査結果を出力する。なお、本実施例のレチクル検査装置
におけるオートフォーカス装置は、オートフォーカス光
学系30並びにオートフォーカスコントローラ48及び
耐物レンズ高さ調整用コントローラ49により構成され
る。
【0036】以下、本実施例に係るレチクル検査装置の
動作について説明する。先ず、検査用レーザ光a0によ
るレチクル16の検査及びこの検査に伴う信号処理につ
いて説明する。図1に示すように、検査用レーザ光源1
1から−X方向に発振された検査用レーザ光a0は、テ
レスコープ12によりビーム径が拡大され、ミラー13
により下方、即ち−Z方向に反射された後、ビームスプ
リッタ20を透過し、対物レンズ14により集光され、
レチクル16に照射される。このとき、検査用レーザ光
a0はそのビームスポット径が最小になる位置の近傍に
てレチクル16に照射される。なお、レチクル16の位
置をレチクル16に照射される検査用レーザ光a0のス
ポット径が最小になるように調整するオートフォーカス
動作については後述する。
【0037】レチクル16はXYステージ17上に搭載
されている。XYステージ17におけるレチクル16の
搭載面は、対物レンズ14の光軸c0に対してほぼ垂直
になっている。XYステージ17はXYステージコント
ローラ46からの信号を受けてレチクル16をX方向及
びY方向に移動させる。これにより、レチクル16上に
おける検査用レーザ光a0の照射スポットがレチクル1
6に対して相対的に移動する。XYステージコントロー
ラ46はXYステージ17の座標データを画像データ化
装置42に対して出力する。レチクル16に集光照射さ
れた検査用レーザ光a0のうち、レチクル16を透過し
た成分(検査用透過光a1)は、レンズ18により検査
用センサ19上に集光され、その光強度が透過光検査用
センサ19により測定される。レチクル16に集光照射
された検査用レーザ光a0のうち、レチクル16により
反射された成分(検査用反射光a2)は、ビームスプリ
ッタ20にて光路を−X方向に偏向された後、レンズ2
1により反射光検査用センサ22上に集光され、その光
強度が検査用センサ22により測定される。
【0038】透過光検査用センサ19及び反射光検査用
センサ22により得られた光強度信号は画像データ化装
置42に入力される。画像データ化装置42は、透過光
検査用センサ19及び反射光検査用センサ22からの光
強度信号並びにXYステージコントローラ46からのレ
チクル16の座標データを処理し、レチクル16の画像
データを作成し、この画像データから光強度分布を求め
る。例えば、レチクル16に図2に示すようなラインア
ンドスペースパターンが形成されている場合は、レチク
ル16の画像データの光強度分布は図3に示すようにな
る。この画像データを欠陥抽出装置43に出力し、光強
度分布データを鮮明度解析装置44に対して出力する。
欠陥抽出装置43は、この画像データをレチクル16の
設計データ等と比較処理し、レチクル16の欠陥を抽出
する。このように作成されたレチクル16の画像データ
及び欠陥のデータは、入出力装置41を介して出力され
る。
【0039】次に、レチクル16を対物レンズ14に対
して最適距離に保持するためのオートフォーカス動作に
ついて説明する。He−Neレーザ光源31から−X方
向に発振されたオートフォーカス用レーザ光b0は、ミ
ラー32により対物レンズ14の光軸c0と平行で且つ
光軸c0から+X方向に離れた経路、即ち光軸c0に対
してオフセットを持つ経路に反射される。その後、オー
トフォーカス用レーザ光b0はミラー13及びビームス
プリッタ20を透過し、対物レンズ14により集光さ
れ、レチクル16上に光軸c0に対して傾斜した方向か
ら照射される。オートフォーカス用レーザ光b0はレチ
クル16にて反射して再び対物レンズ14を通り、光軸
c0に平行且つ光軸c0から−X方向に離れた経路を+
Z方向に進むオートフォーカス用反射光b1となり、ビ
ームスプリッタ20及びミラー13を透過し、ポジショ
ンセンサ33に入射する。ポジションセンサ33はオー
トフォーカス用反射光b1の入射位置を測定する。
【0040】本実施例のレチクル検査装置においては、
ポジションセンサ33により測定されたオートフォーカ
ス用反射光b1の入射位置と対物レンズ14の高さとの
関係が一意的に決まる。即ち、対物レンズ14の高さが
最適値であり、検査用レーザ光a0の焦点がレチクル1
6に合っている場合、ポジションセンサ33におけるオ
ートフォーカス用反射光b1の入射位置は所定の位置に
なる。これに対して、レチクル16の位置が+Z方向に
ずれるか又は対物レンズ14の位置が−Z方向にずれた
場合、即ち、レチクル16と対物レンズ14とが相互に
近づく方向に位置ずれを起こした場合、ポジションセン
サ33においてオートフォーカス用反射光b1が入射す
る位置は+X方向に移動する。逆に、レチクル16の位
置が−Z方向にずれるか対物レンズ14の位置が+Z方
向にずれた場合、即ち、レチクル16と対物レンズ14
とが相互に遠ざかる方向に位置ずれを起こした場合は、
ポジションセンサ33においてオートフォーカス用反射
光b1が入射する位置は−X方向に移動する。このた
め、ポジションセンサ33においてオートフォーカス用
反射光b1が入射する位置を測定することにより、レチ
クル16と対物レンズ14との間の距離が最適値である
かどうかを検知することができる。
【0041】ポジションセンサ33において検出された
オートフォーカス用反射光b1の入射位置を示す信号
は、オートフォーカスコントローラ48に入力されて処
理され、レチクル16と対物レンズ14との間の距離が
最適値からずれた場合、このずれを元に戻す信号が作成
されて対物レンズ高さ調整用コントローラ49へ出力さ
れる。対物レンズ高さコントローラ49は、入力された
信号に従って対物レンズ高さ調整装置15の動作を制御
し、ポジションセンサ33においてオートフォーカス用
反射光b1が入射する位置が前記所定の位置になるよう
に対物レンズ14の高さを調整する。これにより、対物
レンズ14がレチクル16に対して常に一定の距離を維
持するように調整される。この結果、レチクル16の位
置が検査用レーザ光a0の最小スポット近傍に保持され
る。
【0042】次に、前述のポジションセンサ33におけ
るオートフォーカス用反射光b1の入射位置と、対物レ
ンズ14とレチクル16との間の距離との関係が、長期
的に発生するレチクル検査装置の歪み等によってずれて
いないかどうかを診断する動作について説明する。鮮明
度解析装置44が画像データ化処理装置42より入力さ
れたレチクル16の画像データの光強度分布データを処
理し、鮮明度データを得る。鮮明度データは、例えばレ
チクル16上における種々の間隔のラインアンドスペー
スパターン(図2参照)から得られるMTFデータで示
すことができる。
【0043】以下、鮮明度データの作成方法を説明す
る。画像データ化装置42から出力されたラインアンド
スペースパターン(図2参照)の画像データの光強度分
布データが鮮明度解析装置44に入力される。この画像
データの光強度分布は図3に示すようなものになる。鮮
明度解析装置44は、図3に示す光強度の最大値Ima
x及び最小値Iminを求め、前記数式1によりMTF
を算出する。また、ラインアンドスペースパターンの周
期d(図2参照)を求め、1mm当たりのライン本数L
ine(mm−1)を前記数式2により算出する。これ
により、前記MTF及び1mm当たりのライン本数Li
neから、図4に示すようなMTFの特性データを得
る。このMTFの特性データが鮮明度データになる。
【0044】次に、鮮明度解析装置44(図1参照)が
前記鮮明度データを鮮明度判定装置45に対して出力す
る。鮮明度判定装置45はこの鮮明度データを予め設定
された基準データと比較し、許容範囲内かどうかを判断
する。鮮明度データが許容範囲内である場合は、オート
フォーカス装置が正常に作動していることになる。鮮明
度データが許容範囲外である場合は、オートフォーカス
装置が正常に作動していないことになる。判断結果は、
鮮明度判定装置45等に記憶されると共に、入出力装置
41を介して装置外部に出力される。このようにして、
前述のポジションセンサ33におけるオートフォーカス
用反射光b1の入射位置と、対物レンズ14とレチクル
16との間の距離との関係が初期の関係からずれていな
いかどうかを判定し、これにより、レチクル検査装置の
オートフォーカス機能が正常に作動しているかどうかを
診断する。
【0045】次に、ポジションセンサ33におけるオー
トフォーカス用反射光b1の入射位置と、対物レンズ1
4とレチクル16との間の距離との関係が、レチクル検
査装置の構造において長期的に発生する歪み等によって
ずれた場合に、前述の関係を自動修正する動作ついて説
明する。図5(a)及び(b)は、ポジションセンサ3
3におけるオートフォーカス用反射光b1の入射位置と
対物レンズ14の高さとの関係を自動修正する動作を示
す模式図であり、(a)は前記関係が初期調整状態にあ
りレチクル検査装置が正常である場合を示し、(b)は
長期的な構造物の歪み等によって前記関係がずれを起こ
し画像データの鮮明度が許容範囲外になった状態の一例
を示す。
【0046】先ず、図5(a)に示すように、ポジショ
ンセンサ33におけるオートフォーカス用反射光b1の
入射位置と対物レンズ14の高さとの関係が初期調整状
態にあり、レチクル検査装置が正常である場合について
説明する。対物レンズ14が位置14aにあり、レチク
ル16上において検査用レーザ光a0のビームスポット
が最小であるとき、即ち、検査用レーザ光a0の焦点が
レチクル16に合っているとき、ポジションセンサ33
におけるオートフォーカス用反射光b1aの入射位置は
位置paになる。この状態を基準として、レチクル16
の位置が+Z方向にずれると、ポジションセンサ33に
おけるオートフォーカス用反射光b1aの入射位置は位
置paから+X方向にずれ、レチクル16の位置が−Z
方向にずれると、オートフォーカス用反射光b1aの入
射位置は位置paから−X方向にずれる。このずれをポ
ジションセンサ33が検知することによって、対物レン
ズ14の位置を自動的に調整し、この結果、検査用レー
ザ光a0の焦点は常にレチクル16に合致する。
【0047】しかしながら、図5(b)に示すように、
レチクル検査装置の長期使用に伴う装置構造の歪み等に
よって、ポジションセンサ33が−X方向に距離mだけ
ずれると、ポジションセンサ33におけるオートフォー
カス用反射光1bの入射位置が相対的に+X方向に距離
mだけ移動する。従って、検査用レーザ光a0の焦点が
レチクル16に合っているとき、ポジションセンサ33
におけるオートフォーカス用反射光1bの入射位置は位
置pcになる。ポジションセンサ33から見ると、位置
pcは図5(a)に示す位置paと比較して+X方向に
距離mだけずれている。
【0048】一方、ポジションセンサ33上の位置pa
及びpbは、ポジションセンサ33から見て同じ位置で
ある。図5(b)に示すように、ポジションセンサ33
におけるオートフォーカス用反射光1bの入射位置が位
置pcであると、オートフォーカスコントローラ48は
レチクル16が+Z方向にずれているか対物レンズ14
が−Z方向にずれていると判断し、対物レンズ高さコン
トローラ49が対物レンズ高さ調整装置15を作動さ
せ、オートフォーカス用反射光b1bの入射位置がポジ
ションセンサ33上の位置pbになるように対物レンズ
14の高さを+Z方向に調整する。この結果、対物レン
ズ14の位置は位置14bになる。対物レンズ14が位
置14bに位置していると、検査用レーザ光a0の最小
スポットがレチクル16上に位置せず、検査用レーザ光
a0の焦点がレチクル16の位置に合わないため、画像
データ化装置42(図1参照)が作成するレチクル16
の画像データの鮮明度が低下する。
【0049】この結果、鮮明度解析装置44(図1参
照)が画像データの鮮明度データを作成し、鮮明度判定
装置45に対して出力すると、鮮明度判定装置45が前
記鮮明度データと基準データを比較して前記画像データ
の鮮明度が許容範囲外であるとの判定を下し、この判定
結果をセンサ位置調整用ステージコントローラ47に対
して出力する。センサ位置調整用ステージコントローラ
47は、この信号に基づいてセンサ位置調整用ステージ
34を作動させ、ポジションセンサ33を+X方向に距
離mだけ移動させる。これにより、ポジションセンサ3
3の位置が図5(a)に示す位置に戻り、これに伴って
対物レンズ14が位置14aに戻り、レチクル16面上
に再び検査光a0の最小スポットが照射されるようにな
る。このように、ポジションセンサ33の位置ずれが自
動的に修正され、オートフォーカス機能が正常に維持さ
れる。なお、センサ位置調整用ステージ34の制御結果
は鮮明度判定装置45等に記憶されると共に、入出力装
置41より装置外部に出力される。
【0050】このように、本実施例に係るレチクル検査
装置においては、オートフォーカス機能が正常に作動し
ているかどうかを自己診断する機能を有しているため、
検査不良を生じる前に、オートフォーカス機能の不具合
発生の予測が可能となる。また装置のメンテナンス時期
を予測することができるため、予めユーザと相談の上メ
ンテナンス時期を決定できる等の準備が可能となり、メ
ンテナンスによる装置の停止期間を最小限に抑えること
ができる。
【0051】更に、本実施例に係るレチクル検査装置に
おいては、自動修正機能も備えているため、レチクル検
査装置の長期の使用に伴う装置構造の歪み等によりポジ
ションセンサ33の位置がずれを生じてもそのずれを修
正でき、長期に渡ってフォーカスずれの発生を防止する
ことができる。このため、メンテナンスの頻度を減らす
ことができる。
【0052】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図6は本実施例に係るレチクル検査装置の構成を
示す模式図である。なお、本実施例に係るレチクル検査
装置の構成要素について、前述の第1の実施例に係るレ
チクル検査装置(図1参照)の構成要素と同一の構成要
素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図6
に示すように、本実施例に係るレチクル検査装置は検査
光学系10、オートフォーカス光学系30a及びコント
ローラ系40aから構成されている。本実施例のレチク
ル検査装置における検査光学系10は、第1の実施例に
示すレチクル検査装置における検査光学系10と同一で
ある。また、本実施例のレチクル検査装置におけるオー
トフォーカス光学系30aは、第1の実施例に示すレチ
クル検査装置におけるオートフォーカス光学系30と比
較して、ポジションセンサ33の位置を調整するための
センサ位置調整用ステージ34(図1参照)が省略され
ている。更に、本実施例のレチクル検査装置におけるコ
ントローラ系40aは、第1の実施例に示すレチクル検
査装置におけるコントローラ系40と比較して、ステー
ジ34を制御するためのステージコントローラ47(図
1参照)が省略されている。その代わり、鮮明度判定装
置45の判定信号が対物レンズ高さ調整用コントローラ
49aに入力されるようになっており、また、高さ調整
用コントローラ49aは、鮮明度判定装置45から入力
された判定信号に基づいて、対物レンズ14の高さにオ
フセットを追加する機能を有している。本実施例に係る
レチクル検査装置における前記以外の構成は、前述の第
1の実施例に係るレチクル検査装置の構成と同一であ
る。
【0053】次に、本実施例に係るレチクル検査装置の
動作について説明する。図5(b)に示すように、レチ
クル検査装置の長期使用に伴う装置構造の歪み等によっ
て、ポジションセンサ33が−X方向に距離mだけ移動
した場合、オートフォーカス制御の設定が初期設定のま
まであれば、前述の第1の実施例と同様に、対物レンズ
14の位置は位置14bに調整される。このため、レチ
クル16上に検査用レーザ光a0の最小スポットが位置
しないため、画像データの鮮明度が低下する。このと
き、鮮明度判定装置45が画像データの鮮明度が許容範
囲外であるとの判定を下し、この判定信号が対物レンズ
高さ調整用コントローラ49aへ送られる。対物レンズ
高さ調整用コントローラ49aは、この判定信号に基づ
いて対物レンズ14の位置にオフセットを追加し、対物
レンズ14が位置14bから位置14aへ移動するよう
に対物レンズ高さ調整装置15を作動させる。これによ
り、レチクル16面上に再び検査光a0の最小スポット
が照射されるようになる。この対物レンズ高さ調整装置
15の制御結果は、鮮明度判定装置45等に記憶される
と共に、入出力装置41より装置外部に出力される。
【0054】なお、対物レンズ14の高さに加えるオフ
セット量を決定する手段には、例えば次のような方法が
ある。図7は横軸に対物レンズ14の高さをとり、縦軸
にレチクル16の画像データの鮮明度の指標値をとっ
て、対物レンズ高さと鮮明度との関係を示すグラフ図で
ある。修正前のオートフォーカス位置に相当する対物レ
ンズ14の高さを中心とした上下数点の高さにおいて、
レチクル16のパターンを測定し、その鮮明度データを
求める。得られた鮮明度データより、この対物レンズの
位置と鮮明度との関係を求める。この関係は図7のよう
に示される。図7において、鮮明度が最も高くなる対物
レンズの位置Aと、修正前のオートフォーカス位置に相
当する対物レンズの位置Bとの差Xをオフセット量とす
る。
【0055】このように、本実施例においては、前述の
第1の実施例のように、センサ位置調整用ステージ34
(図1参照)によりポジションセンサ33を移動させる
代わりに、対物レンズ高さ調整用コントローラ49aが
対物レンズ14の高さにオフセット量を付与することに
より、オートフォーカス動作を補正する。これにより、
装置構造の歪み等によってオートフォーカス光学系に狂
いが生じても、その狂いが自動的に修正される。このた
め、本実施例においては、前述の第1の実施例の効果に
加えて、ポジションセンサ33の位置を調整するセンサ
位置調整用ステージ34及びステージコントローラ47
を省略できるため、装置の構造を簡略化できるという効
果が得られる。
【0056】なお、本実施例においては、鮮明度判定装
置45の判定信号が対物レンズ高さ調整用コントローラ
49aに入力され、対物レンズ高さ調整用コントローラ
49aが対物レンズ14の高さにオフセットを加える例
を示したが、本発明においては、鮮明度判定装置45の
判定信号がオートフォーカスコントローラ48に入力さ
れるような構成とし、オートフォーカスコントローラ4
8に対物レンズ14の高さにオフセットを加える機能を
持たせてもよい。
【0057】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
装置の歪み等によるオートフォーカス機能の誤差の発生
を自動的に診断することができ、信頼性が高いレチクル
検査装置を得ることができる。また、前記オートフォー
カス機能の誤差を自動的に修正することができ、長期間
に亘って安定的に動作することができるレチクル検査装
置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るレチクル検査装置
を示す模式図である。
【図2】レチクル16におけるラインアンドスペースパ
ターンの形状を示す断面図である。
【図3】横軸にレチクル基板16a上のラインアンドス
ペースパターンの配列方向における位置をとり、縦軸に
このラインアンドスペースパターンを本実施例のレチク
ル検査装置により検査して得られた画像の光強度をとっ
て、レチクル16の画像データにおける光強度分布を示
すグラフ図である。
【図4】横軸に1mm当たりのライン本数Lineをと
り、縦軸にMTFをとって、MTFの特性を示すグラフ
図である。
【図5】(a)及び(b)は、ポジションセンサ33に
おけるオートフォーカス用反射光b1の入射位置と対物
レンズ14の高さとの関係を自動修正する動作を示す模
式図であり、(a)は前記関係が初期調整状態にありレ
チクル検査装置が正常である場合を示し、(b)は長期
的な構造物の歪み等によって前記関係がずれを起こし画
像データの鮮明度が許容範囲外になった場合を示す。
【図6】本発明の第2の実施例に係るレチクル検査装置
を示す模式図である。
【図7】横軸に対物レンズ14の高さをとり、縦軸にレ
チクル16の画像データの鮮明度をとって、対物レンズ
高さと鮮明度との関係を示すグラフ図である。
【図8】従来の斜入射法によるオートフォーカス装置を
示す模式図である。
【符号の説明】
10;検査光学系 11;検査用レーザ光源 12;テレスコープ 13;ミラー 14;対物レンズ 14a、14b;位置 15;対物レンズ高さ調整装置 16;レチクル 17;XYステージ 18;レンズ 19;透過光検査用センサ 20;ビームスプリッタ 21;レンズ 22;反射光検査用センサ 30、30a、30b;オートフォーカス光学系 31;He−Neレーザ光源 32;ミラー 33;ポジションセンサ 34;センサ位置調整用ステージ 40、40a、40b;コントローラ系 41;入出力装置 42;画像データ化装置 43;欠陥抽出装置 44;鮮明度解析装置 45;鮮明度判定装置 46;XYステージコントローラ 47;ステージコントローラ 48;オートフォーカスコントローラ 49;対物レンズ高さ調整用コントローラ a0;検査用レーザ光 a1;検査用透過光 a2;検査用反射光 b0;オートフォーカス用レーザ光 b1、b1a、b1b;オートフォーカス用反射光 c0;対物レンズの光軸 pa、pb、pc;位置 m;距離 A;画像の鮮明度が最も高くなる対物レンズの位置 B;修正前のオートフォーカス位置に相当する対物レン
ズの位置 X;AとBとの差(オフセット量)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 7/28 G03F 1/08 S 2H095 7/32 G01B 11/30 A 7/36 G02B 7/11 N 21/00 H G03F 1/08 P // G01B 11/24 B 11/30 D G01B 11/24 F Fターム(参考) 2F065 AA49 AA56 CC18 GG04 JJ05 JJ16 PP12 QQ25 QQ31 RR08 2G051 AA56 AB07 BA10 BB03 CA01 CB01 CB02 DA07 DA09 2H044 AJ06 DA01 DC01 2H051 AA00 BA41 BB24 BB27 DB10 2H052 AC04 AC05 AC34 AD09 AD19 AF02 AF25 2H095 BD04 BD13 BD20

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レチクルにおける欠陥の有無を検査する
    レチクル検査装置において、検査用レーザ光を発振する
    検査用レーザ光源と、この検査用レーザ光を集光して前
    記レチクルに照射する対物レンズと、前記レチクルによ
    り反射された前記検査用レーザ光及び前記レチクルを透
    過した前記検査用レーザ光により前記レチクルの画像を
    作成し前記レチクルにおける欠陥の有無を検査する画像
    作成装置と、前記対物レンズを介して前記対物レンズの
    軸に対して傾斜した方向から前記レチクルにオートフォ
    ーカス用レーザ光を照射するオートフォーカス用レーザ
    光源と、前記レチクルにより反射された前記オートフォ
    ーカス用レーザ光が前記対物レンズを介して入射されこ
    の入射位置を検出するポジションセンサと、このポジシ
    ョンセンサの検出結果に基づいて前記対物レンズと前記
    レチクルとの間の距離を算出し前記対物レンズの高さを
    調節して前記検査用レーザ光の焦点位置を前記レチクル
    の検査位置に一致させる対物レンズ高さ調節装置と、前
    記レチクルの画像の鮮明度を解析しこの鮮明度が許容範
    囲内にあるかどうかを評価する鮮明度評価装置と、を有
    することを特徴とするレチクル検査装置。
  2. 【請求項2】 前記鮮明度評価装置は、前記鮮明度の評
    価結果を予め設定された基準データと比較して前記ポジ
    ションセンサの位置が許容範囲内にあるかどうかを評価
    することを特徴とする請求項1に記載のレチクル検査装
    置。
  3. 【請求項3】 前記鮮明度評価装置による評価結果に基
    づいて前記ポジションセンサの位置を調節するポジショ
    ンセンサ位置調節装置を有することを特徴とする請求項
    1又は2に記載のレチクル検査装置。
  4. 【請求項4】 前記鮮明度評価装置による評価結果に基
    づいて前記対物レンズ高さ調節装置により前記対物レン
    ズの高さを調節することを特徴とする請求項1又は2に
    記載のレチクル検査装置。
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