JP2007294564A - パターン投影装置、及びパターン検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光を用いたパターン投影装置又はパターン検査装置において、干渉縞の発生を低減すること。
【解決手段】レーザ光を発生するレーザ発生装置と、パターンを有するマスクと、レーザ発生装置とマスクの間に配置され、レーザ光をマスク上に照射し、パターンを対象物に投影する光学系と、光学系内に配置される回転位相板と、回転位相板を回転する駆動装置と、回転位相板と光学系間の振動伝播を阻止する緩衝材と、を備えている、パターン投影装置、及び、パターン検査装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象物にマスクのパターンを投影するパターン投影装置、と該パターン投影装置を備えたパターン検査装置に関するものである。

従来、パターン検査装置において、マスクパターンの微細化に対応して、光源としてレーザ光が使用されている。レーザ光は干渉性が高く、干渉縞が発生し、微細化の障害となっている。そこで、干渉縞低減のために、照明光学系に波長以下の段差が無数に掘り込まれた位相板を設置し、これをモータ等で回転させる光学系が既に提案されている（特許文献１）。しかしながら、近年、マスクパターンの微細化が進むにつれ、より波長の短い紫外線レーザを用いるため、より一層の干渉縞低減が求められている。
特開昭６３−１７３３２２

（１）本発明は、レーザ光を用いたパターン投影装置において、干渉縞の発生を低減することにある。
（２）又は、本発明は、レーザ光を用いたパターン投影装置において、回転位相板の振動が光学系へ伝播することを低減することにある。
（３）又は、本発明は、レーザ光を用いたパターン投影装置において、回転位相板の振動を利用して、干渉縞の発生を低減することにある。
（４）又は、本発明は、レーザ光を用いたパターン検査装置において、干渉縞の発生を低減し、パターン検査をより正確にすることにある。

（１）本発明は、レーザ光を発生するレーザ発生装置と、パターンを有するマスクと、レーザ発生装置とマスクの間に配置され、レーザ光をマスク上に照射し、パターンを対象物に投影する光学系と、光学系内に配置される回転位相板と、回転位相板を回転する駆動装置と、回転位相板と光学系間の振動伝播を阻止する緩衝材と、を備えている、パターン投影装置にある。
（２）また、本発明は、マスクのパターンを検査するパターン検査装置において、レーザ光を発生するレーザ発生装置と、パターンを有するマスクと、パターン画像を受光するセンサと、センサで受光した画像と基準画像とを比較する比較部と、レーザ発生装置とマスクの間に配置され、レーザ光をマスク上に照射し、パターンをセンサに投影する光学系と、光学系内に配置される回転位相板と、回転位相板を回転する駆動装置と、回転位相板と光学系間の振動伝播を阻止する緩衝材と、を備えている、パターン検査装置にある。

以下、本発明の実施形態によるパターン投影装置とパターン検査装置について説明する。

（パターン投影装置の概要）
パターン投影装置は、パターン検査装置、半導体ウェーハや液晶用ガラスにパターンを露光する露光装置など、パターンを対象物に投影する装置である。パターン投影装置は、レーザ光を光源として使用し、レーザ光の干渉を低減するために位相板を使用する。なお、マスクは、レチクルやフォトマスクなどパターンを有し、そのパターンを対象物に投影するものであれば、どのようなものでも良い。

（パターン投影装置を使用したパターン検査装置）
図１は、パターン投影装置３０を使用したパターン検査装置１０のブロック構成を示している。パターン検査装置１０は、マスク３６など被検査対象物に描かれたパターンの欠陥を検査するものである。パターン投影装置３０は、レーザ発生装置３２、照明光学系３４、マスク３６、対物光学系３８、対象物４０を備えている。レーザ発生装置３２は、レーザ光を回転位相板５０が配置された照明光学系３４を介してマスク３６に照射する。マスク３６は、マスクステージに保持されている。マスク３６に照射されたレーザ光は、対物光学系３８を介して対象物４０であるセンサ４００に照射される。センサ４００にはパターン画像１２が投影される。パターン検査装置は、パターン投影装置３０で得られたパターン画像１２と比較の対象となる基準画像１８とを比較して、マスク３６に形成されたパターンの欠陥を検出する。なお、基準画像１８は、パターンの基になるＣＡＤデータ１４をデータ展開部１６で処理して、マスク３６のパターンに類似させて作成することができる。このＣＡＤデータ１４から求めた画像を基準画像１８としてパターン画像１２を検査する方法（ＤＢ比較）、又は、マスク３６の他の領域のパターンの画像を基準画像１８としてパターン画像１２を検査する方法（ＤＤ比較）がある。

図２は、パターン投影装置３０の機能を説明するための構成を示している。パターン投影装置３０は、除振機能を備えた筐体４２内に配置されている。レーザ発生装置３２は、上方にレーザを照射するように筐体４２の下部に固定材４４ａを介して固定されている。パターンが投影される対象物４０は、筐体４２内の下方に固定材４４ｆを介して固定され、レーザが照射される。対象物４０は、パターンの画像を受光するセンサ、フォトレジストが塗布された半導体ウェーハなどである。レーザ発生装置３２と対象物４０間に光学系が配置されている。光学系は、レーザ発生装置側から光軸４６上に第１照明光学系３４ａと第２照明光学系３４ｂからなる照明光学系３４と対物光学系３８が配置され、各光学系は、筐体４２に固定材４４ｂ、４４ｄなどを介して固定されている。照明光学系３４と対物光学系３８の途中の光路４６にマスク３６が配置され、筐体４２に固定材４４ｅを介して固定されている。第１照明光学系３４ａと第２照明光学系３４ｂの途中の光路４６に回転位相板５０が配置されている。回転位相板５０は、位相板を回転など駆動するモータなどの駆動装置５２に接続されている。駆動装置５２は、浮動保持部材５６に保持されている。浮動保持部材５６は、緩衝材５４と固定材４４ｃを介して筐体４２に取り付けられている。パターン投影装置３０の光軸４６は、任意の方向に向けることが可能であり、例えば、図２のように筐体４２の空間を小さくするために、光軸４６を反射鏡などで複数回、折り曲げて構成しても良い。その場合、緩衝材５４は、回転位相板５０を駆動する際に生じる振動がパターン投影装置３０に影響を及ぼさないように構成する必要がある。なお、回転位相板５０は、均一照明を実現するものであり、例えば、円板の表面全体に深さの異なる小さなピットが彫られている。ピットは、透過する光の位相をずらせるようにガラスに掘り込まれている。

均一照明材４８は、必要に応じて、回転位相板５０の前方、又は後方に配置される。均一照明材４８は、一様な照度分布を得るためものであり、フライアイレンズや光ファイバ束などが使用される。回転位相板５０と均一照明部４８を使用すると、均一照明材４８で分割されたビームの位相を回転位相板５０でランダムに変化させることができる。これにより、レーザの照明光は、フォトレジスト、又は、蓄積型のＴＤＩセンサなどの面上に平均化することができ、レーザの干渉による照明強度むらを低減できる。

（緩衝材）
緩衝材５４は、駆動装置５２が回転位相板５０を駆動する際に発生する振動を吸収する。それにより、回転位相板５０の駆動により発生する振動が筐体４２に伝播しないために、照明光学系３４や対物光学系３８の振動を抑えることができる。それにより、回転位相板５０の駆動により発生する振動がパターンの投影に影響を与えないようにすることができる。よって、より精密なパターンの投影が可能となる。

図２の緩衝材５４は、伸縮性が少ない非伸縮性のロープを利用することができる。回転位相板５０と駆動装置５２は、ロープを介して筐体４２の上部から吊り下げられている。ロープは、回転位相板５０と駆動装置５２に発生する振動を吸収する。ロープは、非伸縮性を有することで、回転位相板５０の光軸方向の振動は、無視できる程度に小さくなる。それに対して、駆動装置５２の駆動などによる振動によって、回転位相板５０の振動は、回転面、即ち光軸４６に直交する面に平行な方向に生じている。この回転位相板５０の振動（図２の場合の横方向の振動）は、回転位相板５０の回転運動と協働して、より回転位相板５０の効果を増大することができる。なお、ロープは、変形可能で非伸縮性の材料であり、糸状、ワイヤ状、棒状の材料を使用できる。

回転位相板５０の回転を停止してパターンを対象物４０の面に投影すると、パターン画像は、光の干渉によるノイズで照明むらが発生するが、回転位相板５０を回転しながらパターンを対象物４０の面に投影すると、パターン画像は、干渉によるノイズがランダムに変化して照明むらが均一化される。本発明は、更に回転位相板５０の振動を加えることにより、干渉によるノイズが更にランダムに変化することで、照明むらが更に均一化されることになる。このように、緩衝材５４を配置することで、駆動装置５２の振動の伝播を阻止して、パターンの投影に影響を与えないようにすると共に、駆動装置５２の振動によりレーザの干渉によるノイズを更にランダムに変化させることで、照明むらを更に均一化することができる。

（回転位相板の配置例１）
図３は、パターン投影装置の回転位相板５０の配置例を示している。図３（ａ）は、回転位相板５０と駆動装置５２の構造部分の側面図であり、図３（ｂ）は、回転位相板５０と駆動装置５２の構造部分の正面図である。図３の光軸４６は、下方から上方に向けて形成されている。第１照明光学系３４ａと第２照明光学系３４ｂは、固定材４４に固定されている。図３のパターン投影装置は、第１照明光学系３４ａと第２照明光学系３４ｂ間に回転位相板５０を２枚、備えている。回転位相板５０を２枚使用することにより、より照明むらを均一にすることができる。第１回転位相板５０ａは、浮動保持部材５６の下部に回転可能に取り付けられ、第１駆動装置５２ａで駆動される。第２回転位相板５０ｂは、浮動保持部材５６の上部に回転可能に取り付けられ、第２駆動装置５２ｂで駆動される。浮動保持部５６は、横方向に突出している固定材４４に緩衝材５４のロープを介して吊り下げられている。それため、回転位相板５０と駆動装置５２の振動は、緩衝材５４で吸収され、光学系３４を固定している固定材４４までは阻止される。この構成により、回転位相板５０の回転面に平行な振動は、生じている。このように、回転位相板５０ａと５０ｂを２枚使用することにより、回転位相板５０の振動がより複雑になり、より照明むらを均一にすることができる。

（回転位相板の配置例２）
図４は、パターン投影装置の回転位相板５０の他の配置例を示している。図４（ａ）は回転位相板５０と駆動装置５２の構造部分の側面図であり、図４（ｂ）は回転位相板５０と駆動装置５２の構造部分の上面図であり、図４（ｃ）は回転位相板５０と駆動装置５２の構造部分の正面図である。図４の光軸４６は、横方向に形成されている。第１照明光学系３４ａと第２照明光学系３４ｂは、固定材４４に固定されている。図４のパターン投影装置は、第１照明光学系３４ａと第２照明光学系３４ｂ間に回転位相板５０を２枚、備えている。第１回転位相板３４ａは、浮動保持部材５６に回転可能に取り付けられ、第１駆動装置５２ａで駆動される。第２回転位相板３４ｂは、浮動保持部材５６に回転可能に取り付けられ、第２駆動装置５２ｂで駆動される。浮動保持部５６は、上方に伸びた固定材４４から緩衝材５４のロープを介して吊り下げられている。そのため、回転位相板５０と駆動装置５２の振動は、ロープで吸収され、光学系を固定している固定材４４までは伝播が阻止される。

パターン検査装置のブロック図 パターン投影装置の説明図 回転位相板の配置例１の説明図 回転位相板の配置例２の説明図

符号の説明

１０・・パターン検査装置
１２・・パターン画像
１４・・ＣＡＤデータ
１６・・データ展開部
１８・・基準画像
２０・・比較部
３０・・パターン投影装置
３２・・レーザ発生装置
３４・・照明光学系
３４ａ・第１光学系
３４ｂ・第２光学系
３６・・マスク
３８・・対物光学系
４０・・対象物
４００・センサ
４２・・筐体
４４・・固定材
４６・・光軸
４８・・均一照明材
５０・・回転位相板
５０ａ・第１回転位相板
５０ｂ・第２回転位相板
５２・・駆動装置
５２ａ・第１駆動装置
５２ｂ・第２駆動装置
５４・・緩衝材
５４ａ・第１緩衝材
５４ｂ・第２緩衝材
５６・・浮動保持部材

Claims (5)

1. レーザ光を発生するレーザ発生装置と、
   パターンを有するマスクと、
   レーザ発生装置とマスクの間に配置され、レーザ光をマスク上に照射し、パターンを対象物に投影する光学系と、
   光学系内に配置される回転位相板と、
   回転位相板を回転する駆動装置と、
   回転位相板と光学系間の振動伝播を阻止する緩衝材と、を備えている、パターン投影装置。
2. 請求項１に記載のパターン投影装置において、
   緩衝材は、回転位相板を吊る非伸縮性のロープである、パターン投影装置。
3. 請求項２に記載のパターン投影装置において、
   回転位相板の振動方向と回転面が平行している、パターン投影装置。
4. 請求項２に記載のパターン投影装置において、
   回転位相板を吊っているロープの方向と光学系の光軸が平行している、パターン投影装置。
5. マスクのパターンを検査するパターン検査装置において、
   レーザ光を発生するレーザ発生装置と、
   パターンを有するマスクと、
   パターン画像を受光するセンサと、
   センサで受光した画像と基準画像とを比較する比較部と、
   レーザ発生装置とマスクの間に配置され、レーザ光をマスク上に照射し、パターンをセンサに投影する光学系と、
   光学系内に配置される回転位相板と、
   回転位相板を回転する駆動装置と、
   回転位相板と光学系間の振動伝播を阻止する緩衝材と、を備えている、パターン検査装置。