JP2008129035A - Light source device for mask inspection, and mask inspection device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-performance and compact light source device for mask inspection, and to provide a mask inspection device using the light source device. <P>SOLUTION: The mask inspection device 1 in one embodiment of this invention is equipped with a light source 100 for mask inspection that has a laser light source, converts the wavelength of laser light outputted from the laser light source to output laser light at a wavelength of ≤400 nm and to output second harmonic waves of laser light at a wavelength of ≤400 nm. The second harmonic waves of laser light at a wavelength of ≤400 nm is used as illumination light for inspection. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体製造工程で利用されるフォトマスク(以下、単にマスクと呼ぶ。)の欠陥を検出する際に利用されるマスク検査光源装置及びマスク検査装置に関する。   The present invention relates to a mask inspection light source device and a mask inspection apparatus used when detecting defects in a photomask (hereinafter simply referred to as a mask) used in a semiconductor manufacturing process.

一般にマスクの欠陥検査法には、マスクパターンと設計データとの比較検査法(一般にDie−to−database比較法と呼ばれる。)と、2つのマスクにおけるパターン比較検査法(一般にDie−to−die比較法と呼ばれる。)との2通りの方法が広く知られている。これらの検査方法では、いずれもマスクのパターン像を顕微鏡で検出している。その際に光学的顕微鏡を用いる場合は、マスクパターンを光で照明する必要がある。その光源(すなわちマスク検査光源)には、ランプを用いる場合とレーザを用いる場合とに大別される。レーザを用いるマスク検査装置では、連続のレーザ光が発生する連続レーザが一般に用いられている。   In general, a mask defect inspection method includes a mask pattern and design data comparison inspection method (generally referred to as a die-to-database comparison method) and a pattern comparison inspection method for two masks (generally a die-to-die comparison). Two methods are widely known. In any of these inspection methods, a mask pattern image is detected with a microscope. In that case, when using an optical microscope, it is necessary to illuminate the mask pattern with light. The light source (that is, mask inspection light source) is roughly classified into a case of using a lamp and a case of using a laser. In a mask inspection apparatus using a laser, a continuous laser that generates continuous laser light is generally used.

近年、半導体の進歩すなわち微細化と共に、検出が要求される欠陥サイズは年々小さくなっている。従って、欠陥検出感度を高めるために、検査光源の短波長化が必要となっている。そこで、従来製品化されたマスク検査装置では、波長364nmのアルゴンレーザが光源として用いられていた。また、最近では、波長257nmの連続レーザ光(これはアルゴンレーザにおける最大出力ラインである波長514nmの第2高調波である)を用いたマスク検査装置が市販されている。しかし、検出感度の点から、検査光源のさらなる短波長化が望まれている。このような波長257nmの連続レーザ光を用いた従来のマスク検査装置は、例えば、非特許文献1あるいは非特許文献2に示されている。   In recent years, with the progress of semiconductors, that is, miniaturization, the defect size required to be detected has been reduced year by year. Therefore, in order to increase the defect detection sensitivity, it is necessary to shorten the wavelength of the inspection light source. Therefore, an argon laser having a wavelength of 364 nm has been used as a light source in a mask inspection apparatus that has been commercialized. Recently, a mask inspection apparatus using a continuous laser beam having a wavelength of 257 nm (this is a second harmonic wave having a wavelength of 514 nm, which is the maximum output line of an argon laser) is commercially available. However, further shortening of the wavelength of the inspection light source is desired from the viewpoint of detection sensitivity. A conventional mask inspection apparatus using such a continuous laser beam having a wavelength of 257 nm is disclosed in Non-Patent Document 1 or Non-Patent Document 2, for example.

半導体の微細化が進むに連れてマスク上のパターンは微細化することから、欠陥検出感度向上のために、マスク検査装置の光源にも短波長化が求められている。次世代のマスク検査光源としては、波長200nm以下の光源が必要とされている。そこで、例えば、波長488nmのアルゴンレーザの第二高調波と波長1064nmのファイバレーザとの和周波数である198.5nmの紫外レーザ光を発生させて、これをマスク検査光源として用いたマスク検査装置が開発されている。このようなマスク検査装置は、例えば、特許文献1あるいは非特許文献3に示されている。   Since the pattern on the mask becomes finer as the semiconductor becomes finer, the light source of the mask inspection apparatus is also required to have a shorter wavelength in order to improve the defect detection sensitivity. As a next generation mask inspection light source, a light source having a wavelength of 200 nm or less is required. Therefore, for example, there is a mask inspection apparatus that generates 198.5 nm ultraviolet laser light, which is the sum frequency of the second harmonic of an argon laser with a wavelength of 488 nm and a fiber laser with a wavelength of 1064 nm, and uses this as a mask inspection light source. Has been developed. Such a mask inspection apparatus is disclosed in Patent Document 1 or Non-Patent Document 3, for example.

一方、マスク検査装置においては、前述したようなマスク検査光源だけでなく、マスクの観察部に対物レンズの焦点を合わせるためのオートフォーカス機構にもレーザ装置が用いられている。オートフォーカス用レーザには、フォーカス位置を高速に追従させる必要があることから、連続発振型が好ましく、あるいは数十kHz以上の高繰り返し型のレーザが必要である。そこで、波長405〜408nmのブルーの半導体レーザや、波長473nmの波長変換型固体レーザが用いられることが多かった。   On the other hand, in the mask inspection apparatus, a laser apparatus is used not only for the mask inspection light source as described above but also for an autofocus mechanism for focusing the objective lens on the observation part of the mask. Since the autofocus laser needs to follow the focus position at a high speed, a continuous oscillation type is preferable, or a high repetition type laser of several tens of kHz or more is required. Therefore, a blue semiconductor laser having a wavelength of 405 to 408 nm and a wavelength conversion solid-state laser having a wavelength of 473 nm are often used.

ここで、マスク検査装置のオートフォーカス用レーザの波長に関して説明する。一般に、フォトマスクのパターン形成面上に形成されるパターン状の膜は、厚み約100〜300nm程度である。このため、マスクの欠陥検査時には、そのパターン面に100nm程度以下の精度で焦点を合わせる必要がある。従って、オートフォーカス用レーザの波長は短い程良い。ところが、オートフォーカス用レーザは、マスク検査光源の照明光と一緒にマスク上に照射させる必要がある。このため、ダイクロイックミラーを用いて、それぞれの光を同軸上に合わせて、マスク上に照射させている。   Here, the wavelength of the autofocus laser of the mask inspection apparatus will be described. Generally, a patterned film formed on the pattern formation surface of a photomask has a thickness of about 100 to 300 nm. For this reason, at the time of defect inspection of the mask, it is necessary to focus on the pattern surface with an accuracy of about 100 nm or less. Therefore, the shorter the wavelength of the autofocus laser, the better. However, the autofocus laser needs to be irradiated onto the mask together with the illumination light of the mask inspection light source. For this reason, using a dichroic mirror, each light is coaxially irradiated and irradiated on the mask.

ダイクロイックミラーは、反射率・透過率に波長依存性を有する。このダイクロイックミラーの特性から、オートフォーカス用レーザの波長は、マスク検査光源の波長から少なくとも100nm程度は離れている必要がある。そこで、従来、例えば検査光源の波長が257nmである場合、オートフォーカス用レーザの波長は約350nmより長くしている。また、装置のコンパクト性も考慮すると、前述した波長405nmの半導体レーザが最適であった。なお、波長405nmの光源をオートフォーカスに用いることに関しては、例えば、特許文献2に示されている。   The dichroic mirror has wavelength dependency in reflectance and transmittance. From the characteristics of this dichroic mirror, the wavelength of the autofocus laser needs to be at least about 100 nm away from the wavelength of the mask inspection light source. Therefore, conventionally, for example, when the wavelength of the inspection light source is 257 nm, the wavelength of the autofocus laser is longer than about 350 nm. In consideration of the compactness of the apparatus, the above-described semiconductor laser having a wavelength of 405 nm was optimal. Note that the use of a light source having a wavelength of 405 nm for autofocusing is disclosed in Patent Document 2, for example.

また、波長405nm以下の連続レーザとしては、波長370nm程度まではコンパクトな市販品の半導体レーザ(例えば、日亜化学製)が入手できる。しかしながら、半導体レーザでは、波長が0.4μmを切ると、レーザ出力が大幅に低下してしまう。例えば、波長385nmの半導体レーザでは、最大出力は10mW程度までのものしか市販されていない。   As a continuous laser having a wavelength of 405 nm or less, a compact commercially available semiconductor laser (for example, manufactured by Nichia) can be obtained up to a wavelength of about 370 nm. However, in the semiconductor laser, when the wavelength is less than 0.4 μm, the laser output is greatly reduced. For example, a semiconductor laser having a wavelength of 385 nm is only commercially available with a maximum output of up to about 10 mW.

一方、波長0.4μm以下で連続発振する波長変換型固体レーザとしては、波長266nmのYAGレーザの第4高調波が代表的である。このYAGレーザは、出力が数百mWのものまで市販されている。しかしながら、YAGレーザは装置が大きく、またコスト的にも2000万円前後もすることから、オートフォーカス用レーザとして利用することには問題が多かった。   On the other hand, as a wavelength conversion solid-state laser that continuously oscillates at a wavelength of 0.4 μm or less, the fourth harmonic of a YAG laser having a wavelength of 266 nm is representative. This YAG laser is commercially available with an output of several hundred mW. However, since the YAG laser is large and costs about 20 million yen, there are many problems in using it as an autofocus laser.

また、マスク検査装置では、微小な観察部だけでなく、多少広い部分を観察するために低倍率の観察光学系を設ける場合がある。これは低倍レビューと呼ばれることもある。この場合の照明光として、レーザかランプが必要であった。従来の一般的なマスク検査装置には、オートフォーカス用や低倍レビュー用にもレーザ装置が必要であり、検査光源を含めると、レーザ装置が最低2台必要になっていた。   In addition, in a mask inspection apparatus, a low-magnification observation optical system may be provided in order to observe not only a minute observation part but also a rather wide part. This is sometimes called a low magnification review. In this case, a laser or a lamp is necessary as illumination light. A conventional general mask inspection apparatus needs a laser apparatus for autofocusing and low magnification review. When an inspection light source is included, at least two laser apparatuses are necessary.

さらに、従来、波長約1547nmのレーザを用いた波長変換型波長193nmの固体レーザが開発され、それをマスク検査装置用光源に用いる提案がある。図7に従来の波長変換型波長193nm固体レーザの構成を示す。この従来型の波長変換型波長193nm固体レーザでは、図7に示したような波長変換の手法を用いることから、波長193nmのレーザ光の発生には、基本波の第7高調波である波長221nmと基本波との和周波数を利用していた。なお、このような従来の波長変換型波長193nmの固体レーザを用いたマスク検査装置に関しては、例えば、特許文献3、4において示されている。
特開2006−73970号公報 米国特許出願公開6661580号明細書 特開2005−010402号公報 特開2005−351919号公報 Proceedings of SPIE Vol. 446, pp.265−278,2004. 東芝レビュー、第58巻、第7号、第58〜61頁、2003年 Proceedings of SPIE Vol. 5592, pp.43,2005.
Furthermore, a solid-state laser with a wavelength conversion type wavelength of 193 nm using a laser with a wavelength of about 1547 nm has been developed, and there is a proposal to use it as a light source for a mask inspection apparatus. FIG. 7 shows a configuration of a conventional wavelength conversion type wavelength 193 nm solid-state laser. Since this conventional wavelength conversion type wavelength 193 nm solid-state laser uses a wavelength conversion method as shown in FIG. 7, the generation of laser light having a wavelength of 193 nm has a wavelength of 221 nm which is the seventh harmonic of the fundamental wave. And the sum frequency of the fundamental wave. For example, Patent Documents 3 and 4 disclose a mask inspection apparatus using such a conventional solid-state laser having a wavelength conversion type wavelength of 193 nm.
JP 2006-73970 A U.S. Pat. No. 6,661,580 JP-A-2005-010402 JP-A-2005-351919 Proceedings of SPIE Vol. 446, pp. 265-278, 2004. Toshiba Review, Vol. 58, No. 7, pp. 58-61, 2003 Proceedings of SPIE Vol. 5592, pp. 43, 2005.

次世代マスク検査光源である波長198.5nmの紫外光を発生させる検査光源では、以下に示す問題点があった。特許文献1あるいは非特許文献3に記載されている検査光源では、大型の水冷アルゴンレーザを利用している。従って、装置が巨大になるだけでなく、消費電力も数十kWも必要になってしまい、さらにアルゴンレーザのレーザ管の交換によりランニングコストが高いなどの問題があった。さらに、オートフォーカス用や低倍レビュー用にもレーザ装置が必要であるため、装置構成をコンパクトにすることが困難であった。   The inspection light source that generates ultraviolet light having a wavelength of 198.5 nm, which is a next-generation mask inspection light source, has the following problems. The inspection light source described in Patent Literature 1 or Non-Patent Literature 3 uses a large water-cooled argon laser. Therefore, not only the apparatus becomes huge, but also power consumption of several tens of kW is required, and there is a problem that the running cost is high due to replacement of the laser tube of the argon laser. Furthermore, since a laser device is also required for auto focus and low magnification review, it has been difficult to make the device configuration compact.

また、図7に示されている特許文献3、4に記載の固体レーザでは、途中の段階では波長387nmのレーザ光を発生させてはいるが、これは波長221nmを発生させるために用いている。つまり、もしこの波長387nmのレーザ光の一部を分離して、オートフォーカス用光源等の別用途に用いようとするならば、波長221nmのレーザ光のパワーが低下することから、波長193nmのレーザ光のパワーも低下してしまうことになる。また、これらの従来技術では、和周波発生を利用しているため、レーザの性能を高くすることが困難であった。   Further, in the solid-state lasers described in Patent Documents 3 and 4 shown in FIG. 7, a laser beam having a wavelength of 387 nm is generated at an intermediate stage, but this is used for generating a wavelength of 221 nm. . In other words, if a part of the laser beam with a wavelength of 387 nm is separated and used for another application such as an autofocus light source, the power of the laser beam with a wavelength of 221 nm is reduced. The power of light will also decrease. Further, in these conventional techniques, since the sum frequency generation is used, it is difficult to improve the laser performance.

本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、高性能でコンパクトな構成のマスク検査光源装置、及びそれを用いたマスク検査検査を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a mask inspection light source device having a high performance and a compact configuration, and a mask inspection inspection using the mask inspection light source device.

本発明の第1の態様に係るマスク検査光源装置は、レーザ光源を備え、前記レーザ光源から出力されるレーザ光を用いて、波長400nm以下のレーザ光を出力し、かつ、前記400nm以下のレーザ光の第二高調波を出力するものである。これにより、高性能でコンパクトな構成のマスク検査光源装置を提供することができる。また、波長400nm以下のレーザ光の第二高調波は、波長200nm以下になるため、マスク検査光源として感度的に優れている。   A mask inspection light source device according to a first aspect of the present invention includes a laser light source, outputs laser light having a wavelength of 400 nm or less using laser light output from the laser light source, and laser having a wavelength of 400 nm or less. It outputs the second harmonic of light. As a result, a mask inspection light source device having a high performance and a compact configuration can be provided. In addition, since the second harmonic of the laser beam having a wavelength of 400 nm or less has a wavelength of 200 nm or less, it is excellent in sensitivity as a mask inspection light source.

本発明の第2の態様に係るマスク検査光源装置は、上記のマスク検査光源装置において、前記波長400nm以下のレーザ光は、エルビウムドープ型ファイバレーザからの出射光の第四高調波であるものである。   In the mask inspection light source device according to the second aspect of the present invention, in the mask inspection light source device, the laser light having a wavelength of 400 nm or less is a fourth harmonic of light emitted from an erbium-doped fiber laser. is there.

本発明の第3の態様に係るマスク検査光源装置は、上記のマスク検査光源装置において、前記波長400nm以下のレーザ光は、チタンサファイアレーザの第二高調波であるものである。   The mask inspection light source device according to a third aspect of the present invention is the above mask inspection light source device, wherein the laser light having a wavelength of 400 nm or less is a second harmonic of a titanium sapphire laser.

本発明の第4の態様に係るマスク検査装置は、上記のいずれかに記載のマスク検査光源装置を備え、前記波長400nm以下のレーザ光の第二高調波を、マスクを検査する検査用照明光として用いたものである。これにより、高性能でコンパクトな構成のマスク検査光源装置を提供することができる。また、波長400nm以下のレーザ光の第二高調波は、波長200nm以下になるため、感度を向上させることができる。   A mask inspection apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes the mask inspection light source device according to any one of the above, and an inspection illumination light that inspects a mask for a second harmonic of the laser light having a wavelength of 400 nm or less. It was used as. As a result, a mask inspection light source device having a high performance and a compact configuration can be provided. Further, since the second harmonic of the laser beam having a wavelength of 400 nm or less has a wavelength of 200 nm or less, the sensitivity can be improved.

本発明の第5の態様に係るマスク検査装置は、上記のマスク検査装置において、前記波長400nm以下のレーザ光を、オートフォーカス用レーザ光として用いるものである。マスク検査光源である波長200nm以下のレーザ光を発生させる際に、波長200nm以下のレーザ光に変換されずに残った波長400nm以下のレーザ光を、オートフォーカス用の光源として利用することができる。よって、新たなレーザ光源装置が不要となり、しかも、検査用の波長200nm以下のレーザ光のパワーを損失することもなく、装置構成をコンパクトにできる。   A mask inspection apparatus according to a fifth aspect of the present invention uses the laser beam having a wavelength of 400 nm or less as the autofocus laser beam in the mask inspection apparatus described above. When laser light having a wavelength of 200 nm or less, which is a mask inspection light source, is generated, laser light having a wavelength of 400 nm or less remaining without being converted into laser light having a wavelength of 200 nm or less can be used as a light source for autofocus. Therefore, a new laser light source device is not required, and the device configuration can be made compact without losing the power of the laser light having a wavelength of 200 nm or less for inspection.

本発明の第6の態様に係るマスク検査装置は、上記のマスク検査装置において、前記波長400nm以下のレーザ光を、マスクを観察する観察用レーザ光として用いるものである。マスク検査光源である波長200nm以下のレーザ光を発生させる際に、波長200nm以下のレーザ光に変換されずに残った波長400nm以下のレーザ光を、観察用レーザ光として利用することができる。よって、新たなレーザ光源装置が不要となり、しかも、検査用の波長200nm以下のレーザ光のパワーを損失することもなく、装置構成をコンパクトにできる。   A mask inspection apparatus according to a sixth aspect of the present invention uses the laser beam having a wavelength of 400 nm or less as an observation laser beam for observing a mask in the mask inspection apparatus described above. When laser light having a wavelength of 200 nm or less, which is a mask inspection light source, is generated, laser light having a wavelength of 400 nm or less that remains without being converted into laser light having a wavelength of 200 nm or less can be used as the observation laser light. Therefore, a new laser light source device is not required, and the device configuration can be made compact without losing the power of the laser light having a wavelength of 200 nm or less for inspection.

本発明によれば、高性能でコンパクトな構成のマスク検査光源装置、及びそれを用いたマスク検査装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a mask inspection light source device having a high performance and a compact configuration, and a mask inspection device using the mask inspection light source device.

本発明の実施の形態について以下に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を実質的に同様の内容を示している。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following description shows preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. In the following description, the same reference numerals denote the same contents.

本発明の実施の形態に係るマスク検査装置について、図1〜図5を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係るマスク検査装置1の構成を示す図である。図1に示すように、本実施の形態に係るマスク検査装置1は、大別して、マスク検査光源100とマスク検査装置本体200とで構成されている。マスク検査光源100は、紫外線を出射する紫外線光源である。マスク検査光源100からは、例えば、波長193.4nmのレーザ光L08と、波長386.8nmのレーザ光L04cとが取り出され、マスク検査装置200内に供給される。   A mask inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a mask inspection apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the mask inspection apparatus 1 according to the present embodiment is roughly composed of a mask inspection light source 100 and a mask inspection apparatus main body 200. The mask inspection light source 100 is an ultraviolet light source that emits ultraviolet light. From the mask inspection light source 100, for example, a laser beam L08 with a wavelength of 193.4 nm and a laser beam L04c with a wavelength of 386.8 nm are extracted and supplied into the mask inspection apparatus 200.

図2に、マスク検査光源100の構成を示す。図2に示すように、マスク検査光源100では、基本波レーザ101は波長1547.2nmのレーザ光L01を発生する。この基本波レーザ101としては、半導体レーザをシード光としたファイバ増幅器等が適している。   FIG. 2 shows the configuration of the mask inspection light source 100. As shown in FIG. 2, in the mask inspection light source 100, the fundamental laser 101 generates laser light L01 having a wavelength of 1547.2 nm. As the fundamental laser 101, a fiber amplifier using a semiconductor laser as seed light is suitable.

また、特に、基本波レーザ101としては、波長400nm以下のレーザ光を発生させるために、エルビウムドープ型ファイバレーザを用いることが好ましい。例えば、マスク検査光源の波長を193nmとするならば、波長約387nmのレーザ光を用いる必要がある。この波長約387nmの4倍の長さは、波長約1547nmとなる。エルビウムドープ型ファイバレーザは、広く知られているように、波長1.55ミクロン帯のレーザ光を平均出力1W以上で発生できる。なお、エルビウムドープ型ファイバレーザの使い方としては、発振器に波長1.55ミクロン帯の半導体レーザを用いて、そこからのレーザ光を増幅するために使うのが好ましい。特に前記半導体レーザとしては、波長幅の狭いDFB型が好ましい。   In particular, as the fundamental laser 101, an erbium-doped fiber laser is preferably used in order to generate laser light having a wavelength of 400 nm or less. For example, if the wavelength of the mask inspection light source is 193 nm, it is necessary to use laser light having a wavelength of about 387 nm. The length four times the wavelength of about 387 nm is about 1547 nm. As is widely known, an erbium-doped fiber laser can generate laser light having a wavelength of 1.55 microns with an average output of 1 W or more. As a method of using the erbium-doped fiber laser, it is preferable to use a semiconductor laser having a wavelength of 1.55 microns for the oscillator and amplify the laser beam therefrom. In particular, the semiconductor laser is preferably a DFB type having a narrow wavelength width.

波長1547.2nmのレーザ光L01は、波長変換結晶(あるいは非線形光学結晶と呼ばれる。)102aに入射し、第二高調波である波長773.6nmと、未変換の残留基本波を含んだレーザ光L01bが出射される。レーザ光L01bはダイクロイックミラー103aに入射し、波長773.6nmのレーザ光L02aは反射し、残留基本波である波長1547.2nmのレーザ光L01cは透過する。なお、波長変換結晶102aには、例えば、LBO結晶などを用いるのが好ましい。   A laser beam L01 having a wavelength of 1547.2 nm is incident on a wavelength conversion crystal (or called a non-linear optical crystal) 102a and includes a second harmonic wave having a wavelength of 773.6 nm and an unconverted residual fundamental wave. L01b is emitted. The laser beam L01b is incident on the dichroic mirror 103a, the laser beam L02a having a wavelength of 773.6 nm is reflected, and the laser beam L01c having a wavelength of 1547.2 nm which is a residual fundamental wave is transmitted. For example, an LBO crystal is preferably used for the wavelength conversion crystal 102a.

波長773.6nmのレーザ光L02aは、ミラー104aで曲げられてから、波長変換結晶102bに入射する。これによって、その第二高調波(つまり基本波の第四高調波)である波長386.8nmと未変換部を含むレーザ光L02bが出射される。レーザ光L02bはダイクロイックミラー103bに入射し、波長386.8nmのレーザ光L04aは反射し、未変換部の波長773.6nmのレーザ光L02cは透過する。なお、波長変換結晶102bにも、例えば、LBO結晶などが好ましい。   The laser beam L02a having a wavelength of 773.6 nm is bent by the mirror 104a and then enters the wavelength conversion crystal 102b. Thus, the laser beam L02b including the wavelength 386.8 nm which is the second harmonic (that is, the fourth harmonic of the fundamental wave) and the unconverted portion is emitted. The laser beam L02b is incident on the dichroic mirror 103b, the laser beam L04a having a wavelength of 386.8 nm is reflected, and the laser beam L02c having a wavelength of 773.6 nm in the unconverted portion is transmitted. The wavelength conversion crystal 102b is preferably an LBO crystal, for example.

波長386.8nmのレーザ光L04aは、ミラー104bで曲げられてから、波長変換結晶102cに入射する。これによって、その第二高調波(つまり基本波の第八高調波)である波長193.4mと未変換部を含むレーザ光L04bが出射する。レーザ光L04bはダイクロイックミラー103cに入射し、波長193.4nmのレーザ光L08は反射し、未変換部の波長386.8nmのレーザ光L04cは透過する。レーザ光L04cは、マスク検査装置200に出力される。波長193.4nmのレーザ光L08はミラー104cで反射して、マスク検査装置200本体の方に進む。なお、波長変換結晶102cには、例えば、SBBO結晶やKBBF結晶など、波長386.8nmの第二高調波によって波長193.4nmが発生できるものであれば何でもよい。具体的には、DEEP PHOTONICS社製IP04を用いることができる。これにより、効率よく波長変換することができる。   The laser beam L04a having a wavelength of 386.8 nm is incident on the wavelength conversion crystal 102c after being bent by the mirror 104b. Thereby, the laser beam L04b including the wavelength 193.4m that is the second harmonic (that is, the eighth harmonic of the fundamental wave) and the unconverted portion is emitted. The laser beam L04b is incident on the dichroic mirror 103c, the laser beam L08 with a wavelength of 193.4 nm is reflected, and the laser beam L04c with a wavelength of 386.8 nm in the unconverted portion is transmitted. The laser beam L04c is output to the mask inspection apparatus 200. The laser beam L08 having a wavelength of 193.4 nm is reflected by the mirror 104c and proceeds toward the mask inspection apparatus 200 main body. The wavelength conversion crystal 102c may be anything that can generate a wavelength of 193.4 nm by a second harmonic of a wavelength of 386.8 nm, such as an SBBO crystal or a KBBF crystal. Specifically, IP04 manufactured by DEEP HOTONICS can be used. Thereby, wavelength conversion can be performed efficiently.

本実施の形態に係るマスク検査装置1で用いられるマスク検査光源100は、基本波が波長約1.55ミクロンの赤外レーザを用いて、それを僅か3回波長変換するだけで、検査光源である波長193.4nmの紫外レーザ光を発生させることができる。このため、図7に示した従来の波長変換型193nm固体レーザに比べて、装置が簡素化され、コンパクト化されている。また、和周波発生を用いていないため、例えば、波長幅を狭くすることができる。よって、性能を向上することができる。   The mask inspection light source 100 used in the mask inspection apparatus 1 according to the present embodiment uses an infrared laser whose fundamental wave has a wavelength of about 1.55 microns and converts the wavelength only three times. An ultraviolet laser beam having a wavelength of 193.4 nm can be generated. Therefore, the apparatus is simplified and compact as compared with the conventional wavelength conversion type 193 nm solid-state laser shown in FIG. Moreover, since sum frequency generation is not used, for example, the wavelength width can be narrowed. Therefore, performance can be improved.

次に、本発明のマスク検査装置本体200を図3を用いて説明する。マスク検査装置200では、マスク検査光源100から取り出される波長193.4nmのレーザ光L08と、波長386.8nmのレーザ光L04cとが供給される。レーザ光L08はハーフミラー201に入射して2方向に分岐する。ここで、2方向に分岐したレーザ光L08の一方により、反射照明を行い、他方により透過照明を行っている。まず。透過照明について説明する。ハーフミラー201を出射したレーザ光L11は、レンズ202aで集光され、均一化光学系203aに入射する。均一化光学系203aには、例えば、ロッド型インテグレータと呼ばれるものなどが適する。あるいは、均一化光学系203aとしてバンドルファイバを用いることもできる。レーザ光L11は均一化光学系203内で全反射を繰り返しながら伝播していく。   Next, the mask inspection apparatus main body 200 of the present invention will be described with reference to FIG. In the mask inspection apparatus 200, a laser beam L08 having a wavelength of 193.4 nm and a laser beam L04c having a wavelength of 386.8 nm extracted from the mask inspection light source 100 are supplied. The laser beam L08 enters the half mirror 201 and branches in two directions. Here, reflection illumination is performed by one of the laser beams L08 branched in two directions, and transmission illumination is performed by the other. First. The transmitted illumination will be described. The laser beam L11 emitted from the half mirror 201 is collected by the lens 202a and enters the uniformizing optical system 203a. As the uniformizing optical system 203a, for example, a so-called rod integrator is suitable. Alternatively, a bundle fiber can be used as the uniformizing optical system 203a. The laser light L11 propagates while repeating total reflection in the uniformizing optical system 203.

均一化光学系203aから、空間的に強度分布が均一化されたレーザ光L12が出射する。これはレンズ202bを通り、偏光ビームスプリッタ204aに入射し、レーザ光L13のように下方に反射する。レーザ光L13は、ダイクロイックミラー205を通過してから、λ/4波長板206aを通って円偏光になる。円偏光となったレーザ光L13は、対物レンズ207aを通ってマスク208上の観察領域210aを照明する。なお、以上は反射照明と呼ばれる照明系である。   A laser beam L12 having a spatially uniform intensity distribution is emitted from the homogenizing optical system 203a. This passes through the lens 202b, enters the polarization beam splitter 204a, and is reflected downward like a laser beam L13. The laser beam L13 passes through the dichroic mirror 205 and then becomes circularly polarized light through the λ / 4 wavelength plate 206a. The circularly polarized laser beam L13 illuminates the observation region 210a on the mask 208 through the objective lens 207a. The above is an illumination system called reflected illumination.

マスク208を反射して上方に進むレーザ光L14は、対物レンズ207aを通過後、再びλ/4波長板206aを通過して直線偏光に戻る。ここで、上方に進むレーザ光L14と下方に進むレーザ光L13とは偏光方向が直交する。このことから、上方に進むレーザ光L14は偏光ビームスプリッタ204aを透過する。その結果、レーザ光L15のように進んで結像レンズ211aを透過して二次元光検出器212aに当たる。これによって観察領域210aを二次元光検出器212a上に拡大投影させて、パターン検査する。このように、λ/4波長板206を用いて、マスクに入射するレーザ光L13とマスクで反射したレーザ光L14との偏光方向を直交させる。これにより、光の利用効率を向上することができる。   The laser light L14 reflected from the mask 208 and traveling upward passes through the objective lens 207a and then passes through the λ / 4 wavelength plate 206a again to return to linearly polarized light. Here, the laser beam L14 traveling upward and the laser beam L13 traveling downward are orthogonal in polarization direction. Therefore, the laser beam L14 traveling upward passes through the polarization beam splitter 204a. As a result, it proceeds like the laser beam L15, passes through the imaging lens 211a, and strikes the two-dimensional photodetector 212a. As a result, the observation region 210a is enlarged and projected onto the two-dimensional photodetector 212a, and pattern inspection is performed. Thus, using the λ / 4 wavelength plate 206, the polarization directions of the laser light L13 incident on the mask and the laser light L14 reflected by the mask are orthogonalized. Thereby, the utilization efficiency of light can be improved.

一方、ハーフミラー201を下方に進むレーザ光L21は、ミラー203aで反射してレンズ202cを通過して均一化光学系203bに入射する。レーザ光L21は、均一化光学系203b内を進むことで、空間的に強度分布が均一化されたレーザ光L23が出射される。均一化光学系203bは均一化光学系203aと同様の構成を有している。均一化光学系203bを出射したレーザ光L23はミラー213bで反射してコンデンサレンズ214を通り、マスク208上の観察領域210aを照射する。なお、以上は透過照明と呼ばれる照明系である。そして、このマスク208上の観察領域210aを通過した透過光は、透過照明と同様に、二次元光検出器212aで検出される。すなわち、対物レンズ207a、λ/4波長板206a、ダイクロイックミラー205、偏光ビームスプリッタ204a、結像レンズ211aを透過して、二次元光検出器212aに入射する。なお、反射照明による観察領域210aと透過照明による観察領域210aは、同じ位置としている。すなわち、透過照明におけるコンデンサレンズ214での照明位置と、反射照明における対物レンズ207aでの照明位置とは一致している。   On the other hand, the laser beam L21 traveling downward through the half mirror 201 is reflected by the mirror 203a, passes through the lens 202c, and enters the uniformizing optical system 203b. The laser beam L21 travels through the homogenizing optical system 203b, so that a laser beam L23 having a spatially uniform intensity distribution is emitted. The homogenizing optical system 203b has the same configuration as the homogenizing optical system 203a. The laser beam L23 emitted from the homogenizing optical system 203b is reflected by the mirror 213b, passes through the condenser lens 214, and irradiates the observation region 210a on the mask 208. The above is an illumination system called transmitted illumination. Then, the transmitted light that has passed through the observation region 210a on the mask 208 is detected by the two-dimensional photodetector 212a, similarly to the transmitted illumination. That is, the light passes through the objective lens 207a, the λ / 4 wavelength plate 206a, the dichroic mirror 205, the polarization beam splitter 204a, and the imaging lens 211a and enters the two-dimensional photodetector 212a. Note that the observation area 210a by reflected illumination and the observation area 210a by transmitted illumination are at the same position. That is, the illumination position of the condenser lens 214 in the transmitted illumination and the illumination position of the objective lens 207a in the reflected illumination coincide with each other.

ところで、マスク検査装置1には、マスク208の観察領域210aと対物レンズ207aとの間隔を微調整することで、観察領域210aの像が、二次元光検出器212aでシャープに投影されるように調整する必要である。そのため、マスク検査装置200には、以下に説明するようなオートフォーカス機構が備わっている。   By the way, in the mask inspection apparatus 1, by finely adjusting the interval between the observation area 210a of the mask 208 and the objective lens 207a, the image of the observation area 210a is projected sharply by the two-dimensional photodetector 212a. It is necessary to adjust. Therefore, the mask inspection apparatus 200 includes an autofocus mechanism as described below.

本発明のマスク検査装置1のオートフォーカス機構では、マスク検査光源100から取り出された波長386.8nmのレーザ光L04cを利用している。つまり、図3に点線で示したように、レーザ光L04cは、細いままで利用され、ダイクロイックミラー205に当たって、レーザ光L31のように下方に反射し、対物レンズ207aを通過して、マスク208の観察領域210aに当たる。ここで反射するレーザ光L14は、再びダイクロイックミラー205で反射すると、三角ミラー215で反射するため、位置センサー216に当たる。この位置センサー216は、日の字センサーとも呼ばれ、光量センサーが2個つながったものであり、ここに当たるレーザ光の中心位置が検出できるようになっている。なお、これに関しては、図4を用いて以下に説明する。   In the autofocus mechanism of the mask inspection apparatus 1 of the present invention, the laser beam L04c having a wavelength of 386.8 nm extracted from the mask inspection light source 100 is used. That is, as indicated by a dotted line in FIG. 3, the laser beam L04c is used while being thin, hits the dichroic mirror 205, reflects downward like the laser beam L31, passes through the objective lens 207a, and passes through the mask 208. It hits the observation area 210a. The reflected laser light L14 hits the position sensor 216 because it is reflected by the triangular mirror 215 when reflected by the dichroic mirror 205 again. This position sensor 216 is also called a Japanese character sensor, and two light quantity sensors are connected to each other so that the center position of the laser beam hitting the sensor can be detected. This will be described below with reference to FIG.

図4は本発明のマスク検査装置1におけるオートフォーカス機構の部分のみを示した図である。オートフォーカス用のレーザ光L04cは、初め、図3と同様に点線で示されている。すなわち、レーザ光L31のようにマスク208に入射する。そして、マスク208のパターン面が対物レンズ207aの合焦点位置となっていると、レーザ光L32のように進む。すなわち、マスク208で反射したレーザ光L32は、位置センサー216の中央に入射する。ここで、マスク208が矢印のように下方に移動した場合(つまり、マスク208と対物レンズ207aとの間隔が拡大した場合)、マスク208のパターン面からのレーザ光L31の反射光は、図4中一点鎖線で示すレーザ光L32'のように、レーザ光L32とは異なる経路を進むことになる。その結果、レーザ光L32'が三角ミラー215で反射すると、位置センサー216では、レーザ光L33'のように図4中で右側にシフトする。位置センサー216は例えば、2分割フォトダイオードであり、2分割された領域の差分を出力する。よって、このシフト量が位置センサー216によって検出され、マスク208の焦点位置がずれたことが判別される。そして、マスク208と対物レンズ207aとの間隔を補正するようにオートフォーカス機構が働く。   FIG. 4 is a diagram showing only an autofocus mechanism portion in the mask inspection apparatus 1 of the present invention. The autofocus laser beam L04c is initially indicated by a dotted line as in FIG. That is, it enters the mask 208 like the laser beam L31. Then, when the pattern surface of the mask 208 is the focal point position of the objective lens 207a, it proceeds like a laser beam L32. That is, the laser beam L32 reflected by the mask 208 enters the center of the position sensor 216. Here, when the mask 208 moves downward as indicated by an arrow (that is, when the distance between the mask 208 and the objective lens 207a is increased), the reflected light of the laser light L31 from the pattern surface of the mask 208 is as shown in FIG. The laser beam L32 ′ indicated by the middle one-dot chain line travels a different path from the laser beam L32. As a result, when the laser beam L32 ′ is reflected by the triangular mirror 215, the position sensor 216 shifts to the right in FIG. 4 like the laser beam L33 ′. The position sensor 216 is, for example, a two-divided photodiode, and outputs a difference between the two divided areas. Therefore, this shift amount is detected by the position sensor 216, and it is determined that the focus position of the mask 208 has shifted. Then, the autofocus mechanism works to correct the distance between the mask 208 and the objective lens 207a.

以上のように、本実施形態のマスク検査装置1において用いられるオートフォーカス機構では、細いレーザビームを用いる必要があり、細くても広がりにくいビームの特性が要求される。なお、レーザ光の広がり角は、その波長に比例することから、細いビームを広がりにくくするためにも、出来るだけ短波長であることが好ましい。そこで、本実施形態では、オートフォーカス用レーザに波長386.8nmの紫外レーザ光を用いており、その結果、従来、一般に用いられてきた波長405nmの半導体レーザの場合や、波長473nmの固体レーザを用いた場合に比べて短波長化されたことから、オートフォーカスの精度が高まる。   As described above, the autofocus mechanism used in the mask inspection apparatus 1 of the present embodiment needs to use a thin laser beam, and is required to have a beam characteristic that is difficult to spread even if it is thin. Since the spread angle of the laser beam is proportional to the wavelength, it is preferable that the laser beam be as short as possible in order to make it difficult to spread a narrow beam. Therefore, in the present embodiment, an ultraviolet laser beam having a wavelength of 386.8 nm is used as the autofocus laser, and as a result, a conventional semiconductor laser having a wavelength of 405 nm or a solid-state laser having a wavelength of 473 nm is conventionally used. Since the wavelength is shortened compared to the case where it is used, the accuracy of autofocus is increased.

一方、図5に示すように、ダイクロイックミラー205の透過率特性は検査光源の波長193.4nmでは、高い透過率になっているが、波長386.8nmでは高く反射できるようになっている。一般に、ダイクロイックミラーに入射させる異なる波長の2本のレーザ光に対して、それぞれ高い透過率と高い反射率を実現させるためには、それら2つの波長の差が少なくとも100nmは隔たっている必要がある。本発明では2つの波長差は193.4nmであり、十分に離れていることから、ダイクロイックミラー205では、分離効率を非常に高くできるようになっている。つまり、本発明のオートフォーカス用レーザの波長である386.8nmは、従来よりもオートフォーカスの精度が高く、かつダイクロイックミラーでの分離特性も良いという二つの特性を両立させたものである。   On the other hand, as shown in FIG. 5, the transmittance characteristic of the dichroic mirror 205 is high at the wavelength of 193.4 nm of the inspection light source, but is highly reflective at the wavelength of 386.8 nm. Generally, in order to achieve high transmittance and high reflectance for two laser beams having different wavelengths incident on a dichroic mirror, the difference between the two wavelengths needs to be separated by at least 100 nm. . In the present invention, the difference between the two wavelengths is 193.4 nm, which is sufficiently separated, so that the dichroic mirror 205 can achieve very high separation efficiency. In other words, 386.8 nm, which is the wavelength of the autofocus laser of the present invention, is compatible with the two characteristics of higher autofocus accuracy and better separation characteristics at the dichroic mirror than before.

ところで、本発明のマスク検査装置1では、図3に示したように、波長386.8nmのレーザ光L04cをオートフォーカス以外にも、低倍率レビュー用照明光としても利用する場合がある。この低倍率レビュー用照明光に関して下記に説明する。本実施の形態では、レーザ光L04cの一部を低倍率レビュー用照明光として用いている。   Incidentally, in the mask inspection apparatus 1 of the present invention, as shown in FIG. 3, there are cases where the laser light L04c having a wavelength of 386.8 nm is used as illumination light for low-magnification review in addition to autofocus. This low magnification review illumination light will be described below. In the present embodiment, part of the laser light L04c is used as illumination light for low-magnification review.

低倍率レビュー機能を設ける場合は、マスク検査装置200におけるダイクロイックミラー205において、レーザ光L04cのP波が30〜50%透過する特性のものに交換する。ただしS波に関しては、ほぼ100%反射する特性が好ましい。その結果、P波として供給されたレーザ光L04cの一部がダイクロイックミラー205を透過して、ビームエキスパンダー217で拡大され、λ/2波長板218を通過してS波になる。S波となったレーザ光L04cは、偏光ビームスプリッタ204bに当って下方に反射し、λ/4波長板206bを通過する。λ/4波長板206bはS波を円偏光にする。λ/4波長板206bを通過したレーザ光L04cは、対物レンズ207bを通過してマスク208b上の観察領域210bに照射される。そこからの反射光は再び対物レンズ207bを通り、λ/4波長板206bを通過してから偏光ビームスプリッタ204bに入射する。ここで、P波であったレーザ光L04は往復でλ/4波長板206bを2回通過しているので、S波となる。よって、マスク208からの反射光は、偏光ビームスプリッタ204bを透過する。偏光ビームスプリッタ204bを透過した反射光は、結像レンズ211bを通って二次元光検出器212bに当たる。なお、対物レンズ207bと結像レンズ211bとの焦点距離の比から定まる拡大率は、対物レンズ207aと結像レンズ211aとの焦点距離の比から定まる検査用の光学系の拡大率よりも低くなっており、低倍レビューとして用いられる。すなわち、観察領域210bを低倍で観察する機能が備わっている。   When providing a low-magnification review function, the dichroic mirror 205 in the mask inspection apparatus 200 is replaced with one having a characteristic of transmitting 30 to 50% of the P wave of the laser light L04c. However, with respect to the S wave, the characteristic of reflecting almost 100% is preferable. As a result, a part of the laser beam L04c supplied as the P wave passes through the dichroic mirror 205, is enlarged by the beam expander 217, passes through the λ / 2 wavelength plate 218, and becomes an S wave. The laser beam L04c that has become the S wave strikes the polarizing beam splitter 204b, reflects downward, and passes through the λ / 4 wavelength plate 206b. The λ / 4 wavelength plate 206b makes the S wave circularly polarized. The laser beam L04c that has passed through the λ / 4 wavelength plate 206b passes through the objective lens 207b and is irradiated onto the observation region 210b on the mask 208b. Reflected light from there passes through the objective lens 207b again, passes through the λ / 4 wavelength plate 206b, and then enters the polarization beam splitter 204b. Here, since the laser beam L04, which was a P wave, reciprocally passes through the λ / 4 wavelength plate 206b twice, it becomes an S wave. Therefore, the reflected light from the mask 208 is transmitted through the polarization beam splitter 204b. The reflected light that has passed through the polarizing beam splitter 204b passes through the imaging lens 211b and strikes the two-dimensional photodetector 212b. The enlargement ratio determined from the ratio of the focal lengths of the objective lens 207b and the imaging lens 211b is lower than the enlargement ratio of the inspection optical system determined from the ratio of the focal lengths of the objective lens 207a and the imaging lens 211a. It is used as a low magnification review. That is, it has a function of observing the observation area 210b at a low magnification.

以上のように、本発明のマスク検査装置1では、低倍レビューの機能も有している。上記のように、新たな光源やレーザ装置を備える必要もなく、低倍レビュー機能を実現できる。さらに、不必要となる387nmの光を用いて低倍レビューを観察している。このため、低倍レビュー用光源として、検査用のレーザ光を分岐して用いる必要がないことから、検査用のレーザ光L14のパワーを損なうことない。   As described above, the mask inspection apparatus 1 of the present invention also has a low magnification review function. As described above, it is not necessary to provide a new light source or laser device, and a low magnification review function can be realized. Furthermore, the low magnification review is observed using 387 nm light which is unnecessary. For this reason, it is not necessary to divide and use the inspection laser light as the low magnification review light source, and thus the power of the inspection laser light L14 is not impaired.

また、以上のように、低倍レビュー用には波長386.8nmのレーザ光を用いていることから、対物レンズ207bや結像レンズ211bには、高価なDUV用石英やフッ化カルシウムを硝材に用いる必要がなく、通常の石英を用いることができる。   As described above, since laser light having a wavelength of 386.8 nm is used for low magnification review, the objective lens 207b and the imaging lens 211b are made of expensive DUV quartz or calcium fluoride as a glass material. There is no need to use normal quartz.

次に、本発明のマスク検査装置に適したマスク検査光源の他の構成例を図6を用いて説明する。図6はマスク検査光源300の構成図である。図6に示す基本波レーザ301としては、チタンサファイアレーザが用いられている。チタンサファイアレーザは、波長700〜900nmで、平均出力1W以上でレーザ発振できることが知られている。波長400nm以下のレーザ光を発生させるためには、チタンサファイアレーザの第2高調波を用いる。なお、チタンサファイアレーザの動作形態としては、本発明では、波長変換を行うため、ピークパワーの高いモードロック型の高速パルス繰返し動作が好ましい。   Next, another configuration example of the mask inspection light source suitable for the mask inspection apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a configuration diagram of the mask inspection light source 300. A titanium sapphire laser is used as the fundamental laser 301 shown in FIG. It is known that a titanium sapphire laser can oscillate at a wavelength of 700 to 900 nm and an average output of 1 W or more. In order to generate laser light having a wavelength of 400 nm or less, the second harmonic of a titanium sapphire laser is used. As an operation mode of the titanium sapphire laser, in the present invention, a mode-locked high-speed pulse repetition operation with a high peak power is preferable because wavelength conversion is performed.

本実施の形態においては、基本波レーザ301から波長773.6nmのレーザ光が取り出される。波長773.6nmのレーザ光L41aは、波長変換結晶302aに入射する。これによって、その第二高調波である波長386.8nmと未変換部を含むレーザ光L41bが出射する。レーザ光L41bはダイクロイックミラー303aに入射し、波長386.8nmのレーザ光L42aは反射し、未変換部の波長773.6nmのレーザ光L41cは透過する。なお、波長変換結晶302aにはLBO結晶などが好ましい。   In the present embodiment, laser light having a wavelength of 773.6 nm is extracted from the fundamental wave laser 301. Laser light L41a having a wavelength of 773.6 nm is incident on the wavelength conversion crystal 302a. As a result, the laser beam L41b including the wavelength 386.8 nm which is the second harmonic and the unconverted portion is emitted. The laser beam L41b is incident on the dichroic mirror 303a, the laser beam L42a having a wavelength of 386.8 nm is reflected, and the laser beam L41c having a wavelength of 773.6 nm in the unconverted portion is transmitted. The wavelength conversion crystal 302a is preferably an LBO crystal.

波長386.8nmのレーザ光L42aは、ミラー304aで曲げられてから、波長変換結晶302bに入射する。これによって、その第二高調波(つまり基本波の第四高調波)である波長193.4mと未変換部を含むレーザ光L42bが出射する。レーザ光L42bはダイクロイックミラー303bに入射し、波長193.4nmのレーザ光L43は反射し、未変換部の波長386.8nmのレーザ光L42cは透過する。波長193.4nmのレーザ光L43はミラー304bで反射して、マスク検査装置本体200の方に進む。なお、本実施例でも、波長変換結晶302bには、SBBO結晶やKBBF結晶など、波長386.8nmの第二高調波によって波長193.4nmが発生できるものであれば何でもよい。   The laser beam L42a having a wavelength of 386.8 nm is bent by the mirror 304a and then enters the wavelength conversion crystal 302b. As a result, the laser light L42b including the wavelength 193.4m that is the second harmonic (that is, the fourth harmonic of the fundamental wave) and the unconverted portion is emitted. The laser beam L42b is incident on the dichroic mirror 303b, the laser beam L43 having a wavelength of 193.4 nm is reflected, and the laser beam L42c having a wavelength of 386.8 nm in the unconverted portion is transmitted. The laser beam L43 having a wavelength of 193.4 nm is reflected by the mirror 304b and proceeds toward the mask inspection apparatus main body 200. In this embodiment, any wavelength conversion crystal 302b may be used as long as it can generate a wavelength of 193.4 nm by a second harmonic of a wavelength of 386.8 nm, such as an SBBO crystal or a KBBF crystal.

以上に説明したように、本発明に係るマスク検査装置は、次世代の波長200nm以下の短波長光源を搭載したマスク検査装置を対象としたものであり、マスク製造メーカにおける次世代マスクの製造時の欠陥検査に利用できるだけでなく、半導体製造工場におけるマスクの品質管理にも利用できる。さらに、上記のマスク検査光源は、数MHz以上の繰り返し周波数で利用することができるため、擬似CWのレーザ光となり、マスク検査に好適である。このように、本実施の形態によれば、和周波発生を用いずに波長193.4nmの紫外線を発生することができる。さらに、193.4nmのレーザ光を検査用照明光として用いることにより、感度を向上することができる。よって、正確に検査を行うことができる。また、アルゴンレーザが不要であり、かつ第2高調波を発生させる波長変換結晶の数を3以下にすることができるため、装置構成をコンパクトにすることができる。さらに、波長変換結晶の数の低下に伴い、レーザパワーのロスを低減することができる。このため出力パワーを高くすることができ、性能を向上することができる。   As described above, the mask inspection apparatus according to the present invention is intended for a mask inspection apparatus equipped with a next-generation short-wavelength light source having a wavelength of 200 nm or less. It can be used not only for defect inspection, but also for mask quality control in semiconductor manufacturing plants. Furthermore, since the above mask inspection light source can be used at a repetition frequency of several MHz or more, it becomes a pseudo CW laser beam and is suitable for mask inspection. Thus, according to the present embodiment, it is possible to generate ultraviolet light having a wavelength of 193.4 nm without using sum frequency generation. Furthermore, the sensitivity can be improved by using 193.4 nm laser light as the inspection illumination light. Therefore, the inspection can be performed accurately. Moreover, since an argon laser is not required and the number of wavelength conversion crystals that generate the second harmonic can be reduced to 3 or less, the apparatus configuration can be made compact. Furthermore, loss of laser power can be reduced as the number of wavelength conversion crystals decreases. Therefore, the output power can be increased and the performance can be improved.

また、本発明によると、波長200nm以下のマスク検査光源用レーザ光のパワーを全く低下させることなく、オートフォーカス用レーザ光として、波長400nm以下のレーザ光を供給でき、オートフォーカス専用のレーザ装置を備える必要がない。
また、従来のオートフォーカス用光源の波長405〜473nmよりも短波長のレーザ光でオートフォーカスを行えることから、解像度が高まり、マスク上でのオートフォーカス光のスポットを小さくできる。その結果、高精度でオートフォーカスができるようになる。
In addition, according to the present invention, a laser beam having a wavelength of 400 nm or less can be supplied as an autofocus laser beam without reducing the power of the laser beam for a mask inspection light source having a wavelength of 200 nm or less. There is no need to prepare.
In addition, since autofocus can be performed with laser light having a wavelength shorter than the wavelength 405 to 473 nm of the conventional autofocus light source, the resolution is increased and the spot of the autofocus light on the mask can be reduced. As a result, autofocus can be performed with high accuracy.

実施の形態に係るマスク検査装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the mask inspection apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係るマスク検査光源の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the mask test | inspection light source which concerns on embodiment. 実施の形態に係るマスク検査装置本体の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the mask inspection apparatus main body which concerns on embodiment. 実施の形態に係るオートフォーカス機構を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the auto-focus mechanism which concerns on embodiment. 実施の形態に係るマスク検査装置に用いられるダイクロイックミラーの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the dichroic mirror used for the mask inspection apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係るマスク検査光源の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the mask inspection light source which concerns on embodiment. 従来の波長変換型193nm固体レーザ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional wavelength conversion type | mold 193 nm solid state laser apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 マスク検査装置
100 マスク検査光源
102a〜c 波長変換結晶
103a〜c ダイクロイックミラー
104a〜c ミラー
200 マスク検査装置
201 ハーフミラー
202a〜d レンズ
203a、b 均一化光学系
204a、b 偏光ビームスプリッタ
205 ダイクロイックミラー
206a、b λ/4波長板
207a、b 対物レンズ
208 マスク
210a、b 観察領域
212a、b 二次元光検出器
213a、b ミラー
214 コンデンサレンズ
215 三角ミラー
216 位置センサー
217 ビームエキスパンダー
218 λ/2波長板
300 マスク検査光源
301 チタンサファイアレーザ
302a、b 波長変換結晶
303a、b ダイクロイックミラー
304a、b ミラー
L01a、c 波長1547.2nmのレーザ光
L02a、c、L41a 波長773.6nmのレーザ光
L04a、c、L31〜33、L32'、L33'、L42a、L43 波長386.8nmのレーザ光
L08、L11〜14、L21〜24、L42c 波長193.4nmのレーザ光
L02b、L41b 波長1547.2nm及び波長773.6nmnmを含むレーザ光
L02b、L41b 波長773.6nm及び波長386.8nmを含むレーザ光
L04b、L42b 波長386.8nm及び波長193.4nmを含むレーザ光
1 Mask inspection device 100 Mask inspection light source
102a-c Wavelength conversion crystal 103a-c Dichroic mirror 104a-c Mirror 200 Mask inspection device 201 Half mirror 202a-d Lens 203a, b Uniform optical system 204a, b Polarization beam splitter 205 Dichroic mirror 206a, b λ / 4 wavelength plate 207a, b Objective lens 208 Mask 210a, b Observation area 212a, b Two-dimensional photodetector 213a, b Mirror 214 Condenser lens 215 Triangular mirror 216 Position sensor 217 Beam expander 218 λ / 2 wavelength plate 300 Mask inspection light source 301 Titanium sapphire laser 302a, b Wavelength conversion crystal 303a, b Dichroic mirror 304a, b Mirror L01a, c Laser light with a wavelength of 1547.2 nm L02a, c, L41a Wavelength 773. nm laser light L04a, c, L31 to 33, L32 ', L33', L42a, L43 wavelength 386.8nm laser light L08, L11-14, L21-24, L42c wavelength 193.4nm laser light L02b, L41b wavelength Laser light including 1547.2 nm and wavelength 773.6 nm nm L02b, L41b Laser light including wavelength 773.6 nm and wavelength 386.8 nm L04b, L42b Laser light including wavelength 386.8 nm and wavelength 193.4 nm

Claims (6)

レーザ光源を備え、
前記レーザ光源を用いて波長400nm以下のレーザ光を出力し、かつ、前記400nm以下のレーザ光の第二高調波を出力するマスク検査光源装置。
Equipped with a laser light source,
A mask inspection light source device that outputs a laser beam having a wavelength of 400 nm or less using the laser light source and outputs a second harmonic of the laser beam having a wavelength of 400 nm or less.
前記波長400nm以下のレーザ光は、エルビウムドープ型ファイバレーザからの出射光の第四高調波である請求項1に記載のマスク検査光源装置。   2. The mask inspection light source device according to claim 1, wherein the laser light having a wavelength of 400 nm or less is a fourth harmonic of light emitted from an erbium-doped fiber laser. 前記波長400nm以下のレーザ光は、チタンサファイアレーザの第二高調波である請求項1に記載のマスク検査光源装置。   The mask inspection light source device according to claim 1, wherein the laser light having a wavelength of 400 nm or less is a second harmonic of a titanium sapphire laser. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のマスク検査光源装置を備え、
前記波長400nm以下のレーザ光の第二高調波を、マスクを検査する検査用照明光として用いるマスク検査装置。
A mask inspection light source device according to any one of claims 1 to 3,
A mask inspection apparatus that uses second harmonics of laser light having a wavelength of 400 nm or less as inspection illumination light for inspecting a mask.
前記波長400nm以下のレーザ光を、オートフォーカス用レーザ光として用いる請求項4に記載のマスク検査装置。   The mask inspection apparatus according to claim 4, wherein the laser beam having a wavelength of 400 nm or less is used as an autofocus laser beam. 前記波長400nm以下のレーザ光を、マスクを観察する観察用レーザ光として用いる請求項4、又は5に記載のマスク検査装置。   The mask inspection apparatus according to claim 4, wherein the laser light having a wavelength of 400 nm or less is used as an observation laser light for observing the mask.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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