JP2008190938A - 検査装置及び検査方法、並びにパターン基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な検査を短時間で行うことができる検査装置及び検査方法ならびにパターン基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様にかかる検査装置は、フォトマスク３３を透過した透過光とフォトマスク３３で反射した反射光とを用いて検査を行う検査装置１であって、レンズ３２の視野６０の一部である同時照明領域６２を、フォトマスク３３のレンズ３２側から照明する反射照明光源２１と、同時照明領域６２と同時照明領域６２以外の透過照明領域６１とを照明する透過照明光学系１０と、同時照明領域６２からの透過光と反射光とを、レンズ３２を介して検出する合成像用センサ４４と、透過照明領域６１からの透過光を、レンズ３２を介して検出する透過像用センサ４３とを備えるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は検査装置及び検査方法並びにパターン基板の製造方法に関し、特に詳しくは、試料を透過した透過光と試料で反射した反射光とを用いて検査する検査装置及び検査方法並びにそれを用いたパターン基板の製造方法に関する。

半導体製造工程では、パターンに欠陥があると、配線の絶縁不良や短絡などの不良原因となり、歩留まりが低下する。従って、半導体基板やその製造工程で使用するフォトマスクなどのパターン基板に異物が付着しているか否かを検査する検査装置が利用されている。

このフォトマスクの検査装置には、主にダイツーデータベース（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ）方式とダイツーダイ（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ）方式の２種類がある。ダイツーデータベース方式では、実際に検出した画像と、コンピュータなどの処理装置に記憶されているＣＡＤデータとを比較して異物や欠陥の検出を行う。しかしながら、ダイツーデータベース方式では、検査するパターン毎にＣＡＤデータから参照画像を作成する必要があるため、低コスト化を図ることが困難であった。

一方、ダイツーダイ方式では、異なる位置に配置された同じパターンの画像を検出し、それらを比較することにより、異物や欠陥の検出を行う。この方式では、パターンに応じてＣＡＤデータから参照画像を作成する必要がないため、低コスト化を図ることができる。しかしながら、この方式では、基板上に同じ形状パターンが存在しないマスクについては異物や欠陥を検出することができなかった。

この問題を解決するため、２つのカメラにより透過像と反射像を撮像し、これらを重ね合わせる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この検査装置では、透過光と反射光とを合成して、一つの検出器によって検出する。そして、合成した光学像（合成像）において、遮光パターンが形成されているパターン部と遮光パターンが形成されていない非パターン部（透過パターン）とで明るさが等しくなるよう、マスクの透過パターンを透過する透過光の強度と、マスクの遮光パターンで反射された反射光の強度とを調整している。透過パターンのうち、異物等が付着した箇所では、異物によって透過率が低下するため、透過光が減少する。また、遮光パターンのうち、異物等が付着した箇所では、異物によって反射率が低下するため、反射光が減少する。よって、遮光パターン上の異物箇所か透過パターン上の異物箇所かに係わらず、異物箇所では、正常箇所に比べて検出光量が低下する。

従って、検出器の出力と異物検出閾値を比較することにより、異物検査を行うことができる。この構成では、透過像と反射像との合成像を１つの検出器で検出しているため、検査装置を簡易な構成とすることができる。

さらに、透過像と反射像を独立に撮像して検査を行う検査装置が開示されている（特許文献２、特許文献３）。この検査装置では、透過照明光学系、及び反射照明光学系のそれぞれに絞りを配置している。そして、対物レンズの視野の片側半分を、透過照明光学系からの照明光で照明し、もう片側半分を反射照明光学系からの照明光で照明している。そして、フォトマスクを透過した透過光による透過像を透過像用センサで撮像し、フォトマスクで反射した反射光による反射像を反射像用センサで撮像している。すなわち、透過像と反射像とを別々のセンサで受光している。そして、それぞれのセンサからの出力としきい値とを比較して検査を行っている。このように、透過像と反射像との両方を撮像しているため、精度よく検査することができる。

この検査装置について図３を用いて説明する。図３は、フォトマスク上における対物レンズの視野を模式的に示す図である。対物レンズの視野７０は円形となっている。そして、その片側半分が透過照明光学系からの透過照明光で照明される透過照明領域７１となり、もう片側半分が反射照明光学系からの反射照明光で照明される反射照明領域７２となる。すなわち、対物レンズの視野７０は、対物レンズの視野７０の中心を通る直線７７を境界線として、２つに分けられる。２つに分けられた一方が透過照明領域７１となり、他方が反射照明領域７２となっている。ここで、透過像用センサで撮像される領域を透過像撮像領域７５とし、反射像用センサで撮像される領域を反射像撮像領域７６とする。透過像撮像領域７５は、透過照明領域７１に含まれ、反射像撮像領域７６は、反射照明領域７２に含まれている。

上記の検査装置では、検出光学系を共通にすることができるため、装置構成を単純にすることができる。さらに、フォトマスク全体を１回スキャンすることによって、透過像を反射像の両方を取得することができる。すなわち、透過像と反射像とを同時に撮像することができるため、検査時間を短縮することができる。

特開平９−３１１１０８号公報 特開２００４−３５４０８８号公報 特開２００６−７２１４７号公報

上記の検査装置において検査時間をより短縮するためには、図３の視野７０において、透過像撮像領域７５、及び反射像撮像領域７６を大きくすることが好ましい。すなわち、一度に撮像することができる領域を広くすることによって、走査距離が短くなるため、検査時間を短縮することができる。そのため、透過像撮像領域７５、及び反射像撮像領域７６を出来る限り広くすることが好ましい。この場合、透過像撮像領域７５、及び反射像撮像領域７６が直線７７に近づいてしまう。

しかしながら、このような欠陥検査装置には以下のような問題点があった。検査時間を短縮するため、透過像撮像領域７５、及び反射像撮像領域７６を大きした場合、反射像撮像領域７６と透過像撮像領域７５とが近づいてしまう。すなわち、反射像撮像領域７６と透過像撮像領域７５とが直線７７の近傍に配置された状態となってしまう。このような状態で、照明領域にずれが生じると、反射像撮像領域７６に透過照明光学系からの照明光が入射してしまうことや、透過像撮像領域７５に反射照明光学系からの照明光が入射してしまうことがある。例えば、透過照明光が入射する透過照明領域７１が直線７７からはみ出してしまうと、透過照明光が反射像撮像領域７６に入射してしまう。この場合、反射像撮像領域７６が均一に照明されなくなってしまうので、精度よく検査することができなくなってしまう。

特に、フォトマスクには、厚さにばらつきがある。具体的には、厚さ６．３５ｍｍのフォトマスクには、±１００μｍ程度のばらつきがある。従って、フォトマスクのパターン形成面側に対物レンズを配置した場合、フォトマスクの厚さが変化すると、透過照明光学系の焦点がパターン形成面からずれてしまう。さらに、フォトマスクの厚さの違いによって収差が発生するため、焦点合わせが困難になってしまう。

例えば、透過照明光学系の視野絞りの像をパターン形成面に結像させていても、フォトマスクの厚さが変わると、その像がぼやけてしまい、透過像撮像領域７５が広がってしまう。このため、透過照明光が反射像撮像領域７６に入射してしまい、反射像撮像領域７６が均一に照明されなくなってしまう。従って、従来の検査装置では、正確な検査を短時間で行うことができないという問題点があった。

本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、正確な検査を短時間で行うことができる検査装置及び検査方法ならびにパターン基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる検査装置は、試料を透過した透過光と前記試料で反射した反射光とを用いて検査を行う検査装置であって、対物レンズと、前記対物レンズの視野の一部である第１の領域を、前記試料の対物レンズ側から照明する反射照明光源と、前記第１の領域と前記対物レンズの視野内において前記第１の領域以外の第２の領域とを、前記試料の対物レンズ側の反対側から照明する透過照明光学系と、前記透過照明光学系からの透過照明光、及び前記反射照明光学系からの反射照明光の前記試料上の位置を調整する調整手段と、前記第１の領域において、前記透過照明光学系からの透過照明光のうち前記試料を透過した透過光と、前記反射照明光学系からの反射照明光のうち前記試料で反射した反射光とを、前記対物レンズを介して検出する第１検出器と、前記第２の領域において、前記透過照明光学系からの光のうち、前記透過照明光学系からの光のうち前記試料を透過した透過光を、前記対物レンズを介して検出する第２検出器と、を備えるものである。

本発明の第２の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記透過照明光学系からの透過照明光が前記対物レンズの視野全体に入射していることを特徴とするものである。

本発明の第３の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記反射照明光源からの反射照明光が前記対物レンズの視野の略半分に入射していることを特徴とするものである。これにより、透過像、及び合成像を撮像する領域を広くすることができるため、検査時間を短縮することができる。

本発明の第４の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記第１検出器によって、前記透過照明光による透過像と前記反射照明光による反射像とを合成した合成像を撮像し、前記第２検出器によって、前記透過照明光による透過像を撮像し、前記試料上の同じ位置の前記合成像から前記透過像を引くことによって、前記試料の反射像を求めるものである。これにより、透過像と反射像をそれぞれ利用するアルゴリズムが適用できる。

本発明の第５の態様にかかる検査方法は、試料を透過した透過光と前記試料で反射した反射光とを対物レンズを介して検出して、検査を行う検査方法であって、前記試料の前記対物レンズ側から反射照明光を試料に照射して、前記対物レンズの視野の一部である第１の領域を照明するステップと、前記試料の対物レンズ側の反対側から透過照明光を試料に照射して、前記第１の領域と前記対物レンズの視野内において前記第１の領域以外の第２の領域とを照明するステップと、前記透過照明光、及び前記反射照明光の前記試料上の位置を変化させながら、前記反射照明光のうち前記試料で反射した反射光と、前記透過照明光のうち前記試料を透過した透過光とを前記対物レンズに入射させるステップと、前記対物レンズの視野の一部である第１の領域からの前記透過光、及び前記反射光を前記対物レンズを介して検出するステップと、前記対物レンズの視野の一部であり、前記第１の領域以外の第２の領域からの前記透過光を前記対物レンズを介して検出するステップと、を備えるものである。これにより、正確な検査を短時間で行うことができる。

本発明の第６の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法であって、前記透過照明光学系からの透過照明光が対物レンズの視野全体に入射していることを特徴とするものである。これにより、正確な像を撮像することができる。

本発明の第７の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法であって、前記反射照明光源からの反射照明光が前記対物レンズの視野の略半分に入射していることを特徴とするものである。これにより、正確な検査を短時間で行うことができる。

本発明の第８の態様にかかる検査方法は、上記の検査方法であって、前記第１の領域からの前記透過光、及び前記反射光を前記対物レンズを介して検出することによって、前記透過照明光による透過像と前記反射照明光による反射像とを合成した合成像を撮像し、前記第２の領域からの前記透過光を前記対物レンズを介して検出することによって、前記透過照明光による透過像を撮像し、前記試料上の同じ位置の前記合成像から前記透過像を引くことによって、前記試料の反射像を求めるものである。これにより、透過像と反射像をそれぞれ利用するアルゴリズムが適用できる。

本発明の第９の態様にかかるパターン基板の製造方法は、上記の検査方法により、フォトマスクを検査する検査ステップと、前記検査ステップによって検査されたフォトマスクの欠陥を修正する欠陥修正ステップと、前記欠陥修正ステップで修正されたフォトマスクを介して基板を露光する露光ステップと、前記露光された基板を現像する現像ステップを有するものである。これにより、精度よくパターニングすることができるため、パターン基板の生産性を向上することができる。

本発明によれば、正確な検査を短時間で行うことができる検査装置及び検査方法ならびにパターン基板の製造方法を提供することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。

本発明にかかる検査装置は、試料で反射した反射光と試料を透過した透過光を用いて検査を行う。具体的には、試料を透過した透過光をセンサで検出して、透過光による透過像を撮像する。さらに、試料を透過した透過光、及び試料で反射した反射光とを重ね合わせてセンサで検出して、透過光による透過像と反射光による反射像とを合成した合成像を撮像する。そして、透過像、及び合成像に基づいて検査を行う。

本発明にかかる検査装置について図１を用いて説明する。ここでは、試料であるフォトマスク３３に付着した異物を検出する検査装置１を例に挙げて説明する。なお、フォトマスク３３は開口を有するＸ−Ｙステージ３４上に載置されている。図１において、１１は透過照明光源、１２はレンズ、１３は視野絞り、１４はレンズ、１５は開口絞り、１６はレンズである。レンズ１２、視野絞り１３、レンズ１４、開口絞り１５、及びレンズ１６は透過照明光学系１０を構成する。そして、透過照明光源１１はフォトマスク３３を透過照明するための透過照明光を出射する。すなわち、透過照明光源１１からの透過照明光は、透過照明光学系１０を通って、フォトマスク３３に入射する。そして、フォトマスク３３を透過した透過光は、センサで検出される。ここでフォトマスク３３には、遮光パターン３３ａが形成されている。従って、透過照明光は、フォトマスク３３の遮光パターン３３ａが形成されていない非パターン部（透過パターン）を透過する。なお、フォトマスク３３の遮光パターン３３ａが形成されている面をパターン形成面とする。透過照明光学系１０は、フォトマスクの背面側から照明を行う。すなわち、透過照明光源１１からの光は、フォトマスク３３のパターン形成面側と反対側からフォトマスク３３に入射する。

２１は反射照明光源、２２は開口絞り、２３はレンズ、２４は視野絞り、２５はレンズ、３１はビームスプリッタ、３２はレンズである。開口絞り２２、レンズ２３、視野絞り２４、及びレンズ２５は反射照明光学系２０を構成する。反射照明光源２１は、フォトマスクを反射照明（落射照明）するための反射照明光を出射する。すなわち、反射照明光源２１からの反射照明光は、反射照明光学系２０を通って、フォトマスク３３に入射する。そして、フォトマスク３３で反射された反射光が、センサで検出される。なお、レンズ３２は、パターン形成面上において所定の視野を有する対物レンズである。レンズ３２は、フォトマスク３３の遮光パターン３３ａが形成されているパターン形成面側に配置されている。すなわち、反射照明光学系２０からの反射照明光は、フォトマスク３３のパターン形成面側からフォトマスク３３に入射する。

４１はレンズ、４２は反射部材、４３は透過像用センサ、４４は合成像用センサである。レンズ３２、ビームスプリッタ３１、レンズ４１、反射部材４２は、フォトマスク３３を透過した透過光、及びフォトマスク３３で反射した反射光を透過像用センサ４３、及び合成像用センサ４４まで導くための検出光学系３０を構成する。従って、フォトマスク３３で反射した反射光、フォトマスク３３を透過した透過光は、レンズ３２、ビームスプリッタ３１、レンズ４１、反射部材４２を介して、透過像用センサ４３、又は合成像用センサ４４に入射する。以下の説明では、透過照明光源１１から出射した光を透過照明光、反射照明光源２１から出射した光を反射照明光とする。さらに、透過照明光源１１から出射した透過照明光のうち、フォトマスク３３を透過した光を透過光とし、反射照明光源２１から出射した反射照明光のうち、フォトマスク３３で反射した光を反射光とする。

まず、透過照明光源１１からの出射した透過照明光をフォトマスク３３に入射させるための透過照明光学系１０について説明する。透過照明光源１１は、例えば、小さい光源である１本のマルチモード光ファイバを用いることができる。すなわち、光ファイバの一端を光軸上に配置し、他端の近傍には光源を配置する。これにより、光源から光ファイバの入射端に入射した光が光ファイバ内を伝播し、出射端から出射される。各光ファイバのＮＡ（開口数）で決定される出射角以下で出射された光をフォトマスク３３に照射することができる。なお、透過照明光源１１には１本の光ファイバの他、複数本の光ファイバを束ねたバンドルファイバを用いても良い。透過照明光源１１から出射した透過照明光がレンズ１２により屈折され、視野絞り１３に入射する。視野絞り１３には光軸を中心とする開口部が設けられている。この開口部の外側に入射した透過照明光は視野絞り１３を通過することができないため、遮光される。すなわち、視野絞り１３の開口部を通過した光のみ、レンズ１４に入射する。

視野絞り１３を通過した透過照明光はレンズ１４により屈折され、開口絞り１５に入射する。開口絞り１５には光軸を中心に所定の大きさの開口部が設けられている。この開口絞り１５を通過した透過照明光はレンズ１６に入射する。レンズ１６は結像レンズであり、フォトマスク３３のパターン形成面の表面で視野絞り１３の像が結像するよう透過照明光を集光する。すなわち、フォトマスクのパターン形成面が、透過照明光学系１０の焦点位置となっている。このような透過照明光学系１０を利用して、透過照明光源１１からの透過照明光でフォトマスク３３を照明する。透過照明光学系１０は、対物レンズであるレンズ３２の視野全体を照明する。なお、透過照明光学系１０は、フォトマスク３３の対物レンズ側と反対側から照明する。すなわち、フォトマスク３３のパターン形成面と反対面から透過照明光がフォトマスク３３に入射する。

次に、反射照明光源２１から出射した反射照明光をフォトマスク３３に入射させるための反射照明光学系２０について説明する。反射照明光源２１には透過照明光源１１と同様の光ファイバを用いることができる。なお、反射照明光源２１からの反射照明光が透過照明光源１１からの透過照明光と同じ波長であってもよい。これにより、検出光学系３０での光学設計を簡便にすることができる。反射照明光源２１から出射された反射照明光は光軸を中心に光ファイバの出射端に対応する大きさの開口部を有する開口絞り２２に入射する。開口絞り２２を通過した光はレンズ２３に入射する。レンズ２３に入射した反射照明光は屈折され、視野絞り２４に入射する。視野絞り２４には光軸に対してずれた位置に開口部が設けられている。開口部の外側に入射した反射照明光は視野絞り２４を通過することができないため、遮光される。すなわち、視野絞り２４の開口部を通過した反射照明光のみがレンズ２５に入射する。なお、図１では光軸から上方向にずれた位置に開口部を設けている。

視野絞り２４を通過した反射照明光はレンズ２５によって屈折され、ビームスプリッタ３１に入射する。ビームスプリッタ３１は、例えば、ハーフミラーである。ビームスプリッタ３１は、入射した光のうち、一部の光をフォトマスク３３の方向に反射する。このビームスプリッタ３１で反射した反射照明光はレンズ３２に入射する。レンズ３２は対物レンズであり、フォトマスク３３のパターン形成面で結像するよう光を集光する。すなわち、レンズ３２によって視野絞り２４の像がパターン形成面に結像される。このようにして、反射照明光源２１からの反射照明光によりフォトマスク３３を照明する。この時、視野絞り２４が光軸に対してずれているため、反射照明光は光軸からずれるよう集光される。従って、反射照明光学系２０は、レンズ３２の視野の一部のみを照明する。すなわち、反射照明光は、フォトマスク３３のパターン形成面上において、レンズ３２の視野の一部のみに入射する。なお、ここではフォトマスク３３上で光軸に対して右方向にずれた位置に反射照明光が集光されている。レンズ３２は、フォトマスク３３のパターン形成面側に配置されている。

このように、反射照明光学系２０はレンズ３２側からフォトマスク３３を照明する。すなわち、反射照明光は、レンズ３２を介してフォトマスク３３のパターン形成面に入射する。なお、反射照明光学系２０にオートフォーカス機構を設けてもよい。これにより、反射照明光学系２０の焦点がフォトマスク３３のパターン形成面と一致する。よって、正確に検査を行うことができる。

フォトマスク３３は、透過照明光、及び反射照明光によって照明される。ここで、透過照明光はレンズ３２の視野全体に入射し、反射照明光はレンズ３２の視野の一部のみに入射している。よって、レンズ３２の視野の一部は、透過照明光のみで照明され、残りの一部は、反射照明光と透過照明光の両方で照明される。ここで、透過照明光のみで照明されている領域を透過照明領域とし、反射照明光と透過照明光の両方で照明されている領域を同時照明領域とする。すなわち、合成像を取得するため、反射照明光と透過照明光とによって同時に照明される領域が同時照明領域となる。ここでは、レンズ３２の視野の片側半分が透過照明領域となり、残りの片側半分が同時照明領域となっている。透過照明領域での透過光によって透過像が撮像される。また、同時照明領域での透過光、及び反射光によって、透過像と反射像とを合成した合成像が撮像される。なお、合成像とは、透過光による透過像と、反射光による反射像とを合成した光学像である。

フォトマスク３３は駆動機構に接続されたＸ−Ｙステージ３４に載置されており、図１中の矢印の方向に走査可能に設けられている。すなわち、Ｘ−Ｙステージ３４を駆動すると、フォトマスク３３が矢印の方向に移動する。Ｘ―Ｙステージ３４は、検査する部分が開口している。あるいは、ガラスなどの透明な材質により形成されたＸ―Ｙステージ３４を用いてもよい。このＸ−Ｙステージ３４を矢印の方向に走査させることにより、フォトマスク３３のパターン形成面上において、透過照明光が入射する位置、及び反射照明光でが入射する位置がずれていく。これにより、レンズ３２の視野とフォトマスク３３との相対位置が変化する。よって、フォトマスク３３上の照明位置を調整することができる。そして、フォトマスク３３をラスタ走査することにより、フォトマスク全面を照明する。これにより、フォトマスク３３の全面の検査を行うことができる。もちろん、走査方向は矢印の方向と反対でも良い。なお、Ｘ−Ｙステージ３４以外の走査手段を用いることも可能である。

このように透過照明光源１１及び反射照明光源２１からフォトマスク３３を照明した光は、フォトマスク３３に形成されているパターンに基づいて透過又は反射される。例えば、透過照明光源１１から出射した光はフォトマスク３３上の遮光パターン３３ａ以外の透過パターンを通過してレンズ３２に入射する。一方、透過照明光源１１から出射した光は遮光パターン３３ａに入射すると、反射される。また、反射照明光源２１から出射した光は、遮光パターン３３ａに入射すると、レンズ３２に方向に反射される。一方、反射照明光源２１から出射した光は、遮光パターン３３ａ以外の透過パターンに入射するとフォトマスク３３を透過する。さらに異物などが付着した欠陥箇所に入射した光は、その異物等の性質に応じて散乱等されるため、欠陥検査を行うことができる。

このように、透過照明光源１１からフォトマスク３３を透過した透過光及び反射照明光源２１からフォトマスク３３で反射した反射光はレンズ３２に入射する。透過光、及び反射光はレンズ３２で屈折され、ビームスプリッタ３１に入射する。ビームスプリッタ３１は入射光の一部を透過する。従って、透過光、及び反射光の一部は、ビームスプリッタ３１を通過して、レンズ４１に入射する。レンズ４１は、フォトマスク３３のパターン形成面の像を、透過像用センサ４３の受光面、及び合成像用センサ４４の受光面に結像する。透過像用センサ４３によって透過像が撮像され、合成像用センサ４４によって合成像が撮像される。透過光、及び反射光はレンズ４１で屈折され、反射部材４２に入射する。反射部材４２は反射ミラーやプリズムなどの光学部品であり、入射した光を所定の方向に反射させる。さらに、反射部材４２は２つの反射面が異なる角度で配置されている。すなわち、反射部材４２は、異なる角度で配置されている２つの反射面を有している。異なる反射面に入射した光はそれぞれ異なる方向に反射する。

反射部材４２は同時照明領域からの光と、透過照明領域からの光を分岐する。例えば、図１では、反射部材４２は、透過照明領域からの透過光を右側に反射し、同時照明領域からの透過光、及び反射光を左側に反射する。したがって、透過照明領域からの透過光は透過像用センサ４３の方向に反射され、同時照明領域からの透過光、及び反射光は合成像用センサ４４の方向に反射される。このように反射部材４２はレンズ３２の視野内において、パターン形成面上の位置に応じて透過光を分岐している。レンズ３２の視野からの透過光は、パターン形成面における入射位置に応じて２方向に分岐される。透過像用センサ４３は透過像を撮像するため透過照明領域からの透過光の光を検出し、合成像用センサ４４は合成像を撮像するため同時照明領域からの反射光、及び透過光を検出する。

透過像用センサ４３及び合成像用センサ４４は例えば、ＣＣＤカメラなどの光検出器であり、画素がアレイ状に配列されている。透過像用センサ４３及び合成像用センサ４４は各画素の受光量に基づく信号を処理装置５０に出力する。処理装置５０はパーソナルコンピュータ等を有する情報処理装置である。処理装置５０には、それぞれのセンサからの検出信号が入力される。処理装置５０に設けられているＡ／Ｄ変換器は、検出信号をＡ／Ｄ変換して、メモリ等の記憶部に記憶する。

メモリはそれぞれの画素における光の受光量に基づく受光量データを記憶する。さらに、メモリはフォトマスク３３のある一定の領域に対応する受光量データを記憶することができる。このようにして記憶された透過像と合成像との受光量データを用いて、処理装置５０の演算処理部は欠陥を検出するための演算処理を行う。例えば、しきい値と合成像の受光量データを比較して、受光量データがしきい値を越えた場合、処理装置５０は欠陥や異物があると判定する。あるいは、合成像から特長抽出して異物検査を行う。また、透過像の受光量データは、画像比較による欠陥検査に用いる。すなわち、同じ形状のパターンからの画像を比較して、パターンの欠陥検査を行う。なお、処理装置５０にはフォトマスク３３を駆動させるＸ−Ｙステージ３４からの出力信号が入力される。このＸ−Ｙステージ３４からの出力信号に基づいて、検出箇所のフォトマスク３３上の位置（座標）が特定される。このようにして、フォトマスク３３上の異物や欠陥の位置が特定される。このように、透過像、及び合成像とに異なる処理を行って、検査を行っている。これにより、精度の高い検査を行うことができる。もちろん、上記の方法以外の方法で検査を行ってもよい。なお、欠陥検出のアルゴリズムは特に限定されるものでない。また、処理装置５０はＬＣＤやＣＲＴなどの表示装置を備え、透過像又と合成像とを個別に又は同時に表示できるようになっている。

さら、合成像から透過像を引くことによって、透過像を求めることができる。すなわち、合成像、及び透過像のデータをメモリに記憶させておく。そして、試料上の同じ位置で撮像された合成像から透過像を引く。これにより、フォトマスク３３の反射像を求めることができる。例えば、合成像用センサ４４で受光した反射光、及び透過光によって、合成像を取得する。そして、レンズ３２の視野の半分だけＸ−Ｙステージをずらすと、透過像用センサ４３で受光した透過光によって、透過像が取得される。この透過像と合成像は、フォトマスク３３の同じ位置での像である。すなわち、試料上の同じ位置での、透過像、及び合成像が取得される。そして、合成像のデータから、透過像のデータを引くと、反射像のデータが得られる。これにより、透過像、反射像、合成像をそれぞれ利用することができる。よって、反射像に対して実行される欠陥検出アルゴリズムが利用可能になる。このように、合成像と透過像との差分から反射像を求めることによって、透過像と反射像をそれぞれ利用するアルゴリズムを用いることができる。よって、検査精度を向上することができる。

なお、処理装置５０は、物理的に単一な装置にかぎるものではない。例えば、Ａ／Ｄ変換器、メモリ及び演算処理部はそれぞれ異なる装置に組み込まれていても良い。さらに、複数のＣＰＵを備えた演算処理部を用いて、並列処理を行うようにしてもよい。また、透過像用センサ４３及び合成像用センサ４４は１次元のラインセンサ又は２次元のエリアセンサであればよい。例えば、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ、フォトダイオードアレイなどの撮像素子を用いることができる。さらには、遅延積算（Time-Delay Integration：ＴＤＩ）方式の撮像装置であってもよい。この場合、ステージの走査方向と信号電荷の垂直転送方向とを一致させるとともに、走査速度と転送速度とを同期させる。これにより、検出感度を向上することができる。また、上述の検査装置はフォトマスクの検査に限らず、透明パターンと遮光パターンを有する基板であれば利用することができる。例えば、検査の対象となる試料としては、フォトマスクの他、カラーフィルタ基板などを挙げることができる。

なお、透過照明光源１１と反射照明光源２１には光ファイバに限らず、この他の光源を用いることができる。例えば、レーザ光源やランプ光源、バンドルファイバを用いることができる。同じ光源からの光を分岐して透過照明光源１１と反射照明光源２１とすることも可能である。この場合、１つの光源で透過照明光源１１と反射照明光源２１を構成することができるため、部品点数削減することができる。ただし、透過照明と反射照明の照明条件を別々に調整する場合は、２つの光源を用いることが好ましい。

次に、図２を用いて、フォトマスクのパターン形成面上における照明状態について説明する。図２は、フォトマスク３３のパターン形成面上におけるレンズ３２の視野を模式的に示す図である。

フォトマスク３３のパターン形成面上におけるレンズ３２の視野６０は、円形となっている。上述のように、反射照明光はレンズ３２の視野６０の一部のみに入射している。図２では、反射照明光が視野６０の下半分のみに入射している。すなわち、視野６０の上半分は、反射照明光が入射していない。従って、円形の視野６０の中心を通る直線６７の下側にのみ、反射照明光が入射している。一方、透過照明光は、レンズ３２の視野全体を均一に照明している。レンズ３２の視野６０において反射照明光が入射する領域は、透過照明光が入射する領域に含まれている。すなわち、反射照明光は、透過照明光が入射する領域の一部のみを照明している。パターン形成面上において、反射照明光源２１からの反射照明光は視野絞り２４によって、透過照明光が入射する領域の一部に入射している。すなわち、パターン形成面上において、反射照明光が入射する領域と、透過照明光が入射する領域は重複する。

また、視野６０の上半分には、透過照明光のみが入射している。従って、透過照明光のみが入射する透過照明領域６１は、視野６０の上半分の半円形となる。また、透過照明光と反射照明光とが入射する同時照明領域６２は、視野６０の下半分の半円形となっている。よって、円形の視野６０の中心を通る直線６７が、透過照明領域６１と同時照明領域６２とを区切る境界線となる。境界線となる直線６７の上側の半円が透過照明領域６１となり、下側の半円が同時照明領域６２となる。また、透過光は、透過照明領域６１、及び同時照明領域６２に入射する。このように、反射照明光源２１はレンズ３２の視野６０の下半分である同時照明領域６２に入射する。また、透過照明光学系１０は、レンズ３２の視野６０の下半分である同時照明領域６２を照明する。さらに、透過照明光学系１０は、視野６０内において、同時照明領域６２からずれている透過照明領域６１を照明する。すなわち、透過照明光学系１０からの透過照明光は、下半分である同時照明領域６２と上半分である透過照明領域６１を照明する。従って、視野６０の中で透過照明領域６１以外の領域が同時照明領域６２となる。透過照明領域６１からの透過光は、反射部材４２によって透過像用センサ４３の方向に反射されている。一方、同時照明領域６２からの透過光、及び反射光は、反射部材によって合成像用センサ４４の方向に反射されている。

ここで、透過像用センサ４３で撮像される領域を透過像撮像領域６５とし、合成像用センサで撮像される領域を合成像撮像領域６６とする。透過像撮像領域６５と合成像撮像領域６６とは、略同じ大きさの矩形状になっている。もちろん、透過像撮像領域６５は、透過照明領域６１に含まれ、合成像撮像領域６６は同時照明領域６２に含まれている。すなわち、同時照明領域６２の一部が合成像撮像領域６６となり、透過照明領域６１の一部が透過像撮像領域６５となる。図２では、合成像撮像領域６６は、直線６７の下側に配置され、透過像撮像領域６５は、直線６７の上側に配置される。すなわち、透過像撮像領域６５と合成像撮像領域６６との間に直線６７が配置されている。透過像撮像領域６５におけるフォトマスク３３の像は、レンズ４１によって透過像用センサ４３の受光面に結像される。また、合成像撮像領域６５におけるフォトマスク３３の像は、レンズ４１によって合成像用センサ４４の受光面に結像される。透過像撮像領域６５と合成像撮像領域６６のそれぞれは、直線６７に沿って配置されている。さらに、Ｘ−Ｙステージ３４を駆動すると、フォトマスク３３が矢印の方向に移動する。すなわち、直線６７と垂直な方向にフォトマスク３３が走査される。例えば、Ｘ−Ｙステージ３４を駆動すると、照明している領域が移動して、透過照明領域６１であった箇所が即座に同時照明領域６２となる。従って、フォトマスク３３の同じ位置における透過像と反射像とは、略同じ時間に撮像される。すなわち、直線６７と垂直に走査することによって、透過像が撮像される時間を、同じ位置の合成像が撮像される時間に近づけることができる。換言すると、フォトマスク３３の同じ位置での透過像と合成像とが取得される時間の間隔を短くすることができる。具体的には、図２における透過像撮像領域６５と合成像撮像領域６６と間隔が、同じ位置の合成像と透過像を撮像する撮像時間間隔に対応する。これにより、精度の高い検査を行うことができる。

本実施の形態では、透過照明光が視野６０全体に入射している。従って、フォトマスク３３の厚さが変化した場合でも、精度よく検査することができる。すなわち、フォトマスク３３の厚さが変わって、視野絞り１３の像がパターン形成面でぼやけてしまった場合でも、視野６０全体が均一に透過照明されている状態は変化しない。フォトマスク３３の厚さの違いによって収差が発生したとしても、透過照明光は視野全体を均一に照明する。よって、フォトマスク３３の厚さが変化したとしても、透過照明光によって透過像、及び合成像に生じる影響はない。

また、反射照明光学系２０にオートフォーカス機構を用いた場合、フォトマスク３３のパターン面の高さに対してレンズ３２の高さが追従する。すなわち、オートフォーカス機能によって、フォトマスク３３とレンズ３２との間の距離が一定となる。このため、レンズの視野内で反射照明光が入射する領域は変化しない。反射照明光が入射する領域が透過像撮像領域６５まではみ出すことはない。従って、フォトマスクの厚さが変化した場合でも透過像、及び合成像に対する影響もほとんどない。これにより、均一に照明することができるため、透過像、及び合成像を正確に撮像することができる。さらに、透過像撮像領域６５と合成像撮像領域６６との間隔を狭くすることができるため、透過像撮像領域６５と合成像撮像領域６６を大きくすることができる。これにより、１度に撮像することができる領域が大きくなり、走査距離が短くなる。よって、検査時間を短縮することができる。このように、本実施の形態にかかる検査装置１では、精度の高い検査を短時間に行なうことができる。なお、透過照明領域６１を視野６０の略半分とし、同時照明領域６２を視野６０の残りの半分とする。これにより、透過像撮像領域６５と合成像撮像領域６６を同じ大きさにすることができる。よって、透過像、及び合成像を撮像する時間を短縮することができる。

さらに、本実施の形態では、透過光と反射光とが同じ検出光学系３０を伝播する。すなわち、合成像撮像領域６６からの透過光、及び反射光と、透過像撮像領域６５からの透過光は、同じ検出光学系３０を伝播する。これにより、透過像と反射像とで検出光学系を共通化することができる。よって、単純な光学系で合成像と透過像を略同時に撮像することができる。従って、撮像時間が短縮され、検査効率を向上することができる。

なお、反射部材４２は透過照明領域６１からの光と同時照明領域からの光のいずれか一方のみを反射するようにしてもよい。これにより、同時照明領域６２からの反射光、及び透過光から透過照明領域６１からの透過光を分離することができる。例えば、同時照明領域６２からの透過光、及び反射光のみを反射部材４２に入射させて、反射させてもよい。あるいは、透過照明領域からの透過光のみを反射部材４２に入射させて、反射させてもよい。すなわち、同時照明領域６２からの光と、透過照明領域６１からの光とを異なる方向に伝播させればよい。これにより、透過像用センサ４３、及び合成像用センサ４４を干渉することなく配置することできる。すなわち、透過像用センサ４３と合成像用センサ４４とを離して配置することができる。

さらに、反射部材４２により透過光を分岐しているため、透過照明光源１１と反射照明光源２１とを同じ波長の光源にすることができる。これにより、簡易な光学系で光学特性を一致させることができる。さらに透過照明光学系と反射照明光学系で異なる光源を用い、また開口絞りを別々に設けているため、それぞれの照明条件を個別に調整することができる。もちろん、１つの光源からの光を分岐して、透過照明光、及び反射照明光を生成してもよい。これにより、部品点数削減することができる。この場合、透過照明光学系１０、及び反射照明光学系２０にフィルターを挿入することによって、光量を調整することができる。

また、本発明にかかる検査装置による検査方法は、フォトマスク３３のレンズ３２側から反射照明光をフォトマスク３３に照射して、レンズ３２の視野の一部である同時照明領域６２を照明するとともに、透過照明光をフォトマスク３３に照射して、同時照明領域６２と透過照明領域６２とを照明している。そして、フォトマスク３３で反射した反射光と、フォトマスク３３で反射した反射光とは、レンズ３２を通過してセンサ側へと向かう。対物レンズの視野の一部である透過照明領域と６２からの透過光を対物レンズを介して透過像用センサ４３で検出するとともに、レンズ３２の視野の一部であり、同時照明領域６２からの透過光、及び反射光をレンズ３２を介して合成像用センサ４４検出している。これにより、透過光と反射光とを同じ光学系で伝播させることができるため、簡易な光学系で光学特性を一致させることができる。また、透過照明光源１１と反射照明光源２１とを同一の波長の光源とすることができるため、より正確に異物検査を行うことができる。すなわち、検出光学系３０（例えば、レンズ４１、レンズ３２及びビームスプリッタ３１などの光学部品）を単一の波長に対する設計とすることができるため、透過像と反射像との光学系のディストーションによるずれを小さくすることが可能になる。

上記の検査装置を用いてフォトマスクを検査し、フォトマスクの欠陥を検出する。そして、フォトマスクの欠陥を修正することによって。欠陥のないフォトマスクが製造される。これにより、フォトマスクの生産性を向上することができる。このような欠陥のないフォトマスクを用いて、感光性樹脂を有する基板を露光する。そして、露光された基板を現像液で現像する。これにより、感光性樹脂を精度よくパターニングすることができる。よって、感光性樹脂がパターニングされたパターン基板を生産性よく製造することができる。さらに、感光性樹脂がレジストである場合、パターニングされた感光性樹脂を介して導電膜や絶縁膜をエッチングする。これにより、配線基板などのパターン基板の生産性を向上することができる。

本発明にかかる検査装置の構成を模式的に示す図である。 本発明にかかる検査装置における対物レンズの視野を模式的に示す図である。 従来の検査装置における対物レンズの視野を模式的に示す図である。

符号の説明

１０ 透過照明光学系、１１ 透過照明光源、１２ レンズ、１３ 視野絞り、
１４ レンズ、１５ 開口絞り、１６ レンズ、
２０ 反射照明光学系、２１ 反射照明光源、２２ 開口絞り、２３ レンズ、
２４ 視野絞り、２５ レンズ、３０ 検出光学系、
３１ ビームスプリッタ、３２ レンズ、３３ フォトマスク、３４ Ｘ−Ｙステージ、
４１ レンズ、４２ 反射部材、４３ 透過像用センサ、４４ 合成像用センサ
５０ 処理装置、
６０ 視野、６１ 透過照明領域、６２ 同時照明領域、６５ 透過像撮像領域、
６６ 合成像撮像領域、６７ 直線、
７０ 視野、７１ 透過照明領域、７２ 反射照明領域、７５ 透過像撮像領域、
７６ 反射像撮像領域、７７ 直線、

Claims (9)

1. 試料を透過した透過光と前記試料で反射した反射光とを用いて検査を行う検査装置であって、
   対物レンズと、
   前記対物レンズの視野の一部である第１の領域を、前記試料の対物レンズ側から照明する反射照明光学系と、
   前記第１の領域と前記対物レンズの視野内において前記第１の領域以外の第２の領域とを、前記試料の対物レンズ側の反対側から照明する透過照明光学系と、
   前記透過照明光学系からの透過照明光、及び前記反射照明光学系からの反射照明光の前記試料上の位置を調整する調整手段と、
   前記第１の領域において、前記透過照明光学系からの透過照明光のうち前記試料を透過した透過光と前記反射照明光学系からの反射照明光のうち前記試料で反射した反射光とを前記対物レンズを介して検出する第１検出器と、
   前記第２の領域において、前記透過照明光学系からの光のうち、前記透過照明光学系からの光のうち前記試料を透過した透過光を、前記対物レンズを介して検出する第２検出器と、を備える検査装置。
2. 前記透過照明光学系からの透過照明光が前記対物レンズの視野全体に入射していることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記反射照明光学系からの反射照明光が前記対物レンズの視野の略半分に入射していることを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
4. 前記第１検出器によって、前記透過照明光による透過像と前記反射照明光による反射像とを合成した合成像を撮像し、
   前記第２検出器によって、前記透過照明光による透過像を撮像し、
   前記試料上の同じ位置の前記合成像から前記透過像を引くことによって、前記試料の反射像を求める請求項１乃至３のいずれかに記載の検査装置。
5. 試料を透過した透過光と前記試料で反射した反射光とを対物レンズを介して検出して、検査を行う検査方法であって、
   前記試料の前記対物レンズ側から反射照明光を試料に照射して、前記対物レンズの視野の一部である第１の領域を照明するステップと、
   前記試料の対物レンズ側の反対側から透過照明光を試料に照射して、前記第１の領域と前記対物レンズの視野内において前記第１の領域以外の第２の領域とを照明するステップと、
   前記透過照明光、及び前記反射照明光の前記試料上の位置を変化させながら、前記反射照明光のうち前記試料で反射した反射光と、前記透過照明光のうち前記試料を透過した透過光とを前記対物レンズに入射させるステップと、
   前記対物レンズの視野の一部である前記第１の領域からの前記透過光、及び前記反射光を前記対物レンズを介して検出するステップと、
   前記対物レンズの視野の一部であり、前記第１の領域以外の前記第２の領域からの前記透過光を前記対物レンズを介して検出するステップと、を備える検査方法。
6. 前記透過照明光学系からの透過照明光が対物レンズの視野全体に入射していることを特徴とする請求項５に記載の検査方法。
7. 前記反射照明光源からの反射照明光が前記対物レンズの視野の略半分に入射していることを特徴とする請求項６に記載の検査方法。
8. 前記第１の領域からの前記透過光、及び前記反射光を前記対物レンズを介して検出することによって、前記透過照明光による透過像と前記反射照明光による反射像とを合成した合成像を撮像し、
   前記第２の領域からの前記透過光を前記対物レンズを介して検出することによって、前記透過照明光による透過像を撮像し、
   前記試料上の同じ位置の前記合成像から前記透過像を引くことによって、前記試料の反射像を求める請求項５乃至７のいずれかに記載の検査方法。
9. 請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載の検査方法により、フォトマスクを検査する検査ステップと、
   前記検査ステップによって検査されたフォトマスクの欠陥を修正する欠陥修正ステップと、
   前記欠陥修正ステップで修正されたフォトマスクを介して基板を露光する露光ステップと、
   前記露光された基板を現像する現像ステップを有するパターン基板の製造方法。

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