JP2021060209A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン面の欠陥を低コストで精度よく検査することができる検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】本発明に係る検査装置１は、一方向の直線偏光を含む照明光Ｌを生成する光源１０と、偏光状態を変換させる偏光状態変換部３０と、偏光状態変換部３０を透過し偏光状態を変換された照明光Ｌを検査対象９０に集光するとともに、照明光Ｌが検査対象９０で反射した反射光Ｒを集光する対物レンズ４０と、偏光状態変換部３０を透過し偏光状態が変換された反射光Ｒを、スポット状に集光した照明光Ｌで照明された検査対象９０と共役な結像位置に配置されたピンホールを通して受光する受光素子６０と、受光素子６０が受光した反射光Ｒから形成された検査対象９０の画像に基づいて、検査対象９０を検査する処理部７０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関するものであり、例えば、半導体装置の製造に用いられるマスクの検査装置及び検査方法に関する。

特許文献１には、半導体ウェハにパターンを投影する際に用いられるフォトマスクのパターン面を検査する検査装置が記載されている。

特許第４５４３１４１号公報 特表２０１２−５３０９２９号公報

パターンが形成されたＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスクにペリクルを貼り付ける際に、パターン面に異物が付着することがある。パターン面に付着した異物の像は、ウェハに転写されて、レジストパターン欠陥の原因となる。よって、ペリクルをＥＵＶマスクに貼り付けた後のパターン面の異物等の欠陥を検査する必要がある。

ＥＵＶマスクに用いられるペリクルは、例えば、シリコンの薄膜で構成されている。シリコンの薄膜は、ＤＵＶ（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光の吸収率が大きい。よって、シリコンの薄膜で構成されたペリクルは、ＤＵＶ光の透過率が低いため、ＤＵＶ光を用いてパターン面の異物等を検査することが困難である。

ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）を用いてパターン面を検査する場合にも、シリコンの薄膜は、電子を散乱及び吸収するため、ＤＵＶ光を用いた検査と同様に困難である。よって、ペリクルを透過するＥＵＶ光を用いて、ＥＵＶマスクのパターン面を検査することが考えられる。しかしながら、ＥＵＶ光を用いて、パターン面を検査する場合には、高価なＥＵＶ光学系を必要とするので、コストが増加する。

シリコンの薄膜で構成されたペリクルは、可視光をある程度は透過させる。よって、可視光を用いて、ＥＵＶマスクのパターン面を検査することも考えられる。しかしながら、可視光を用いてパターン面を検査する場合には、可視光光学系は、微細なパターンを解像する分解能を有していない。また、シリコンの薄膜は、可視光の反射率が高い。よって、通常の可視光光学系を用いて得られる画像は、フレアが強く、不鮮明なものとなる。このため、パターン面の異物等を精度よく検査することができない。

本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、パターン面の欠陥を低コストで精度よく検査することができる検査装置及び検査方法を提供することである。

本発明に係る検査装置は、一方向の直線偏光を含む照明光を生成する光源と、偏光状態を変換させる偏光状態変換部と、前記偏光状態変換部を透過し前記偏光状態を変換された前記照明光を検査対象にスポット状に集光するとともに、前記照明光が前記検査対象で反射した反射光を集光する対物レンズと、前記偏光状態変換部を透過し前記偏光状態を変換された前記反射光を、スポット状に集光した前記照明光で照明された前記検査対象と共役な結像位置に配置されたピンホールを通して受光する受光素子と、前記受光素子が受光した前記反射光から前記検査対象の画像を形成し、形成された前記画像に基づいて、前記検査対象を検査する処理部と、を備える。

また、本発明に係る検査方法は、一方向の直線偏光を含む照明光を生成するステップと、偏光状態を変換させる偏光状態変換部に前記照明光を透過させ、前記照明光の前記偏光状態を変換させるステップと、前記偏光状態を変換された前記照明光を、対物レンズでスポット状に検査対象に集光させるステップと、前記照明光が前記検査対象で反射した反射光を、前記対物レンズで集光させるステップと、前記偏光状態変換部に前記反射光を透過させ、前記反射光の前記偏光状態を変換させるステップと、前記偏光状態を変換された前記反射光を、スポット状に集光した前記照明光で照明された前記検査対象と共役な結像位置に配置されたピンホールを通して受光素子に受光させるステップと、前記受光素子が受光した前記反射光から前記検査対象の画像を形成するステップと、前記検査対象の画像に基づいて、前記検査対象を検査するステップとを備える。

本発明によれば、パターン面の欠陥を低コストで精度よく検査することができる検査装置及び検査方法を提供することができる。

実施形態１に係る検査装置を例示した構成図である。 実施形態１に係る検査装置のラジアル偏光波長板、並びに、入射前及び透過後の照明光の偏光状態を例示した図である。 実施形態１に係る検査方法を例示したフローチャート図である。 実施形態１に係る検査方法を例示したフローチャート図である シリコン薄膜を含むペリクルをＰ偏光の照明光で照明した場合の透過率を例示したグラフであり、横軸は、照明光の波長を示し、縦軸は、透過率を示す。 シリコン薄膜を含むペリクルをＰ偏光の照明光で照明した場合の反射率を例示したグラフであり、横軸は、照明光の波長を示し、縦軸は、透過率を示す。 シリコン薄膜を含むペリクルをＳ偏光の照明光で照明した場合の透過率を例示したグラフであり、横軸は、照明光の波長を示し、縦軸は、透過率を示す。 シリコン薄膜を含むペリクルをＳ偏光の照明光で照明した場合の反射率を例示したグラフであり、横軸は、照明光の波長を示し、縦軸は、透過率を示す。 シリコン薄膜を含むペリクルに対して、Ｐ偏光及びＳ偏光を入射させた場合の入射角と、反射率及び透過率との関係を例示したグラフであり、横軸は、入射角を示し、縦軸は、反射率及び透過率を示す。 シリコン薄膜を含むペリクルに対して、Ｐ偏光及びＳ偏光を入射させた場合の入射角と、反射率及び透過率との関係を例示したグラフであり、横軸は、入射角を示し、縦軸は、反射率及び透過率を示す。 実施形態２に係る検査装置を例示した構成図である。 実施形態３に係る検査装置を例示した構成図である。

以下、本実施形態の具体的構成について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は実質的に同様の内容を示している。

（実施形態１）
実施形態１に係る検査装置を説明する。図１は、実施形態１に係る検査装置を例示した構成図である。図１に示すように、検査装置１は、光源１０、中央隠しフィルタ１１、レンズ２１、レンズ２２、光学部材２３、ガルバノミラー２４、レンズ２６、レンズ２７、偏光状態変換部３０、対物レンズ４０、ステージ５０、受光素子６０、処理部７０を備えている。検査装置１の検査対象９０は、例えば、ペリクル９２で覆われたＥＵＶマスク９１のパターン面９３である。

光源１０は、照明光Ｌを生成する。光源１０は、一方向の直線偏光を含む照明光Ｌを生成する。直線偏光は、例えば、Ｐ偏光である。光源１０は、照明光Ｌとして、例えば、可視光を生成する可視光レーザである。よって、光源１０は、可視光を含む照明光Ｌを生成する。具体的には、光源１０は、中心波長５３２［ｎｍ］、または、４０５［ｎｍ］の可視光を含む照明光Ｌを生成する。

中央隠しフィルタ１１は、照明光Ｌの光軸Ｃに直交する断面における中央部を遮光する。よって、中央隠しフィルタ１１は、照明光Ｌを環状にする。したがって、中央隠しフィルタ１１を透過した照明光Ｌの断面は環状である。中央隠しフィルタ１１は、例えば、対物レンズ４０の瞳と共役な位置に配置されている。中央隠しフィルタ１１は、光源１０とレンズ２１との間であって、レンズ２１の焦点に位置するように配置されている。

レンズ２１及びレンズ２２は、中央隠しフィルタ１１と、光学部材２３との間に配置されている。レンズ２１及びレンズ２２は、リレーレンズである。レンズ２１は、照明光Ｌを平行光にする。レンズ２２は、平行な照明光Ｌをガルバノミラー２４に集光する。

光学部材２３は、例えば、ハーフミラー２３ａまたはビームスプリッタ２３ｂである。光学部材２３は、レンズ２２とガルバノミラー２４との間に配置されている。光学部材２３は、照明光Ｌの一部を反射し、一部を透過させる。光学部材２３を透過した照明光Ｌは、ガルバノミラー２４に集光する。

ガルバノミラー２４は、反射面２５を有している。ガルバノミラー２４は、反射面２５に入射した照明光Ｌを反射させる。ガルバノミラー２４は、反射面２５を回転させることができる。ガルバノミラー２４は、反射面２５を回転させることにより、反射させた照明光ＬでＥＵＶマスク９１のパターン面９３をスキャンさせる。なお、ガルバノミラー２４の代わりに、ポリゴンミラー、または、音響光学素子等のスキャナーを用いてもよい。

レンズ２６及びレンズ２７は、ガルバノミラー２４と偏光状態変換部３０との間に配置されている。レンズ２６及びレンズ２７は、リレーレンズである。レンズ２６は、ガルバノミラー２４で反射した照明光Ｌを平行光にする。レンズ２７は、平行な照明光Ｌを集光させる。レンズ２７の焦点で集光した照明光Ｌは、偏光状態変換部３０に入射する。偏光状態変換部３０を透過した照明光Ｌは、拡がるように進み、対物レンズ４０に入射する。

偏光状態変換部３０は、レンズ２７と、対物レンズ４０との間に配置されている。偏光状態変換部３０は、例えば、レンズ２７の焦点に位置するように配置されている。偏光状態変換部３０は、入射した光の偏光状態を変換させる。例えば、偏光状態変換部３０は、ラジアル偏光波長板３０ａである。ラジアル偏光波長板３０ａは、一方向の直線偏光をラジアル偏光に変換する。

図２は、実施形態１に係る検査装置のラジアル偏光波長板、並びに、入射前及び透過後の照明光Ｌの偏光状態を例示した図である。図２に示すように、ラジアル偏光波長板３０ａは、光軸Ｃ方向から見て、液晶分子の向きにより、入射した照明光Ｌの位相を光軸Ｃの周りに少しづつずらす分割片が配置されている。図では、便宜的に、液晶分子の向きが８個の分割片に分割されている。なお、実際は、液晶分子の向きは連続的に変化している。

ラジアル偏光波長板３０ａに入射前の照明光Ｌは、一方向の直線偏光を含んでいる。一方、ラジアル偏光波長板３０ａを透過後の照明光Ｌは、照明光Ｌの光軸Ｃから周辺に放射する方向のラジアル偏光を含んでいる。このように、ラジアル偏光波長板３０ａは、一方向の直線偏光をラジアル偏光に変換する。また、ラジアル偏光波長板３０ａは、入射したラジアル偏光を一方向の直線偏光に変換する。

対物レンズ４０は、偏光状態変換部３０を透過して偏光状態を変換された照明光Ｌを検査対象９０にスポット状に集光する。また、対物レンズ４０は、照明光Ｌが検査対象９０で反射した反射光Ｒを透過させる。具体的には、ラジアル偏光波長板３０ａを透過してラジアル偏光に変換された照明光Ｌを、ＥＵＶマスク９１のパターン面９３に集光する。また、対物レンズ４０は、照明光ＬがＥＵＶマスク９１のパターン面９３で反射した反射光Ｒを透過させる。

対物レンズ４０を透過した反射光Ｒは、偏光状態変換部３０に入射する。偏光状態変換部３０は、入射した反射光Ｒの偏光状態を変換させる。偏光状態変換部３０がラジアル偏光波長板３０ａの場合には、入射したラジアル偏光を一方向の直線偏光に変換する。

偏光状態変換部３０を透過して偏光状態を変換された反射光Ｒは、レンズ２７及びレンズ２６を介して、ガルバノミラー２４で反射される。ガルバノミラー２４で反射した反射光Ｒは、光学部材２３に入射する。光学部材２３は、入射した反射光Ｒの一部を反射し、一部を透過させる。光学部材２３で反射した反射光Ｒは、レンズ２８を介して、受光素子６０に入射する。

受光素子６０は、反射光Ｒを受光する。反射光Ｒは、ピンホールを通過したものである。ピンホールは、スポット状に集光した照明光Ｌで照明された検査対象９０と共役な結像位置に配置されている。よって、受光素子６０は、スポット状に集光した照明光Ｌで照明された検査対象９０と共役な結像位置に配置されたピンホールを通して反射光Ｒを受光する。このように、検査装置１は、コンフォーカル光学系を構成する。コンフォーカル光学系では、スポット状に集光した照明光Ｌの焦点面からの反射光Ｒは、共役な結像位置に配置されたピンホールを通過する。これにより、受光素子６０は、検査対象９０の焦点面の反射光Ｒを受光することができる。

一方、コンフォーカル光学系では、スポット状に集光した照明光Ｌの焦点面以外からの反射光Ｒは、ピンホール面で拡がっている。よって、ピンホールを通る焦点面以外からの反射光Ｒは低減する。これにより、検査対象９０の焦点面以外の反射光Ｒが受光素子６０に受光されないようにすることができる。

例えば、検査対象９０を、ペリクル９２で覆われたＥＵＶマスク９１のパターン面９３とし、パターン面９３に焦点面を合わせた場合を想定する。コンフォーカル光学系では、スポット状に集光した照明光Ｌのパターン面９３からの反射光Ｒは、ピンホールを通過する。これにより、受光素子６０は、パターン面９３からの反射光Ｒを受光し、パターン面９３の画像を形成する。

一方、コンフォーカル光学系では、スポット状に集光した照明光Ｌのパターン面９３以外からの反射光Ｒは、ピンホール面で拡がる。例えば、焦点面以外であるペリクル９２で反射した反射光Ｒは、ピンホール面で拡がる。これにより、ピンホールを通るペリクル９２で反射した反射光Ｒは低減する。したがって、ペリクル９２で反射した反射光Ｒが受光素子６０に受光されないようにすることができる。よって、ペリクル９２で反射した反射光Ｒによるフレアの発生を抑制することができる。

なお、コンフォーカル光学系においても、瞳の中心を通る照明光Ｌがペリクル９２で反射した反射光Ｒは、ピンホールの中心を通ることになる。そこで、本実施形態のように、中央隠しフィルタ１１を用いることにより、ペリクル９２で反射した反射光Ｒが受光素子６０に受光されないようにすることができる。よって、受光素子６０に到達するペリクル９２からの反射光Ｒの影響をさらに低減することができる。

受光素子６０は、偏光状態変換部３０を透過して偏光状態を変換された反射光Ｒを受光面６１で受光する。受光素子６０は、例えば、リニアイメージセンサーである。受光素子６０は、ガルバノミラー２４でスキャンされたＥＵＶマスク９１のパターン面９３の反射光Ｒを受光する。

処理部７０は、受光素子６０が受光した反射光Ｒから検査対象９０の画像を形成する。そして、処理部７０は、形成された検査対象９０の画像に基づいて、検査対象９０を検査する。具体的には、処理部７０は、受光素子６０が受光面６１で受光した反射光Ｒから、ＥＵＶマスク９１のパターン面９３の画像を形成する。処理部７０は、形成されたパターン面９３の画像に基づいて、パターン面９３を検査する。処理部７０は、例えば、ＰＣである。

例えば、検査対象９０は、ＥＵＶマスク９１に貼り付けられたペリクル９２で覆われたＥＵＶマスク９１のパターン面９３である。その場合に、処理部７０は、ペリクル９２が貼り付けられる前のパターン面９３の画像と、ペリクル９２が貼り付けられた後のパターン面９３の画像と、を比較することによって、パターン面９３を検査する。

ステージ５０は、検査対象９０を支持する。ステージ５０は、ステージ５０の上面に直交するＺ軸方向及びステージ５０の上面に平行なＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。ステージ５０は、検査対象９０に照明光Ｌが集光されるように検査対象９０の位置を調整する。

次に、検査装置１の動作として、検査方法を説明する。図３は、実施形態１に係る検査方法を例示したフローチャート図である。

図３のステップＳ１１に示すように、照明光Ｌを生成する。具体的には、光源１０を用いて、一方向の直線偏光を含む照明光を生成する。直線偏光は、例えば、Ｐ偏光である。

次に、ステップＳ１２に示すように、照明光Ｌを環状にする。具体的には、照明光Ｌの光軸Ｃに直交する断面の中央部を遮光する中央隠しフィルタ１１によって、照明光Ｌを環状にする。

次に、ステップＳ１３に示すように、照明光Ｌの偏光状態を変換させる。具体的には、レンズ２１及びレンズ２２のリレーレンズ、光学部材２３、ガルバノミラー２４、並びに、レンズ２６及びレンズ２７のリレーレンズを介して、照明光Ｌを偏光状態変換部３０に入射させる。偏光状態変換部３０は、偏光状態を変換させる。よって、偏光状態変換部３０に照明光Ｌを透過させ、照明光Ｌの偏光状態を変換させる。例えば、偏光状態変換部３０は、ラジアル偏光波長板３０ａであり、一方向の直線偏光をラジアル偏光に変換する。

次に、ステップＳ１４に示すように、照明光Ｌを対物レンズ４０で集光する。具体的には、偏光状態を変換された照明光Ｌを、対物レンズ４０で検査対象９０にスポット状に集光させる。

次に、ステップＳ１５に示すように、照明光Ｌが検査対象９０で反射した反射光Ｒを、対物レンズ４０で集光させる。

次に、ステップＳ１６に示すように、反射光Ｒの偏光状態を変換させる。具体的には、偏光状態変換部３０に反射光Ｒを透過させ、反射光Ｒの偏光状態を変換させる。例えば、偏光状態変換部３０は、ラジアル偏光波長板３０ａであり、ラジアル偏光を一方向の直線偏光に変換する。

次に、ステップＳ１７に示すように、反射光Ｒを受光素子６０で受光させる。具体的には、レンズ２７及び２６のリレーレンズ、ガルバノミラー２４、光学部材２３、並びに、レンズ２８を介して、偏光状態を変換された反射光Ｒを、スポット状に集光した照明光Ｌで照明された検査対象９０と共役な結像位置に配置されたピンホールを通して受光素子６０に受光させる。

次に、ステップＳ１８に示すように、検査対象９０の画像を取得する。具体的には、処理部７０は、受光素子６０が受光した反射光Ｒから検査対象９０の画像を形成する。

次に、ステップＳ１９に示すように、検査対象９０を検査する。具体的には、処理部７０は、検査対象９０の画像に基づいて、検査対象９０を検査する。

ステップＳ１９における検査の際には、Ｍａｓｋ ｔｏ Ｍａｓｋ方式、または、Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ方式を用いてもよい。以下で、ＥＵＶマスク９１のパターン面９３を検査する場合の検査アルゴリズムとして、Ｍａｓｋ ｔｏ Ｍａｓｋ方式を説明する。図４は、実施形態１に係る検査方法を例示したフローチャート図である。

図４のステップＳ２１に示すように、参照用に検査対象９０の参照画像を取得する。ペリクル９２が貼り付けられたＥＵＶマスク９１のパターン面９３を検査する場合には、参照用に用いる検査対象９０は、ペリクル９２をＥＵＶマスク９１に取り付ける前のパターン面９３である。参照用の検査対象９０について、図３のステップＳ１１〜ステップＳ１８を行うことにより、参照用の検査対象９０の参照画像を取得する。

次に、ステップＳ２２に示すように、検査用に検査対象９０の検査画像を取得する。検査用に用いる検査対象９０は、ペリクル９２をＥＵＶマスク９１に取り付けた後のパターン面９３である。検査用の検査対象９０について、図３のステップＳ１１〜ステップＳ１８を行うことにより、検査用の検査対象９０の検査画像を取得する。

次に、ステップＳ２３に示すように、参照画像と検査画像とを比較して、検査対象９０を検査する。すなわち、ペリクル９２が貼り付けられる前のパターン面９３の画像と、ペリクル９２が貼り付けられた後のパターン面９３の画像と、を比較することによって、パターン面９３を検査する。

このように、ＥＵＶマスク９１のパターン面９３を検査する場合に用いるＭａｓｋ ｔｏ Ｍａｓｋ方式は、参照画像と、検査画像とを比較する。比較の結果、差異があれば、異物等の欠陥として検出する。

なお、ステップＳ２１において、可視光を含む照明光Ｌによる参照画像に加えて、ＤＵＶ光を含む照明光Ｌによる高分解能参照画像を取得してもよい。これにより、ＤＵＶ光による高分解能の画像によっても欠陥が検出されない場合の高分解能参照画像と、可視光を用いた参照画像とを対応させることができる。その場合には、その参照画像は、欠陥が検出されていないことを高分解能参照画像により担保することができる。よって、その参照画像と検査画像との比較によって得られた検査結果の信頼性を向上させることができる。

また、欠陥が検出されていないことを担保された参照画像を、検査画像との比較に用いることにより、低分解能及び低コントラストの可視光による検査画像であっても、精度よく欠陥を検査することができる。よって、低コストで検査することができる。

また、Ｍａｓｋ ｔｏ Ｍａｓｋ方式の場合において、ペリクル９２を取り付ける前の参照画像を取得する際には、対物レンズ４０とＥＵＶマスク９１との間に、光学条件がペリクル９２と同等のダミーペリクルを配置してもよい。この場合には、ペリクル９２が貼り付けられる前のパターン面９３の画像は、光学条件がペリクル９２と同じダミーペリクルを通して照明光Ｌで照明されたパターン面９３の画像である。これにより、フレア等の光学条件を同等にすることができる。

フレア等の光学条件とは、具体的には、例えば、レンズ内部のフレア等が原因のペリクル９２の反射光Ｒによる影響である。参照画像を取得するＥＵＶマスク９１にペリクル９２がないことにより、このようなレンズ内部のフレア等が原因のペリクル９２の反射光Ｒによる影響が検査画像だけに反映される場合がある。そうすると、参照画像と検出画像との間に異物等の欠陥以外の差異も生じることになる。そこで、ダミーペリクルを用いた参照画像を取得することにより、参照画像と検出画像との間で、フレア等の光学条件を同等にする。よって、低コストで精度よく異物等の欠陥を検査することができる。

ＥＵＶマスクがマルチダイレチクルの場合には、Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ方式を利用してもよい。複数のダイのうち、いずれかのダイの画像を参照画像とする。それ以外のダイの画像を検査画像とする。ダイ間で画像を比較して、差異があれば、付着異物等の欠陥として検出する。

本実施形態において、検査対象９０のＥＵＶマスク９１は、ペリクル９２を貼り付けている。ＥＵＶマスク９１に用いられるペリクル９２は、例えば、シリコンの薄膜で構成されている。ペリクル９２は、パターン面９３にゴミ等の異物が付着するのを防ぐために貼り付けられる。

しかしながら、ペリクル９２をＥＵＶマスク９１上に貼り付ける際に、異物がパターン面９３に付着する場合もある。したがって、ペリクル９２越しにパターン面９３を検査する必要がある。よって、パターン面９３の検査には、ペリクル９２を透過するＥＵＶ光、または、可視光（例えば、緑色光）を用いる。ＥＵＶ光を用いる場合には、光学系をＥＵＶ光学系にするため、コストが増加する。一方、可視光を用いる場合には、ＥＵＶ光学系ほど高価な光学系を必要としない。ただし、解像度は、ＥＵＶ光を用いる場合に比べて低下する。

図５は、シリコン薄膜を含むペリクルをＰ偏光の照明光で照明した場合の透過率（ＴＰ）を例示したグラフであり、横軸は、照明光の波長を示し、縦軸は、透過率を示す。図６は、シリコン薄膜を含むペリクルをＰ偏光の照明光で照明した場合の反射率（ＲＰ）を例示したグラフであり、横軸は、照明光の波長を示し、縦軸は、透過率を示す。図７は、シリコン薄膜を含むペリクルをＳ偏光の照明光で照明した場合の透過率（ＴＳ）を例示したグラフであり、横軸は、照明光の波長を示し、縦軸は、透過率を示す。図８は、シリコン薄膜を含むペリクルをＳ偏光の照明光で照明した場合の反射率（ＲＳ）を例示したグラフであり、横軸は、照明光の波長を示し、縦軸は、透過率を示す。図５〜図８において、シリコン薄膜の厚さは、４５［ｎｍ］である。キャッピングとして、両面にルテニウムが１［ｎｍ］付加したものを想定している。

図５に示すように、４５０〜７５０［ｎｍ］の波長におけるＰ偏光のシリコン薄膜に対する透過率（ＴＰ）は、入射角が大きくなるほど増加する傾向にある。ただし、入射角８５［ｄｅｇ］の場合には、６５［ｄｅｇ］及び７５［ｄｅｇ］よりも低くなる部分がある。図６に示すように、４５０〜７５０［ｎｍ］の波長におけるＰ偏光のシリコン薄膜に対する反射率（ＲＰ）は、入射角が大きくなるほど減少する傾向にある。ただし、入射角８５［ｄｅｇ］の場合には、５５［ｄｅｇ］〜７５［ｄｅｇ］よりも高くなる部分がある。

図７に示すように、４５０〜７５０［ｎｍ］の波長におけるＳ偏光のシリコン薄膜に対する透過率（ＴＳ）は、入射角が大きくなるほど減少する傾向にある。Ｓ偏光の透過率は、Ｐ偏光に比べて、格段に低い値となっている。図８に示すように、４５０〜７５０［ｎｍ］の波長におけるＳ偏光のシリコン薄膜に対する反射率（ＲＳ）は、入射角が大きくなるほど増加する傾向にある。Ｓ偏光の反射率は、Ｐ偏光に比べて、格段に高い値となっている。

図９及び図１０は、シリコン薄膜を含むペリクルに対して、Ｐ偏光及びＳ偏光を入射させた場合の入射角と、反射率及び透過率との関係を例示したグラフであり、横軸は、入射角を示し、縦軸は、反射率及び透過率を示す。図９では、キャッピングとして、両面にルテニウムが１［ｎｍ］付加している。図１０では、キャッピングとして、両面にルテニウムが２［ｎｍ］付加している。

図９に示すように、Ｐ偏光及びＳ偏光の透過率は、入射角が０［ｄｅｇ］において、等しく０．２８程度である。Ｐ偏光の透過率は、入射角が８０［ｄｅｇ］程度までは、入射角が大きくなるほど、大きくなる。入射角が８０［ｄｅｇ］で、０．８程度である。入射角が８０［ｄｅｇ］よりも大きくなると、急激に減少する。一方、Ｓ偏光の透過率は、入射角が大きくなるほど、単調に小さくなる。

また、Ｐ偏光及びＳ偏光の反射率は、入射角が０［ｄｅｇ］において、等しく０．５３程度である。Ｐ偏光の反射率は、入射角が８０［ｄｅｇ］程度までは、入射角が大きくなるほど、小さくなる。入射角が８０［ｄｅｇ］で、０．０程度である。入射角が８０［ｄｅｇ］よりも大きくなると、急激に増加する。一方、Ｓ偏光の反射率は、入射角が大きくなるほど、単調に大きくなる。図１０に示めされる傾向は、図９と同様である。

本実施形態では、照明光Ｌとして、例えば、Ｐ偏光を含んでいる。よって、ペリクル９２を透過する透過率を大きくさせることができる。

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の検査装置１は、コンフォーカル光学系を用いている。このため、フレアを抑制することができる。具体的には、検査装置１の受光素子６０は、ピンホールを通した検査対象９０の焦点面の反射光Ｒを受光する一方、焦点面以外からの反射光Ｒの大部分をピンホール面により受光しないようにすることができる。よって、パターン面９３の欠陥を低コストで精度よく検査することができる。

また、検査装置１は、照明光Ｌとして、ラジアル偏光ビームを用いている。このため、対物レンズ４０の瞳の周辺の光を、Ｐ偏光を含むようにすることができる。よって、照明光Ｌがペリクル９２を透過する透過率を大きくすることができる。また、照明光Ｌがペリクル９２で反射する反射率を小さくすることができる。

中央部隠しフィルタ１１によって、照明光Ｌの断面の中央部を遮光している。照明光Ｌの中央部は、ペリクル９２に対して、垂直入射及び垂直反射する。そうすると、フォーカスをずらしたとしても、ペリクル９２で反射した反射光は受光素子６０に入射する。よって、フレアが大きくなる。本実施形態では、中央隠しフィルタ１１によって、照明光Ｌの中央部を遮光して、環状にしている。これにより、ペリクル９２に対して比較的大きな角度を有するように入射及び反射する。よって、ペリクル９２で反射した反射光は受光素子６０に入射しないので、フレアを抑制することができる。また、入射角を大きくすることができるので、Ｐ偏光の透過率を大きくすることができる。さらに、ペリクル９２で反射した反射光Ｒが受光素子６０に受光されないようにすることができる。よって、受光素子６０に到達するペリクル９２からの反射光Ｒの影響をさらに低減することができる。

検査対象９０を検査する際に、Ｍａｓｋ ｔｏ Ｍａｓｋ方式を用いる場合には、ペリクル９２を貼り付ける前の参照画像とペリクル９２を貼り付けた後の検査画像とを比較する。比較した結果、検出された欠陥には、疑似欠陥が含まれる場合がある。疑似欠陥は、欠陥ではないが、欠陥のように検出される差異である。このような疑似欠陥は低減されることが望ましい。そこで、参照画像を取得する場合に、光学系にダミーペリクルを挿入する。ダミーペリクルは、ペリクル９２と同じ材料を含む。また、ダミーペリクルを挿入する場合には、ペリクルを貼り付けた場合と同等の光学条件になるようにする。例えば、レンズ内部のフレア等が原因のペリクル９２の反射光Ｒによる影響を同等にすることができる。これにより、参照画像と検査画像とを同じ光学条件で取得することができる。このため、両者の画像の差異を小さくすることができ、疑似欠陥を低減することができる。

本実施形態の検査装置は、比較的安価な可視光の光学系を用いることができる。よって、検査対象９０の欠陥を低コストで高精度に検査することができる。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る検査装置を説明する。図１１は、実施形態２に係る検査装置を例示した構成図である。図１１に示すように、検査装置２は、検査装置１の構成と、光学部材２３及び偏光状態変換部３０が異なっている。

検査装置２の光学部材２３は、検査装置１のハーフミラー２３ａまたはビームスプリッタ２３ｂに代わって、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）２３ｃである。検査装置２の偏光状態変換部３０は、検査装置１のラジアル偏光波長板３０ａに代わって、λ／４波長板３０ｂである。

ＰＢＳ２３ｃは、例えば、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射させる。λ／４波長板３０ｂは、一方向の直線偏光を円偏光に変換する。例えば、Ｐ偏光を円偏光に変換する。また、λ／４波長板３０ｂは、円偏光を一方向と異なる他方向の直線偏光に変換する。例えば、円偏光をＳ偏光に変換する。

ＰＢＳ２３ｃは、Ｐ偏光の照明光Ｌを透過させる。ＰＢＳ２３ｃを透過した照明光Ｌは、ガルバノミラー２４に集光する。ガルバノミラー２４で反射した照明光Ｌは、レンズ２６及びレンズ２７を介して、偏光状態変換部３０に入射する。

偏光状態変換部３０のλ／４波長板３０ｂは、Ｐ偏光の照明光Ｌを円偏光に変換する。対物レンズ４０は、λ／４波長板３０ｂを透過して円偏光に変換された照明光Ｌを検査対象９０にスポット状に集光する。また、対物レンズ４０は、照明光Ｌが検査対象９０で反射した反射光Ｒを透過させる。対物レンズ４０を透過した反射光Ｒは、λ／４波長板３０ｂに入射する。λ／４波長板３０ｂは、入射した円偏光をＳ偏光に変換する。

Ｓ偏光に変換された反射光Ｒは、レンズ２７及びレンズ２６を介して、ガルバノミラー２４で反射される。ガルバノミラー２４で反射した反射光Ｒは、ＰＢＳ２３ｃに入射する。ＰＢＳ２３ｃは、入射したＳ偏光を含む反射光Ｒを反射させる。ＰＢＳ２３ｃで反射した反射光Ｒは、レンズ２８を介して、受光素子６０に入射する。

受光素子６０及び処理部７０の動作は、実施形態１の検査装置１と同様である。また、検査装置２を用いた検査方法は、図３におけるステップＳ１３及びステップ１６以外は、実施形態１と同様である。具体的には、ステップＳ１３の照明光Ｌの偏光状態を変換させるステップにおいて、偏光状態変換部３０は、λ／４光波長板３０ｂであり、一方向の直線偏光を円偏光に変換する。例えば、λ／４光波長板３０ｂは、Ｐ偏光を円偏光に変換する。ステップＳ１６の反射光Ｒの偏光状態を変換させるステップにおいて、偏光状態変換部３０は、λ／４光波長板３０ｂであり、円偏光を一方向と異なる他方向の直線偏光に変換する。例えば、λ／４光波長板３０ｂは、円偏光をＳ偏光に変換する。

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の検査装置２は、ＰＢＳ２３ｃ及びλ／４波長板３０ｂを用いている。よって、ＰＢＳ２３ｃは、Ｐ偏光を含む照明光Ｌのほとんどを透過させて、検査対象９０の照明に用いるようにする。また、ＰＢＳ２３ｃは、λ／４波長板３０ｂによって変換されたＳ偏光を含む反射光Ｒのほとんどを反射させて、受光素子６０に受光させるようにする。これにより、照明光Ｌ及び反射光Ｒの効率を向上させ、検査に用いる光量を増加させることができる。その結果、検査の精度を向上させることができる。これ以外の構成、動作及び効果は、実施形態１の記載に含まれている。

（実施形態３）
次に、実施形態３に係る検査装置を説明する。実施形態３の検査装置は、照明光をマルチビームとしたものである。図１２は、実施形態３に係る検査装置を例示した構成図である。図１２に示すように、検査装置３は、回折格子１２をさらに備えている。回折格子１２は、中央隠しフィルタ１１に並ぶように光軸Ｃ上に配置されている。例えば、回折格子１２は、中央隠しフィルタ１１とレンズ２１との間に配置されている。なお、回折格子１２は、光源１０と中央隠しフィルタ１１との間に配置されてもよい。回折格子１２は、例えば、対物レンズ４０の瞳と共役な位置に配置されている。具体的には、回折格子１２は、レンズ２１の焦点に位置するように配置されている。

回折格子１２は、照明光Ｌを複数のビームに分割する。具体的には、回折格子１２は、入射した照明光Ｌを、紙面に垂直なＸ軸方向に並んだ複数のビームに分割する。したがって、照明光Ｌは、Ｘ軸方向に並ぶように分割された複数のビームを含んだ状態で、対物レンズ４０に到達する。

対物レンズ４０は、複数のビームを含む照明光Ｌを検査対象９０にスポット状に集光する。また、対物レンズ４０は、複数のビームを含む照明光Ｌが検査対象９０で反射した複数のビームを含む反射光Ｒを集光する。

反射光Ｒは、Ｘ軸方向に並ぶように分割された複数のビームを含んだ状態で、受光素子６０ａに到達する。

受光素子６０ａは、反射光Ｒに含まれた各ビームを受光する複数の受光部６２を有している。図では、複数の受光部６２は、Ｘ軸に直交する方向に並んでいるが、実際は、Ｘ軸方向に並んでいる。また、各受光部６２に対応するように、ピンホールは複数設けられている。よって、各受光部６２は、反射光Ｒに含まれた各ビームを、各ピンホールを通して受光する。各受光部６２で受光された反射光Ｒに含まれた各ビームの情報は、処理部７０に出力される。処理部７０は、反射光Ｒに含まれた各ビームから、検査対象９０の画像を形成する。

検査装置３の光学部材２３は、ハーフミラー２３ａ、ビームスプリッタ２３ｂ及びＰＢＳ２３ｃのいずれでもよい。偏光状態変換部３０は、光学部材２３がハーフミラー２３ａまたはビームスプリッタ２３ｂの場合には、ラジアル偏光波長板３０ａであり、光学部材２３がＰＢＳ２３ｃの場合には、λ／４波長板３０ｂである。これ以外の構成及び動作は、検査装置１及び２の構成と同様である。

本実施形態の検査装置３によれば、照明光Ｌを回折格子１２によって、複数のビームに分割している。複数のビームを含む照明光Ｌは、検査対象９０の複数の箇所を同時に照明する。よって、照明光Ｌが検査対象９０で反射した反射光Ｒも、複数のビームを含む。これに対応するように、受光素子６０ａは、複数の受光部６２を有するようにしている。したがって、複数のビームを含む反射光Ｒを用いて画像を形成するので、高速に画像を形成することができる。これにより、検査を高速化することができる。このように、マルチビームとすることで、高速検査を実現できる検査装置３となる。これ以外の効果は、実施形態１及び２の記載に含まれている。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。また、実施形態１〜３の各構成を組み合わせた実施形態も、発明の詳細な説明に記載の技術的思想に含まれる。

１、２、３ 検査装置
１０ 光源
１１ 中央隠しフィルタ
１２ 回折格子
２１、２２ レンズ
２３ 光学部材
２３ａ ハーフミラー
２３ｂ ビームスプリッタ
２３ｃ ＰＢＳ
２４ ガルバノミラー
２５ 反射面
２６、２７、２８ レンズ
３０ 偏光状態変換部
３０ａ ラジアル偏光波長板
３０ｂ λ／４波長板
４０ 対物レンズ
５０ ステージ
６０、６０ａ 受光素子
６１ 受光面
６２ 受光部
７０ 処理部
９０ 検査対象
９１ ＥＵＶマスク
９２ ペリクル
９３ パターン面
Ｃ 光軸
Ｌ 照明光
Ｒ 反射光

Claims (20)

1. 一方向の直線偏光を含む照明光を生成する光源と、
   偏光状態を変換させる偏光状態変換部と、
   前記偏光状態変換部を透過し前記偏光状態を変換された前記照明光を検査対象にスポット状に集光するとともに、前記照明光が前記検査対象で反射した反射光を集光する対物レンズと、
   前記偏光状態変換部を透過し前記偏光状態を変換された前記反射光を、スポット状に集光した前記照明光で照明された前記検査対象と共役な結像位置に配置されたピンホールを通して受光する受光素子と、
   前記受光素子が受光した前記反射光から前記検査対象の画像を形成し、形成された前記画像に基づいて、前記検査対象を検査する処理部と、
   を備えた検査装置。
2. 前記検査対象は、ＥＵＶマスクに貼り付けられたペリクルで覆われた前記ＥＵＶマスクのパターン面である、
   請求項１に記載の検査装置。
3. 前記処理部は、前記ペリクルが貼り付けられる前の前記パターン面の前記画像と、前記ペリクルが貼り付けられた後の前記パターン面の前記画像と、を比較することによって、前記パターン面を検査する、
   請求項２に記載の検査装置。
4. 前記ペリクルが貼り付けられる前の前記パターン面の前記画像は、光学条件が前記ペリクルと同じダミーペリクルを通して前記照明光で照明された前記パターン面の前記画像である、
   請求項３に記載の検査装置。
5. 前記光源は、可視光を含む前記照明光を生成する、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置。
6. 前記光源は、中心波長５３２ｎｍの可視光を含む前記照明光を生成する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の検査装置。
7. 前記照明光の光軸に直交する断面における中央部を遮光して前記照明光を環状にする中央隠しフィルタをさらに備えた、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の検査装置。
8. 前記偏光状態変換部は、前記一方向の直線偏光をラジアル偏光に変換するとともに、前記ラジアル偏光を前記一方向の直線偏光に変換するラジアル偏光波長板である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の検査装置。
9. 前記偏光状態変換部は、前記一方向の直線偏光を円偏光に変換するとともに、前記円偏光を前記一方向と異なる他方向の直線偏光に変換するλ／４光波長板である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の検査装置。
10. 前記照明光を複数のビームに分割する回折格子をさらに備え、
    前記対物レンズは、複数のビームを含む前記照明光が前記検査対象で反射した複数のビームを含む反射光を集光し、
    前記受光素子は、前記反射光に含まれた各前記ビームを受光する複数の受光部を有し、
    各受光部に対応するように、前記ピンホールは複数設けられた、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の検査装置。
11. 一方向の直線偏光を含む照明光を生成するステップと、
    偏光状態を変換させる偏光状態変換部に前記照明光を透過させ、前記照明光の前記偏光状態を変換させるステップと、
    前記偏光状態を変換された前記照明光を、対物レンズで検査対象にスポット状に集光させるステップと、
    前記照明光が前記検査対象で反射した反射光を、前記対物レンズで集光させるステップと、
    前記偏光状態変換部に前記反射光を透過させ、前記反射光の前記偏光状態を変換させるステップと、
    前記偏光状態を変換された前記反射光を、スポット状に集光した前記照明光で照明された前記検査対象と共役な結像位置に配置されたピンホールを通して受光素子に受光させるステップと、
    前記受光素子が受光した前記反射光から前記検査対象の画像を形成するステップと、
    前記検査対象の画像に基づいて、前記検査対象を検査するステップと、
    を備えた検査方法。
12. 前記検査対象は、ＥＵＶマスクに貼り付けられたペリクルで覆われた前記ＥＵＶマスクのパターン面である、
    請求項１１に記載の検査方法。
13. 前記検査対象を検査するステップにおいて、
    前記ペリクルが貼り付けられる前の前記パターン面の前記画像と、前記ペリクルが貼り付けられた後の前記パターン面の前記画像と、を比較することによって、前記パターン面を検査する、
    請求項１２に記載の検査方法。
14. 前記ペリクルが貼り付けられる前の前記パターン面の前記画像は、光学条件が前記ペリクルと同じダミーペリクルを通して前記照明光で照明された前記パターン面の前記画像である、
    請求項１３に記載の検査方法。
15. 前記照明光を生成するステップにおいて、
    可視光を含む前記照明光を生成する、
    請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の検査方法。
16. 前記照明光を生成するステップにおいて、
    中心波長５３２ｎｍの可視光を含む前記照明光を生成する、
    請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の検査方法。
17. 前記照明光の光軸に直交する断面における中央部を遮光する中央隠しフィルタによって、前記照明光を環状にするステップをさらに備えた、
    請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の検査方法。
18. 前記照明光の前記偏光状態を変換させるステップにおいて、
    前記偏光状態変換部は、ラジアル偏光波長板であり、前記一方向の直線偏光をラジアル偏光に変換し、
    前記反射光の前記偏光状態を変換させるステップにおいて、
    前記偏光状態変換部は、前記ラジアル偏光波長板であり、前記ラジアル偏光を前記一方向の直線偏光に変換する、
    請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の検査方法。
19. 前記照明光の前記偏光状態を変換させるステップにおいて、
    前記偏光状態変換部は、λ／４光波長板であり、前記一方向の直線偏光を円偏光に変換し、
    前記反射光の前記偏光状態を変換させるステップにおいて、
    前記偏光状態変換部は、前記λ／４光波長板であり、前記円偏光を前記一方向と異なる他方向の直線偏光に変換する、
    請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の検査方法。
20. 前記照明光を回折格子によって、複数のビームに分割するステップをさらに備え、
    前記対物レンズで集光させるステップにおいて、
    複数のビームを含む前記照明光が前記検査対象で反射した複数のビームを含む前記反射光を、前記対物レンズで集光させ、
    前記受光素子に受光させるステップにおいて、
    前記反射光に含まれた各前記ビームを、各ビームに対応した前記ピンホールを通して前記受光素子の複数の受光部で受光させる、
    請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の検査方法。

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