JP2530081B2 - Mask inspection equipment - Google Patents
Mask inspection equipmentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的]DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention]
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、露光用のマスクの欠陥
を検査するマスク検査装置に係り、特にマスクの透過照
明光の強度分布により欠陥を検査するマスク検査装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask inspection apparatus for inspecting defects in a mask for exposure, and more particularly to a mask inspection apparatus for inspecting defects by the intensity distribution of transmitted illumination light of the mask.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般的な縮小投影型の露光装置の構成を
図2に示す。これは、光源から発せられた光Rを集光レ
ンズ系で集光して露光用マスク上に投射し、このマスク
からの透過光を対物レンズ系でウェハ上に縮小投影する
ものである。ここで、縮小投影像の倍率はマスク〜対物
レンズ系間の距離z1 と対物レンズ〜ウェハ間の距離z
2 との比(z1 /z2 。例えば1/5)によって決ま
る。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows the structure of a general reduction projection type exposure apparatus. In this system, light R emitted from a light source is condensed by a condenser lens system and projected onto an exposure mask, and transmitted light from this mask is reduced and projected onto a wafer by an objective lens system. Here, the magnification of the reduced projection image is the distance z 1 between the mask and the objective lens system and the distance z between the objective lens and the wafer.
It is determined by the ratio with 2 (z 1 / z 2, for example 1/5).
【0003】従来技術からは、この露光に用いられるマ
スクのパターン欠陥を検査するには、以下の方法が考え
られる。すなわち、 (1) CCDカメラなどの撮像手段を上記縮小投影像の結
像位置に配置してマスクの像を直接観察する。From the prior art, the following methods are conceivable for inspecting the pattern defects of the mask used for this exposure. That is, (1) an image pickup means such as a CCD camera is arranged at the image forming position of the reduced projection image to directly observe the image of the mask.
【0004】(2) 露光・現像後のウェハを直接顕微鏡で
観察しあるいはウェハを割断してその断面を走査型電子
顕微鏡(Scanning Electron Microscope。以下、SE
Mとする。)などで観察する。(2) A wafer after exposure and development is directly observed with a microscope or the wafer is cut and its cross section is a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SE).
Let M. ) And so on.
【0005】(3) マスクに光を照射してそのマスク像を
従来の顕微鏡で拡大して(図3)、その透過光の強度分
布パターンをマスクの設計パターンと比較して両者の一
致度によって欠陥を抽出する。(3) The mask is irradiated with light and the mask image is magnified by a conventional microscope (FIG. 3 ). The intensity distribution pattern of the transmitted light is compared with the design pattern of the mask and both are compared. Defects are extracted according to the degree of coincidence.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、縮小投
影されたマスクの像は0.3μm程度の微細なパターン
からなるのに対し、固体撮像素子(Charge Coupled D
evice 。以下、CCDとする。)の分解能は7μm程度
である。すなわち、直接観察に好適な空間分解能を有す
る撮像素子が現存しないため、 (1)の方法は不可能に等
しい。However, while the image of the mask projected by reduction is composed of a fine pattern of about 0.3 μm, a solid-state image sensor (Charge Coupled D) is used.
evice. Hereinafter referred to as CCD. The resolution of () is about 7 μm. That is, since there is no imaging device having a spatial resolution suitable for direct observation, the method (1) is impossible.
【0007】また、マスクの透過光がウェハ上に縮小投
影される際、マスクの欠陥は回折現象によって縮小倍率
よりも大きく結像されることになる。したがって、マス
ク自体を直接観察する場合は、許容値よりも高い検出感
度で検査しなければならず、検査時間が膨大となる。Further, when the transmitted light of the mask is reduced and projected on the wafer, the defect of the mask is imaged at a size larger than the reduction magnification due to the diffraction phenomenon. Therefore, when directly observing the mask itself, it is necessary to inspect with a detection sensitivity higher than an allowable value, and the inspection time becomes long.
【0008】(2)の方法は一般的ではあるが、途中に現
像など数々の中間処理工程を経ているためこれらの影響
を免れ得ない。また、ウェハを割断するなどの作業が面
倒な上、検査後のウェハは製品として使用できない。The method (2) is generally used, but it is unavoidable due to these intermediate processing steps such as development. In addition, the work such as cutting the wafer is troublesome, and the wafer after the inspection cannot be used as a product.
【0009】(3)の方法では、従来の露光用マスクのよ
うに、金属膜などの不透明膜を利用して透過光の明暗の
パターンを形成する場合は上記の設計パターンとの比較
によっても容易に欠陥を検出できるであろう。しかしな
がら、昨今開発が進められている位相シフトマスクは、
微細な凹凸の配列とその溝深さによって透過干渉光の強
度分布パターンを形成するもので、そのマスクの不良に
は単なるパターンの欠陥のみならず凹凸形状のなす位相
ずれに基因するものもある。このような位相情報まで設
計パターンに含ませるのは困難であり、実質上位相シフ
トマスクの欠陥検査を正確に行うことは困難を極めてい
る。[0009] In the method (3), by <br/> urchin conventional exposure mask, to form a light-dark pattern opaque film using the transmitted light, such as metal film and the design pattern Defects may be easily detected by comparing However, the phase Shifutomasu click that has been underway in recent years development,
The intensity distribution pattern of the transmitted interference light is formed by the arrangement of fine irregularities and the groove depth thereof, and the defect of the mask includes not only the defect of the pattern but also the cause of the phase shift formed by the irregularity. It is difficult to include such phase information in the design pattern, and it is extremely difficult to accurately perform the defect inspection of the phase shift mask.
【0010】また、実際のIC製造は幾重にも薄膜の積
層が繰り返して行われており、露光プロセスにおいては
レジスト厚の分だけ焦点がずれて縮小投影される場合が
少なくない。従来、このような焦点ずれの影響もSEM
による割断面観察によって行っていたが、上述と同様に
中間処理工程の影響を受けて正確に評価するのは困難で
あった。したがって、マスク欠陥検査工程において、焦
点ずれの結像への影響も併せて評価できることが望まし
い。とりわけ、焦点深度を深くとれる位相シフトマスク
を用いる場合には、焦点ずれの影響は重要となる。In actual IC manufacturing, thin films are repeatedly stacked many times, and in the exposure process, it is often the case that the focus is deviated by the thickness of the resist and reduced projection is performed. Conventionally, the influence of such defocus is also caused by SEM.
Although it was carried out by observing the fractured surface, it was difficult to make an accurate evaluation due to the influence of the intermediate treatment step as in the above. Therefore, it is desirable to be able to evaluate the influence of defocus on the image formation in the mask defect inspection process. In particular, when using a phase shift mask that can take a deep depth of focus, the influence of defocus becomes important.
【0011】そこで、本発明は、焦点ずれの結像への影
響も併せて評価できるマスク検査装置を提供することを
目的とする。 [発明の構成]Therefore , an object of the present invention is to provide a mask inspection apparatus which can evaluate the influence of defocus on image formation. [Constitution of Invention]
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記課
題を参酌してなされたものであり、所定領域の波長の検
査光を発する照明手段と、前記検査光を集光する集光レ
ンズ系と、マスクを載置するステージ部と、前記マスク
を透過した検査光を拡大投影する対物レンズ系と、前記
対物レンズ系を透過した検査光の光線束の広がりを調整
する開口絞り手段と、前記対物レンズ系からの拡大光像
を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手
段を検査光の光軸方向に変位可能な撮像位置変位手段
と、前記撮像手段の位置変位量を測定する撮像位置測定
手段と、前記画像信号を演算処理する演算手段と、前記
撮像位置変位手段の動作を制御して前記撮像手段を焦点
位置からずらして前記拡大光像を撮像する制御手段とを
具備することを特徴とするマスク検査装置である。Means and operation for solving the problems] The present invention has been made in consideration of the above problems, an illumination means for emitting an inspection light having a wavelength of Jo Tokoro region, focusing lens for focusing said test beam A system, a stage section on which a mask is placed, an objective lens system that magnifies and projects the inspection light that has passed through the mask, and an aperture stop unit that adjusts the spread of the light flux of the inspection light that has passed through the objective lens system, An image pickup means for picking up an enlarged light image from the objective lens system and outputting an image signal, an image pickup position displacing means capable of displacing the image pickup means in the optical axis direction of the inspection light, and a position displacement amount of the image pickup means are shown. The image pickup position measuring means for measuring, the calculating means for calculating the image signal, and the operation of the image pickup position displacing means are controlled to focus the image pickup means.
A mask inspection apparatus, comprising: a control unit that shifts the position to capture the magnified optical image .
【0013】光源からは所定の波長領域の検査光を含む
光を照射するようにしている。また、集光レンズ系によ
って光線束の広がり調整することによって、対物レンズ
系の後側焦平面上における光源像の大きさを調整するこ
とができる。また、開口絞り手段によって対物レンズ系
の開口数を調整することができる。これらの光学的パラ
メータによって投影像の結像性能が決まるので、本装置
によれば撮像面上におけるマスクの拡大投影像の結像性
能を露光時の縮小投影像のそれと同一にすることができ
る。したがって、縮小投影像と相似形の拡大投影像を観
察できるので、検出感度を上げる必要はなく検査速度を
向上できる。また、撮像手段が光軸方向に変位自在であ
るため、焦点ずれの投影像への影響を容易に評価するこ
とができる。The light source emits light including inspection light in a predetermined wavelength range. In addition, the size of the light source image on the rear focal plane of the objective lens system can be adjusted by adjusting the spread of the light beam by the condenser lens system. Further, the numerical aperture of the objective lens system can be adjusted by the aperture stop means. Since the imaging performance of the projected image is determined by these optical parameters, the present apparatus can make the imaging performance of the enlarged projected image of the mask on the imaging surface the same as that of the reduced projected image at the time of exposure. Therefore, the reduced projection image and the enlarged projection image similar in shape can be observed, so that it is not necessary to increase the detection sensitivity and the inspection speed can be improved . Also, since the imaging means is freely displaced in the optical axis direction, it is possible to assess the effect of the projected image of the defocus to easily.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳解
する。図1は、本発明の第1の実施例に係るマスク検査
装置の構成図である。まず、この装置の構成及び作用に
ついて説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 is a configuration diagram of a mask inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. First, the configuration and operation of this device will be described.
【0015】この装置は、所定領域の波長λからなる検
査光R1 を発する照明部(110) と、検査光R1 を集光し
て検査対象であるマスク(100) に照射する集光レンズ系
(120) と、マスク(100) を載置するステージ部(130)
と、マスク(100) を透過した検査光R2 を拡大投影する
対物レンズ系(140) と、対物レンズ系(140) を透過する
検査光R3 の開口数(以下、NAとする。)を調整する
開口絞り(150) と、対物レンズ系(140) からの拡大光像
を撮像して画像信号Sを出力する撮像部(160)と、撮像
部(160) を検査光R 4 の光軸方向に変位可能な撮像位置
変位手段(180)と、撮像部(160) の位置変位量を測定す
る撮像位置測定手段(190) と、画像信号Sを演算処理す
るとともに装置全体の動作を統御して前記撮像手段を焦
点位置からずらして前記拡大光像を撮像する演算制御部
(170) とから構成されている。This apparatus comprises an illumination unit (110) which emits an inspection light R 1 having a wavelength λ in a predetermined region, and a condenser lens which condenses the inspection light R 1 and irradiates it on a mask (100) to be inspected. system
(120) and stage part (130) for mounting the mask (100)
And the numerical aperture (hereinafter referred to as NA) of the objective lens system (140) for enlarging and projecting the inspection light R 2 transmitted through the mask (100) and the inspection light R 3 transmitted through the objective lens system (140). An aperture stop (150) to be adjusted, an image pickup section (160) for picking up an enlarged light image from the objective lens system (140) and outputting an image signal S, and an image pickup
Imaging position where the part (160) can be displaced in the optical axis direction of the inspection light R 4
Measure the amount of positional displacement between the displacement means (180) and the image pickup unit (160).
Image pickup position measuring means (190) for calculating the image signal S and controlling the operation of the whole apparatus to focus the image pickup means.
Arithmetic control unit for capturing the magnified optical image by shifting from the point position
(170) and.
【0016】照明部(110) は、高輝度が得られる水銀ラ
ンプなどの光源(111) と、特定の波長領域の光を選択的
に透過させる干渉フィルタなどの光学フィルタ(112) と
を備えており、干渉フィルタの各層の組合せ方などによ
って所定領域の波長λの検査光R1 を取り出せるように
なっている。The illumination unit (110) is provided with a light source (111) such as a mercury lamp that can obtain high brightness and an optical filter (112) such as an interference filter that selectively transmits light in a specific wavelength range. Therefore, the inspection light R 1 having the wavelength λ in the predetermined region can be extracted by combining the respective layers of the interference filter.
【0017】集光レンズ系(120) は、検査光R1 の光軸
上に集光レンズ(121) と、開口絞り(122) と、コンデン
サレンズ(123) とが配設され、ステージ部(130) に載置
されたマスク(100) に検査光R1 を照射するようになっ
ている。この集光レンズ(121) ,開口絞り(122) ,コン
デンサレンズ(123) によって検査光R1 の光線束の広が
りを制限して、対物レンズ系(140) の瞳面での瞳に対す
る光源像の大きさの比(これを照明部のコヒーレンス度
σという。以下、σ値とする。)を調整できるようにな
っている。なお、図1において、開口絞り(122) が円形
のときは、σは下式(1) で表される。The condenser lens system (120) is provided with a condenser lens (121), an aperture stop (122) and a condenser lens (123) on the optical axis of the inspection light R 1 , and a stage section ( The inspection light R 1 is applied to the mask (100) placed on the (130). The condensing lens (121), the aperture stop (122), and the condenser lens (123) limit the spread of the ray bundle of the inspection light R 1 , and the light source image for the pupil on the pupil plane of the objective lens system (140). It is possible to adjust the size ratio (this is called the coherence degree σ of the illuminating unit, which will be hereinafter referred to as σ value). In FIG. 1, when the aperture stop (122) is circular, σ is expressed by the following equation (1).
【0018】 σ = {sin(θ3 /2) }/{sin(θ4 /2) } (1) ステージ部(130) は、検査対象であるIC露光用のマス
ク(100) を着脱可能に載置するステージ(131) と、ステ
ージ(131) を面内方向(XY方向)に移動可能なステー
ジ駆動部(132) とを有し、検査光R1 がマスク(100) を
透過するようその光軸上に配設されている。[0018] σ = {sin (θ 3/ 2)} / {sin (θ 4/2)} (1) stage portion (130) is detachably a mask (100) for IC exposure to be inspected It has a stage (131) to be placed and a stage drive section (132) capable of moving the stage (131) in the in-plane directions (XY directions), so that the inspection light R 1 may pass through the mask (100). It is arranged on the optical axis.
【0019】対物レンズ系(140) は、マスク(100) を透
過した検査光R2 の光軸上に配設され、検査光R2 の透
過強度分布を撮像部(160) の撮像面上に拡大投影させる
ようになっている。この拡大光像の倍率は、マスク(10
0) と対物レンズ系(140) との距離z1 と対物レンズ系
(140) の主点と撮像面との距離z2 との比(z1 /z
2 )によって決まる。The objective lens system (140) is arranged on the optical axis of the inspection light R 2 transmitted through the mask (100), and the transmission intensity distribution of the inspection light R 2 is displayed on the image pickup surface of the image pickup section (160). It is designed to be enlarged and projected. The magnification of this magnified optical image is
0) and objective lens system (140) distance z 1 and objective lens system
Ratio of the principal point of (140) to the distance z 2 between the imaging surface (z 1 / z
2 ) determined by.
【0020】開口絞り(150) は、通常、円孔の開いた遮
光板からなり、その円孔が光軸と略同心円状になるよう
に対物レンズ系(140) の焦点位置あるいは主点位置に配
設されている。開口絞り(150) の光軸上における相対位
値と円孔の径によって、対物レンズ系(140) の光線束の
広がりを制限するようになっている。図1において、空
気の屈折率をn0 とし、開口絞り(150) によって制限さ
れた光線束の立体角をθ4 とおくと、n0 ・sin(θ4 /
2) で表される値が対物レンズ系(140) の開口数NAと
なる。The aperture stop (150) is usually composed of a light-shielding plate with a circular hole, and is located at the focal point or principal point of the objective lens system (140) so that the circular hole is substantially concentric with the optical axis. It is arranged. The relative position of the aperture stop (150) on the optical axis and the diameter of the circular hole limit the spread of the light beam bundle of the objective lens system (140). In FIG. 1, if the refractive index of air is n 0 and the solid angle of the light beam bundle limited by the aperture stop (150) is θ 4 , then n 0 · sin (θ 4 /
The value represented by 2) is the numerical aperture NA of the objective lens system (140).
【0021】このマスク検査装置の分解能は撮像面上に
おける結像性能に依存するが、この結像性能を求めるに
は集光レンズ系(120) による回折と対物レンズ系(140)
による回折とを考慮しなければならない。ホプキンス
(H.H.Hopkins )の部分的コヒーレンス理論によれば、
投影像の結像性能Γは次式のように表される。The resolution of this mask inspection device depends on the image forming performance on the image pickup surface. To obtain this image forming performance, the diffraction by the condenser lens system (120) and the objective lens system (140) are performed.
Diffraction due to must be taken into account. According to HHHopkins' partial coherence theory,
The imaging performance Γ of the projected image is expressed by the following equation.
【0022】 Γ = f(σ,λ,NA) ここで、σは照明部(110) のコヒーレンス度,λは検査
光の波長,NAは対物レンズ系(140) の開口数である。
したがって上式によれば、投影像の結像性能Γはσ,
λ,NAの各パラメータにのみ依存するので、マスク検
査装置のσ,λ,NAの各々の値を露光装置と同一にす
れば、露光時の縮小投影像とは相似形で同一の結像性能
を有する拡大投影像を得ることができる。本実施例にお
いては、このことを勘案して、マスク(100) をIC露光
時に使用するものと同一のσ,λ,NAとなるよう光学
フィルタ(112) ,集光レンズ系(120) ,開口絞り(150)
を設定してある。(例えば、ある市販のg線ステッパで
は、λ=436nm,NA=0.108,σ=0.5であ
る。)撮像部(160) は、例えばCCDなどのセンサ素子
が一直線上(X方向)に多数配列されてなるラインセン
サ(161) からなり、マスク(100) の拡大光像の結像位置
に配設されている。各センサ素子は受光量に応じた電気
信号S0 を出力するようになっており、ラインセンサ(1
61) は各々のセンサ素子からの電気信号S0をその配列
に従って順番に読み出せるようになっている。いま、ス
テージ駆動部(132) によってマスク(100) をセンサ素子
の配列と直交方向(Y方向)に移動させるとともに、こ
の移動に同期させて電気信号S0 を読み出せば、撮像部
(160)はマスク(100) の拡大投影像に対応した2次元画
像情報として画像信号S1 を出力することができる。な
お、撮像部(160) はラインセンサでなくセンサ素子がマ
トリックス状に配列されたエリアセンサによって2次元
画像を撮像するようにしてもよく、またマスク(100) の
移動に同期させて電気信号S0 を順次出力させるのでな
く2次元画像データとして一旦画像メモリに取込んでか
ら処理するようにしてもよい。さらに、レーザ光でマス
ク(100) 上を走査し、その透過光または反射光を撮像し
て画像信号に用いるようにしてもよい。Γ = f (σ, λ, NA) where σ is the coherence degree of the illumination unit (110), λ is the wavelength of the inspection light, and NA is the numerical aperture of the objective lens system (140).
Therefore, according to the above equation, the imaging performance Γ of the projected image is σ,
Since it depends only on each parameter of λ and NA, if the values of σ, λ, and NA of the mask inspection apparatus are the same as those of the exposure apparatus, the same image forming performance as the reduced projection image at the time of exposure is obtained. It is possible to obtain an enlarged projection image having In consideration of this, in the present embodiment, the optical filter (112), the condenser lens system (120), and the aperture are set so that the mask (100) has the same σ, λ, and NA as those used during IC exposure. Aperture (150)
Has been set. (For example, in a commercially available g-line stepper, λ = 436 nm, NA = 0.108, σ = 0.5.) In the imaging unit (160), for example, a sensor element such as CCD is on a straight line (X direction). A plurality of line sensors (161) are arranged on the mask (100) and are arranged at the image forming position of the magnified light image of the mask (100). Each sensor element outputs an electric signal S 0 according to the amount of received light.
61) can read the electric signal S 0 from each sensor element in order according to the arrangement. Now, by moving the mask (100) in a direction (Y direction) orthogonal to the arrangement of the sensor elements by the stage driving unit (132) and reading the electric signal S 0 in synchronization with this movement, the imaging unit
(160) can output an image signal S 1 as two-dimensional image information corresponding to the enlarged projection image of the mask (100). The image pickup unit (160) may pick up a two-dimensional image by an area sensor in which the sensor elements are arranged in a matrix instead of the line sensor, and the electric signal S may be synchronized with the movement of the mask (100). Instead of outputting 0s one by one, the two-dimensional image data may be temporarily stored in the image memory and then processed. Furthermore, the mask (100) may be scanned with laser light, and the transmitted light or reflected light may be imaged and used as an image signal.
【0023】撮像位置変位手段(180) は、軸線が検査光
の光軸方向(Z方向)をなし両端を軸受(図示しない)
で軸支される送りねじ(182) と、送りねじ(182) の一端
に連結されるモータ(183) と、送りねじ(182) に螺挿さ
れ側面に撮像部(160) を支持固定するテーブル(181) と
から構成されており、撮像部(160) が対物レンズ系(14
0) からの拡大投影像を受ける位置に設置され、モータ
(183) の回転駆動によって撮像部(160) をZ方向に移動
できるようになっている。The image pickup position displacing means ( 180) has an axis extending in the optical axis direction (Z direction) of the inspection light and bearings at both ends (not shown).
The feed screw (182 ) pivotally supported by, the motor (1 83) connected to one end of the feed screw (1 82) and the feed screw (182 ) are screwed to support the imaging unit (1 60) on the side surface. It is composed of a table (181 ) to be fixed, and the image pickup section (1 60) is connected to the objective lens system (1 4).
(0) is installed in a position to receive the enlarged projection image from
The image pickup unit (1 60) can be moved in the Z direction by the rotational drive of (1 83).
【0024】撮像位置測定手段(190) は、テーブル(18
1) 側部に隣接されたZ方向に伸びるリニアスケール(19
1) からなり、テーブル(181) の検出位置に応じた電気
信号を出力するようになっている。The image pickup position measuring means ( 190) includes a table (18
1 ) Linear scale adjacent to the side and extending in the Z direction (1 9
It is composed of 1) and outputs an electric signal according to the detection position of the table (181 ).
【0025】演算制御部(170) は、演算処理回路(171)
と、テーブル位置検出回路(172)と、テーブル駆動制御
回路(173) と、中央処理部(174) とを備えている。演算
処理回路(171) は、増幅回路,A/D変換回路,比較回
路,遅延回路などを有しており撮像部(160) から入力さ
れた画像信号S1 を演算処理して欠陥検出信号を出力す
るようになっている。The arithmetic control unit (1 70) includes an arithmetic processing circuit (1 71)
A table position detection circuit ( 172), a table drive control circuit ( 173), and a central processing unit ( 174). Processing unit (1 71) includes an amplifier circuit, A / D conversion circuit, comparator circuit, our Ri imaging section have a like delay circuit an image signal S 1 inputted from the (1 60) and processing A defect detection signal is output.
【0026】増幅回路では画像信号S1 を増幅して増幅
画像信号S2 とし、A/D変換回路ではこれをA/D変
換してデジタル画像信号S3 とする。一方、演算回路で
は、マスク(100) の設計データを参照して標準のデジタ
ル画像信号Ss を作成しており、この標準画像信号Ss
と入力したデジタル画像信号S3 とを比較演算する。し
かして、両信号Ss ,S3 の差異が所定の閾値以上であ
った場合は、マスク(100) に欠陥があるものと判断して
欠陥検出信号Sd を出力する。この検査結果は表示部(1
75) によって外部に出力される。The amplifier circuit amplifies the image signal S 1 into an amplified image signal S 2 , and the A / D conversion circuit A / D converts it into a digital image signal S 3 . On the other hand, the arithmetic circuit, with reference to the design data of the mask (100) has prepared a standard digital video signal S s, the standard image signal S s
And the input digital image signal S 3 are compared and calculated. If the difference between the two signals S s and S 3 is equal to or larger than the predetermined threshold value, it is determined that the mask (100) has a defect and the defect detection signal S d is output. This inspection result is displayed on the display (1
It is output to the outside by 75).
【0027】なお、標準画像信号Ss としては、欠陥の
ないマスクの画像信号S3'を用いてもよい。また、1個
のマスクに2個以上のICパターンが描かれているなら
ば、それぞれの画像信号を標準画像信号として用いても
よい。As the standard image signal S s , an image signal S 3 ′ of a mask having no defect may be used. If two or more IC patterns are drawn on one mask, each image signal may be used as a standard image signal.
【0028】また、式(1) では、開口絞り(122) を円形
と仮定してσを計算しているが、開口絞り(122) の形状
は必ずしも円形に限定されるものではない。また、この
場合、σが等しいとは、開口絞り(122) の形状が露光機
のそれと相似形であること、および開口絞り(122) と対
物レンズ系(140) との大きさの比が露光機のそれと等し
いことを意味する。In equation (1), σ is calculated assuming that the aperture stop (122) is circular, but the shape of the aperture stop (122) is not necessarily limited to a circle. Also, in this case, σ is equal means that the shape of the aperture stop (122) is similar to that of the exposure machine, and the size ratio of the aperture stop (122) and the objective lens system (140) is the exposure. It means equal to that of the machine.
【0029】テーブル位置検出回路(172) は、リニアス
ケール(191) からの電気信号を入力してA/D変換しテ
ーブル(181) の現在位置を算出して、テーブル駆動制御
回路(173) に出力するようになっている。The table position detection circuit ( 172) receives the electric signal from the linear scale ( 191) and performs A / D conversion to calculate the current position of the table (181 ), and the table drive control circuit (1 72). 73).
【0030】テーブル駆動制御回路(173) は、テーブル
位置検出回路(172) との間に閉ループ制御系が構成さ
れ、テーブル(181) 上の撮像部(160) を所望の位置に位
置合せできるようになっている。すなわち、中央処理部
(174) からテーブルの変位量を示す信号を入力するとと
もに、テーブル位置検出回路(172) からはテーブル(18
4) の現在位置を示す信号を入力して、両信号値の差を
解消するような電気信号をモータ(183) に出力するよう
になっている。The table drive control circuit ( 173) is a table drive control circuit.
A closed loop control system is formed between the position detection circuit (172 ) and the image pickup section ( 160 ) on the table (181 ) so that it can be aligned with a desired position. That is, the central processing unit
A signal indicating the displacement of the table is input from (1 74), and the table (1 8) is input from the table position detection circuit (1 72).
The signal indicating the current position in 4) is input and an electric signal that eliminates the difference between the two signal values is output to the motor (183).
【0031】中央処理部(174) は、通常はマイクロコン
ピュータと各種ハードウェア回路から構成されており、
全体の動作を統御するようになっている。すなわち、演
算処理回路(171) からの演算処理結果を入力して外部に
表示するとともに、その演算処理結果とテーブル位置検
出回路(172) からの電気信号により次のテーブル変位命
令をテーブル駆動制御回路(173) に出力するようになっ
ている。The central processing unit ( 174) is usually composed of a microcomputer and various hardware circuits,
It is designed to control the whole operation. That is, the operation processing result from the operation processing circuit (1 71) is input and displayed externally, and the next table displacement command is driven by the table based on the operation processing result and the electric signal from the table position detection circuit (1 72). It is designed to output to the control circuit ( 173).
【0032】次に、第1の実施例に係るマスク検査装置
を用いたマスクの検査方法について説明する。検査対象
となるマスク(100) を、ICパターンのマトリックス方
向をXY方向に一致させてステージ(131) に載置する。Next, a mask inspection method using the mask inspection apparatus according to the first embodiment will be described. The mask (100) to be inspected is placed on the stage ( 131) with the matrix directions of the IC patterns aligned with the XY directions.
【0033】照明部(110) から発した検査光R1 は、集
光レンズ系(120) 、ステージ部(130) に載置されたマス
ク(100) 、対物レンズ系(140) 、開口絞り(150) を通過
して、マスク(100) の拡大投影像が撮像面上に結像され
る。この拡大投影像は露光時の縮小投影像と同一の結像
性能となる。また、拡大投影像は、ラインセンサ(161)
によって撮像され、演算処理回路(171) によって比較演
算などの処理を施されて、マスク(100) 上の欠陥を検査
する。The inspection light R 1 emitted from the illuminating section (110) includes a condenser lens system (1 20), a mask (100) mounted on a stage section (1 30), an objective lens system (1 40), After passing through the aperture stop ( 150), a magnified projection image of the mask (100) is formed on the imaging surface. The enlarged projection image is the same imaging performance and reduced projection image during exposure light. In addition, enlarged projection image, La-sensor (1 61)
An image is picked up by and the arithmetic processing circuit ( 171) performs processing such as comparison calculation to inspect defects on the mask (100).
【0034】ここで、マスク(100) 露光時の縮小投影像
の焦点ずれによる影響を評価する方法について説明す
る。中央処理部(174) は、テーブル駆動制御回路(173)
に対し、故意に撮像部(160) を焦点位置からずらせるた
めの変位指令を送る。結像光学系における球面収差量
は、例えば図1では、結像位置の移動量Δz/ sin2
(θ6 /2)に比例する。したがって、マスク検査装置
において撮像面の位置を Δz' ={ sin2 (θ5 /2)/ sin2 (θ6 /2)}・Δz (2) なるΔz' だけZ方向に変位させれば、{σ,λ,N
A}が等価な露光装置においてウェハを焦点位置からΔ
zだけ変位させた場合に得られる縮小投影像と相似形の
拡大投影像を得ることができる。そこで、露光時の焦点
ずれ量Δzを評価したい場合、中央処理部(174) は本マ
スク検査装置の光学特性を参酌して上式(2)からΔz'
なる変位量を算出し、変位命令をテーブル駆動制御回路
(173) を送ればよい。Here, a method of evaluating the influence of defocus of the reduced projection image at the time of exposing the mask (100) will be described. The central processing unit (1 74) is a table drive control circuit (1 73)
On the other hand, a displacement command for intentionally shifting the imaging unit ( 160) from the focus position is sent. The spherical aberration amount in the imaging optical system is, for example, in FIG. 1 , the movement amount Δz / sin 2 of the imaging position.
Proportional to (θ 6/2). Therefore, if displacing the position of the imaging plane Delta] z in '= {sin 2 (θ 5 /2) / sin 2 (θ 6/2)} · Δz (2) consisting Delta] z' only Z-direction in the mask inspection apparatus, {Σ, λ, N
In the exposure apparatus in which A} is equivalent, the wafer is
An enlarged projection image similar in shape to the reduced projection image obtained when displaced by z can be obtained. Therefore, in order to evaluate the defocus amount Δz at the time of exposure, the central processing unit ( 174) takes into consideration the optical characteristics of the present mask inspection apparatus and calculates Δz ′ from the above equation (2).
Table displacement control circuit
Send (1 73).
【0035】変位命令を受けたテーブル駆動制御回路(1
73) は、テーブル位置検出回路(172) との閉ループ制御
によって撮像面を焦点位置からΔz' だけずれた位置に
位置決めする。A table drive control circuit (1
73) positions the image pickup surface at a position deviated from the focus position by Δz 'by closed loop control with the table position detection circuit ( 172).
【0036】位置決め終了後に、照明部(110) から検査
光R1 を発すれば、撮像面上には光学系の特性が等価な
露光装置における焦点のずれた縮小投影像と相似形の拡
大投影像が結像される。[0036] After completion of positioning, expanding from the lighting unit (1 10) such place inspection light R 1, is on the imaging surface of similar shape and reduced projection image defocus in the optical system of the characteristics equivalent exposure apparatus A projected image is formed.
【0037】そこで、撮像部(100) はこの拡大投影像を
撮像する。中央処理部(174) では、前述と同様の作用に
よって画像信号の処理が行われる。すなわち、設計上の
マスクパターンによって作成した画像信号や変位前に撮
像して得た画像信号と比較することによって、マスク投
影像の焦点ずれによる影響を評価する。なお、本発明の
構成は、上記の実施例に限定されるものではなく、発明
の要旨を変更しない範囲で変形可能である。Therefore, the image pickup section (100) picks up this enlarged projection image. The central processing unit ( 174) processes the image signal by the same operation as described above. That is, the influence of defocus of the mask projection image is evaluated by comparing the image signal created by the designed mask pattern and the image signal obtained by imaging before displacement. The configuration of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be modified without changing the gist of the invention.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上詳記したように本発明に係るマスク
検査装置によれば、光学系の特性が等価な露光装置にお
ける焦点のぼけた縮小投影像と相似形の拡大投影像を検
査することができる。According to the mask inspection apparatus according to the present invention as Shoki according to the present invention above, the characteristics of optical science system examines the enlarged projection image of the blurred reduced projection image similar to the shape of the focus in equivalent exposure apparatus be able to.
【図1】本発明の第1の実施例に係るマスク検査装置の
構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a mask inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】露光装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an exposure apparatus.
【図3】従来のマスク検査装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional mask inspection device.
100…マスク、110…照明部、121…集光レン
ズ、130…ステージ部、140…対物レンズ系、15
0…開口絞り、160…撮像部、170…演算制御部。100 ... Mask, 110 ... Illumination section, 121 ... Condensing lens, 130 ... Stage section, 140 ... Objective lens system, 15
0 ... Aperture stop, 160 ... Imaging unit, 170 ... Arithmetic control unit.
Claims (1)
段と、前記検査光を集光する集光レンズ系と、マスクを
載置するステージ部と、前記マスクを透過した検査光を
拡大投影する対物レンズ系と、前記対物レンズ系を透過
した検査光の光線束の広がりを調整する開口絞り手段
と、前記対物レンズ系からの拡大光像を撮像して画像信
号を出力する撮像手段と、前記撮像手段を検査光の光軸
方向に変位可能な撮像位置変位手段と、前記撮像手段の
位置変位量を測定する撮像位置測定手段と、前記画像信
号を演算処理する演算手段と、前記撮像位置変位手段の
動作を制御して前記撮像手段を焦点位置からずらして前
記拡大光像を撮像する制御手段とを具備することを特徴
とするマスク検査装置。1. An illuminating device that emits inspection light having a wavelength in a predetermined region, a condenser lens system that condenses the inspection light, a stage portion on which a mask is mounted, and the inspection light that has passed through the mask are enlarged and projected. An objective lens system, an aperture stop means for adjusting the spread of the light beam of the inspection light transmitted through the objective lens system, and an image pickup means for picking up an enlarged light image from the objective lens system and outputting an image signal. Imaging position displacement means capable of displacing the imaging means in the optical axis direction of the inspection light, imaging position measuring means for measuring the amount of positional displacement of the imaging means, arithmetic means for arithmetically processing the image signal, and the imaging position The operation of the displacement means is controlled to shift the image pickup means from the focus position before
A mask inspection apparatus comprising: a control unit that captures the magnified optical image .
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