JP4354466B2 - Pattern projection apparatus and pattern inspection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、対象物にマスクのパターンを投影するパターン投影装置、と該パターン投影装置を備えたパターン検査装置に関するものである。 The present invention relates to a pattern projection apparatus that projects a mask pattern onto an object, and a pattern inspection apparatus including the pattern projection apparatus.
従来、パターン検査装置において、マスクパターンの微細化に対応して、光源としてレーザ光が使用されている。レーザ光は干渉性が高く、干渉縞が発生し、微細化の障害となっている。そこで、干渉縞低減のために、照明光学系に波長以下の段差が無数に掘り込まれた位相板を設置し、これをモータ等で回転させる光学系が既に提案されている(特許文献1)。しかしながら、近年、マスクパターンの微細化が進むにつれ、より波長の短い紫外線レーザを用いるため、より一層の干渉縞低減が求められている。
(1)本発明は、レーザ光を用いたパターン投影装置において、干渉縞の発生を低減することにある。
(2)又は、本発明は、レーザ光を用いたパターン投影装置において、回転位相板の振動が光学系へ伝播することを低減することにある。
(3)又は、本発明は、レーザ光を用いたパターン投影装置において、回転位相板の振動を利用して、干渉縞の発生を低減することにある。
(4)又は、本発明は、レーザ光を用いたパターン検査装置において、干渉縞の発生を低減し、パターン検査をより正確にすることにある。
(1) An object of the present invention is to reduce generation of interference fringes in a pattern projection apparatus using laser light.
(2) Alternatively, the present invention is to reduce the propagation of vibrations of a rotating phase plate to an optical system in a pattern projection apparatus using laser light.
(3) Alternatively, the present invention is to reduce the generation of interference fringes by utilizing vibration of a rotating phase plate in a pattern projection apparatus using laser light.
(4) Or this invention exists in the pattern inspection apparatus using a laser beam, reducing generation | occurrence | production of an interference fringe and making pattern inspection more accurate.
(1)本発明は、レーザ光を発生するレーザ発生装置と、パターンを有するマスクと、レーザ発生装置とマスクの間に配置され、レーザ光をマスク上に照射し、パターンを対象物に投影する光学系と、光学系内に配置される回転位相板と、回転位相板を回転する駆動装置と、回転位相板および駆動装置と光学系間の振動伝播を阻止する回転位相板および駆動装置を吊る非伸縮性のロープと、を備えている、パターン投影装置にある。
(2)また、本発明は、マスクのパターンを検査するパターン検査装置において、レーザ光を発生するレーザ発生装置と、パターンを有するマスクと、パターン画像を受光するセンサと、センサで受光した画像と基準画像とを比較する比較部と、レーザ発生装置とマスクの間に配置され、レーザ光をマスク上に照射し、パターンをセンサに投影する光学系と、光学系内に配置される回転位相板と、回転位相板を回転する駆動装置と、回転位相板および駆動装置と光学系間の振動伝播を阻止する回転位相板および駆動装置を吊る非伸縮性のロープと、を備えている、パターン検査装置にある。
(1) The present invention is arranged between a laser generator for generating laser light, a mask having a pattern, a laser generator and the mask, irradiates the laser light on the mask, and projects the pattern onto the object. An optical system, a rotating phase plate disposed in the optical system, a driving device that rotates the rotating phase plate, and a rotating phase plate and a driving device that prevent vibration propagation between the rotating phase plate and the driving device and the optical system are hung. And a non-stretchable rope .
(2) Further, according to the present invention, in a pattern inspection apparatus for inspecting a pattern of a mask, a laser generator for generating laser light, a mask having a pattern, a sensor for receiving a pattern image, and an image received by the sensor A comparison unit that compares the reference image, an optical system that is disposed between the laser generator and the mask, irradiates the mask with laser light, and projects a pattern onto the sensor, and a rotating phase plate disposed in the optical system And a non-stretchable rope that suspends the rotational phase plate and the driving device for stopping vibration propagation between the rotational phase plate and the driving device and the optical system. In the device.
以下、本発明の実施形態によるパターン投影装置とパターン検査装置について説明する。 Hereinafter, a pattern projection apparatus and a pattern inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
(パターン投影装置の概要)
パターン投影装置は、パターン検査装置、半導体ウェーハや液晶用ガラスにパターンを露光する露光装置など、パターンを対象物に投影する装置である。パターン投影装置は、レーザ光を光源として使用し、レーザ光の干渉を低減するために位相板を使用する。なお、マスクは、レチクルやフォトマスクなどパターンを有し、そのパターンを対象物に投影するものであれば、どのようなものでも良い。
(Outline of pattern projector)
The pattern projection apparatus is an apparatus that projects a pattern onto an object, such as a pattern inspection apparatus, an exposure apparatus that exposes a pattern on a semiconductor wafer or liquid crystal glass. The pattern projection apparatus uses laser light as a light source and uses a phase plate to reduce interference of the laser light. The mask may be any mask as long as it has a pattern such as a reticle or a photomask and projects the pattern onto an object.
(パターン投影装置を使用したパターン検査装置)
図1は、パターン投影装置30を使用したパターン検査装置10のブロック構成を示している。パターン検査装置10は、マスク36など被検査対象物に描かれたパターンの欠陥を検査するものである。パターン投影装置30は、レーザ発生装置32、照明光学系34、マスク36、対物光学系38、対象物40を備えている。レーザ発生装置32は、レーザ光を回転位相板50が配置された照明光学系34を介してマスク36に照射する。マスク36は、マスクステージに保持されている。マスク36に照射されたレーザ光は、対物光学系38を介して対象物40であるセンサ400に照射される。センサ400にはパターン画像12が投影される。パターン検査装置は、パターン投影装置30で得られたパターン画像12と比較の対象となる基準画像18とを比較して、マスク36に形成されたパターンの欠陥を検出する。なお、基準画像18は、パターンの基になるCADデータ14をデータ展開部16で処理して、マスク36のパターンに類似させて作成することができる。このCADデータ14から求めた画像を基準画像18としてパターン画像12を検査する方法(DB比較)、又は、マスク36の他の領域のパターンの画像を基準画像18としてパターン画像12を検査する方法(DD比較)がある。
(Pattern inspection device using a pattern projection device)
FIG. 1 shows a block configuration of a pattern inspection apparatus 10 that uses a pattern projection apparatus 30. The pattern inspection apparatus 10 inspects a defect of a pattern drawn on an inspection object such as a mask 36. The pattern projector 30 includes a laser generator 32, an illumination optical system 34, a mask 36, an objective optical system 38, and an object 40. The laser generator 32 irradiates the mask 36 with laser light through the illumination optical system 34 in which the rotary phase plate 50 is disposed. The mask 36 is held on a mask stage. The laser light applied to the mask 36 is applied to the sensor 400 that is the object 40 through the objective optical system 38. The pattern image 12 is projected on the sensor 400. The pattern inspection apparatus compares the pattern image 12 obtained by the pattern projection apparatus 30 with the reference image 18 to be compared, and detects a defect in the pattern formed on the mask 36. Note that the reference image 18 can be created by processing the CAD data 14 that is the basis of the pattern by the data development unit 16 and making it similar to the pattern of the mask 36. A method of inspecting the pattern image 12 using the image obtained from the CAD data 14 as the reference image 18 (DB comparison), or a method of inspecting the pattern image 12 using the image of the pattern in another area of the mask 36 as the reference image 18 ( DD comparison).
図2は、パターン投影装置30の機能を説明するための構成を示している。パターン投影装置30は、除振機能を備えた筐体42内に配置されている。レーザ発生装置32は、上方にレーザを照射するように筐体42の下部に固定材44aを介して固定されている。パターンが投影される対象物40は、筐体42内の下方に固定材44fを介して固定され、レーザが照射される。対象物40は、パターンの画像を受光するセンサ、フォトレジストが塗布された半導体ウェーハなどである。レーザ発生装置32と対象物40間に光学系が配置されている。光学系は、レーザ発生装置側から光軸46上に第1照明光学系34aと第2照明光学系34bからなる照明光学系34と対物光学系38が配置され、各光学系は、筐体42に固定材44b、44dなどを介して固定されている。照明光学系34と対物光学系38の途中の光路46にマスク36が配置され、筐体42に固定材44eを介して固定されている。第1照明光学系34aと第2照明光学系34bの途中の光路46に回転位相板50が配置されている。回転位相板50は、位相板を回転など駆動するモータなどの駆動装置52に接続されている。駆動装置52は、浮動保持部材56に保持されている。浮動保持部材56は、緩衝材54と固定材44cを介して筐体42に取り付けられている。パターン投影装置30の光軸46は、任意の方向に向けることが可能であり、例えば、図2のように筐体42の空間を小さくするために、光軸46を反射鏡などで複数回、折り曲げて構成しても良い。その場合、緩衝材54は、回転位相板50を駆動する際に生じる振動がパターン投影装置30に影響を及ぼさないように構成する必要がある。なお、回転位相板50は、均一照明を実現するものであり、例えば、円板の表面全体に深さの異なる小さなピットが彫られている。ピットは、透過する光の位相をずらせるようにガラスに掘り込まれている。 FIG. 2 shows a configuration for explaining the function of the pattern projection apparatus 30. The pattern projection device 30 is disposed in a housing 42 having a vibration isolation function. The laser generator 32 is fixed to the lower part of the housing 42 via a fixing member 44a so as to irradiate the laser upward. The object 40 onto which the pattern is projected is fixed below the inside of the casing 42 via a fixing member 44f and irradiated with a laser. The object 40 is a sensor that receives an image of a pattern, a semiconductor wafer coated with a photoresist, or the like. An optical system is disposed between the laser generator 32 and the object 40. In the optical system, an illumination optical system 34 and an objective optical system 38 including a first illumination optical system 34a and a second illumination optical system 34b are disposed on the optical axis 46 from the laser generator side. It is fixed via fixing members 44b and 44d. A mask 36 is disposed in the optical path 46 in the middle of the illumination optical system 34 and the objective optical system 38, and is fixed to the housing 42 via a fixing member 44e. A rotary phase plate 50 is disposed in the optical path 46 in the middle of the first illumination optical system 34a and the second illumination optical system 34b. The rotary phase plate 50 is connected to a drive device 52 such as a motor that drives the phase plate to rotate. The driving device 52 is held by the floating holding member 56. The floating holding member 56 is attached to the housing 42 via a cushioning material 54 and a fixing material 44c. The optical axis 46 of the pattern projection device 30 can be directed in an arbitrary direction. For example, in order to reduce the space of the housing 42 as shown in FIG. You may bend and comprise. In that case, the buffer material 54 needs to be configured so that the vibration generated when the rotary phase plate 50 is driven does not affect the pattern projection device 30. The rotary phase plate 50 realizes uniform illumination. For example, small pits having different depths are carved on the entire surface of the disc. The pits are dug into the glass so as to shift the phase of the transmitted light.
均一照明材48は、必要に応じて、回転位相板50の前方、又は後方に配置される。均一照明材48は、一様な照度分布を得るためものであり、フライアイレンズや光ファイバ束などが使用される。回転位相板50と均一照明部48を使用すると、均一照明材48で分割されたビームの位相を回転位相板50でランダムに変化させることができる。これにより、レーザの照明光は、フォトレジスト、又は、蓄積型のTDIセンサなどの面上に平均化することができ、レーザの干渉による照明強度むらを低減できる。 The uniform illumination material 48 is disposed in front of or behind the rotary phase plate 50 as necessary. The uniform illumination material 48 is for obtaining a uniform illuminance distribution, and a fly-eye lens, an optical fiber bundle, or the like is used. When the rotating phase plate 50 and the uniform illumination unit 48 are used, the phase of the beam divided by the uniform illumination material 48 can be changed randomly by the rotating phase plate 50. Thereby, the illumination light of the laser can be averaged on a surface of a photoresist, a storage type TDI sensor, or the like, and uneven illumination intensity due to laser interference can be reduced.
(緩衝材)
緩衝材54は、駆動装置52が回転位相板50を駆動する際に発生する振動を吸収する。それにより、回転位相板50の駆動により発生する振動が筐体42に伝播しないために、照明光学系34や対物光学系38の振動を抑えることができる。それにより、回転位相板50の駆動により発生する振動がパターンの投影に影響を与えないようにすることができる。よって、より精密なパターンの投影が可能となる。
(Buffer material)
The buffer material 54 absorbs vibration generated when the driving device 52 drives the rotary phase plate 50. Thereby, since vibration generated by driving the rotary phase plate 50 does not propagate to the casing 42, vibration of the illumination optical system 34 and the objective optical system 38 can be suppressed. Thereby, it is possible to prevent the vibration generated by driving the rotary phase plate 50 from affecting the projection of the pattern. Therefore, a more precise pattern can be projected.
図2の緩衝材54は、伸縮性が少ない非伸縮性のロープを利用することができる。回転位相板50と駆動装置52は、ロープを介して筐体42の上部から吊り下げられている。ロープは、回転位相板50と駆動装置52に発生する振動を吸収する。ロープは、非伸縮性を有することで、回転位相板50の光軸方向の振動は、無視できる程度に小さくなる。それに対して、駆動装置52の駆動などによる振動によって、回転位相板50の振動は、回転面、即ち光軸46に直交する面に平行な方向に生じている。この回転位相板50の振動(図2の場合の横方向の振動)は、回転位相板50の回転運動と協働して、より回転位相板50の効果を増大することができる。なお、ロープは、変形可能で非伸縮性の材料であり、糸状、ワイヤ状、棒状の材料を使用できる。 The cushioning material 54 of FIG. 2 can use a non-stretchable rope with little stretchability. The rotary phase plate 50 and the driving device 52 are suspended from the upper part of the housing 42 via a rope. The rope absorbs vibration generated in the rotating phase plate 50 and the driving device 52. Since the rope is non-stretchable, the vibration in the optical axis direction of the rotating phase plate 50 is reduced to a negligible level. On the other hand, the vibration of the rotary phase plate 50 is generated in a direction parallel to the rotation plane, that is, the plane orthogonal to the optical axis 46 due to the vibration caused by the driving of the driving device 52 or the like. The vibration of the rotating phase plate 50 (lateral vibration in the case of FIG. 2) can cooperate with the rotating motion of the rotating phase plate 50 to further increase the effect of the rotating phase plate 50. The rope is a deformable and non-stretchable material, and a thread-like, wire-like, or rod-like material can be used.
回転位相板50の回転を停止してパターンを対象物40の面に投影すると、パターン画像は、光の干渉によるノイズで照明むらが発生するが、回転位相板50を回転しながらパターンを対象物40の面に投影すると、パターン画像は、干渉によるノイズがランダムに変化して照明むらが均一化される。本発明は、更に回転位相板50の振動を加えることにより、干渉によるノイズが更にランダムに変化することで、照明むらが更に均一化されることになる。このように、緩衝材54を配置することで、駆動装置52の振動の伝播を阻止して、パターンの投影に影響を与えないようにすると共に、駆動装置52の振動によりレーザの干渉によるノイズを更にランダムに変化させることで、照明むらを更に均一化することができる。 When the rotation of the rotary phase plate 50 is stopped and the pattern is projected onto the surface of the object 40, the pattern image has uneven illumination due to noise caused by light interference. When projected onto the 40 plane, the pattern image has a random noise due to interference and uniform illumination. In the present invention, by further applying vibration of the rotating phase plate 50, the noise due to interference changes more randomly, thereby making the illumination unevenness more uniform. In this way, by arranging the buffer material 54, the propagation of the vibration of the driving device 52 is prevented so that the projection of the pattern is not affected, and the noise caused by the laser interference is caused by the vibration of the driving device 52. Furthermore, the illumination unevenness can be made more uniform by changing it at random.
(回転位相板の配置例1)
図3は、パターン投影装置の回転位相板50の配置例を示している。図3(a)は、回転位相板50と駆動装置52の構造部分の側面図であり、図3(b)は、回転位相板50と駆動装置52の構造部分の正面図である。図3の光軸46は、下方から上方に向けて形成されている。第1照明光学系34aと第2照明光学系34bは、固定材44に固定されている。図3のパターン投影装置は、第1照明光学系34aと第2照明光学系34b間に回転位相板50を2枚、備えている。回転位相板50を2枚使用することにより、より照明むらを均一にすることができる。第1回転位相板50aは、浮動保持部材56の下部に回転可能に取り付けられ、第1駆動装置52aで駆動される。第2回転位相板50bは、浮動保持部材56の上部に回転可能に取り付けられ、第2駆動装置52bで駆動される。浮動保持部56は、横方向に突出している固定材44に緩衝材54のロープを介して吊り下げられている。それため、回転位相板50と駆動装置52の振動は、緩衝材54で吸収され、光学系34を固定している固定材44までは阻止される。この構成により、回転位相板50の回転面に平行な振動は、生じている。このように、回転位相板50aと50bを2枚使用することにより、回転位相板50の振動がより複雑になり、より照明むらを均一にすることができる。
(Rotation phase plate arrangement example 1)
FIG. 3 shows an arrangement example of the rotary phase plate 50 of the pattern projection apparatus. FIG. 3A is a side view of the structural portion of the rotational phase plate 50 and the driving device 52, and FIG. 3B is a front view of the structural portion of the rotational phase plate 50 and the driving device 52. The optical axis 46 in FIG. 3 is formed from below to above. The first illumination optical system 34 a and the second illumination optical system 34 b are fixed to a fixing material 44. The pattern projection apparatus in FIG. 3 includes two rotary phase plates 50 between the first illumination optical system 34a and the second illumination optical system 34b. By using two rotating phase plates 50, the illumination unevenness can be made more uniform. The first rotation phase plate 50a is rotatably attached to the lower portion of the floating holding member 56 and is driven by the first driving device 52a. The second rotation phase plate 50b is rotatably attached to the upper part of the floating holding member 56, and is driven by the second driving device 52b. The floating holding portion 56 is suspended from a fixing member 44 protruding in the lateral direction via a rope of the buffer material 54. Therefore, the vibrations of the rotary phase plate 50 and the driving device 52 are absorbed by the buffer material 54 and blocked up to the fixing material 44 that fixes the optical system 34. With this configuration, vibration parallel to the rotating surface of the rotating phase plate 50 is generated. As described above, by using the two rotating phase plates 50a and 50b, the vibration of the rotating phase plate 50 becomes more complicated, and the illumination unevenness can be made more uniform.
(回転位相板の配置例2)
図4は、パターン投影装置の回転位相板50の他の配置例を示している。図4(a)は回転位相板50と駆動装置52の構造部分の側面図であり、図4(b)は回転位相板50と駆動装置52の構造部分の上面図であり、図4(c)は回転位相板50と駆動装置52の構造部分の正面図である。図4の光軸46は、横方向に形成されている。第1照明光学系34aと第2照明光学系34bは、固定材44に固定されている。図4のパターン投影装置は、第1照明光学系34aと第2照明光学系34b間に回転位相板50を2枚、備えている。第1回転位相板34aは、浮動保持部材56に回転可能に取り付けられ、第1駆動装置52aで駆動される。第2回転位相板34bは、浮動保持部材56に回転可能に取り付けられ、第2駆動装置52bで駆動される。浮動保持部56は、上方に伸びた固定材44から緩衝材54のロープを介して吊り下げられている。そのため、回転位相板50と駆動装置52の振動は、ロープで吸収され、光学系を固定している固定材44までは伝播が阻止される。
(Rotation phase plate arrangement example 2)
FIG. 4 shows another arrangement example of the rotary phase plate 50 of the pattern projection apparatus. 4A is a side view of the structural portion of the rotational phase plate 50 and the driving device 52, and FIG. 4B is a top view of the structural portion of the rotational phase plate 50 and the driving device 52, and FIG. ) Is a front view of the structural portion of the rotary phase plate 50 and the driving device 52. The optical axis 46 in FIG. 4 is formed in the horizontal direction. The first illumination optical system 34 a and the second illumination optical system 34 b are fixed to a fixing material 44. The pattern projection apparatus of FIG. 4 includes two rotary phase plates 50 between the first illumination optical system 34a and the second illumination optical system 34b. The first rotation phase plate 34a is rotatably attached to the floating holding member 56 and is driven by the first driving device 52a. The second rotation phase plate 34b is rotatably attached to the floating holding member 56 and is driven by the second driving device 52b. The floating holding unit 56 is suspended from a fixing member 44 extending upward via a rope of the buffer member 54. Therefore, the vibrations of the rotating phase plate 50 and the driving device 52 are absorbed by the rope and are prevented from propagating to the fixing member 44 fixing the optical system.
10・・パターン検査装置
12・・パターン画像
14・・CADデータ
16・・データ展開部
18・・基準画像
20・・比較部
30・・パターン投影装置
32・・レーザ発生装置
34・・照明光学系
34a・第1光学系
34b・第2光学系
36・・マスク
38・・対物光学系
40・・対象物
400・センサ
42・・筐体
44・・固定材
46・・光軸
48・・均一照明材
50・・回転位相板
50a・第1回転位相板
50b・第2回転位相板
52・・駆動装置
52a・第1駆動装置
52b・第2駆動装置
54・・緩衝材
54a・第1緩衝材
54b・第2緩衝材
56・・浮動保持部材
10. Pattern inspection device 12. Pattern image 14. CAD data 16. Data development unit 18. Reference image 20. Comparison unit 30. Pattern projection device 32. Laser generator 34. Illumination optical system 34a, first optical system 34b, second optical system 36, mask 38, objective optical system 40, object 400, sensor 42, casing 44, fixing material 46, optical axis 48, uniform illumination Material 50 ..Rotational phase plate 50a.First rotational phase plate 50b.Second rotational phase plate 52..Drive device 52a.First drive device 52b.Second drive device 54..Buffer material 54a.First buffer material 54b -Second cushioning material 56-Floating holding member
Claims (4)
パターンを有するマスクと、
レーザ発生装置とマスクの間に配置され、レーザ光をマスク上に照射し、パターンを対象物に投影する光学系と、
光学系内に配置される回転位相板と、
回転位相板を回転する駆動装置と、
回転位相板および駆動装置と光学系間の振動伝播を阻止する回転位相板および駆動装置を吊る非伸縮性のロープと、を備えている、パターン投影装置。 A laser generator for generating laser light;
A mask having a pattern;
An optical system that is disposed between the laser generator and the mask, irradiates the mask with laser light, and projects a pattern onto the object;
A rotating phase plate disposed in the optical system;
A driving device for rotating the rotary phase plate;
A pattern projection device comprising: a rotation phase plate and a non-stretchable rope that suspends the rotation phase plate and the drive device to prevent vibration propagation between the drive device and the optical system.
回転位相板の振動方向と回転面が平行している、パターン投影装置。 The pattern projection apparatus according to claim 1 ,
A pattern projection apparatus in which the vibration direction of the rotary phase plate and the rotation surface are parallel.
回転位相板および駆動装置を吊っているロープの方向と光学系の光軸が平行している、パターン投影装置。 The pattern projection apparatus according to claim 1 ,
A pattern projection device in which the direction of the rope that suspends the rotary phase plate and the drive device is parallel to the optical axis of the optical system.
レーザ光を発生するレーザ発生装置と、
パターンを有するマスクと、
パターン画像を受光するセンサと、
センサで受光した画像と基準画像とを比較する比較部と、
レーザ発生装置とマスクの間に配置され、レーザ光をマスク上に照射し、パターンをセンサに投影する光学系と、
光学系内に配置される回転位相板と、
回転位相板を回転する駆動装置と、
回転位相板および駆動装置と光学系間の振動伝播を阻止する回転位相板および駆動装置を吊る非伸縮性のロープと、を備えている、パターン検査装置。
In a pattern inspection apparatus for inspecting a mask pattern,
A laser generator for generating laser light;
A mask having a pattern;
A sensor for receiving a pattern image;
A comparison unit that compares the image received by the sensor with a reference image;
An optical system that is disposed between the laser generator and the mask, irradiates the mask with laser light, and projects a pattern onto the sensor;
A rotating phase plate disposed in the optical system;
A driving device for rotating the rotary phase plate;
A pattern inspection apparatus comprising: a rotational phase plate and a non-stretchable rope that suspends the rotational phase plate and the driving device to prevent vibration propagation between the driving device and the optical system.
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