JP4693810B2 - 照明装置及びパタン検査装置 - Google Patents
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Description
それぞれの光源出力の時間変化が異なる複数のコヒレント光の各コヒレント光を発生する複数のコヒレント光源と、
反射面が移動自在に配置され、前記各コヒレント光を反射する複数の第1の反射鏡と、
前記複数の第1の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同一面で反射する第2の反射鏡と、
前記第2の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同軸方向に導く光学系と、
を備えた照明装置であって、
それぞれの光源出力の時間変化に応じて、前記複数の第1の反射鏡の各反射面を前記照明装置の出力光量がより大きくなるように移動させることを特徴とする。
それぞれの光源出力の時間変化が異なる複数のコヒレント光の各コヒレント光を発生する複数のコヒレント光源と、
前記各コヒレント光を反射し、反射面の形状が可変自在な複数の第1の反射鏡と、
前記複数の第1の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同一面で反射する第2の反射鏡と、
前記第2の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同軸方向に導く光学系と、
を備えた照明装置であって、
それぞれの光源出力の時間変化に応じて、前記複数の第1の反射鏡の各反射面の形状を前記照明装置の出力光量がより大きくなるように変化させることを特徴とする。
それぞれの光源出力の時間変化が異なる複数のコヒレント光の各コヒレント光を発生する複数のコヒレント光源と、
前記各コヒレント光を反射する複数の第1の反射鏡と、
前記複数のコヒレント光源の各コヒレント光源と前記複数の第1の反射鏡の各第1の反射鏡との間に光軸方向に移動自在に配置される複数の第1のレンズと、
前記複数の第1のレンズの各第1のレンズと前記複数の第1の反射鏡の各第1の反射鏡との間に配置され、対応する各前記第1のレンズとの相互作用により、前記複数の第1の反射鏡により反射された各コヒレント光の焦点距離を変化させる複数の第2のレンズと、
前記複数の第1の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同一面で反射する第2の反射鏡と、
前記第2の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同軸方向に導く光学系と、
を備えた照明装置であって、
それぞれの光源出力の時間変化に応じて、各第1のレンズを前記照明装置の出力光量がより大きくなるように移動させることを特徴とする。
上述したいずれかの照明装置と、
前記照明装置からの出力光を均一照射面に結像させる第2の光学系と、
前記第2の光学系の出力光を照明光として被検査試料のパタンを検査する検査部と、
を備えたことを特徴とする。
図1は、実施の形態1におけるパタン検査装置の全体構成を示す概念図である。
図1において、パタン検査装置300は、パタン検査部100とコヒレント照明装置200を備えている。コヒレント照明装置200は、複数のコヒレント光源202,204,206,208と偏光維持ビーム結合光学系201とデータ処理部162を有している。パタン検査部100は、光学画像取得部150と制御系回路160を有している。光学画像取得部150は、ホモジナイザ330、光量センサ342、及びその他、照明光学系や撮像部を有している。コヒレント光源202,204,206,208とは、レーザー光源及びその波長変換をおこなった光源である。本実施の形態1では、コヒレント光源202,204,206,208として、波長199nmの波長変換光源を用いる。波長変換光源は、波長変換結晶の劣化により経時的にビーム質が変化する。現状では、その変化の挙動は、個々の結晶個体の特性に依存し、規則的な変化をするものではない。ビーム質の変化については後述する。また、偏光維持ビーム結合光学系201については、本実施の形態では最も簡単な例で後述する。そして、各コヒレント光源202,204,206,208からは、それぞれ、コヒレント光であるビーム212,214,216,218が発生する。そして、各ビーム212,214,216,218は、偏光維持ビーム結合光学系201で結合され、結合光となるビーム220がホモジナイザ330に入射する。ホモジナイザ330は、コヒレント照明装置200からの出力光を整形し、均一照射面331に照射する。
図2において、マスクやウェハ等の基板を試料として、かかる試料のパタン欠陥を検査するパタン検査装置200におけるパタン検査部100は、光学画像取得部150と制御系回路160を備えている。光学画像取得部150は、ホモジナイザ330、光量センサ342、照明光学系170、XYθテーブル102、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105、センサ回路106、レーザ測長システム122、オートローダ130、及びピエゾ素子142を備えている。XYθテーブル102、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105、センサ回路106、レーザ測長システム122、オートローダ130、及びピエゾ素子142は、図1の撮像部に配置される。光量センサ342は、照明光学系170内に配置される。制御系回路160では、コンピュータとなる制御計算機110が、データ伝送路となるバス120を介して、位置回路107、比較回路108、展開回路111、参照回路112、オートフォーカス制御回路140、オートローダ制御回路113、テーブル制御回路114、磁気ディスク装置109、磁気テープ装置115、フレシキブルディスク装置(FD)116、CRT117、パタンモニタ118、プリンタ119に接続されている。また、XYθテーブル102は、X軸モータ、Y軸モータ、θ軸モータにより駆動される。図1及び図2では、本実施の形態1を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。パタン検査装置200にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
本実施の形態1では、均一照明面331での光量を光量センサ342でモニターし、その光量を最大にするように、図4に示す直進ステージ252,254および回転ステージ262,264のそれぞれを制御する。なお、このモニターは、図1または図2に示すような独立した光量センサ342による測定に限るものではなく、均質なモニター用試料を撮影する際の撮影電子データそのものを用いて実行可能である。
図6は、実施の形態1におけるコヒレント光源(2)の、時間劣化による、光源出射位置のビームサイズと波面曲率の変化、凹面鏡と凸面鏡の距離および入射角の自動調整結果を示すグラフである。
それぞれの光源出力の時間変化が異なるのに対し、図5及び図6に示すように、反射鏡位置の調整動作を行なうことにより、ビーム質の経時変化によらず、均一な照射強度が得られるようになった。
光学画像取得工程として、光学画像取得部150は、設計データに基づいて設計データに含まれる図形データが示す図形が描画された試料となるフォトマスク101における光学画像を取得する。具体的には、光学画像は、以下のように取得される。
被検査試料となるフォトマスク101は、XYθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能に設けられたXYθテーブル102上に載置され、フォトマスク101に形成されたパタンには、XYθテーブル102の上方に配置されているホモジナイザ330によって光が照射される。ホモジナイザ330から照射される光束は、照明光学系170を介して試料となるフォトマスク101を照射する。フォトマスク101の下方には、拡大光学系104、フォトダイオードアレイ105及びセンサ回路106が配置されており、露光用マスクなどの試料となるフォトマスク101を透過した光は拡大光学系104を介して、フォトダイオードアレイ105に光学像として結像し、入射する。フォトマスク101のたわみやXYθテーブル102のZ方向への変動を吸収するため,オートフォーカス制御回路140により制御されるピエゾ素子142を用いてフォトマスク101への焦点合わせを行なう。
被検査領域は、図7に示すように、Y方向に向かって、スキャン幅Wの短冊状の複数の検査ストライプに仮想的に分割され、更にその分割された各検査ストライプが連続的に走査されるようにXYθテーブル102の動作が制御され、X方向に移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ105では、図7に示されるようなスキャン幅Wの画像を連続的に入力する。そして、第1の検査ストライプにおける画像を取得した後、第2の検査ストライプにおける画像を今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Wの画像を連続的に入力する。そして、第3の検査ストライプにおける画像を取得する場合には、第2の検査ストライプにおける画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第1の検査ストライプにおける画像を取得した方向に移動しながら画像を取得する。このように、連続的に画像を取得していくことで、無駄な処理時間を短縮することができる。
そして、磁気ディスク装置109から制御計算機110を通して展開回路111に読み出される。
そして、展開工程として、展開回路111は、読み出された被検査試料となるフォトマスク101の設計図形データを2値ないしは多値のイメージデータに変換して、このイメージデータが参照回路112に送られる。そして、参照回路112は、送られてきた図形のイメージデータに適切なフィルタ処理を施す。センサ回路106から得られた光学画像としての測定パタンデータは、拡大光学系104の解像特性やフォトダイオードアレイ105のアパーチャ効果等によってフィルタが作用した状態にあると言える。この状態では両者の特性に差異があるので、設計側のイメージデータにもフィルタ処理を施すことにより、測定パタンデータに合わせることができる。このようにして光学画像と比較する参照画像を作成する。
実施の形態1では、凹面鏡232,234自体を移動させることで、各ビーム212,214の焦点距離を変化させていたが、実施の形態2では、レンズを用いて変化させる場合について説明する。
図10は、実施の形態2におけるコヒレント光源(2)の時間劣化による曲率の時間変化とレンズ間距離の自動調整結果を示すグラフである。
図9と図10に示されるようなレンズ間隔の制御により、±5%の平坦度で常に最大照明強度が得られるようにすることができた。
実施の形態1では、凹面鏡232,234自体を移動させることで、各ビーム212,214の焦点距離を変化させていたが、実施の形態3では、凹面鏡232,234の反射面形状を変化させることで各ビーム212,214の焦点距離を変化させる場合について説明する。
図13は、実施の形態2におけるコヒレント光源(2)の時間劣化による曲率の時間変化とデフォーマブルミラー曲率の自動調整結果を示すグラフである。
±5%の平坦度で常に最大照明強度が得られるように制御した結果、制御された凹面鏡の曲率は、光源の劣化特性により、コヒレント光源1では図12のように、コヒレント光源2では図13のようになった。
101 フォトマスク
102 XYθテーブル
104 拡大光学系
105 フォトダイオードアレイ
106 センサ回路
107 位置回路
108 比較回路
109 磁気ディスク装置
110 制御計算機
111 展開回路
112 参照回路
150 光学画像取得部
160 制御系回路
170 データ処理部
200 照明装置
201 偏光維持ビーム結合光学系
202,204,206,208 コヒレント光源
212,214,216,218,220 ビーム
232,234 凹面鏡
233,235 デフォーマブル凹面鏡
240 凸面鏡
242 コリメートレンズ
252,253,254,255 直進ステージ
262,264 回転ステージ
272,273,274,275 レンズ
300 パタン検査装置
330 ホモジナイザ
332フィールドレンズ
334 分割レンズ
331 均一照射面
342 光量センサ
Claims (10)
- それぞれの光源出力の時間変化が異なる複数のコヒレント光の各コヒレント光を発生する複数のコヒレント光源と、
反射面が移動自在に配置され、前記各コヒレント光を反射する複数の第1の反射鏡と、
前記複数の第1の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同一面で反射する第2の反射鏡と、
前記第2の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同軸方向に導く光学系と、
を備えた照明装置であって、
それぞれの光源出力の時間変化に応じて、前記複数の第1の反射鏡の各反射面を前記照明装置の出力光量がより大きくなるように移動させることを特徴とする照明装置。 - 前記複数の第1の反射鏡における各反射面の向きと位置とを移動させる複数の移動機構をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の照明装置。
- 前記コヒレント光のビーム径と波面曲率の変化に基づいて、前記照明装置の出力光量がより大きくなるように前記各反射面の向きと位置を移動させることを特徴とする請求項2記載の照明装置。
- それぞれの光源出力の時間変化が異なる複数のコヒレント光の各コヒレント光を発生する複数のコヒレント光源と、
前記各コヒレント光を反射し、反射面の形状が可変自在な複数の第1の反射鏡と、
前記複数の第1の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同一面で反射する第2の反射鏡と、
前記第2の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同軸方向に導く光学系と、
を備えた照明装置であって、
それぞれの光源出力の時間変化に応じて、前記複数の第1の反射鏡の各反射面の形状を前記照明装置の出力光量がより大きくなるように変化させることを特徴とする照明装置。 - 前記コヒレント光のビーム径と波面曲率の変化に基づいて、前記照明装置の出力光量がより大きくなるように各反射面の形状を変化させることを特徴とする請求項4記載の照明装置。
- それぞれの光源出力の時間変化が異なる複数のコヒレント光の各コヒレント光を発生する複数のコヒレント光源と、
前記各コヒレント光を反射する複数の第1の反射鏡と、
前記複数のコヒレント光源の各コヒレント光源と前記複数の第1の反射鏡の各第1の反射鏡との間に光軸方向に移動自在に配置される複数の第1のレンズと、
前記複数の第1のレンズの各第1のレンズと前記複数の第1の反射鏡の各第1の反射鏡との間に配置され、対応する各前記第1のレンズとの相互作用により、前記複数の第1の反射鏡により反射された各コヒレント光の焦点距離を変化させる複数の第2のレンズと、
前記複数の第1の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同一面で反射する第2の反射鏡と、
前記第2の反射鏡により反射された複数のコヒレント光を同軸方向に導く光学系と、
を備えた照明装置であって、
それぞれの光源出力の時間変化に応じて、各第1のレンズを前記照明装置の出力光量がより大きくなるように移動させることを特徴とする照明装置。 - 前記コヒレント光のビーム径と波面曲率の変化に基づいて、前記照明装置の出力光量がより大きくなるように各第1のレンズを移動させることを特徴とする請求項6記載の照明装置。
- 前記複数の第1の反射鏡は、凹面鏡が用いられることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の照明装置。
- 前記第2の反射鏡は、凸面鏡が用いられることを特徴とする請求項1〜8のいずれか記載の照明装置。
- 請求項1〜9のいずれか記載の照明装置と、
前記照明装置からの出力光を均一照射面に結像させる第2の光学系と、
前記第2の光学系の出力光を照明光として被検査試料のパタンを検査する検査部と、
を備えたことを特徴とするパタン検査装置。
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JPH09179309A (ja) * | 1995-12-26 | 1997-07-11 | Sony Corp | 露光照明装置 |
JP2006267250A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Advanced Mask Inspection Technology Kk | 試料検査装置、被検査試料の画像位置合わせ方法及びプログラム |
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