JP6053084B1

JP6053084B1 - マスク検査装置及びマスク検査方法

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Publication number: JP6053084B1
Application number: JP2016024904A
Authority: JP
Inventors: 究武久; 博基宮井
Original assignee: Lasertec Corp
Current assignee: Lasertec Corp
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2036-02-12
Also published as: JP2017142445A

Abstract

【課題】カーボンコンタミによる落とし込み鏡の反射率の低下を抑制することができるマスク検査装置及びマスク検査方法を提供する。【解決手段】本発明に係るマスク検査装置１００は、多層膜が設けられた反射面１０３ａを有する落とし込み鏡１０３を備え、落とし込み鏡１０３は、反射面１０３ａに入射した照明光ＥＵＶ１０２を反射してマスクＭ１０１を照明し、反射面１０３ａの面積は、反射面１０３ａにおける照明光ＥＵＶ１０２が入射する部分の照明スポットの面積よりも大きく、落とし込み鏡１０３は、可動であり、落とし込み鏡１０３の移動により、反射面１０３ａにおける照明スポットの位置が移動する。【選択図】図１

Description

本発明は、EUVL（Extremely Ultraviolet Lithography）用のマスク検査装置及びマスク検査方法に関し、特に、露光波長と同じ波長13.5nmのEUV光を照明光に用いたアクティニック（Actinic）検査と呼ばれるマスク検査装置及びマスク検査方法に関する。

半導体の微細化を担うリソグラフィ技術に関しては、現在、露光波長193nmのArFエキシマレーザを露光光源としたArFリソグラフィが量産適用されている。また、露光装置の対物レンズとウエハとの間を水で満たして、解像度を高める液浸技術（以下、ArF液浸リソグラフィと呼ぶ。）も量産に利用され始めている。さらに一層の微細化を実現するために、露光波長13.5nmのEUVLの実用化に向けた技術開発が広く行われている。

EUVLで用いられるマスク（以下、EUVマスクと呼ぶ。）は、低熱膨張性ガラスから成る基板の上に、極端紫外線（以下、EUVLで用いられる極端紫外線をEUV光と呼ぶ。）を反射させるための多層膜が形成された層状構造となっている。多層膜は、通常、モリブデン（Mo）とシリコン（Si）を交互に数十層積み重ねた構造になっており（Mo/Si多層膜と表記されることが多い。）、これによって波長13.5nmのEUV光を垂直で約65％反射させることができる。

この多層膜の上にEUV光を吸収する吸収体（例えば、タンタル・ボロン・ナイトライド（TaBN））がデポされてブランク（パターン無しマスク）が形成される。ただし、吸収体と多層膜の間には保護膜が形成されている。ブランク形成後、レジストプロセスを用いて、吸収体をパターン状に成形する。これにより、パターン付きEUVマスクが完成する。

EUV光源を用いてブランクの欠陥を検査するブランクス検査装置は、ABI（Actinic M blank inspection ）装置と呼ばれている。従来のABI装置９００の光学系の基本的な構成を図８に示す。

図８に示すように、検査対象であるマスクＭ９０１に対して、EUV光源９０１から放射された波長13.5nmのEUV光を含む照明光ＥＵＶ９０１は、大型の楕円面鏡９０２ａ及び９０２ｂで反射すると、照明光ＥＵＶ９０２のように絞られながら進む。このため、落とし込み鏡９０３ａでマスクＭ９０１側に反射させることで、照明光ＥＵＶ９０３はマスクＭ９０１のマスクブランクの表面上の微小領域に、ほぼ垂直入射する。マスクＭ９０１から反射する正反射光は、照明光ＥＵＶ９０３とは逆方向に進むが、この微小領域内に欠陥が存在する場合は、散乱光Ｓ９０１が発生する。

散乱光Ｓ９０１は、正反射光より大きな角度で広がるように進む。このため、散乱光Ｓ９０１は、落とし込み鏡９０３ａの周囲を素通りするように上方に進み、シュバルツシルト光学系９０４を構成する凹面鏡９０５に入射して反射する。凹面鏡９０５で反射した散乱光Ｓ９０１は、凸面鏡９０６に入射して反射する。凸面鏡９０６で反射した散乱光Ｓ９０２は、上方に進んでCCD検出器９０７に入射する。

シュバルツシルト光学系９０４は、マスクＭ９０１のマスクブランクにおける照明光ＥＵＶ９０３が照明する微小領域を約26倍に拡大して、CCD検出器９０７に投影するように設計されている。これによって、マスクＭ９０１のマスクブランクの表面に存在する欠陥を観察することができる。ABI装置９００に関しては、例えば、下記非特許文献１等に説明されている。

以上のように、ABI装置９００では、欠陥が存在する場合だけ、CCD検出器９０７にマスクＭ９０１の表面から発生する光が到達することになる。このため、欠陥が存在しない場合は、CCD検出器９０７から信号が出ない。よって、欠陥が存在しない場合は暗い像になる。したがって、図８に示すような検査を暗視野検査という。

一方、図９に示すように、マスクＭ９０１に欠陥が検出された場合、その欠陥の形状や大きさを調べるために、欠陥を含む微小領域を照明した照明光ＥＵＶ９０３の正反射光９１０ｂがCCD検出器９０７に入射するようにして検査を行う。これを明視野検査という。つまり、照明光ＥＵＶ９０３がマスクＭ９０１の表面に入射する際に、明視野照明用の落とし込み鏡９０３ｂを調整することにより、約６°の斜入射角で照明するようしている。その結果、正反射光９１０ｂが発生する。

正反射光９１０ｂは、シュバルツシルト光学系９０４内に入射することで、最終的にはCCD検出器９０７に到達することになり、欠陥の形状を観察することができる。ただし、欠陥は小さいため、シュバルツシルト光学系９０４の26倍程度の拡大では、形状が正確には判らない。そこで、平面鏡９０８及び凹面鏡９０９によって、さらに数十倍に拡大し、総合的に数百倍から1200倍程度の高い倍率に拡大する。これにより、欠陥の形状を正確に把握することができるようになる。なお、ABI装置９００において、このような高倍率のEUV用拡大光学系に切り替えられる機能に関しては、例えば、下記特許文献１に示されている。

特許第５００８０１２号公報

Takashi Yamane, et al, "Actinic EUVL M blank inspection and phase defect characterization," Proceedings of SPIE, Vol. 7379, 73790H (2009). Satoshi Ichimaru, et al, "Mo/Si multilayer mirrors with 300-bilayers for EUV lithography," SPIE Vol. 9658, 965814 (2015).

従来のABI装置９００における問題点の１つは、図８及び図９に示したABI装置９００に基づいて説明すると、落とし込み鏡９０３ａ及び９０３ｂの反射面に汚れが堆積しやすいということである。汚れは、例えば、炭素化合物を含んでいる。炭素化合物を含んだ汚れを、カーボンコンタミという。汚れは、EUV光の反射率を低下させ、反射光のパワーの低下を引き起こす。この原因の一つとしては、真空のABI装置９００内に微量に存在する炭素化合物がEUV光の照射で分解して反射面に付着するためと考えられている。特に反射面に入射するEUV光の強度が高いほど、カーボンコンタミ等の汚れの生成速度が大きくなる。

例えば、図８のABI装置９００では、落とし込み鏡９０３ａに入射する照明光ＥＵＶ９０２のスポット（照明スポット）のサイズは、楕円面鏡９０２ａ及び９０２ｂに比べると、面積比で２桁程度も小さい。よって、照明スポットの照明光の強度は非常に高くなる。これにより、カーボンコンタミ等の汚れの生成速度が大きくなっている。このように、マスク検査装置において、落とし込み鏡９０３ａに短時間でカーボンコンタミ等の汚れが生じることが問題となっていた。

また、図９に示すように、微小な欠陥を観察するために実施される明視野検査では、高倍率の拡大光学系が適用される。ところが、倍率の二乗に反比例して、CCD検出器９０７に届く光の強度が低下してしまうことから、CCD検出器９０７において十分な強度の光が入射するように、照明光の強度を桁違いに高める必要がある。

当然のことながら、照明光の強度が低いままでも高倍率の観察は可能ではあるが、CCD検出器９０７における露光時間を非常に長くする必要が生じる。このため、その間に振動等の環境の影響を受けやすくなる。したがって、短時間に欠陥を観察するためには、照明光のパワーを大きくする必要がある。しかしながら、照明光のパワーを大きくした結果、カーボンコンタミ等の汚れがさらに短い時間で生じることとなり、頻繁に反射面をクリーニングしなければならないことが問題となっていた。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、EUV光源を用いたアクティニック検査装置において、カーボンコンタミ等の汚れによる落とし込み鏡の反射率の低下を抑制することができるマスク検査装置及びマスク検査方法を提供することを目的とする。

本発明に係るマスク検査装置は、多層膜が設けられた反射面を有する落とし込み鏡を備え、前記落とし込み鏡は、前記反射面に入射した照明光を反射してマスクを照明し、前記反射面の面積は、前記反射面における前記照明光が入射する部分の照明スポットの面積よりも大きく、前記落とし込み鏡は、可動であり、前記落とし込み鏡の移動により、前記反射面における前記照明スポットの位置が移動する。このような構成とすることにより、カーボンコンタミ等の汚れによる落とし込み鏡の反射率の低下を抑制することができる。

また、前記落とし込み鏡は、シリコンウエハを含む。このような構成により、局所的な温度上昇を抑制することができ、カーボンコンタミ等の汚れによる落とし込み鏡の反射率の低下を抑制することができる。

さらに、前記反射面に対する照明光の光軸の中心入射角及び中心反射角を維持したまま、前記落とし込み鏡が可動である。このような構成により、落とし込み鏡を交換せずに、マスク検査装置を連続稼動することができる。

また、前記照明光による前記マスクからの正反射光を集光する第１凹面鏡と、前記第１凹面鏡からの反射光を集光する第２凹面鏡と、をさらに備え、前記照明スポットの位置は、前記第２凹面鏡と、前記マスクとの間に位置する。このような構成とすることにより、投影光学系の開口数が大きくなり、すなわち、マスクからの反射光における捕捉される成分の開口数が大きくなり、明視野観察における画像のコントラストを向上させ、画質を向上させることができる。

さらにまた、前記反射面における前記照明スポットであった部分であって、前記落とし込み鏡の移動により、前記照明スポットの外部に移動した前記反射面の部分に対して、前記照明光とは異なる波長のVUV光を含むクリーニング光が照射される。このような構成により、カーボンコンタミ等の汚れによる落とし込み鏡の反射率の低下を抑制することができる。

前記落とし込み鏡は、回転軸を有し、前記落とし込み鏡は、前記回転軸を中心軸として回転移動する。このような構成とすることにより、落とし込み鏡を交換せずに、マスク検査装置を連続稼動することができる。

前記落とし込み鏡は、前記反射面に入射する前記照明光の光軸と、前記反射面から反射する前記照明光の光軸と、を含む面に垂直な方向に延びており、前記落とし込み鏡は、前記垂直な方向に移動する。このような構成とすることにより、落とし込み鏡を交換せずに、マスク検査装置を連続稼動することができる。

本発明に係るマスク検査方法は、多層膜が設けられた反射面を有する落とし込み鏡を用いて、前記反射面に入射した照明光を反射してマスクを照明し、前記反射面の面積を、前記反射面における前記照明光が入射する部分の照明スポットの面積よりも大きくし、前記落とし込み鏡を、可動にし、前記落とし込み鏡を移動させることにより、前記反射面における前記照明スポットの位置を移動させる。このような構成とすることにより、カーボンコンタミによる落とし込み鏡の反射率の低下を抑制することができる。

本発明によれば、カーボンコンタミ等の汚れによる落とし込み鏡の反射率の低下を抑制することができるマスク検査装置及びマスク検査方法を提供することができる。

実施形態１に係るマスク検査装置を例示した図であり、（ａ）は、断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）における方向Ａから見た図である。実施形態１に係る落とし込み鏡の保持板を例示した斜視図である。実施形態１に係る落とし込み鏡を回転させるモータを例示した斜視図である。実施形態１の変形例に係るマスク検査装置を例示した図であり、（ａ）は、断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）における方向Ｂから見た図である。実施形態２に係るマスク検査装置を示した断面図である。（ａ）は、実施形態２に係るマスク検査装置の光学系の一部を例示した図であり、（ｂ）は、従来の検査装置の光学系の一部を例示した図である。実施形態３に係るマスク検査装置を例示した図であり、(a)は、断面図を示し、(b)は、(a)における方向Ｃから見た図である。従来の暗視野検査によるABI装置の光学系の基本的な構成を例示した図である。従来の明視野検査によるABI装置の光学系の基本的な構成を例示した図である。

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．
本実施形態は、マスク検査装置についての実施形態である。まず、本実施形態にかかるマスク検査装置の構成について説明する。図１は、実施形態１にかかるマスク検査装置を例示した図であり、（ａ）は、断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）における方向Ａから見た図である。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、マスク検査装置１００は、落とし込み鏡１０３、凹面鏡１０５、凸面鏡１０６を備えている。マスク検査装置１００は、さらに、図示しないEUV光源、CCD（Charge Coupled Device）検出器、その他の光学素子を備えている。図１に示した光学素子以外の構成は、EUV光源も含めて、例えば、図８及び図９に示すようなABI装置９００の構成と同様であるので、図１では省略している。落とし込み鏡１０３を含めて、光学素子は、真空ポンプで排気された装置内に配置されることが好ましい。

マスクＭ１０１は、例えば、EUVマスクである。マスクＭ１０１は、基板上に多層膜を介して吸収体が形成されたものである。吸収体は、例えば、タンタル・ボロン・ナイトライド（TaBN）のデポにより形成される。吸収体は、EUVLを用いたレジストプロセスにより、パターン状に成形される。よって、マスクＭ１０１は、EUVLによるパターンが形成された吸収体を有している。マスクＭ１０１は、マスク検査装置１００のステージ（図示しない）上に載置される。

落とし込み鏡１０３は、マスクＭ１０１の上方に配置されている。落とし込み鏡１０３は、例えば、直径200mm、厚さ約0.75mmの円板状の部材である。落とし込み鏡１０３は、基板及び多層膜を含んでいる。基板は、例えば、シリコンウエハである。多層膜は、基板上に形成されている。多層膜は、例えば、Mo/Si多層膜である。多層膜は、EUV光を反射する。落とし込み鏡１０３における多層膜が形成された面は、照明光の反射面１０３ａとなっている。したがって、落とし込み鏡１０３は、多層膜が設けられた反射面１０３ａを有している。落とし込み鏡１０３は、反射面１０３ａをマスクＭ１０１側、例えば、下方に向けて配置されている。落とし込み鏡１０３は、反射面１０３ａに入射した照明光を反射してマスクＭ１０１を照明するように、マスクＭ１０１のマスク面に対して傾いている。

図２は、実施形態１に係る落とし込み鏡の保持板を例示した斜視図である。図１及び図２に示すように、落とし込み鏡１０３には、中央部に回転軸１１１を通すための穴が設けられている。また、落とし込み鏡１０３の反射面１０３ａ側には、穴を囲むように円筒状のギア１０８ａが固定されている。落とし込み鏡１０３の穴と、ギア１０８ａの円筒の内部とは連通している。保持板１０７は落とし込み鏡１０３の反射面１０３ａ側に配置されている。保持板１０７の落とし込み鏡１０３側には回転軸１１１が固定されている。そして、保持板１０７に固定された回転軸１１１に、円筒状のギア１０８ａと共に落とし込み鏡１０３の穴が勘合されている。したがって、落とし込み鏡１０３及びギア１０８ａは、回転軸１１１を有し、回転軸１１１を中心軸として回転移動する。

図３は、実施形態１に係る落とし込み鏡を回転させるモータを例示した斜視図である。図３に示すように、モータ１０９は、回転棒１１２を有しており、回転棒１１２の先端近傍にはギア１０８ｂが取り付けられている。ギア１０８ｂは、落とし込み鏡１０３に固定されたギア１０８ａと噛み合うようになっている。このような構成により、モータ１０９の回転によって、落とし込み鏡１０３を回転させることができる。例えば、反射面１０３ａに対する照明光ＥＵＶ１０２の光軸の中心入射角及び中心反射角を維持したまま、落とし込み鏡１０３を回転移動させることができる。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、凹面鏡１０５は、マスクＭ１０１のマスク面側に、マスク面から離れて配置されている。凹面鏡１０５の反射面は、マスクＭ１０１側に向いている。凸面鏡１０６は、凹面鏡１０５とマスクＭ１０１との間に配置されている。凸面鏡１０６の反射面は凹面鏡１０５側を向いている。凸面鏡１０６とマスクＭ１０１との間に、落とし込み鏡１０３の反射面１０３ａの一部が配置されている。

次に、本実施形態のEUVマスク検査装置１００の動作を説明する。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、図示しないEUV光源から照明光ＥＵＶ１０２が取り出される。照明光ＥＵＶ１０２は、例えば、EUV光を含んでいる。取り出された照明光ＥＵＶ１０２は、落とし込み鏡１０３の反射面１０３ａ、例えば、反射面１０３ａにおけるマスクＭ１０１側の周縁近傍に入射する。落とし込み鏡１０３は、反射面１０３ａにより、入射した照明光ＥＵＶ１０２を反射してマスクＭ１０１を照明する。すなわち、反射面１０３ａで反射した照明光ＥＵＶ１０３は、マスクＭ１０１側に進む。

照明光ＥＵＶ１０３のマスクＭ１０１に対する中心入射角は、例えば、６°である。マスクＭ１０１における照明光ＥＵＶ１０３が照明した部分からの正反射光Ｓ１０１は、シュバルツシルト光学系を構成する凹面鏡１０５及び凸面鏡１０６に反射されて、図示しないCCD検出器に入射する。

落とし込み鏡１０３の反射面１０３ａにおける照明光ＥＵＶ１０２が入射する部分を照明スポットSpot１０１という。反射面１０３ａの面積は、照明スポットSpot１０１の面積よりも大きい。照明スポットSpot１０１の面積は、約１cm²と小さい。このため、照明スポットSpot１０１における光の強度は高く、カーボンコンタミ等の汚れの生成速度は速い。したがって、検査の実施中において、照明スポットSpot１０１には、炭素化合物を含む汚れ（カーボンコンタミ）等を含む汚れが形成される。これにより、落とし込み鏡１０３の反射面１０３ａの反射率が低下する。具体的には、１時間のEUV照射によって、約0.5％の反射率の低下を引き起こすことがある。したがって、例えば、一日24時間検査を行うと、約10％もの反射率低下を引き起こす。

そこで、本実施形態では、落とし込み鏡１０３を、例えば、１日に１回、所定の角度だけ回転させている。具体的には、照明スポットSpot１０１の位置が約１cmシフトするように回転させる。これにより、１回の回転で、反射面１０３ａにおける照明スポットSpot１０１の部分が完全に移動する。

このように、本実施形態では、落とし込み鏡１０３は可動であり、落とし込み鏡１０３の移動により、反射面１０３ａにおける照明スポットSpot１０１の位置が移動する。また、反射面１０３ａに対する照明光ＥＵＶ１０２の光軸の中心入射角及び中心反射角を維持したまま、落とし込み鏡１０３を移動させることができる。

本実施形態のマスク検査装置１００によれば、落とし込み鏡１０３が回転可能に取り付けられている。これにより、落とし込み鏡１０３の反射面１０３ａにおける照明スポットSpot１０１に、カーボンコンタミ等の汚れが生じたとしても、反射率の低下が検査に影響を及ぼす前に、落とし込み鏡１０３を回転移動させる。よって、反射率が低下した照明スポットSpot１０１の位置を移動させることができる。

また、反射面１０３ａに対する照明光の光軸の中心入射角及び中心反射角を維持したまま、落とし込み鏡１０３を移動させることができる。したがって、検査を継続しながら、落とし込み鏡１０３を移動させることができる。また、落とし込み鏡１０３を長期間交換せずに、マスク検査装置１００を連続稼動させることができる。

具体的には、照明スポットSpot１０１は、円板状の落とし込み鏡１０３の中心から半径約95mmの位置である。そうすると、照明スポットSpot１０１として利用できる部分は、落とし込み鏡１０３の全周囲の約60cmである。よって、落とし込み鏡１０３を約60回回転移動して利用することができる。マスク検査装置１００を連続稼動させる場合は、１日１回回転移動すれば良いため、約２ヶ月の間、落とし込み鏡１０３を交換せずに連続稼働させることができる。

また、上述した円板状の落とし込み鏡１０３は、例えば、８インチのシリコンウエハを基板としている。シリコンウエハは直径200mmあるいは300mmのものが半導体製造用として市販で入手でき、しかもそれらの表面の平坦度は極めて高く、かつ粗さ（ラフネス）は極めて小さい。従って、シリコンウエハを基板としたEUV用多層膜鏡を製作することは容易である。

また、シリコン（ケイ素）は、熱伝導率が149W/mKであり、一般的なミラーの基板材である合成石英の熱伝導率の1.38W/mKに比べて２桁も高い。したがって、照明光が当たる照明スポットSpot１０１の部分に、EUV光の吸収による熱が加わっても、その熱は直ぐに他の部分に伝導する。よって、局所的な温度上昇を抑制することができる。照明スポットSpot１０１での多層膜の温度上昇が抑制されるため、多層膜の熱膨張による最適反射波長のシフトを無視できる程度に抑制することができる。したがって、多層膜の設計波長である13.5nmにおいて、高い反射率を保つことができる。市販のシリコンウエハを基板としたEUV用多層膜鏡に関しては、例えば、上記非特許文献２に示されている。

一方、シリコンウエハを含む落とし込み鏡１０３は、従来のABI装置９００の落とし込み鏡９０３ａ等に比べると、面積が大きいため、シュバルツシルト光学系を構成する凸面鏡１０６の直下に落とし込み鏡１０３の全体を配置させることができない。しかしながら、明視野検査では、落とし込み鏡１０３の一部が凸面鏡１０６の直下から一方の片側に、はみ出しても、マスクＭ１０１から他方の片側に反射する正反射光を妨げない。よって、本実施形態のように、シリコンウエハを基板に含む落とし込み鏡１０３を用いることができる。

変形例．
次に、実施形態１の変形例に係るマスク検査装置を説明する。図４は、実施形態１の変形例に係るマスク検査装置を例示した図であり、（ａ）は、断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）における方向Ｂから見た図である。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、マスク検査装置１００ａにおける落とし込み鏡１１０３は、反射面１１０３ａに入射する照明光ＥＵＶ１０２の光軸及び反射面１１０３ａから反射する照明光ＥＵＶ１０３の光軸を含む面に垂直な方向に延びた板状の部材となっている。そして、落とし込み鏡１１０３が延びた方向に、落とし込み鏡１１０３を移動させることができるようになっている。

本変形例では、落とし込み鏡１１０３を、例えば、１日に１回、所定の距離だけ方向Move1が示す方向にスライド移動させている。具体的には、照明スポットSpot１０１の位置が約１cmシフトするようにスライド移動させる。これにより、１回のスライド移動で、照明スポットSpot１０１が完全に移動する。

落とし込み鏡１１０３の基板は、シリコンウエハを板状にカットしたものを用いてもよい。また、落とし込み鏡１１０３の基板は、低熱膨張性ガラスを用いてもよい。その他の構成、動作及び効果は実施形態１と同様である。

実施形態２．
次に、実施形態２に係るマスク検査装置を説明する。図５は、実施形態２に係るマスク検査装置を示した断面図である。図５に示すように、マスク検査装置２００は、マスクＭ２０１を検査するための装置である。マスク検査装置２００は、投影光学系として、凹面鏡２０５（第１凹面鏡）、凹面鏡２０６（第２凹面鏡）、凹面鏡２０９及び平面鏡２１０の計４枚の多層膜鏡を備えている。マスク検査装置２００は、その他の光学素子として落とし込み鏡２０３、CCD検出器２１１、図示しない光源、図示しない照明光学系を構成する光学素子を備えている。

凹面鏡２０５は、マスクＭ２０１のマスク面側に、マスク面から離れて配置されている。凹面鏡２０５の反射面は、マスクＭ２０１側に向いている。凹面鏡２０６は、凹面鏡２０５とマスクＭ２０１との間に配置されている。凹面鏡２０６の反射面は凹面鏡２０５側を向いている。凹面鏡２０６とマスクＭ２０１との間に、落とし込み鏡２０３の反射面２０３ａの一部が配置されている。凹面鏡２０９は、凹面鏡２０５の上方に配置されている。凹面鏡２０９の反射面は凹面鏡２０６側を向いている。平面鏡２１０は、凹面鏡２０５と凹面鏡２０９との間に配置されている。平面鏡２１０の反射面は凹面鏡２０９及びCCD検出器２１１を向いている。

凹面鏡２０５は、照明光ＥＵＶ２０２によるマスクＭ２０１からの正反射光Ｓ２０１を集光する。凹面鏡２０６は、凹面鏡２０５からの反射光を反転させて集光する。凹面鏡２０９は、凹面鏡２０６からの正反射光を集光する。平面鏡２１０は、凹面鏡２０９からの正反射光を反射する。これにより、約400倍もの高い倍率で検査することができる。CCD検出器２１１において、マスクＭ２０１から十分なパワーのEUV光が到達されるように、照明光ＥＵＶ２０２のパワーを従来のABI装置９００の１〜２桁大きいものとしている。例えば、照明光ＥＵＶ２０２のパワーを平均パワー数十ミリワットとしている。

本実施形態でも、図１に示したマスク検査装置１００と同様に、シリコンウエハを基板とする円板状の落とし込み鏡２０３が用いられている。よって、落とし込み鏡２０３の移動により、反射面２０３ａにおける照明スポットの位置が移動するようになっている。

本実施形態では、落とし込み鏡２０３の厚さが薄い点を利用している。落とし込み鏡２０３の基板のシリコンウエハの厚みは、約0.75mmであり、一般的なレーザ用のミラー基板の厚みが5〜10mmであることと比較すると、極めて薄い。その結果、投影光学系を構成する４枚の多層膜鏡の２番目の多層膜鏡、すなわち、図５における凹面鏡２０６を、マスクＭ２０１に近づくように、低い位置に配置することができる。よって、凹面鏡２０６は、凹面鏡２０５によって反射された反射光を反転させて集光することができる。２番目の多層膜鏡を、凹面鏡２０６とすることにより、投影光学系の開口数が大きくなり、すなわち、マスクからの反射光における捕捉される成分の開口数が大きくなり、明視野観察における画像のコントラストを向上させ、画質を向上させることができる。

図６（ａ）は、実施形態２に係るマスク検査装置の光学系の一部を例示した図であり、（ｂ）は、従来の検査装置の光学系の一部を例示した図である。

図６（ｂ）に示すように、従来の検査装置では、マスクＭ２０１を照射する照明光ＥＵＶ２０３ｂが、凸面鏡２１６で遮光されないように、落とし込み鏡２１３をマスクＭ２０１から離れた高い位置に配置する。これにより、落とし込み鏡２１３に入射する照明光ＥＵＶ２０２ｂの照明スポットを大幅に大きくできる。よって、落とし込み鏡２１３でのEUV光の強度を小さくし、カーボンコンタミ等の汚れを生じにくくする。しかしながら、この場合には、マスクＭ２０１から発生する正反射光Ｓ２０１ｂが凸面鏡２１６に入射する部分は、光軸Ａ２に対して、落とし込み鏡２１３と反対側のみの半分になる。よって、反射光の光量は減少する。

これに対して、図６(a)に示した本実施形態のマスク検査装置２００では、２番目の多層膜が凹面鏡２０６である。このため、正反射光Ｓ２０１は、光軸Ａ１に対して、落とし込み鏡２０３側に配置された凹面鏡２０６に入射する。つまり、正反射光Ｓ２０１は、光軸Ａ１に近づくような大きな立体角で進ませることができる。ただし、そのためには、マスクＭ２０１を照射する照明光ＥＵＶ２０３の立体角を大きくとり、照明光ＥＵＶ２０３も光軸Ａ１に近づくことになる。従って、落とし込み鏡２０３は、凹面鏡２０６より下に配置しなければならない。落とし込み鏡２０３の反射面２０３ａにおける照明スポットは、凹面鏡２０６（第２凹面鏡）と、マスクＭ２０１との間に位置している。

本実施形態によれば、落とし込み鏡２０３の基板にシリコンウエハを含むようにすることで、薄くすることができる。これにより、拡大投影光学系を構成する最もマスクＭ２０１側に配置される多層膜鏡として凹面鏡２０６を用いることができる。よって、投影光学系の開口数が大きくなり、すなわち、マスクからの反射光における捕捉される成分の開口数が大きくなり、明視野観察における画像のコントラストを向上させ、画質を向上させることができる。

実施形態３．
次に、実施形態３に係るマスク検査装置を説明する。本実施形態のマスク検査装置は、落とし込み鏡３０３のクリーニング機構を備えている。図７は、実施形態３に係るマスク検査装置を例示した図であり、（ａ）は、断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）における方向Ｃから見た図である。

図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、マスク検査装置３００は、マスクＭ３０１を検査する装置である。マスク検査装置３００は、落とし込み鏡３０３、シリンドリカルレンズ３０４、ミラー３０５を備えている。また、マスク検査装置３００は、図示しない光源、クリーニング用光源、照明光学系、投影光学系、CCD検出器を備えている。

ミラー３０５は、落とし込み鏡３０３とマスクＭ３０１との間に配置されている。ミラー３０５の反射面は、反射面３０３ａ側を向いている。クリーニング用光源は、DUV光（Deep UV光）、好ましくは、波長157nmのVUV光（Vacuum UV光）を含むレーザ光を生成する。クリーニング用光源は、例えば、Ｆ_２レーザ（フッ素分子レーザ）またはArFエキシマレーザである。ミラー３０５とクリーニング用光源の間に、集光レンズ、例えば、シリンドリカルレンズ３０４が配置されている。

マスク検査装置３００では、落とし込み鏡３０３に入射するEUV光ＥＵＶ３０２によって、反射面３０３ａにおける照明スポットSpot３０１にカーボンコンタミＣ３が次第に堆積していく。ただし、図１で説明した実施形態１と同様に、本実施形態でも落とし込み鏡３０３は回転可能に取り付けられている。そのため、方向Move３が示す方向に回転させることで、カーボンコンタミＣ３が付着した部分が照明スポットSpot３０１の外部に移動する。

一方、クリーニング用レーザから取り出された波長157nmのVUV光を含むクリーニング光ＶＵＶ３０１は、シリンドリカルレンズ３０４を通過して、一方向に絞られながら進む。そして、ミラー３０５で反射して、落とし込み鏡３０３における照明スポットSpot３０２のように細長い領域に集光する。これによって、カーボンコンタミＣ３等の汚れは分解・除去される。

なお、カーボンコンタミＣ３等の汚れに対して照射される光をクリーニング光と呼ぶ。また、DUV光は、波長300nm以下の光をいい、VUV光は、波長200nm以下の光をいう。

本実施形態によれば、落とし込み鏡３０３の反射面３０３ａにおける照明スポットであった部分であって、落とし込み鏡３０３の移動により、照明スポットの外部に移動した部分に対して、照明光とは異なる波長のVUV光を含むクリーニング光が照射される。これにより、反斜面３０３ａに形成されたカーボンコンタミＣ３等の汚れを分解・除去することができ、カーボンコンタミ等の汚れによる落とし込み鏡の反射率の低下を抑制することができる。

また、従来の露光装置等のように、装置内に酸素、オゾンまたは水素等のガスを注入しなくてもカーボンコンタミ等の汚れをクリーニングすることができる。したがって、酸素等のガスによる照明光の吸収を抑制することができる。よって、照明光のパワーの低下を抑制することができる。また、検査とクリーニングを同時に行うことができ、極めて長期間の連続稼動を実現することができる。

ArFエキシマレーザまたはF₂レーザにより生成されたVUVレーザ光の光子エネルギーは、それぞれ618.6kJ/mol及び759kJ/molと高い。このため、多くの有機化合物におけるC-H間、C-C間の結合乖離エネルギーよりも高い。従って、ArFエキシマレーザまたはF₂レーザ等からのVUVレーザ光により、カーボンコンタミ等の汚れを分解・除去することができる。

特に、これらのVUVレーザ光は高いピークパワーのパルスレーザであるため、反射面に集光させることにより、光子密度を非常に高くすることができる。よって、有機化合物のC-H結合やC-C結合を乖離させることができる。これに対して、例えば、VUVランプを用いた従来のクリーニング手法では、酸素やオゾンを導入する必要があるとともに、酸素やオゾンはEUV光を吸収する。このため、照明光のパワーが激しく減衰する。したがって、検査とクリーニングを同時に行うことは困難である。

また、酸素やオゾン等のガスを利用せずに波長126nmのAr₂ランプや波長172nmのXe₂ランプのみにより、クリーニングするとしても、ランプを用いる手法では、クリーニングする多層膜鏡のごく近傍までランプを近付ける必要がある。そのため、検査とクリーニングを同時に行うことは困難である。

これに対して、本発明では、クリーニングにレーザ光を利用するため、使用中の多層膜鏡におけるカーボンコンタミ等の汚れの部分のみに選択的に照射させることができる。よって、検査用の照明光を遮らないように、クリーニング用レーザ光を多層膜鏡に照射させることができる。また、細い線状のスポットに集光することもできるので、カーボンコンタミ等の汚れをムラなく分解除去することができる。

本実施形態によれば、酸素、オゾン、または水素等のガスを注入しなくてもカーボンコンタミ等の汚れをクリーニングすることができる。したがって、検査用の照明光のパワーの低下を抑制することができる。また、検査とクリーニングを同時に行うことができ、極めて長期間の連続稼動を実現することができる。

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、上記の実施形態よる限定は受けない。

例えば、実施形態において、クリーニング用レーザを、照明光とは別に設けているが、これに限らない。EUV光及びDUV光を含む光を生成する光源と、前記光を、EUV光を含む照明光及びDUV光を含むクリーニング光に分光する回折格子と、を備えるようにし、照明光が、反射面における照明スポットに入射し、クリーニング光が反射面における汚れの部分を照射するようにしてもよい。その場合には、クリーニング光を集光する集光レンズをさらに備えることが好ましい。

１００、２００、３００マスク検査装置
１０３、２０３、３０３、１１０３落とし込み鏡
１０３ａ、２０３ａ、３０３ａ、１１０３ａ反射面
１０５、２０５、２０６凹面鏡
１０６凸面鏡
１０７保持板
１０８ａ、１０８ｂギア
１０９モータ
１１１回転軸
１１２回転棒
２０７保持板
２０８ａギア
２０９凹面鏡
２１０平面鏡
２１１ CCD検出器
２１３落とし込み鏡
２１６凸面鏡
３０４シリンドリカルレンズ
３０５ミラー
９００ ABI装置
９０１ EUV光源
９０２ａ、９０２ｂ楕円面鏡
９０３ａ、９０３ｂ落とし込み鏡
９０４シュバルツシルト光学系
９０５、９０９凹面鏡
９０６凸面鏡
９０７ CCD検出器
９０８平面鏡
９１０ｂ正反射光
ＥＵＶ１０２、ＥＵＶ１０３、ＥＵＶ２０２、ＥＵＶ３０２照明光
ＥＵＶ９０１、ＥＵＶ９０２、ＥＵＶ９０３照明光
Ｍ１０１、Ｍ２０１、Ｍ９０１マスク
Ｓ１０１、Ｓ２０１正反射光
Ｓ９０１、Ｓ９０２散乱光
ＶＵＶ３０１レーザ光

Claims

多層膜が設けられた反射面を有する落とし込み鏡を備え、
前記落とし込み鏡は、前記反射面に入射した照明光を反射してマスクを照明し、
前記反射面の面積は、前記反射面における前記照明光が入射する部分の照明スポットの面積よりも大きく、
前記落とし込み鏡は、可動であり、
前記落とし込み鏡の移動により、前記反射面における前記照明スポットの位置が移動し、
前記反射面に対する照明光の光軸の中心入射角及び中心反射角を維持したまま、前記落とし込み鏡が可動であるマスク検査装置。
前記落とし込み鏡は、前記反射面に入射する前記照明光の光軸と、前記反射面から反射する前記照明光の光軸と、を含む面に垂直な方向に延びており、
前記落とし込み鏡は、前記垂直な方向に移動する請求項１に記載のマスク検査装置。
多層膜が設けられた反射面を有する落とし込み鏡を備え、
前記落とし込み鏡は、前記反射面に入射した照明光を反射してマスクを照明し、
前記反射面の面積は、前記反射面における前記照明光が入射する部分の照明スポットの面積よりも大きく、
前記落とし込み鏡は、可動であり、
前記落とし込み鏡の移動により、前記反射面における前記照明スポットの位置が移動し、
前記落とし込み鏡は、前記反射面に入射する前記照明光の光軸と、前記反射面から反射する前記照明光の光軸と、を含む面に垂直な方向に延びており、
前記落とし込み鏡は、前記垂直な方向に移動するマスク検査装置。
多層膜が設けられた反射面を有する落とし込み鏡を備え、
前記落とし込み鏡は、前記反射面に入射した照明光を反射してマスクを照明し、
前記反射面の面積は、前記反射面における前記照明光が入射する部分の照明スポットの面積よりも大きく、
前記落とし込み鏡は、可動であり、
前記落とし込み鏡の回転により、前記反射面における前記照明スポットの位置が移動し、
前記反射面に対する照明光の光軸の中心入射角及び中心反射角を維持したまま、前記落とし込み鏡が可動であり、
前記落とし込み鏡は、回転軸を有し、
前記落とし込み鏡は、前記回転軸を中心軸として回転するマスク検査装置。
多層膜が設けられた反射面を有する落とし込み鏡を備え、
前記落とし込み鏡は、前記反射面に入射した照明光を反射してマスクを照明し、
前記反射面の面積は、前記反射面における前記照明光が入射する部分の照明スポットの面積よりも大きく、
前記落とし込み鏡は、可動であり、
前記落とし込み鏡の移動により、前記反射面における前記照明スポットであった部分であって、反射率が低下した部分が、前記照明スポットの外部に移動するように、前記反射面における前記照明スポットの位置が移動するマスク検査装置。
前記反射面に対する照明光の光軸の中心入射角及び中心反射角を維持したまま、前記落とし込み鏡が可動である請求項５に記載のマスク検査装置。
前記反射面における前記照明スポットであった部分であって、前記落とし込み鏡の移動または回転により、前記照明スポットの外部に移動した前記反射面の部分に対して、前記照明光とは異なる波長のVUV光を含むクリーニング光が照射される請求項１〜６のいずれか一項に記載のマスク検査装置。
多層膜が設けられた反射面を有する落とし込み鏡を用いて、
前記反射面に入射した照明光を反射してマスクを照明し、
前記反射面の面積を、前記反射面における前記照明光が入射する部分の照明スポットの面積よりも大きくし、
前記落とし込み鏡を、可動にし、
前記落とし込み鏡を移動させることにより、前記反射面における前記照明スポットの位置を移動させるマスク検査方法であって、
前記反射面に対する照明光の光軸の中心入射角及び中心反射角を維持したまま、前記落とし込み鏡を可動にするマスク検査方法。
多層膜が設けられた反射面を有する落とし込み鏡を用いて、
前記反射面に入射した照明光を反射してマスクを照明し、
前記反射面の面積を、前記反射面における前記照明光が入射する部分の照明スポットの面積よりも大きくし、
前記落とし込み鏡を、可動にし、
前記落とし込み鏡を移動させることにより、前記反射面における前記照明スポットの位置を移動させるマスク検査方法であって、
前記落とし込み鏡を、前記反射面に入射する前記照明光の光軸と、前記反射面から反射する前記照明光の光軸と、を含む面に垂直な方向に延びるようにし、
前記落とし込み鏡を、前記垂直な方向に移動させるマスク検査方法。
多層膜が設けられた反射面を有する落とし込み鏡を用いて、
前記反射面に入射した照明光を反射してマスクを照明し、
前記反射面の面積を、前記反射面における前記照明光が入射する部分の照明スポットの面積よりも大きくし、
前記落とし込み鏡を、可動にし、
前記落とし込み鏡を移動させることにより、前記反射面における前記照明スポットであった部分であって、反射率が低下した部分が、前記照明スポットの外部に移動するように、前記反射面における前記照明スポットの位置を移動させるマスク検査方法。