JP6228751B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査装置に関する。

大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Iｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路寸法は狭小化の一途を辿っている。例えば、最近の代表的なロジックデバイスでは、数十ｎｍの線幅のパターン形成が要求される状況となってきており、製造コストも多大なものとなっている。

多大な製造コストのかかるＬＳＩにとって、製造工程における歩留まりの向上は欠かせない。ここで、半導体素子は、その製造工程において、ステッパまたはスキャナと呼ばれる縮小投影露光装置により、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）がウェハ上に露光転写される。そして、半導体素子の歩留まりを低下させる大きな要因として、マスクのパターン欠陥や、露光転写時におけるプロセス諸条件の変動が挙げられる。

ウェハ上に形成されるＬＳＩパターンの寸法が微細化していることに伴って、マスクのパターン欠陥も微細化している。また、マスクの寸法精度を高めることで、プロセス諸条件の変動を吸収しようとしてきたこともあり、マスク検査においては、極めて小さなパターンの欠陥を検出することが必要になっている。こうしたことから、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの寸法を検査する検査装置に対しては、高い検査精度が要求されている。

検査装置において、光源から出射された光は、照明光学系を介して検査対象であるマスクに照射される。マスクはテーブル上に載置されており、テーブルが移動することによって照射された光がマスク上を走査する。マスクを透過または反射した光は、対物レンズを介して受光部となる画像センサ上に光学像として結像される。そして、その画像センサで撮像された光学画像は、測定データとして比較部へ送られる。比較部では、測定データと参照データとが、適当なアルゴリズムにしたがって比較される。そして、これらのデータが一致しない場合には、欠陥ありと判定される（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。

特開２００８−１１２１７８号公報 特開２００７−２４８０８６号公報

近年、検査装置では、マスク上に形成されるパターンの微細化に対応して、極めて小さなパターンの欠陥を検出することが必要になっている。そのため、光源、照明光学系、対物レンズおよび画像センサなどからなる、パターンの光学画像を撮像するための検査光学系の高倍率化と高ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ；開口数）化が進められており、結果として、対物レンズの倍率拡大が必要となり、焦点深度が浅くなっている。

ところで、検査装置では、装置周辺の温度や気圧の変化によって、対物レンズを構成している各レンズの相対屈折率が変化することがある。さらに、各レンズを保持する保持具やレンズカバーが熱膨張して、レンズの位置がずれたりすることもある。そうした場合、高倍率化された検査装置では、欠陥の結像位置が変化し、欠陥の検出感度が不安定になる。そこで、対物レンズの特性を安定に保って高い精度で欠陥検出を行うことができるように、検査装置の周囲の温度環境を一定に保つ温度管理が重要となる。

通常、検査装置は、温度制御されたクリーンルーム内に設置されており、温度の制御された環境下に置かれる。しかし、検査装置内には様々な熱発生源があり、それらの影響によって検査装置内の温度は変動し得る。例えば、マスクが載置されるテーブルをモータ駆動により移動させると、モータから熱が発生する。また、画像センサからも撮像時に熱が発生する。こうした発熱は、検査装置内の温度を局所的に上昇させ、それによって対物レンズの温度を上昇させる。したがって、検査装置をクリーンルーム内に設置し、クリーンルームの温度管理を利用して装置周辺から温度を一定に保とうとするのには限界があり、対物レンズに対して十分な温度保証をすることはできない。

こうした問題に対しては、検査装置の光源、照明光学系、対物レンズおよび画像センサなどからなる検査光学系を専用のチャンバ内に収納し、チャンバに空調機などを付設することによって、チャンバ内の温度を制御する方法が考えられる。しかしながら、この方法によっても、上述したような対物レンズ近傍の局所的な温度変動への対応は十分なものとはならない。すなわち、高倍率化が求められる検査装置において、対物レンズの温度保証を十分に行うことはできない。

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、対物レンズの特性を安定に保ち、高い精度で欠陥検出を行うことができる検査装置を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、検査対象となる試料が載置されるテーブルと、
試料の光学画像を撮像する受光部と、
テーブル上に載置された試料へ向けて検査用の光を照明する照明光学系と、
照明光学系によって照明されて試料を透過または反射した光を受光部に結像する対物レンズユニットと、
温度調節手段を備えており、少なくともテーブルと、照明光学系と、受光部と、対物レンズユニットとを収納するチャンバと、
対物レンズユニットに接続されて、チャンバの外部から対物レンズの内部に不活性ガスを供給するように配管されたガス供給部とを有し、
温度調節手段は、チャンバ内を所定の温度に調節するものであり、
ガス供給部のチャンバ内に配置される部分は、対物レンズユニットの内部に供給される不活性ガスが所定の温度となる長さと配置構造を備えていることを特徴とする検査装置に関する。

本発明の第１の態様において、対物レンズユニットは、複数のレンズと、
複数のレンズの各々を支持する複数の支持部と、
複数のレンズと複数の支持部を被覆する被覆部と、
被覆部の受光部側の端部に設けられたフランジ部とを有し、
複数の支持部の各々とフランジ部には、それぞれ通気孔が設けられており、
フランジ部の通気孔にガス供給部が接続することによって、フランジ部の通気孔から複数の支持部のうちの少なくとも１つの通気孔へ不活性ガスが供給され、さらにその通気孔から他の支持部の通気孔へその不活性ガスが供給されるよう構成されることが好ましい。

本発明の第１の態様において、対物レンズユニットは、被覆部の側壁に沿ってまたは被覆部の側壁の内部にガス流路を有し、
ガス流路は、フランジ部側の端部でガス供給部に接続し、
ガス供給部から供給された不活性ガスは、ガス流路を通り、テーブルへ向けて噴出するよう構成されることが好ましい。

本発明の第１の態様において、不活性ガスは、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガスよりなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

本発明の第２の態様において、検査対象となる試料が載置されるテーブルと、
試料の光学画像を撮像する受光部と、
テーブル上に載置された試料へ向けて検査用の光を照明する照明光学系と、
照明光学系によって照明されて試料を透過または反射した光を受光部に結像する対物レンズユニットと、
温度調節手段を備えており、少なくともテーブルと、照明光学系と、受光部と、対物レンズユニットとを収納するチャンバと、
対物レンズユニットに接続されて、チャンバの外部から対物レンズの内部に不活性ガスを供給するように配管されたガス供給部とを有し、
温度調節手段は、チャンバ内を所定の温度に調節するものであり、
ガス供給部のチャンバ内に配置される部分には、対物レンズユニットの内部に供給される不活性ガスを一時的に溜めて所定の温度となるようにするガス溜まりを有することを特徴とする検査装置に関する。

本発明の第２の態様において、対物レンズユニットは、複数のレンズと、
複数のレンズの各々を支持する複数の支持部と、
複数のレンズと複数の支持部を被覆する被覆部と、
被覆部の受光部側の端部に設けられたフランジ部とを有し、
複数の支持部の各々とフランジ部には、それぞれ通気孔が設けられており、
フランジ部の通気孔にガス供給部が接続することによって、フランジ部の通気孔から複数の支持部のうちの少なくとも１つの通気孔へ不活性ガスが供給され、さらにその通気孔から他の支持部の通気孔へその不活性ガスが供給されるよう構成されることが好ましい。

本発明の第２の態様において、対物レンズユニットは、被覆部の側壁に沿ってまたは被覆部の側壁の内部にガス流路を有し、
ガス流路は、フランジ部側の端部でガス供給部に接続し、
ガス供給部から供給された不活性ガスは、ガス流路を通り、テーブルへ向けて噴出するよう構成されることが好ましい。

本発明の第２の態様において、不活性ガスは、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガスよりなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

本発明の第１の態様によれば、対物レンズの特性を安定に保ち、高い精度で欠陥検出を行うことができる検査装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、対物レンズの特性を安定に保ち、高い精度で欠陥検出を行うことができる検査装置が提供される。

本発明の第１実施形態である検査装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態の検査装置の対物レンズユニットの構造を模式的に示す断面図である。 クリーンルーム内に設置された本発明の第１実施形態の検査装置を模式的に示す図である。 本発明の第１実施形態の検査装置の別の例である対物レンズユニットの構造を模式的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態におけるデータの流れを示す概念図である。 検査方法を示すフローチャートである。 フィルタ処理を説明する図である。 クリーンルーム内に設置された本発明の第２本実施形態の検査装置を模式的に示す図である。

実施の形態１．
以下、本発明の第１実施形態の検査装置について、図面などを用いて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態である検査装置の概略構成図である。

尚、図１では、本実施形態を構成可能な要素を記載しているが、検査に必要な他の公知要素が含まれていてもよい。また、本明細書において、「〜部」または「〜回路」と記載したものは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができるが、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せやファームウェアとの組合せによって実施されるものであってもよい。プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置などの記録装置に記録される。

また、本実施形態においては、検査対象となる試料を、フォトリソグラフィ法などで使用されるマスクとしているが、これに限られるものではなく、例えば、ウェハを検査対象の試料としてもよい。

図１に示すように、検査装置１００は、検査対象となる試料の例であるマスク１０１の光学画像を取得するための構成部Ａと、構成部Ａで取得された光学画像を用いて検査に必要な処理などを行う構成部Ｂとを有する。検査装置１００はさらに、構成部Ａの後述する対物レンズの例である対物レンズユニット１０４に不活性ガスを供給するためのガス供給部の一例として、ガス配管１８１を有する。ガス配管１８１には、図１のように、不活性ガスの供給量を制御するための流量調整バルブ１８４を設けることができる。

尚、本発明において、不活性ガスとは、構成部Ａの後述する光源１０３から放出される光に対してエネルギー吸収の少ないガスのことを言い、その光に対して不活性なガスを意味する。具体的には、本発明において不活性ガスは、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガスよりなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。

構成部Ａは、検査用の光を放出する光源１０３と、検査対象となるマスク１０１が載置されるテーブルの一例である、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および回転方向（θ方向）に移動可能なＸＹθテーブル１０２と、ＸＹθテーブル１０２上に載置されたマスク１０１に法線方向（上下方向）から光源１０３からの検査用の光を照射して透過照明系を構成する照明光学系１７０と、対物レンズの一例となる、レンズを内部の空間内に配置して有する対物レンズユニット１０４と、受光部の一例となるフォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６と、レーザ測長システム１２２と、それらを収納するチャンバ１８０とを有する。チャンバ１８０には、チャンバ１８０内を所定の温度に調節するための温度調節手段の一例として空調機（図１中、図示されない）が備えられている。

検査装置１００の構成部Ａの光源１０３としては、所望とする波長の光を放射する多様な光源を用いることができる。例えば、試料のより微細な欠陥を検出できるように、遠紫外光を放射する光源なども用いることができる。その場合、対物レンズユニット１０４の近傍に空気、特に酸素があると、光源から放射された光が吸収され、検査の妨げとなることがある。また、酸素が化学的な反応を引き起こして、レンズを劣化させることがある。したがって、対物レンズユニット１０４に供給されるガスは、上述したように、不活性ガスから選択されて用いられることが好ましい。

また、構成部Ａは、図１に示すように、オートローダ１３０を有することができる。尚、構成部Ｂは、構成部Ａがオートローダ１３０を有する場合に対応して、オートローダ制御回路１１３を有することができる。また、図１に示した検査装置１００では、光源１０３がチャンバ１８０内に配置されているが、光源１０３をチャンバの外に配置する構成とすることも可能である。

構成部Ａでは、検査対象となるマスク１０１の光学画像が取得される。マスク１０１の光学画像は、マスク１０１の設計パターンデータに含まれる図形データに基づく図形が描画されたマスクの画像である。例えば、マスクの光学画像は、８ビットの符号なしデータであって、各画素の明るさの階調を表現する。

検査装置１００において、検査対象の試料となるマスク１０１は、構成部ＡのＸＹθテーブル１０２上に載置される。ＸＹθテーブル１０２は、互いに直交する水平２方向たるＸ方向およびＹ方向にそれぞれＸモータおよびＹモータにより移動されると共に、鉛直のθ軸線回りにθモータにより回転される。レーザ測長システム１２２は、ＸＹθテーブル１０２のＸ方向およびＹ方向の位置を計測する。

そして、マスク１０１に形成されたパターンは、ＸＹθテーブル１０２の上方に配置された光源１０３から検査用の光によって照明される。より詳しくは、光源１０３から照射される光束が、照明光学系１７０を介してマスク１０１に照射される。マスク１０１の下方には、対物レンズユニット１０４、フォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６が配置されている。マスク１０１を透過した光は、対物レンズユニット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する。

フォトダイオードアレイ１０５上に結像したマスク１０１のパターン像は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、さらにセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。フォトダイオードアレイ１０５には、センサ（図示されない）が配置されている。このセンサの例としては、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサなどが挙げられる。この場合、ＸＹθテーブル１０２が連続的に移動しながら、ＴＤＩセンサによってマスク１０１のパターンが撮像される。尚、フォトダイオードアレイ１０５は、使用時の発熱が懸念されるため、冷却のための水冷手段を有することが望ましい。

ここで、構成部Ａにおいて、光源１０３、照明光学系１７０、対物レンズユニット１０４、フォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成される。
以下、本発明の実施形態の検査装置１００の対物レンズユニット１０４について、より詳しく説明する。

図２は、本発明の第１実施形態の検査装置の対物レンズユニットの構造を模式的に示す断面図である。

対物レンズユニット１０４は、レンズ１９０と、そのレンズ１９０を納めたレンズセル部１９１と、レンズセル部１９１を被覆する被覆部の一例となる筒状のレンズカバー１９２と、レンズカバー１９２の、フォトダイオードアレイ１０５（図２中、図示されない）側の端部に設けられたフランジ部１９３とを有して構成される。レンズ１９０は支持部によって支持されるが、例えば、支持部の一例である、真鍮などの金属材料からなる保持具１９４によって、レンズセル部１９１によって区画された空間内に保持されている。

すなわち、対物レンズユニット１０４は、筒状のレンズカバー１９２によって形成される内部空間内にレンズセル部１９１を配置して有する構造であり、レンズ１９０は、さらにそのレンズセル部１９１の内部空間内に納められて保持される。フランジ部１９３は、レンズカバー１９２で覆われたレンズセル部１９１およびその中のレンズ１９０をレンズカバー１９２とともに、図１に示した検査装置１００内の所定の個所に取り付けるために用いられる。

そして、図２に示す対物レンズユニット１０４は、レンズカバー１９２内で、上方のマスク１０１側から、下方のフォトダイオードアレイ１０５（図２には、図示されない）に向けて、複数のレンズ１９０を配列して有することができる。その場合、対物レンズユニット１０４のレンズカバー１９２内では、それぞれレンズ１９０を納めた複数のレンズセル部１９１が、上方のマスク１０１側から下方のフォトダイオードアレイ１０５に向けて、順次配列するように構成される。
すなわち、対物レンズユニット１０４は、複数のレンズ１９０と、複数のレンズ１９０の各々を支持する複数の保持具１９４と、複数のレンズ１９０と複数の保持具１９４を被覆するレンズカバー１９２と、レンズカバー１９２のフォトダイオードアレイ１０５側の端部に設けられたフランジ部１９３とを有する。

図１に示す本発明の第１実施形態の検査装置１００は、上述したように、構成部Ａの対物レンズユニット１０４に不活性ガスを供給するためのガス供給部として、ガス配管１８１を有する。そして、図２に示すように、ガス配管１８１は、対物レンズユニット１０４の内部、すなわち、筒状のレンズカバー１９２で覆われる内部空間に不活性ガスを供給するように設けられることが好ましい。そうすることによって、検査装置１００は、レンズカバー１９２の内部側を不活性ガスの雰囲気にすることができ、その結果、レンズセル部１９１内を不活性ガスの雰囲気にすることができる。そして、検査装置１００は、各レンズセル部１９１内のレンズ１９０や保持部１９４が不活性ガスの雰囲気の中に置かれるようにすることができる。

ガス配管１８１と対物レンズユニット１０４との接続は、例えば、図２に示すように、ガス導入口１９６を用いて行われることが好ましい。フランジ部１９３には、それを貫通し、対物レンズユニット１０４の内部空間と対物レンズユニット１０４の外部空間とが連通するように通気孔１９９が設けられている。ガス導入口１９６はその通気孔１９９において外部側の口となる。そして、その通気孔１９９は、内部側の口を介して、対物レンズユニット１０４の内部、すなわち、レンズセル部１９１と連通する。より具体的には、通気孔１９９は、レンズ１９０が納められるレンズセル部１９１の内部空間と連通する。

したがって、検査装置１００では、フランジ部１９３のガス導入口１９６にガス配管１８１を接続することで、ガス配管１８１から供給された不活性ガスを対物レンズユニット１０４の内部に供給することができる。

このとき、不活性ガスは、ガス導入口１９６を介し、フランジ部１９３内を通過して、対物レンズユニット１０４の最下部にあるレンズセル部１９１の内部に供給される。本実施形態の検査装置１００の対物レンズユニット１０４において、レンズセル部１９１は、内部にレンズ１９０を保持するための区画された空間である。そのため、対物レンズユニット１０４が複数のレンズセル部１９１を配列して有する場合、隣接するレンズセル部１９１の内部空間同士が連通するように、それぞれの保持具１９４に通気孔１９８が形成されている。したがって、対物レンズユニット１０４の最下部にあるレンズセル部１９１内に不活性ガスを供給することで、その上方に配置された各レンズセル部１９１内にも、通気孔１９８を通して、順次、不活性ガスを供給することができる。すなわち、フランジ部１９３の通気孔にガス配管１８１が接続することによって、フランジ部１９３の通気孔１９９から複数の保持具１９４のうちの最下部にある１つの通気孔１９８へ不活性ガスが供給され、さらに不活性ガスが供給された通気孔１９８から他の保持具１９４の通気孔１９８へと不活性ガスが供給される。

そして、最終的には、対物レンズユニット１０４において、その最上部にあるレンズセル部１９１から、その上方にあるマスク１０１に向かって、不活性ガスが排出される。その結果、対物レンズユニット１０４の有する全てのレンズセル部１９１内を不活性ガスの雰囲気とすることができ、それらに納められる全てのレンズ１９０および保持具１９４を不活性ガスの流れの中に置くことができる。

以上の構造の対物レンズユニット１０４およびガス配管１８１を有する検査装置１００は、ガス配管１８１から供給される不活性ガスを用いて、対物レンズユニット１０４内のレンズ１９０や保持具１９４を不活性ガスの雰囲気下に置くことができる。そして、対物レンズユニット１０４内のレンズ１９０や保持具１９４を不活性ガスの流れの中に置くことができる。

したがって、ガス配管１８１から供給される不活性ガスに温度制御されたものを用いることができれば、その不活性ガスを用い、直接に、対物レンズユニット１０４の温度制御を行うことができる。すなわち、所望の温度に制御された不活性ガスをガス配管１８１から対物レンズユニット１０４の内部に供給することにより、より効果的に、その所望の温度に対物レンズユニット１０４の温度を設定することができる。

その結果、検査装置１００において、対物レンズユニット１０４を構成するレンズ１９０および保持具１９４を所望とする温度に制御することができる。したがって、検査装置１００では、ガス配管１８１からの不活性ガス供給により、対物レンズユニット１０４を所望の温度に恒温化するよう温度管理し、温度保証をすることができる。

本実施形態の検査装置１００は、ガス配管１８１から供給される不活性ガスを所望の温度に制御する機構を有する。

上述したように、例えば、本実施形態のような検査装置は、クリーンルーム内に設置されて使用されるのが通常である。その場合、クリーンルーム内はその検査装置の使用に好適な温度の管理がなされている。しかしながら、クリーンルーム内の検査装置に不活性ガスを供給しようとする場合、その不活性ガスはクリーンルームの外からガスの配管を通して供給される。その場合、通常は不活性ガスの温度の管理はなされていない。

したがって、その温度管理されていない不活性ガスをそのまま使用し、例えば、本実施形態の検査装置１００の対物レンズユニット１０４の内部に供給しても、所望とする温度管理を実現することはできない。それに対し、本実施形態の検査装置１００では、ガス配管１８１を利用した不活性ガスの温度の制御を実現する。

図１に示す検査装置１００は、上述したように、チャンバ１８０内に光源１０３、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、対物レンズユニット１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６およびレーザ測長システム１２２などを収納して有する。そして、検査装置１００は、チャンバ１８０の内部を温度調節手段、例えば、専用の空調機で温度管理することができる。すなわち、検査装置１００では、チャンバ１８０内が所望の温度となるように管理されている。その結果、検査装置１００は、対物レンズユニット１０４などの構成要素を、その周囲から温度管理できるように構成されている。

したがって、本実施形態の検査装置１００は、そうしたチャンバ１８０における温度の管理を利用し、ガス配管１８１を利用して、対物レンズユニット１０４内に供給される不活性ガスの温度制御を行うようにする。その結果、対物レンズユニット１０４近傍で局所的な温度変動があっても、それに対応し、対物レンズユニット１０４を所望とする一定の温度に温度制御することができる。

またさらに、検査装置１００がクリーンルームなどの温度管理された環境下に設置される場合、その温度管理も利用し、ガス配管１８１を用いて行われる不活性ガスの温度制御に利用することができる。

図３は、クリーンルーム内に設置された本発明の第１実施形態の検査装置を模式的に示す図である。

図３では、本実施形態の検査装置１００の要部構成であるチャンバ１８０と、チャンバ１８０に付設されてチャンバ１８０内を所定の温度に調節する温度調節手段の一例である空調機２００と、ガス配管１８１と、内部にレンズ１９０を納めた対物レンズユニット１０４と、マスク１０１を載置したＸＹθテーブル１０２などが模式的に示されている。

本実施形態の検査装置１００は、例えば、温度管理されたクリーンルーム内に設置して使用することが好ましい。通常のクリーンルームでは、クリーンルーム内に設置された装置に対して、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスを供給できるように、ガスの配管設備が備えられている。本実施形態の検査装置１００は、対物レンズユニット１０４に不活性ガスを供給して使用するが、その不活性ガスとして、通常のクリーンルームが設備として準備している窒素ガスなどの不活性ガスを使用することができる。すなわち、クリーンルームの有するガスの配管（図示されない）と検査装置１００の対物レンズユニット１０４との間を検査装置１００のガス配管１８１が接続し、対物レンズユニット１０４に窒素ガスなどの不活性ガスを供給可能とする。

このとき、クリーンルームが備えたガスの配管設備から供給される窒素ガスなどの不活性ガスは、温度の管理がなされていないのが通常である。そのため、上述したように、準備された不活性ガスをそのまま使用することはできず、その温度制御が必要となる。
本実施形態の検査装置１００では、ガス配管１８１の長さと配置構造を最適化し、チャンバ１８０における温度の管理を利用して、ガス配管１８１を利用した不活性ガスの温度の制御を実現する。

本実施形態の検査装置１００のガス配管１８１は、クリーンルームの有する不活性ガスの配管（図示されない）に接続し、チャンバ１８０の外部となるクリーンルームの壁部から、チャンバ１８０の壁を通って、チャンバ１８０内に設置された対物レンズユニット１０４のガス導入口１９６（図３中、図示されない）に接続する。すなわち、検査装置１００は、チャンバ１８０の外部から対物レンズユニット１０４の内部に温度制御用の不活性ガスを供給するように、対物レンズユニット１０４に接続されたガス配管１８１を有する。ガス配管１８１には、不活性ガスの供給量を制御するための流量調整バルブ１８４を設けることができる。

そして、チャンバ１８０内は、空調機２００によって所望の設定温度となるように温度の調節された空間となる。したがって、検査装置１００は、温度設定されたチャンバ１８０を利用する。そして、ガス配管１８１のチャンバ１８０内に配置される部分は、それを通って対物レンズユニット１０４の内部に供給される不活性ガスがチャンバ１８０の設定温度となるような、十分な長さを有するようにする。すなわち、チャンバ１８０の外部から対物レンズユニット１０４に向けて供給される不活性ガスは、流量調製バルブ１８４により流量調整がなされ、ガス配管１８１を通る間に、チャンバ１８０の設定温度、すなわち、所望とする対物レンズユニット１０４の設定温度となる。

したがって、こうした不活性ガスの温度制御を可能とするガス配管１８１は、図３に示すように、チャンバ１８０内に配置される部分において、屈曲する部分または湾曲する部分が設けられている。そして、ガス配管１８１は、チャンバ１８０の壁と対物レンズユニット１０４との間の距離に比べて長くなるようにされている。このとき、ガス配管１８１のチャンバ１８０内に配置される部分の長さは、ガス配管１８１から対物レンズユニット１０４に不活性ガスが所望の設定流量で供給された場合、チャンバ１８０の設定温度となるのに十分な長さであることが好ましい。

また、ガス配管１８１のチャンバ１８０内に配置される部分は、それを通って対物レンズユニット１０４の内部に供給される不活性ガスが、チャンバ１８０の設定温度となるのに好適な配置構造を有することが好ましい。

図３に示すように、検査装置１００のチャンバ１８０の側壁部分には、チャンバ１８０内を温度制御するための空調機２００が設けられている。検査装置１００では、ガス配管１８１のチャンバ１８０内に配置される部分の一部をチャンバ１８０の空調機２００が設けられた側壁上に配置する。例えば、ガス配管１８１の屈曲する部分または湾曲する部分を空調機２００のある側壁部分に設ける。そして、空調機２００によって、ガス配管１８１内を通る不活性ガスが、効率良く温度制御されるように構成される。併せて、ガス配管１８１は、発熱が懸念されるフォトダイオードアレイ１０５を避け、フォトダイオードアレイ１０５からなるべく遠い位置に配置されることが望ましい。

また、本実施形態の検査装置１００では、クリーンルームで行われる温度管理も利用し、ガス配管１８１を用いて行われる不活性ガスの温度制御に利用することができる。
図３に示すように、クリーンルーム内に配置されるガス配管１８１のチャンバ１８０の外に配置される部分は、それを通って対物レンズユニット１０４の内部に供給される不活性ガスがチャンバ１８０のクリーンルーム内の設定温度となるように、十分な長さを有するようにする。

したがって、図３に示すように、ガス配管１８１のチャンバ１８０の外に配置される部分は、屈曲する部分または湾曲する部分が設けられ、クリーンルームの壁とチャンバ１８０の壁との間の距離に比べて長くなるようにされている。このとき、ガス配管１８１のチャンバ１８０内に配置される部分の長さは、ガス配管１８１から対物レンズユニット１０４に不活性ガスが所望の設定流量で供給された場合、クリーンルームの設定温度となるのに十分な長さであることが好ましい。また、併せて、ガス配管１８１は、クリーンルーム内に配置される部分の断面構造を円形状とする以外に、例えば、扁平な楕円形状とするなど、不活性ガスに触れる内面の面積がより大きくなる構造を選択することが可能である。

以上のガス配管１８１の構造を有することにより、本実施形態の検査装置１００は、チャンバ１８０における温度の管理を利用し、ガス配管１８１を利用して、対物レンズユニット１０４内に供給される不活性ガスの温度制御を行うことができる。その結果、対物レンズユニット１０４近傍で、画像センサ（図３中、図示されない）などによる局所的な温度変動があっても、その影響が排除され、対物レンズユニット１０４を所望とする一定の温度に温度制御することができる。

そして、対物レンズユニット１０４は特性が安定に保たれ、フォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６における高精度の光学画像の安定した取得を可能とし、高い精度での欠陥検出を可能とする。

また、本実施形態の検査装置１００は、図２に示すように、ガス配管１８１を用い、対物レンズユニット１０４に温度制御された不活性ガスを供給して、その温度管理を可能とするが、温度管理された不活性ガスを他の目的に使用することも可能である。すなわち、ガス配管１８１からの温度制御された不活性ガスを用い、対物レンズユニット１０４の、試料であるマスク１０１側のレンズ面を不活性ガスでパージするように構成することも可能である。

図４は、本発明の第１実施形態の検査装置の別の例である対物レンズユニットの構造を模式的に示す断面図である。

本発明の第１実施形態の検査装置の別の例である対物レンズユニット３０４は、筒状のレンズカバー３９２の側壁の内部に、不活性ガスを流すための流路３０２が設けられている。流路３０２は、レンズカバー３９２の、フランジ部３９３のあるフォトダイオードアレイ１０５（図４中、図示されない）側の端部から、マスク１０１の載置されるＸＹθテーブル１０２(図４中、図示されない）側の端部に向けて伸びるように形成されている。そして、フランジ部３９３にはそれを貫通し、流路３０２と連通する通気孔３９９が設けられている。

対物レンズユニット３０４は、レンズカバー３９２の側壁の内部に流路３０２が設けられ、フランジ部３９３に通気孔３９９が設けられた以外、上述した図２の対物レンズユニット１０４と同様の構造を有する。したがって、それらの間で共通する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

対物レンズユニット３０４において、フランジ部３９３の通気孔３９９は、外部側の口として不活性ガスの導入口となるガス導入口３９６を有している。そして、通気孔３９９は、他方の末端で、上述したように、レンズカバー３９２に設けられた流路３０２の端部と接続している。そして、レンズカバー３９２の流路３０２は、レンズカバー３９２の側壁の内部を通り、もう一方の末端部分が、レンズカバー３９２のマスク１０１側のレンズ面まで延びて開口し、不活性ガスの噴出口を形成するように構成されている。

したがって、対物レンズユニット３０４では、ガス配管１８１を途中で分岐し、分岐された一方を用いてガス導入口１９６に接続するとともに、他方を用いてガス導入口３９６に接続することで、通気孔３９９に温度制御された不活性ガスを供給することができる。そして、通気孔３９９に供給された不活性ガスは、通気孔３９９と接続するレンズカバー３９２の流路３０２を通り、対物レンズユニット３０４の、マスク１０１が載置されるＸＹθテーブル１０２側の端部から、そのＸＹθテーブル１０２側に向けて噴出される。

その結果、対物レンズユニット３０４は、対物レンズユニット３０４のマスク１０１側のレンズ面を不活性ガスパージすることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２上に載置されてマスク１０１が移動しても、マスク１０１と対物レンズユニット１０４との間の空間を不活性ガスの雰囲気にすることができる。

また、ガス導入口３９６から供給された不活性ガスは、フランジ部３９３の通気孔３９９およびレンズカバー３９２の流路３０２を通過する。したがって、対物レンズユニット３０４は、温度管理された不活性ガスを用い、レンズカバー３９２およびフランジ部３９３の温度制御も併せて行うことができる。

尚、図４の対物レンズユニット３０４では、レンズカバー３９２の側壁の内部に１つの流路３０２が設けられるように示されているが、流路３０２の数は、１つに限られない。例えば、流路３０２とレンズ１９０を挟んで対向する位置の側壁部分（図４の左側の側壁部分）の内部に別の流路を設けることが可能である。またさらに、レンズカバー３９２の側壁のそれらと離間する位置の内部に、さらに別の流路を設けることも可能である。設けられる複数の流路にはそれぞれ、ガス配管１８１から分岐された不活性ガスの配管が、図４の流路３０２と同様の方法で接続され、温度制御された不活性ガスの供給が行われる。

以上の構造の本発明の第１実施形態の検査装置の別の例である対物レンズユニット３０４は、温度管理とレンズ面の不活性ガスパージによって、構成部Ａにおける安定した高精度の光学画像の取得を可能とし、検査装置１００における高い精度の欠陥検出検査を可能とする。

また、図４に示す対物レンズユニット３０４では、レンズカバー３９２の流路３０２を側壁の内部に形成しているが、適当なパイプなどを用い、レンズカバー３９２の側壁に沿うように、レンズカバー３９２の側壁上に配置して設けることも可能である。その場合、フランジ部３９３においても通気孔３９９は設けず、フランジ部３９３の外部側に不活性ガスの流路となるパイプの端部を配置することが好ましい。そして、ガス配管１８１を途中で分岐し、分岐された一方を用いてパイプのフランジ部３９３側の端部に接続することで、パイプ内に温度制御された不活性ガスを供給することができる。パイプ内に供給された不活性ガスは、パイプ内を通り、レンズカバー３９２の側壁に沿って流れる。その後、対物レンズユニット３０４の、マスク１０１が載置されるＸＹθテーブル１０２側の端部から、そのＸＹθテーブル１０２側に向けて噴出される。

その結果、不活性ガスの流路としてパイプを用いた対物レンズユニット３０４は、対物レンズユニット３０４のマスク１０１側のレンズ面を不活性ガスパージすることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２上に載置されてマスク１０１が移動しても、マスク１０１と対物レンズユニット３０４との間の空間を不活性ガスの雰囲気にすることができる。

次に、検査装置１００の、上述の構成部Ａで取得された光学画像を用いて検査に必要な処理などを行う構成部Ｂについて説明する。

図１に示すように、構成部Ｂでは、検査装置１００全体の制御を司る制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、構成部Ａのチャンバ１８０の温度制御を行う温度制御回路１２４、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、展開回路１１１、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置１１６、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）１１７、パターンモニタ１１８およびプリンタ１１９に接続されている。

図１で「〜部」または「〜回路」と記載したものは、既に述べたように、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができるが、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せやファームウェアとの組合せによって実施されるものであってもよい。プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置１０９に記録されることができる。例えば、温度制御回路１２４、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、比較回路１０８および位置回路１０７内の各回路は、電気的回路で構成されてもよく、制御計算機１１０によって処理することのできるソフトウェアとして実現されてもよい。また、電気的回路とソフトウェアの組み合わせによって実現されてもよい。

制御計算機１１０は、温度制御回路１２４を制御して、構成部Ａのチャンバ１８０の温度制御を行う。

また、制御計算機１１０は、テーブル制御回路１１４を制御して、ＸＹθテーブル１０２を駆動する。ＸＹθテーブル１０２の移動位置は、レーザ測長システム１２２により測定されて位置回路１０７に送られる。

データベース方式の基準データとなる設計パターンデータは、磁気ディスク装置１０９に格納されており、検査の進行に合わせて読み出されて展開回路１１１に送られる。展開回路１１１では、設計パターンデータがイメージデータ（設計画素データ）に変換される。その後、このイメージデータは、参照回路１１２に送られて参照画像の生成に用いられる。

比較回路１０８では、センサ回路１０６から送られた光学画像と、参照回路１１２で生成した参照画像とが、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較され、誤差が所定の値を超えた場合にその箇所は欠陥と判定される。

尚、本実施形態の検査装置１００は、図１に示す構成要素以外に、マスク１０１を検査するのに必要な他の公知要素が含まれていてもよい。例えば、後述するレビュー装置を検査装置自身が有していてもよい。

図５は、本発明の第１実施形態におけるデータの流れを示す概念図である。

図５に示すように、設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ２０１は、階層化されたフォーマットの設計中間データ２０２に変換される。設計中間データ２０２には、レイヤ（層）毎に作成されてマスク１０１に形成されるパターンデータが格納される。ここで、一般に、検査装置は、設計中間データ２０２を直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、検査装置の製造メーカー毎に、異なるフォーマットデータが用いられている。このため、設計中間データ２０２は、レイヤ毎に各検査装置に固有のフォーマットデータ２０３に変換された後に検査装置１００に入力される。この場合、フォーマットデータ２０３は、検査装置１００に固有のデータとすることができる。

次に、図１に示す検査装置１００を用いてマスク１０１を検査する方法の一例について説明する。検査装置１００を用いた本実施形態の検査方法を説明することによって、構成部Ａおよび構成部Ｂの各要素の機能をより詳細に説明する。

図６は、検査方法を示すフローチャートである。

尚、以下では、ダイ−トゥ−データベース方式による検査方法を述べる。したがって、検査対象の光学画像と比較される基準画像は、描画データ（設計パターンデータ）をベースに作成された参照画像である。但し、本発明において、検査装置は、ダイ−トゥ−ダイ方式による検査方法にも適用可能であり、その場合の基準画像は、検査対象とは異なる光学画像になる。

図６に示すように、検査方法は、光学画像取得工程（Ｓ１）と、設計パターンデータの記憶工程（Ｓ２）と、展開工程（Ｓ３）およびフィルタ処理工程（Ｓ４）と、光学画像と参照画像の比較工程（Ｓ５）とを有する。

＜光学画像取得工程＞
図６において、Ｓ１の光学画像取得工程では、図１の構成部Ａが、マスク１０１の光学画像（測定データ）を取得する。ここで、光学画像は、設計パターンに含まれる図形データに基づく図形が描画されたマスク１０１の画像である。光学画像の具体的な取得方法の一例を、図１および図６を用いて説明する。

マスク１０１は、ＸＹθテーブル１０２上に載置される。ＸＹθテーブル１０２は、互いに直交する水平２方向たるＸ方向およびＹ方向にそれぞれ移動されると共に、鉛直のθ軸線回りに回転される。具体的には、ＸＹθテーブル１０２は、図１の制御計算機１１０の制御の下、テーブル制御回路１１４によって駆動され、Ｘ方向に駆動するＸモータとＹ方向に駆動するＹモータと、鉛直のθ軸線回りに回転するθモータによって移動可能となっている。Ｘモータ、Ｙモータおよびθモータには、例えば、ステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置は、レーザ測長システム１２２により測定されて位置回路１０７に送られる。また、検査装置１００が、オートローダ１３０を有する場合、ＸＹθテーブル１０２上のマスク１０１は、オートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後には自動的に排出される。

光源１０３は、試料であるマスク１０１に対して、検査用の光を照射する。光源１０３から出射された光は、照明光学系１７０を透過してマスク１０１の上に集光される。照明光学系１７０は、例えば、コンデンサレンズなどのレンズやミラーなどを用いて構成される。

図１に示すように、光源１０３から照射されてマスク１０１を透過した光は、対物レンズユニット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する。

このとき、図２および図３を用いて説明したように、対物レンズユニット１０４には、ガス配管１８１が接続され、対物レンズユニット１０４の内部のレンズ１９０および保持具１９４の周囲には、温度制御された不活性ガスが供給されている。不活性ガスの温度制御は、制御計算機１１０によって温度制御回路１２４が制御され、構成部Ａのチャンバ１８０の温度制御がなされることで実現される。

すなわち、チャンバ１８０の温度管理が不活性ガスの温度制御に利用され、さらに、ガス配管１８１を利用することによって、対物レンズユニット１０４内に供給される不活性ガスの温度の制御がなされている。すなわち、ガス配管１８１は、温度管理されたチャンバ１８０内に配置された部分が十分な長さを有し、チャンバ１８０の管理温度と同様の温度に恒温化された不活性ガスが、流量調整バルブ１８４に制御されて対物レンズユニット１０４内に供給されるように構成されている。

その結果、対物レンズユニット１０４の近傍で、画像センサ（図３中、図示されない）などによる局所的な温度変動があっても、その影響を排除し、対物レンズユニット１０４を所望とする一定の温度に温度制御（恒温化）することができる。そして、高精度に温度保証された対物レンズユニット１０４を用いることで、フォトダイオードアレイ１０５における光学像の結像を安定化させ、欠陥の検出感度を安定させることができる。

そして、図１のフォトダイオードアレイ１０５上に結像したパターンの像は、フォトダイオードアレイ１０５によって光電変換され、さらにセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。フォトダイオードアレイ１０５には、画像センサが配置されている。本実施形態の画像センサとしては、例えば、撮像素子としてのＣＣＤカメラを一列に並べたラインセンサが用いられる。ラインセンサの例としては、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサが挙げられる。ＸＹθテーブル１０２がＸ軸方向に連続的に移動しながら、ＴＤＩセンサによってマスク１０１のパターンが撮像される。

以上のようにして光学画像取得工程（Ｓ１）で得られた光学画像は、図１および図６の比較回路１０８へ送られる。

＜記憶工程＞
図６において、Ｓ２は記憶工程である。図１において、マスク１０１のパターン形成時に用いた設計パターンデータは、記憶装置の一例である磁気ディスク装置１０９に記憶される。

設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものである。磁気ディスク装置１０９には、例えば、図形の基準位置における座標、辺の長さ、長方形や三角形などの図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置などを定義した図形データが格納される。

さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームに配置される。フレームは、例えば、幅が数百μｍであって、長さがマスク１０１のＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域である。

＜展開工程＞
図６のＳ３は展開工程である。この工程においては、図１の展開回路１１１が、磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出されたマスク１０１の設計パターンデータを２値ないしは多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換する。そして、このイメージデータは参照回路１１２に送られる。

図形データとなる設計パターンデータが展開回路１１１に入力されると、展開回路１１１は、設計パターンデータを図形毎のデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値の設計画像データを展開する。展開された設計画像データは、センサ画素に相当する領域（マス目）毎に設計パターンにおける図形が占める占有率を演算する。そして、各画素内の図形占有率が画素値となる。

＜フィルタ処理工程＞
図６のＳ４はフィルタ処理工程である。この工程では、図１の参照回路１１２によって、送られてきた図形のイメージデータである設計画像データに適切なフィルタ処理が施される。

図７は、フィルタ処理を説明する図である。

図１のセンサ回路１０６から得られた光学画像としての測定データは、対物レンズユニット１０４の解像特性やフォトダイオードアレイ１０５のアパーチャ効果などによってフィルタが作用した状態、言い換えれば連続的に変化するアナログ状態にある。したがって、画像強度（濃淡値）がデジタル値の設計側のイメージデータである設計パターンデータにもフィルタ処理を施すことにより、測定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。

＜比較工程＞
図６のＳ５は比較工程である。図１において、センサ回路１０６からの光学画像データは、比較回路１０８へ送られる。また、設計パターンデータも、展開回路１１１および参照回路１１２により参照画像データに変換されて比較回路１０８に送られる。また、レーザ測長システム１２２に接続されて光学画像のマスク１０１上の位置を検出する位置回路１０７からの位置データが比較回路１０８に入力される。

そして、比較回路１０８では、センサ回路１０６から送られた光学画像と、参照回路１１２で生成した参照画像とが、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較され、誤差が所定の値を超えた場合にその箇所は欠陥と判定される。次いで、欠陥の座標と、欠陥判定の根拠となった光学画像および参照画像とが、図５に示す検査結果２０５として、磁気ディスク装置１０９に保存される。

尚、欠陥判定は、次の２種類の方法により行うことができる。１つは、参照画像における輪郭線の位置と、光学画像における輪郭線の位置との間に、所定の閾値寸法を超える差が認められる場合に欠陥と判定する方法である。他の１つは、参照画像におけるパターンの線幅と、光学画像におけるパターンの線幅との比率が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定する方法である。この方法では、参照画像におけるパターン間の距離と、光学画像におけるパターン間の距離との比率を対象としてもよい。

以上のようにして得られた検査結果２０５は、図５に示すように、レビュー装置５００に送られる。レビューは、オペレータによって、検出された欠陥が実用上問題となるものであるかどうかを判断する動作である。具体的には、検査結果２０５がレビュー装置５００に送られ、オペレータによるレビューによって修正の要否が判断される。このとき、オペレータは、欠陥判定の根拠となった参照画像と、欠陥が含まれる光学画像とを見比べてレビューする。

レビュー装置５００では、欠陥１つ１つの座標が観察できるように、マスク１０１が載置されたテーブルを移動させながら、マスク１０１の欠陥箇所の画像を表示する。また同時に欠陥判定の判断条件や、判定の根拠となった光学画像と参照画像を確認できるよう、レビュー装置５００に備えられた計算機の画面上にこれらを並べて表示する。

尚、検査装置１００にレビュー装置５００が備えられている場合には、検査装置１００の光学系を使って、マスク１０１の欠陥箇所の画像を表示する。また同時に、欠陥判定の判断条件や、判定根拠になった光学画像と参照画像などは、図１に示す制御計算機１１０の画面を利用して表示される。

レビュー工程を経て判別された欠陥情報は、図１の磁気ディスク装置１０９に保存される。そして、図５において、レビュー装置５００で１つでも修正すべき欠陥が確認されると、マスク１０１は、欠陥情報リスト２０７とともに、検査装置１００の外部装置である修正装置６００に送られる。修正方法は、欠陥のタイプが凸系の欠陥か凹系の欠陥かによって異なるので、欠陥情報リスト２０７には、凹凸の区別を含む欠陥の種別と欠陥の座標が添付される。

実施の形態２．
以下、本発明の第２実施形態の検査装置について、図面などを用いて説明する。

本発明の第２実施形態の検査装置は、上述した第１実施形態の検査装置１００の構成部Ａと同様の、光学画像を取得するための構成部Ａを有し、構成部Ａで取得された光学画像を用いて検査に必要な処理などを行う、上述した第１実施形態の検査装置１００の構成部Ｂと同様の構成部Ｂとを有する。そしてさらに、構成部Ａの対物レンズユニットに不活性ガスを供給するためのガス供給部の一例として、ガス配管を有する。ここで、第２実施形態の検査装置は、ガス配管の構造が異なる以外、上述した第１実施形態の検査装置１００と同様の構造を有する。そのため、第２実施形態の検査装置を用いた検査方法も、上述した第１実施形態の検査装置１００を用いて行う検査方法と同様となる。

したがって、以下の本発明の第２実施形態の検査装置の説明では、第１実施形態の検査装置１００と共通する構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。そして、第１実施形態と異なる構造のガス配管およびそれを用いて不活性ガスが供給される対物レンズユニットについて、主に説明を行う。

図８は、クリーンルーム内に設置された本発明の第２本実施形態の検査装置を模式的に示す図である。

本実施形態の検査装置１０００の構成部Ａは、検査用の光を放出する光源１０３(図示されない）と、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）および回転方向（θ方向）に移動可能なＸＹθテーブル１０２(図示されない）と、ＸＹθテーブル上に載置されたマスク１０１に法線方向（上下方向）から光源１０３からの検査用の光を照射して透過照明系を構成する照明光学系１７０(図示されない）と、レンズを内部の空間内に配置して有する対物レンズユニット１０４(図示されない）と、受光部の一例となるフォトダイオードアレイ１０５(図示されない）およびセンサ回路１０６(図示されない）と、レーザ測長システム１２２(図示されない）と、それらを収納するチャンバ１８０とを有する。

図８では、図３と同様、便宜的に、本実施形態の検査装置１０００のチャンバ１８０と、チャンバ１８０に付設されチャンバ１８０内を所定の温度に調節する空調機２００と、ガス供給部の一例であるガス配管１１８１と、対物レンズユニット１０４と、マスク１０１を載置したＸＹθテーブル１０２などが模式的に示されている。ガス配管１１８１には、上述した第１実施形態の検査装置１００のガス配管１８１の流量調整バルブ１８４と同様の、流量調整バルブ１１８４が設けられている。また、ガス配管１１８１の途中には、後述するように、ガス溜まりの一例であるガスタンク１１８２が設けられている。

本実施形態の検査装置１０００は、例えば、温度管理されたクリーンルーム内に設置して使用することが好ましい。通常のクリーンルームでは、クリーンルーム内に設置された装置に対して、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスを供給できるように、ガスの配管設備が備えられている。本実施形態の検査装置１０００は、対物レンズユニット１０４に不活性ガスを供給して使用するが、その不活性ガスとして、通常のクリーンルームが設備として準備している窒素ガスなどの不活性ガスを使用することができる。すなわち、クリーンルームの有するガスの配管（図示されない）に検査装置１０００のガス配管１１８１を接続し、対物レンズユニット１０４に窒素ガスなどの不活性ガスを供給できるようにする。

このとき、クリーンルームが備えたガスの配管設備から供給される窒素ガスなどの不活性ガスは、上述したように、温度の管理がなされていないのが通常である。そのため、検査装置１０００においても、準備された不活性ガスをそのまま使用することはできず、その温度制御が必要となる。

本実施形態の検査装置１０００は、ガス配管１１８１のチャンバ１８０内に配置される部分に、不活性ガスを一時的に溜めるためのガス溜まりの一例として、ガスタンク１１８２を有する。そして、チャンバ１８０における温度の管理を利用して、ガスタンク１１８２内にチャンバ１８０の外部から供給された不活性ガスを一時的に溜め、その中で不活性ガスがチャンバ１８０の設定温度となるようにする。その結果、検査装置１０００は、ガス配管１１８１を利用した不活性ガスの温度の制御を実現する。

より詳しく説明すると、本実施形態の検査装置１０００のガス配管１１８１は、一方でクリーンルームの有する不活性ガスの配管（図示されない）に接続する。そして、チャンバ１８０の外部となるクリーンルームの壁部から、チャンバ１８０の壁を通って、もう一方で、チャンバ１８０内に設置された対物レンズユニット１０４のガス導入口１９６（図８中、図示されない）に接続する。すなわち、検査装置１０００は、チャンバ１８０の外部から対物レンズユニット１０４の内部に温度制御用の不活性ガスを供給するように、対物レンズユニット１０４に接続されたガス配管１１８１を有する。ガス配管１１８１は、チャンバ１８０内に配置される部分に、不活性ガスを一時的に溜めるためのガスタンク１１８２を有する。また、ガス配管１１８１には、不活性ガスの供給量を制御するための流量調整バルブ１１８４を設けることができる。

チャンバ１８０内は、空調機２００によって所望の設定温度となるように温度の調節された空間となる。検査装置１０００は、温度設定されたチャンバ１８０と上述のガスタンク１１８２を用いて、対物レンズユニット１０４の内部に温度制御された不活性ガスを供給できるようにする。

すなわち、クリーンルームの配管からガス配管１１８１に供給された不活性ガスは、ガス配管１１８１のチャンバ１８０内に配置される部分に設けられたガスタンクに一時的に溜められて、チャンバ１８０内の設定温度となるようにされる。そして、温度の調節がなされた後、不活性ガスは、流量調製バルブ１１８４により流量調整がなされ、対物レンズユニット１０４に供給され、対物レンズユニット１０４の温度制御に用いられる。

したがって、ガス配管１１８１の有するガスタンク１１８２の容量は、ガス配管１１８１から対物レンズユニット１０４に不活性ガスが所望の設定流量で供給された場合、チャンバ１８０の設定温度となるのに十分な容量であることが好ましい。

また、ガス配管１１８１のチャンバ１８０内に配置される部分は、それを通って対物レンズユニット１０４の内部に供給される不活性ガスが、チャンバ１８０の設定温度となるのに好適な配置構造を有することが好ましい。

図８に示すように、検査装置１０００のチャンバ１８０の側壁部分には、チャンバ１８０内を所定の温度に調節する空調機２００が設けられている。検査装置１０００では、ガス配管１１８１のチャンバ１８０内に配置される部分の一部をチャンバ１８０の空調機２００が設けられた側壁上に配置する。そして、ガス配管１１８１の有するガスタンク１１８２を空調機２００のある側壁上に配置する。その結果、空調機２００によって、ガスタンク１１８２内に一時的に溜められる不活性ガスが、効率良く温度制御されるようになる。併せて、ガス配管１１８１は、発熱が懸念されるフォトダイオードアレイ１０５（図示されない）を避け、フォトダイオードアレイ１０５からなるべく遠い位置に配置されることが望ましい。

また、本実施形態の検査装置１０００では、上述した図３の第１実施形態の検査装置１００と同様に、クリーンルームで行われる温度管理も利用し、ガス配管１１８１を用いて行われる不活性ガスの温度制御に利用することができる。

図８に示すように、クリーンルーム内に配置されるガス配管１１８１のチャンバ１８０の外に配置される部分は、それを通って対物レンズユニット１０４の内部に供給される不活性ガスがチャンバ１８０のクリーンルーム内の設定温度となるように、十分な長さを有するようにする。

したがって、図８に示すように、ガス配管１１８１のチャンバ１８０の外に配置される部分は、屈曲する部分または湾曲する部分が設けられ、クリーンルームの壁とチャンバ１８０の壁との間の距離に比べて長くなるようにされている。このとき、ガス配管１１８１のチャンバ１８０内に配置される部分の長さは、ガス配管１１８１から対物レンズユニット１０４に不活性ガスが所望の設定流量で供給された場合、クリーンルームの設定温度となるのに十分な長さであることが好ましい。

以上のガス配管１１８１の構造を有することにより、本実施形態の検査装置１０００は、チャンバ１８０における温度の調節を利用し、ガス配管１１８１およびガスタンク１１８２を利用して、対物レンズユニット１０４内に供給される不活性ガスの温度制御を行うことができる。その結果、対物レンズユニット１０４近傍で、画像センサ（図８中、図示されない）などによる局所的な温度変動があっても、その影響が排除され、対物レンズユニット１０４を所望とする一定の温度に温度制御することができる。

そして、対物レンズユニット１０４は特性が安定に保たれ、フォトダイオードアレイ１０５およびセンサ回路１０６における高精度の光学画像の安定した取得を可能とし、高い精度の欠陥検出を可能とする。

また、本実施形態の検査装置１０００は、ガス配管１１８１を用い、対物レンズユニット１０４に温度制御された不活性ガスを供給して、対物レンズユニット１０４の温度管理を可能とする。このとき、上述した第１実施形態の検査装置１００と同様に、温度の調節された不活性ガスを他の目的に使用することも可能である。すなわち、対物レンズユニットとして、図４で示された対物レンズユニット３０４を用いることができる。そして、ガス配管１１８１からの温度制御された不活性ガスを用い、対物レンズユニット３０４の、試料であるマスク１０１側のレンズ面を、不活性ガスでパージできるようにし、検査装置１０００を構成することも可能である。

尚、図８に示す検査装置１０００を用いてマスク１０１を検査する方法としては、上述した、図１に示す検査装置１００を用いてマスク１０１を検査する方法と同様に行うことができる。すなわち、上述したのと同様のダイ−トゥ−データベース方式による検査方法を行うことができる。

その場合、光学画像取得工程では、ガス配管１１８１の流量調整バルブ１１８４によって制御され、ガスタンク１１８２内に溜められる不活性ガスが所定の温度に恒温化されるまで、対物レンズユニット１０４への不活性ガスの導入が行われないようにすることが好ましい。すなわち、不活性ガスが、ガスタンク１１８２内で、チャンバ１８０の所望の設定温度に調節された後、対物レンズユニット１０４に供給されるようにする。そして、対物レンズユニット１０４が、不活性ガスの供給によって所定の設定温度に恒温化された状態とする。検査装置１０００は、高精度に温度保証された対物レンズユニット１０４を用いることで、フォトダイオードアレイ１０５における光学像の結像を安定化させ、欠陥の検出感度を安定させることができる。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。

また、上記の各実施形態では、装置構成や制御手法など、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができることは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての検査方法または検査装置は、本発明の範囲に包含される。
以下に、本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
検査対象となる試料が載置されるテーブルと、
前記試料の光学画像を撮像する受光部と、
前記テーブル上に載置された前記試料へ向けて検査用の光を照明する照明光学系と、
前記照明光学系によって照明されて前記試料を透過または反射した光を前記受光部に結像する対物レンズユニットと、
温度調節手段を備えており、少なくとも前記テーブルと、前記照明光学系と、前記受光部と、前記対物レンズユニットとを収納するチャンバと、
前記対物レンズユニットに接続されて、前記チャンバの外部から前記対物レンズの内部に不活性ガスを供給するように配管されたガス供給部とを有し、
前記温度調節手段は、前記チャンバ内を所定の温度に調節するものであり、
前記ガス供給部の前記チャンバ内に配置される部分は、前記対物レンズユニットの内部に供給される不活性ガスが前記所定の温度となる長さと配置構造を備えていることを特徴とする検査装置。
［Ｃ２］
前記対物レンズユニットは、複数のレンズと、
前記複数のレンズの各々を支持する複数の支持部と、
前記複数のレンズと前記複数の支持部を被覆する被覆部と、
前記被覆部の前記受光部側の端部に設けられたフランジ部とを有し、
前記複数の支持部の各々と前記フランジ部には、それぞれ通気孔が設けられており、
前記フランジ部の通気孔に前記ガス供給部が接続することによって、前記フランジ部の通気孔から前記複数の支持部のうちの少なくとも１つの通気孔へ前記不活性ガスが供給され、さらに該通気孔から他の支持部の通気孔へ該不活性ガスが供給されるよう構成されたことを特徴とする［Ｃ１］に記載の検査装置。
［Ｃ３］
前記対物レンズユニットは、前記被覆部の側壁に沿ってまたは前記被覆部の側壁の内部にガス流路を有し、
前記ガス流路は、前記フランジ部側の端部で前記ガス供給部に接続し、
前記ガス供給部から供給された前記不活性ガスは、前記ガス流路を通り、前記テーブルへ向けて噴出するよう構成されたことを特徴とする［Ｃ２］に記載の検査装置。
［Ｃ４］
検査対象となる試料が載置されるテーブルと、
前記試料の光学画像を撮像する受光部と、
前記テーブル上に載置された前記試料へ向けて検査用の光を照明する照明光学系と、
前記照明光学系によって照明されて前記試料を透過または反射した光を前記受光部に結像する対物レンズユニットと、
温度調節手段を備えており、少なくとも前記テーブルと、前記照明光学系と、前記受光部と、前記対物レンズユニットとを収納するチャンバと、
前記対物レンズユニットに接続されて、前記チャンバの外部から前記対物レンズの内部に不活性ガスを供給するように配管されたガス供給部とを有し、
前記温度調節手段は、前記チャンバ内を所定の温度に調節するものであり、
前記ガス供給部の前記チャンバ内に配置される部分には、前記対物レンズユニットの内部に供給される不活性ガスを一時的に溜めて前記所定の温度となるようにするガス溜まりを有することを特徴とする検査装置。
［Ｃ５］
前記対物レンズユニットは、複数のレンズと、
前記複数のレンズの各々を支持する複数の支持部と、
前記複数のレンズと前記複数の支持部を被覆する被覆部と、
前記被覆部の前記受光部側の端部に設けられたフランジ部とを有し、
前記複数の支持部の各々と前記フランジ部には、それぞれ通気孔が設けられており、
前記フランジ部の通気孔に前記ガス供給部が接続することによって、前記フランジ部の通気孔から前記複数の支持部のうちの少なくとも１つの通気孔へ前記不活性ガスが供給され、さらに該通気孔から他の支持部の通気孔へ該不活性ガスが供給されるよう構成されたことを特徴とする［Ｃ４］に記載の検査装置。
［Ｃ６］
前記対物レンズユニットは、前記被覆部の側壁に沿ってまたは前記被覆部の側壁の内部にガス流路を有し、
前記ガス流路は、前記フランジ部側の端部で前記ガス供給部に接続し、
前記ガス供給部から供給された前記不活性ガスは、前記ガス流路を通り、前記テーブルへ向けて噴出するよう構成されたことを特徴とする［Ｃ５］に記載の検査装置。

１００、１０００ 検査装置
１０１ マスク
１０２ ＸＹθテーブル
１０３ 光源
１０４、３０４ 対物レンズユニット
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
１１３ オートローダ制御回路
１１４ テーブル制御回路
１１５ 磁気テープ装置
１１６ フレキシブルディスク装置
１１７ ＣＲＴ
１１８ パターンモニタ
１１９ プリンタ
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１２４ 温度制御回路
１３０ オートローダ
１７０ 照明光学系
１８０ チャンバ
１８１、１１８１ ガス配管
１８４、１１８４ 流量調整バルブ
１９０ レンズ
１９１ レンズセル部
１９２、３９２ レンズカバー
１９３、３９３ フランジ部
１９４ 保持具
１９６、３９６ ガス導入口
１９８、１９９、３９９ 通気孔
２００ 空調機
２０１ ＣＡＤデータ
２０２ 設計中間データ
２０３ フォーマットデータ
２０５ 検査結果
２０７ 欠陥情報リスト
３０２ 流路
５００ レビュー装置
６００ 修正装置
１１８２ ガスタンク

Claims (6)

1. 検査対象となる試料が載置されるテーブルと、
   前記試料の光学画像を撮像する受光部と、
   前記テーブル上に載置された前記試料へ向けて検査用の光を照明する照明光学系と、
   レンズと、前記レンズを支持する支持部と、前記レンズと前記支持部とを被覆する被覆部とを備え、前記照明光学系によって照明されて前記試料を透過または反射した光を前記受光部に結像する対物レンズユニットと、
   温度調節手段を備えており、少なくとも前記テーブルと、前記受光部と、前記照明光学系と、前記対物レンズユニットとを収納するチャンバと、
   前記対物レンズユニットに接続されて、前記チャンバの外部から前記チャンバ内を経由して前記対物レンズユニットの前記被覆部の内部空間に不活性ガスを供給するように配管されたガス供給部と、
   を有し、
   前記温度調節手段は、前記チャンバ内を所定の温度に調節するものであり、
   前記ガス供給部の前記チャンバ内に配置される部分は、前記対物レンズユニットの前記被覆部の内部空間に供給される前記不活性ガスが前記所定の温度となる長さと配置構造を備え、前記対物レンズユニットの前記被覆部の内部空間に前記所定の温度とされた前記不活性ガスを供給し、前記対物レンズユニットの温度制御を行うことを特徴とする検査装置。
2. 前記対物レンズユニットは、
   複数のレンズと、
   前記複数のレンズの各々を支持する複数の支持部と、
   前記複数のレンズと前記複数の支持部を被覆する被覆部と、
   前記被覆部の前記受光部側の端部に設けられたフランジ部と、
   を有し、
   前記複数の支持部の各々と前記フランジ部には、それぞれ通気孔が設けられており、
   前記フランジ部の通気孔に、前記対物レンズの前記被覆部の内部空間に不活性ガスを供給するように配管された部分で前記ガス供給部を接続することによって、前記フランジ部の通気孔から前記複数の支持部のうちの少なくとも１つの通気孔へ前記所定の温度とされた前記不活性ガスが供給され、さらに該通気孔から他の支持部の通気孔へ前記所定の温度とされた前記不活性ガスが供給されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記対物レンズユニットは、前記被覆部の側壁に沿ってまたは前記被覆部の側壁の内部にガス流路を有し、
   前記ガス流路は、前記フランジ部側の端部で、前記対物レンズユニットの前記被覆部の内部空間に前記所定の温度とされた前記不活性ガスを供給する前記ガス供給部の部分を分岐して接続し、
   前記ガス供給部から供給された、前記所定の温度とされた前記不活性ガスは、前記ガス流路を通り、前記テーブルへ向けて噴出するよう構成されたことを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
4. 検査対象となる試料が載置されるテーブルと、
   前記試料の光学画像を撮像する受光部と、
   前記テーブル上に載置された前記試料へ向けて検査用の光を照明する照明光学系と、
   レンズと、前記レンズを支持する支持部と、前記レンズと前記支持部とを被覆する被覆部とを備え、前記照明光学系によって照明されて前記試料を透過または反射した光を前記受光部に結像する対物レンズユニットと、
   温度調節手段を備えており、少なくとも前記テーブルと、前記受光部と、前記照明光学系と、前記対物レンズユニットとを収納するチャンバと、
   前記対物レンズユニットに接続されて、前記チャンバの外部から前記チャンバ内を経由して前記対物レンズユニットの前記被覆部の内部空間に不活性ガスを供給するように配管されたガス供給部と、
   を有し、
   前記温度調節手段は、前記チャンバ内を所定の温度に調節するものであり、
   前記ガス供給部の前記チャンバ内に配置される部分は、前記対物レンズユニットの前記被覆部の内部空間に供給される不活性ガスを一時的に溜めて前記所定の温度となるようにするガス溜まりを有し、前記対物レンズユニットの前記被覆部の内部空間に前記所定の温度とされた前記不活性ガスを供給し、前記対物レンズユニットの温度制御を行うことを特徴とする検査装置。
5. 前記対物レンズユニットは、
   複数のレンズと、
   前記複数のレンズの各々を支持する複数の支持部と、
   前記複数のレンズと前記複数の支持部を被覆する被覆部と、
   前記被覆部の前記受光部側の端部に設けられたフランジ部と、
   を有し、
   前記複数の支持部の各々と前記フランジ部には、それぞれ通気孔が設けられており、
   前記フランジ部の通気孔に、前記対物レンズの前記被覆部の内部空間に不活性ガスを供給するように配管された部分で前記ガス供給部を接続することによって、前記フランジ部の通気孔から前記複数の支持部のうちの少なくとも１つの通気孔へ前記所定の温度とされた前記不活性ガスが供給され、さらに該通気孔から他の支持部の通気孔へ前記所定の温度とされた前記不活性ガスが供給されるよう構成されたことを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
6. 前記対物レンズユニットは、前記被覆部の側壁に沿ってまたは前記被覆部の側壁の内部にガス流路を有し、
   前記ガス流路は、前記フランジ部側の端部で、前記対物レンズユニットの前記被覆部の内部空間に前記所定の温度とされた前記不活性ガスを供給する前記ガス供給部の部分を分岐して接続し、
   前記ガス供給部から供給された、前記所定の温度とされた前記不活性ガスは、前記ガス流路を通り、前記テーブルへ向けて噴出するよう構成されたことを特徴とする請求項５に記載の検査装置。