JP6270288B2 - 検査装置、検査方法、汚染防止構造及び露光装置 - Google Patents

検査装置、検査方法、汚染防止構造及び露光装置 Download PDF

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Description

本発明は、検査装置、検査方法、汚染防止構造及び露光装置に関するものであり、例えば、マスク検査に利用される検査装置、検査方法、汚染防止構造及び露光装置に関する。
半導体装置の高集積化及び微細化のため、リソグラフィ技術として、露光波長13.5nmの極端紫外線リソグラフィ(EXTREMELY ULTRAVIOLET LITHOGRAPHY、EUVリソグラフィまたはEUVLとも呼ぶ。)の実用化に向けた技術開発が広く行われている。
EUVLの露光時に利用されるマスク(EUVマスクと呼ぶ。)に欠陥が存在すると、そのEUVマスクを用いて露光したウェハにも欠陥が転写される。したがって、EUVLを行う際には、予めEUVマスクを検査する必要がある。EUVマスクの検査には、EUVLにおける露光光と同じ波長のEUV光を用いるアクティニック(Actinic)検査が不可欠である。
EUV光による検査装置を構成する場合、EUV光は大気中では減衰が大きいため、光学系を真空チャンバー内に配置する必要がある。また、ミラー等の光学系のクリーニング時や飛散するデブリを除去する目的で、水素や窒素といった比較的EUV光の透過率が高い気体を真空チャンバーに導入することもある。
特開2013−120868号公報 特開2014−071208号公報 特開2015−185690号公報
EUVマスクに限らず、一般的に、マスクのエッジ(端部)には、パーティクル等の異物が付着していることが多い。検査用の照射光をマスクに照明すると、端部に付着した異物が熱により反応して、周囲に飛散(発塵)し、汚染の原因となることがある。可視光を用いた従来の検査装置では、マスクの検査領域以外に照明光が入射しないように、シャッター構造等を用いていた。シャッター構造により、マスクの端部を照明する照明光を遮ることができる。これにより、マスクの端部からの発塵を抑制することができる。
また、可視光を用いた検査では、大気圧下で行われるため、シャッター構造を構成するアクチュエータからの発熱により、マスクの端部から異物が飛散(発塵)したとしても、検査領域内における気流によって発塵を原因とする汚染を抑制することができる。
しかしながら、EUV光を用いた検査は、真空中で実施される。このため、アクチュエータからの発熱及び発熱による発塵を気流により除去することはできない。よって、マスクの端部からの発塵が検査に悪影響を及ぼすようになっていた。
また、EUV光を用いた検査では、照明光の開口数(NA)を小さいものとしている。このため、照明光の開口数が大きい検査に比べて、照明光の光軸に沿って集光点から離れた位置でも、光のパワーは減衰せずに大きいものとなっている。したがって、シャッター構造等のマスク以外の部材を照明する照明光のパワーは大きなものとなっていた。これにより、シャッター構造等からの発塵も検査に悪影響を及ぼしていた。EUV光を用いた検査では、真空中で実施されるため、対流による放熱及び気流による発塵の抑制ができないものとなっていた。
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、マスクの端部に付着したパーティクル等の異物が、検査用の照明光を吸収して発熱し、周囲に飛散することを抑制する検査装置、検査方法、汚染防止構造及び露光装置を提供する。
本発明に係る検査装置は、照明光を生成する光源と、前記光源から取り出された前記照明光によりマスクを照明する照明光学系と、前記マスクが載置されるステージと、前記マスクが前記照明光により照明される際に、前記マスクの端部を照明する前記照明光を遮光するように、前記端部を覆う発塵防止プレートと、照明された前記マスクからの光を集光する集光光学系と、前記集光光学系により集光された前記光を検出する検出器と、を備え、前記発塵防止プレートにおける前記照明光により照明される面は、前記照明光を反射する反射面である。このような構成とすることにより、マスクの端部に付着したパーティクル等の異物が検査用の照明光を吸収して発熱し、周囲に飛散することを抑制することができる。
また、前記発塵防止プレートは、前記ステージに固定され、前記ステージとともに可動である。このような構成により、シャッター構造等を構成するアクチュエータを不要とすることができ、アクチュエータからの発熱を排除することができる。
また、前記発塵防止プレートと、前記マスクとの間隔は2mm以上5mm以下である。このような構成により、照明光のパワーが大きい位置にも、反射面を有する発塵防止プレートを配置することができる。
さらに、前記照明光の開口数は、0.1以上0.4以下である。このような構成とすることにより、照明光のパワーが大きい場合でも、マスクの端部に付着したパーティクル等の異物が検査用の照明光を吸収して発熱し、周囲に飛散することを抑制することができる。
また、前記マスクは、EUVマスクであり、前記照明光は、EUV光を含む。このような構成により、EUVマスクの端部に付着した異物の影響を低減させることができ、EUVマスクの検査を精度よく行うことができる。
さらにまた、前記反射面は、多層膜により形成されている。このような構成とすることにより、反射面における照明光の反射率を向上させることができ、マスクの端部に付着した異物が、検査用の照明光を吸収して発熱し、周囲に飛散することを抑制することができる。
本発明に係る検査方法は、マスクを照明光により照明する際に、前記マスクの端部を照明する前記照明光を遮光するように、前記端部を発塵防止プレートで覆う工程と、光源から取り出された前記照明光により前記端部が前記発塵防止プレートで覆われた前記マスクを照明する工程と、照明された前記マスクからの光を集光し、集光された前記光を検出する工程と、を備える。前記発塵防止プレートにおける前記照明光により照明される面は、前記照明光を反射する反射面である。このような構成とすることにより、マスクの端部に付着したパーティクル等の異物が検査用の照明光を吸収して発熱し、周囲に飛散することを抑制することができる。
本発明に係る汚染防止構造は、マスクが載置されるステージと、前記マスクが照明光により照明される際に、前記マスクの端部を照明する前記照明光を遮光するように、前記端部を覆う発塵防止プレートと、を備え、前記発塵防止プレートにおける前記照明光により照明される面は、前記照明光を反射する反射面である。このような構成とすることにより、マスクの端部に付着したパーティクル等の異物が検査用の照明光を吸収して発熱し、周囲に飛散することを抑制することができる。
本発明に係る露光装置は、露光光を生成する光源と、前記光源から取り出された前記露光光によりマスクを照明する照明光学系と、前記マスクが載置されるステージと、前記マスクが前記露光光により照明される際に、前記マスクの端部を照明する前記露光光を遮光するように、前記端部を覆う発塵防止プレートと、照明された前記マスクからの光を集光する集光光学系と、を備える。前記発塵防止プレートにおける前記露光光により照明される面は、前記露光光を反射する反射面である。このような構成とすることにより、マスクの端部に付着したパーティクル等の異物が露光光を吸収して発熱し、周囲に飛散することを抑制することができる。
本発明によれば、マスクの端部に付着したパーティクル等の異物が検査用の照明光を吸収して発熱し、周囲に飛散することを抑制する検査装置、検査方法、汚染防止構造及び露光装置を提供することができる。
実施形態に係る検査装置を例示した構成図である。 実施形態に係る汚染防止構造を例示した図である。 実施形態に係る照明光のパワー密度を例示したグラフであり、横軸は、集光点からの距離を示し、縦軸は、パワー密度を示す。 実施形態に係る検査方法を例示したフローチャート図である。
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。
実施形態に係る検査装置1を説明する。図1は、実施形態に係る検査装置を例示した構成図である。図1に示すように、検査装置1は、光源10、照明光学系20、ステージ31、集光光学系40、検出器50及びチャンバー60を備えている。ステージ31には、検査対象であるマスク70が保持される。検査装置1は、マスク70を検査するための装置である。検査装置1は、明視野像、暗視野像等によりマスク70を検査する。なお、図1では、XYZの3次元直交座標系を示している。Z軸方向が鉛直方向であり、X軸方向及びY軸方向が水平方向である。+Z軸方向を上方向とする。
チャンバー60内の雰囲気は、検査対象により、適宜設定される。例えば、可視光による検査の場合には、チャンバー60内は、大気圧としてもよい。また、EUV(Extreme Ultra Violet)光を含む照明光による検査の場合には、チャンバー60内は、大気圧よりも減圧される。好ましくは、チャンバー60内は、真空ポンプ(図示せず)により排気された略真空とされる。チャンバー60内には、検査装置1を構成する光源10、照明光学系20、ステージ31、集光光学系40、検出器50が配置される。なお、上記構成部材のうち、いくつか、例えば、光源10及び検出器50をチャンバー60の外に配置してもよい。上記構成部材を大気圧よりも減圧したチャンバー60内に配置することにより、EUV光の減衰を抑制することができる。
光源10は、検査対象のマスク70を照明する照明光11を生成する。光源10は、例えば、13.5nmの波長のEUV光を含む照明光11を生成する。なお、光源10は、上記の波長以外のEUV光または可視光を含む照明光11を生成してもよい。
照明光学系20は、光源10から取り出された照明光11によりマスク70を照明する。照明光学系20は、照明光11を検査対象のマスク70まで導けるように各光学部材の配置及び反射率等が設計されている。照明光11がEUV光の場合には、照明光学系20は、EUV光が効率よく利用されるように設計されている。照明光学系20は、例えば、多層膜凹面鏡21、多層膜凹面鏡22及び落とし込みミラー23を含んでいる。多層膜凹面鏡21、多層膜凹面鏡22及び落とし込みミラー23には、多層膜が形成されている。多層膜は、例えば、シリコン(Si)層とモリブデン(Mo)層とを含んでいる。落とし込みミラー23は、マスク70に対して照明光14を照明する。落とし込みミラー23は、例えば、フラットミラーである。
多層膜凹面鏡21は、光源10から取り出された照明光11を受光する。多層膜凹面鏡21は、受光した照明光11を多層膜凹面鏡22に対して反射する。多層膜凹面鏡22は、多層膜凹面鏡21で反射した照明光12を受光する。多層膜凹面鏡22は、受光した照明光12を落とし込みミラー23に対して反射する。落とし込みミラー23は、多層膜凹面鏡22で反射した照明光13を受光する。落とし込みミラー23は、受光した照明光13をマスク70に対して反射する。落とし込みミラー23で反射された照明光14は、マスク70を照明する。
照明光14の光軸のマスク70に対する中心入射角は、例えば、6°、または、23.6°に設定されている。なお、照明光学系20は、光源10から取り出された照明光14によりマスク70を照明することができれば、多層膜凹面鏡21、多層膜凹面鏡22及び落とし込みミラー23以外のミラーを含んでもよいし、これらのうちのいくつかのミラーがなくてもよい。
ステージ31には、マスク70が載置される。ステージ31は、載置されたマスク70とともに水平面内でX軸方向及びY軸方向に移動することができる。マスク70は、検査対象となるものである。マスク70は、パターンが形成されたマスク面71が照明光14により照明されるように載置されている。EUVマスクのマスク面71には、EUVLで形成されたパターンが設けられている。マスク70がEUVマスクの場合には、照明光14は、EUV光を含んでいる。マスク70には、落とし込みミラー23で反射された照明光14が照明される。照明光14により照明されたマスク70からの光S1は、反射光または散乱光を含んでいる。
図2は、実施形態に係る汚染防止構造を例示した図である。図1及び図2に示すように、マスク70の周囲には、汚染防止構造30が設けられている。汚染防止構造30は、ステージ31及び発塵防止プレート35を備えている。照明光14がEUV光を含む場合には、少なくともステージ31及び発塵防止プレート35は、大気圧よりも減圧されたチャンバー60内に配置されている。
発塵防止プレート35は、マスク70の端部72の上方に設けられている。発塵防止プレート35は、例えば、水平方向から見て板状の部材であり、上方から見て、マスク形状に合わせた開口部、例えば、矩形状の開口部を有する部材である。発塵防止プレート35における円環状の部分は、円板状のマスク70の端部72に沿うように配置されている。このようにして、発塵防止プレート35は、マスク70の端部72の上方を覆っている。上方から見て、発塵防止プレート35の中央の孔の部分には、EUVマスク70の端部72以外の部分が配置されている。
発塵防止プレート35は、例えば、ステージ31の外周部に設けられた外枠32に固定されている。これにより、発塵防止プレート35は、ステージ31と共に水平面内でX軸方向及びY軸方向に移動することができる。
発塵防止プレート35は、マスク70が照明光14により照明される際に、マスク70の端部72を照明する照明光14を遮光するように、端部72を覆っている。発塵防止プレート35における照明光14により照明される面、すなわち、発塵防止プレート35における照明光14の入射側の面は、照明光14を反射する反射面36として形成されている。反射面36は、照明光14を反射する部材で形成されることが好ましい。反射面36は、照明光14の波長に応じて反射率を向上させてもよい。また、反射面36は、研磨により形成されてもよい。さらに、照明光14がEUV光を含む場合には、発塵防止プレート35における反射面36は、多層膜により形成されてもよい。13.5nmの波長のEUV光を含む照明光14に対しては、シリコン(Si)層及びモリブデン(Mo)層を含む多層膜が形成されることが好ましい。
また、反射面36は、照明光14を、入射する方向と逆方向に反射するように形成されてもよい。例えば、照明光14が落とし込みミラー23により反射した照明光14である場合には、反射面36は、照明光14を落とし込みミラー23に対して反射するように設定されることが好ましい。例えば、照明光14が、反射面36に対して垂直に入射する場合には、反射面36は平面であることが好ましい。
水平方向から見て、発塵防止プレート35の下面と、マスク70のマスク面71との間には間隔37が設けられている。間隔37は、検査対象、検査光、照明光の開口数(NA)等に応じて適宜設定される。
図3は、実施形態に係る照明光のパワー密度を例示したグラフであり、横軸は、照明光の集光点からの距離を示し、縦軸は、パワー密度を示す。図3において実線は照明光の開口数(NA)が0.1の場合を示し、鎖線は照明光の開口数(NA)が0.4の場合を示す。
図3に示すように、照明光14の集光点におけるパワー密度を1とする。光軸に沿って集光点からの距離が大きくなるほど、パワー密度は減少している。パワー密度が大きい照明光により照明された面は熱を発生する。そして、発生した熱は、発塵を引き起こす。発塵を引き起こす光のパワー密度は、集光点のパワー密度の24%以上、すなわち、図3におけるパワー密度が0.24以上であることが見出されている。
したがって、図3に示すように、集光点から5mm以下の、パワー密度が0.24以上となる位置にシャッター構造等の部材を配置すると、照明光14により照明される面は熱を発生し、発塵を引き起こす。よって、本来は、集光点から5mm以下の位置には、パーティクルを発生する可能性があるシャッター構造等を配置することはできない。しかしながら、本実施形態の発塵防止プレート35のように、照射される面が反射面36となっていると、照明光14の吸収による発熱が抑制され、発塵を抑制することができる。よって、発塵防止プレート35の場合には、集光点から5mm以下の位置にも配置させることができる。
一方、マスク面71との間隙が2mmよりも小さくなると、ステージ31へのマスク70の固定及びステージ31からのマスク70の取り出し等の操作が困難となる。よって、図3に示すように、発塵防止プレート35とマスク70との間隔は、2mm以上5mm以下であることが好ましい。また、図3に示すように、照明光14の開口数(NA)が、0.1以上0.4以下であることが好ましい。
図1に示すように、集光光学系40は、照明されたマスク70からの光S1を集光する。マスク70からの光S1は、例えば、マスク70による正反射光を含んでいる。集光光学系40は、例えば、シュバルツシルト光学系である。集光光学系40は、光S1を検出器50まで導けるように各光学部材の配置及び反射率等が設計されている。光S1がEUV光を含む場合には、集光光学系40は、EUV光が効率よく利用されるように設計されている。集光光学系40は、例えば、凹面鏡41、凸面鏡42、平面鏡43及び凹面鏡44を、含んでいる。このような構成とすることにより、集光光学系40は、100倍以上の拡大光学系となっている。
凹面鏡41は、マスク70からの光S1を受光する。凹面鏡41は、受光した光S1を凸面鏡42に対して反射する。凸面鏡42は、凹面鏡41で反射した光S2を受光し、受光した光S2を平面鏡43に対して反射する。凸面鏡42で反射された光S3は、開口部41aを通って平面鏡43に到達する。平面鏡43は、凸面鏡42で反射した光S3を受光し、受光した光S3を凹面鏡44に対して反射する。凹面鏡44は、平面鏡43で反射した光S4を受光し、検出器に対して反射する。凹面鏡44で反射した光S5は、検出器50に入射する。なお、集光光学系40は、マスク70からの光S1を集光し、検出器50に対して反射すれば、この構成に限らない。
検出器50は、例えば、TDIセンサーである。検出器50は、集光光学系40により集光された光S5を検出する。これにより、検出器50は、マスク70の、例えば、明視野像を取得する。このようにして、検査装置1は、マスク70のパターン検査を行うことができる。なお、検査装置1による検査は、明視野像によるパターン検査に限らない。マスク70からの回折光を集光する暗視野像による検査でもよい。
次に、本実施形態に係る検査方法を説明する。図4は、実施形態に係る検査方法を例示したフローチャート図である。図4のステップ51に示すように、まず、マスク70を照明光14により照明する際に、マスク70の端部72を照明する照明光14を遮光するように、マスク70の端部72を発塵防止プレート35で覆う。このとき、発塵防止プレート35における照明光14により照明される面は、照明光14を反射する反射面36として形成されている。
次に、ステップ52に示すように、光源10から取り出された照明光14により、マスク70の端部72が発塵防止プレート35で覆われたマスク70を照明する。次に、ステップ53に示すように、照明されたマスク70からの光を集光し、集光された光を検出する。このようにして、マスク70の検査をすることができる。
本実施形態に係る検査装置1によれば、マスク70の周囲には、汚染防止構造30が設けられている。すなわち、マスク70を載置するステージ31と、マスク70の端部72を覆う発塵防止プレート35が設けられている。そして、発塵防止プレート35には、照明光14を反射する反射面36が形成されている。これにより、マスク70の端部72に付着したパーティクル等の異物が検査用の照明光14を吸収して発熱し、周囲に飛散(発塵)することを抑制することができる。
また、ステージ31等、マスク70の端部72以外の構成物を発塵防止プレート35で覆うことにより、その部分からのパーティクル等の異物の飛散(発塵)を抑制することができる。
発塵防止プレート35の反射面36は、照明光14の吸収を抑制させるために、照明光14に対して反射率が高いものとすることができる。よって、照明光14の吸収による発熱を抑制することができる。
一般的に、シャッター構造等の光路以外の部分の光学部材は、光を吸収するように黒色の部材とされている。しかし、黒色の部材であると、照明光14を吸収して発熱する。そして、発熱によってパーティクル等の異物が飛散し、光学系の汚染の原因となっていた。本実施形態では、照明光14により照明される面を反射面36としているので、照明光14を吸収して発熱し、異物を周囲に飛散させることを抑制することができる。
また、発塵防止プレート35は、ステージ31に固定され、ステージ31とともに可動とされている。よって、シャッター構造等を構成するアクチュエータを不要とすることができ、アクチュエータからの発熱を排除することができる。
さらに、発塵防止プレート35と、マスク70との間隔を2mm以上5mm以下としている。よって、照明光14のパワーが大きい位置にも、反射面36を有する発塵防止プレート35を配置することができる。
発塵防止プレート35と、マスク70との間隔を2mm以上5mm以下とすることにより、発塵防止プレート35は、マスク70のバリアとしての機能を有する。これにより、パーティクル等の異物が、マスク70の周囲からマスク面71に侵入・飛来することを抑制することができる。
反射面36は、照明光14を入射する方向と逆方向に反射するように形成されてもよい。すなわち、照明光14が落とし込みミラー23により反射した照明光14である場合には、反射面36は、照明光14を落とし込みミラー23に対して反射するように設定されている。これにより、発塵防止プレート35の反射面36で反射した光は、発塵の原因となる異物が付着した他の光学部材を照明しないようにすることができる。よって、反射面36で反射させた光による発塵を抑制することができる。
発塵防止プレート35は、反射面36を有しているので、開口数NAが0.1以上0.4以下のパワーの減衰が少ない照明光14においても、照明光14の吸収による発熱で異物が周囲に飛散することを抑制することができる。
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、本実施形態における汚染防止構造30を、露光装置に適用してもよい。すなわち、露光装置は、露光光を生成する光源と、光源から取り出された露光光によりマスク70を照明する照明光学系と、マスク70が載置されるステージ31と、マスク70が露光光により照明される際に、マスク70の端部72を照明する露光光を遮光するように、端部72を覆う発塵防止プレート35と、照明されたマスク70からの光を集光する集光光学系と、を備え、発塵防止プレート35における露光光により照明される面は、露光光を反射する反射面36としてもよい。
露光装置における発塵防止プレート35を、検査装置1における発塵防止プレート35と同様のものを用いてもよい。例えば、発塵防止プレート35をステージ31に固定してもよいし、発塵防止プレート35と、マスク70との間隙を2mm以上5mm以下としてもよい。露光光の開口数を0.1以上0.4以下としてもよいし、マスク70をEUVマスクとし、照明光14に、EUV光を含ませてもよい。反射面36は、多層膜により形成してもよい。このような構成とすることにより、マスク70の端部72に付着したパーティクル等の異物が露光光を吸収して発熱し、周囲に飛散することを抑制することができる。
1 検査装置
10 光源
11 照明光
12 照明光
13 照明光
14 照明光
20 照明光学系
21 多層膜凹面鏡
22 多層膜凹面鏡
23 落とし込みミラー
30 汚染防止構造
31 ステージ
32 外枠
35 発塵防止プレート
36 反射面
37 間隔
40 集光光学系
41 凹面鏡
41a 開口部
42 凸面鏡
43 平面鏡
44 凹面鏡
50 検出器
51、52、53 ステップ
60 チャンバー
70 マスク
71 マスク面
72 端部

Claims (9)

  1. 照明光を生成する光源と、
    前記光源から取り出された前記照明光によりマスクを照明する照明光学系と、
    前記マスクが載置されるステージと、
    前記マスクが前記照明光により照明される際に、前記マスクの端部を照明する前記照明光を遮光するように、前記端部を覆う発塵防止プレートと、
    照明された前記マスクからの光を集光する集光光学系と、
    前記集光光学系により集光された前記光を検出する検出器と、
    を備え、
    前記発塵防止プレートにおける前記照明光により照明される面は、前記照明光を反射する反射面である検査装置。
  2. 前記発塵防止プレートは、前記ステージに固定され、前記ステージとともに可動である請求項1に記載の検査装置。
  3. 前記発塵防止プレートと、前記マスクとの間隔は2mm以上5mm以下である請求項1または2に記載の検査装置。
  4. 前記照明光の開口数は、0.1以上0.4以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の検査装置。
  5. 前記マスクは、EUVマスクであり、前記照明光は、EUV光を含む請求項1〜4のいずれか一項に記載の検査装置。
  6. 前記反射面は、多層膜により形成されている請求項1〜5のいずれか一項に記載の検査装置。
  7. マスクを照明光により照明する際に、前記マスクの端部を照明する前記照明光を遮光するように、前記端部を発塵防止プレートで覆う工程と、
    光源から取り出された前記照明光により前記端部が前記発塵防止プレートで覆われた前記マスクを照明する工程と、
    照明された前記マスクからの光を集光し、集光された前記光を検出する工程と、
    を備え、
    前記発塵防止プレートにおける前記照明光により照明される面は、前記照明光を反射する反射面である検査方法。
  8. マスクが載置されるステージと、
    前記マスクが照明光により照明される際に、前記マスクの端部を照明する前記照明光を遮光するように、前記端部を覆う発塵防止プレートと、
    を備え、
    前記発塵防止プレートにおける前記照明光により照明される面は、前記照明光を反射する反射面である汚染防止構造。
  9. 露光光を生成する光源と、
    前記光源から取り出された前記露光光によりマスクを照明する照明光学系と、
    前記マスクが載置されるステージと、
    前記マスクが前記露光光により照明される際に、前記マスクの端部を照明する前記露光光を遮光するように、前記端部を覆う発塵防止プレートと、
    照明された前記マスクからの光を集光する集光光学系と、
    を備え、
    前記発塵防止プレートにおける前記露光光により照明される面は、前記露光光を反射する反射面である露光装置。
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