JPH1078668A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ランプ光とレーザ光などの各種光源
でのフォトマスクなどの被検査体に対する検査を行う。 【解決手段】ランプ光源２０から放射されたランプ光は
光源切替ミラー２４に入り、レーザ光源２５から放射さ
れたＵＶレーザ光は拡散板２６により拡散されて光源切
替ミラー２４に入り、これらＵＶレーザ光とランプ光と
は、光源切替ミラー２４によりいずれか１つの光に切り
替えられて照明光学系３１に送られる。そして、ＵＶレ
ーザ光又はランプ光は、照明光学系３１を通してフォト
マスク３２に照射され、このフォトマスク３２を透過し
て得られるマスクパターン像に基づいてフォトマスク３
２の良否が判定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
を製造する際のリソグラフィー工程において被投影原板
として用いられるフィトマスク（レチクル）をその像質
から検査する検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなリソグラフィー工程の技術と
しては、例えば特開昭５３−７２５７５号公報に記載さ
れたパターン転写光学装置がある。図４はかかるパター
ン転写光学装置の構成図であって、レーザ光源１から出
力されたレーザ光２は、各反射鏡３〜５でそれぞれ反射
してシャッター６に入射する。

【０００３】このシャッター６は、シャッター制御回路
７により開閉制御されるもので、このシャッター６を通
過したレーザ光２は、集束レンズ８、光変調器９及びコ
ンデンサレンズ１０を透過してフォトマスク１１に照射
される。

【０００４】このフォトマスク１１には、マスクパター
ン１２が形成されており、このマスクパターン１２を通
過したマスクパターン光１３は、転写レンズ１４により
縮小されて感光樹脂層の塗布された半導体基板１５上の
所望の露光エリア１６に投影される。

【０００５】このようなパターン転写において光変調器
９は、コヒーレントな光によりマスクパターン像に生じ
る欠陥を修正している。すなわち、コヒーレントな光に
よって生じる寄生干渉縞が生じることが判明している。
この現象は、コヒーレントな光では、静止干渉縞が発生
されるという事実に起因している。

【０００６】この干渉縞は、フォトマスク１１により得
られるマスクパターン像の質に悪影響を及ぼす。このよ
うな問題を解消するために、レーザ光２に位相変調をか
けて持続時間の短い波面揺動を生じさせることにより平
均位置を中心として干渉縞を変位させるようにし、露光
時間中にそのような干渉縞変位を数回行わせるものであ
る。

【０００７】従って、半導体基板１５上の感光樹脂層で
光を積分することによってマスクパターン像の品質に悪
影響を及ぼすことなしに干渉縞を解消できる。光変調器
９は、この平均化変調を行うもので、散乱円板に形成さ
れた可動素子を有し、この可動素子をモータによって回
転するものとなっている。なお、可動素子の回転制御
は、制御回路１７によって行われる。

【０００８】ところで、紫外光を用いた露光（ＵＶ露
光）では、ランプ光源とレーザ光源との２種類の光源が
用いられる。これらランプ光源とレーザ光源とでは、そ
れぞれ光のスペクトル幅が異なり、フォトマスク１１が
例えば位相シフトマスクのように位相シフト膜に波長依
存性のあるものでは、フォトマスク１１の半導体基板１
５上に転写したときのマスクパターン像の質が異なる可
能性が高くなる。

【０００９】従って、このようなＵＶ露光装置では、２
つの光源に対してそれぞれ２種類のステッパがあり、フ
ォトマスク１１に対してはそれぞれの光源に対する検査
を行う必要がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記パ
ターン転写光学装置では、光変調器９がレーザ光路上に
おいてコンデンサレンズ１０の直前に配置されているた
めに、ランプ光とレーザ光とを同一の照明光学系を通し
てフォトマスク１１に照射し、フォトマスク１１の検査
を行うことはできない。

【００１１】そこで本発明は、スペックルに影響されず
にランプ光とレーザ光などの各種光源でのフォトマスク
などの被検査体に対する検査ができる検査装置を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、光の
スペクトル幅の異なる少なくとも２つの光源と、これら
光源からそれぞれ放射された各光のうちいずれかの光を
拡散する拡散光学系と、各光源からそれぞれ放射された
各光及び拡散光学系により拡散された光を被検査体に照
射する照明光学系と、各光源からそれぞれ放射された各
光又は拡散光学系により拡散された光のうちいずれかの
光を切り替えて照明光学系に導く光源切替手段と、被検
査体を透過して得られる被検査体像に基づいて被検査体
の良否を判定する検査判定手段と、を備えた検査装置で
ある。

【００１３】このような検査装置であれば、例えば１つ
の光源から放射された光は拡散光学系により拡散されて
光源切替手段に入り、残りの他の光源から放射された光
も光源切替手段に入る。これら拡散された光と残りの他
の光とは、光源切替手段によりいずれか１つの光に切り
替えられて照明光学系に送られ、この照明光学系を通し
て被検査体に照射される。

【００１４】そして、この被検査体を透過して得られる
被検査体像に基づいて被検査体の良否が判定される。す
なわち、拡散された光と残りの他の光とは、同一の照明
光学系を通して被検査体に照射されて検査を行うことに
なる。

【００１５】請求項２によれば、露光用光をマスクを通
して被処理体に照射し、マスクに形成されたマスクパタ
ーンを被処理体に転写する露光装置のマスクを検査する
検査装置において、光のスペクトル幅の異なる少なくと
も２つの光源と、これら光源からそれぞれ放射された各
光のうちいずれかの光を拡散する拡散光学系と、各光源
からそれぞれ放射された各光及び拡散光学系により拡散
された光をマスクに照射する照明光学系と、各光源から
それぞれ放射された各光又は拡散光学系により拡散され
た光のうちいずれかの光を切り替えて照明光学系に導く
光源切替手段と、マスクを透過して得られるマスク像に
基づいてマスクの良否を判定する検査判定手段と、を備
えた検査装置である。

【００１６】このような検査装置であれば、例えば１つ
の光源から放射された光は拡散光学系により拡散されて
光源切替手段に入り、残りの他の光源から放射された光
も光源切替手段に入る。これら拡散された光と残りの他
の光とは、光源切替手段によりいずれか１つの光に切り
替えられて照明光学系に送られ、この照明光学系を通し
てマスクに照射される。そして、このマスクを透過して
得られるマスク像に基づいてマスクの良否が判定され
る。

【００１７】請求項３によれば、請求項１又は２記載の
検査装置において、光源は、露光用波長領域のレーザ光
を出力するレーザ光源と、露光用波長領域の光を放射す
るランプ光源と、を有する。

【００１８】このような検査装置であれば、レーザ光源
から放射されたレーザ光は拡散光学系により拡散されて
光源切替手段に入り、ランプ光源から放射されたランプ
光も光源切替手段に入る。これら拡散されたレーザ光と
ランプ光とは、光源切替手段によりいずれか１つの光に
切り替えられて照明光学系に送られ、この照明光学系を
通してマスクに照射される。そして、このマスクを透過
して得られるマスク像に基づいてマスクの良否が判定さ
れる。

【００１９】請求項４によれば、請求項１又は２記載の
検査装置において、拡散光学系は、光源から放射される
光の光路上に配置された拡散板と、この拡散板を光源か
ら放射される光の光路上で移動させる駆動手段と、を有
する。

【００２０】このような検査装置であれば、例えばレー
ザ光源から放射されたレーザ光は、拡散光学系に入り、
この拡散光学系において回転する拡散板を透過すること
により拡散される。そして、この拡散されたレーザ光と
ランプ光とのいずれか１つの光が照明光学系を通してマ
スクに照射され、そのマスク像に基づいてマスクの良否
が判定される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１はＵＶ露光に適用す
るフォトマスクパターン検査装置の構成図である。ラン
プ光源２０は、例えばＨｇ−Ｘｅランプ等の水銀ランプ
であって、このランプ光源２０から放射されるランプ光
の光路上には、干渉フィルタ２１、各光学レンズ２２、
２３及び光源切替ミラー２４が配置されている。

【００２２】このうち干渉フィルタ２１は、露光用波長
領域であるＵＶ光を透過させる性質を有している。一
方、レーザ光源２５は、ＵＶレーザ光を出力するもの
で、例えばエキシマレーザのようにパルスレーザを出力
するもの、又は連続発振するもののいずれでもよい。

【００２３】このレーザ光源２５から出力されるＵＶレ
ーザ光の光路上には、拡散板２６、シャッター２７、各
光学レンズ２８、２９及び上記光源切替ミラー２４が配
置されている。

【００２４】このうち拡散板２６は、例えば図２に示す
ように一方の面に拡散面が形成された円盤状のガラス基
板であり、モータ２６ａの回転軸に連結されて回転自在
となっている。

【００２５】この拡散板２６は、回転中心から半径方向
に離れた位置でＵＶレーザ光を受光するもので、レーザ
光源２５から出力されたＵＶレーザ光を拡散して２次光
源とし、この拡散板２６により生じるスペックルパター
ンは、この拡散板２６の角度を変えることで変化する。

【００２６】このために拡散板２６は、回転自在な構成
となっており、制御回路３０によって拡散板２６のモー
タを回転制御し、かつ拡散板２６の回転毎にレーザ光源
２５をレーザ発振制御するものとなっている。

【００２７】なお、この拡散板２６は、後述するコンデ
ンサレンズ３４の瞳と共役な位置に配置されている。上
記光源切替ミラー２４は、ランプ光源２０からのランプ
光又はレーザ光源からのＵＶレーザ光のいずれか一方の
光を照明光学系３１に導くものである。この光源切替ミ
ラー２４は、矢印（イ）方向に移動自在であり、照明光
学系３１への光路上から離れた場合にランプ光を照明光
学系３１に導き、かつ照明光学系３１への光路上に挿入
された場合にＵＶレーザ光を照明光学系３１に導くもの
となっている。

【００２８】照明光学系３１は、光源切替ミラー２４に
より切り替えられたランプ光又はＵＶレーザ光を被検査
体としてのフォトマスク３２に照射するもので、光学レ
ンズ３３及びコンデンサレンズ３４を有している。

【００２９】なお、フォトマスク３２には、クロム膜や
ＨＴ膜の位相シフト膜３５が形成されている。このフォ
トマスク３２から透過するランプ光又はＵＶレーザ光の
光路上には、結像光学系３６としての対物レンズ３７及
び結像レンズ３８が配置されている。この結像光学系３
６は、フォトマスク３２を透過したランプ光又はＵＶレ
ーザ光、すなわちマスクパターン像を干渉フィルタ３９
を通して検出器４０上に結像するものである。

【００３０】干渉フィルタ３９は、結像光学系３６のＵ
Ｖ光による蛍光等を取り除くために検出器４０の直前に
配置されている。検出器４０は、結像光学系３６を通し
て結像されたマスクパターン像の拡大像の画像信号を出
力して制御回路３０に送るもので、例えばエリアセンサ
から構成されている。

【００３１】制御回路３０は、上記の如く拡散板２６の
回転制御及びレーザ光源２５のレーザ発振制御を行う機
能を有し、かつ検出器４０から出力される画像信号を取
り込み、その画像データにおいて線幅、コントラスト等
の特徴量を演算して求めてフォトマスク３２の良否を判
定する機能を有している。

【００３２】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。ランプ光源２０による照明では、光源切
替ミラー２４は、照明光学系３１への光路上から離れて
いる。

【００３３】ランプ光源２０から放射されたランプ光
は、干渉フィルタ２１を透過することにより露光に必要
なＵＶ光となり、各光学レンズ２２、２３を通って平行
光となり、さらに照明光学系３１の光学レンズ３３、コ
ンデンサレンズ３４を通って平行光としてフォトマスク
３２に照射される。

【００３４】このフォトマスク３２を通ったマスクパタ
ーン像は、結像光学系３６の対物レンズ３７、結像レン
ズ３８により検出器４０上に結像される。このとき、検
出器４０の直前に配置された干渉フィルタ３９により結
像光学系３６のＵＶ光による蛍光等が取り除かれる。

【００３５】検出器４０は、結像光学系３６を通して結
像されたマスクパターン像の拡大像を受光し、このマス
クパターン像の画像信号を出力する。制御回路３０は、
検出器４０から出力される画像信号を取り込み、その画
像データにおいて線幅、コントラスト等の特徴量を演算
して求めてランプ光源２０に対するフォトマスク３２の
良否を判定する。

【００３６】一方、レーザ光源２５による照明では、光
源切替ミラー２４は、照明光学系３１への光路上に挿入
される。又、拡散板２６は、制御回路３０のモータ回転
制御によって回転し、かつレーザ光源２５は、制御回路
３０のレーザ発振制御により拡散板２６の回転毎にレー
ザ発振する。

【００３７】レーザ光源２５から出力された平行光のＵ
Ｖレーザ光は、回転する拡散板２６を透過することによ
り拡散されるとともに拡散板２６により生じるスペック
ルパターンが変化する。

【００３８】この拡散されたＵＶレーザ光は、シャッタ
ー２７を通過するが、このシャッター２７は、制御回路
３０によりレーザ光源２５がエキシマレーザのようなパ
ルスレーザ、又は連続発振するレーザに応じて開閉制御
される。

【００３９】すなわち、シャッター２７は、パルスレー
ザのとき開放のままであり、連続発振レーザのとき拡散
板２６の回転毎に開く。このシャッター２７を通過した
ＵＶレーザ光は、各光学レンズ２８、２９を通って平行
光として光源切替ミラー２４に入り、この光源切替ミラ
ー２４で反射して照明光学系３１に導かれる。

【００４０】そして、ＵＶレーザ光は、照明光学系３１
の光学レンズ３３、コンデンサレンズ３４を通って平行
光としてフォトマスク３２に照射される。このフォトマ
スク３２を通ったマスクパターン像は、結像光学系３６
の対物レンズ３７、結像レンズ３８により検出器４０上
に結像される。

【００４１】この検出器４０は、結像光学系３６を通し
て結像されたマスクパターン像の拡大像を受光し、この
マスクパターン像の画像信号を出力する。制御回路３０
は、検出器４０から出力される画像信号を取り込むが、
レーザ光源２５がパルスレーザの場合、拡散板２６を回
転させる毎にレーザ光源２５を発振させ、このレーザ発
振毎に画像信号を取り込む。

【００４２】又、レーザ光源２５が連続発振レーザの場
合、制御回路３０は、拡散板２６の回転毎にシャッター
２７を開き、このシャッター２７の開く毎に画像信号を
取り込む。

【００４３】そして、制御回路３０は、検出器４０から
出力される画像信号を取り込み、その画像データにおい
て線幅、コントラスト等の特徴量を演算して求めてラン
プ光源２０に対するフォトマスク３２の良否を判定す
る。

【００４４】このように上記一実施の形態においては、
ランプ光源２０から放射されたランプ光も光源切替ミラ
ー２４に入り、レーザ光源２５から放射されたＵＶレー
ザ光は拡散板２６により拡散されて光源切替ミラー２４
に入り、これらＵＶレーザ光とランプ光とは、光源切替
ミラー２４によりいずれか１つの光に切り替えられて照
明光学系３１に送られ、この照明光学系３１を通してフ
ォトマスク３２に照射され、このフォトマスク３２を透
過して得られるマスクパターン像に基づいてフォトマス
ク３２の良否を判定するようにしたので、ランプ光とＵ
Ｖレーザ光とを同一の照射光学系３１に共用して通して
フォトマスク３２に照射することができ、これらランプ
光とＵＶレーザ光とを等価にして２つの光源であるラン
プ光源２０とレーザ光源２５とでフォトマスク３２に対
するパターン検査ができる。

【００４５】従って、半導体基板を検出器４０に代わっ
て配置すれば、ランプ光源２０とレーザ光源２５とを備
えたＵＶ露光装置となるが、このようなＵＶ露光装置に
おいて、例えば位相シフトマスクのように位相シフト膜
に波長依存性のあるものを用いた場合でも、この位相シ
フトマスクに対するランプ光源２０とレーザ光源２５と
でパターン検査ができる。

【００４６】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。例えば、光
源としては、ランプ光源２０とレーザ光源２５とに限ら
ず、他の種類の光源を追加し、光源切替手段によってこ
れら光源のうち１つの光源からの光を照明光学系３１に
導くようにしてもよい。

【００４７】又、拡散板２６は円盤状でなく、図３に示
すように長方形の拡散板４１に形成してもよく、この場
合には、拡散板４１を長手方向（ロ）にスライド往復移
動させるものとなる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、ス
ペックルに影響されずに光のスペクトル幅の異なる各種
光源での被検査体に対する検査ができる検査装置を提供
できる。

【００４９】又、本発明によれば、ＵＶ露光においてス
ペックルに影響されずにランプ光源とレーザ光源とのフ
ォトマスクに対するマスクパターン検査ができる検査装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるフォトマスクパターンの検査装
置の一実施の形態を示す構成図。

【図２】拡散板の回転の構成図。

【図３】他の拡散板の構成図。

【図４】従来のパターン転写光学装置の構成図。

【符号の説明】

２０…ランプ光源、 ２１…干渉フィルタ、 ２４…光源切替ミラー、 ２５…レーザ光源、 ２６…拡散板、 ２７…シャッター、 ３０…制御回路、 ３１…照明光学系、 ３２…フォトマスク、 ３６…結像光学系、 ４０…検出器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光のスペクトル幅の異なる少なくとも２
   つの光源と、 これら光源からそれぞれ放射された各光のうちいずれか
   の光を拡散する拡散光学系と、 前記各光源からそれぞれ放射された各光及び前記拡散光
   学系により拡散された光を被検査体に照射する照明光学
   系と、 前記各光源からそれぞれ放射された各光又は前記拡散光
   学系により拡散された光のうちいずれかの光を切り替え
   て前記照明光学系に導く光源切替手段と、 前記被検査体を透過して得られる被検査体像に基づいて
   前記被検査体の良否を判定する検査判定手段と、を具備
   することを特徴とする検査装置。
2. 【請求項２】 露光用光をマスクを通して被処理体に照
   射し、前記マスクに形成されたマスクパターンを前記被
   処理体に転写する露光装置の前記マスクを検査する検査
   装置において、 光のスペクトル幅の異なる少なくとも２つの光源と、 これら光源からそれぞれ放射された各光のうちいずれか
   の光を拡散する拡散光学系と、 前記各光源からそれぞれ放射された各光及び前記拡散光
   学系により拡散された光を前記マスクに照射する照明光
   学系と、 前記各光源からそれぞれ放射された各光又は前記拡散光
   学系により拡散された光のうちいずれかの光を切り替え
   て前記照明光学系に導く光源切替手段と、 前記マスクを透過して得られるマスク像に基づいて前記
   マスクの良否を判定する検査判定手段と、を具備するこ
   とを特徴とする検査装置。
3. 【請求項３】 前記光源は、露光用波長領域のレーザ光
   を出力するレーザ光源と、 前記露光用波長領域の光を放射するランプ光源と、 を有することを特徴とする請求項１又は２記載の検査装
   置。
4. 【請求項４】 前記拡散光学系は、前記光源から放射さ
   れる光の光路上に配置された拡散板と、 この拡散板を前記光源から放射される光の光路上で移動
   させる駆動手段と、を有することを特徴とする請求項１
   又は２記載の検査装置。