JPS61194723A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光学装置に関し、レチクル、マスク等の透明板
状の試料の外観を検査する装置であって、種々の厚さの
試料を好適に検査することのできる外観検査装置に用い
て好適な光学装置に関するものである。

〔背景技術〕

半導体装置の製造工程の一つであるフォトリソグラフィ
工程において使用されるレチクル、フォトマスク（以下
、レチクル等と称する）は、その表面に形成されたマス
クパターンが所定の形状、寸法であるか否かを検査する
必要がある。この検査方法としては、第５図に示すよう
に試料すなわち被検査物としてのレチクル１をホルダ２
によって略水平に支持し、その下側からスポ・７ト照明
系３でレチクル１の表面をスポット照明する一方、この
スポット照明された部位を上側に設けた検査系４でパタ
ーン検出し、得られたデータを設計データと比較してマ
スクパターンの適否を検査する方法が一般に採用されて
いる。

前記スポット照明系３は図示は省略するが光源ランプ、
コンデンサレンズ、スポット結像用の結像レンズ等を備
え、光源ランプの光を結像レンズによってレチクルｌの
裏面側からレチクル表面位置、すなわちレチクル１に形
成したパターンｌＡの位置にスポット状に集光させ得る
。また、検査系４は対物レンズ、ＣＯＤのような光検出
素子を有し、スポット照明されたレチクルｌの表面、す
なわちパターンＩＡを検出する。

ところで、この種の検査方法において高精度の検査を行
うためにはスポット照明系３によるスポット光が正しく
レチクルｌの表面位置に結像される必要がある。このた
め、従来からスポット照明系３の前記結像レンズの焦点
距離、レチクル１の屈折率及びその厚さ等を考慮し、同
図のようにスポット光がレチクル１の裏面において屈折
された場合にも丁度スポット光がレチクルの表面位置に
結像されるようにスポット照明系３やレチクル１の配設
位置の設定をおこなっている。

しかしながら、近年のように種々の要求から厚さや材質
（屈折率）等仕様の異なるレチクル等が使用される状況
では、前述の検査装置に仕様の異なるレチクル、例えば
厚さの異なるレチクルをそのままセットすると、同図鎖
線のように照明光が先の位置Ｓでスポット状に結像する
ことになり、前述のような高精度の検査を行うことが困
難になる。また、このような不具合は単に被検査物の表
面を所定の位置に一定に保持することにより解消される
ものでもない。このことは、レチクルやマスクの欠陥修
正装置でも同じことである。このため、この種装置では
レチクルの仕様が異なる毎にスポット照明系３のレンズ
を取替たり、あるいはレチクルｌとスポット照明系３の
相対位置を設定し直す等の対策を施さねばならず、しか
もその場合にもその都度レチクル１の厚さ、屈折率等を
考慮して最適位置を計算しなければならず、その作業が
極めて繁雑かつ困難であると共に時間がかかり作業性の
低下を生じる原因となっている。

なお、マスク検査技術を詳しく述べである例としては、
工業調査会発行電子材料１９８１年１１月号別冊、昭和
５６年１１月１０日発行Ｐ、２１４〜２２０がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は試料の仕様が相違する場合にも装置の設
定を変更せずに試料の表面位置に的確にスポット光を照
射することができ、これにより容易にかつ高精度に試料
の検査を行うことのできる外観検査装置や欠陥修正装置
などの光学装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は仕様の異なる試料に対しての
対応作業の簡略化を図り、これにより検査や修正作業の
迅速化を図ることのできる光学装置を提供することにあ
る。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、透明板状の試料を支持するホルダに、試料の
仕様の相違骨と等価な光路長を有する透明なダミー板を
設け、このダミー板上に前記試料を載置してスポット光
照明による検査を行い得るように構成することにより、
試料の仕様の相違にかかわらず常にスポット光を試料の
表面位置に照射でき、これにより装置各部の設定変更を
不要とし、容易かつ高精度に試料の検査を行うことがで
きる。

前記ダミー板は試料と同じ屈折率の透明板で構成しかつ
その厚さはこの試料の厚さと基準となる試料の厚さとの
差に相当する厚さにしている。

また、前記ダミー板は試料と異なる屈折率の透明板で構
成し、このダミー板と試料を重ねたときにその全光路長
が基準となる試料の光路長と同じになるような厚さに構
成している。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示し、外観検査装置の概略
全体構成図である。図において、１０は試料すなわち被
検査物としてのレチクルであり、石英等の透明基板１０
ｂの表面にクロム膜等の光不透過膜のパターンｔＯａを
形成し、詳細を後述するホルダｌｌ上に載置しである。

レチクル１０の下方にはスポット照明系２０を配置して
おり、このスポット照明系２０には白色光を射出するラ
ンプ２１、このランプ２１の光を単色光として透過させ
るフィルタ２２、この光を集光するコンデンサレンズ２
３およびこの光を前記レチクル１０に向かって照射しか
つこれをレチクル１０の表面位置に結像する結像レンズ
２４を備えている。また、前記レチクル１０の上方には
検査系３０を配置しており、レチクル１０の表面パター
ン１０ａを結像する対物レンズ３１、この対物レンズ３
１の結像位置に設置したＣＣＤ等の光学素子３２、さら
にこの光学素子３２の出力信号（データ）を設計データ
３４等と比較して検出パターンの良否を検査する演算部
３３を備えている。

前記ホルダ１１は、図外の駆動機構によって平面ＸＹ方
向に移動できるように構成すると共に、その周辺に設け
た爪１２によってレチクル１０の周辺部を固定支持でき
るよう構成している。さらに本例ではホルダ１１全体を
検査装置に対して着脱自在な構成とし、複数の異なる種
類のホルダを取替で検査装置に設置できるようにしてい
る。

そして、このホルダ１１は第２図（Ａ）に符号１１Ａで
示すように単純な枠状のホルダを基本形状としているが
、同図（Ｂ）のように薄い透明板からなるダミー板１３
Ａをその上に固着したホルダＩＩＢ、あるいは比較的に
厚い透明板からなるダミー板１３Ｂをその上に固着した
ホルダｌｌ上等を仕様変更用として備えている。前記各
ホルダ１１Ｂ、ＩＩＣは基準となるレチクルよりも薄い
レチクルを検査する際に使用するもので、そこに設けた
ダミー板１３Ａ、１３Ｂは夫々レチクル１０の基板１０
ｂと同じ石英等の材質とし、したがってその屈折率はこ
の基板１０ｂと同一になっている。また、各ダミー板１
３Ａ、１３Ｂの厚さは被検査物としてのレチクルの厚さ
に応じて設定しており、ホルダＩＩＢ、ＩＩＣ上にレチ
クルを載置したときに、レチクルの厚さとダミー板の厚
さの和が夫々基準となるレチクルの厚さに等しくなるよ
うにしている。

以上の構成によれば、第３図（Ａ）に示すようにスポッ
ト照明系２０の結像レンズ２４により集束された照明光
がレチクル１０の裏面側から照射され、そのスポット光
がレチクルｌＯの裏面で屈折されながらもレチクルの表
面位置、すなわちパターン１０ａ位置に結像される。換
言すれば、このときのレチクル１０は基準仕様のレチク
ルであり、第２図（Ａ）のホルダｌｌ上にレチクル１０
をｆ２置すると共に、このレチクル１０に対してスポッ
ト光が表面位置に結像され得るように前記スポット照明
系２０を位置設定しておくことになる。このスポット光
により照明されたレチクルの表面は検査系３０の対物レ
ンズ３１によって光学素子３２上に結像され、高い精度
でパターン検査が行われることはこれまでと同じである
。

一方、仕様の異なるレチクル、たとえば厚さが若干薄い
レチクル検査の場合には、第２図（Ｂ）のホルダ１１Ｂ
を使用し第３図（Ｂ）のように薄いダミー板１３Ａの上
にレチクルＩＯＡを載置する。このため、レチクルＩＯ
Ａ自身の厚さが若干薄くともダミー板１３Ａをあわせた
全体の厚さは同図（Ａ）の基準レチクルの場合と同じに
なり、したがって、スポット照明系２０はそのままでも
スポット光はレチクルＩＯＡの表面位置に正確に結像さ
れる。これにより、基準レチクルの場合と全く同様に高
精度のパターン検査が可能にされる。

また、レチクルがさらに薄い場合には、第２図（Ｃ）の
ホルダ１１Ｃを使用し、第３図（Ｃ）のようにダミー板
１３Ｂの上にレチクルＩＯＢを載置する。この場合でも
前述と同じにレチクル１０Ｂとダミー板１３Ｂとを併せ
た厚さは基準レチクルと同一となり、スポット照明系２
０を何等設定し直さなくともスポット光をレチクルＩＯ
Ｂの表面位置に正確に結像でき、高精度なパターンの検
査を実現できる。

以上述べたことは外観検査装置につい゛てのことであっ
たが、レチクルやマスクなどの欠陥を修正する欠陥修正
装置等の光学装置にも通用することがらである。

したがって、この種の装置によれば、試料としてのレチ
クルの仕様（厚さ）が相違していても、夫々のレチクル
に対応したホルダを選択しかつこのホルダを用いて検査
をおこなえば、レチクルの仕様の相違にかかわらず常に
スポット光をレチクルの表面位置に結像することができ
、きわめて高い精度でのパターン検査を実現できる。ま
た、異なる仕様のレチクルに対しても、その都度設定を
行う必要はなく、単に好適なホルダを選択するだけでよ
いので、検査を迅速かつ短時間で行うことができる。

なお、ダミー板１３は、レチクル１０とは異なる屈折率
の材質を用いることもできる。たとえば、第４図はレチ
クルＩＯＣよりも屈折率の小さいガラス板１３Ｃを有す
るホルダＩＩＤを用いた例であり、屈折率が小さい分だ
けその厚さを大きくしている。すなわち、厚さを大きく
することにより、光路長は石英を用いた場合と同じにな
り前記各ダミー板と光学的には等価となる。したがって
、この場合にも同図から明らかなように照明のスポット
光をレチクルＩＯＣの表面に結像でき、高精度のパター
ン検査を可能とする。

また、屈折率の異なるレチクルを検査する場合も同じで
あり、レチクルとダミー板をあわせた全体の光路長が基
準レチクルと光学的に等価となるようにダミー板を設定
すればよい。

〔効果〕

（１）試料としてのレチクルを支持するホルダに基準レ
チクルとの仕様相違分と等価な光路長のダミー板を設け
、検査されるレチクルをこのダミー板上に載置してその
裏側からスポット照明しているので、レチクルの仕様の
相違に関わらず常にスポット光をレチクルの表面に結像
することができ、レチクルのパターン検査を高精度に行
うことができる。

（２）異なるレチクル仕様に夫々対応したダミー板を有
する複数種のホルダを用意し、レチクル仕様に応じてホ
ルダを選択して用いるので、検査されるレチクルの変更
に際しても装置各部を設定し直す必要は全くなく、容易
かつ迅速に検査を行うことができる。

（３）ダミー板にレチクルの基板と同じ材質の透明板を
使用すれば、ダミー板は検査されるレチクルとそのダミ
ー板の合計厚さが基準レチクルの厚さに等しくなるよう
に構成すればよく、ダミー板ないしホルダの設計、製作
を容易に行うことができる。

（４）ダミー板の材質（屈折率）がレチクルと相違する
場合にも、ダミー板と検査されるレチクルの全体として
の光路長を基準レチクルと同一にして光学的に等価な構
成とすれば、前述と同様にスポット光を常にレチクル表
面に位置でき、高精度なパターン検査を迅速に行うこと
ができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、ホルダ自身
は固定的に設け、これに対してダミー板のみを着脱自在
な構成としてもよい、また、ホルダやダミー板の取替に
際しては、これらをローレット構造としその回転動作に
よってホルダやダミー板を変更できるような構成にして
もよい。さらに、基準レチクルに対してもダミー板を使
用するように構成し、基準レチクルよりも厚さの大きい
レチクルの検査を可能にすることもできる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の製造用
レチクルの外観検査装置に適用した場合について説明し
たが、それに限定されるものではなく、フォトマスクは
もとより透明な板状物の表面を裏面側からの照明によっ
て検査する方式の外観検査装置やレーザ光を照射する修
正装置であれば同様に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略全体構成図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各異なるホルダとダミ
ー板の断面図、 第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各ホルダとダミー板を
使用した時のスポット光の状態を示す断面図、 第４図は変形例のホルダとダミー板の断面図、第５図は
従来の問題点を説明するための概略断面図である。 １・・・レチクル（試料）、ＩＡ・・・パターン、３・
・・スポット照明系、４・・・検査系、１０．ＩＯＡ。 １０Ｂ、　　　ＩＯＣ・・・レチクル、１０ａ・・・パ
ターン、１０ｂ・・・レチクル基板、１１．ＩＩＡ、Ｉ
ＩＢ。 １１ｃ、ＩＩＤ・・・ホルダ、　　１３Ａ、１３Ｂ。 １３Ｃ・・・ダミー板、２０・・・スポット照明系、２
１・・・光源ランプ、２４・・・結像レンズ、３０・・
・検査系、３１・・・対物レンズ、３２・・・光学素子
、３３・・・演算部、３４・・・設計データ。 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 第　　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明な試料の裏面側から照明スポット光をこの試料
   の表面位置に結像させて照明を行う一方、試料の表面側
   で検査を行うようにした光学装置であって、前記試料を
   支持するホルダに、試料の仕様の相違分と等価の光路長
   を有する透明なダミー板を設け、このダミー板上に前記
   試料を載置して前記検査を行い得るように構成したこと
   を特徴とする光学装置。 ２、ダミー板は試料と同じ屈折率の透明板からなり、そ
   の厚さは、基準となる試料の厚さと、該試料の厚さとの
   差に相当する厚さにしてなる特許請求の範囲第１項記載
   の光学装置。 ３、ダミー板は試料と異なる屈折率の透明板からなり、
   このダミー板と当該試料とを重ねたときの光路長を、基
   準となる試料の光路長と同じになるように構成してなる
   特許請求の範囲第１項記載の光学装置。 ４、ホルダは夫々異なるダミー板を取替可能に構成して
   なる特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の光学装置。 ５、ホルダは夫々異なるダミー板を取着したものを複数
   個用意し、装置に対して取替得るように構成してなる特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の光
   学装置。