KR101870366B1 - 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법 - Google Patents

패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101870366B1
KR101870366B1 KR1020160097335A KR20160097335A KR101870366B1 KR 101870366 B1 KR101870366 B1 KR 101870366B1 KR 1020160097335 A KR1020160097335 A KR 1020160097335A KR 20160097335 A KR20160097335 A KR 20160097335A KR 101870366 B1 KR101870366 B1 KR 101870366B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
mask substrate
inspection
image
numerical aperture
Prior art date
Application number
KR1020160097335A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170015249A (ko
Inventor
토시아키 오타키
리키 오가와
Original Assignee
가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 filed Critical 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
Publication of KR20170015249A publication Critical patent/KR20170015249A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101870366B1 publication Critical patent/KR101870366B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/001—Industrial image inspection using an image reference approach
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • G02B21/08—Condensers
    • G02B21/088—Condensers for both incident illumination and transillumination
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G02B21/241—Devices for focusing
    • G02B21/245—Devices for focusing using auxiliary sources, detectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/361—Optical details, e.g. image relay to the camera or image sensor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/82—Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
    • G03F1/84—Inspecting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4446—Type of detector
    • G01J2001/446—Photodiode
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8848—Polarisation of light
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30148—Semiconductor; IC; Wafer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

본 발명의 일 태양의 패턴 검사 장치는, 제1 검사광의 조명 형상을 변경 가능한 투과 조명 광학계와, 대물 렌즈와 편광 소자를 가지며, 대물 렌즈와 편광 소자를 이용하여 마스크 기판에 제2 검사광을 조명하고 마스크 기판으로부터의 반사광을 통과시키는 반사 조명 광학계와, 편광 소자를 광로 외부로부터 광로 상으로 이동시키는 것이 가능하고 또한 편광 소자를 광로 상으로부터 광로 외부로 이동시키는 것이 가능한 구동 기구와, 스테이지가 이동하는 중에 제1 검사광이 조명된 마스크 기판으로부터의 투과광을 수광하는 센서와, 마스크 기판과 센서의 사이에 배치되며, 마스크 기판으로부터 대물 렌즈로 투과광이 입사 가능한 개구수(NA)가 고개구수인 상태와 저개구수인 상태의 사이에서 전환 가능해지도록 상기 투과광의 광속 직경을 조정하는 개구 조리개를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법 {PATTERN INSPECTION APPARATUS AND PATTERN INSPECTION METHOD}
본 발명은 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법에 관한 것이다. 예를 들면, 반도체 제조에 이용할 시료가 되는 물체의 패턴 결함을 검사하는 패턴 검사 기술에 관한 것으로, 반도체 소자 또는 액정 디스플레이(LCD)를 제작할 때에 사용되는 포토마스크를 검사하는 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 대규모 집적 회로(LSI)의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로 선폭은 더 좁아지고 있다. 이들 반도체 소자는 회로 패턴이 형성된 원화(原畵) 패턴(마스크 혹은 레티클이라고도 함. 이하, 마스크로 총칭함)을 이용해 이른바 스테퍼로 불리는 축소 투영 노광 장치로 웨이퍼 상에 패턴을 노광 전사하여 회로 형성함으로써 제조된다. 따라서, 이러한 미세한 회로 패턴을 웨이퍼에 전사하기 위한 마스크의 제조에는, 미세한 회로 패턴을 묘화할 수 있는 전자빔을 이용한 패턴 묘화 장치를 이용한다. 이러한 패턴 묘화 장치를 이용하여 웨이퍼에 직접 패턴 회로를 묘화하기도 한다. 혹은, 전자빔 이외에도 레이저빔을 이용하여 묘화하는 레이저빔 묘화 장치의 개발이 시도되고 있다.
그리고, 다대한 제조 코스트가 드는 LSI의 제조에 있어서 수율의 향상은 빠뜨릴 수 없다. 그러나, 1 기가비트급의 DRAM(랜덤 액세스 메모리)으로 대표되는 바와 같이, LSI를 구성하는 패턴은 서브미크론에서부터 나노미터의 오더로 되어 있다. 수율을 저하시키는 큰 요인 중 하나로서, 반도체 웨이퍼 상에 초미세 패턴을 포토리소그래피 기술로 노광, 전사할 때에 사용되는 마스크의 패턴 결함을 들 수 있다. 최근, 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 LSI 패턴 치수의 미세화에 수반하여, 패턴 결함으로서 검출해야 하는 치수도 매우 작아지고 있다. 이 때문에, LSI 제조에 사용되는 전사용 마스크의 결함을 검사하는 패턴 검사 장치의 고정밀화가 필요해지고 있다.
검사 방법으로는, 확대 광학계를 이용하여 리소그래피 마스크 등의 시료 상에 형성되어 있는 패턴을 소정의 배율로 촬상한 광학 화상과, 설계 데이터 혹은 시료 상의 동일 패턴을 촬상한 광학 화상을 비교함으로써 검사를 행하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 패턴 검사 방법으로서, 동일 마스크 상의 상이한 장소의 동일 패턴을 촬상한 광학 화상 데이터끼리를 비교하는 'die to die(다이 - 다이) 검사' 또는, 패턴 설계된 CAD 데이터를 마스크에 패턴을 묘화할 때에 묘화 장치가 입력하기 위한 장치 입력 포맷으로 변환한 묘화 데이터(설계 패턴 데이터)를 검사 장치에 입력하고, 이를 베이스로 설계 화상(참조 화상)을 생성하여, 이것과 패턴을 촬상한 측정 데이터가 되는 광학 화상을 비교하는 'die to database(다이 - 데이터베이스) 검사'가 있다. 이러한 검사 장치에서의 검사 방법에서는, 시료는 스테이지 상에 재치되고 스테이지가 움직임으로써 광속(光束)이 시료 상을 주사하여 검사가 행해진다. 시료에는 광원 및 조명 광학계에 의해 광속이 조사된다. 시료를 투과 혹은 반사한 광은 광학계를 거쳐 센서 상에 결상된다. 센서에서 촬상된 화상은 측정 데이터로서 비교 회로로 보내진다. 비교 회로에서는 화상끼리의 위치 조정 후에 측정 데이터와 참조 데이터를 적절한 알고리즘에 따라 비교하여, 일치하지 않는 경우에는 패턴 결함 있음으로 판정한다.
제품 사이클이 짧은 반도체 제품에서 제조 소요 시간을 단축시키는 것은 중요한 항목이다. 결함이 있는 마스크 패턴을 웨이퍼에 노광 전사하면, 그 웨이퍼로부터 만들어진 반도체 장치는 불량품이 된다. 이 때문에, 마스크의 패턴 결함 검사를 행하는 것은 중요하다. 그리고, 결함 검사에서 발견된 결함은 결함 수정 장치에서 수정된다. 그러나, 발견된 결함을 모두 수정하면 제조 소요 시간의 증가가 되어 제품 가치를 낮추는 것으로 이어진다. 검사 장치의 개발이 진행됨에 따라, 검사 장치에서는 매우 작은 차이가 발생해도 패턴 결함 있음으로 판정한다. 그러나, 실제의 노광 장치에서 마스크 패턴을 웨이퍼 상에 전사할 때 웨이퍼 상에서 회로의 단선 혹은 / 및 단락 등이 이러한 결함에 의해 발생하지 않는다면, 집적 회로로서는 사용 가능하다. 따라서, 이러한 결함을 그때마다 수정할 것이 아니라, 결함 상태를 남긴 채로 이러한 마스크를 노광 전사에 이용할 것이 요망된다. 그러나, 검사 장치에서는 미소한 이탈을 검출할 수 있도록 광학계가 구성되어 있으므로, 노광 장치보다 마스크에 대한 분해능이 높게 설정되어 있다. 따라서, 노광 장치에서 전사되는 경우의 패턴상을 검사 장치에서 재현하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 검사 장치에서 발견된 결함이 노광 장치에서 어떻게 노광되는지를 검사 장치를 이용하여 파악하는 것이 곤란하다.
미소한 차이를 검사할 수 있는 검사 장치가 아니라 처음부터 노광 장치에서 노광 전사되는 노광 이미지를 검사하는 전용기에 대해서는 개시되어 있으나(예를 들면, 일본특허공개공보 제2001-235853호 참조), 이것으로는 미소한 차이를 검사하는 것이 곤란해진다.
본 발명은, 미소 결함을 검사함에 있어서 노광 장치에서 노광 전사된 이미지를 검사 가능한 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법을 제공한다.
본 발명의 일 태양의 패턴 검사 장치는,
패턴이 형성된 마스크 기판을 재치하는 이동 가능한 스테이지와,
마스크 기판에 제1 검사광을 조명하는, 제1 검사광의 조명 형상을 변경 가능한 투과 조명 광학계와,
대물 렌즈와 편광 소자를 가지며, 대물 렌즈와 편광 소자를 이용하여 마스크 기판에 제2 검사광을 조명하고 마스크 기판으로부터의 반사광을 통과시키는 반사 조명 광학계와,
편광 소자를 광로 외부로부터 광로 상으로 이동시키는 것이 가능하고 또한 편광 소자를 광로 상으로부터 광로 외부로 이동시키는 것이 가능한 구동 기구와,
스테이지가 이동하는 중에 제1 검사광이 조명된 마스크 기판으로부터의 투과광을 수광하는 센서와,
대물 렌즈를 개재하여 투과광을 수광하고, 수광된 투과광을 센서에 결상시키는 결상 광학계와,
마스크 기판과 센서의 사이에 배치되며, 마스크 기판으로부터 대물 렌즈로 투과광이 입사 가능한 개구수(NA)가 고개구수인 상태와 저개구수인 상태의 사이에서 전환 가능해지도록 상기 투과광의 광속 직경을 조정하는 개구 조리개
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양의 패턴 검사 방법은,
패턴이 형성된 마스크 기판으로부터의 투과광 혹은 반사광을 확대시키는 대물 렌즈로의 마스크 기판으로부터의 입사 가능한 개구수(NA)가 고개구수인 상태의 투과광 혹은 반사광을 센서가 수광 가능한 상태로 마스크 기판 상을 주사함으로써, 센서를 이용하여 마스크 기판에 형성된 패턴의 투과광상 혹은 반사광상을 촬상하고,
촬상된 상기 마스크 기판의 패턴의 투과광상 혹은 반사광상의 광학 화상을 이용하여 패턴의 결함을 검사하여,
검사한 결과, 결함이 검출된 영역을 특정하고,
개구수를 고개구수인 상태에서 저개구수인 상태로 전환하여,
개구수가 저개구수인 상태에 대응되는 광을 센서가 수광 가능한 상태이며 또한 마스크 기판과 센서의 사이의 광로 상에 편광 소자가 없는 상태로 소정의 조명광을 이용하여 마스크 기판이 이러한 특정된 영역을 주사함으로써, 센서를 이용하여 마스크 기판에 형성된 패턴의 투과광상을 촬상하고,
노광 장치를 이용해 마스크 기판에 형성된 패턴이 반도체 기판 전사되는 경우를 상정한 시뮬레이션상을 이용하여, 개구수가 저개구수인 상태의 광을 센서가 수광한 결과 취득된 영역의 패턴의 투과광상과 시뮬레이션상을 비교하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 실시 형태 1에서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2a와 도 2b는 실시 형태 1에서의 검사 장치에서의 개구수와 노광 장치에서의 개구수를 비교하기 위한 개념도이다.
도 3은 실시 형태 1에서의 검사 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다.
도 4는 실시 형태 1에서의 고 NA 검사 모드시에서의 광학계의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태 1에서의 검사 영역을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 실시 형태 1에서의 필터 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시 형태 1에서의 저 NA 검사 회로의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 실시 형태 1에서의 저 NA 검사 모드에서의 광학계의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 실시 형태 1에서의 조명 형상을 변경하는 기구의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시 형태 1에서의 조명 형상을 변경하는 기구의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태 1에서의 조명 형상을 변경하는 기구의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
이하 실시 형태에서는, 미소 결함을 검사하는 검사 장치에 있어서, 노광 장치에서 노광 전사된 경우에 형성되는 상을 검사 가능한 검사 장치 및 방법에 대해 설명한다.
도 1은 실시 형태 1에서의 패턴 검사 장치의 구성을 나타내는 구성도이다. 도 1에서 마스크 기판(101)에 형성된 패턴의 결함을 검사하는 검사 장치(100)는 광학 화상 취득부(150) 및 제어계 회로(160)(제어부)를 구비하고 있다.
광학 화상 취득부(150)는 광원(103), 투과 조명 광학계(170), 조명 형상 전환 기구(171), 이동 가능하게 배치된 XYθ 테이블(102), 대물 렌즈(104), 반사 조명 광학계(172), 개구 조리개(180), 결상 광학계(178), 포토 다이오드 어레이(105)(센서의 일례), 센서 회로(106), 스트라이프 패턴 메모리(123) 및 레이저 측장 시스템(122)을 가지고 있다. XYθ 테이블(102) 상에는 마스크 기판(101)이 재치된다. 마스크 기판(101)으로서 예를 들면, 웨이퍼에 패턴을 전사하는 노광용의 포토마스크가 포함된다. 또한, 이 포토마스크에는 검사 대상이 되는 복수의 도형 패턴에 의해 구성된 패턴이 형성되어 있다. 마스크 기판(101)은 예를 들면, 패턴 형성면을 하측을 향하게 하여 XYθ 테이블(102)에 배치된다.
제어계 회로(160)에서는, 컴퓨터가 되는 제어 계산기(110)가 버스(120)를 개재하여 위치 회로(107), 비교 회로(108), 전개 회로(111), 참조 회로(112), 오토 로더 제어 회로(113), 테이블 제어 회로(114), 오토 포커스(AF) 제어 회로(140), 검사 모드 전환 제어 회로(144), 저 NA 검사 회로(146), 자기 디스크 장치(109), 자기 테이프 장치(115), 플렉서블 디스크 장치(FD)(116), CRT(117), 패턴 모니터(118) 및 프린터(119)에 접속되어 있다. 또한, 센서 회로(106)는 스트라이프 패턴 메모리(123)에 접속되고, 스트라이프 패턴 메모리(123)는 비교 회로(108)에 접속되어 있다. 또한, XYθ 테이블(102)은 X 축 모터, Y 축 모터, θ 축 모터에 의해 구동된다. 또한, 반사 조명 광학계(172)에는 대물 렌즈(104)와 편광 빔 스플리터(174)(편광 소자)가 포함된다. 편광 빔 스플리터(174)는 구동 기구(176)에 의해 광로 내외로 이동된다.
검사 장치(100)에서는 광원(103), XYθ 테이블(102), 투과 조명 광학계(170), 대물 렌즈(104), 포토 다이오드 어레이(105) 및 센서 회로(106)에 의해 고배율의 검사 광학계가 구성되어 있다. 예를 들면, 200 ~ 300 배의 배율의 검사 광학계가 구성되어 있다. 또한, XYθ 테이블(102)은 제어 계산기(110)의 제어하에 테이블 제어 회로(114)에 의해 구동된다. X 방향, Y 방향, θ 방향으로 구동하는 3 축(X - Y - θ) 모터와 같은 구동계에 의해 이동 가능해져 있다. 이들 X 모터, Y 모터, θ 모터는 예를 들면 리니어 모터를 이용할 수 있다. XYθ 테이블(102)은 XYθ 각 축의 모터에 의해 수평 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하다. 그리고, 대물 렌즈(104)는 제어 계산기(110)의 제어하에 AF 제어 회로(140)에 의해 동적으로 마스크 기판(101)의 패턴 형성면에 초점 위치(광축 방향 : Z 축 방향)가 조정된다. 예를 들면, 대물 렌즈(104)는 피에조 소자(142)에 의해 광축 방향(Z 축 방향)으로 이동됨으로써 초점 위치가 조정된다. XYθ 테이블(102) 상에 배치된 마스크 기판(101)의 이동 위치는 레이저 측장 시스템(122)에 의해 측정되어 위치 회로(107)에 공급된다.
마스크 기판(101)의 패턴 형성의 기초가 되는 설계 패턴 데이터(묘화 데이터)가 검사 장치(100)의 외부로부터 입력되어 자기 디스크 장치(109)에 저장된다.
여기서, 도 1에서는 실시 형태 1을 설명함에 있어서 필요한 구성 부분에 대해 기재하고 있다. 검사 장치(100)에 있어서 통상적으로 필요한 그 외의 구성이 포함되어도 상관없다는 것은 말할 필요도 없다.
도 2a와 도 2b는 실시 형태 1에서의 검사 장치에서의 개구수와 노광 장치에서의 개구수를 비교하기 위한 개념도이다. 도 2a에서는 노광 장치의 광학계의 일부를 나타내고 있다. 노광 장치에서는 도시하지 않은 조명광이 마스크 기판(300)에 조명되고, 마스크 기판(300)으로부터의 투과광(301)은 대물 렌즈(302)에 입사되며, 대물 렌즈(302)를 통과한 광(305)이 반도체 기판(304)(웨이퍼)에 결상된다. 또한, 도 2a에서는 1 개의 대물 렌즈(302)를 나타내고 있으나, 복수의 렌즈에 의한 조합이어도 상관없다는 것은 말할 필요도 없다. 여기서, 현상(現狀)의 노광 장치에서는 마스크 기판(300)에 형성된 패턴을 예를 들면 1 / 4로 축소하여 반도체 기판(304)에 노광 전사한다. 이 때의 노광 장치의 반도체 기판(304)에 대한 개구수(NAi)는 예를 들면, NAi = 1.2로 설정된다. 바꾸어 말하면, 대물 렌즈(302)를 통과 가능한 대물 렌즈(302)의 개구수(NAi)(이미지(i)측의 개구수)는 예를 들면, NAi = 1.2로 설정된다. 노광 장치에서는 마스크 기판(300)으로부터의 투과광상을 1 / 4로 축소하였으므로, 대물 렌즈(302)의 마스크 기판(300)에 대한 감도는 1 / 4이 된다. 바꾸어 말하면, 마스크 기판(300)으로부터 대물 렌즈(302)로 투과광이 입사하는 경우의 입사 가능한 대물 렌즈(302)의 개구수(NAo)(물체(o)측의 개구수)는 NAi의 1 / 4이 되어, NAo = 0.3이 된다. 따라서, 노광 장치에서는 개구수(NAo) = 0.3인 광속의 마스크 기판(300)으로부터의 투과광상을 반도체 기판(304)에 노광 전사하고 있게 된다.
이에 반해, 실시 형태 1에서의 검사 장치(100)에서는 도 2b에 나타낸 바와 같이 도시하지 않은 조명광이 마스크 기판(101)에 조명되고, 마스크 기판(101)으로부터의 투과광(190)은 대물 렌즈(104)에 입사되며, 대물 렌즈(104)를 통과한 광(192)이 포토 다이오드 어레이(105)(센서)에 결상된다. 이 때, 마스크 기판(101)으로부터 대물 렌즈(104)로 투과광(190)이 입사하는 경우의 입사 가능한 대물 렌즈(104)의 개구수(NAo)(물체(o)측의 개구수)는 예를 들면, NAo = 0.9로 설정된다. 따라서, 검사 장치(100)에서는 개구수(NAo) = 0.9인 광속의 마스크 기판(101)으로부터의 투과광상을 포토 다이오드 어레이(105)가 수광하고 있게 된다. 따라서, 검사 장치(100)에서는 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 노광 전사하는 광보다 고분해능의 광을 이용하여 결함 검사하게 된다. 이러한 고분해능의 광을 이용함으로써, 예를 들면 나노미터 오더의 미세한 결함을 검출 가능한 고정밀의 검사가 가능해진다. 또한, 도 2b에서는 대물 렌즈(104)만 기재하였으나, 대물 렌즈(104)와 포토 다이오드 어레이(105)의 사이에는 도시하지 않은 복수의 렌즈가 배치되어 있다.
그러나, 전술한 바와 같이 검사 장치(100)에서는 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 노광 전사하는 광보다 고분해능의 광을 포토 다이오드 어레이(105)가 수광하므로, 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 패턴을 노광 전사하는 경우에 반도체 기판(304)에 형성되는 패턴상과 동일한 상을 검사 장치(100)에서 재현하는 것은 곤란하다. 그래서, 실시 형태 1에서는 개구 조리개(180)를 배치하여 마스크 기판(101)으로부터의 투과광의 광속을 조임으로써 투과광의 광속 직경을 조정하고, 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 노광 전사하는 광과 동일한 개구수(NAo)(물체(o)측의 개구수)(동일한 분해능)의 광을 검사 장치(100)에서 생성 가능하게 한다.
그 외에, 노광 장치에서는 마스크 기판(300)으로부터의 투과광을 반도체 기판(304)에 전사하지만, 반사광은 사용하지 않는다. 따라서, 마스크 기판(300)에서 반도체 기판(304)까지의 광로 상에 편광 소자를 배치하지 않았다. 한편, 검사 장치(100)에서는 마스크 기판(101)으로부터의 투과광을 이용한 검사 외에 마스크 기판(101)으로부터의 반사광을 이용한 검사도 행하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 투과광 검사를 위한 검사광(제1 검사광 혹은 제1 조명광) 외에 이러한 반사광 검사를 위한 검사광(제2 검사광 혹은 제2 조명광)이 필요하다. 이 때문에, 검사 장치(100)에서는 이러한 반사광 검사를 위한 검사광을 마스크 기판(300)에 조명하기 위한 광로 상에 편광 빔 스플리터(174)(편광 소자)를 배치하고 있다. 따라서, 포토 다이오드 어레이(105)는 이러한 편광 빔 스플리터(174)(편광 소자)를 통과한 광을 수광하게 된다. 그 결과, 검사 장치(100)에서 포토 다이오드 어레이(105)가 수광하는 광은 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 패턴을 노광 전사하는 경우에 반도체 기판(304)에 결상되는 광과는 편광 성분이 상이하게 된다. 이러한 점에서도 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 패턴을 노광 전사하는 경우에 반도체 기판(304)에 형성되는 패턴상과 동일한 상을 검사 장치(100)에서 재현하는 것은 곤란하다. 그래서, 실시 형태 1에서는 편광 빔 스플리터(174)(편광 소자)를 광로 상으로부터 배제 가능한 구성으로 한다.
또한, 검사 장치(100)와 노광 장치에서는 조명광의 형상이 상이한 경우도 있다. 그 결과, 검사 장치(100)에서 포토 다이오드 어레이(105)가 수광하는 광은 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 패턴을 노광 전사하는 경우에 반도체 기판(304)에 결상되는 광과는 조명 형상이 상이해진다. 이러한 점에서도 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 패턴을 노광 전사하는 경우에 반도체 기판(304)에 형성되는 패턴상과 동일한 상을 검사 장치(100)에서 재현하는 것은 곤란하다. 그래서, 실시 형태 1에서는 조명 형상을 변경 가능한 구성으로 한다.
이상의 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 노광 전사하는 광과 동일한 개구수(NAo)(물체(o)측의 개구수)(동일한 분해능)의 광을 생성하는 점, 편광 빔 스플리터(174)(편광 소자)를 광로 상으로부터 배제하는 점 및 조명 형상을 노광 장치와 동일한 형상으로 변경하는 점을 검사 장치(100)에서 실시함으로써, 검사 장치(100)에 의해 노광 장치에서 반도체 기판 등 상에 마스크 기판의 패턴이 노광 전사되는 경우의 상을 재현할 수 있다. 이를 위해, 실시 형태 1에서는 통상적인 결함 검사를 행하는 고 NA 검사 모드와 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 패턴을 노광 전사하는 경우에 반도체 기판(304)에 형성되는 패턴상과 동일한 상을 재현하여 검사하는 저 NA 검사 모드를 전환 가능하게 구성한다.
도 3은 실시 형태 1에서의 검사 방법의 주요부 공정을 나타내는 순서도이다. 도 3에서 실시 형태 1에서의 검사 방법은, 고 NA 검사 모드 설정 공정(S102)과, 고 NA 주사(스캔) 공정(S104)과, 오토 포커스(AF) 데이터 작성 공정(S105)과, 참조 화상 작성 공정(S106)과, 비교 공정(S108)과, 결함 영역 특정 공정(S110)과, 저 NA 검사 모드 전환 공정(S112)과, 저 NA 주사(스캔) 공정(S120)과, AF 제어 공정(S122)과, 시뮬레이션 화상 입력 공정(S124)과, 비교 공정(S126)과 같은 일련의 공정을 실시한다.
또한, 저 NA 검사 모드 전환 공정(S112)은 내부 공정으로서 편광 소자 퇴피 공정(S114)과, NA 조임 공정(S116)과, 조명 형상 변경 공정(S118)을 실시한다.
고 NA 검사 모드 설정 공정(S102)으로서, 검사 모드 전환 제어 회로(144)는 통상적인 고 NA의 결함 검사를 행하기 위한 고 NA 검사 모드로 각 구성을 설정한다. 구체적으로는 이하와 같이 동작한다. 검사 모드 전환 제어 회로(144)로부터의 제어 신호를 수신하여, 조명 형상 전환 기구(171)는 조명광(검사광)의 형상을 통상적인 검사용의 조명 형상으로 설정한다. 또한, 검사 모드 전환 제어 회로(144)는 마스크 기판(101)으로부터 대물 렌즈(104)로 투과광(190)이 입사하는 경우의 입사 가능한 대물 렌즈(104)의 개구수(NAo)(물체(o)측의 개구수)가 예를 들면 NAo = 0.9가 되도록 개구 조리개(180)의 조리개값을 제어한다. 또한, 검사 모드 전환 제어 회로(144)는 구동 기구(176)를 제어하여 편광 빔 스플리터(174)를 광로 상으로 배치한다. 편광 빔 스플리터(174)가 광로 외부에 위치하는 경우에는 광로 상으로 이동시킨다. 편광 빔 스플리터(174)가 광로 상에 있다면 그 위치를 유지하면 된다.
고 NA 주사(스캔) 공정(S104)으로서, 패턴이 형성된 마스크 기판(101)으로부터의 투과광 혹은 반사광을 확대시키는 대물 렌즈(104)로의 마스크 기판(101)으로부터의 입사 가능한 개구수(NA)가 고 NA인 상태의 투과광 혹은 반사광을 포토 다이오드 어레이(105)(센서)가 수광 가능한 상태로 마스크 기판(101) 상을 주사함으로써, 포토 다이오드 어레이(105)를 이용하여 마스크 기판(101)에 형성된 패턴의 투과광상 혹은 반사광상을 촬상한다. 구체적으로는 이하와 같이 동작한다.
도 4는 실시 형태 1에서의 고 NA 검사 모드시에서의 광학계의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4에서 광원(103)으로부터 검사광이 될 자외역 이하의 파장의 레이저광(예를 들면, DUV 광)이 발생한다. 발생된 광은 편광판(60)을 통과하여 편광되며, 투과광 검사를 행하는 경우에는 투과 검사 조명용의 광(p 파와 s 파 중 일방)을 통과시킨다. 그리고, 편광 빔 스플리터(61)에 의해 투과 검사 조명용의 광(p 파와 s 파 중 일방)이 반사된다. 한편, 반사광 검사를 행하는 경우에는 반사 검사 조명용의 광(p 파와 s 파 중 타방)을 통과시킨다. 그리고, 편광 빔 스플리터(61)를 반사 검사 조명용의 광(p 파와 s 파 중 타방)이 통과한다. 예를 들면, 편광판(60)을 회전시킴으로써 통과시킬 광을 제한할 수 있다. 이에 따라, 투과광 검사와 반사광 검사를 선택할 수 있다.
투과광 검사를 행하는 경우, 투과 검사 조명용의 광(제1 검사광)은 투과 조명 광학계(170)에 의해 마스크 기판(101)에 조명된다. 이하, 도 4의 예를 바탕으로 구체예를 설명한다. 투과 조명 광학계(170) 내에서는 편광 빔 스플리터(61)에 의해 분기된 투과 검사 조명용의 광이 미러(63)에서 반사되고, 렌즈(64, 65, 66)를 통과하여 미러(67)에서 반사된다. 그리고, 미러(67)에서 반사된 광은 콘덴서 렌즈(68)에 의해 마스크 기판(101)의 패턴 형성면과는 반대인 이면측으로부터 마스크 기판(101)의 패턴 형성면에 결상된다. 마스크 기판(101)을 투과한 투과광은 대물 렌즈(104) 및 편광 빔 스플리터(174)를 거쳐 결상 광학계(178)에 입사한다. 그리고, 결상 광학계(178)에 의해 포토 다이오드 어레이(105)(센서의 일례)에 결상되어 포토 다이오드 어레이(105)에 광학상으로서 입사한다. 편광 빔 스플리터(174)를 통과한 광은, 결상 광학계(178) 내에서는 렌즈(69, 70)를 통과하고 개구 조리개(180)를 통과하여 렌즈(72)에 의해 포토 다이오드 어레이(105)에 결상된다. 포토 다이오드 어레이(105)로서 예를 들면, TDI(타임 · 딜레이 · 인테그레이션) 센서 등을 이용하면 적합하다. 포토 다이오드 어레이(105)(센서)는 마스크 기판(101)이 재치된 XYθ 테이블(102)이 이동하고 있는 상태로 마스크 기판(101)에 형성된 패턴의 광학 화상을 촬상한다.
한편, 반사광 검사를 행하는 경우, 반사 검사 조명용의 광(제2 검사광)은 반사 조명 광학계(172)에 의해 마스크 기판(101)에 조명된다. 반사 조명 광학계(172)는 대물 렌즈(104)와 편광 빔 스플리터(174)(편광 소자)를 가지며, 대물 렌즈(104)와 편광 빔 스플리터(174)를 이용하여 마스크 기판(101)에 반사 검사 조명용의 광을 조명하고, 마스크 기판(101)으로부터의 반사광을 통과시킨다. 이하, 도 4의 예를 바탕으로 구체예를 설명한다. 반사 조명 광학계(172) 내에서는 편광 빔 스플리터(61)를 통과한 반사 검사 조명용의 광이 렌즈(80, 81, 82, 83)를 통과하여 편광 빔 스플리터(174)에서 반사된다. 편광 빔 스플리터(174)에 의해 반사된 광은 대물 렌즈(104)에 입사하고, 대물 렌즈(104)에 의해 마스크 기판(101)의 패턴 형성면측으로부터 마스크 기판(101)의 패턴 형성면에 결상된다. 마스크 기판(101)으로부터 반사된 반사광은 대물 렌즈(104) 및 편광 빔 스플리터(174)를 통과하여 결상 광학계(178)에 입사한다. 그리고, 결상 광학계(178)에 의해 포토 다이오드 어레이(105)(센서의 일례)에 결상되어 포토 다이오드 어레이(105)에 광학상으로서 입사한다. 포토 다이오드 어레이(105)(센서)는 마스크 기판(101)이 재치된 XYθ 테이블(102)이 이동하고 있는 상태로 마스크 기판(101)에 형성된 패턴의 광학 화상을 촬상한다.
이 때, 렌즈(69, 70) 간에 배치된 미러(73)에 의해 반사광의 일부가 분기되고, 분기 된 광은 AF 광학계(173)에 의해 AF용 센서(76)에 결상된다. 또한, AF용 센서(76)의 수광면은 빔 스플리터(73)에 대하여 포토 다이오드 어레이(105)의 수광면과 공초점의 관계가 되도록 배치되어 있다. AF용 센서(76)로부터의 출력 신호는 AF 제어 회로(140)에 송신된다. AF 제어 회로(140)는 개구수가 고개구수인 상태에서의 반사광을 포토 다이오드 어레이(105)가 수광할 때, 반사광을 이용하여 마스크 기판(101) 상의 각 위치의 초점 위치를 측정한다. 그리고, AF 제어 회로(140)는 이러한 신호에 기초해 피에조 소자(142)를 제어하여 대물 렌즈(104)를 광축 방향(Z 축 방향)으로 실시간으로 이동시킴으로써, 동적으로 마스크 기판(101)의 패턴 형성면에 대물 렌즈(104)의 초점 위치(광축 방향 : Z 축 방향)를 조정한다. 또한, 투과광 검사를 행하는 경우에서도 반사 조명의 일부를 반사 조명 광학계(172)에 의해 마스크 기판(101)에 AF용으로서 조명한다. 그리고, 미러(73)에 의해 이러한 반사 조명의 일부에 대응되는 반사광이 반사되어 AF용 센서(76)에 결상된다. 이에 따라, 투과만의 검사에서도 동적으로 마스크 기판(101)의 패턴 형성면에 대물 렌즈(104)의 초점 위치(광축 방향 : Z 축 방향)를 조정할 수 있다.
검사 장치(100)에서는 이러한 투과광의 스캔과 반사광의 스캔 중 일방 혹은 양방을 행할 수 있다. 또한, 마스크 기판(101)으로부터 반사된 반사광에는 마스크 기판(101)으로부터의 투과광으로는 얻어지기 어려운 패턴의 높이 정보가 포함된다. 따라서, AF 제어 회로(140)는 마스크 기판(101)으로부터의 투과광이 아니라 마스크 기판(101)으로부터의 반사광을 사용하여 AF 제어를 실시한다. 투과광의 스캔과 반사광의 스캔의 양방을 행하는 경우, 어느 쪽을 먼저 행해도 상관없다.
도 5는 실시 형태 1에서의 검사 영역을 설명하기 위한 개념도이다. 마스크 기판(101)의 검사 영역(10)(검사 영역 전체)은 도 5에 나타낸 바와 같이 예를 들면 y 방향을 향해 스캔 폭(W)의 직사각형 형상의 복수의 검사 스트라이프(20)로 가상적으로 분할된다. 그리고, 검사 장치(100)에서는 검사 스트라이프(20)마다 화상(스트라이프 영역 화상)을 취득해 간다. 검사 스트라이프(20) 각각에 대해 레이저광을 이용하여 당해 스트라이프 영역의 길이 방향(x 방향)을 향해 당해 스트라이프 영역 내에 배치되는 도형 패턴의 화상을 촬상한다. XYθ 테이블(102) 중 x 스테이지의 이동에 의해 Zθ 스테이지가 x 방향으로 이동되고, 그 결과, 포토 다이오드 어레이(105)가 상대적으로 x 방향으로 연속 이동하면서 광학 화상이 취득된다. 포토 다이오드 어레이(105)에서는 도 5에 나타낸 것과 같은 스캔 폭(W)의 광학 화상을 연속적으로 촬상한다. 바꾸어 말하면, 센서의 일례가 되는 포토 다이오드 어레이(105)는 XYθ 테이블(102)과 상대 이동하면서 검사광을 이용하여 마스크 기판(101)에 형성된 패턴의 광학 화상을 촬상한다. 실시 형태 1에서는 1 개의 검사 스트라이프(20)에서의 광학 화상을 촬상한 후, y 방향으로 다음 검사 스트라이프(20)의 위치까지 이동하여 이번에는 반대 방향으로 이동하면서 마찬가지로 스캔 폭(W)의 광학 화상을 연속적으로 촬상한다. 즉, 왕로와 귀로에서 반대 방향을 향하는 포워드(FWD) - 백 포워드(BWD)의 방향으로 촬상을 반복한다.
여기서, 촬상의 방향은 포워드(FWD) - 백 포워드(BWD)의 반복에 한정되지 않는다. 일방의 방향으로 촬상해도 된다. 예를 들면, FWD - FWD의 반복이어도 된다. 혹은, BWD - BWD의 반복이어도 된다.
포토 다이오드 어레이(105) 상에 결상된 패턴의 상은 포토 다이오드 어레이(105)의 각 수광 소자에 의해 광전 변환되고, 또한 센서 회로(106)에 의해 A / D(아날로그 · 디지털) 변환된다. 그리고, 스트라이프 패턴 메모리(123)에 측정 대상의 검사 스트라이프(20)의 화소 데이터가 저장된다. 이러한 화소 데이터(스트라이프 영역 화상)를 촬상할 때, 포토 다이오드 어레이(105)의 다이나믹 레인지는 예를 들면, 조명광의 광량이 60% 입사하는 경우를 최대 계조로 하는 다이나믹 레인지를 이용한다. 또한, 검사 스트라이프(20)의 광학 화상을 취득할 때, 레이저 측장 시스템(122)은 XYθ 테이블(102)의 위치를 측장한다. 측장된 위치 정보는 위치 회로(107)에 출력된다. 위치 회로(107)(연산부)는 측장된 위치 정보를 이용하여 마스크 기판(101)의 위치를 연산한다.
그 후, 스트라이프 영역 화상은 위치 회로(107)로부터 출력된 XYθ 테이블(102) 상에서의 마스크 기판(101)의 위치를 나타내는 데이터와 함께 비교 회로(108)로 보내진다. 측정 데이터(화소 데이터)는 예를 들면 8 비트의 부호 없는 데이터이며, 각 화소의 밝기의 계조(광량)를 표현하고 있다. 비교 회로(108) 내에 출력된 스트라이프 영역 화상은 도시하지 않은 기억 장치에 저장된다.
비교 회로(108) 내에서는, 검사 스트라이프(20)의 스트라이프 영역 화상(광학 화상) 중에서 대상 프레임 영역(30)의 프레임 화상을 잘라내도록 x 방향으로 소정의 사이즈(예를 들면, 스캔 폭(W)과 동일한 폭)로 스트라이프 영역 화상이 분할된다. 예를 들면, 512 × 512 화소의 프레임 화상으로 분할한다. 바꾸어 말하면, 검사 스트라이프(20)마다의 스트라이프 영역 화상을 각각 검사 스트라이프(20)의 폭과 동일한 폭, 예를 들면 스캔 폭(W)으로 복수의 프레임 화상(광학 화상)으로 분할한다. 이러한 처리에 의해 복수의 프레임 영역(30)에 따른 복수의 프레임 화상(광학 화상)이 취득된다. 복수의 프레임 화상은, 이상에 의해, 검사를 위해 비교될 일방의 화상(측정된 화상) 데이터가 생성된다.
오토 포커스(AF) 데이터 작성 공정(S105)으로서, AF 제어 회로(140)는 전술한 반사광 혹은 투과광에 의한 스캔 시, 동시에, AF 제어에 사용한 마스크 기판(101)면의 높이 위치에 의존한 초점 위치 정보를 자기 디스크 장치(109)에 기억한다. 따라서, 자기 디스크 장치(109)(기억 장치)는 편광 빔 스플리터(174)(편광 소자)가 광로 상으로 이동된 상태로 반사 조명 광학계(172)를 거친 광이 조명된 마스크 기판(101)으로부터의 반사광을 이용하여 측정된 마스크 기판(101) 상의 각 위치의 초점 위치의 정보를 기억한다.
또한, 전술한 고 NA 스캔 공정(S104)에서 투과광의 스캔밖에 행하지 않는 경우에는, 반사광을 이용하여 미리 마스크 기판(101)면의 높이 위치에 의존한 초점 위치 정보를 취득해 두면 된다. 전술한 고 NA 스캔 공정(S104)에서 투과광의 스캔을 행하는 경우, 그 때 얻어진 초점 위치 정보를 이용하여 AF 제어를 행하면 된다.
참조 화상 작성 공정(S106)으로서, 먼저, 전개 회로(111)(참조 화상 작성부의 일례)는 마스크 기판(101)의 패턴 형성의 기초가 되는 설계 패턴 데이터에 기초해 화상 전개하여 설계 화상을 작성한다. 구체적으로는, 자기 디스크 장치(109)로부터 제어 계산기(110)를 통해 설계 데이터를 독출하고, 독출된 설계 데이터에 정의된 대상 프레임(30)의 영역의 각 도형 패턴을 2 치 내지는 다치의 이미지 데이터로 변환(화상 전개)하여 설계 화상을 작성한다.
여기서, 설계 패턴 데이터에 정의되는 도형은 예를 들면 직사각형 또는 삼각형을 기본 도형으로 한 것이며, 예를 들면, 도형의 기준 위치에서의 좌표(x, y) 및 변의 길이, 직사각형 또는 삼각형 등의 도형 종류를 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보로 각 패턴 도형의 형태, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터(벡터 데이터)가 저장되어 있다.
이러한 도형 데이터가 되는 설계 패턴의 정보가 전개 회로(111)에 입력되면 도형마다의 데이터로까지 전개되어, 그 도형 데이터의 도형 형상을 나타내는 도형 코드, 도형 치수 등을 해석한다. 그리고, 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 칸 내에 배치되는 패턴으로서 2 치 내지는 다치의 설계 화상 데이터를 전개하여 출력한다. 바꾸어 말하면, 설계 데이터를 판독하고, 검사 영역을 소정의 치수를 단위로 하는 칸으로서 가상 분할하여 생긴 칸마다 설계 패턴에서의 도형이 차지하는 점유율을 연산하여 n 비트의 점유율 데이터를 출력한다. 예를 들면, 1 개의 칸을 1 화소로서 설정하면 적합하다. 그리고, 1 화소에 1 / 28(= 1 / 256)의 분해능을 가지게 한다고 하면, 화소 내에 배치되어 있는 도형의 영역분만큼 1 / 256의 소영역을 할당하여 화소 내의 점유율을 연산한다. 그리고, 화소마다 8 비트의 점유율 데이터의 설계 화상을 작성한다. 설계 화상의 데이터는 참조 회로(112)에 출력된다.
참조 회로(112)(참조 화상 작성부의 일례)는 설계 화상을 필터 처리하여 참조 화상을 작성한다.
도 6은 실시 형태 1에서의 필터 처리를 설명하기 위한 도면이다. 센서 회로(106)로부터 얻어진 광학 화상으로서의 측정 데이터는 대물 렌즈(104)의 해상 특성 또는 포토 다이오드 어레이(105)의 애퍼처 효과 등에 의해 필터가 작용한 상태, 바꾸어 말하면 연속 변화되는 아날로그 상태에 있기 때문에, 화상 강도(농담값)가 디지털값의 설계측의 이미지 데이터인 기준 설계 화상 데이터에도 필터 처리를 실시함으로써 측정 데이터에 맞출 수 있다. 이와 같이 하여 프레임 화상(광학 화상)과 비교할 참조 화상을 작성한다. 작성된 참조 화상은 비교 회로(108)에 출력되고, 비교 회로(108) 내에 출력된 참조 화상은 도시하지 않은 기억 장치에 저장된다. 이상에 의해, 검사를 위해 비교될 타방의 화상(참조 화상) 데이터가 생성된다.
비교 공정(S108)으로서, 비교 회로(108)는 촬상된 마스크 기판(101)의 패턴의 투과광상 혹은 반사광상의 광학 화상을 이용하여 패턴의 결함을 검사한다. 비교 회로(101)(비교부)는 화소마다 프레임 화상(광학 화상)과 참조 화상을 비교한다. 구체적으로는, 먼저, 비교 대상이 되는 프레임 화상(광학 화상)과 비교 대상이 되는 참조 화상에 대해 소정의 알고리즘으로 위치 조정을 행한다. 예를 들면, 최소제곱법을 이용하여 위치 조정을 행한다. 그리고, 비교 회로(108)는 소정의 판정 조건에 따라 화소마다 양자를 비교하여 예를 들면 형상 결함과 같은 결함의 유무를 판정한다. 판정 조건으로는 예를 들면, 소정의 알고리즘에 따라 화소마다 양자를 비교하여 결함의 유무를 판정한다. 예를 들면, 양 화상의 화소값의 차분이 판정 임계치보다 큰지 여부를 판정하여, 크다면 결함으로 판정한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는 자기 디스크 장치(109), 자기 테이프 장치(115), 플렉서블 디스크 장치(FD)(116), CRT(117), 패턴 모니터(118) 혹은 프린터(119)로부터 출력되면 된다.
도 7은 실시 형태 1에서의 저 NA 검사 회로의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 도 7에서 저 NA 검사 회로(146) 내에는 자기 디스크 장치 등의 기억 장치(50, 52, 59), 영역 특정부(51), 위치 조정부(56) 및 비교부(58)가 배치된다.
결함 영역 특정 공정(S110)으로서, 영역 특정부(51)는 비교 회로(108)로부터 검사 결과의 정보(예를 들면, 결함 위치의 좌표 정보)를 입력하고, 검사 결과 정보에 기초하여 결함이 검출된 영역(이하, 결함 영역)을 특정한다. 결함 영역으로서 예를 들면, 결함 위치가 포함되는 프레임 영역(30)을 들 수 있다. 단, 이에 한정되지 않으며, 영역 사이즈는 다양하게 선택 가능하다. 특정된 결함 영역의 정보는 기억 장치(59)에 기억된다.
저 NA 검사 모드 전환 공정(S112)으로서, 검사 모드 전환 제어 회로(144)는 전술한 고 NA 검사 모드에서 저 NA의 결함 검사를 행하기 위한 저 NA 검사 모드로 각 구성의 설정을 전환한다. 이에 따라, 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 패턴을 노광 전사하는 경우에 반도체 기판(304)에 형성되는 패턴상과 동일하거나 혹은 실질적으로 동일한 상을 포토 다이오드 어레이(105)에서 수광할 수 있다. 이를 위해 이하의 내부 공정을 실시한다.
편광 소자 퇴피 공정(S114)으로서, 검사 모드 전환 제어 회로(144)는 구동 기구(176)를 제어하여 편광 빔 스플리터(174)를 광로 상으로부터 광로 외부로 이동시킨다. 이와 같이, 구동 기구(176)는 편광 소자를 광로 외부로부터 광로 상으로 이동시키는 것이 가능하고 또한 편광 소자를 광로 상으로부터 광로 외부로 이동시킬 수 있다. 또한, 편광 빔 스플리터(174)의 퇴피에 의해 반사 조명광은 사용되지 않게 되므로, 검사 모드 전환 제어 회로(144)는 투과 검사 조명용의 광(p 파와 s 파 중 일방)만 통과시키도록 편광판(60)을 회전시킨다.
NA 조임 공정(S116)으로서, 검사 모드 전환 제어 회로(144)는 개구수(NA)를 고개구수인 상태에서 저개구수인 상태로 전환한다. 구체적으로는, 마스크 기판(101)으로부터 대물 렌즈(104)로 투과광(190)이 입사하는 경우의 입사 가능한 대물 렌즈(104)의 개구수(NAo)(물체(o)측의 개구수)가 노광 장치와 동일한 특성이 되도록 제어한다. 예를 들면 NAo = 0.3이 되도록 개구 조리개(180)의 조리개값을 제어한다. 실시 형태 1에서는 고개구수인 상태에서 저개구수인 상태로 하므로, 개구 조리개(180)의 개구부가 작아지도록 조인다. 이와 같이, 개구 조리개(180)는 포토 다이오드 어레이(105)(센서)에 도달하는 투과광이 마스크 기판(101)으로부터 대물 렌즈(104)로 투과광이 입사 가능한 개구수(NA)가 고개구수인 상태에 대응되는 투과광과 저개구수인 상태에 대응되는 투과광의 사이에서 전환 가능해지도록 투과광 혹은 / 및 반사광의 광속 직경을 조정한다. 도 4의 예에서는, 개구 조리개(180)는 결상 광학계(178) 내의 렌즈(70, 72) 사이에 배치되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 대물 렌즈(104)로 입사하는 광, 혹은 대물 렌즈(104)를 통과하여 포토 다이오드 어레이(105)로 입사하는 광의 광속을 조여 광속 직경을 조정할 수 있으면 된다. 따라서, 개구 조리개(180)는 마스크 기판(101)과 포토 다이오드 어레이(105)의 사이에 배치되면 좋다. 또한, 보다 적합하게는, 개구 조리개(180)는 눈동자 위치에 배치하면 좋다.
조명 형상 변경 공정(S118)으로서, 검사 모드 전환 제어 회로(144)로부터의 제어 신호를 수신하여, 조명 형상 전환 기구(171)는 조명광(검사광)의 형상을 노광 장치에서 사용하는 조명 형상과 동일한 조명 형상으로 변경한다.
저 NA 주사(스캔) 공정(S120)으로서, 개구수가 저개구수인 상태에 대응되는 광을 포토 다이오드 어레이(105)가 수광 가능한 상태이며 또한 마스크 기판(101)과 포토 다이오드 어레이(105)의 사이의 광로 상에 편광 소자가 없는 상태로 소정의 조명광을 이용하여 마스크 기판(101)의 특정된 결함 영역을 주사함으로써, 포토 다이오드 어레이(105)를 이용하여 마스크 기판(101)에 형성된 패턴의 투과광상을 촬상한다. 구체적으로는 이하와 같이 동작한다.
도 8은 실시 형태 1에서의 저 NA 검사 모드에서의 광학계의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8에서 광원(103)으로부터 발생된 광은 편광판(60)을 통과하여 편광되며, 투과 검사 조명용의 광(p 파와 s 파 중 일방)만 통과시킨다. 그리고, 편광 빔 스플리터(61)에 의해 투과 검사 조명용의 광(p 파와 s 파 중 일방)이 반사된다. 투과 검사 조명용의 광(제1 검사광)은 투과 조명 광학계(170)에 의해 마스크 기판(101)에 조명된다. 이 때, 조명 형상 전환 기구(171)는 투과 조명 광학계(170)의 구성을 변경하여 투과 검사 조명용의 광(제1 검사광)의 조명 형상을 변경한다. 이와 같이, 투과 조명 광학계(170)는 투과 검사 조명용의 광(제1 검사광)의 조명 형상을 변경 가능하게 구성된다. 도 8의 예에서는, 편광 빔 스플리터(61)에 의해 반사된 투과 검사 조명용의 광이 렌즈(65)까지 도달한 후, 렌즈(65, 66) 사이에서 조명 형상을 변경시키고 있다. 조명 형상이 변경된 투과 검사 조명용의 광은 미러(67)에서 반사된다. 그리고, 미러(67)에서 반사된 광은 콘덴서 렌즈(68)에 의해 마스크 기판(101)의 패턴 형성면과는 반대인 이면측으로부터 마스크 기판(101)의 패턴 형성면에 결상된다. 이에 따라, 노광 장치에서 사용하는 조명 형상과 동일한 조명 형상의 광을 마스크 기판(101)에 조사할 수 있다. 마스크 기판(101)을 투과한 투과광은 대물 렌즈(104)를 거쳐 결상 광학계(178)에 입사한다. 그리고, 결상 광학계(178)에 의해 포토 다이오드 어레이(105)(센서의 일례)에 결상되어 포토 다이오드 어레이(105)에 광학상으로서 입사한다. 이 때, 개구 조리개(180)에 의해 개구수가 제한되어 있으므로, 저 NA의 광의 광학상이 포토 다이오드 어레이(105)에 입사한다. 바꾸어 말하면, 결상 광학계(178)의 광로를 통과하는 투과광의 광속 직경을 조임으로써, 마스크 기판(101)으로부터 대물 렌즈(104)로 입사하는 투과광 중 개구수(NA)가 저개구수인 상태에 대응되는 투과광의 광속이 포토 다이오드 어레이(105)(센서)에 도달된다. 도 8의 예에서는, 대물 렌즈(104)를 통과한 광은 결상 광학계(178) 내에서는 렌즈(69, 70)를 통과하고 개구 조리개(180)를 통과하여 렌즈(72)에 의해 포토 다이오드 어레이(105)에 결상된다. 이와 같이 포토 다이오드 어레이(105)는 XYθ 테이블(102)이 이동하는 중에 투과 검사 조명용의 광(제1 검사광)이 조명된 마스크 기판(101)으로부터의 투과광을 수광한다.
한편, 도 8에 나타낸 바와 같이 편광판(60)에 의해 반사 검사 조명용의 광을 차단하였으므로, 반사 조명 광학계(172)에 반사 검사 조명용의 광이 입사되지는 않는다. 가령, 반사 검사 조명용의 광이 반사 조명 광학계(172)에 입사하는 경우에도, 반사 조명 광학계(172)에서는 편광 빔 스플리터(174)(편광 소자)가 광로로부터 퇴피되어 있으므로, 마스크 기판(101)에 반사 검사 조명용의 광을 조명하지는 않는다.
이상에 의해, 포토 다이오드 어레이(105)는 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 패턴을 노광 전사하는 경우에 반도체 기판(304)에 형성되는 패턴상과 동일하거나 혹은 실질적으로 동일한 상을 포토 다이오드 어레이(105)에서 수광할 수 있다.
포토 다이오드 어레이(105) 상에 결상된 패턴의 상은 포토 다이오드 어레이(105)의 각 수광 소자에 의해 광전 변환되고, 또한 센서 회로(106)에 의해 A / D(아날로그 · 디지털) 변환된다. 그리고, 스트라이프 패턴 메모리(123)에 측정 대상의 결함 영역의 화소 데이터가 저장된다. 이러한 화소 데이터(결함 영역 화상)를 촬상할 때, 포토 다이오드 어레이(105)의 다이나믹 레인지는 예를 들면, 조명광의 광량이 60% 입사하는 경우를 최대 계조로 하는 다이나믹 레인지를 이용한다. 또한, 결함 영역의 광학 화상을 취득할 때, 레이저 측장 시스템(122)은 XYθ 테이블(102)의 위치를 측장한다. 측장된 위치 정보는 위치 회로(107)에 출력된다. 위치 회로(107)(연산부)는 측장된 위치 정보를 이용하여 마스크 기판(101)의 위치를 연산한다.
그 후, 결함 영역 화상은 위치 회로(107)로부터 출력된 XYθ 테이블(102) 상에서의 마스크 기판(101)의 위치를 나타내는 데이터와 함께 저 NA 검사 회로(146)로 보내진다. 측정 데이터(결함 영역 화상 : 화소 데이터)는 예를 들면 8 비트의 부호 없는 데이터이며, 각 화소의 밝기의 계조(광량)를 표현하고 있다. 저 NA 검사 회로(146) 내에 출력된 결함 영역 화상은 기억 장치(52)에 저장된다. 이상에 의해, 저 NA 검사를 위해 비교될 일방의 화상(측정된 화상) 데이터가 생성된다.
도 9는 실시 형태 1에서의 조명 형상을 변경하는 기구의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9에서 조명 형상 전환 기구(171)는 편광 소자(90)를 렌즈(65, 66)의 사이로 이동시킨다. 이에 따라, 투과 조명 광학계(170)의 구성을 변경하여, 투과 조명 광학계(170)가 조명 형상을 변경 가능하게 할 수 있다. 편광 소자(90)를 투과 검사 조명용의 광이 통과함으로써 투과 검사 조명용의 광의 조명 형상을 편광 방향을 조작한 편광 조명으로 변경할 수 있다. 또한, 편광 소자(90)를 회절 소자로 치환함으로써 2 극 조명 혹은 4 극 조명 등의 N 극 조명, 혹은 환형 조명 등으로 조명 형상을 변경해도 된다. 도 9의 예에서는 편광 소자(90)를 렌즈(65, 66)의 사이에 배치하지만, 이에 한정되지 않는다. 마스크 기판(101)에 광이 도달하기 전에 편광될 수 있으면 된다. 따라서, 편광판(60)에서 콘덴서 렌즈(68)까지의 광로 상 어딘가에 편광 소자(90)를 배치하면 된다.
도 10은 실시 형태 1에서의 조명 형상을 변경하는 기구의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 10에서 조명 형상 전환 기구(171)는 광원(103)과 편광판(60)의 사이에 조리개(91)를 배치하도록 이동시켜도 된다. 이에 따라, 투과 조명 광학계(170)의 구성을 변경하여, 투과 조명 광학계(170)가 조명 형상을 변경 가능하게 할 수 있다. 이러한 조리개(91)를 조임으로써, 소시그마 조명으로 조명 형상을 변경할 수 있다. 도 10의 예에서는 광원(103)과 편광판(60)의 사이에 조리개(91)를 배치하지만, 이에 한정되지 않는다. 마스크 기판(101)에 광이 도달하기 전에 조일 수 있으면 된다. 따라서, 편광판(60)에서 마스크 기판(101)까지의 광로 상 어딘가에 조리개(91)를 배치하면 된다.
도 11은 실시 형태 1에서의 조명 형상을 변경하는 기구의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 11에서 조명 형상 전환 기구(171)는 광원(103)과 편광판(60)의 사이에 렌즈(92, 93)에 의한 축소 광학계를 배치하도록 이동시켜도 된다. 이에 따라, 투과 조명 광학계(170)의 구성을 변경하여, 투과 조명 광학계(170)가 조명 형상을 변경 가능하게 할 수 있다. 이러한 축소 광학계로 광을 축소시킴으로써, 조명 배율이 상이한 조명광으로 조명 형상을 변경할 수 있다. 도 11의 예에서는 광원(103)과 편광판(60)의 사이에 렌즈(92, 93)에 의한 축소 광학계를 배치하지만, 이에 한정되지 않는다. 마스크 기판(101)에 광이 도달하기 전에 광을 축소시킬 수 있으면 된다. 따라서, 편광판(60)에서 콘덴서 렌즈(68)까지의 광로 상 어딘가에 렌즈(92, 93)에 의한 축소 광학계를 배치하면 된다.
조명 형상 전환 기구(171)는 도 9, 도 10 및 도 11에 나타낸 기구 중 1 개, 혹은 어느 2 개의 조합, 혹은 전부의 조합을 배치 가능하게 구성해도 된다. 노광 장치의 사양에 맞추어 필요한 광학 소자를 배치하면 된다.
여기서, 저 NA 검사 모드에서는 전술한 바와 같이 편광 빔 스플리터(174)를 광로 상으로부터 광로 외부로 이동시켰으므로, 반사 조명 광학계(172)를 거친 광이 마스크 기판(101)에 조명되지 않는다. 이 때문에, 마스크 기판(101)으로부터의 반사광이 얻어지지 않는다. 따라서, 마스크 기판(101)으로부터의 반사광을 AF 제어에 이용할 수 없다. 따라서, 이하와 같이 구성한다.
AF 제어 공정(S122)으로서, AF 제어 회로(140)(포커싱(合焦) 기구의 일부)는 편광 빔 스플리터(174)가 광로 외부로 이동된 상태로 XYθ 테이블(102)이 이동하는 중에 포토 다이오드 어레이(105)가 저개구수에 대응되는 투과광을 수광하는 동안, 자기 디스크 장치(109)에 기억된 초점 위치의 정보를 이용하여 동적으로 이러한 투과광의 초점을 맞춘다. 구체적으로는, AF 제어 회로(140)는 자기 디스크 장치(109)에 기억된 이미 측정된 초점 위치의 정보에 기초해 피에조 소자(142)(포커싱 기구의 일부)를 제어하여 대물 렌즈(104)를 광축 방향(Z 축 방향)으로 실시간으로 이동시킴으로써, XYθ 테이블(102)의 진행에 추종시켜 동적으로 마스크 기판(101)의 패턴 형성면에 대물 렌즈(104)의 초점 위치(광축 방향 : Z 축 방향)를 조정한다.
시뮬레이션 화상 입력 공정(S124)으로서, 제어 계산기(110)는 검사 장치(100)의 외부로부터 노광 장치에서 반도체 기판(304)에 패턴을 노광 전사하는 경우에 반도체 기판(304)에 형성되는 패턴상에 대응되는 시뮬레이션 화상을 입력하여 자기 디스크 장치(109)에 기억한다. 시뮬레이션 화상은 예를 들면 프레임 영역(30)마다 작성하면 된다. 또한, 미리 마스크 기판(101)의 검사 영역(10) 전체 면에 대해 시뮬레이션 화상을 입력하여 자기 디스크 장치(109)에 기억해 두면 좋다. 그리고, 제어 계산기(110)는 결함 있음으로 특정된 영역에 대응되는 시뮬레이션 화상을 자기 디스크 장치(109)로부터 독출하여 저 NA 검사 회로(146)로 송신한다. 저 NA 검사 회로(146)는 결함 있음으로 특정된 영역에 대응되는 시뮬레이션 화상을 입력하여 기억 장치(50)에 저장한다.
비교 공정(S126)으로서, 저 NA 검사 회로(146)는 노광 장치를 이용해 마스크 기판(101)에 형성된 패턴이 반도체 기판에 전사되는 경우를 상정한 시뮬레이션 화상을 이용하여, 개구수가 저개구수인 상태의 광을 포토 다이오드 어레이(105)가 수광한 결과 취득된 결함 있음으로 특정된 결함 영역의 패턴의 투과광상과 시뮬레이션상을 비교한다. 구체적으로는, 위치 조정부(56)는 기억 장치(52)로부터 비교 대상이 되는 프레임 화상(결함 영역의 패턴의 투과광상 : 광학 화상)을 독출한다. 또한, 위치 조정부(56)는 기억 장치(50)로부터 비교 대상이 되는 시뮬레이션 화상을 독출한다. 그리고, 위치 조정부(56)는 비교 대상이 되는 프레임 화상(결함 영역의 패턴의 투과광상 : 광학 화상)과 비교 대상이 되는 시뮬레이션 화상에 대해 소정의 알고리즘으로 위치 조정을 행한다. 예를 들면, 최소제곱법을 이용하여 위치 조정을 행한다. 그리고, 비교부(58)는 소정의 판정 조건에 따라 양자를 비교한다. 예를 들면, 결함 영역의 패턴의 투과광상과 시뮬레이션상을 비교함으로써, 결함 영역 내의 회로의 단선과 회로의 단락 중 적어도 1 개가 있는지 여부를 확인한다. 그리고, 비교 결과가 출력된다. 비교 결과는 자기 디스크 장치(109), 자기 테이프 장치(115), 플렉서블 디스크 장치(FD)(116), CRT(117), 패턴 모니터(118) 혹은 프린터(119)로부터 출력되면 된다.
이상과 같이 실시 형태 1에 따르면, 마스크 기판(101)의 미소 결함을 검사하는 검사 장치(100)에 있어서, 노광 장치에서 반도체 기판 등 상에 마스크 기판(101)의 패턴이 노광 전사되는 경우의 상을 검사할 수 있다. 그리고, 고 NA 검사에서 결함으로 판정된 경우라도 이러한 결함 영역 내의 회로의 단선 또는 회로의 단락 등을 검출할 수 없다면 이러한 마스크 기판(101)을 사용 가능하다고 판단할 수 있다. 따라서, 불필요한 결함 수정을 배제할 수 있다. 그 결과, 예를 들면 반도체 제품의 제조 소요 시간을 단축시킬 수 있다.
이상의 설명에서 '~ 회로' 혹은 '~ 부'라고 기재한 것은 처리 회로(processing circuitry)를 가지며, 그 처리 회로로서 전기 회로, 컴퓨터, 프로세서, 회로 기판, 양자 회로 혹은 반도체 장치 등을 이용할 수 있다. 또한, 각 '~ 회로' 혹은 각 '~ 부'는 공통되는 처리 회로(동일한 처리 회로)를 이용해도 된다. 혹은, 상이한 처리 회로(다른 처리 회로)를 이용해도 된다. 또한 컴퓨터 및 프로세서 등을 이용하는 경우, 프로그램은 자기 디스크 장치, 자기 테이프 장치, FD 혹은 ROM(리드 온리 메모리) 등의 기록 매체에 기록된다. 예를 들면, 위치 회로(107), 비교 회로(108), 전개 회로(111), 참조 회로(112), 오토 로더 제어 회로(113), 테이블 제어 회로(114), AF 제어 회로(140), 검사 모드 전환 제어 회로(144) 및 저 NA 검사 회로(146) 내의 각 회로 등은 전기적 회로로 구성되어 있어도 되며, 제어 계산기(110) 혹은 각 회로 내에 배치되는 컴퓨터 등에 의해 처리할 수 있는 소프트웨어로서 실현되어도 된다. 또한 전기적 회로와 소프트웨어의 조합으로 실현되어도 된다. 마찬가지로, 영역 특정부(51), 위치 조정부(56) 및 비교부(58) 등의 기능은 전기적 회로로 구성되어 있어도 되고, 제어 계산기(110) 혹은 각 회로 내에 배치되는 컴퓨터 등에 의해 처리해도 된다.
이상, 구체예를 참조하여 실시 형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다.
또한, 장치 구성 또는 제어 방법 등 본 발명의 설명에 직접 필요하지 않은 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 검사 장치(100)를 제어하는 제어부 구성에 대해서는 기재를 생략하였으나, 필요한 제어부 구성을 적절히 선택하여 이용하는 것은 말할 필요도 없다.
그 외에 본 발명의 요소를 구비하며 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 몇 개의 실시 형태를 설명하였으나, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시 형태는 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태 또는 그 변형은 발명의 범위 또는 요지에 포함되고, 또한 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 패턴이 형성된 마스크 기판을 재치하는 이동 가능한 스테이지와,
    상기 마스크 기판에 제1 검사광을 조명하는, 상기 제1 검사광의 조명 형상을 변경 가능한 투과 조명 광학계와,
    대물 렌즈와 편광 소자를 가지며, 상기 대물 렌즈와 상기 편광 소자를 이용하여 상기 마스크 기판에 제2 검사광을 조명하고 상기 마스크 기판으로부터의 반사광을 통과시키는 반사 조명 광학계와,
    상기 편광 소자를 광로 외부로부터 상기 광로 상으로 이동시키는 것이 가능하고 또한 상기 편광 소자를 상기 광로 상으로부터 광로 외부로 이동시키는 것이 가능한 구동 기구와,
    상기 스테이지가 이동하는 중에 상기 제1 검사광이 조명된 상기 마스크 기판으로부터의 투과광을 수광하는 센서와,
    상기 대물 렌즈를 개재하여 상기 투과광을 수광하고, 수광된 상기 투과광을 상기 센서에 결상시키는 결상 광학계와,
    상기 마스크 기판과 상기 센서의 사이에 배치되며, 상기 센서에 도달하는 상기 투과광이 상기 마스크 기판으로부터 상기 대물 렌즈로 상기 투과광이 입사 가능한 개구수(NA)가 고개구수인 상태에 대응되는 투과광과 저개구수인 상태에 대응되는 투과광의 사이에서 전환 가능해지도록 상기 투과광의 광속 직경을 조정하는 개구 조리개
    를 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광 소자가 상기 광로 상으로 이동된 상태로 상기 제2 검사광이 조명된 상기 마스크 기판으로부터의 반사광을 이용하여 측정된 상기 마스크 기판 상의 각 위치의 초점 위치의 정보를 기억하는 기억 장치와,
    상기 편광 소자가 상기 광로 외부로 이동된 상태로 상기 스테이지가 이동하는 중에 상기 센서가 상기 저개구수에 대응되는 상기 투과광을 수광하는 동안, 상기 기억 장치에 기억된 초점 위치의 정보를 이용하여 동적으로 상기 투과광의 초점을 맞추는 포커싱 기구
    를 더 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개구 조리개는 상기 결상 광학계의 광로 중에 배치되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결상 광학계의 광로를 통과하는 상기 투과광의 광속 직경을 조임으로써, 상기 마스크 기판으로부터 상기 대물 렌즈로 입사하는 상기 투과광 중 개구수(NA)가 상기 저개구수인 상태에 대응되는 상기 투과광의 광속이 상기 센서에 도달되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 개구 조리개에 의해 상기 투과광의 광속 직경을 조이는 경우에, 상기 구동 기구는 상기 편광 소자를 상기 광로 상으로부터 광로 외부로 이동시키는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개구 조리개에 의해 상기 투과광의 광속 직경을 넓히는 경우에, 상기 구동 기구는 상기 편광 소자를 광로 외부로부터 상기 광로 상으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  7. 패턴이 형성된 마스크 기판으로부터의 투과광 혹은 반사광을 확대시키는 대물 렌즈로의 상기 마스크 기판으로부터의 입사 가능한 개구수(NA)가 고개구수인 상태의 상기 투과광 혹은 반사광을 센서가 수광 가능한 상태로 상기 마스크 기판 상을 주사함으로써, 상기 센서를 이용하여 상기 마스크 기판에 형성된 패턴의 투과광상 혹은 반사광상을 촬상하고,
    촬상된 상기 마스크 기판의 패턴의 투과광상 혹은 반사광상의 광학 화상을 이용하여 패턴의 결함을 검사하고,
    검사한 결과, 결함이 검출된 영역을 특정하고,
    상기 개구수를 고개구수인 상태에서 저개구수인 상태로 전환하고,
    상기 개구수가 저개구수인 상태에 대응되는 광을 상기 센서가 수광 가능한 상태이며 또한 상기 마스크 기판과 상기 센서의 사이의 광로 상에 편광 소자가 없는 상태로 소정의 조명광을 이용하여 상기 마스크 기판의 특정된 상기 영역을 주사함으로써, 상기 센서를 이용하여 상기 마스크 기판에 형성된 패턴의 투과광상을 촬상하며,
    노광 장치를 이용해 상기 마스크 기판에 형성된 패턴이 반도체 기판 전사되는 경우를 상정한 시뮬레이션상을 이용하여, 상기 개구수가 저개구수인 상태의 광을 상기 센서가 수광한 결과 취득된 상기 영역의 패턴의 투과광상과 상기 시뮬레이션상을 비교하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 소정의 조명광을 이용하여 상기 마스크 기판의 특정된 상기 영역을 주사함으로써 상기 개구수가 저개구수인 상태에 대응되는 상기 마스크 기판으로부터의 투과광을 상기 센서가 수광하고,
    상기 개구수가 고개구수인 상태에서의 상기 반사광을 상기 센서가 수광할 때, 상기 반사광을 이용하여 상기 마스크 기판 상의 각 위치의 초점 위치가 측정되며,
    상기 개구수가 저개구수인 상태에 대응되는 상기 마스크 기판으로부터의 투과광을 상기 센서가 수광할 때, 측정된 초점 위치의 정보를 이용하여 동적으로 상기 투과광의 초점이 맞춰지는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 영역의 패턴의 투과광상과 상기 시뮬레이션상을 비교함으로써, 회로의 단선과 회로의 단락 중 적어도 1 개가 확인되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 개구수를 전환할 때에, 상기 마스크 기판과 상기 센서의 사이에 배치된 개구 조리개를 이용하여 상기 투과광의 광속 직경이 조정되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
KR1020160097335A 2015-07-31 2016-07-29 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법 KR101870366B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-151655 2015-07-31
JP2015151655A JP6640482B2 (ja) 2015-07-31 2015-07-31 パターン検査装置及びパターン検査方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170015249A KR20170015249A (ko) 2017-02-08
KR101870366B1 true KR101870366B1 (ko) 2018-06-22

Family

ID=57883627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160097335A KR101870366B1 (ko) 2015-07-31 2016-07-29 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10719928B2 (ko)
JP (1) JP6640482B2 (ko)
KR (1) KR101870366B1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6851178B2 (ja) * 2016-11-07 2021-03-31 株式会社ニューフレアテクノロジー パターン検査方法及びパターン検査装置
DE102017203879B4 (de) * 2017-03-09 2023-06-07 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zum Analysieren einer defekten Stelle einer photolithographischen Maske
JP7036574B2 (ja) * 2017-11-10 2022-03-15 株式会社ニューフレアテクノロジー パターン検査装置及びパターン検査方法
KR102530072B1 (ko) * 2018-01-10 2023-05-08 삼성전자주식회사 이미지 센서, 촬상 장치 및 이미지 센서 칩 패키지의 제조 방법
JP7023790B2 (ja) * 2018-05-22 2022-02-22 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス フォトマスク検査装置およびフォトマスク検査方法
JPWO2022113852A1 (ko) * 2020-11-27 2022-06-02
WO2023205109A1 (en) * 2022-04-19 2023-10-26 Velocity Image Processing LLC Auto focus system for inspection of high-density parts

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001235853A (ja) * 1999-10-13 2001-08-31 Applied Materials Inc 空中画像を使用するレチクル検査のための方法及び装置
JP2007064843A (ja) 2005-08-31 2007-03-15 Advanced Mask Inspection Technology Kk 試料検査装置、試料検査方法及びプログラム
JP2009229230A (ja) 2008-03-21 2009-10-08 Nuflare Technology Inc パターン検査装置及びパターン検査方法
JP2011169743A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Nuflare Technology Inc 検査装置および検査方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09222398A (ja) 1996-02-16 1997-08-26 Toshiba Corp パターン欠陥検査装置及びパターン欠陥検査方法
US6088537A (en) * 1997-04-15 2000-07-11 Canon Kabushiki Kaisha Focus detecting device
US6466315B1 (en) 1999-09-03 2002-10-15 Applied Materials, Inc. Method and system for reticle inspection by photolithography simulation
JP2001159610A (ja) 1999-12-03 2001-06-12 Nkk Corp 発光分光分析方法
TW520526B (en) * 2000-05-22 2003-02-11 Nikon Corp Exposure apparatus, method for manufacturing thereof, method for exposing and method for manufacturing micro-device
JP2008286889A (ja) 2007-05-15 2008-11-27 Lasertec Corp マスク検査光源、波長変換方法及びマスク検査装置
JP2012237667A (ja) 2011-05-12 2012-12-06 Toshiba Corp 広域撮影制御システム
JP4919307B1 (ja) 2011-05-13 2012-04-18 レーザーテック株式会社 基板検査装置及びマスク検査装置
JP6371555B2 (ja) * 2014-03-28 2018-08-08 キヤノン株式会社 焦点検出装置及び方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001235853A (ja) * 1999-10-13 2001-08-31 Applied Materials Inc 空中画像を使用するレチクル検査のための方法及び装置
JP2007064843A (ja) 2005-08-31 2007-03-15 Advanced Mask Inspection Technology Kk 試料検査装置、試料検査方法及びプログラム
JP2009229230A (ja) 2008-03-21 2009-10-08 Nuflare Technology Inc パターン検査装置及びパターン検査方法
JP2011169743A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Nuflare Technology Inc 検査装置および検査方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017032369A (ja) 2017-02-09
KR20170015249A (ko) 2017-02-08
JP6640482B2 (ja) 2020-02-05
US10719928B2 (en) 2020-07-21
US20170032507A1 (en) 2017-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101870366B1 (ko) 패턴 검사 장치 및 패턴 검사 방법
JP6759053B2 (ja) 偏光イメージ取得装置、パターン検査装置、偏光イメージ取得方法、及びパターン検査方法
KR101994524B1 (ko) 포커싱 장치, 포커싱 방법 및 패턴 검사 방법
KR101888856B1 (ko) 패턴 폭 치수의 이탈량 측정 방법 및 패턴 검사 장치
KR101882837B1 (ko) 패턴 검사 장치
JP2012002676A (ja) マスク欠陥検査装置およびマスク欠陥検査方法
US10444487B2 (en) Polarized image acquisition apparatus, pattern inspection apparatus, polarized image acquisition method, and pattern inspection method
KR20160142801A (ko) 계측 장치 및 계측 방법
JP6633892B2 (ja) 偏光イメージ取得装置、パターン検査装置、及び偏光イメージ取得方法
JP6815469B2 (ja) パターン検査装置及びパターン検査方法
KR20160142800A (ko) 계측 장치 및 계측 방법
JP2017138250A (ja) パターンの線幅測定装置及びパターンの線幅測定方法
JP2019086481A (ja) パターン検査装置及びパターン検査方法
JP4922381B2 (ja) パターン検査装置及びパターン検査方法
JP7079569B2 (ja) 検査方法
JP6851178B2 (ja) パターン検査方法及びパターン検査装置
JP6893842B2 (ja) パターン検査方法およびパターン検査装置
US8797525B2 (en) Pattern inspection apparatus and pattern inspection method
JP6877239B2 (ja) パターン検査装置及びパターン検査方法
JP5753726B2 (ja) 検査方法および検査装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant